KR20160046413A - 접촉 감지 장치, 접촉 감지 방법 및 구동 행렬 생성 방법 - Google Patents

접촉 감지 장치, 접촉 감지 방법 및 구동 행렬 생성 방법 Download PDF

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KR20160046413A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치는 패널부에 마련되는 복수의 제1 전극 중 N(2 이상의 자연수)개의 제1 전극에 동시에 구동 신호를 인가하는 구동 회로부; 상기 패널부에 마련되는 복수의 제2 전극으로부터 정전용량을 검출하여 감지 신호를 출력하는 감지 회로부; 및 상기 감지 신호에 따라 터치 입력을 판단하는 연산부; 를 포함하고, 상기 구동 회로부는 N행 및 N열의 구동 행렬에 따라 상기 구동 신호를 생성하되, 상기 구동 행렬의 N개의 행에 따라 생성되는 구동 신호를 상기 N개의 제1 전극에 동시에 인가하고, 상기 구동 행렬의 하나의 행에 해당하는 N개의 열에 따라 생성되는 구동 신호를 하나의 제1 전극에 N개의 타이밍 각각에 인가하고, 상기 구동 행렬은 서로 인접하는 두 개의 행을 하나의 그룹으로 결정하여 설정되는 복수의 행 그룹을 포함하고, 상기 복수의 행 그룹 각각은 상기 복수의 행 그룹 내에 반복적으로 배치되는 복수의 영역 상에 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함할 수 있다.

Description

접촉 감지 장치, 접촉 감지 방법 및 구동 행렬 생성 방법{TOUCH SENSING APPARATUS, TOUCH SENSING METHOD, AND METHOD FOR SENSING TOUCH AND GENERATING DRIVING MATRIX}
본 발명은 접촉 감지 장치, 접촉 감지 방법 및 구동 행렬 생성 방법에 관한 것이다.
최근 터치스크린 장치는 소형 모바일 기기뿐만 아니라 대형 화면을 구비한 노트북 컴퓨터, TV 등에도 채용되고 있는데, 터치스크린 장치의 크기가 증가함에 따라 전극의 수 및 크기가 증가하게 된다. 이에 따라, 복수의 전극에 구동 신호를 순차적으로 인가하는 경우에 증가한 전극의 수만큼 그리고, 증가한 전극의 크기만큼 정전용량이 커지게 되어 전압을 충전하는 시간, 즉 구동 시간이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 최근 터치스크린 장치는 터치 패널에 직접적으로 입력되는 터치 입력뿐만 아니라 터치 패널로부터 일정거리 이상 이격되어 입력되는 터치 입력 - 근접 터치 - 를 인식하여 다양한 사용자 인터페이스를 구현하고자 하는데, 근접 터치에 의한 정전용량 변화는 그 크기가 미세하여 터치스크린 장치가 터치 입력을 인식함에 있어 오류가 발생할 수 있다.
일본 공개특허공보 2013-149223
본 발명의 과제는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면 구동 시간을 단축할 수 있고, 근접 터치를 정밀하게 인식할 수 있는 접촉 감지 장치, 접촉 감지 방법 및 구동 행렬 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치는 N행 및 N열의 구동 행렬에 따라 구동 신호를 생성하여 터치 패널의 전극에 인가하고, 상기 구동 행렬은 서로 인접하는 두 개의 행을 하나의 그룹으로 결정하여 설정되는 복수의 행 그룹을 포함하고, 상기 복수의 행 그룹 각각은 상기 복수의 행 그룹 내에 반복적으로 배치되는 복수의 영역 상에 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 전극에 동시에 구동 신호를 인가하여 터치 응답 속도를 개선할 수 있다.
또한, 터치 패널로부터 일정 거리 이상 이격되어 입력되는 근접 터치를 정밀하게 인식할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 포함하는 전자기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 신호를 생성하기 위한 구동 행렬의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 행렬을 생성하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 기초 행렬의 일 예를 나타낸 도면이다.
도9 내지 도 13은 도 7의 흐름도를 도 8의 기초 행렬에 적용함에 따라 생성되는 행렬을 나타낸 도면이다.
후술하는 본 발명은 특정 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없다. 예를 들어, 기재되는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있으며, 또한 변경될 수 있다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 포함하는 전자기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 기기(100)는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치(110), 입력부(120), 음성 출력을 위한 오디오부(130) 등을 포함하며, 디스플레이 장치(110)와 일체화되어 형성되는 터치스크린 장치(미도시)를 구비할 수 있다.
