KR20140129498A

KR20140129498A - 정전용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정전용량식 터치감지장치

Info

Publication number: KR20140129498A
Application number: KR20130047850A
Authority: KR
Inventors: 한상현
Original assignee: 주식회사 리딩유아이; 한상현
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2014-11-07
Also published as: KR101474349B1

Abstract

저항값 차이에 의해 발생되는 터치 시간의 왜곡을 줄여 터치 위치를 측정하기 위한 정정용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정정용량식 터치감지장치가 개시된다. 정정용량식 터치감지패널은 복수의 메인-센서들, 복수의 서브-센서들, 복수의 제1 메인-연결배선들, 복수의 제2 메인-연결배선들, 복수의 제1 서브-연결배선들 및 복수의 제2 서브-연결배선들을 포함한다. 메인-센서들은 터치 영역에 배치된다. 서브-센서들은 메인-센서들과 평행하게 일대다 방식으로 배열된다. 제1 메인-연결배선들은 메인-센서들 각각의 일측에 연결된다. 제2 메인-연결배선들은 메인-센서들 각각의 타측에 연결된다. 제1 서브-연결배선들은 서브-센서들 각각의 일측에 연결된다. 제2 서브-연결배선들은 서브-센서들 각각의 타측에 연결된다.

Description

정정용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정정용량식 터치감지장치{CAPACITIVE TOUCH SENSING PANNEL AND CAPACITIVE TOUCH SENSING APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 정정용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정정용량식 터치감지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저항값 차이에 의해 발생되는 터치 시간의 왜곡을 줄여 터치 위치를 측정하기 위한 정정용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정정용량식 터치감지장치에 관한 것이다.

최근 휴대형 전자장치는 사용자의 요구에 맞추어 점점 소형화, 슬림화되어 가고 있다. 비단 소형 기기뿐 아니라 일반 ATM 기기, TV 및 일반 가전제품에도 거추장스러운 별도의 버튼을 없애고 디자인의 세련미를 위해서도 터치스크린을 이용한 방식이 선호되고 있는 추세이다. 특별히 소형화가 더욱 요구되는 휴대용 전화기, PMP, PDA, e-book 등은 이동과 휴대에 용이하도록 그 크기가 점점 소형화되어가고 있는데, 이러한 휴대용 기기의 소형화를 위해서는 입력 버튼을 화면과 일체시키는 방법이 각광받고 있다. 이러한 방식을 위해서는 터치감지패널의 터치를 인식하여 인터페이스가 가능한 터치스크린의 터치 인식 기술이 중요한 기술로 대두되고 있다.

일반적으로, 터치스크린은 각종 디스플레이를 이용하는 정보통신기기와 사용자간의 인터페이스를 구성하는 입력 장치 중 하나로 사용자가 손이나 펜 등의 입력도구를 이용하여 화면을 직접 접촉함으로써, 상기 정보통신기 만으로 남녀노소 누구나 쉽게 사용할 수 있게 해주는데, 이러한 터치스크린은 저항막 방식(Resistive Overlay), 정전용량 방식(Capacitive Overlay), 표면초음파 방식(Surface Acoustic Wave), 적외선 방식(Infrared), 표면탄성파 방식 등 다양한 방식이 사용될 수 있다.

저항막 방식의 터치스크린은 유리나 투명 플라스틱판 위에 저항 성분의 물질을 코팅하고 그 위에 폴리에스테르 필름을 덮어씌운 형태로, 두 면이 서로 닿지 않도록 일정한 간격으로 절연봉이 설치되어 있는데 이때 저항값이 변하게 되고 전압도 변하게 되는데 이러한 전압의 변화 정도로 접촉된 손의 위치를 인식한다.

표면초음파 방식의 터치스크린은 음파를 발사하는 트랜스미터(transmitter)를 유리의 한쪽 모서리에 부착하고 일정한 간격으로 음파를 반사시키는 리플렉터(reflector)를 부착하고 그 반대쪽에 리시버(receiver)를 부착한 형태로 구성되는데, 손가락 같이 음파를 방해하는 물체가 음파의 진행 경로를 방해하게 될 때 그 시점을 계산하여 터치 지점을 인식한다.

적외선방식의 터치스크린은 사람의 눈에 보이지 않는 적외선의 직진성을 이용하는 방법으로 발광 소자인 적외선 LED와 수광소자인 포토트랜지스터를 서로 마주보게 배치하여 매트릭스를 구성하고 이 매트릭스 안에 손가락과 같은 물체에 의해 빛이 차단되는 것을 감지하여 터치 지점을 인식하게 된다.

현재, 휴대형 전자장치에는 값이 싸고, 손가락, 펜 등의 다양한 입력 도구를 사용할 수 있는 저항막 방식이 주로 사용되고 있다. 하지만, 최근 멀티 터치를 이용한 사용자 인터페이스에 대한 연구가 활발해지면서 멀티 터치 인식이 가능한 정전용량 방식의 터치스크린이 주목을 받고 있다.

정전용량 측정회로와 터치센서를 연결하는 연결배선으로 일반적으로 실버 입자가 포함된 도전성 잉크를 사용하여 인쇄를 하거나 금속 재질의 배선을 증착하여 터치스크린 장치를 제작한다. 이러한 연결배선은 일반적으로 터치를 감지하는데 사용되는 감지신호의 감쇄에 영향을 줄 수 있는 수준의 저항 성분을 갖는다. 응용 제품의 형태와 연결배선의 길이에 따라 약 10 오옴 내지 수백 오옴 정도의 저항값을 갖는다.

터치센서의 일측과 정전용량 측정회로를 연결하는 제1 연결배선의 길이는 상기 터치센서의 타측과 상기 정전용량 측정회로를 연결하는 제2 연결배선의 길이보다 길 수 있다. 이러한 경우, 감지경로에서 연결배선의 저항값의 차이로 인해 터치센서 내부의 터치위치를 감지하는데 어려움이 있다. 즉, 연결배선의 경로가 상대적으로 짧아 저항성분이 작으면 감지신호의 감쇄가 적은 반면에, 연결배선의 경로가 상대적으로 길면 연결배선의 저항성분이 증가하게 되어 정전용량 감지신호의 감쇄가 크게 나타나게 된다.

상기 연결배선의 저항과 길이의 차이에 의한 감지신호의 감쇄가 동일한 터치센서의 양단에서 서로 다르게 발생되면, 터치가 발생한 위치와 전기적으로 측정된 정전용량의 값에 의한 위치상에 편차가 발생하여 정밀한 터치위치를 판별하는데 어려움이 발생한다.

즉, 터치센서의 물리적 중심점과 감지신호의 지연의 시간적 중심점이 서로 일치하지 않게 되고, 각각 터치센서의 좌우측 종단 또는 상하측 종단의 신호 지연에 대한 시간과 물리적인 위치간의 비선형적인 왜곡 현상이 발생된다.

한국등록특허 제10-1169250호 (등록일자: 2012년 7월 23일, 발명의 명칭: 단일 적층 구조를 갖는 개량된 접촉 위치 감지 패널) 한국등록특허 제10-0885730호 (등록일자: 2009년 2월 19일, 발명의 명칭: 단순한 적층 구조를 갖는 접촉위치 감지 패널) 미국공개특허 2010/0059294A1 (공개일자: 2010년 3월 11일, 발명의 명칭: 터치센서패널용 밴드폭 향상(BANDWIDTH ENHANCEMENT FOR A TOUCH SENSOR PANEL))

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 터치센서의 양단과 정전용량감지회로간의 저항값 차이를 보상하여 측정되는 터치 시간의 왜곡을 줄여 터치 위치를 정밀하게 측정하기 위한 정전용량식 터치감지패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 정정용량식 터치감지패널을 갖는 정정용량식 터치감지장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 정정용량식 터치감지패널은 복수의 메인-센서들, 복수의 서브-센서들, 복수의 제1 메인-연결배선들, 복수의 제2 메인-연결배선들, 복수의 제1 서브-연결배선들 및 복수의 제2 서브-연결배선들을 포함한다. 상기 메인-센서들은 터치 영역에 배치된다. 상기 서브-센서들은 상기 메인-센서들과 평행하게 일대다 방식으로 배열된다. 상기 제1 메인-연결배선들은 상기 메인-센서들 각각의 일측에 연결된다. 상기 제2 메인-연결배선들은 상기 메인-센서들 각각의 타측에 연결된다. 상기 제1 서브-연결배선들은 상기 서브-센서들 각각의 일측에 연결된다. 상기 제2 서브-연결배선들은 상기 서브-센서들 각각의 타측에 연결된다.

일실시예에서, 상기 제1 메인-연결배선과 상기 메인-센서가 연결된 부위와 상기 제2 메인-연결배선과 상기 메인-센서가 연결된 부위는 서로 마주할 수 있다.

일실시예에서, 특정 서브-센서에 연결된 상기 제1 서브-연결배선과 상기 제2 서브-연결배선은 서로 동일한 방향으로 연장될 수 있다.

일실시예에서, 상기 메인-센서의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 복수의 서브-센서들은 병렬 연결될 수 있다.

일실시예에서, 상기 메인-센서의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 복수의 서브-센서들은 직렬연결될 수 있다.

일실시예에서, 특정 서브-센서에 연결된 상기 제1 서브-연결배선과 상기 제2 서브-연결배선은 서로 반대 방향으로 연장될 수 있다.

일실시예에서, 서로 인접하는 메인-센서들 사이에 배치된 서브-센서들의 폭은 동일하고, 평면상에서 관찰할 때, 상기 서브-센서들 각각은 쉬프트되어 배치될 수 있다.

일실시예에서, 상기 터치 영역을 둘러싸는 주변영역에 배치되고, 상기 제1 메인-연결배선들 각각에 일대일 연결된 복수의 제1 메인-우회배선들; 상기 주변영역에 배치되고, 상기 제2 메인-연결배선들 각각에 일대일 연결된 복수의 제2 메인-우회배선들; 상기 주변영역에 배치되고, 상기 제1 서브-연결배선들 각각에 일대일 연결된 복수의 제1 서브-우회배선들; 및 상기 주변영역에 배치되고, 상기 제2 서브-연결배선들 각각에 일대일 연결된 복수의 제2 서브-우회배선들을 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 메인-센서는 X축의 터치위치를 감지하기 위해 배치되고, 상기 서브-센서는 Y축의 터치위치를 감지하기 위해 배치될 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 정정용량식 터치감지장치는, 복수의 메인-센서들 및 상기 메인-센서들과 평행하게 일대다 방식으로 배열된 복수의 서브-센서들을 포함하는 정전용량식 터치감지패널; 및 상기 메인-센서들 및 상기 서브-센서들 각각의 양단에 연결되어 상기 메인-센서들 및 상기 서브-센서들의 정전용량 변화를 감지하여 터치위치를 측정하는 정전용량 측정회로를 포함한다.

일실시예에서, 상기 정정용량 측정회로는 상기 메인-센서를 근거로 터치위치의 제1 축의 값을 측정하고, 상기 서브-센서를 근거로 터치위치의 제2 축의 값을 측정할 수 있다.

일실시예에서, 상기 정전용량식 터치감지패널은, 상기 메인-센서들 각각의 일측에 연결된 복수의 제1 메인-연결배선들; 상기 메인-센서들 각각의 타측에 연결된 복수의 제2 메인-연결배선들; 상기 서브-센서들 각각의 일측에 연결된 복수의 제1 서브-연결배선들; 및 상기 서브-센서들 각각의 타측에 연결된 복수의 제2 서브-연결배선들을 더 포함할 수 있다.

