KR20200063681A - 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법 - Google Patents

터치 장치 및 이의 터치 검출 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 터치 장치는 제1 방향으로 연장되고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되는 복수의 제1 터치 전극, 제2 방향으로 연장되고, 제1 방향으로 배열되는 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 그리고 제1 구간에 스타일러스 펜의 공진 신호 발생을 위한 제1 구동 신호를 터치 패널에 인가하고, 제1 구간 다음의 제2 구간에 복수의 제1 터치 전극과 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하는 터치 구동부를 포함한다.

Description

터치 장치 및 이의 터치 검출 방법{TOUCH APPARATUS AND TOUCH DETECTION METHOD THEREOF}
본 개시는 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스타일러스 펜에 의한 터치를 검출하기 위한 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법에 관한 것이다.
휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션과 같은 다양한 단말기에는 터치 센서가 구비된다.
이러한 단말기 내에서 터치 센서는 이미지를 표시하는 표시 패널 상에 위치하거나, 단말기 바디의 일 영역에 위치할 수 있다. 사용자가 터치 센서를 터치하여 단말기와 상호 작용함으로써, 단말기는 직관적인 사용자 인터페이스를 사용자에게 제공할 수 있다.
사용자는 정교한 터치 입력을 위해, 스타일러스 펜을 사용할 수 있다. 이러한 스타일러스 펜은 터치 센서와 전기적 및/또는 자기적 방식을 통해 신호를 송수신할 수 있다.
실시예들은 짧은 시구간 내에서 터치 위치를 획득할 수 있는 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법을 제공하기 위한 것이다.
실시예들은 터치 좌표 검출에 사용되는 유효 신호의 신호 대 잡음비를 개선할 수 있는 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시예에 따른 터치 장치는 제1 방향으로 연장되고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되는 복수의 제1 터치 전극, 제2 방향으로 연장되고, 제1 방향으로 배열되는 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 그리고 제1 구간에 스타일러스 펜의 공진 신호 발생을 위한 제1 구동 신호를 터치 패널에 인가하고, 제1 구간 다음의 제2 구간에 복수의 제1 터치 전극과 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하는 터치 구동부를 포함한다.
터치 구동부는 제2 구간에 제1 구동 신호와 비교하여, 반복되는 하나의 주기 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비가 상이한 구동 신호를 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두에 인가한다.
터치 구동부는 제2 구간에서 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들에 인가되는 구동 신호가 디세이블 레벨 구간인 때 감지 신호를 수신한다.
터치 구동부는 제2 구간에 복수의 제1 터치 전극에 인가되는 구동 신호가 디세이블 레벨인 때 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구간에 복수의 제2 터치 전극에 인가되는 구동 신호가 디세이블 레벨인 때 복수의 제1 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신한다.
터치 구동부는 제2 구간 내에서, 복수의 제1 터치 전극에만 구동 신호가 인가되는 제2-1 구간 중 구동 신호가 디세이블 레벨인 때, 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구간 내에서, 복수의 제2 터치 전극에만 구동 신호가 인가되는 제2-2 구간 중 구동 신호가 디세이블 레벨인 때, 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신한다.
터치 구동부는 제2 구간에 복수의 제1 터치 전극에 인가되는 구동 신호가 디세이블 레벨인 때 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구간에 복수의 제2 터치 전극에 인가되는 구동 신호가 디세이블 레벨인 때 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신한다.
터치 구동부는 제2 구간 내에서, 복수의 제1 터치 전극에만 구동 신호가 인가되는 제2-1 구간 중 구동 신호가 디세이블 레벨인 때, 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구간 내에서, 복수의 제2 터치 전극에만 구동 신호가 인가되는 제2-2 구간 중 구동 신호가 디세이블 레벨인 때, 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신한다.
터치 구동부는 제2 구간 내에서, 복수의 제1 터치 전극 모두와 복수의 제2 터치 전극 모두에 이네이블 레벨의 구동 신호를 교번하여 인가하고, 복수의 제1 터치 전극 모두에 이네이블 레벨의 구동 신호가 인가된 다음 복수의 제2 터치 전극 모두에 이네이블 레벨의 구동 신호가 인가되기 전의 기간과 복수의 제2 터치 전극 모두에 이네이블 레벨의 구동 신호가 인가된 다음 복수의 제1 터치 전극 모두에 이네이블 레벨의 구동 신호가 인가되기 전의 기간에서, 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두로부터 감지 신호를 수신한다.
