KR20160121890A - 터치 패널 구동장치 및 터치 패널 구동 신호용 코드 생성방법 - Google Patents

터치 패널 구동장치 및 터치 패널 구동 신호용 코드 생성방법 Download PDF

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KR20160121890A
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Abstract

복수 개의 1과 적어도 하나의 -1을 포함하여 길이가 N(7보다 큰 4의 배수)이고 합이 M(2의 배수 및 0을 포함하는 정수)인 N개의 구동 신호용 코드들에 따라 구동 신호를 생성하는 구동 회로부를 포함하는 터치 패널 구동장치가 개시되며, 터치 입력을 보다 세밀하게 감지할 수 있으면서도 반응속도가 향상될 수 있고, 전자 기기의 소형화 및 제조원가 절감에 이바지할 수 있다.

Description

터치 패널 구동장치 및 터치 패널 구동 신호용 코드 생성방법{DEVICE OF DRIVING TOUCH PANEL AND METHOD OF GENERATING CODE FOR DRIVING TOUCH PANEL}
본 발명의 일실시예는 터치 패널 구동장치 및 터치 패널 구동 신호용 코드 생성방법에 관련된다.
터치 패널은 사용자로 하여금 직관적인 조작이 가능케 하는 입력 장치로서, 최근 스마트폰, 태블릿 PC 등 다양한 전자 기기에 널리 적용되고 있다.
이러한 터치 패널은 터치 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구분할 수 있다. 이때, 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해서 상대적으로 수명이 길고 다양한 입력 방법과 제스처를 손쉽게 구현할 수 있는 바, 그 적용 비율이 갈수록 높아지고 있다. 특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 멀티 터치 인터페이스 구현이 용이하여 스마트폰 등의 기기에 폭넓게 적용되고 있다.
여기서, 정전용량 방식의 터치 패널은 일정한 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함하며, 이 복수의 전극에 의하여 정의되는 복수의 노드에 생성되는 정전용량을 이용한다. 예컨대, 2차원 면에 분포하는 복수의 노드는, 터치 입력에 의해 자체 정전용량(Self-Capacitance) 또는 결합 정전용량(Mutual-Capacitance)의 변화가 유발되며, 복수의 노드에서 유발되는 정전용량 변화에 가중 평균 계산법 등을 적용하여 터치 입력의 좌표를 계산할 수 있다.
한편, 터치 패널은 소형 모바일 기기뿐만 아니라 대형 화면을 구비한 노트북 컴퓨터, TV 등에도 채용되고 있는데, 터치 패널의 크기가 커질 수록 더 많은 수의 전극이 필요해진다. 이에 따라, 복수의 전극에 구동 신호를 순차적으로 인가하는 경우, 증가한 전극의 수만큼 구동 시간이 증가하게 되고, 또한, 증가한 전극의 크기만큼 정전용량이 커지게 되어 구동 시간이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 복수의 전극에 동시에 인가되는 구동 신호들의 총합의 최대값이 클수록 터치 패널 구동장치에 구비되는 소자들의 용량이나 성능이 높아져야 하는 바, 터치 패널 구동장치의 소형화 및 제조원가 절감을 방해하는 요인이 된다.
JP 2013-149223 A1
본 발명의 일 측면은, 복수의 전극에 동시에 인가되는 구동 신호들의 총합의 최대값이 감소될 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 더 많은 수의 전극에 동시에 인가되는 구동 신호들을 생성할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 터치 패널 구동장치는, 복수 개의 1과 적어도 하나의 -1을 포함하여 길이가 N(7보다 큰 4의 배수)이고 합이 M(2의 배수 및 0을 포함하는 정수)인 N개의 구동 신호용 코드들에 따라 구동 신호를 생성하는 구동 회로부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 터치 패널은, 상기 구동 신호를 인가 받는 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제1 전극으로부터 이격되어 배치되며 상기 구동 신호에 따라 상기 복수의 제1 전극과의 사이에 정전용량이 형성되는 복수의 제2 전극을 포함하고, 상기 터치 패널 구동장치는, 상기 정전용량을 검출하여 감지 신호를 출력하는 감지 회로부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 N개의 구동 신호용 코드들 각각에 따른 구동 신호들 각각은 서로 다른 N개의 타이밍에 상기 제1 전극으로 인가될 수 있다.
또한, 상기 감지 신호에 따라 터치 입력을 판단하는 연산부;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 N개의 구동 신호용 코드들은 서로 직교(orthogonal) 관계를 가질 수 있다.
또한, 상기 구동 신호용 코드들 중 선택되는 어느 한 구동 신호용 코드에 포함되는 -1 중에서 다른 한 구동 신호용 코드에 포함되는 -1의 위치와 동일한 위치에 배열되는 -1의 개수는 N/4-M/2개일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치는, 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극을 포함하는 터치 패널을 구동하는 터치 패널 구동장치에 있어서, 상기 복수의 제1 전극에 구동 신호를 동시에 인가하는 구동 회로부; 상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극의 교차점에서 생성되는 정전용량을 검출하여 감지 신호를 출력하는 감지 회로부; 및 상기 감지 신호에 따라 터치 입력을 판단하는 연산부;를 포함하고, 상기 구동 회로부는, 한 행과 다른 행이 직교관계를 가지며 각각의 행의 모든 요소의 합이 동일하거나, 한 열과 다른 열이 직교관계를 가지면서 각각의 행의 모든 요소의 합이 동일한 정방행렬에 따라 구동 신호를 생성하는 것일 수 있다.
또한, 상기 구동 회로부는, 상기 정방행렬에서 선택되는 어느 한 행 전체의 성분들에 따라 상기 구동신호를 출력한 후 다른 한 행 전체의 성분들에 따라 구동신호를 출력하며, 모든 행 전체의 성분들에 따른 구동 신호가 각각 1회씩 출력되는 한 주기 동안에는 어느 한 행 전체의 성분들에 따른 구동 신호를 2회 이상 출력하지 않을 수 있다.
또한, 상기 구동 회로부는, 상기 정방행렬에서 선택되는 어느 한 열 전체의 성분들에 따라 상기 구동신호를 출력한 후 다른 한 열 전체의 성분들에 따라 구동신호를 출력하며, 모든 열 전체의 성분들에 따른 구동 신호가 각각 1회씩 출력되는 한 주기 동안에는 어느 한 열 전체의 성분들에 따른 구동 신호를 2회 이상 출력하지 않을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동 신호용 코드 생성방법은, (N-M)/2개의 -1과 (N+M)/2개의 1로 이루어지는 N개의 구동 신호용 코드에 따라 상기 구동 신호를 생성하되, 상기 구동 신호용 코드들 중 선택되는 어느 한 구동 신호용 코드에 포함되는 -1 중에서 다른 한 구동 신호용 코드에 포함되는 -1의 위치와 동일한 위치에 배열되는 -1의 개수는 N/4-M/2개가 되도록 하며, 상기 N은 7보다 큰 4의 배수를 의미하고, 상기 M은 2의 배수 및 0을 포함하는 정수를 의미하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동 신호용 코드 생성방법은, 복수 개의 1과 적어도 하나의 -1을 포함하여 길이가 N이고 합이 M인 N개의 구동 신호용 코드를 생성하되, N은 7보다 큰 4의 배수이고 M은 2의 배수 및 0을 포함하는 정수인 터치 패널 구동 신호용 코드 생성방법에 있어서, (a) 한 행에 (N-M)/2개의 -1을 배열한 후 (N+M)/2개의 1을 배열하여 행을 생성하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 생성된 행에서 -1이 위치하는 열과 동일한 열에 위치되는 -1의 개수가 (N/4-M/2)개가 되도록 다른 행을 생성하는 단계; 및 (c) 이전 단계까지 생성된 모든 행들에서 -1이 위치하는 열과 동일한 열에 위치되는 -1의 개수가 (N/4-M/2)개가 되도록 또 다른 행을 생성하는 단계;를 포함하며, 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계에서 생성된 행들을 포함하여 총 N개의 행이 형성될 때까지 상기 (c) 단계를 반복 수행하는 것일 수 있다.