이러한 정정용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정전용량식 터치감지장치에 의하면, 터치센서의 일측부에 기준신호를 인가하고, 터치시 터치센서에 형성된 저항과 커패시턴스에 의해 상기 터치센서를 종단하며 전압 변화된 기준신호를 터치센서의 타측부를 통해 수신하도록 구성된 정전용량 측정회로와 상기 터치센서간의 저항값 차이를 보정하므로써, 측정된 터치 시간의 왜곡을 줄여 전압변화를 정밀하게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 정전용량 측정회로를 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 정전용량 측정회로의 동작을 개략적으로 설명하기 위한 파형도들이다.
도 4는 도 2에 도시된 충/방전회로부의 일례를 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 도 2에 도시된 충/방전회로부의 다른 예를 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널을 통한 정전용량 감지 원리를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 도 6에 도시된 제1 감지방향 및 제2 감지방향에 따른 감지신호 지연 현상을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 도 2에 도시된 복합스위치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9a 및 도 9b는 정전용량 감지신호의 경로를 설명하기 위한 개념도들이다.
도 10은 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널의 일례를 설명하기 위한 평면도이다.
도 11a 내지 도 11c는 도 10에 도시된 정전용량식 터치감지패널의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 12은 도 1에 도시된 정전영량식 터치감지패널의 다른 예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 13는 도 1에 도시된 정전영량식 터치감지패널의 또 다른 예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 14은 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널을 통한 터치인식을 설명하기 위한 개략도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 16는 도 15에 도시된 정전용량식 터치감지패널을 통한 터치인식을 설명하기 위한 개략도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

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. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치(100)는 정전용량식 터치감지패널(110) 및 상기 정전용량식 터치감지패널(110)에 배치된 정전용량 측정회로(120)를 포함한다.

상기 정전용량식 터치감지패널(110)은 베이스 기판(111), 복수의 메인-센서들(112), 상기 메인-센서들(112)과 평행하게 일대다 방식으로 배열된 복수의 서브-센서들(113), 복수의 제1 메인-연결배선들(114), 복수의 제2 메인-연결배선들(115), 복수의 제1 서브-연결배선들(116) 및 복수의 제2 서브-연결배선들(117)을 포함한다. 상기 메인-센서들(112), 상기 서브-센서들(113), 상기 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115), 및 상기 제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117)은 실버 재질이나 금속 재질, 그레핀(graphene) 재질 등으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서 설명의 편의를 위해, 메인-센서(112)의 수가 3개이고, 서브-센서(113)의 수가 6개인 것을 도시하였으나, 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 베이스 기판(111)은 터치영역(TA)과 상기 터치영역(TA)을 둘러싸는 주변영역(PA)을 갖는다. 본 실시예에서, 상기 베이스 기판(111)은 장변과 단변에 의해 정의되는 사각 형상을 갖는다.

상기 메인-센서들(112)은 터치 영역(TA)에 배치되어, 제1축의 터치위치를 감지한다. 상기 메인-센서들(112) 각각은 막대 형상을 갖고서 Y축 방향을 따라 연장되고 X축 방향을 따라 배열된다. 상기 메인-센서들(112) 각각은 균일한 폭을 갖는다.

상기 서브-센서들(113)은 상기 메인-센서들(112)과 평행하게 일대다 방식으로 배열되어 제2 축의 터치위치를 감지한다. 상기 서브-센서들(113) 각각은 서로 인접하는 메인-센서들(112) 사이에 배치되어, Y축 방향을 따라 연장되고 X축 방향을 따라 배열된다. 서로 인접하는 메인-센서들(112) 사이에 배치된 서브-센서들(113) 중 최외곽 서브-센서에는 다른 서브-센서들의 저항값과 동일하게 유지하기 위해 슬릿부가 더 형성될 수 있다. 슬릿부의 폭이나 길이는 정전용량식 터치감지패널을 설계하는 설계자에 의해 조정될 수 있다. 상기 서브-센서들(113)은 하나의 메인-센서들에 인접하게 배치된다. 상기 서브-센서들(113) 각각의 폭은 터치감지패널의 가장자리에서 중심부로 갈수록 점차적으로 증가한다.

본 실시예에서, 제1 축이 X축이라면 제2 축은 Y축이고, 제1 축이 Y축이라면 제2 축은 X축이다.

상기 제1 메인-연결배선들(114)은 상기 메인-센서들(112) 각각의 일측에 연결된다. 상기 제1 메인-연결배선들(114)은 상기 메인-센서들(112)과 동일 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 메인-연결배선들(114)은 상기 메인-센서들(112)이 형성될 때 형성될 수 있다.

상기 제2 메인-연결배선들(115)은 상기 메인-센서들(112) 각각의 타측에 연결된다. 상기 제2 메인-연결배선들(115)은 상기 메인-센서들(112)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 메인-연결배선들(115)은 상기 메인-센서들(112)이 형성될 때 형성될 수 있다.

상기 제1 서브-연결배선들(116)은 상기 서브-센서들(113) 각각의 일측에 연결된다. 상기 제1 서브-연결배선들(116)은 상기 서브-센서들(113)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 서브-연결배선들(116)은 상기 서브-센서들(113)이 형성될 때 형성될 수 있다.

상기 제2 서브-연결배선들(117)은 상기 서브-센서들(113) 각각의 타측에 연결된다. 상기 제2 서브-연결배선들(117)은 상기 서브-센서들(113)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 서브-연결배선들(117)은 상기 서브-센서들(113)이 형성될 때 형성될 수 있다.

상기 정전용량식 터치감지패널(110)은 복수의 제1 서브-우회배선들(118) 및 복수의 제2 서브-우회배선들(119)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119) 각각은 실버 재질이나 금속 재질, 그레핀(graphene) 재질 등으로 구성될 수 있다.

상기 제1 서브-우회배선들(118)은 상기 주변영역(PA)에 배치되고, 상기 제1 서브-연결배선들(116) 각각에 일대일 연결된다. 본 실시예에서, 상기 제1 서브-우회배선들(118) 각각은 상기 정전용량 측정회로(120)에서 출력되는 감지신호를 상기 제1 서브-연결배선들(116)을 경유하여 상기 서브-센서들(113)에 전달하는 역할을 수행할 수도 있고, 상기 서브-센서들(113)에서 감지된 감지신호를 제1 서브-연결배선들(116)을 통해 제공받아 상기 정전용량 측정회로(120)에 전달하는 역할을 수행할 수도 있다.

상기 제2 서브-우회배선들(119)은 상기 주변영역(PA)에 배치되고, 상기 제2 서브-연결배선들(117) 각각에 일대일 연결된다. 본 실시예에서, 상기 제2 서브-우회배선들(119) 각각은 상기 정전용량 측정회로(120)에서 출력되는 감지신호를 상기 제2 서브-연결배선들(117)을 경유하여 상기 서브-센서들(113)에 전달하는 역할을 수행할 수도 있고, 상기 서브-센서들(113)에서 감지된 감지신호를 제2 서브-연결배선들(117)을 통해 제공받아 상기 정전용량 측정회로(120)에 전달하는 역할을 수행할 수도 있다. 예를들어, 상기 제1 서브-우회배선(118)이 상기 정전용량 측정회로(120)에서 출력되는 감지신호를 상기 서브-센서(113)에 전달하는 역할을 수행하면, 상기 제2 서브-우회배선(119)은 상기 서브-센서(113)에서 감지된 감지신호를 상기 정전용량 측정회로(120)에 전달하는 역할을 수행한다. 한편, 상기 제1 서브-우회배선(118)이 상기 서브-센서(113)에서 감지된 감지신호를 상기 정전용량 측정회로(120)에 전달하는 역할을 수행하면, 상기 제2 서브-우회배선(119)은 상기 정전용량 측정회로(120)에서 출력되는 감지신호를 상기 서브-센서(113)에 전달하는 역할을 수행한다.

상기 정전용량 측정회로(120)는 상기 메인-센서들(112) 및 상기 서브-센서들(113) 각각의 양단에 연결되어 상기 메인-센서들(112) 및 상기 서브-센서들(113)의 정전용량 변화를 감지하여 터치위치를 측정한다. 구체적으로, 상기 정전용량 측정회로(120)는 상기 제1 메인-연결배선들(114) 및 상기 제2 메인-연결배선들(115)를 상기 메인-센서들(112)에 연결되고, 상기 제1 서브-우회배선들(118) 및 상기 제2 서브-우회배선들(119)을 통해 상기 서브-센서들(113)에 연결되어 상기 메인-센서들(112) 및 상기 서브-센서들(113)의 정전용량 변화를 감지하여 터치위치를 측정한다.

도 2는 도 1에 도시된 정전용량 측정회로(120)를 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다. 도 3은 도 2에 도시된 정전용량 측정회로(120)의 동작을 개략적으로 설명하기 위한 파형도들이다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 정전용량 측정회로(120)는 기준전압발생부(1410), 전압비교부(1420), 제어부(1430), 타이머부(1440), 충/방전회로부(1450) 및 복합스위치(1460)를 포함한다. 정전용량 측정회로(120)는 복수의 터치센서들(TCS)에 연결되어 터치센서들(TCS) 각각에 정전류를 인가하고, 터치센서(TCS)와 인체에 의해서 생성된 정전용량의 캐패시턴스를 기준전압까지 방전되는데 소요되는 시간을 측정하여 해당 터치센서(TCS)의 정전용량을 측정한다. 본 실시예에서, 상기 터치센서들(TCS)은 도 1에 도시된 메인-센서(112) 및 서브-센서(113)일 수도 있다. 한편, 상기 터치센서들(TCS)은 도 1에 도시된 메인-센서(112)일 수도 있다.

구체적으로, 상기 충/방전회로부(1450)는 일정주기의 충/방전을 N회 계속적으로 수행하되, 복합스위치(1460)에 연결된 터치센서(TCS)로부터 정전용량이 입력되면 상기 일정주기에 시간차가 발생되어 N회 주기 동안의 누적된 시간차를 상기 타이머부(1440)가 측정함으로써 정전용량 입력여부를 결정하며, 상기 충/방전 횟수가 증가할수록 상기 터치센서(TCS)를 통해 정전용량이 측정되면 충/방전에 소요되는 시간은 비례적으로 증가한다.

상기 기준전압발생부(1410)는 직렬연결된 제1 저항(R1), 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3)을 포함하고, 제1 기준전압(refh)과 제2 기준전압(refl)을 생성하여 전압비교부(20)에 제공한다. 본 실시예에서, 제1 내지 제3 저항들(R1, R2, R3)은 가변 저항이다. 상기한 가변 저항의 저항값은 프로그램으로 변경될 수 있다. 따라서, 상기 제1 기준전압(refh) 및 상기 제2 기준전압(refl) 역시 가변 전압이다.

이처럼, 정전용량 측정회로에 인가되는 전원의 노이즈가 많거나 외부에서 유입되는 노이즈가 많을 경우, 각각 제1 기준전압(vrefh)과 제2 기준전압(vrefl)을 프로그램으로 변경하여 노이즈에 영향을 받지 않는 기준전압을 설정할 수 있다.

특히, 정전용량을 감지하기 위해 형성된 터치센서(TCS)의 면적이 넓을수록 외부 환경에 의한 영향으로 노이즈가 많이 유입되어 정전용량 감지특성이 저하된다. 하지만, 제1 기준전압(vrefh)과 제2 기준전압(vrefl)간의 차이를 작게 제어하면, 보다 노이즈 특성을 줄일 수 있다. 다만, 제1 기준전압(vrefh)과 제2 기준전압(vrefl)의 전압의 차이를 작게 설정한 경우, 동일한 시간 동안의 정전용량 측정 결과가 SNR(신호 대 잡음비)는 향상되지만, 정전용량 감지신호의 감소도 발생하게 됨으로 응용에 따라 적절한 제1 기준전압(vrefh)과 제2 기준전압(vrefl)의 전압값을 선택하게 된다.

상기 전압비교부(1420)는 외부로부터 제공되는 제1 제어신호에 응답하여 상기 기준전압발생부(1410)에서 생성된 전압들과 상기 터치센서(TCS)로부터 입력되는 감지전압을 비교한다. 예를들어, 상기 전압비교부(1420)는 제1 전압비교기(COM1) 및 제2 전압비교기(COM2)를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 제1 제어신호는 제1 및 제2 전압비교기들(COM1, COM2)을 인에이블 또는 디스에이블한다. 예를들어, H 레벨을 갖는 제1 제어신호는 상기 제1 및 제2 전압비교기들(COM1, COM2)을 인에이블하고, L 레벨을 갖는 제1 제어신호는 상기 제1 및 제2 전압비교기들(COM1, COM2)을 디스에이블한다.