터치 구동부는 제2 구간 내에서, 동위상의 구동 신호들을 복수의 제1 터치 전극 모두와 복수의 제2 터치 전극 모두에 인가하고, 구동 신호들이 디세이블 레벨인 때, 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두로부터 감지 신호를 수신한다.
제2 구간에 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두에 인가되는 구동 신호는 반복되는 하나의 주기 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비가 a:2b+1, a:2b+2, a:2b+3, a:2b+4, a:(3b+1), a:2(b+3)+1, a:2(b+3) a:(2b+1) 중 적어도 하나를 포함하고, a 및 b는 정수이다.
터치 구동부는 제1 구간에 제1 구동 신호를 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두에 인가한다.
터치 구동부에 의해 제2 구간 동안 수신되는 감지 신호를 이용하여 터치 좌표 정보를 획득하는 제어부를 더 포함한다.
제어부는 터치 구동부에 의해 제2 구간 동안 수신되는 감지 신호를 이용하여 터치 객체의 종류를 결정한다.
터치 구동부는 복수의 제1 터치 전극에 연결되어 있는 제1 구동부 및 복수의 제2 터치 전극에 연결되어 있는 제2 구동부를 포함하고, 제1 구동부는 두 개의 제1 터치 전극에 연결되어 있는 차동 증폭부, 및 차동 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC부를 포함한다.
두 개의 제1 터치 전극은 적어도 하나의 제1 터치 전극을 사이에 두고 서로 이격되어 있다.
다른 실시예에 따른 터치 장치는 제1 방향으로 연장되고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되는 복수의 제1 터치 전극, 제2 방향으로 연장되고, 제1 방향으로 배열되는 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 제1 구간에 스타일러스 펜의 공진 신호 발생을 위한 제1 구동 신호를 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 모두에 인가하고, 제1 구간 다음의 제2 구간에 제1 구동 신호와 비교하여 반복되는 하나의 주기 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비가 상이한 제2 구동 신호를 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 모두에 인가하며, 제2 구간 동안 제2 구동 신호가 디세이블 레벨인 때 복수의 제1 터치 전극과 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하는 터치 구동부, 그리고 제2 구간 동안 수신되는 감지 신호를 이용하여 터치 좌표 정보를 획득하고, 터치 객체의 종류를 결정하는 제어부를 포함한다.
제2 구동 신호의 하나의 주기는 이네이블 레벨 구간과 디세이블 레벨 구간이 적어도 a회로 반복되는 구간과, 디세이블 레벨 구간이 적어도 2a회로 유지되는 구간을 포함하고, a는 정수이다.
일 실시예에 따른 터치 검출 방법은 제1 구간에서, 제1 방향으로 연장되고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되는 복수의 제1 터치 전극, 제2 방향으로 연장되고, 제1 방향으로 배열되는 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널에, 스타일러스 펜의 공진 신호 발생을 위한 제1 구동 신호를 인가하는 단계, 제1 구간 다음의 제2 구간에서, 복수의 제1 터치 전극과 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하는 단계, 및 감지 신호로부터 터치 좌표 정보를 획득하는 단계를 포함한다.
제1 구간 다음의 제2 구간에서, 제1 구동 신호와 비교하여, 반복되는 하나의 주기 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비가 상이한 구동 신호를 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두에 인가하는 단계를 더 포함한다.
제2 구간에 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두에 인가되는 구동 신호는 반복되는 하나의 주기 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비가 a:2b+1, a:2b+2, a:2b+3, a:2b+4, a:(3b+1), a:2(b+3)+1, a:2(b+3) a:(2b+1) 중 적어도 하나를 포함하고, a 및 b는 정수이다.
실시예들에 따르면, 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법은 서로 교차하는 두 개의 축에 따른 터치 좌표를 빠른 시간 내에 획득할 수 있는 장점이 있다.
실시예들에 따르면, 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법은 충분한 터치 신호 처리 시간을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치 장치에 스타일러스 펜이 터치된 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 터치 장치를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 7은 일 실시예의 다양한 양태들에 따라 구동 신호를 나타낸 파형도들이다.
도 8은 제1 양태에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 도 8의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 10은 제2 양태에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 11은 도 10의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 12는 제3 양태에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 13은 도 12의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 14는 제4 양태에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 15는 도 14의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 16은 제5 양태에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 17 및 도 18은 도 16의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 20은 일 실시예의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 필요한 도면들을 참조하여 실시예들에 따른 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따른 터치 장치에 스타일러스 펜이 터치된 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 터치 장치(10)는 터치 패널(touch panel, 100), 터치 패널(100)을 구동하는 제1 및 제2 구동부(110, 120), 및 제어부(touch controller, 130)를 포함할 수 있다.