이때, 상기 구동 신호용 코드는, a11 내지 aNN 성분으로 이루어지고 주대각선(principal diagonal)의 성분들이 -1이며 aij 성분과 aji성분의 값이 동일한 N차 정방행렬에 의하여 정의될 수 있고, 상기 i 및 상기 j는 N 이하의 서로 다른 자연수이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 터치 패널의 전극에 동시에 인가될 수 있는 구동 신호의 수가 종래보다 증가될 수 있으므로 터치 입력을 보다 세밀하게 감지할 수 있으며, 터치 패널의 면적이 증가될 경우에도 종래보다 반응속도가 향상될 수 있다.
또한, 각 타이밍에 인가되는 구동 신호의 합들의 차이가 최소화될 수 있으므로 터치 패널 구동장치의 소형화 및 제조원가 절감에 유리하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치가 구비된 전자 기기를 개략적으로 예시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치에 의하여 작동될 수 있는 패널부를 개략적으로 예시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치에 의하여 작동될 수 있는 패널부를 개략적으로 예시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치와 패널부의 연결관계를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 8차 정방행렬의 일 예를 보인 도면이다.
도 7은 8차 정방행렬의 다른 예를 보인 도면이다.
도 8은 8차 정방행렬의 또 다른 예를 보인 도면이다.
도 9는 8차 정방행렬의 또 다른 예를 보인 도면이다.
도 10은 8개의 성분으로 이루어지는 서로 다른 두 코드가 직교되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일부 행 또는 일부 열의 합이 2인 8차 정방행렬의 일 예를 보인 도면이다.
도 12는 일부 행 또는 일부 열의 합이 2인 8차 정방행렬의 다른 예를 보인 도면이다.
도 13은 12차 정방행렬의 일 예를 보인 도면이다.
도 14는 일부 행 또는 일부 열의 합이 2인 12차 정방행렬의 일 예를 보인 도면이다.
도 15a는 8차 정방행렬과 그 상관 관계 값을 보인 도면이고, 도 15b는 길이가 8이고 일부 코드의 합계가 0인 8차 정방행렬과 그 상관 관계 값을 보인 도면이며, 도 15c는 길이가 8이고, 일부 코드의 합계가 2인 8차 정방행렬과 그 상관 관계 값을 보인 도면이고, 도 15d는 길이가 8이고, 일부 코드의 합계가 2인 8차 정방행렬과 그 상관 관계 값을 보인 도면이다.
도 16a는 12차 정방행렬과 그 상관 관계 값을 보인 도면이고, 도 16b는 길이가 12이고 일부 코드의 합계가 0인 12차 정방행렬과 그 상관 관계 값을 보인 도면이며, 도 16c는 길이가 12이고, 일부 코드의 합계가 2인 12차 정방행렬과 그 상관 관계 값을 보인 도면이다.
도 17은 일부 행 또는 일부 열의 합이 2인 16차 정방행렬의 일 예를 보인 도면이다.
도 18a는 모든 행 및 모든 열의 합이 4인 16차 정방행렬과 그 상관관계 값이 예시된 도면이고, 도 18b 및 도 18c는 길이가 16이고 일부 코드의 합계가 2인 16차 정방행렬과 그 상관 관계 값이 예시된 도면이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 다른 터치 패널 구동 신호용 코드 생성 방법을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 다른 터치 패널 구동 신호용 코드 생성 방법을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 21은 월쉬 시퀀스 기반 직교 코드의 일 예를 예시한 도면이다.
도 22은 최대 길이 시퀀스 기반 직교 코드의 일 예를 예시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도시의 간략화 및 명료화를 위해, 도면은 일반적 구성 방식을 도시하고, 본 발명의 설명된 실시예의 논의를 불필요하게 불명료하도록 하는 것을 피하기 위해 공지된 특징 및 기술의 상세한 설명은 생략될 수 있다. 부가적으로, 도면의 구성요소는 반드시 축척에 따라 그려진 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 도면의 일부 구성요소의 크기는 다른 구성요소에 비해 과장될 수 있다. 서로 다른 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타내고, 유사한 참조부호는 반드시 그렇지는 않지만 유사한 구성요소를 나타낼 수 있다.
명세서 및 청구범위에서 "제 1", "제 2", "제 3" 및 "제 4" 등의 용어는, 만약 있는 경우, 유사한 구성요소 사이의 구분을 위해 사용되며, 반드시 그렇지는 않지만 특정 순차 또는 발생 순서를 기술하기 위해 사용된다. 그와 같이 사용되는 용어는 여기에 기술된 본 발명의 실시예가, 예컨대, 여기에 도시 또는 설명된 것이 아닌 다른 시퀀스로 동작할 수 있도록 적절한 환경하에서 호환 가능한 것이 이해될 것이다. 마찬가지로, 여기서 방법이 일련의 단계를 포함하는 것으로 기술되는 경우, 여기에 제시된 그러한 단계의 순서는 반드시 그러한 단계가 실행될 수 있는 순서인 것은 아니며, 임의의 기술된 단계는 생략될 수 있고/있거나 여기에 기술되지 않은 임의의 다른 단계가 그 방법에 부가 가능할 것이다.
명세서 및 청구범위의 "왼쪽", "오른쪽", "앞", "뒤", "상부", "바닥", "위에", "아래에" 등의 용어는, 만약 있다면, 설명을 위해 사용되는 것이며, 반드시 불변의 상대적 위치를 기술하기 위한 것은 아니다. 그와 같이 사용되는 용어는 여기에 기술된 본 발명의 실시예가, 예컨대, 여기에 도시 또는 설명된 것이 아닌 다른 방향으로 동작할 수 있도록 적절한 환경하에서 호환 가능한 것이 이해될 것이다. 여기서 사용된 용어 "연결된"은 전기적 또는 비 전기적 방식으로 직접 또는 간접적으로 접속되는 것으로 정의된다. 여기서 서로 "인접하는" 것으로 기술된 대상은, 그 문구가 사용되는 문맥에 대해 적절하게, 서로 물리적으로 접촉하거나, 서로 근접하거나, 서로 동일한 일반적 범위 또는 영역에 있는 것일 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치가 구비된 전자 기기를 개략적으로 예시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치가 구비된 전자 기기(100)는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치(110), 입력부(120), 음성 출력을 위한 스피커부(130) 등을 포함할 수 있다. 이때, 터치 패널은 디스플레이 장치(110)에 구비될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 타블릿(Tablet) 등의 터치 패드에 터치 패널이 구비될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 다른 터치 패널 구동장치는 전술한 정전용량 방식에 따라 동작될 수 있다. 또한, 소정의 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 그리고, 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 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치에 의하여 작동될 수 있는 패널부를 개략적으로 예시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 일실시예에서, 패널부(200)는 기판(210), 기판(210) 상에 구비되는 복수의 전극(220, 230)을 포함한다. 도시되지는 않았지만, 별도의 회로 기판이 소정의 배선 등을 통해 기판(210)에 연결될 수 있으며, 이 회로 기판에 구비된 배선 패턴과 복수의 전극(220, 230) 각각은 배선 및 본딩 패드 등을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 회로 기판에는 집적회로 등의 능동소자가 구비되어 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 검출된 감지 신호로부터 터치 입력을 판단할 수 있다.