터치스크린 장치는 기판 및 기판 상에 마련되는 복수의 전극을 구비하는 터치 패널을 포함할 수 있다. 또한 복수의 전극에서 생성되는 정전용량의 변화를 검출하기 위한 정전용량 감지 회로와, 정전용량 감지 회로의 출력 신호를 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환 회로, 디지털 값으로 변환된 데이터를 이용하여 터치 입력을 판단하는 연산 회로 등을 포함하는 컨트롤러 집적 회로(접촉 감지 장치)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부를 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 패널부(200)는 기판(210), 기판(210) 상에 마련되는 복수의 전극(220, 230)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않았으나, 복수의 전극(220, 230) 각각은 배선 패턴 및 본딩 패드를 통해 기판(210)의 일단에 부착되는 연성 회로 기판의 본딩 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 연성 회로 기판에는 컨트롤러 집적회로가 실장되어 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 터치 입력을 판단할 수 있다.
기판(210)은 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide), PMMA(PolymethlymethAcrylate), COP (Cyclo-Olefin Polymers) 등의 필름, 소다 글라스(Soda glass) 또는 강화 글라스(tempered glass)와 같은 재질로 형성될 수 있다.
복수의 전극(220, 230)은 기판(210)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 도 2에는 마름모, 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 복수의 전극(220, 230)이 도시되었으나, 이 외에 직사각형, 삼각형 등의 다양한 다각형 형상의 패턴을 가질 수 있음은 물론이다.
복수의 전극(220, 230)은 X 축 방향으로 연장되는 제1 전극(220)과, Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극(230)을 포함한다. 제1 전극(220)과 제2 전극(230)은 기판(210)의 양면에 마련되거나, 또는 서로 다른 기판(210)에 마련되어 교차될 수 있으며, 기판(210)의 일면에 모두 마련되는 경우에는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)의 교차 지점에 부분적으로 소정의 절연층을 형성할 수 있다.
또한, 복수의 전극(220, 230)이 형성되는 영역 이외에, 복수의 전극(220, 230)과 연결되는 배선이 마련되는 영역에 대해서는 통상 불투명한 금속 물질로 형성되는 배선을 시각적으로 차폐하기 위한 소정의 인쇄 영역이 기판(210)에 형성될 수 있다.
복수의 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 터치 입력을 감지하는 장치는, 터치 입력에 의해 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량의 변화를 검출하고 그로부터 터치 입력을 감지한다. 제1 전극(220)은 컨트롤러 집적 회로에서 D1~D8로 정의되는 채널에 연결되어 소정의 구동 신호를 인가받을 수 있으며, 제2 전극(230)은 S1~S8로 정의되는 채널에 연결되어 접촉 감지 장치가 감지 신호를 검출하는 데에 이용될 수 있다. 이때, 컨트롤러 집적 회로는 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance)의 변화를 감지 신호로 검출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부의 단면을 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2에 도시한 패널부(200)를 Y-Z 평면으로 잘라서 나타낸 단면도로서, 도 2에서 설명한 기판(210), 복수의 감지 전극(220, 230) 이외에 접촉을 인가받는 커버 렌즈(240, Cover Lens)를 더 포함할 수 있다. 커버 렌즈(240)는 감지 신호 검출에 이용되는 제2 전극(230) 상에 마련되어 손가락 등의 접촉 물체(250)로부터 터치 입력을 인가받는다.
채널 D1~D8을 통해 제1 전극(320)에 구동 신호가 인가되면, 구동 신호가 인가된 제1 전극(220)과, 제2 전극(230) 사이에서 결합 정전용량이 생성된다. 제1 전극(220)에 구동 신호가 인가되면, 결합 정전용량에서 정전용량의 변화가 발생한다. 상기 정전용량의 변화는 접촉 물체(250)의 면적에 비례할 수 있으며, 도 3에서는 채널 D2 및 D3에 각각 연결된 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성된 결합 정전용량이 접촉 물체(250)에 의해 영향을 받는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치스크린 장치는 패널부(310), 구동 회로부(320), 감지 회로부(330), 신호 변환부(340), 및 연산부(350)를 포함한다. 이 때, 구동 회로부(320), 감지 회로부(330), 신호 변환부(340) 및 연산부(350)는 접촉 감지 장치를 구성하며, 하나의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다.
패널부(310)는 제1축 - 도 4의 가로 방향 - 방향으로 연장되는 복수 행의 제1 전극(구동 전극) X1-Xm과, 제1축에 교차하는 제2축 - 도 4의 세로 방향 - 방향으로 연장되는 복수 열의 제2 전극(감지 전극) Y1-Yn을 포함한다. 이 때, 노드 커패시터 C11~Cmn는 복수의 제1 전극 X1-Xm 및 제2 전극 Y1-Yn의 교차점에서 생성되는 결합 정전용량을 등가적으로 표현한 것이다.