터치 패널(100)은 제1 방향으로 연장된 형태를 갖는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 형태를 갖는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)을 포함한다. 터치 패널(100) 내에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)은 제2 방향을 따라 배열될 수 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)은 제1 방향을 따라 배열될 수 있다. 도 1에서 터치 패널(100)의 형태는 사각형으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 터치 패널(100)은 기판(105)과 윈도우(103)를 더 포함한다. 기판(105) 위에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)이 위치할 수 있다. 그리고 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 위에 윈도우(103)가 위치할 수 있다. 도 2에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)이 동일한 층에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 상이한 층에 각각 위치할 수도 있으며 이에 제한되지 않는다.
복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)은 제1 구동부(110)에 연결되어 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)은 제2 구동부(120)에 연결되어 있다. 도 1에서 제1 구동부(110)와 제2 구동부(120)를 분리하여 도시하였으나, 하나의 모듈, 유닛, 칩(chip)으로 구현될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 마찬가지로, 제2 구동부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제2 구동부(120)는 복수의 제1 터치 전극(121-1 내지 121-m)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
구동 신호는, 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함할 수 있다. 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수는 스타일러스 펜의 공진 회로부(23)의 설계 값에 따른다.
터치 장치(10)는 터치 객체(touch object)에 의한 터치 입력(직접 터치 또는 근접 터치)을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 터치 장치(10)에 의해, 터치 패널(100)에 근접한 스타일러스 펜(20)의 터치 입력이 감지될 수 있다.
스타일러스 펜(20)은 전도성 팁(conductive tip)(21), 공진 회로부(resonance circuit)(23), 접지부(ground, 25), 및 바디부(body, 27)를 포함할 수 있다.
전도성 팁(21)은 적어도 일부가 전도성 물질(예를 들어, 금속, 전도성 고무, 전도성 패브릭, 전도성 실리콘 등)로 형성되며, 공진 회로(23)에 전기적으로 연결될 수 있다.
공진 회로(23)는 LC 공진 회로로서, 전도성 팁(21)을 통해 제1 구동부(110) 및 제2 구동부(120) 중 적어도 하나로부터 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 중 적어도 한 종류의 전극 모두에 인가된 구동 신호에 공진할 수 있다.
공진 회로(23)가 구동 신호에 공진하여 발생된 공진 신호는 전도성 팁(21)을 통해 터치 패널(100)에 출력될 수 있다. 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 중 적어도 한 종류의 전극 모두에 구동 신호가 인가되는 구간 및 그 이후의 구간에서, 공진 회로(23)의 공진에 의한 공진 신호가 전도성 팁(21)에 전달될 수 있다. 공진 회로(23)는 바디부(27) 내에 위치하며, 접지부(25)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 방식의 스타일러스 펜(20)은 터치 전극들(111-1 내지 111-n, 121-1 내지 121-m) 중 적어도 하나에 인가되는 구동 신호에 응답하여 공진 신호를 발생시킴으로써 터치 입력을 발생시킬 수 있다.
터치 전극들(111-1 내지 111-n, 121-1 내지 121-m) 중 적어도 하나와 스타일러스 펜(20)의 전도성 팁(21)에 의해 커패시턴스(Cx)가 형성된다. 터치 전극들(111-1 내지 111-n, 121-1 내지 121-m) 중 적어도 하나와 전도성 팁(21) 사이의 커패시턴스(Cx)를 통해, 구동 신호가 스타일러스 펜(20) 측에 전달되고, 공진 신호가 터치 패널(100) 측으로 전달될 수 있다.
터치 장치(10)는 상기에서 설명한 공진 신호를 발생시키는 방식을 이용하는 스타일러스 펜(20) 이외의 터치 객체(예를 들어, 사용자의 신체 부위(손가락 등), 패시브(passive) 또는 액티브(active) 방식의 스타일러스 펜)에 의한 터치를 검출할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 터치 장치(10)는, 전기 신호를 입력받아 이를 자기장 신호로 출력하는 스타일러스 펜에 의한 터치를 검출한다. 예를 들어, 터치 장치(10)는 디지타이저(digitizer)를 더 구비할 수 있다. 스타일러스 펜에 의해 전자기 공진(또는 전자기 유도)된 자기장 신호가 디지타이저에 의해 검출됨으로써, 터치가 검출될 수 있다. 또는 터치 장치(10)는, 자기장 신호를 입력받아 이를 공진된 자기장 신호로 출력하는 스타일러스 펜에 의한 터치를 검출한다. 예를 들어, 터치 장치(10)는 구동 신호로서 전류를 인가하는 코일과 디지타이저를 더 구비할 수 있다. 전류가 인가된 코일에서 생성된 자기장 신호에 스타일러스 펜이 공진한다. 스타일러스 펜은 전자기 공진(또는 전자기 유도)된 자기장 신호가 디지타이저에 의해 검출됨으로써, 터치가 검출될 수 있다.