상기 제1 전압비교기(COM1)는 H 레벨을 갖는 제1 제어신호에 응답하여 상기 기준전압발생부(10)에서 생성된 제1 기준전압(refh)과 상기 터치센서(TCS)로부터 입력되는 감지전압을 비교하여 제1 비교신호(O_up)를 출력한다. 제1 비교신호(O_up)는 상기 제1 전압비교기(COM1)에서 비교한 신호의 전압이 제1 기준전압(refh)의 전압과 같거나 높을 때 소정의 H 레벨의 출력을 발생하며, 그렇지 않은 경우는 L 레벨의 출력을 발생시킨다. H 레벨의 제1 비교신호(O_up)가 출력되면, 상기 제어부(1430)에서 출력되는 충/방전 제어신호(ctl)가 제어되어 정상 동작 기간(제2 제어신호가 H인 구간) 중에는 회로내에 존재하는 소정의 지연시간 내에 즉시 H 레벨에서 L 레벨로 변화된다.

상기 제2 전압비교기(COM2)는 H 레벨을 갖는 제1 제어신호에 응답하여 상기 기준전압발생부(10)에서 생성된 제2 기준전압(refl)과 상기 터치센서(TCS)로부터 입력되는 감지전압을 비교하여, 제2 비교신호(O_dn)를 출력한다. 제2 비교신호(O_dn)는 상기 제2 전압비교기(COM2)에서 비교한 신호의 전압이 제2 기준전압(refl)의 전압과 같거나 낮을 때 H 레벨의 출력을 발생하며, 그렇지 않은 경우는 L 레벨의 출력을 발생시킨다. H 레벨의 제2 비교신호(O_dn)가 출력되면, 상기 제어부(1430)에서 출력되는 충/방전 제어신호(ctl)가 제어되어 정상 동작 기간(제2 제어신호가 H인 구간) 중에는 회로내에 존재하는 소정의 지연 시간 내에 즉시 L 레벨에서 H 레벨로 변화된다.

본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 전압비교기들(COM1, COM2) 각각은 히스테리시스를 갖는 전압비교기를 포함할 수 있다. 히스테리시스를 갖는 전압비교기들은 쉬미트 트리거(Schmitt trigger)를 갖는 비교기라고도 불리며, 이를 사용함으로써, 정전용량 측정회로에 인가되는 VDD 공급 전압의 노이즈나 GND 레벨의 전압에 대한 노이즈가 인가될 경우 너무 민감하게 비교기가 동작하게 하는 것을 방지하여 실제 본 명세서를 기반으로 개발된 반도체가 응용회로에서 동작하게 될 경우 공급 전원에 의한 노이즈로부터 신호 대 잡음비(SNR)를 향상시킬 수 있다.

상기 제어부(1430)는 상기 전압비교부(1420)의 상기 제1 전압비교기(COM1) 및 상기 제2 전압비교기(COM2) 각각의 출력신호인 제1 비교신호(O_up) 및 제2 비교신호(O_dn)와 외부로부터 제공되는 제2 제어신호를 입력받아, 상기 충/방전회로부(1450)의 동작과 상기 타이머부(1440)의 동작을 제어한다. 예를들어, 상기 제어부(1430)는 상기 충/방전회로부(1450)의 동작을 제어하기 위해 충/방전 제어신호(ctl)를 상기 충/방전회로부(1450)에 제공한다. 제2 제어신호가 L 레벨에서 H 레벨로 천이되면, 상기 충/방전 제어신호(ctl)는 L 레벨에서 H 레벨로 천이되고, 제1 비교신호가 L 레벨에서 H 레벨로 천이되면, 상기 충/방전 제어신호(ctl)는 H 레벨에서 L 레벨로 천이된다. 또한, 제2 비교신호가 L 레벨에서 H 레벨로 천이되면, 상기 충/방전 제어신호는 L 레벨에서 H 레벨로 천이되고, 제1 비교신호가 L 레벨에서 H 레벨로 천이되면 H 레벨에서 L 레벨로 천이된다. 즉, 충/방전 제어신호(ctl)는 제2 제어신호에 의해 H 레벨로 천이된 후, 제1 비교신호에 의해 L 레벨로 천이되며, 제2 비교신호에 의해 H 레벨로 천이되는 동작을 반복한다.

상기 충/방전회로부(1450)는 상기 제어부(1430) 및 상기 복합스위치(1460)에 각각에 연결되고, 상기 제어부(1430)에서 제공되는 충/방전 제어신호(ctl)에 응답하여 상기 복합스위치(1460)를 통해 입력된 감지전압(signal)을 상기 제1 기준전압(refh)에서 상기 제2 기준전압(refl)까지 충전하거나 상기 제2 기준전압(refl)에서 상기 제1 기준전압(refh)까지 방전시킨다. 본 실시예에서, 충/방전 제어신호(ctl)를 입력받아 온/오프되는 스위치(SW)는 상기 감지신호에 대응하는 노드(VN)와 접지단자측 간에 연결된다. 즉, 스위치(SW)가 턴오프되면 전원전압단자의 전원전압을 근거로 생성된 충전전류(i1)를 상기 노드에 제공하여 터치센서(TCS)를 충전시키고, 스위치(SW)가 턴온되면 터치센서(TCS)의 충전전압에 대응하는 방전전류(i2)를 상기 접지단자를 통해 방전시킨다.

상기 복합스위치(1460)는 외부로부터 제공되는 제3 제어신호에 응답하여 감지신호의 출력과 입력의 방향을 전환한다. 본 실시예에서, 상기 제3 제어신호는 상기 복합스위치(1460)의 신호 전달 경로를 결정하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 복합스위치(1460)는 제3 제어신호의 제어를 받아 상기 충/방전회로부(1450)에서 출력되는 정전용량 감지신호가 터치센서의 왼쪽에서 오른쪽으로 종단하는 경로를 설정하거나 터치센서의 오른쪽에서 왼쪽으로 종단하는 경로를 설정할 수 있다.

상기 타이머부(1440)는 외부로부터 제4 제어신호에 응답하여 상기 충/방전회로부(1450)에 의해 이루어지는 충전시간 및 방전시간 그리고 전체 충전과 방전에 소요되는 시간을 각각 측정하고 이에 따른 출력신호를 측정결과로서 출력한다. 본 실시예에서, 상기 제4 제어신호는 상기 타이머부(1440)의 동작을 제어한다. 예컨대, 상기 제4 제어신호가 첫번째로 H 레벨의 에지인 구간에서는 상기 타이머부(1440)를 초기화함과 동시에 상기 타이머부(1440)가 동작을 개시하여 감지신호(signal)의 정해진 주기만큼 상기 타이머부(1440)를 동작시켜 클럭의 숫자를 계산한다. 첫번째 H 레벨의 에지 구간 이후에 발생하는 L 레벨의 에지 구간에서는 상기 타이머부(1440)의 동작을 정지하고, 그때까지 계산된 상기 타이머부(1440)의 값을 유지하여 측정 결과를 전송하는 역할을 수행한다.

제2 제어신호가 H 레벨인 구간에서 상술된 동작을 지속적으로 반복한다. 출력되는 상기 타이머부(1440)의 값은 제3 제어신호에 의해 각각의 패드의 정전용량값으로 인식한다.

최초 시작은 충/방전회로부(1450)의 출력신호, 즉 정전용량 감지신호가 0V의 접지 레벨에서 시작한다. 이때 신호는 제1 기준전압(vrefh) 및 제2 기준전압(vrefl) 보다 낮은 값을 갖는다. 상기 제2 기준전압(vrefl)은 통상적으로 GND 0V보다 조금 높은 전압이다. 예를들어, 상기 제2 기준전압(vrefl)은 300mV로 설정될 수 있다. 상기 제1 기준전압(vrefh)은 1/2 VDD 내지 VDD-300mV로 설정될 수 있다.

정상상태에서 정전용량 측정회로가 동작하면, 비교기(1420)와 제어부(1430)는 신호가 vref보다 낮은 경우는 제어부(1430)의 출력 충/방전 제어신호(ctl)가 0V가 되어 신호가 제2 기준전압(vrefl)부터 제1 기준전압(vrefh)까지 삼각파의 형태로 상승하는 기울기가 있는 직선 형태의 모양을 갖도록 동작한다. 한편, 신호의 전압이 제1 기준전압(vrefh)에 도달하게 되면 스위치(SW)를 연결하여 정전용량 감지신호가 삼각형 형태에서 하강하는 기울기 있는 직선 형태의 모양을 갖도록 동작한다.

상기 충/방전회로부(1450)의 감지신호(signal)는 충전전류(i1)와 방전전류(i2)에 의해서 패드에 연결된 터치센서(TCS)에 대한 전하를 충전 및 방전을 진행하는 동작을 행함으로 상승 또는 하강할 때의 파형은 직선형태가 된다.

도 4는 도 2에 도시된 충/방전회로부(1450)의 일례를 설명하기 위한 회로도이다.

도 4를 참조하면, 충/방전회로부(1450)는 터치센서(TCS)를 충전하기 위한 충전전류를 출력하는 충전부(1452), 상기 터치센서(TCS)를 방전하기 위한 방전전류를 제공받는 방전부(1454), 및 상기 충전부(1452)와 상기 터치센서(TCS)간의 연결을 스위칭하거나 상기 터치센서(TCS)와 상기 방전부(1454)간의 연결을 스위칭하는 충/방전스위치(SW)를 포함한다.

상기 충전부(1452)는 제1 PMOS(P0) 및 제2 PMOS(P1)을 포함한다. 상기 제1 NMOS(N0)의 소스와 상기 제2 NMOS(N1)의 소스는 각각 전원전압(VDD)을 공급하는 전원전압 노드에 연결되고, 상기 제1 NMOS(N0)의 게이트 및 드레인은 공통 연결되며, 상기 제1 NMOS(N0)와 상기 제2 NMOS(N1)의 게이트는 서로 연결되어 커런트미러형(Current-mirror)으로 구성된다. 즉, 상기 제1 PMOS(P0) 및 상기 제2 PMOS(P1)는 제1 커런트미러를 정의한다. 상기 제2 NMOS(N1)의 드레인은 터치센서(TCS) 및 상기 충/방전스위치(SW)에 연결된다.

상기 방전부(1454)는 가변정전류원(VI), 제1 NMOS(N0), 제2 NMOS(N1) 및 제3 NMOS(N2)를 포함한다. 상기 제1 NMOS(N0), 상기 제2 NMOS(N1) 및 상기 제3 NMOS(N2)는 제2 커런트미러를 정의한다.

상기 가변정전류원(VI)은 상기 제2 커런트미러에 흐르는 전류량을 결정한다. 상기 가변정전류원(VI)은 제1 NMOS(N0)의 바이어스의 전류량을 결정하는 가변저항을 포함할 수 있다. 상기 가변저항의 저항값에 의해 제1 NMOS(N0)의 드레인과 소스(GND)사이에 흐르는 전류량이 결정된다.

상기 제1 NMOS(N0)의 소스는 가변정전류원(VI)에 연결되고, 드레인은 접지노드(GND)에 연결되며, 게이트는 상기 제2 NMOS(N1)의 게이트에 연결된다.

상기 제2 NMOS(N1)의 소스는 제1 NMOS(N0)의 드레인에 연결되고, 게이트는 제1 NMOS(N0)의 게이트 및 소스에 공통 연결되며, 드레인은 접지노드(GND)에 연결된다.

상기 제3 NMOS(N2)의 소스는 충/방전스위치(SW)에 연결되고, 게이트는 상기 제2 NMOS(N1)의 게이트에 공통 연결되며, 드레인은 접지노드(GND)에 연결된다. 상기 제1 NMOS(N0)의 소스 및 게이트는 공통 연결되고, 상기 제2 NMOS(N1)의 게이트 및 제3 NOMOS(N2)가 서로 연결되어 커런트미러형(Current-mirror)으로 구성된다. 즉, 상기 제1 NMOS(N0), 상기 제2 NMOS(N1) 및 상기 제3 NMOS(N2)는 제2 커런트미러를 정의한다.

상기 충/방전스위치(SW)는 상기 충전부(1452)에 연결된 제1 단, 상기 방전부(1454) 및 상기 터치센서(TCS)에 연결된 제2 단 및 외부로부터 제공되는 충/방전 제어신호(ctl)를 제공받는 제어단을 포함한다. 상기 충/방전스위치(SW)는 상기 충/방전 제어신호(ctl)에 의해 턴온 또는 턴오프된다.