구동 회로부(320)는 패널부(310)의 복수의 제1 전극 X1-Xm에 소정의 구동 신호를 인가한다. 구동 신호는 소정 주기와 진폭을 갖는 구형파(Square Wave), 사인파(Sine Wave), 삼각파(Triangle Wave) 등일 수 있다. 구동 회로부(320)는 복수의 구동 신호 생성 회로를 구비하여, 복수의 제1 전극 X1-Xm에 동시에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 복수의 제1 전극 X1-Xm을 그룹화하여 순차적으로 구동 신호를 인가하는 것 또한 가능하다.
감지 회로부(330)는 복수의 제2 전극 Y1-Yn으로부터 노드 커패시터 C11-Cmn의 정전용량을 검출하여 감지 신호를 출력한다. 감지 회로부(330)는 적어도 하나의 연산 증폭기와 적어도 하나의 커패시터를 각각 구비하는 복수의 C-V 컨버터(335)를 포함할 수 있으며, 복수의 C-V 컨버터(335) 각각은 복수의 제2 전극 Y1-Yn과 연결될 수 있다.
복수의 C-V 컨버터(335)는 노드 커패시터 C11-Cmn의 정전용량을 전압 신호로 변경하여 아날로그 형태인 감지 신호를 출력할 수 있는데, 일 예로 복수의 C-V 컨버터(335) 각각은 정전용량을 적분하는 적분 회로를 포함할 수 있다. 적분 회로는 정전용량을 적분하여 소정의 전압으로 변경하여 출력할 수 있다.
도 4에서는 C-V 컨버터(335)의 구성이 연산 증폭기의 반전단과 출력단에 사이에 커패시터 CF가 배치되는 것으로 도시되었으나, 회로 구성의 배치가 변경될 수 있음은 물론이다. 나아가, 도 4에서는 하나의 연산증폭기와 하나의 커패시터를 구비하는 것으로 도시되었으나, 이와 달리, 복수의 연산증폭기와 복수의 커패시터를 구비할 수 있다
복수의 제1 전극 X1-Xm 에 구동 신호를 인가하는 경우, 복수의 제2 전극으로부터 정전용량을 동시에 검출할 수 있으므로, C-V 컨버터(335)는 복수의 제2 전극 Y1-Yn의 개수인 n개 만큼 구비될 수 있다.
신호 변환부(340)는 감지 회로부(340)로부터 출력되는 감지 신호로부터 디지털 신호 SD를 생성한다. 일례로, 신호 변환부(340)는 전압 형태로 감지 회로부(330)가 출력하는 아날로그 신호가 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter) 회로 또는 감지 회로부(330)로부터 출력되는 아날로그 신호의 레벨이 소정 시간 동안 변화하는 양을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 회로를 포함할 수 있다.
연산부(350)는 디지털 신호 SD를 이용하여 패널부(310)에 인가된 접촉 입력을 판단한다. 디지털 신호 SD를 이용하여 패널부(310)에 인가된 터치 입력의 개수, 좌표, 제스처 동작 등을 판단할 수 있다.
연산부(350)가 터치 입력을 판단하는 데에 기초가 되는 디지털 신호 SD는 정전용량 변화 C11~Cmn을 수치화한 데이터일 수 있으며, 특히 터치 입력이 발생하지 않은 경우와 터치 입력이 발생한 경우의 정전용량의 차이를 나타내는 데이터일 수 있다. 통상적으로 정전용량 방식의 터치스크린 장치에서, 전도성 물체가 접촉된 영역은 접촉이 발생하지 않은 영역에 비해 정전용량이 감소하는 것으로 나타난다.
도 5는 도 4의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 신호를 생성하기 위한 구동 행렬의 일 예를 나타낸 도이다. 이하, 도 4 내지 도 6를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구동 신호의 생성 및 인가 방법에 대하여 설명하도록 한다.
구동 회로부(320)는 구동 행렬에 따라 구동 신호를 생성할 수 있다. 구동 행렬은 구동 회로부(320)에서 생성되거나, 연산부(350)에서 생성되어 구동 회로부(320)로 제공될 수 있다.
이하, 구동 회로부(320) 또는 연산부(350)에서 생성되는 구동 행렬이 도 6과 같은 형태라 가정하도록 한다. 구동 회로부(320)는 도 6에 도시된 제16행*제16열의 행렬의 요소가 1인 경우에 전압 VDD를 인가할 수 있으며, 요소가 -1인 경우에 전압 -VDD를 인가할 수 있다. 또는 요소가 1인 경우와 요소가 -1인 경우에 위상이 180도 차이가 나는 서로 다른 전압을 인가할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같은 제16행*제16열에 행렬에 포함되는 요소에 따른 구동 신호를 시간 T1-T16의 타이밍에 따라 인가한다. 여기서, 구동 회로부(320)는 T1-T16의 타이밍을 한 주기로 하여 반복적으로 구동 신호를 인가할 수 있다.