일실시예에서, 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.
한편, 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, 서로 다른 기판에 마련되어 교차될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 제1 전극 및 제2 전극이 기판의 동일한 면에 함께 구비될 수도 있으며, 제1 전극(220)과 제2 전극(230)의 교차 지점에 절연층이 구비될 수도 있다.
복수의 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 터치 입력을 감지하는 장치는, 터치 입력에 따라 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량의 변화를 검출함으로써 터치 입력을 감지할 수 있다. 제1 전극(220)은 집적회로에서 D1~D16으로 정의되는 채널에 연결되어 소정의 구동 신호를 인가 받을 수 있으며, 제2 전극(230)은 S1~S16으로 정의되는 채널에 연결되어 터치 패널 구동장치가 감지 신호를 검출하는 데에 이용될 수 있다. 이때, 집적회로는 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance)의 변화를 감지 신호로 검출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치에 의하여 작동될 수 있는 패널부를 개략적으로 예시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 패널부(200)를 Y-Z 평면으로 절단한 면을 개략적으로 예시하고 있는데, 전술한 기판(210), 복수의 전극(220, 230) 이외에 물체가 접촉되는 커버(240, Cover)가 더 포함될 수 있다. 여기서, 커버(240)는 감지 신호 검출에 이용되는 제2 전극(230) 상에 마련되어 사람의 손가락이나 터치펜 등의 접촉 물체(250)로부터 터치 입력을 인가 받는다.
채널 D1~D16을 통해 제1 전극(220)에 구동 신호가 인가되면, 구동 신호가 인가된 제1 전극(220)과, 제2 전극(230) 사이에 결합 정전용량이 생성된다. 제1 전극(220)에 구동 신호가 인가되면, 접촉 물체(250)가 접촉된 영역과 인접한 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량에서 정전용량의 변화가 유발된다. 이러한 정전용량의 변화는 접촉 물체(250)와 구동 신호가 인가된 제1 전극(220) 및 제2 전극(230) 사이의 중첩된 영역의 면적에 비례할 수 있으며, 도 3에 예시된 바와 같은 경우에는 채널 D2 및 D3에 각각 연결된 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성된 결합 정전용량이 접촉 물체(250)에 의해 영향을 받게 된다는 점이 이해될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치와 패널부의 연결관계를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치는, 패널부(310), 구동 회로부(320), 감지 회로부(330), 신호 변환부(340) 및 연산부(350)를 포함할 수 있다.
이 때, 구동 회로부(320), 감지 회로부(330), 신호 변환부(340) 및 연산부(350)는 단일 또는 복수의 집적회로(IC)로 구현될 수 있다.
패널부(310)는 제1축 방향으로 연장되는 복수 행의 제1 전극 X1-Xm과, 제1축에 교차하는 제2축 방향으로 연장되는 복수 열의 제2 전극 Y1-Yn을 포함한다. 이 때, 노드 캐패시터 C11~Cmn는 복수의 제1 전극 X1-Xm 및 제2 전극 Y1-Yn의 교차점에서 생성되는 결합 정전용량을 등가적으로 표현한 것이다.
구동 회로부(320)는 복수의 제1 전극 X1-Xm에 소정의 구동 신호를 인가한다.
이때, 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 것도 가능하다.
감지 회로부(330)는 복수의 제2 전극 Y1-Yn으로부터 노드 캐패시터 C11-Cmn의 정전용량을 검출하여 감지 신호를 출력한다. 감지 회로부(330)는 적어도 하나의 연산 증폭기와 적어도 하나의 캐패시터를 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 캐패시터 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. 이 적분 회로는 정전용량을 적분하고, 그 결과를 소정의 전압 값으로 출력할 수 있다.
도 4에는 연산 증폭기의 반전단자와 출력단자 사이에 캐패시터 CF가 배치되어 C-V 컨버터(335)가 구현되는 경우가 예시되어 있지만, 회로 배치의 다양한 변형예가 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, C-V 컨버터(335)가 각각 한 개씩의 연산증폭기 및 캐패시터로 이루어지는 것으로 예시되어 있지만, C-V 컨버터(335)가 복수의 연산증폭기와 복수의 캐패시터를 포함할 수도 있다.
복수의 제1 전극 X1-Xm 에 구동 신호를 인가하는 경우, 복수의 제2 전극으로부터 정전용량을 동시에 검출할 수도 있으므로, C-V 컨버터(335)는 복수의 제2 전극Y1-Yn의 개수인 n개 만큼 구비될 수 있다.
신호 변환부(340)는 감지 회로부(330)로부터 출력되는 감지 신호를 인가 받아 디지털 신호SD를 생성한다. 일 예로써, 신호 변환부(340)는, 감지 회로부(330)가 출력하는 아날로그 전압값이 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter)회로로 구현될 수 있다. 다른 예로써, 신호 변환부(340)는, 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 판단하는 기능을 수행하며, 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 적용되는 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 터치 패널에서, 전도성 물체가 접촉된 영역은 접촉이 발생하지 않은 영역에 비해 정전용량이 감소하는 것으로 나타난다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동장치의 작동원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 8차 정방행렬의 일 예를 보인 도면이다.
일실시예에서, 구동 회로부(320)는 도 6에 도시된 8×8 행렬(8차 정방행렬)의 요소가 1인 경우에 전압 VDD를 인가할 수 있으며, 요소가 -1인 경우에 전압 -VDD를 인가할 수 있다. 또한, 구동 회로부(320)는, 요소가 1인 경우와 요소가 -1인 경우에 위상이 180도 차이가 나는 서로 다른 전압을 인가할 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같은 8차 정방행렬에 포함되는 요소에 따른 구동 신호를 타이밍에 따라 동시에 인가한다. 여기서, 구동 회로부(320)는 1열 내지 8열에 해당하는 일련의 구동 신호를 소정의 시간 간격으로 발생시킬 수 있다. 즉, T1-T8의 타이밍을 한 주기로 하여 반복적으로 구동 신호를 인가할 수 있다.
도 6에 예시된 8차 정방행렬에서 각 열의 1행 내지 8행의 요소에 따라 생성되는 구동 신호들은 제1 전극 X1-X8 각각에 인가될 수 있으며, 각 행의 1열 내지 8열의 요소에 따라 생성되는 구동 신호들은 시간 T1-T8의 타이밍에 제1 전극 X1-X8에 동시에 인가될 수 있다. 여기서, 행과 열을 전환하여 구동하는 것도 가능하다. 즉, 각 행의 1열 내지 8열의 요소에 따라 생성된 구동 신호들이 제1 전극 X1-X8 각각에 인가되고, 각 열의 1행 내지 8열의 요소에 따라 생성된 구동 신호들이 서로 다른 타이밍에 제1 전극에 인가될 수도 있다.
상술한 설명에서, 패널부(310)의 제1 전극이 8개인 경우를 가정하여(t=1~8), 구동 회로부(320)가 제1 전극 X1-X8 전부에 동시에 구동 신호를 인가하는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 제1 전극이 복수 개 구비 되는 경우, 예를 들어 80개 구비될 시에는 80개의 제1 전극을 10개로 그룹화하여 8개씩 순차적으로 구동 신호를 인가하는 것 또한 가능하다.