상기 충/방전스위치(SW)가 턴온되는 경우, 충전부(1452)와 터치센서(TCS)간의 전기적 경로가 형성되어, 충전부(1452)에서 출력되는 충전전류는 상기 터치센서(TCS)에 제공되어 상기 터치센서(TCS)를 충전시킨다.

상기 충/방전스위치(SW)가 턴오프되는 경우, 충전부(1452)와 터치센서(TCS)간의 전기적 경로는 차단되고 터치센서(TCS)와 방전부(1454)간의 전기적 경로는 형성되어, 상기 터치센서(TCS)에 충전된 전류는 상기 방전부(1454)에 제공되어 상기 터치센서(TCS)를 방전시킨다.

이처럼, 상기 제1 PMOS(P0) 및 상기 제2 NMOS(N1)는 상기 제2 PMOS(P1)의 전류를 미러링(mirroring)하기 위한 것이다.

상기 제2 PMOS(P1) 및 상기 제3 NMOS(N2)은 터치센서(TCS)에 정전용량을 충전하거나 방전하기 위한 것으로, 상기 가변정전류원(VI)으로부터 결정된 상기 제1 NMOS(N0)의 전류와 동일한 양의 전류를 공급하는 기능을 수행한다.

본 실시예에서, 충전전류(i1)와 방전전류(i2)의 크기는 서로 갖지 않고 방전전류(i2)가 충전전류(i1)보다 크도록 설계하며, 정전용량을 감지한 감지신호의 삼각파가 상승시간과 하강시간이 동일하게 하기 위해, 방전전류(i2)는 충전전류(i1)의 두배가 되도록 설계될 수 있다.

커런트미러에서 i1 * 2 = i2의 전류를 신호라인으로 구동하기 위하여 NMOS의 채널 폭은 아래의 수학식 1 및 수학식 2를 만족하도록 설계될 수 있다.

[수학식 1]

N0 = N1

[수학식 2]

N2 = N0 * 2

반면에, 제1 PMOS(P0) 및 제2 PMOS(P1)는 동일한 크기의 채널 폭을 같도록 설계될 수 있다. 여기서, 모든 FET의 채널 길이는 동일하다고 가정한다.

따라서, 충/방전 제어신호(ctl)에 의해서 동작하는 충/방전스위치(SW)가 0인 구간(OFF상태)에서는 감지신호의 전압은 충전전류(i1)만큼의 전류를 사용하여 충전하기 때문에 직선형으로 기울기를 갖고 상승한다.

한편, 충/방전스위치(SW)가 1인 구간(ON)인 구간에는 i2-i1 = i1, (i2 = i1 * 2인 경우) 즉 방전전류(i2)의 전류를 사용하여 방전을 개시하나, 방전전류(i2)의 1/2에 해당하는 전류값을 갖는 충전전류(i1)에 의해서 충전도 동시에 이루어지므로 결국 터치센서신호(signal)에 인가되는 최종 방전 전류는 전류의 식에 의해 충전전류(i1)만큼의 전류량으로 방전을 하며 신호의 전압을 선형적으로 감소시킨다.

이렇게 i2=i1*2의 전류 관계식과 충/방전스위치(SW)의 동작을 사용하게 되면, 정전용량을 감지하는 신호의 신호선에는 어떠한 순간에도 전류가 0이 되는 구간이 발생하지 않아 외부 노이즈에도 강하게 되어 정전용량 감지특성이 향상되게 된다.

이상의 실시예에서는 상기 제1 및 제2 PMOS들(P0, P1)과 상기 제1 내지 제3 NMOS들(N0, N1, N2) 각각의 채널 길이는 동일할 때, 상기 제1 PMOS(P0)의 채널 폭과 상기 제2 PMOS(P1)의 채널 폭은 서로 동일하고, 상기 제1 NMOS(N0)의 채널 폭과 상기 제2 NMOS(N1)의 채널 폭은 서로 동일하며, 상기 제3 NMOS(N2)의 채널 폭은 상기 제1 NMOS(N0)의 채널 폭의 두 배인 것을 그 예로 설명하였다. 상기한 FET들의 채널 길이이나 채널 폭은, 전류 미러링 동작을 수행하기 위해, 다양하게 가변시킬 수 있다.

예를들어, 상기 제1 및 제2 PMOS들(P0, P1)과 상기 제1 내지 제3 NMOS들(N0, N1, N2) 각각의 채널 길이는 동일할 때, 상기 제1 PMOS(P0)의 채널 폭과 상기 제2 PMOS(P1)의 채널 폭간의 비율은 1 : N (N은 자연수), 상기 제1 NMOS(N0)의 채널 폭과 상기 제2 NMOS(N1)의 채널 폭간의 비율은 1 : N이며, 상기 제1 NMOS(N0)의 채널 폭과 상기 제3 NMOS(N2)의 채널 폭간의 비율은 1 : N*M(여기서, M은 2*N)일 수 있다.

예를들어, N이 1이고 M이 2인 경우, FET들간의 채널 폭 관계는 아래의 수학식 3과 같다.

[수학식 3]

P0:P1=1:1,

N0:N1:N3=1:1:2

한편, N이 4이고 M이 2인 경우, FET들간의 채널 폭 관계는 아래의 수학식 4와 같다.

[수학식 4]

P0:P1=1:4,

N0:N1:N2=1:4:8

도 5는 도 2에 도시된 충/방전회로부(1450)의 다른 예를 설명하기 위한 회로도이다.

도 5를 참조하면, 충/방전회로부(1550)는 충/방전스위치(1610), 제1 커런트미러(1620), 제2 커런트미러(1630), 방전제어부(1640), 방전부(1650), 제3 커런트미러(1660), 충전제어부(1670) 및 충전부(1680)를 포함한다.

상기 충/방전스위치(1610)는 외부로부터 제공되는 충/방전 제어신호에 따라 온/오프된다. 상기 충/방전스위치(1610)는 게이트를 통해 수신되는 충/방전 제어신호에 따라 턴온 또는 턴-오프되는 NMOS(N11)를 포함한다. H 레벨의 충반전 제어신호가 입력되면, NMOS(N11)는 턴-온되고, L 레벨의 충/방전 제어신호가 입력되면, NMOS(N11)는 턴-오프된다.

상기 제1 커런트미러(1620)는 전원전압에 대응하는 제1 바이어스 전류를 공급한다. 상기 제1 커런트미러(1620)는 PMOS(P21), PMOS(P22), PMOS(P23) 및 PMOS(P24)를 포함한다. 본 실시예에서, PMOS(P21)와 PMOS(P22)는 직렬연결되고, PMOS(P23)와 PMOS(P24)는 직렬연결된다. PMOS(P21)의 게이트와 PMOS(P23)의 게이트는 공통 연결되고, PMOS(P22)의 게이트와 PMOS(P24)의 게이트는 공통 연결된다. PMOS(P21)의 소스와 PMOS(P23)의 소스는 전원전압단에 연결되어 전원전압(VDD)을 공급받고, PMOS(P22)의 드레인은 접지단에 연결된다.

상기 제2 커런트미러(1630)는 상기 제1 바이어스 전류에 미러링되어 제2 바이어스 전류를 공급한다. 상기 제2 커런트미러(1630)는 PMOS(P31), PMOS(P32), PMOS(P33) 및 PMOS(P34)를 포함한다. 본 실시예에서, PMOS(P31)와 PMOS(P32)는 직렬연결되고, PMOS(P33)와 PMOS(P34)는 직렬연결된다. PMOS(P31)의 소스 및 PMOS(P33)의 소스는 각각 전원전압단에 연결되어 전원전압(VDD)을 공급받는다. PMOS(P31)의 게이트 및 PMOS(P33)의 게이트는 제1 커런트미러(1620)의 PMOS(P21)의 게이트 및 소스에 연결된다. PMOS(P32)의 게이트 및 PMOS(P34)의 게이트는 제1 커런트미러(1620)의 PMOS(P22)의 게이트 및 소스에 연결된다.

상기 방전제어부(1640)는 상기 제2 바이어스 전류를 근거로 방전제어신호를 출력한다. 상기 방전제어부(1640)는 NMOS(N41), NMOS(N42) 및 NMOS(N43)를 포함한다. 본 실시예에서, NMOS(N41)의 소스 및 게이트는 공통 연결되어 제2 커런트미러(1630)의 PMOS(P32)의 드레인에 연결되고, 드레인은 접지단에 연결된다. NMOS(N42)의 소스는 제2 커런트미러(1630)의 PMOS(P34)의 드레인에 연결되고, 게이트는 NMOS(N41)의 소스 및 게이트에 연결된다. NMOS(N43)의 소스는 NMOS(N42)의 드레인에 연결되고, 게이트는 제2 커런트미러(1630)의 PMOS(P34)의 드레인에 연결되고, 드레인은 접지단에 연결된다.

상기 방전부(1650)는 터치센서에 전기적으로 연결되고, 상기 방전제어신호에 응답하여 상기 터치센서의 전하를 방전한다. 상기 방전부(1650)는 NMOS(N51) 및 NMOS(N52)를 포함한다. 본 실시예에서, NMOS(N51) 및 NMOS(N52)는 직렬연결된다. NMOS(N51)의 게이트는 방전제어부(1640)의 NMOS(N42)의 게이트에 연결되고, NMOS(N52)의 게이트는 방전제어부(1640)의 NMOS(N43)의 게이트에 연결된다. NMOS(N51)의 소스는 터치센서에 연결된다. NMOS(N52)의 드레인은 접지단에 연결된다.

상기 제3 커런트미러(1660)는 상기 충/방전스위치(1610)가 오프되면, 상기 제1 바이어스 전류를 상응하는 전류를 미러링한다. 상기 제3 커런트미러(1660)는 NMOS(N61), NMOS(N62), NMOS(N63), NMOS(N64), NMOS(N65) 및 NMOS(N66)을 포함한다. 본 실시예에서, NMOS(N61)와 NMOS(N63)는 직렬연결되고, NMOS(N62)와 NMOS(N64)는 직렬연결되며, NMOS(N65)와 NMOS(N66)는 직렬연결된다. NMOS(N61)의 소스 및 게이트는 공통 연결되어 제1 커런트미러(1620)의 PMOS(P24)의 드레인, NMOS(N62)의 게이트 및 NMOS(N65)의 게이트에 연결된다. NMOS(N62)의 소스는 충전제어부(1670)와 연결된다. NMOS(N65)의 소스는 충전제어부(1670)에 연결된다. NMOS(N63)의 소스 및 게이트는 공통 연결되어 NMOS(N61)의 드레인, NMOS(N64)의 게이트 및 NMOS(N66)의 게이트에 연결된다. NMOS(N63)의 드레인은 접지단에 연결되고, NMOS(N64)의 드레인은 접지단에 연결되며, NMOS(N66)의 드레인은 접지단에 연결된다.

상기 충전제어부(1670)는 상기 제3 커런트미러(1660)의 미러링에 의해 충전제어신호를 출력한다. 상기 충전제어부(1670)는 PMOS(P71), PMOS(P72) 및 PMOS(P73)을 포함한다. 본 실시예에서, PMOS(P71)와 PMOS(P72)는 직렬연결된다. PMOS(P71)의 소스는 전원전압단에 연결되어 전원전압을 수신하고, 게이트는 PMOS(P72)의 드레인과 공통 연결되어 충전부(1680)에 연결된다. 또한, PMOS(P72)의 드레인은 제3 커런트미러(1660)의 NMOS(N62)의 소스에 연결된다. PMOS(P73)의 소스는 전원전압단에 연결되어 전원전압을 수신하고, 게이트는 PMOS(P72)의 게이트와 공통 연결되어 충전부에 연결된다. PMOS(P73)의 드레인은 제3 커런트미러(1660)의 NMOS(N65)의 소스에 연결된다.