제어부(130)는 터치 장치(10)의 구동을 제어하며, 터치 장치(10)의 터치 감지 결과에 대응하여 터치 좌표 정보를 출력할 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여 터치 장치(10)의 제1 및 제2 구동부(110, 120)에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 1의 터치 장치를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1 구동부(110)는 복수의 차동 증폭부(또는 차분 증폭부)(113-1 내지 113-i), ADC부(115), 및 신호 처리부(DSP, 117)를 포함한다. 제2 구동부(120)는 복수의 차동 증폭부(123-1 내지 123-j), ADC부(125), 및 신호 처리부(DSP, 127)를 포함한다.
각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)의 입력단은 적어도 하나의 터치 전극에 의해 서로 이격되어 있는 두 개의 터치 전극에 각각 연결되어 있다. 각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 터치 전극에서 전달되는 두 개의 감지 신호를 차동 증폭하여 출력할 수 있다. 각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 두 개의 터치 전극으로부터 감지 신호를 수신하여 차동 증폭하므로, 구동 신호를 복수의 터치 전극에 동시에 인가하더라도, 포화되지 않는다.
각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 인접한 두 개의 터치 전극이 아닌, 서로 이격되어 있는 두 개의 터치 전극으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 하나 이상의 터치 전극을 사이에 두고 이격되어 있는 두 개의 터치 전극으로부터 감지 신호를 수신한다. 도 3에서, 차동 증폭부(113-1)는 터치 전극(111-1) 및 터치 전극(111-5)로부터 감지 신호를 수신한다. 차동 증폭부(113-1)가 인접한 두 개의 터치 전극(예를 들어, 터치 전극(111-1) 및 터치 전극(111-2))으로부터 감지 신호를 수신한다면, 터치 전극(111-1)과 터치 전극(111-2) 사이의 영역에서의 터치에 의한 감지 신호들은, 차동 증폭부(113-1)에 의해 차동 증폭되더라도 그 값이 충분히 크지 않다. 그러므로, 차동 증폭부(113-1)가 인접한 두 개의 터치 전극에 연결되면, 터치 감도가 저하된다. 그러나, 차동 증폭부(113-1)는 터치 전극(111-1) 및 터치 전극(111-5)로부터 감지 신호를 수신하므로, 터치가 입력된 위치의 터치 전극에 의한 감지 신호가 충분히 큰 값을 갖도록 차동 증폭될 수 있으며, 터치 감도가 향상될 수 있다.
각각의 ADC부(115, 125)는 차동 증폭된 감지 신호를 디지털 신호로 변환한다. 그리고 각각의 신호 처리부(117, 127)는 디지털 신호로 변환된 복수의 차동 증폭 신호를 처리하여 제어부(130)에 전달한다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 일 실시예에 따른 터치 검출 방법을 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
제1 구간에서, 제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 구동 신호를 동시에 인가한다(S10). 스타일러스 펜(20)의 공진 회로부(23)는 구동 신호에 공진하고, 이로써 공진 신호가 발생되어 전도성 팁(21)을 통해 터치 패널(100)에 전달된다.
상기에서는 제1 구간에서, 제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 구동 신호를 동시에 인가하는 것으로 설명하였으나, 제1 구간에서 제2 구동부(120)가 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 구동 신호를 동시에 인가하거나, 또는 제1 구동부(110) 및 제2 구동부(120)가 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 구동 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 구동 신호를 인가할 수 있다. 제1 구동부(110) 및 제2 구동부(120)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 구동 신호를 인가하는 경우, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)에 인가되는 구동 신호와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 인가되는 구동 신호의 위상은 동일한 것으로 가정하며, 이에 제한되지 않는다.
제1 구간 후의 제2 구간에서, 제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신(S120)한다. 제1 구동부(110)와 제2 구동부(120)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(130)에 전달할 수 있다. 제어부(130)는 전달된 감지 신호를 이용하여 스타일러스 펜(20)의 터치가 발생한 지점의 터치 좌표 정보를 획득할 수 있다.
이러한 터치 검출 방법을 도 5 및 도 6을 참조하여 함께 설명한다.