동일한 열에 해당하는 제1행 내지 제16행의 요소에 따라 생성되는 구동 신호들은 동일한 타이밍에 각각 제1 전극 X1-X16에 인가될 수 있으며, 동일한 행에 해당하는 제1열 내지 제16열의 요소에 따라 생성되는 구동 신호들은 시간 T1-T8의 타이밍에 하나의 전극에 인가될 수 있다.
상술한 설명에서, 패널부(310)의 제1 전극 Xt이 16개 있다고 가정하여(t=1~16), 구동 회로부(320)가 제1 전극 X1-X16 전부에 동시에 구동 신호를 인가하는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 제1 전극이 복수 개 구비 되는 경우, 예를 들어 160개 구비될 시에는 160개의 제1 전극을 16개로 그룹화하여 10개씩 순차적으로 구동 신호를 인가하는 것 또한 가능하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 행렬을 생성하기 위한 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 기초 행렬의 일 예를 나타낸 도면이고, 도9 내지 도 13는 도 7의 흐름도를 도 8의 기초 행렬에 적용함에 따라 생성되는 행렬을 나타낸 도면이다.
이하, 도 7 내지 도 13를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 행렬의 생성 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 7를 참조하면, 일 실시예에 따른 구동 행렬의 생성 방법은 N 코드(제N행 및 제N열)의 기초 행렬의 두 개의 열을 뒤바꾸는 것으로 시작한다(S710). 기초 행렬은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 행렬의 생성 방법이 적용되는 최초의 행렬을 의미한다.
도 8은 본 발명의 일 예에 따른 기초 행렬을 나타낸 도로써, 구체적으로 도 8에 도시된 기초 행렬은 왈쉬 스퀀스에 의해 생성되는 제16행 및 제16열의 하다마르 행렬을 나타낸다. 이 외에도, 기초 행렬은 최대 길이 시퀀스(maximum length sequence), 의사 잡은 시퀀스(PN sequence) 등 다양한 시퀀스에 따라 생성되는 행렬을 포함할 수 있다.
S710 단계에서, 기초 행렬의 두 개의 열을 뒤바꿀 수 있는데, 구체적으로, 기초 행렬이 제N행 및 제N열의 N코드 기초 행렬인 경우, 첫 번째 열과 N/2+1 번째 열을 뒤바꿀 수 있다. 도 8의 기초 행렬은 16 코드이므로, 첫 번째 열과 아홉 번째 열을 뒤바꾸면 도 8의 기초 행렬은 도 9와 같이 변환될 수 있다.
기초 행렬의 두 개의 열을 뒤바꾼 후, 복수의 행 그룹 중 어느 하나의 행 그룹을 선택할 수 있다(S720). 복수의 행 그룹은 기초 행렬의 서로 인접하는 두 개의 행을 하나의 그룹으로 결정하여 설정될 수 있다. 이 때, 하나의 행 그룹에 속하는 행은 다른 하나의 행 그룹에 속하지 않을 수 있는데, 다시 말하면, 하나의 행은 두 개의 행 그룹에 중복되어 속하지 않을 수 있다.
하나의 행 그룹은 홀수 번 째 행과 짝수 번 째 행을 포함하는데, 홀수 번 째 행의 행 차수는 짝수 번 째 행의 행 차수 보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 하나의 행 그룹은 제1행과 제2행을 포함할 수 있으며, 다른 하나의 행 그룹은 제3행과 제 4행을 포함할 수 있다.
어느 하나의 행 그룹을 선택한 후, 선택한 행 그룹에서 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함하는 영역을 결정한다(S730). 예를 들어, 제1행과 제2행을 포함하는 행 그룹을 선택한 경우, 제1행과 제2행 중 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함하는 영역을 결정하여 도시하면, 도 10과 같이 표현될 수 있다.
이 후, 현재 선택한 행 그룹 직전에 선택한 행 그룹이 존재하는지 판단한다(S740). 현재 선택한 행 그룹 직전에 선택한 행 그룹이 존재하는 경우, 현재 선택한 그룹에서 결정되는 영역과 직전에 선택한 그룹에서 결정되는 영역이 열 방향으로 동일한지 판단하고(S750), 열 방향으로 동일한 경우, 현재 선택한 행 그룹의 어느 하나의 행의 요소를 변경하고(S760), S730 단계를 반복할 수 있다. 단계 S750 및 S760에 관하여는 이 후의 기재를 통해 상세히 설명하도록 한다.
단계 S740의 판단 결과 현재 선택한 행 그룹 직전에 선택한 행 그룹이 존재하지 않거나, 단계 S750의 판단 결과 현재 선택한 그룹에서 결정되는 영역과 직전에 선택한 그룹에서 결정되는 영역이 열 방향으로 동일하지 않은 경우, 결정되는 영역이 행 방향으로 인접하도록 열을 뒤바꿀 수 있다(S770).