상기 충전부(380)는 상기 터치센서에 전기적으로 연결되고, 상기 충전제어신호에 응답하여 상기 터치센서에 전하를 충전한다. 상기 충전부(380)는 PMOS(P81), PMOS(P82), PMOS(P83) 및 PMOS(P84)를 포함한다. 본 실시예에서, PMOS(P81)와 PMOS(P82)는 직렬연결되고, PMOS(P83)와 PMOS(P84)는 연결된다. PMOS(P81)의 소스는 PMOS(P83)의 소스는 공통 연결되어 전원전압단에 연결되어 전원전압(VDD)을 공급받는다. PMOS(P81)의 게이트와 PMOS(P83)의 게이트는 공통 연결되어 충전제어부(1670)의 PMOS(P71)의 게이트 및 PMOS(P72)의 드레인에 연결된다. PMOS(P82)의 게이트 및 PMOS(P84)의 소스는 공통 연결되어 충전제어부(1670)의 PMOS(P72)의 게이트에 연결된다. PMOS(P82)의 드레인 및 PMOS(P84)의 드레인은 공통 연결되어 터치센서 및 방전부(1650)의 NMOS(N51)의 소스에 연결된다.

그러면, 이하에서, 도 5에 도시된 충/방전회로부(1550)의 동작을 간략히 설명한다.

L 레벨의 충/방전 제어신호(ctl)가 상기 충/방전스위치(1610)에 공급되면, NMOS로 구성되는 상기 충/방전스위치(1610)는 턴-오프된다. 상기 제1 커런트미러(1620)에서 출력되는 제1 미러링 전류에 의해 상기 제2 커런트미러(1630)는 활성화되어 상기 제2 커런트미러(1630)는 제2 미러링 전류를 상기 방전제어부(1640)에 공급한다. 상기 방전제어부(1640)는 제2 미러링 전류를 근거로 상기 방전부(1650)를 활성화시킨다. 활성화된 상기 방전부(1650)는 터치센서에 충전된 전하를 접지단을 통해 방전시킨다. 이때, 상기 제1 커런트미러(1620)에서 출력되는 제1 미러링 전류는 상기 제3 커런트미러(1660)에도 공급되어 바이어스 전류 역할을 수행한다.

H 레벨의 충/방전 제어신호(ctl)가 상기 충/방전스위치(1610)에 공급되면, NMOS로 구성되는 상기 충/방전스위치(1610)는 턴-온된다. 상기 충/방전스위치(1610)가 턴온되면, 상기 제1 커런트미러(1620)에서 출력되는 제1 미러링 전류는 상기 충/방전스위치(1610)에도 공급되므로 상기 제3 커런트미러(1660)는 상대적으로 낮은 레벨의 전류를 미러링한다. 상기 제3 커런트미러(1660)가 상대적으로 낮은 레벨의 전류를 미러링하므로, PMOS들로 구성된 상기 충전제어부(1670)는 활성화되어 상기 충전부(1680)를 활성화시킨다. 상기 충전부(1680)가 활성화되면 전원전압에 상응하는 전하를 터치센서에 공급하여 터치센서를 충전시킨다. 이때, 상기 방전부(1650)에 의해 방전되는 터치센서의 전압보다 상기 충전부(1680)에 의해 충전되는 전압이 높다. 따라서, 상기 충전부(1680)가 비활성화되면 터치센서에 충전된 전하는 상기 방전부(1650)를 통해 방전되지만, 상기 충전부(1680)가 활성화되면 전원전압(VDD)에 상응하는 전류가 터치센서에 공급되어 터치센서를 충전시킨다.

도 6은 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널을 통한 정전용량 감지 원리를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 정전용량식 터치감지패널(100)에는 복수의 터치센서들(TCS)이 배치된다. 상기 터치센서(TCS)는 단위 면적당 일정한 저항을 갖는 ITO(Indium Thin Oxide)나 CNT(Carbon Nano Tube) 등의 도전성 매질을 특정한 형태의 패턴으로 제작된다. 본 실시예에서, 상기 터치센서(TCS)는 단일층으로 구성된다.

상기 터치센서(TCS)는 왼쪽으로부터 오른쪽으로 일정한 저항성분(r)을 갖게 되며, 해당 저항성분과 공기 중 또는 가상의 접지로 매우 작은 값이지만 기생 정전용량(c)을 갖고 있다.

이 상태에서 f 위치에 인체에 의한 터치가 발생하였다는 가정하에 좌측에서 우측(즉, 제1 감지방향)으로 감지신호를 인가할 경우, 신호는 5*(r//c)+Cf의 지연 현상이 발생하며, 우측에서 좌측(즉, 제2 감지방향)으로 감지신호를 인가할 경우 신호는 3*(r//c)+Cf의 지연 현상이 발생된다.

이러한 지연된 시간 차이를 이용하여 터치가 발생한 지점의 터치센서상의 물리적인 위치를 계산할 수 있다.

상기한 내용을 일반화하기 위하여 각각의 a, b, c, d, e, f, g, h, i의 지점에 인체에 의한 터치(Cf)가 발생하였을 경우에 대한 제1 감지방향과 제2 감지방향의 감지신호에 대한 지연 현상을 도식화하면 도 5와 같다.

도 7은 도 6에 도시된 제1 감지방향 및 제2 감지방향에 따른 감지신호 지연 현상을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.

도 7을 참조하면, 제1 감지방향은 터치의 위치가 a에서 i로 진행함에 따라 감지신호의 지연 시간이 증가하는 현상이 발생한다. 제2 감지방향은 터치의 위치가 a에서 i로 진행함에 따라 감지신호의 지연 시간이 감소하는 현상을 나타낸다.

상기 제1 감지방향을 따라 측정한 지연 시간과 상기 제2 감지방향을 따라 측정한 지연 시간간의 차이는 각각의 터치센서상의 물리적 위치에 대응하는 구조를 갖는다.

도 7에서, 각각의 제1, 제2 감지방향에 의한 시간 지연 효과는 실제 현상에서는 도 5와 같이 일정 기울기를 갖는 직선형상은 아니지만 직선형상과 매우 유사한 형상을 갖고 있어 이를 직선으로 표현하였다.

도 8은 도 2에 도시된 복합스위치를 설명하기 위한 개념도이다.

도 2 및 도 8을 참조하면, 복합스위치(1460)는 제1 스위치(1462) 및 제2 스위치(1464)를 포함한다.

상기 제1 스위치(1462)는 상기 충/방전회로부(1450), 상기 터치센서들 각각의 일단, 상기 전압비교부(1420)에 연결되어, 외부로부터 제공되는 제3 제어신호에 응답하여, 상기 터치센서를 종단하는 감지신호를 제1 경로로 제어한다.

상기 제2 스위치(1464)는 상기 충/방전회로부(1450), 상기 터치센서들 각각의 타단, 상기 전압비교부(1420)에 연결되어, 외부로부터 제공되는 제3 제어신호에 응답하여, 상기 터치센서를 종단하는 감지신호를 제2 경로로 제어한다.

상기 제3 제어신호가 제1 레벨을 갖는다면, 상기 제1 스위치(1462)는 상기 충/방전회로부(1450)와 상기 터치센서의 일단을 연결하고 상기 제2 스위치(1464)는 상기 터치센서의 타단 및 상기 전압비교부(1420)를 연결한다.

상기 제3 제어신호가 제2 레벨을 갖는다면, 상기 제2 스위치(1464)는 상기 충/방전회로부(1450)와 상기 터치센서의 타단을 연결하고 상기 제1 스위치(1462)는 상기 터치센서의 일단 및 상기 전압비교부를 연결한다.

도 9a 및 도 9b는 정전용량 감지신호의 경로를 설명하기 위한 개념도들이다. 특히, 도 9a는 터치센서의 왼쪽에서 오른쪽으로 종단하는 정전용량 감지신호의 경로를 도시하고, 도 10b는 터치센서의 오른쪽에서 왼쪽으로 종단하는 정전용량 감지신호의 경로를 도시한다.

도 9a를 참조하면, 터치센서의 좌측에서 우측으로 감지신호가 전송하고, 전송된 신호는 터치센서의 우측을 통해 출력되어 정전용량의 변화량이 감지된다.

제3 제어신호가 0인 경우, 감지신호(Signal_out)는 SW0을 통해 PAD L을 지나 터치센서의 상부측에 인가되고, 상기 터치센서를 통과한 신호는 상기 터치센서 하부측을 통해 PAD R을 지나 SW1을 통해 signal_in으로 입력되는 제1 감지경로를 갖는다.

도 9b를 참조하면, 터치센서의 우측에서 좌측으로 감지신호가 전송되고, 전송된 신호는 상기 터치센서의 좌측을 통해 출력되어 받아 정전용량의 변화량을 감지한다.

제3 제어신호가 1인 경우, 감지신호(Signal_out)는 SW1을 통해 PAD R을 지나 상기 터치센서의 하부측에 인가되고, 상기 터치센서를 통과한 신호는 상기 터치센서의 상부측을 통해 PAD L을 지나 SW0을 통해 signal_in으로 입력이 되는 제2 감지경로를 갖는다.

종래에는 터치센서의 양쪽에 정전용량 측정회로 각각을 사용하였다. 즉, 2개의 정전용량 측정회로가 사용되므로 반도체 IC내의 실리콘 면적이 낭비되었고, 두 개의 회로들간의 편차로 인하여 측정값이 일정하게 수렴되지 않는 경우가 있었다.

하지만, 본 발명에 따르면, 제1 감지경로와 제2 감지경로는 그 신호의 흐름만 정반대로 이루어지므로 동일한 정전용량 측정회로 하나를 이용하여 복합스위치(1460)를 통해 감지경로를 조정함으로써, 그 측정값을 얻게 됨으로 반도체의 내부 회로간의 편차에 의한 오차율을 줄일 수 있다.

도 10은 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널의 일례를 설명하기 위한 평면도이다. 특히, 절연층에 홀들이 형성된 예가 도시된다.

도 10을 참조하면, 정전용량식 터치감지패널(110)은 베이스기판(111) 위에 정의되는 터치영역(TA)과 상기 터치영역(TA)을 둘러싸는 주변영역(PA)을 포함한다. 상기 베이스기판(111)은 유리나 강화유리와 같은 리지드 타입의 투명재질일 수도 있고, 필름과 같은 플렉서블 타입의 투명재질일 수도 있다.

상기 정전용량식 터치감지패널(110)은 메인-센서(112), 서브-센서(113), 절연층(130), 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115), 제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117) 및 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119)을 포함한다.

본 실시예에서, 상기 메인-센서(112), 상기 서브-센서(113), 상기 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115), 상기 제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117) 및 상기 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119) 은 ITO나 IZO와 같이 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다.

한편, 상기 메인-센서(112), 상기 서브-센서(113), 상기 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115), 상기 제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117)은 ITO나 IZO와 같이 투명 전도성 물질을 포함하고, 상기 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119)은 구리(Cu)나 은(Ag)과 같이 전도성이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 이때, 상기 메인-센서(112), 상기 서브-센서(113), 상기 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115), 상기 제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117)은 동일한 재질로 구성되고, 동일한 공정을 통해 형성되며 동일한 층상에 형성될 수 있다.

상기 메인-센서(112)은 상기 터치영역(TA)에 배치되고 Y축 방향으로 연장된다. 본 실시예에서 설명의 편의를 위해 메인-센서(112)의 수가 3개인 것을 도시하였으나, 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 서브-센서(113)은 상기 터치영역(TA)에 배치되고 Y축 방향으로 연장된다. 본 실시예에서 설명의 편의를 위해 하나의 메인-센서(112)에 인접하는 메인-센서(113)의 수가 4개인 것을 도시하였으나, 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115)은 상기 메인-센서(112)에서 연장되고 주변영역(PA)에 배치되며 정전용량 측정회로(120)에 연결된다. 상기 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115)은 상기 메인-센서(112)이 형성될 때 패터닝되어 형성될 수 있다.

제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117) 각각의 일단은 상기 서브-센서(113)의 양단에 연결되어 Y축 방향(또는 ?축 방향)으로 주변영역(PA)까지 연장된다. 제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117) 각각은 상기 서브-센서(113)가 형성될 때 패터닝되어 형성될 수 있다.