한편, 도 5 등에는 제1 전극이 16개 구비된 경우가 예시되어 있는데, 도 6에 예시된 바와 같은 8차 정방행렬을 이용해서 구동 신호를 생성할 경우 8개씩의 제1 전극을 2개의 그룹으로 나누어 구동 신호를 순차적으로 인가해야 한다. 그러나, 이 경우 도 17이나 도 18에 예시된 바와 같은 16차 정방행렬을 이용해서 구동 신호를 생성한다면 16개의 제1 전극을 별도로 그룹화 하지 않고도 한꺼번에 모든 제1 전극에 구동 신호를 인가할 수 있게 된다. 이에 따라, 모든 전극에 한 주기의 구동 신호를 타이밍 별로 인가하는 데 소요되는 시간이 단축될 수 있다.
도 7 내지 도 8은 8차 정방행렬의 다양한 예를 보여주고 있다.
도 6 내지 도 8에 예시된 8차 정방행렬들은, 1행의 요소 및 1열의 모든 요소들이 1이고, 다른 행들 각각에는 4개의 -1과 4개의 1이 포함되며, 다른 열들 각각에도 4개의 -1과 4개의 1이 포함됨을 알 수 있다. 이에 따라, 1행의 합 및 1열의 합은 8이 되고 나머지 행들 각각의 합 및 나머지 열들 각각의 합은 0이 된다. 이렇게 도 6 내지 도 8에 예시된 8차 정방행렬을 이용해서 구동 신호를 생성하게 되면 동시에 인가되는 구동 신호 총합의 최대값은 8이 되고 최소값은 0이 된다. 즉, 첫 번째 타이밍에 인가되는 구동 신호의 총 합과 다른 타이밍에 인가되는 구동 신호의 총 합 사이에 큰 차이가 발생하게 된다. 따라서, 이러한 구동 신호를 이용할 경우 첫 번째 타이밍에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 신호를 안정적으로 처리하기 위해서 상대적으로 용량이 큰 캐패시터를 구비해야 하며, 신호 변환부(340)에 구비되는 아날로그-디지털 컨버터의 분해능이 상대적으로 더 높아져야 하므로 제조원가 감소나 소형화에 한계가 발생하게 된다.
이러한 문제는 도 21에 예시된 월쉬 시퀀스 기반 직교 코드(Walsh Sequence Based orthogonal codes)나 도 22에 예시된 최대 길이 시퀀스 기반 직교 코드(Maximum Length Sequences(MSL) based orthogonal codes)의 경우에도 동일하게 발생하게 된다.
한편, 도 9는 8차 정방행렬의 또 다른 예를 보인 도면으로, 도 9를 참조하면, 1행 전체와 8열 전체 중에서 1행 8열의 요소만 -1로 하고 나머지는 1로 설정하며, 다른 행들은 각 행 및 각 열의 -1 개수가 3이 되도록 설정된 행열이 예시되어 있다. 본 도면에서 예시된 행렬의 경우 각 행 또는 각 열의 합의 최대값과 최소값의 차이가 4가 됨에 따라 전술한 도 6 내지 도 8에 따른 행렬보다 차이가 감소된다. 이에 따라, 도 9에 예시된 행렬을 이용해서 생성된 구동 신호를 제1 전극에 인가하게 될 경우 각 타이밍 별로 검출되는 감지 신호의 정전용량의 차이가 감소될 수 있으며, 신호 변환부(340)에 구비되어야 하는 아날로그-디지털 컨버터 등의 분해능의 요구수준도 상대적으로 낮아질 수 있다.
도 10은 8개의 성분으로 이루어지고 합이 0인 두 코드가 직교되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 길이가 8인 서로 다른 2개의 코드에서 2개의 -1이 각각의 코드에서 동일한 위치에 배치되면, 이 두 코드를 곱한 결과값에 따른 코드도 곱하기 전의 코드들과 동일한 합(sum)을 가지게 됨을 이해할 수 있다.
특히, 피승수(Multiplicand)인 코드와 승수(Multiplier)인 코드 각각의 합(sum)이 0인 상태에서 두 코드의 곱에 따른 코드 역시 합이 0이 됨을 확인할 수 있다.
이러한 원리를 확장해서 살펴본 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
Figure pat00001
표 1에는 길이가 N이고 합계가 M인 코드를 이용하여 터치 패드 구동 신호용 코드 N개를 생성할 경우에 요구되는 조건이 예시되어 있다.
예컨대, 길이가 8이고, 코드 합계가 0인 경우에는, 각 코드 별로 1이 4개, -1이 4개 필요하며, 이 코드들의 -1 중에서 동일한 위치에 배치되는 -1의 개수(이하에서는 공통지수(common index)로 칭함)가 2인 조건을 만족하면 코드들 간에 직교 관계가 성립된다.
또한, 길이가 8이고 코드 합계가 2인 경우에는 각 코드 별로 1이 5개, -1이 3개 필요하며, 이 코드들에서 -1의 공통지수는 1이 된다.
이러한 방식으로 길이 12, 16인 경우들도 확인해 본 결과 표 1에 나타난 바와 같은 규칙을 도출할 수 있었다.
특히, 1의 개수는 (N+M)/2, -1의 개수는 (N-M)/2, -1의 공통지수는 (N/4-M/2)의 조건을 만족해야 직교 코드로 활용할 수 있는 행렬이 될 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 11 및 도 12는 일부 행 또는 일부 열의 합이 2인 8차 정방행렬의 일 예들을 보인 도면이다. 도 11 및 도 12에 예시된 행렬 역시 도 9에 예시된 행렬과 동일하게 1행의 합 및 1열의 합이 각각 6이고, 나머지 행들 각각의 합 및 나머지 열들 각각의 합은 2가 된다.
이에 따라, 도 6 내지 8에 예시된 행렬에 따라 생성된 구동 신호용 코드를 적용하는 경우에 비하여 터치 패널 구동장치의 제조원가 감소 및 소형화에 이바지할 수 있음이 이해될 수 있을 것이다.
도 13은 일부 행 또는 일부 열의 합이 0인 12차 정방행렬의 일 예를 보인 도면이다.
도 13을 참조하여, 코드의 길이(N)가 12이고 합이 0인 12개의 직교 코드를 포함하는 12차 정방행렬을 생성하는 방법을 설명한다.
일실시예에서, 하기와 같은 방법으로 터치 패널 구동 신호용 코드를 결정하기 위한 행렬을 생성할 수 있다.
먼저, 1열의 모든 요소와 1행의 모든 요소를 1로 결정한다.
다음으로, 표 1에 제시된 조건인 6개의 1과 6개의 -1, 그리고 -1의 공통지수 3을 고려하여 2행 2열 내지 12행 12열의 요소들을 결정한다.
예컨대, 6개의 -1을 2행의 2열부터 2행의 7열까지에 배치한다. 이에 따라, 2행에서 필요로 하는 -1이 모두 배치되었으므로, 2행의 나머지 열에는 모두 1을 배치한다.
그리고, -1의 공통지수가 3인 점을 고려하여 3행의 2열부터 3행의 5열까지에 -1을 배치한다. 이에 따라, 2행과 -1의 공통지수가 3인 조건이 충족된다. 그리고, 남은 -1 3개를 3행 8열 부터 3행 10열까지에 배치하고 나머지 열에는 1을 배치한다.