이 때, 결정되는 영역을 포함하는 복수의 열이 두 개씩 인접하도록 전체 열을 뒤바꿀 수 있다. 복수의 열이 두 개씩 인접하도록 전체 열을 뒤바꿀 때, 열을 뒤바꾼 결과 인접하는 두 개의 열을 하나의 열 그룹이라고 가정하는 경우, 복수의 열 그룹의 행 간격은 동일할 수 있다.
예를 들어, 도 10에 도시된 행렬에 있어서, 결정되는 영역을 포함하는 복수의 열이 두 개씩 인접하고, 인접하는 두 개의 열 간의 간격이 동일하도록 전체 열을 뒤바꾸는 경우, 도 11과 같은 행렬을 생성할 수 있다.
결정되는 영역을 포함하는 복수의 열이 인접하도록 열을 뒤바꾼 경우, 영역이 결정되지 않은 행 그룹이 존재하는지 판단한다(S780). 영역이 결정되지 않은 행 그룹이 존재하지 않는 경우 알고리즘을 종료하고, 영역이 결정되지 않은 행 그룹이 존재하는 경우, 영역이 결정되지 않은 행 그룹을 선택할 수 있다(S790).
예를 들어, 도 11과 같은 행렬에 있어서, 제1행 및 제2행을 포함하는 행 그룹 이외에 다른 행 그룹은 영역이 결정되지 않았으므로, 단계 S790가 실행될 수 있다.
영역이 결정되지 않은 행 그룹을 선택할 때, 영역이 결정되지 않은 행 그룹과 인접하는 행 그룹을 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 11과 같은 행렬에 있어서, 제1행 및 제2행을 포함하는 행 그룹과 인접하는 제3행 및 제4행을 포함하는 행 그룹을 선택할 수 있다.
영역이 결정되지 않은 행 그룹을 선택한 후, 단계 S730을 실행할 수 있다. 도 11과 같은 행렬에 있어서, 제3행 및 제4행을 포함하는 행 그룹이 선택한다고 가정하는 경우, 단계 S730을 실행하여 선택한 두 개의 행의 영역 중에서 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함하는 영역을 결정하면, 제3행 및 제4행의 제1열, 제2열, 제5열, 제6열, 제9열, 제10열, 제13열 및 제14열에 해당하는 영역이 결정될 수 있다.
단계 S730에서 영역을 결정한 후, 단계 S740에서 현재 선택한 행 그룹 직전에 선택한 행 그룹이 존재하는지 판단하는데, 제1행 및 제2행을 포함하는 행 그룹이 존재하므로 단계 S750가 실행될 수 있다.
단계 S750에서, 현재 선택한 그룹에서 결정되는 영역과 직전에 선택한 그룹에서 결정되는 영역이 열 방향으로 동일한지 판단하는데, 현재 선택한 제3행 및 제4행을 포함하는 행 그룹의 제1열, 제2열, 제5열, 제6열, 제9열, 제10열, 제13열 및 제14열에 해당하는 영역은 제1행 및 제2행을 포함하는 행 그룹의 제1열, 제2열, 제5열, 제6열, 제9열, 제10열, 제13열 및 제14열에 해당하는 영역과 열 방향으로 동일하므로, 단계 S760가 실행될 수 있다.
단계 S760에서 현재 선택한 행 그룹의 어느 하나의 행의 요소를 변경하는데, 구체적으로, 인접하는 두 개의 행 중 홀수 번째 행에 포함되는 요소의 레벨을 반전할 수 있다. 도 11에 도시된 행렬의 제3행의 요소의 레벨을 반전한 후 단계 S730를 실시하는 경우, 도 11에 도시된 행렬은 도 12에 도시된 행렬과 같이 변환될 수 있다.
이 후, 단계 S750의 판단 결과, 현재 선택된 그룹에서 결정되는 영역이 직전 에 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역과 열 방향으로 동일하지 않으므로, 단계 S770이 실행될 수 있다.
단계 S770에서, 결정되는 영역이 행 방향으로 인접하도록 열을 뒤바꾸는 경우, 전술한 바와 같이, 결정되는 영역을 포함하는 복수의 열이 두 개씩 인접하도록 전체 열을 뒤바꿀 수 있다. 이 때, 복수의 열이 두 개씩 인접하도록 전체 열을 뒤바꿀 때, 열을 뒤바꾼 결과 인접하는 두 개의 열을 하나의 열 그룹이라고 가정하는 경우, 복수의 열 그룹의 행 간격은 동일할 수 있다.
또한, 이전에 선택된 행 그룹이 존재하는 경우, 현재 선택된 행 그룹뿐만 아니라, 이전에 선택된 행 그룹에서 선택되는 영역까지도 복수의 열이 동일한 행 간격으로 두 개씩 인접하도록 전체 열을 뒤바꿀 수 있다.