도 5 및 도 6은 도 4의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 구간(T1)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 구동 신호(S_111)가 인가된다. 구동 신호(S_111)는 이네이블 레벨의 전압(VE)과 디세이블 레벨의 전압(VD)을 가지며, 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수와 유사한 주파수를 갖는 펄스 신호이다. 스타일러스 펜(20)은 구동 신호(S_111)에 공진하는 신호를 출력한다. 제1 구간(T1)에서, 구동 신호(S_111)가 인가되는 시간에 따라 펜 공진 신호의 크기는 증가한다. 그리고 일정 시간이 경과한 후에 펜 공진 신호의 크기는 포화 상태에 있다. 제1 구간(T1)에서, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에는 구동 신호가 인가되지 않는다. 또한, 제1 구간(T1)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)으로부터의 감지 신호의 수신은 수행되지 않는다.
이후, 제1 구간(T1)이 종료되면, 제1 구동부(110)는 구동 신호(S_111)의 인가를 중단한다. 제2 구간(T2) 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에는 구동 신호(S_111, S_121)가 인가되지 않는다.
제2 구간(T2)에서, 제1 구동부(110)와 제2 구동부(120)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 제1 구동부(110)와 제2 구동부(120)는 구동 신호(S_111, S121)가 인가되지 않는 제2 구간(T2)에서의 펜 공진 신호를, 감지 신호로서 수신할 수 있다. 제어부(130)는 제2 구간(T2)에서 수신된 감지 신호를 통해, 터치 패널(100)에서의 터치 위치와 터치 객체의 종류를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따른 터치 장치(10)에 따르면, 제2 구간(T2)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두를 통해 감지 신호를 수신하므로, 서로 교차하는 두 개의 축에 따른 터치 좌표를 빠른 시간 내에 획득할 수 있는 장점이 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 구간(T1)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 구동 신호(S_111)가 인가되고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 구동 신호(S_121)가 인가된다. 구동 신호들(S_111, S_121)은 이네이블 레벨의 전압(VE)과 디세이블 레벨의 전압(VD)을 가지며, 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수와 유사한 주파수를 갖는 펄스 신호이다. 도 6에서, 구동 신호들(S_111, S_121)의 이네이블 레벨의 전압(VE)과 디세이블 레벨의 전압(VD)이 서로 동일한, 동위상의 신호인 것으로 설명하나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 제1 구간(T1)에서, 구동 신호들(S_111, S_121)이 인가되는 시간에 따라 펜 공진 신호의 크기는 증가한다. 그리고 일정 시간이 경과한 후에 펜 공진 신호의 크기는 포화 상태에 있다. 도 6의 실시예에 따라 제1 구간(T1)에서 포화된 펜 공진 신호의 크기는 도 5의 실시예에 따라 제1 구간(T1)에서 포화된 펜 공진 신호의 크기보다 더 클 수 있다. 제1 구간(T1)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)으로부터의 감지 신호의 수신은 수행되지 않는다.
이후, 제1 구간(T1)이 종료되면, 제1 구동부(110)는 구동 신호(S_111)의 인가를 중단하고, 제2 구동부(120)도 구동 신호(S_121)의 인가를 중단한다. 제2 구간(T2) 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에는 구동 신호(S_111, S_121)가 인가되지 않는다.
제2 구간(T2)에서, 제1 구동부(110)와 제2 구동부(120)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 제1 구동부(110)와 제2 구동부(120)는 구동 신호(S_111, S121)가 인가되지 않는 제2 구간(T2)에서의 펜 공진 신호를, 감지 신호로서 수신할 수 있다. 제어부(130)는 제2 구간(T2)에서 수신된 감지 신호를 통해, 터치 패널(100)에서의 터치 위치와 터치 객체의 종류를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따른 터치 장치(10)에 따르면, 제2 구간(T2)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두를 통해 감지 신호를 수신하므로, 서로 교차하는 두 개의 축에 따른 터치 좌표를 빠른 시간 내에 획득할 수 있는 장점이 있다.
또한, 제1 구간(T1)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 동일한 구동 신호(S_111, S121)를 동시에 인가하여, 이에 응답하는 스타일러스 펜(20)의 공진 신호 크기가 향상되는 장점이 있다.
상기의 설명에서, 제1 구동부(110)와 제2 구동부(120) 중 적어도 하나에 의해, 제2 구간(T2)에서 감지 신호 수신이 적어도 1회 수행될 수 있다. 또한, 감지 신호를 수신하는 시점은 도 5 및 도 6 각각에 도시된 시점들(신호 센싱 시점) 중 적어도 하나일 수 있으며, 이 외에도 도 5 및 도 6에 도시되지 않은, 제2 구간(T2) 내의 임의의 시점을 포함할 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
다음으로 도 7을 참조하여, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 인가될 수 있는 구동 신호(S_111, S121)의 유형에 대해 설명한다.