이때, 2행의 2열 내지 7행의 7열까지는 3행에 적용했던 방식을 응용하여 적용할 수 있다. 즉, 2열 내지 7열까지에는 2행에서 이미 6개의 -1을 포함하고 있으므로, 다른 행들은 3개 이하의 -1을 가질 수 있다. 또한, 새로 생성될 행들, 예컨대 4, 5, 6, 7행들 역시 이전에 생성된 행들의 -1의 위치를 고려하여 -1을 배치할 수 있다는 것이다.
이러한 방식으로 2행의 2열 내지 7행의 7열의 요소를 결정할 수 있다.
다음으로, 4행은 2열, 4열, 5열 및 8열의 요소를 -1로 결정하고, 잔류된 2개의 -1을 11열 및 12열에 배치한다.
다음으로, 5행은 2열, 5열, 6열, 9열 및 10열의 요소를 -1로 결정하고, 잔류된 1개의 -1을 11열에 배치한다.
다음으로, 6행은 2열, 6열, 7열, 8열, 10열 및 12열에 -1을 배치한다.
다음으로 7행은 2열, 3열, 7열, 9열, 11열 및 12열에 -1을 배치한다.
앞서 설명하지는 않았지만, 6개의 -1이 모두 배치된 행들의 빈 요소들에는 1이 배치될 수 있으며, 이 과정은 7행까지 모두 -1을 배치한 상태에서 수행되거나, 각각의 행들의 -1을 배치한 상태에서 수행될 수 있다.
한편, 이렇게 7행까지의 요소들을 결정하는 과정에서 규칙성이 있다는 점이 이해될 수 있을 것이다. 즉, 2행의 2열 내지 7행의 7열까지가 한 블록, 3행의 8열 내지 7행의 10열까지가 다른 한 블록, 4행의 11열 내지 7행의 12열까지가 또 다른 한 블록인 것으로 간주될 수 있다. 여기서, 해당 블록들은 제1 서브 블록(S1), 제2 서브 블록(S2) 및 제3 서브 블록(S3)으로 정의될 수 있다.
이렇게 정의를 하고 나면 8행의 2열 내지 12행의 7열까지의 요소를 보다 효율적으로 결정할 수 있다. 즉, 전술한 제2 서브 블록(S2) 및 제3 서브 블록(S3) 각각의 행번호와 열번호를 치환하여 제4 서브 블록(S4) 및 제5 서브 블록(S5)의 요소를 결정할 수 있다. 이러한 과정은 행렬에서의 전치와 유사하므로, 트랜스포즈(transpose)로 칭할 수 있을 것이다.
계속하여 나머지 부분들에 대해서도 전술한 조건(6개의 1, 6개의 -1 및 -1 공통지수 3개)고려하여 -1의 위치를 우선적으로 결정한 뒤 빈 요소들에 1을 채워 넣는 방식으로 요소들을 결정할 수 있다.
이러한 방식으로 결정되는 12차 정방행렬은 도 13에 도시된 바와 같이 1열의 합 및 1행의 합이 각각 12가 되고 나머지 행들 및 열들 각각의 합이 0이 된다. 전술한 8차 정방행렬들에 비해서 터치 감지를 위한 구동 속도가 빨라지기는 하지만, 한 타이밍에 동시에 인가되는 모든 구동 신호의 합의 최대값과 최소값의 차가 12로 매우 커지게 되므로 소형화 및 제조원가 절감에는 불리하다.
도 14는 일부 행 또는 일부 열의 합이 2인 12차 정방행렬의 일 예를 보인 도면이다.
본 도면에 예시된 12차 정방행렬의 경우, 전술한 표 1에 따라 5개의 -1, 7개의 1, 그리고 -1의 공통지수 2의 조건이 충족되도록 생성된다.
먼저, 1행 전체 및 12열 전체 중 1행의 12열에 -1을 배치하고, 1행의 나머지 열, 12열의 나머지 행에 1을 배치한다.
다음으로, 전술한 조건에 따라 2행 1열부터 12행 11열까지의 요소를 결정한다.
이 경우에도 도 13을 예시하여 설명한 바와 유사한 방식으로 요소 결정 과정이 수행될 수 있다.
특히, 도 14에 표시된 제1 서브 블록(S1), 제2 서브 블록(S2), 제3 서브 블록(S3) 및 제4 서브 블록(S4)을 결정한 뒤 제2 내지 제4 서브 블록(S2, S3, S4)을 트랜스포즈 시켜서 7행 1열 내지 12행 5열까지의 요소들을 효율적으로 결정할 수 있다. 그리고 남는 영역에 대해서는 전술한 조건을 고려하여 -1을 우선 배치한 뒤 빈 영역에 1을 채우는 방식으로 진행될 수 있다.
도 15a 내지 도 15d는 8차 정방행렬과 그 상관 관계 값을 보인 도면이다.
도 15a를 참조하면, 1행 및 1열 각각의 합이 6이고 나머지 행 및 열 각각의 합은 2인 8차 정방행렬에서 2행 1열 및 3행 1열의 값을 -1로 반전하여 1열의 합이 2가 되도록 한 행렬이 생성될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 15b에는 길이가 8이고 일부 코드의 합계가 0인 8차 정방행렬과 그 상관 관계 값이 예시되어 있다. 한편, 도 15b에 예시된 8차 정방행렬은 전술한 방식으로 생성된 것일 수 있다.
도 15c에는 길이가 8이고, 일부 코드의 합계가 2인 8차 정방행렬과 그 상관 관계 값이 예시되어 있다. 한편, 도 15c에 예시된 8차 정방행렬은 도 15b에 예시된 8차 정방행렬을 이용하여 손쉽게 생성될 수 있다. 예컨대, 도 15b에 예시된 행렬에서, 모든 행과 모든 열이 1인 한 요소를 -1로 반전하고, (N-1)Ⅹ(N-1) 요소들을 반전함으로써 도 15c에 예시된 행렬로 변환할 수 있다. 즉, 도 15b에 예시된 행렬의 8행 8열 요소인 1을 -1로 반전하고, 1행 1열 내지 7행 7열 요소를 1은 -1로, -1은 1로 반전함으로써 도 15b에 예시된 행렬을 생성할 수 있다는 것이다.
한편, 도 15d에는 길이가 8이고 일부 코드의 합계가 2인 8차 정방행렬과 그 상관 관계 값이 예시되어 있다. 한편, 도 15b에 예시된 8차 정방행렬은 후술된 터치 패널 구동 신호용 코드 생성 방법에 따라 생성된 것일 수 있다.
이에 따라, 1열의 각 행의 요소에 따른 구동 신호를 제1 전극에 인가하는 경우나 다른 열의 각 행의 요소에 따른 구동 신호를 제1 전극에 인가하는 경우 감지 신호의 크기에 변화가 없게 되며, 그 결과 소형화 및 제조원가 절감에 유리하다. 그러나, 이렇게 행렬을 변형할 경우 각 행의 요소가 서로 온전히 직교하지 않게 되므로, 산출되는 상관 관계 값 내에 상호 상관 관계 값이 존재하게 되며, 이로 인하여 터치 입력을 정확하게 판단할 수 없다. 따라서, 도 15의 우측에 예시된 상호 상관 관계 값을 연립하여 감지 신호를 출력하는 과정을 더 거쳐야만 터치 입력을 정확하게 판단할 수 있게 된다. 그 결과, 연산부의 부담이 증가되는 단점이 있다.