이 후, 모든 행 그룹에 대하여 영역이 결정되도록 알고리즘을 진행하는 경우, 도 13에 도시된 구동 행렬이 생성될 수 있다. 도 13을 참조하면, 구동 행렬은 서로 인접하는 두 개의 행을 하나의 결정되는 복수의 행 그룹을 포함하고, 복수의 행 그룹 각각은 복수의 행 그룹 내에 반복적으로 배치되는 복수의 영역 상에 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함할 수 있다.
이 때, 복수의 행 그룹 중 하나의 복수의 영역은 하나의 행 그룹과 인접하는 다른 행 그룹의 복수의 영역과 열 방향으로 동일하지 않을 수 있다.
또한, 복수의 영역 각각은 2개의 행과 2개의 열에 의해 정의될 수 있으며, 복수의 영역 각각의 2개의 열 각각은 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함할 수 있다.
구동 회로부(320)는 도 13에 도시된 구동 행렬에 따라 구동 신호를 생성할 수 있는데, 도 13에 따라 구동 신호를 생성하는 경우, 인접하는 두 개의 전극에 동일한 위상 또는 레벨의 구동 신호를 인가하는 것이 가능하다. 인접하는 두 개의 전극에 동일한 위상 또는 레벨의 구동 신호를 인가하는 경우는 서로 다른 위상 또는 레벨의 구동 신호를 인가하는 경우에 비하여 전기장(electric field)이 더 멀리 퍼져나갈 수 있다.
구동 회로부(320)가 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 행렬의 생성 방법에 따라 생성되는 구동 행렬에 의한 구동 신호를 복수의 제1 전극 인가하는 경우, 감지 회로부(330)는 제1 전극 X1-X16와 제2 전극 Yk의 교차점에서 생성되는 정전용량을 제2 전극 Yk로부터 검출하여, 감지 신호 Sk를 출력하는데, 감지 신호 Sk는 하기의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 여기서, Ct,k는 m개의 제1 전극 Xt 전극과 제2 전극 Yk 전극의 교차점에서 생성되는 결합 정전용량을 나타내며, Dt는 제1 전극 Xt에 인가되는 구동 신호를 나타낸다.
Figure pat00001
이 후, 연산부(350)는 감지 신호 Sk를 감지 데이터로 이용하여 터치 입력을 판단할 수 있다. 구체적으로, 연산부(350)는 한 주기 동안의 감지 신호 Sk와 한 주기 동안의 구동 신호 Dt의 상관 관계(correlation) 연산에 의해 터치 입력을 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 연산부(350)에 의해 상관 관계 연산이 이루어지는 데이터는 감지 신호 Sk와 구동 신호 Dt를 디지털 데이터화한 데이터일 수 있다.
연산부(350)는 상관 관계 연산에 따라 산출되는 상관 관계값에 따라 터치 입력을 판단할 수 있는데, 특히, 연산부(350)는 도 13에 도시된 구동 행렬에 도시된 복수의 영역에 따른 구동 신호와 복수의 영역에 따른 감지 신호의 상관 관계값을 별도로 추출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 인접하는 두 개의 전극에 동일한 위상 또는 레벨의 구동 신호를 인가하는 경우, 전기장(electric field)이 더 멀리 퍼져나갈 수 있으므로, 도 13에 도시된 행렬에 도시된 영역으로부터 추출되는 상관 관계값을 이용하는 경우 터치 패널로부터 일정 거리 이상 이격되어 입력되는 근접 터치를 정밀하게 판단하는 것이 가능하다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
310: 패널부
320: 구동 회로부
330: 감지 회로부
340: 신호 변환부
350: 연산부

Claims (41)

  1. 패널부에 마련되는 복수의 제1 전극 중 N(2 이상의 자연수)개의 제1 전극에 동시에 구동 신호를 인가하는 구동 회로부;
    상기 패널부에 마련되는 복수의 제2 전극으로부터 정전용량을 검출하여 감지 신호를 출력하는 감지 회로부; 및
    상기 감지 신호에 따라 터치 입력을 판단하는 연산부; 를 포함하고,
    상기 구동 회로부는 N행 및 N열의 구동 행렬에 따라 상기 구동 신호를 생성하되, 상기 구동 행렬의 N개의 행에 따라 생성되는 구동 신호를 상기 N개의 제1 전극에 동시에 인가하고, 상기 구동 행렬의 하나의 행에 해당하는 N개의 열에 따라 생성되는 구동 신호를 하나의 제1 전극에 N개의 타이밍 각각에 인가하고,
    상기 구동 행렬은 서로 인접하는 두 개의 행을 하나의 그룹으로 결정하여 설정되는 복수의 행 그룹을 포함하고, 상기 복수의 행 그룹 각각은 상기 복수의 행 그룹 내에 반복적으로 배치되는 복수의 영역 상에 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함하는 접촉 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 행 그룹 중 하나의 행 그룹의 상기 복수의 영역은 상기 하나의 행 그룹과 인접하는 다른 행 그룹의 상기 복수의 영역과 열 방향으로 동일하지 않은 접촉 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 영역 각각은 2개의 행과 2개의 열에 의해 정의되는 접촉 감지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 영역 각각의 2개의 열 각각은 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함하는 접촉 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 구동 신호와 상기 감지 신호의 상관 관계 값에 따라 상기 터치 입력을 판단하는 접촉 감지 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 복수의 영역 상에 대응되는 상기 구동 신호와 상기 감지 신호의 상관 관계 값에 따라 상기 터치 입력을 판단하는 접촉 감지 장치.