상기 제1 서브-연결배선(116)의 타단은 굴곡되어 제1 서브-패드부재(116a)를 정의한다. 상기 제1 서브-패드부재(116a)는 상기 주변영역(PA)에서 X축 방향으로 굴곡된다. 상기 제1 서브-패드부재(116a)의 폭은 상기 제1 서브-연결배선(116)의 폭과 동일할 수도 있고, 상기 제1 서브-연결배선(116)의 폭보다 클 수도 있다. 본 실시예에서, 하나의 서브-센서(113)에서 연장된 2개의 제1 서브-연결배선들(117)에서 굴곡된 제1 서브-패드부재들(116a)은 서로 마주하도록 형성된 것을 도시하였으나, 서로 다른 방향으로 굴곡되어 형성될 수도 있다. 또한, 하나의 서브-센서(113)에서 연장된 2개의 제1 서브-연결배선들(116)에서 굴곡된 제1 서브-패드부재들(116a)은 서로 동일한 방향으로 굴곡될 수도 있다.

상기 제2 서브-연결배선(117)의 타단은 굴곡되어 제2 서브-패드부재(117a)를 정의한다. 상기 제2 서브-패드부재(117a)는 상기 주변영역(PA)에서 X축 방향으로 굴곡된다. 상기 제2 서브-패드부재(117a)의 폭은 상기 제2 서브-연결배선(117)의 폭과 동일할 수도 있고, 상기 제2 서브-연결배선(117)의 폭보다 클 수도 있다. 본 실시예에서, 하나의 서브-센서(113)에서 연장된 2개의 제2 서브-연결배선들(117)에서 굴곡된 제2 서브-패드부재들(117a)은 서로 마주하도록 형성된 것을 도시하였으나, 서로 다른 방향으로 굴곡되어 형성될 수도 있다. 또한, 하나의 서브-센서(113)에서 연장된 2개의 제2 서브-연결배선들(117)에서 굴곡된 제2 서브-패드부재들(117a)은 서로 동일한 방향으로 굴곡될 수도 있다.

상기 절연층(130)은 상기 주변영역(PA)에 형성되어 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a)을 노출시킨다. 본 실시예에서, 상기 절연층(130)은 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a)에 대응하는 영역과 터치영역(TA)을 제외한 영역에만 드로잉되어 형성되므로써, 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a)을 노출시키는 비어홀을 형성하기 위한 별도의 공정이 생략될 수 있다.

상기 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119)은 상기 주변영역(PA)에 형성된다. 상기 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119)은 X축 방향으로 형성되고, Y축 방향으로 굴곡되어 연장된 후 X축 방향으로 굴곡되어 정전용량 측정회로(120)에 연결된다. 상기 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119) 각각은 상기 절연층(130)에 의해 노출된 상기 제1 서브-패드부재(116a) 및 상기 제2 서브-패드부재(117a)에 접촉된다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 서브-패드부재들은 서브-센서의 길이 방향에 대해 수직하게 굴곡되므로 서브-패드부재의 폭이 좁더라도 서브-연결배선과 서브-패드부재간의 접촉면적을 확보할 수 있다. 이에 따라, 서브-연결배선과 서브-패드부재간의 접촉 불량이 발생될 확률을 줄일 수 있다.

또한, 서브-패드부재들은 서브-센서의 길이 방향에 대해 수직하게 굴곡되므로 서브-패드부재들이 배치된 영역의 폭을 줄일 수 있다. 서브-패드부재들이 배치된 영역은 정전용량식 터치감지패널의 베젤에 대응할 수 있다. 이에 따라, 정전용량식 터치감지패널의 베젤 폭을 줄일 수 있다.

또한, 서브-패드부재들은 서로 평행하게 배치되므로 서브-패드부재들 각각에 접촉하는 서브-우회배선들의 배선 복잡도(wiring complexity)를 줄일 수 있다. 이에 따라, 서브-우회배선을 통해 전달되는 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 개선할 수 있고, 작업수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 절연층은 드로잉되는 공정에서 서브-우회배선들 각각과 서브-패드부재들 각각과 접촉하는 부위를 제외한 영역에 형성되므로, 절연층에 비어홀 형성을 위한 별도의 공정을 생략할 수 있어 정전용량식 터치감지패널의 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 11a 내지 도 11c는 도 10에 도시된 정전용량식 터치감지패널의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들이다.

도 11a를 참조하면, 베이스기판(111)에 Y축 방향으로 연장된 메인-센서(112)과, 상기 메인-센서(112) 양단에서 연장된 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115), 상기 메인-센서(112)에 인접하게 배치된 서브-센서(113), 상기 서브-센서(113)에서 연장된 제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117), 상기 제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117) 각각에서 연장된 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a)을 형성한다.

상기 메인-센서(112) 및 상기 서브-센서(113)는 터치영역(TA)에 형성되고, 상기 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115), 상기 제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117) 및 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a)은 주변영역(TA)에 형성된다.

도 11a에서, 하나의 서브-센서(113)에서 연장된 2개의 제1 서브-연결배선들(116)에서 굴곡된 제1 서브-패드부재들(116a)은 서로 마주하도록 형성된 것을 도시하였으나, 서로 다른 방향으로 굴곡되어 형성될 수도 있다. 또한, 하나의 서브-센서(113)에서 연장된 2개의 제1 서브-연결배선들(116)에서 굴곡된 제1 서브-패드부재들(116a)은 서로 동일한 방향으로 굴곡될 수도 있다.

상기 메인-센서(112), 상기 제1 및 제2 메인-연결배선(114, 115), 상기 서브-센서(113), 상기 제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117), 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a)의 형성 공정은 다양한 공정에 의해 이루어질 수 있다. 예를들어, ITO나 IZO와 같이 투명 전도성 물질을 도포한 후 포토공정 등을 통해 형성될 수 있다. 한편, ITO나 IZO와 같이 투명 전도성 물질은 잉크젯 프린팅 또는 웨트-코팅(Wet-Coating) 또는 드라이-코팅(Dry-Coating) 등에 의해 박막으로 베이스기판(111)에 코팅되어 형성될 수도 있다.

도 11b를 참조하면, 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a)을 노출시키는 절연층(130)을 상기 주변영역(PA)에 형성한다. 상기 절연층(130)은 실리콘 산화물(SiOx)이나 실리콘 질화물(SiNx)일 수 있으나, 다른 적절한 절연 물질도 가능하다. 예를들어, 상기 절연층(130)으로서 유전계수가 2-4인 재료를 사용될 수 있다. 또한, 투광성의 잉크가 사용될 수도 있고, 비투광성의 절연재료가 사용될 수도 있다. 상기 절연층(130)의 형성 방법은 다양한 공정에 의해 이루어질 수 있다.

도 11c를 참조하면, 상기 주변영역(PA)에서 상기 X축 방향으로 연장되며, 상기 절연층(130)에 의해 노출된 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a)에 접촉된 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119)을 형성한다. 상기 상기 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119)은 도전성 재질로 구성된다. 상기 도전성 재질은 크롬(Cr), 크롬 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-질화물(MoN), 몰리브덴-니오븀(MoNb), 몰리브덴 합금, 구리, 구리 합금, 구리-몰리브덴(CuMo) 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 은(Ag), 은합금 등일 수 있다. 상기 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119)의 형성 공정은 다양한 공정에 의해 이루어질 수 있다. 예를들어, 포토공정에 의해 형성될 수도 있고, 인쇄공정에 의해 형성될 수도 있다.

도 11a 내지 조 11c에서, 상기 메인-센서(112)에 접촉하는 상기 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115)는 상기 메인-센서(112)를 형성하는 공정에서 형성되는 것을 설명하였으나, 상기 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115)는 상기 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119)을 형성하는 공정에서 형성될 수도 있다. 이때, 상기 절연층(130)에는 상기 메인-센서(112)와 상기 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115)이 서로 접촉되도록 홀이 형성된다.

도 12은 도 1에 도시된 정전영량식 터치감지패널의 다른 예를 설명하기 위한 평면도이다. 특히, 홀이 형성되지 않은 통판 형상의 절연층을 갖는 예가 도시된다.

도 12를 참조하면, 정전용량식 터치감지패널(210)은 메인-센서(112), 서브-센서(113), 절연층(230), 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115), 제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117) 및 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119)을 포함한다. 도 12에 도시된 정전용량식 터치감지패널(210)은 절연층(230)을 제외하고는 도 10에 도시된 정전용량식 터치감지패널(110)과 동일하므로 동일한 도면부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 절연층(230)은 홀이 형성되지 않은 통판 형상의 구조를 갖고서 상기 주변영역(PA)에 형성되어 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a)을 노출시킨다. 본 실시예에서, 상기 절연층(230)은 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a)에 대응하는 영역과 터치영역(TA)을 제외한 영역에만 드로잉되어 형성되므로써, 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a)을 노출시키는 비어홀을 형성하기 위한 별도의 공정이 생략될 수 있다.

또한, 서브-패드부재들은 서로 평행하게 배치되므로 서브-패드부재들 각각에 접촉하는 서브-우회배선들의 배선 복잡도를 줄일 수 있다. 이에 따라, 서브-우회배선을 통해 전달되는 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 개선할 수 있고, 작업수율을 향상시킬 수 있다.

도 13는 도 1에 도시된 정전영량식 터치감지패널의 또 다른 예를 설명하기 위한 평면도이다. 특히, 절연층에 홀들이 형성된 예가 도시된다.

도 13을 참조하면, 정전용량식 터치감지패널(310)은 메인-센서(112), 서브-센서(113), 절연층(330), 제1 및 제2 메인-연결배선들(114, 115), 제1 및 제2 서브-연결배선들(116, 117) 및 제1 및 제2 서브-우회배선들(118, 119)을 포함한다. 도 12에 도시된 정전용량식 터치감지패널(310)은 절연층(330)을 제외하고는 도 10에 도시된 정전용량식 터치감지패널(110)과 동일하므로 동일한 도면부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 절연층(330)은 상기 주변영역(PA)에 형성되어 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a) 각각을 노출시킨다. 본 실시예에서, 상기 절연층(330)은 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a) 각각에 대응하는 영역과 터치영역(TA)을 제외한 영역에만 드로잉되어 형성되므로써, 상기 제1 및 제2 서브-패드부재들(116a, 117a) 각각을 노출시키는 비어홀을 형성하기 위한 별도의 공정이 생략될 수 있다.

도 14은 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널을 통한 터치인식을 설명하기 위한 개략도이다.

도 14를 참조하면, 메인-센서들(X0, X1, X2, X3)을 이용하여 터치좌표의 X축의 값을 센싱하는 동작을 수행한다. 구체적으로, 첫번째 행에 배열된 메인-센서(X0)의 일측에 감지신호(예를들어, 도 9a의 Signal_out)를 출력한 후, 해당 메인-센서(X0)의 타측을 통해 감지신호(예를들어, 도 9a의 Signal_in)를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 첫번째 행에 배열된 메인-센서(X0)의 타측에 감지신호를 출력한 후, 해당 메인-센서(X0)의 일측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.

이어, 두번째 행에 배열된 메인-센서(X1)의 일측에 감지신호를 출력한 후, 해당 메인-센서(X1)의 타측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 첫번째 행에 배열된 메인-센서(X1)의 타측에 감지신호를 출력한 후, 해당 메인-센서(X1)의 일측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.

이어, 세번째 행에 배열된 메인-센서(X2)의 일측에 감지신호를 출력한 후, 해당 메인-센서(X2)의 타측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 세번째 행에 배열된 메인-센서(X2)의 타측에 감지신호를 출력한 후, 해당 메인-센서(X2)의 일측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.

이어, 네번째 행에 배열된 메인-센서(X3)의 일측에 감지신호를 출력한 후, 해당 메인-센서(X3)의 타측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 네번째 행에 배열된 메인-센서(X3)의 타측에 감지신호를 출력한 후, 해당 메인-센서(X3)의 일측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.

이러한 방식으로 모든 행에 배열된 메인-센서들의 일측을 통해 감지신호를 출력한 후, 메인-센서들을 경유하는 감지신호들을 메인-센서들의 타측을 통해 수신하여 메인-센서들의 정전용량의 변화량을 감지하여 하나 이상의 터치 좌표에 대응하는 x축의 값들을 검출할 수 있다.

이어, 서브-센서들을 이용하여 터치좌표의 Y축의 값을 센싱하는 동작을 수행한다. 구체적으로, 첫번째 열에 배열된 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))의 일측에 감지신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))의 타측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 첫번째 열에 배열된 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))의 타측에 감지신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))의 일측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.