도 16a 내지 도 16c는 12차 정방행렬과 그 상관 관계 값을 보인 도면이다.
도 16a를 참조하면, 1행 및 1열 각각의 합이 10이고 나머지 행 및 열 각각의 합은 2인 12차 정방행렬에서 2행 1열 내지 5행 1열의 값을 -1로 반전하여 1열의 합이 2가 되도록 한 행렬이 생성될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 16b에는 길이가 12이고 일부 코드의 합계가 0인 12차 정방행렬과 그 상관 관계 값이 예시되어 있다. 한편, 도 16b에 예시된 12차 정방행렬은 전술한 방식으로 생성된 것일 수 있다.
도 16c에는 길이가 12이고, 일부 코드의 합계가 2인 12차 정방행렬과 그 상관 관계 값이 예시되어 있다.이에 따라, 1열의 각 행의 요소에 따른 구동 신호를 제1 전극에 인가하는 경우나 다른 열의 각 행의 요소에 따른 구동 신호를 제1 전극에 인가하는 경우 감지 신호의 크기에 변화가 없게 되며, 그 결과 소형화 및 제조원가 절감에 유리하다. 그러나, 이렇게 행렬을 변형할 경우 각 행의 요소가 서로 온전히 직교하지 않게 되므로, 산출되는 상관 관계 값 내에 상호 상관 관계 값이 존재하게 되며, 이로 인하여 터치 입력을 정확하게 판단할 수 없다. 따라서, 도 16의 우측에 예시된 상호 상관 관계 값을 연립하여 감지 신호를 출력하는 과정을 더 거쳐야만 터치 입력을 정확하게 판단할 수 있게 된다. 그 결과, 연산부의 부담이 증가되는 단점이 있다.
도 17은 일부 행 또는 일부 열의 합이 2인 16차 정방행렬의 일 예를 보인 도면이다.
본 도면에 예시된 16차 정방행렬의 경우, 전술한 표 1에 따라 7개의 -1, 9개의 1, 그리고 -1의 공통지수 3의 조건이 충족되도록 생성된다.
먼저, 1행 전체 및 16열 전체 요소 중 1행의 16열에 -1을 배치하고, 1행의 나머지 열 및 16열의 나머지 행에 1을 배치한다.
다음으로, 전술한 조건에 따라 2행 1열부터 16행 15열까지의 요소를 결정한다.
이 경우에도 도 13을 예시하여 설명한 바와 유사한 방식으로 요소 결정 과정이 수행될 수 있다.
특히, 전술한 바와 같이 서브 블록들을 결정한 뒤 트랜스포즈시키는 방식으로 행렬 생성 과정의 효율성을 향상시킬 수 있다. 그리고 남는 영역에 대해서는 전술한 조건을 고려하여 -1을 우선 배치한 뒤 빈 영역에 1을 채우는 방식으로 진행될 수 있다.
도 18a는 모든 행 및 모든 열의 합이 4인 16차 정방행렬과 그 상관 관계 값이 예시된 도면이고, 도 18b 및 도 18c는 길이가 16이고 일부 코드의 합계가 2인 16차 정방행렬과 그 상관 관계 값이 예시된 도면이다.
도 18a에 예시된 16차 정방행렬의 경우, 전술한 표 1에 따라 6개의 -1, 10개의 1, 그리고 -1의 공통지수 2의 조건이 충족되도록 생성된다.
먼저, 1행의 1열부터 1행의 6열까지 -1를 배치한다. 그리고, 1열의 2행부터 1열의 6행까지 -1을 배치한다.
한편, 본 행렬에서는 -1의 공통지수가 2 이므로 제1 서브 블록(S1)의 2행 내지 6행까지에는 -1이 두 번만 배치될 수 있다. 그리고, 앞서 1열에 -1이 모두 배치된 바 있으므로 남은 공간, 즉 2행 2열 내지 6열 6행까지의 공간에는 각 행들 끼리 겹치지 않도록 -1이 배치되어야 한다. 이에 따라 2행의 2열, 3행의 3열, 4행의 4열, 5행의 5열 및 6행의 6열에 각각 -1이 배치된다.
다음으로, 제2 서브 블록(S2)에 대한 -1의 배치가 수행된다. 즉, 1행은 제1 서브 블록(S1)에서 이미 -1을 모두 배치했고, 2행 이하의 행들은 제1 서브 블록(S1)에서 이미 -1을 2개 배치했으므로 제1 서브 블록(S1) 외부에서 4개의 -1을 배치해야 한다. 따라서, 동일한 원리로 먼저 2행의 -1 4개를 7열 내지 10열에 배치하고 3행의 7열, 4행의 8열, 5행의 9열 및 6행의 10열에 -1을 배치한다.
다음으로, 제3 서브 블록(S3)에 대한 -1의 배치가 수행된다. 즉, 제1 서브 블록(S1)에서, 2행은 제1 서브 블록(S1) 및 제2 서브 블록(S2)에서 이미 -1을 모두 배치했고, 3행 이하의 행들은 아직 3개의 -1이 남아 있는 상황이다.
따라서, 전술한 바와 유사한 원리로 3행의 -1 3개를 11열 내지 13열에 배치하고, 4행의 11열, 5행의 12열 및 6행의 13열 및 6행의 10열에 -1을 배치하여 제3 서브 블록(S3)을 완성한다.
마찬가지 방식으로 4행 및 6행의 잔여 -1들을 배치함으로써 제4 서브 블록(S4)과 제5 서브 블록(S5)이 결정된다.
다음으로, 제2 내지 제5 서브 블록(S2~S5)들을 트랜스포즈하여 제6 내지 제9 서브 블록들(S6, S7, S8, S9)의 요소들을 결정한다. 그리고 남는 영역에 대해서는 전술한 조건을 고려하여 -1을 우선 배치한 뒤 빈 영역에 1을 채우는 방식으로 진행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동 신호용 코드를 생성하기 위한 도 18a에 예시된 16차 정방행렬은 주대각선(principal diagonal)의 성분들이 모두 -1이고, 이 주대각선을 기준으로 양측이 서로 대칭을 이룬다. 다시 말해서, 정방행렬이 a11 내지 aNN 성분으로 이루어진다고 할 때, aij 성분과 aji성분의 값이 동일하다는 것이다. 여기서, i 및 j는 N 이하의 서로 다른 자연수를 의미한다.
이에 따라, 도 18에 도시된 행렬은 모든 행과 모든 열이 서로 직교를 이루면서도 그 합이 4로 동일해진다. 그 결과 상호 상관 계수에 관한 연산 없이도 신속한 터치 패널 구동이 가능해진다. 뿐만 아니라, 각각의 열 또는 행 전체의 합이 동일하므로 터치 패널 구동장치의 소형화 및 제조원가 절감에 유리하다.
한편, 전술한 행렬들은 일단 생성된 이후에는 열과 열 끼리 또는 행과 행끼리가 자유롭게 교체될 수 있다. 이러한 교체가 수행되더라도 각 행 또는 각 열의 합이나 한 행과 다른 행, 한 열과 다른 열의 직교성은 훼손되지 않는다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 구동 신호용 코드 생성 방법을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 19를 참조하면, 먼저, 길이가 N이고 합이 M인 모든 코드를 추출한다(S110). 일실시예에서, 추출된 모든 코드들을 이용하여 행렬을 생성할 수도 있다.