  7. 기초 행렬의 복수의 행 그룹 중 어느 하나의 행 그룹을 선택하는 단계;
    상기 선택한 행 그룹에서 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함하는 영역을 결정하는 단계; 및
    상기 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역이 행 방향으로 인접하도록 열을 뒤바꾸는 단계; 를 포함하고,
    상기 복수의 행 그룹은 상기 기초 행렬의 복수의 행 중 서로 인접하는 두 개의 행을 하나의 행 그룹으로 결정하여 설정되는 구동 행렬의 생성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 영역이 결정되지 않은 행 그룹이 존재하는지 판단하는 단계; 를 더 포함하는 구동 행렬의 생성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 영역이 결정되지 않은 행 그룹이 존재하는 경우, 상기 영역이 결정되지 않은 행 그룹 중 현재 선택한 행 그룹에 인접하는 어느 하나의 행 그룹을 선택한 후, 상기 열을 뒤바꾸는 단계를 실행하는 단계; 를 포함하는 구동 행렬의 생성 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 열을 뒤바꾸는 단계는,
    상기 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역이 2개씩 인접하도록 열을 뒤바꾸는 구동 행렬의 생성 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 영역을 결정하는 단계와 상기 열을 뒤바꾸는 단계 사이에 실행되는,
    상기 선택한 행 그룹 직전에 선택한 행 그룹이 존재하는지 판단하는 단계; 를 더 포함하는 구동 행렬의 생성 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 선택한 행 그룹 직전에 선택한 행 그룹이 존재하지 않는 경우, 상기 열을 뒤바꾸는 단계를 실행하는 구동 행렬의 생성 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 선택한 행 그룹 직전에 선택한 행 그룹이 존재하는 경우 실행되는,
    현재 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역과 직전에 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역이 열 방향으로 동일한지 판단하는 단계; 를 더 포함하는 구동 행렬의 생성 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 현재 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역과 직전에 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역이 열 방향으로 동일한 경우 실행되는,
    상기 현재 선택한 행 그룹의 어느 하나의 행의 요소의 레벨을 변경하는 단계; 를 더 포함하는 구동 행렬의 생성 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 현재 선택한 행 그룹의 어느 하나의 행의 요소의 레벨을 변경하는 단계는, 상기 현재 선택한 행 그룹의 홀수 행의 요소의 레벨을 변경하는 구동 행렬의 생성 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 현재 선택한 행 그룹의 어느 하나의 행의 요소의 레벨을 변경하는 단계는, 상기 현재 선택한 행 그룹의 어느 하나의 행의 요소의 레벨을 반전하는 구동 행렬의 생성 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 현재 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역과 직전에 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역이 열 방향으로 다른 경우, 상기 열을 뒤바꾸는 단계를 실행하는 구동 행렬의 생성 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 열을 뒤바꾸는 단계는,
    상기 현재 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역과 이전에 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역이 2개씩 인접하도록 열을 뒤바꾸는 구동 행렬의 생성 방법.
  19. 제7항에 있어서,
    상기 어느 하나의 행 그룹을 선택하는 단계 이전에 실행되는,
    상기 기초 행렬의 두 개의 열을 뒤바꾸는 단계; 를 더 포함하는 구동 행렬의 생성 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 기초 행렬의 두 개의 열을 뒤바꾸는 단계는,
    상기 기초 행렬이 N개의 열을 포함하는 경우, 제1열과 제N/2+1열을 뒤바꾸는 구동 행렬의 생성 방법.
  21. 제7항에 있어서, 상기 기초 행렬은,
    왈쉬 시퀀스에 의해 생성되는 하다마르 행렬을 포함하는 구동 행렬의 생성 방법.