이어, 두번째 열에 배열된 서브-센서들(Y1(1), Y1(2), Y1(3))의 일측에 감지신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y1(1), Y1(2), Y1(3))의 타측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 두번째 열에 배열된 서브-센서들(Y1(1), Y1(2), Y1(3))의 타측에 감지신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y1(1), Y1(2), Y1(3))의 일측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.

이어, 세번째 열에 배열된 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 일측에 감지신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 타측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 두번째 열에 배열된 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 타측에 감지신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 일측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.

이러한 방식으로 모든 열에 배열된 서브-센서들의 일측을 통해 감지신호를 출력한 후, 서브-센서들을 경유하는 감지신호들을 서브-센서들의 타측을 통해 수신하여 서브-센서들의 정전용량의 변화량을 감지하여 하나 이상의 터치 좌표에 대응하는 Y축의 값들을 검출할 수 있다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.

도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치(500)는 정전용량식 터치감지패널(510) 및 상기 정전용량식 터치감지패널(510)에 배치된 정전용량 측정회로(520)를 포함한다.

상기 정전용량식 터치감지패널(510)은 베이스 기판(511), 복수의 메인-센서들(512), 상기 메인-센서들(512)과 평행하게 일대다 방식으로 배열된 복수의 서브-센서들(513), 복수의 제1 메인-연결배선들(514), 복수의 제2 메인-연결배선들(515), 복수의 제1 서브-연결배선들(516) 및 복수의 제2 서브-연결배선들(517)을 포함한다. 상기 메인-센서들(512), 상기 서브-센서들(513), 상기 제1 및 제2 메인-연결배선들(514, 115), 및 상기 제1 및 제2 서브-연결배선들(516, 117)은 실버 재질이나 금속 재질, 그레핀(graphene) 재질 등으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서 설명의 편의를 위해, 메인-센서(512)의 수가 3개이고, 서브-센서(513)의 수가 6개인 것을 도시하였으나, 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 베이스 기판(511)은 터치영역(TA)과 상기 터치영역(TA)을 둘러싸는 주변영역(PA)을 갖는다. 본 실시예에서, 상기 베이스 기판(511)은 장변과 단변에 의해 정의되는 사각 형상을 갖는다.

상기 메인-센서들(512)은 터치 영역(TA)에 배치되어, 제1축의 터치위치를 감지한다. 상기 메인-센서들(512) 각각은 막대 형상을 갖고서 Y축 방향을 따라 연장되고 X축 방향을 따라 배열된다. 상기 메인-센서들(512) 각각은 균일한 폭을 갖는다.

상기 서브-센서들(513)은 상기 메인-센서들(512)과 평행하게 일대다 방식으로 배열되어 제2 축의 터치위치를 감지한다. 상기 서브-센서들(513) 각각은 서로 인접하는 메인-센서들(512) 사이에 배치되어, Y축 방향을 따라 연장되고 X축 방향을 따라 배열된다. 서로 인접하는 메인-센서들(512) 사이에 배치된 서브-센서들(513) 중 최외곽 서브-센서에는 다른 서브-센서들의 저항값과 동일하게 유지하기 위해 슬릿부가 더 형성될 수 있다. 슬릿부의 폭이나 길이는 정전용량식 터치감지패널을 설계하는 설계자에 의해 조정될 수 있다. 상기 서브-센서들(513)은 하나의 메인-센서들에 인접하게 배치된다. 상기 서브-센서들(513) 각각의 폭은 터치감지패널의 가장자리에서 중심부로 갈수록 점차적으로 증가한다.

상기 제1 메인-연결배선들(514)은 상기 메인-센서들(512) 각각의 일측에 연결된다. 상기 제1 메인-연결배선들(514)은 상기 메인-센서들(512)과 동일 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 메인-연결배선들(514)은 상기 메인-센서들(512)이 형성될 때 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 메인-연결배선들(514) 각각은 상기 정전용량 측정회로(520)에서 출력되는 감지신호를 상기 메인-센서들(512) 각각에 전달하는 역할을 수행할 수도 있고, 상기 메인-센서들(512) 각각에서 감지된 감지신호를 상기 정전용량 측정회로(520)에 전달하는 역할을 수행할 수도 있다.

상기 제2 메인-연결배선들(515)은 상기 메인-센서들(512) 각각의 타측에 연결된다. 상기 제2 메인-연결배선들(515)은 상기 메인-센서들(512)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 메인-연결배선들(515)은 상기 메인-센서들(512)이 형성될 때 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제2 메인-연결배선들(515) 각각은 상기 정전용량 측정회로(520)에서 출력되는 감지신호를 상기 메인-센서들(512) 각각에 전달하는 역할을 수행할 수도 있고, 상기 메인-센서들(512) 각각에서 감지된 감지신호를 상기 정전용량 측정회로(520)에 전달하는 역할을 수행할 수도 있다.

상기 제1 서브-연결배선들(516)은 상기 서브-센서들(513) 각각의 일측과 상기 정전용량 측정회로(520)에 연결된다. 상기 제1 서브-연결배선들(516)은 상기 서브-센서들(513)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 서브-연결배선들(516)은 상기 서브-센서들(513)이 형성될 때 형성될 수 있다.

상기 제2 서브-연결배선들(517)은 상기 서브-센서들(513) 각각의 타측과 상기 정전용량 측정회로(520)에 연결된다. 상기 제2 서브-연결배선들(517)은 상기 서브-센서들(513)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 서브-연결배선들(517)은 상기 서브-센서들(513)이 형성될 때 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 서브-연결배선들(516) 각각은 상기 정전용량 측정회로(520)에서 출력되는 감지신호를 상기 서브-센서들(513)에 전달하는 역할을 수행할 수도 있고, 상기 서브-센서들(513)에서 감지된 감지신호를 상기 정전용량 측정회로(520)에 전달하는 역할을 수행할 수도 있다. 예를들어, 상기 제1 서브-연결배선들(516)이 상기 정전용량 측정회로(520)에서 출력되는 감지신호를 상기 서브-센서(513)에 전달하는 역할을 수행하면, 상기 제2 서브-연결배선들(517)은 상기 서브-센서(513)에서 감지된 감지신호를 상기 정전용량 측정회로(520)에 전달하는 역할을 수행한다. 한편, 상기 제1 서브-연결배선들(516)이 상기 서브-센서(513)에서 감지된 감지신호를 상기 정전용량 측정회로(520)에 전달하는 역할을 수행하면, 상기 제2 서브-연결배선들(517)은 상기 정전용량 측정회로(520)에서 출력되는 감지신호를 상기 서브-센서(513)에 전달하는 역할을 수행한다.

상기 정전용량 측정회로(520)는 상기 메인-센서들(512) 및 상기 서브-센서들(513) 각각의 양단에 연결되어 상기 메인-센서들(512) 및 상기 서브-센서들(513)의 정전용량 변화를 감지하여 터치위치를 측정한다.

구체적으로, 상기 정전용량 측정회로(520)는 상기 제1 메인-연결배선들(514) 및 상기 제2 메인-연결배선들(515)를 통해 상기 메인-센서들(512)에 연결되고, 상기 제1 서브-연결배선들(516) 및 상기 제2 서브-연결배선들(517)을 통해 상기 서브-센서들(513)에 연결되어, 상기 메인-센서들(512) 및 상기 서브-센서들(513)의 정전용량 변화를 감지하여 터치위치를 측정한다.

도 16는 도 15에 도시된 정전용량식 터치감지패널을 통한 터치인식을 설명하기 위한 개략도이다.

도 16을 참조하면, 메인-센서들(X0, X1, X2, X3)을 이용하여 터치좌표의 X축의 값을 센싱하는 동작을 수행한다. 구체적으로, 첫번째 행에 배열된 메인-센서(X0)의 일측에 감지신호(예를들어, 도 9a의 Signal_out)를 출력한 후, 해당 메인-센서(X0)의 타측을 통해 감지신호(예를들어, 도 9a의 Signal_in)를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 첫번째 행에 배열된 메인-센서(X0)의 타측에 감지신호를 출력한 후, 해당 메인-센서(X0)의 일측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.

이어, 서브-센서들을 이용하여 터치좌표의 Y축의 값을 센싱하는 동작을 수행한다. 구체적으로, 첫번째 열에 배열되어 직렬연결된 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))의 일측에 감지신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))의 타측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 첫번째 열에 배열되어 직렬연결된 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))의 타측에 감지신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))의 일측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.

이어, 두번째 열에 배열되어 직렬연결된 서브-센서들(Y1(1), Y1(2), Y1(3))의 일측에 감지신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y1(1), Y1(2), Y1(3))의 타측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 두번째 열에 배열되어 직렬연결된 서브-센서들(Y1(1), Y1(2), Y1(3))의 타측에 감지신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y1(1), Y1(2), Y1(3))의 일측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.

이어, 세번째 열에 배열되어 직렬연결된 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 일측에 감지신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 타측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 두번째 열에 배열되어 직렬연결된 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 타측에 감지신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 일측을 통해 감지신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.

이러한 방식으로 직렬연결된 서브-센서들의 일측을 통해 감지신호를 출력한 후, 직렬연결된 서브-센서들을 경유하는 감지신호들을 서브-센서들의 타측을 통해 수신하여 서브-센서들의 정전용량의 변화량을 감지하여 하나 이상의 터치 좌표에 대응하는 Y축의 값들을 검출할 수 있다.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.

도 17을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치(600)는 정전용량식 터치감지패널(610) 및 상기 정전용량식 터치감지패널(610)에 배치된 정전용량 측정회로(620)를 포함한다.

상기 정전용량식 터치감지패널(610)은 베이스 기판(611), 복수의 메인-센서들(612), 상기 메인-센서들(612)과 평행하게 일대다 방식으로 배열된 복수의 서브-센서들(613), 복수의 제1 메인-연결배선들(614), 복수의 제2 메인-연결배선들(615), 복수의 제1 서브-연결배선들(616) 및 복수의 제2 서브-연결배선들(617)을 포함한다. 상기 메인-센서들(612), 상기 서브-센서들(613), 상기 제1 및 제2 메인-연결배선들(614, 115), 및 상기 제1 및 제2 서브-연결배선들(616, 117)은 실버 재질이나 금속 재질, 그레핀(graphene) 재질 등으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서 설명의 편의를 위해, 메인-센서(612)의 수가 3개이고, 서브-센서(613)의 수가 6개인 것을 도시하였으나, 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 베이스 기판(611)은 터치영역(TA)과 상기 터치영역(TA)을 둘러싸는 주변영역(PA)을 갖는다. 본 실시예에서, 상기 베이스 기판(611)은 장변과 단변에 의해 정의되는 사각 형상을 갖는다.

상기 메인-센서들(612)은 터치 영역(TA)에 배치되어, 제1축의 터치위치를 감지한다. 상기 메인-센서들(612) 각각은 막대 형상을 갖고서 Y축 방향을 따라 연장되고 X축 방향을 따라 배열된다. 상기 메인-센서들(612) 각각은 균일한 폭을 갖는다.

상기 서브-센서들(613)은 상기 메인-센서들(612)과 평행하게 일대다 방식으로 배열되어 제2 축의 터치위치를 감지한다. 상기 서브-센서들(613) 각각은 서로 인접하는 메인-센서들(612) 사이에 배치되어, Y축 방향을 따라 연장되고 X축 방향을 따라 배열된다. 서로 인접하는 메인-센서들(612) 사이에 배치된 서브-센서들(613)의 폭은 동일하고, 평면상에서 관찰할 때, 상기 서브-센서들(613) 각각은 쉬프트되어 배치된다.

도 17에 도시하지는 않았지만, 서로 인접하는 메인-센서들(612) 사이에 배치된 서브-센서들(613) 중 최외곽 서브-센서에는 다른 서브-센서들의 저항값과 동일하게 유지하기 위해 슬릿부가 더 형성될 수 있다. 슬릿부의 폭이나 길이는 정전용량식 터치감지패널을 설계하는 설계자에 의해 조정될 수 있다. 상기 서브-센서들(613)은 하나의 메인-센서들에 인접하게 배치된다. 상기 서브-센서들(613) 각각의 폭은 터치감지패널의 가장자리에서 중심부로 갈수록 점차적으로 증가한다.