다음으로, 추출된 코드들 중에서 서로 직교되는 코드를 추출하여 랭크(rank)를 결정한다(S120). 여기서 랭크는 추출된 모든 코드들 중에서 서로 직교되는 코드의 수를 의미한다.
다음으로, 랭크와 코드의 길이 N을 비교하며(S130), 비교 결과 랭크가 N이 아니라면 랭크가 N-1인지를 다시 체크한다(S140). 만약 랭크가 N-1도 아니라면 직교 코드 세트를 생성할 수 없으며 그대로 종료한다.
반면에, 랭크가 N-1이라면, 일실시예에서, 길이가 N이고 모든 요소가 1인 한 개의 열 및 한 개의 행을 행렬에 추가한다. 이후 후속 과정을 진행하여 각각의 행 또는 각각의 열의 모든 요소들을 합한 값이 0인 행렬을 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 길이가 N이고 한 요소만 -1이고 나머지 모든 요소가 1인 한 개의 행과 열을 행렬에 추가할 수 있다. 이 경우 후속 과정을 진행함에 따라 각각의 행 또는 각각의 열의 모든 요소들을 합한 값이 2인 행렬을 생성할 수 있다(S150).
다음으로, 직교 코드 세트를 포함하는 행렬을 생성하는 과정이 수행될 수 있다.
먼저, 요소가 결정되지 않은 영역의 전단부에 (N-M)/2 개의 -1을 배치한다(S210). 즉, S130 단계에서 랭크가 N인 것으로 판단된 경우에는 1행의 1열 부터 1행의 (N-M)/2열까지에 -1을 배치할 수 있다. 만약 S130 단계에서 랭크가 N-1인 것으로 판단된 경우라면 2행의 1열 부터 또는 2행의 2열 부터 -1을 배치하게 된다. 여기서, 전술한 S150 단계에서 추가되는 열이 행렬에서 1열을 차지하게 된다면 2행의 2열 부터 -1의 배치가 시작되고, S150 단계에서 추가되는 열이 행렬에서 N열을 차지하게 된다면 2행의 1열부터 -1의 배치가 시작될 수 있다. 그리고, -1이 배치되지 않은 나머지 요소들에는 1이 채워질 수 있다.
다음으로, 다음 행, 예컨대 3행에 -1의 공통지수에 해당하는 -1을 배치하고 남는 -1은 새로운 요소에 배치한다(S220). 즉, 전술한 서브 블록 개념을 적용하면, 공통지수에 해당하는 -1을 최 우선의 서브 블록에 배치한 후 잔류된 -1은 다음 서브 블록에 배치한다는 것이다. 여기서 공통지수는 (N/4-M/2)개인 것으로 전술한 바 있다.
다음으로, 이전 과정들을 수행한 모든 코드들 중에 잔류된 -1이 있는지를 판단하여, 잔류된 -1이 없다면 S220 단계로 피드백되고(S230), 잔류된 -1이 있다면 서브 블록들을 확정한다(S240). (보충자료에 특별한 언급이 없으므로 설명에 이상이 없는 것으로 간주하겠습니다.)
다음으로, 첫 서브 블록을 제외한 나머지 서브 블록들을 트랜스포즈(transpose)한다(S250).
다음으로, 잔류된 -1의 개수, 행 또는 열의 합(M) 및 공통지수를 고려하여 잔류된 -1을 배치한다(S260).
다음으로, 새로운 코드를 찾아보고(S270), 새로운 코드가 있다면 총 N개의 코드가 도출됐는지를 판단하여(S280), 총 N개의 코드가 도출됐다면 과정을 종료하고 그렇지 않다면 S260 단계로 피드백된다.
여기서, S270 단계에서 새로운 코드가 발견되지 않는다면 다른 -1 요소 코드가 가능한지 판단하여 다른 -1 요소가 가능하다면 S260 단계로 피드백되고, 불가능하다면 전체 과정을 종료한다(S280). (보충자료에 특별한 언급이 없으므로 설명에 이상이 없는 것으로 간주하겠습니다.)
(이하는 보충자료에 추가된 알고리즘도(도 20)를 직역해서 반영했습니다.)
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널 구동 신호용 코드 생성 방법을 개략적으로 예시한 도면이다.
전술한 S110 내지 S150 까지의 단계는 본 실시예에서도 유사하게 적용될 수 있으므로 중복 설명을 생략한다. 다만, 랭크가 N-1인 경우, 일부의 열 또는 일부의 행 요소의 총합이 0이 되는 행렬을 생성하기 위해서는, 길이가 N이고 모든 요소가 1인 코드를 마지막 열 및 마지막 행에 추가할 수 있다. 또한, 일부의 열 또는 일부의 행 요소의 총합이 2가 되는 행렬을 생성하기 위해서는, 길이가 N이고 마지막 요소가 -1이고 나머지 모든 요소가 1인 한 개의 행과 열을 행렬에 추가할 수 있다.
도 20을 참조하면, 먼저, 전단부에 (N-M)/2 개의 -1을 배치하고, 후단부의 잔여 요소에 1을 배치한다(S310).
다음으로, 다음 행, 예컨대 2행에 -1의 공통지수에 해당하는 -1을 배치하고 남는 -1은 연속되는 새로운 요소에 배치한다(S320). 즉, 1행 1열 내지 1행 4열에 4개의 -1이 배치된 경우, 2행의 1열, 2열, 5열, 6열에 -1이 배치될 수 있다는 것이다.
다음으로, 다음 행(예컨대, 3행)에 -1을 배치하되, 이미 완성된 코드(예컨대 1행 및 2행)와 직교관계가 성립되면서 합이 M이 되도록 -1과 1을 배치한다. 여기서, 만약 2개의 코드들이 공통인자를 1개만 가진다면 새로운 코드의 첫 요소에 공통지수를 배치한다(S330).
다음으로, 이미 정의된 코드에 직교되는 새로운 코드가 존재하는지를 판단하고(S340), 존재하지 않는다면 다음 열 인자 중 -1를 체크한 후 S330 단계로 피드백된다(S345).
S340 단계에서 이미 정의된 코드에 직교되는 새로운 코드가 존재한다면, 지금까지의 모든 코드를 취해서, 코드 셋 매트릭스의 모든 열 인자들이 -1을 한 개 이상 보유하는지 않는다면 S330 단계로 피드백된다(S350).
S350단계에서 코드 셋 매트릭스의 모든 열 인자들이 -1을 한 개 이상 보유한다면 서브블럭들을 생성한다(S360).
다음으로, 첫 서브 블록을 제외한 나머지 서브 블록들을 트랜스포즈(transpose)한다(S370).
다음으로, 잔류된 -1의 개수, 행 또는 열의 합(M) 및 완성된 코드에 직교되도록 미완성 코드에 잔류된 -1을 배치한다(S380).
다음으로, 이미 정의된 코드들에 직교되는 새로운 코드가 있는지 판단하고(S390), 이미 정의된 코드들에 직교되는 새로운 코드가 있다면 총 N개의 코드가 발견된 경우 종료하고, N개의 코드가 발견되지 않았다면 S380 단계로 피드백된다(S392).
한편, S390 단계에서 이미 정의된 코드들에 직교되는 새로운 코드가 없는 것으로 판단된 경우, 다른 요소에 -1이 배치된 다른 코드가 없다면 직교 세트가 불가능한 것으로 보고 종료한다(S394). 이때, 다른 요소에 -1이 배치된 다른 코드가 있다면 다음 행 인자에 -1이 있는 코드를 확인한 후 S380 단계로 피드백된다(S398).