도 7은 일 실시예의 다양한 양태들에 따라 구동 신호를 나타낸 파형도들이다.
제1 구간(T1) 동안, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 중 적어도 한 종류의 전극 모두에 이네이블 레벨(VE)의 펄스가 소정 주기로 반복되는 제1 구동 신호가 인가된다. 제1 구간(T1) 동안, 제1 구동 신호에 의해 스타일러스 펜(20)의 공진 신호가 소정 전압 레벨까지 빠르게 도달될 수 있다(즉, 포화될 수 있다).
제2 구간(T2) 동안, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 중 적어도 한 종류의 전극 모두에 디세이블 레벨 구간가 상이한 복수의 구간을 갖는 구동 신호가 인가된다.
예를 들어, 제1 구간(T1)에서 출력되는 제1 구동 신호의 듀티비(반복되는 하나의 주기(P) 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비)가 1:1이면, 제2 구간(T2)에서 출력되는 구동 신호는 듀티비가 a:2b+1, a:2b+2, a:2b+3, a:2b+4, a:(3b+1), a:2(b+3)+1, a:2(b+3), a:(2b+1)… 등을 가질 수 있다. 여기서, a 및 b는 정수이다. 제2 구간(T2)에서 출력되는 구동 신호의 하나의 주기(P)에 대응하는 기간은 이네이블 레벨 구간과 디세이블 레벨 구간이 적어도 n회로 반복되는 구간과, 디세이블 레벨 구간이 적어도 2n회로 유지되는 구간을 포함할 수 있다. 이네이블 레벨 구간은 구동 신호가 이네이블 레벨(VE)을 갖는 구간에 대응하고, 디세이블 레벨 구간은 구동 신호가 디세이블 레벨(VE)을 갖는 구간에 대응된다. 상기의 구동 신호의 듀티비는 일례에 불과하고, 소정 레벨에 도달한 스타일러스 펜(20)의 공진 신호가 유효 레벨로 유지될 수 있도록 하는 모든 비를 포함할 수 있다.
제1 구간(T1)에서의 제1 구동 신호에 의해 소정 레벨에 도달한 스타일러스 펜(20)의 공진 신호가, 제2 구간(T2)에서의 구동 신호에 의해 유효 레벨로 유지될 수 있다. 여기서, 유효 레벨은 제어부(130)가 스타일러스 펜(20)의 공진 신호를 터치 신호로서 감지 가능한 레벨을 의미한다.
제2 구간(T2)에서의 구동 신호는, 제1 구간(T1)에서의 제1 구동 신호에서 적어도 하나의 펄스가 주기적으로 생략된 신호일 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 구간(T2)에서의 구동 신호는 제1 구간(T1)에서의 제1 구동 신호에 비해 적어도 하나의 펄스가 주기적으로 생략된 형태로 출력되므로, 제1 구간(T1)에서의 제1 구동 신호와 제2 구간(T2)에서의 구동 신호는 펄스 속도가 서로 다를 수 있다. 즉, 제2 구간(T2)에서의 구동 신호는, 제1 구간(T1)에서의 제1 구동 신호에 비해 펄스 속도가 낮을 수 있다. 여기서, 펄스 속도는 단위 시간(예를 들어, 1초) 당 출력되는 펄스 개수일 수 있다.
제2 구간(T2)에서 구동 신호의 스킵되는 펄스의 개수가 적을수록 터치 장치(10)로부터 스타일러스 펜(20)으로 전달되는 에너지가 증가될 수 있다. 따라서, 제2 구간(T2)에서 구동 신호의 스킵되는 펄스의 개수가 적을수록, 제2 구간(T2)에서 발생하는 펜 공진 신호의 신호 레벨이 증가하게 된다. 또한, 제2 구간(T2)에서 구동 신호의 스킵되는 펄스의 개수가 많을수록 구동 신호의 출력을 위해 소모되는 에너지가 감소할 수 있다. 따라서, 제2 구간(T2)에서 구동 신호의 스킵되는 펄스의 개수가 많을수록, 터치 장치(10)가 제2 구간(T2)에서 소모하는 에너지가 감소될 수 있다.