상기 제1 메인-연결배선들(614)은 상기 메인-센서들(612) 각각의 일측에 연결된다. 상기 제1 메인-연결배선들(614)은 상기 메인-센서들(612)과 동일 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 메인-연결배선들(614)은 상기 메인-센서들(612)이 형성될 때 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 메인-연결배선들(614) 각각은 상기 정전용량 측정회로(620)에서 출력되는 감지신호를 상기 메인-센서들(612) 각각에 전달하는 역할을 수행할 수도 있고, 상기 메인-센서들(612) 각각에서 감지된 감지신호를 상기 정전용량 측정회로(620)에 전달하는 역할을 수행할 수도 있다.

상기 제2 메인-연결배선들(615)은 상기 메인-센서들(612) 각각의 타측에 연결된다. 상기 제2 메인-연결배선들(615)은 상기 메인-센서들(612)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 메인-연결배선들(615)은 상기 메인-센서들(612)이 형성될 때 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제2 메인-연결배선들(615) 각각은 상기 정전용량 측정회로(620)에서 출력되는 감지신호를 상기 메인-센서들(612) 각각에 전달하는 역할을 수행할 수도 있고, 상기 메인-센서들(612) 각각에서 감지된 감지신호를 상기 정전용량 측정회로(620)에 전달하는 역할을 수행할 수도 있다.

상기 제1 서브-연결배선들(616)은 상기 서브-센서들(613) 각각의 일측과 상기 정전용량 측정회로(620)에 연결된다. 상기 제1 서브-연결배선들(616)은 상기 서브-센서들(613)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 서브-연결배선들(616)은 상기 서브-센서들(613)이 형성될 때 형성될 수 있다.

상기 제2 서브-연결배선들(617)은 상기 서브-센서들(613) 각각의 타측과 상기 정전용량 측정회로(620)에 연결된다. 상기 제2 서브-연결배선들(617)은 상기 서브-센서들(613)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 서브-연결배선들(617)은 상기 서브-센서들(613)이 형성될 때 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1 서브-연결배선들(616)의 연장방향과 상기 제2 서브-연결배선들(617)의 연장방향은 서로 반대이다. 즉, 상기 제1 서브-연결배선들(616)이 +Y축 방향으로 연장된다면, 상기 제2 서브-연결배선들(617)은 ?축 방향으로 연장된다.

본 실시예에서, 상기 제1 서브-연결배선들(616) 각각은 상기 정전용량 측정회로(620)에서 출력되는 감지신호를 상기 서브-센서들(613)에 전달하는 역할을 수행할 수도 있고, 상기 서브-센서들(613)에서 감지된 감지신호를 상기 정전용량 측정회로(620)에 전달하는 역할을 수행할 수도 있다. 예를들어, 상기 제1 서브-연결배선들(616)이 상기 정전용량 측정회로(620)에서 출력되는 감지신호를 상기 서브-센서(613)에 전달하는 역할을 수행하면, 상기 제2 서브-연결배선들(617)은 상기 서브-센서(613)에서 감지된 감지신호를 상기 정전용량 측정회로(620)에 전달하는 역할을 수행한다. 한편, 상기 제1 서브-연결배선들(616)이 상기 서브-센서(613)에서 감지된 감지신호를 상기 정전용량 측정회로(620)에 전달하는 역할을 수행하면, 상기 제2 서브-연결배선들(617)은 상기 정전용량 측정회로(620)에서 출력되는 감지신호를 상기 서브-센서(613)에 전달하는 역할을 수행한다.

상기 정전용량 측정회로(620)는 상기 메인-센서들(612) 및 상기 서브-센서들(613) 각각의 양단에 연결되어 상기 메인-센서들(612) 및 상기 서브-센서들(613)의 정전용량 변화를 감지하여 터치위치를 측정한다.

구체적으로, 상기 정전용량 측정회로(620)는 상기 제1 메인-연결배선들(614) 및 상기 제2 메인-연결배선들(615)를 통해 상기 메인-센서들(612)에 연결되고, 상기 제1 서브-연결배선들(616) 및 상기 제2 서브-연결배선들(617)을 통해 상기 서브-센서들(613)에 연결되어, 상기 메인-센서들(612) 및 상기 서브-센서들(613)의 정전용량 변화를 감지하여 터치위치를 측정한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 터치센서의 일측부에 기준신호를 인가하고, 터치시 터치센서에 형성된 저항과 커패시턴스에 의해 상기 터치센서를 종단하며 전압 변화된 기준신호를 터치센서의 타측부를 통해 수신하도록 구성된 정전용량 측정회로와 상기 터치센서간의 저항값 차이를 보정하므로써, 측정된 터치 시간의 왜곡을 줄여 전압변화를 정밀하게 측정할 수 있다.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에 따른 정전용량식 터치감지패널은 터치 위치를 감지하는 감지 장치에 탑재되어 다양한 제품에 탑재되어 응용될 수 있다. 현재 터치스크린 방식의 제품은 폭넓은 분야에서 사용되고 있고, 공간상의 이점으로 빠르게 버튼 방식의 기기들을 대체하고 있다. 가장 폭발적인 수요는 역시 휴대폰 분야라고 할 수 있다. 특히 휴대폰에서는 그 편의성뿐만 아니라 단말의 크기가 민감한 분야라서 별도의 키를 마련하지 않거나 키를 최소화하는 터치 폰 방식이 요즘 크게 각광을 받고 있는 것이 주지의 사실이다. 따라서 본 발명에 따른 정전용량식 터치패턴이 탑재된 감지장치는 휴대폰에 채용할 수 있음을 물론이고, 터치스크린을 채용한 TV, 은행의 현금 입출납을 자동적으로 대행하는 ATM기, 엘리베이터, 지하철 등에서 사용되는 티켓 발급기, PMP, e-book 단말기, 네비게이션 등에 폭넓게 사용될 수 있다. 이 외에도 사용자 인터페이스가 필요한 모든 분야에서 터치 스크린은 빠르게 기존의 버튼식 인터페이스를 대체해가고 있음은 자명하다.

110, 310, 510, 610 : 정전용량식 터치감지패널
111, 511, 611 : 베이스 기판 112, 512, 612 : 메인-센서
113, 513, 613 : 서브-센서들 114, 514, 614, 제1 메인-연결배선
115, 515, 615 : 제2 메인-연결배선 116, 516, 616 : 제1 서브-연결배선
117, 517, 617 : 제2 서브-연결배선 118 : 제1 서브-우회배선
119 : 제2 서브-우회배선 120, 520, 620 : 정전용량 측정회로
330 : 절연층 1410 : 기준전압발생부
1420 : 전압비교부 1430 : 제어부
1440 : 타이머부 1450, 1550 : 충/방전회로부
1452 : 충전부 1454 : 방전부
1460 : 복합스위치 1462 : 제1 스위치
1464 : 제2 스위치 540 : 방전제어부
1610, SW : 충/방전스위치 1620 : 제1 커런트미러
1630 : 제2 커런트미러 1650 : 방전부
1660 : 제3 커런트미러 1670 : 충전제어부
1680 : 충전부 TA : 터치영역
PA : 주변영역

Claims

터치 영역에 배치된 복수의 메인-센서들;
상기 메인-센서들과 평행하게 일대다 방식으로 배열된 복수의 서브-센서들;
상기 메인-센서들 각각의 일측에 연결된 복수의 제1 메인-연결배선들;
상기 메인-센서들 각각의 타측에 연결된 복수의 제2 메인-연결배선들;
상기 서브-센서들 각각의 일측에 연결된 복수의 제1 서브-연결배선들; 및
상기 서브-센서들 각각의 타측에 연결된 복수의 제2 서브-연결배선들을 포함하는 정전용량식 터치감지패널.
제1항에 있어서, 상기 제1 메인-연결배선과 상기 메인-센서가 연결된 부위와 상기 제2 메인-연결배선과 상기 메인-센서가 연결된 부위는 서로 마주하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제1항에 있어서, 특정 서브-센서에 연결된 상기 제1 서브-연결배선과 상기 제2 서브-연결배선은 서로 동일한 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제3항에 있어서, 서로 인접하는 메인-센서들 사이에 배치된 서브-센서들의 폭은 상기 터치 영역의 중심부에서 주변부로 갈수록 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제3항에 있어서, 서로 인접하는 메인-센서들 사이에 배치된 서브-센서들중 최외곽 서브-센서에는 슬릿부가 형성된 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제1항에 있어서, 상기 메인-센서의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 복수의 서브-센서들은 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제1항에 있어서, 상기 메인-센서의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 복수의 서브-센서들은 직렬연결된 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제1항에 있어서, 특정 서브-센서에 연결된 상기 제1 서브-연결배선과 상기 제2 서브-연결배선은 서로 반대 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제8항에 있어서, 서로 인접하는 메인-센서들 사이에 배치된 서브-센서들의 폭은 동일하고, 평면상에서 관찰할 때, 상기 서브-센서들 각각은 쉬프트되어 배치된 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제8항에 있어서, 상기 메인-센서의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 복수의 서브-센서들은 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제1항에 있어서,
상기 주변영역에 배치되고, 상기 제1 서브-연결배선들 각각에 일대일 연결된 복수의 제1 서브-우회배선들; 및
상기 주변영역에 배치되고, 상기 제2 서브-연결배선들 각각에 일대일 연결된 복수의 제2 서브-우회배선들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제11항에 있어서, 상기 제1 서브-우회배선들과 상기 제1 서브-연결배선들은 서로 다른 층에 배치된 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제11항에 있어서, 상기 제2 서브-우회배선들과 상기 제2 서브-연결배선들은 서로 다른 층에 배치된 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제1항에 있어서, 상기 메인-센서는 제1축의 터치위치를 감지하기 위해 배치되고,
상기 서브-센서는 제2축의 터치위치를 감지하기 위해 배치된 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
제14항에 있어서, 상기 제1 축은 X축 및 Y축 중 어느 하나이고, 상기 제2 축은 나머지 축인 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
복수의 메인-센서들 및 상기 메인-센서들과 평행하게 일대다 방식으로 배열된 복수의 서브-센서들을 포함하는 정전용량식 터치감지패널; 및
상기 메인-센서들 및 상기 서브-센서들 각각의 양단에 연결되어 상기 메인-센서들 및 상기 서브-센서들의 정전용량 변화를 감지하여 터치위치를 측정하는 정전용량 측정회로를 포함하는 정전용량식 터치감지장치.
제16항에 있어서, 상기 정정용량 측정회로는 상기 메인-센서를 근거로 터치위치의 제1 축의 값을 측정하고, 상기 서브-센서를 근거로 터치위치의 제2 축의 값을 측정하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지장치.
제17항에 있어서, 상기 제1 축의 값은 X축의 값이고, 상기 제2 축의 값은 Y축의 값인 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지장치.
제17항에 있어서, 상기 제1 축의 값은 Y축의 값이고, 상기 제2 축의 값은 X축의 값인 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지장치.
제16항에 있어서, 상기 정전용량식 터치감지패널은
상기 메인-센서들 각각의 일측에 연결된 복수의 제1 메인-연결배선들;
상기 메인-센서들 각각의 타측에 연결된 복수의 제2 메인-연결배선들;
상기 서브-센서들 각각의 일측에 연결된 복수의 제1 서브-연결배선들; 및
상기 서브-센서들 각각의 타측에 연결된 복수의 제2 서브-연결배선들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지장치.
제20항에 있어서, 특정 서브-센서에 연결된 상기 제1 서브-연결배선과 상기 제2 서브-연결배선은 서로 동일한 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지장치.
제20항에 있어서, 특정 서브-센서에 연결된 상기 제1 서브-연결배선과 상기 제2 서브-연결배선은 서로 반대 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지장치.
제20항에 있어서, 상기 정전용량식 터치감지패널은,
상기 주변영역에 배치되고, 상기 제1 서브-연결배선들 각각에 일대일 연결된 복수의 제1 서브-우회배선들; 및
상기 주변영역에 배치되고, 상기 제2 서브-연결배선들 각각에 일대일 연결된 복수의 제2 서브-우회배선들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지장치.