  22. 구동 행렬을 생성하는 단계;
    상기 구동 행렬에 따라 생성되는 구동 신호를 복수의 제1 전극 중 N(2 이상의 자연수) 개의 제1 전극에 인가하는 단계;
    상기 복수의 제1 전극과 교차하는 복수의 제2 전극으로부터 감지 신호를 획득하는 단계;
    상기 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 판단하는 단계; 를 포함하고,
    상기 구동 행렬은 서로 인접하는 두 개의 행을 하나의 그룹으로 결정하여 설정되는 복수의 행 그룹을 포함하고, 상기 복수의 행 그룹 각각은 상기 복수의 행 그룹 내에 반복적으로 배치되는 복수의 영역 상에 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함하는 접촉 감지 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 복수의 행 그룹 중 하나의 행 그룹의 상기 복수의 영역은 상기 하나의 행 그룹과 인접하는 다른 행 그룹의 상기 복수의 영역과 열 방향으로 동일하지 않은 접촉 감지 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 복수의 영역 각각은 2개의 행과 2개의 열에 의해 정의되는 접촉 감지 방법.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 복수의 영역 각각의 2개의 열 각각은 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함하는 접촉 감지 방법.
  26. 제22항에 있어서, 상기 터치 입력을 판단하는 단계는,
    상기 복수의 영역 상에 대응되는 상기 구동 신호와 상기 감지 신호의 상관 관계 값에 따라 상기 터치 입력을 판단하는 접촉 감지 방법.
  27. 제22항에 있어서, 상기 구동 행렬을 생성하는 단계는,
    기초 행렬의 복수의 행 그룹 중 어느 하나의 행 그룹을 선택하는 단계;
    상기 선택한 행 그룹에서 열 방향으로 동일한 레벨의 요소를 포함하는 영역을 결정하는 단계; 및
    상기 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역이 행 방향으로 인접하도록 열을 뒤바꾸는 단계; 를 포함하고,
    상기 복수의 행 그룹은 상기 기초 행렬의 복수의 행 중 서로 인접하는 두 개의 행을 하나의 행 그룹으로 결정하여 설정되는 접촉 감지 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 영역이 결정되지 않은 행 그룹이 존재하는지 판단하는 단계; 를 더 포함하는 접촉 감지 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 영역이 결정되지 않은 행 그룹이 존재하는 경우, 상기 영역이 결정되지 않은 행 그룹 중 현재 선택한 행 그룹에 인접하는 어느 하나의 행 그룹을 선택한 후, 상기 열을 뒤바꾸는 단계를 실행하는 단계; 를 포함하는 접촉 감지 방법.
  30. 제27항에 있어서, 상기 열을 뒤바꾸는 단계는,
    상기 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역이 2개씩 인접하도록 열을 뒤바꾸는 접촉 감지 방법.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 영역을 결정하는 단계와 상기 열을 뒤바꾸는 단계 사이에 실행되는,
    상기 선택한 행 그룹 직전에 선택한 행 그룹이 존재하는지 판단하는 단계; 를 더 포함하는 접촉 감지 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 선택한 행 그룹 직전에 선택한 행 그룹이 존재하지 않는 경우, 상기 열을 뒤바꾸는 단계를 실행하는 접촉 감지 방법.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 선택한 행 그룹 직전에 선택한 행 그룹이 존재하는 경우 실행되는,
    현재 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역과 직전에 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역이 열 방향으로 동일한지 판단하는 단계; 를 더 포함하는 접촉 감지 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 현재 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역과 직전에 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역이 열 방향으로 동일한 경우 실행되는,
    상기 현재 선택한 행 그룹의 어느 하나의 행의 요소의 레벨을 변경하는 단계; 를 더 포함하는 접촉 감지 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 현재 선택한 행 그룹의 어느 하나의 행의 요소의 레벨을 변경하는 단계는, 상기 현재 선택한 행 그룹의 홀수 행의 요소의 레벨을 변경하는 접촉 감지 방법.
  36. 제34항에 있어서,
    상기 현재 선택한 행 그룹의 어느 하나의 행의 요소의 레벨을 변경하는 단계는, 상기 현재 선택한 행 그룹의 어느 하나의 행의 요소의 레벨을 반전하는 접촉 감지 방법.
  37. 제33항에 있어서,
    상기 현재 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역과 직전에 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역이 열 방향으로 다른 경우, 상기 열을 뒤바꾸는 단계를 실행하는 접촉 감지 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 열을 뒤바꾸는 단계는,
    상기 현재 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역과 이전에 선택한 행 그룹에서 결정되는 영역이 2개씩 인접하도록 열을 뒤바꾸는 접촉 감지 방법.
  39. 제27항에 있어서,
    상기 어느 하나의 행 그룹을 선택하는 단계 이전에 실행되는,
    상기 기초 행렬의 두 개의 열을 뒤바꾸는 단계; 를 더 포함하는 접촉 감지 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 기초 행렬의 두 개의 열을 뒤바꾸는 단계는,
    상기 기초 행렬이 N개의 열을 포함하는 경우, 제1열과 제N/2+1열을 뒤바꾸는 접촉 감지 방법.
  41. 제27항에 있어서, 상기 기초 행렬은,
    왈쉬 시퀀스에 의해 생성되는 하다마르 행렬을 포함하는 접촉 감지 방법.


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