다음으로, 도 7에서 설명한 제2 구간(T2)에서의 구동 신호를 인가하는 경우의 터치 검출 방법을 도 8 내지 도 18을 참조하여 설명한다. 도 8 및 도 18에서, 제2 구간(T2) 동안 터치 전극들(111-1 내지 111-n, 121-1 내지 121-m)에 인가되는 구동 신호는 스킵되지 않은 펄스 대 스킵된 펄스의 비가 1:1인 것으로 가정하여 설명한다.
예를 들어, 도 9, 도 11, 도 13, 및 도 15에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)에 인가되는 구동 신호와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 인가되는 구동 신호를 결합하면, 도 7에서의 듀티비가 1:3인 구동 신호로서 나타낼 수 있다. 구체적으로, 도 9 및 도 11의 실시예에서는 제2-1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)에 구동 신호가 이네이블 레벨(VE) 펄스, 스킵된 펄스, 이네이블 레벨(VE) 펄스, 스킵된 펄스 순으로 인가된 후, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 구동 신호가 이네이블 레벨(VE) 펄스, 스킵된 펄스, 이네이블 레벨(VE) 펄스, 스킵된 펄스 순으로 인가될 수 있다. 도 9 및 도 11에서는 이네이블 레벨(VE) 펄스와 스킵된 펄스가 한 종류의 터치 전극들에 2회씩 인가되었으나, 도 13 및 도 15의 실시예에서와 같이, 이네이블 레벨(VE) 펄스와 스킵된 펄스가 한 종류의 터치 전극들에 1회씩 인가될 수 있으며, 본 발명은 그 횟수에 제한되지 않는다.
또는 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)에 인가되는 구동 신호와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 인가되는 구동 신호 각각이 도 7의 듀티비가 1:3인 구동 신호일 수 있다.
도 8은 제1 양태에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이고, 도 9는 도 8의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 8을 참조하면, 제2 구간(T2) 내의 제2-1 구간 동안, 제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 제2 구동 신호를 동시에 인가하고, 제2 구동부(120)는 구동 신호의 레벨에 따라 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 감지 신호를 수신(S210)한다. 스타일러스 펜(20)의 공진 신호가, 제2 구간(T2) 내의 제2-1 구간에서의 구동 신호(S_111)에 의해 유효 레벨로 유지될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제2-1 구간 동안, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에만 제2 구동 신호(S_111)가 인가될 수 있다. 제2-1 구간 동안, 구동 신호(S_111)의 펄스가 스킵된 기간에 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 감지 신호가 수신될 수 있다. 즉, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 인가되는 구동 신호들(S_111, S_121)이 디세이블 레벨인 동안, 제2 구동부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 제2 구간(T2) 내의 제2-2 구간 동안, 제2 구동부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 제3 구동 신호(S_121)를 동시에 인가하고, 제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두로부터 감지 신호를 수신(S220)한다. 스타일러스 펜(20)의 공진 신호가, 제2 구간(T2) 내의 제2-2 구간에서의 제3 구동 신호(S_121)에 의해 유효 레벨로 유지될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제2-2 구간 동안, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에만 제3 구동 신호(S_121)가 인가될 수 있다. 제2-2 구간 동안, 제3 구동 신호(S_121)의 펄스가 스킵된 기간에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두로부터 감지 신호가 수신될 수 있다.
제2-1 구간과 제2-2 구간은 제2 구간(T2) 내에서 교번하여 배열될 수 있다. 예를 들어, 제2-1 구간이 종료되면, 제2-2 구간이 개시되고, 제2-2 구간이 종료되면, 제2-1 구간이 개시된다.
제1 양태에 따른 터치 장치(10) 및 터치 검출 방법에 따르면, 제2 구간(T2)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두를 통해 감지 신호를 수신하므로, 서로 교차하는 두 개의 축에 따른 터치 좌표를 빠른 시간 내에 획득할 수 있는 장점이 있다.