100 : 전자 기기
110 : 디스플레이 장치
120 : 입력부,
130 : 스피커부
200 : 패널부
210 : 기판
220 : 제1 전극
230 : 제2 전극
310 : 패널부
320 : 구동 회로부
330 : 감지 회로부
335 : C-V 컨버터
340 : 신호 변환부
350 : 연산부

Claims (17)

  1. 터치 패널의 전극에 인가될 구동 신호를 생성하기 위한 터치 패널 구동장치에 있어서,
    복수 개의 1과 적어도 하나의 -1을 포함하여 길이가 N(7보다 큰 4의 배수)이고 합이 M(2의 배수 및 0을 포함하는 정수)인 N개의 구동 신호용 코드들에 따라 구동 신호를 생성하는 구동 회로부를 포함하는 터치 패널 구동장치.
  2. 1항에 있어서,
    상기 터치 패널은, 상기 구동 신호를 인가 받는 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제1 전극으로부터 이격되어 배치되며 상기 구동 신호에 따라 상기 복수의 제1 전극과의 사이에 정전용량이 형성되는 복수의 제2 전극을 포함하고,
    상기 터치 패널 구동장치는, 상기 정전용량을 검출하여 감지 신호를 출력하는 감지 회로부를 더 포함하는 터치 패널 구동장치.
  3. 2항에 있어서, 상기 N개의 구동 신호용 코드들 각각에 따른 구동 신호들 각각은 서로 다른 N개의 타이밍에 상기 제1 전극으로 인가되는 터치 패널 구동장치.
  4. 2항에 있어서, 상기 감지 신호에 따라 터치 입력을 판단하는 연산부;를 더 포함하는 터치 패널 구동장치.
  5. 1항에 있어서,
    상기 N개의 구동 신호용 코드들은 서로 직교(orthogonal) 관계를 갖는 터치 패널 구동장치.
  6. 1항에 있어서,
    상기 구동 신호용 코드들 중 선택되는 어느 한 구동 신호용 코드에 포함되는 -1 중에서 다른 한 구동 신호용 코드에 포함되는 -1의 위치와 동일한 위치에 배열되는 -1의 개수는 N/4-M/2개인 터치 패널 구동장치.
  7. 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극을 포함하는 터치 패널을 구동하는 터치 패널 구동장치에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극에 구동 신호를 동시에 인가하는 구동 회로부;
    상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극의 교차점에서 생성되는 정전용량을 검출하여 감지 신호를 출력하는 감지 회로부; 및
    상기 감지 신호에 따라 터치 입력을 판단하는 연산부;를 포함하고,
    상기 구동 회로부는, 한 행과 다른 행이 직교관계를 가지며 각각의 행의 모든 요소의 합이 동일하거나, 한 열과 다른 열이 직교관계를 가지면서 각각의 행의 모든 요소의 합이 동일한 정방행렬에 따라 구동 신호를 생성하는 터치 패널 구동장치.
  8. 7항에 있어서, 상기 정방행렬에는 하기 행렬표에 따라 정의되는 제1 행렬이 포함되는 터치 패널 구동장치.
    <행렬표>
    Figure pat00002
  9. 8항에 있어서, 상기 정방행렬에는,
    상기 제1 행렬에서 어느 한 행 전체와 다른 한 행 전체의 위치를 바꾼 행렬이 더 포함되는 터치 패널 구동장치.
  10. 8항에 있어서, 상기 정방행렬에는,
    상기 제1 행렬에서 어느 한 열 전체와 다른 한 열 전체의 위치를 바꾼 행렬이 더 포함되는 터치 패널 구동 장치.
  11. 8항에 있어서, 상기 정방행렬에는,
    상기 제1 행렬에서 어느 한 열 전체와 다른 한 열 전체의 위치를 바꾼 상태에서 어느 한 행 전체와 다른 한 행 전체의 위치를 바꾼 행렬이 더 포함되는 터치 패널 구동장치.
  12. 8항에 있어서, 상기 정방행렬에는,
    상기 제1 행렬에서 어느 한 행 전체와 다른 한 행 전체의 위치를 바꾼 상태에서 어느 한 열 전체와 다른 한 열 전체의 위치를 바꾼 행렬이 더 포함되는 터치 패널 구동장치.
  13. 7항에 있어서, 상기 구동 회로부는,
    상기 정방행렬에서 선택되는 어느 한 행 전체의 성분들에 따라 상기 구동신호를 출력한 후 다른 한 행 전체의 성분들에 따라 구동신호를 출력하며, 모든 행 전체의 성분들에 따른 구동 신호가 각각 1회씩 출력되는 한 주기 동안에는 어느 한 행 전체의 성분들에 따른 구동 신호를 2회 이상 출력하지 않는 터치 패널 구동장치.
  14. 7항에 있어서, 상기 구동 회로부는,
    상기 정방행렬에서 선택되는 어느 한 열 전체의 성분들에 따라 상기 구동신호를 출력한 후 다른 한 열 전체의 성분들에 따라 구동신호를 출력하며, 모든 열 전체의 성분들에 따른 구동 신호가 각각 1회씩 출력되는 한 주기 동안에는 어느 한 열 전체의 성분들에 따른 구동 신호를 2회 이상 출력하지 않는 터치 패널 구동장치.
  15. (N-M)/2개의 -1과 (N+M)/2개의 1로 이루어지는 N개의 구동 신호용 코드에 따라 상기 구동 신호를 생성하되,
    상기 구동 신호용 코드들 중 선택되는 어느 한 구동 신호용 코드에 포함되는 -1 중에서 다른 한 구동 신호용 코드에 포함되는 -1의 위치와 동일한 위치에 배열되는 -1의 개수는 N/4-M/2개가 되도록 하며,
    상기 N은 7보다 큰 4의 배수를 의미하고, 상기 M은 2의 배수 및 0을 포함하는 정수를 의미하는 터치 패널 구동 신호용 코드 생성방법.
  16. 복수 개의 1과 적어도 하나의 -1을 포함하여 길이가 N이고 합이 M인 N개의 구동 신호용 코드를 생성하되, N은 7보다 큰 4의 배수이고 M은 2의 배수 및 0을 포함하는 정수인 터치 패널 구동 신호용 코드 생성방법에 있어서,
    (a) 한 행에 (N-M)/2개의 -1을 배열한 후 (N+M)/2개의 1을 배열하여 행을 생성하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계에서 생성된 행에서 -1이 위치하는 열과 동일한 열에 위치되는 -1의 개수가 (N/4-M/2)개가 되도록 다른 행을 생성하는 단계; 및
    (c) 이전 단계까지 생성된 모든 행들에서 -1이 위치하는 열과 동일한 열에 위치되는 -1의 개수가 (N/4-M/2)개가 되도록 또 다른 행을 생성하는 단계;
    를 포함하며, 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계에서 생성된 행들을 포함하여 총 N개의 행이 형성될 때까지 상기 (c) 단계를 반복 수행하는 터치 패널 구동 신호용 코드 생성방법.
  17. 16항에 있어서, 상기 구동 신호용 코드는,
    a11 내지 aNN 성분으로 이루어지고 주대각선(principal diagonal)의 성분들이 -1이며 aij 성분과 aji성분의 값이 동일한 N차 정방행렬에 의하여 정의되되, 상기 i 및 상기 j는 N 이하의 서로 다른 자연수인 터치 패널 구동 신호용 코드 생성방법.
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