도 10은 제2 양태에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이고, 도 11은 도 10의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 10을 참조하면, 제2 구간(T2) 내의 제2-1 구간 동안, 제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 제2 구동 신호(S_111)를 동시에 인가하고, 제1 구동부(110) 및 제2 구동부(120)는 제2 구동 신호(S_111)의 레벨에 따라 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 감지 신호를 수신(S211)한다. 스타일러스 펜(20)의 공진 신호가, 제2 구간(T2) 내의 제2-1 구간에서의 제2 구동 신호(S_111)에 의해 유효 레벨로 유지될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제2-1 구간 동안, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에만 제2 구동 신호(S_111)가 인가될 수 있다. 제2-1 구간 동안, 제2 구동 신호(S_111)의 펄스가 스킵된 기간에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 동시에 감지 신호가 수신될 수 있다. 즉, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 인가되는 구동 신호들(S_111, S_121)이 디세이블 레벨인 동안, 제1 및 제2 구동부(110, 120)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 동시에 감지 신호를 수신할 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 제2 구간(T2) 내의 제2-2 구간 동안, 제2 구동부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 제3 구동 신호(S_121)를 동시에 인가하고, 제1 구동부(110) 및 제2 구동부(120)는 제3 구동 신호(S_121)의 레벨에 따라 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 동시에 감지 신호를 수신(S221)한다. 스타일러스 펜(20)의 공진 신호가, 제2 구간(T2) 내의 제2-2 구간에서의 구동 신호(S_121)에 의해 유효 레벨로 유지될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제2-2 구간 동안, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에만 제3 구동 신호(S_121)가 인가될 수 있다. 제2-2 구간 동안, 구동 신호(S_121)의 펄스가 스킵된 기간에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 동시에 감지 신호가 수신될 수 있다.
제2-1 구간과 제2-2 구간은 제2 구간(T2) 내에서 교번하여 배열될 수 있다. 예를 들어, 제2-1 구간이 종료되면, 제2-2 구간이 개시되고, 제2-2 구간이 종료되면, 제2-1 구간이 개시된다.
제2 양태에 따른 터치 장치(10) 및 터치 검출 방법에 따르면, 제2 구간(T2)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두를 통해 동시에 감지 신호를 수신하므로, 서로 교차하는 두 개의 축에 따른 터치 좌표를 빠른 시간 내에 획득할 수 있는 장점이 있다.
도 12는 제3 양태에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이고, 도 13은 도 12의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 12를 참조하면, 제2 구간(T2) 동안, 제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 제2 구동 신호(S_111)를 인가하고, 제2 구동부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 제3 구동 신호(S_121)를 인가(S212)한다. 스타일러스 펜(20)의 공진 신호가, 제2 구간(T2) 내의 구동 신호(S_111)와 제3 구동 신호(S_121)에 의해 유효 레벨로 유지될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제2 구간(T2) 동안, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 제2 구동 신호(S_111)가 인가되고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 제3 구동 신호(S_121)가 인가될 수 있다. 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 이네이블 레벨(VE)의 펄스가 교번하여 인가된다.
제2 구간(T2) 동안, 제2 구동 신호(S_111)의 펄스가 스킵된 기간에 제2 구동부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 감지 신호를 수신하고, 제3 구동 신호(S_121)의 펄스가 스킵된 기간에 제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두로부터 감지 신호를 수신(S222)한다. 즉, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)에 인가되는 제2 구동 신호가 디세이블 레벨이고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 인가되는 제3 구동 신호가 디세이블 레벨인 동안, 제2 구동부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 이네이블 레벨(VE)의 제2 구동 신호(S_111)가 인가된 다음 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 이네이블 레벨(VE)의 제3 구동 신호(S_121)가 인가되기 전의 기간과, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 이네이블 레벨(VE)의 제3 구동 신호(S_121)가 인가된 다음 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 이네이블 레벨(VE)의 제2 구동 신호(S_111)가 인가되기 전의 기간에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두 또는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
제3 양태에 따른 터치 장치(10) 및 터치 검출 방법에 따르면, 제2 구간(T2)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두를 통해 감지 신호를 수신하므로, 서로 교차하는 두 개의 축에 따른 터치 좌표를 빠른 시간 내에 획득할 수 있는 장점이 있다.
도 14는 제4 양태에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이고, 도 15는 도 14의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 14를 참조하면, 제2 구간(T2) 동안, 제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 제2 구동 신호(S_111)를 인가하고, 제2 구동부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 제3 구동 신호(S_121)를 인가(S213)한다. 스타일러스 펜(20)의 공진 신호가, 제2 구간(T2) 내의 구동 신호(S_111)와 제3 구동 신호(S_121)에 의해 유효 레벨로 유지될 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제2 구간(T2) 동안, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 제2 구동 신호(S_111)가 인가되고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 제3 구동 신호(S_121)가 인가될 수 있다. 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 이네이블 레벨(VE)의 펄스가 교번하여 인가된다.
제2 구간(T2) 동안, 제2 구동 신호(S_111)의 펄스가 스킵된 기간에 제1 및 제2 구동부(110, 120)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 동시에 감지 신호를 수신하고, 제3 구동 신호(S_121)의 펄스가 스킵된 기간에 제1 및 제2 구동부(110, 120)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 동시에 감지 신호를 수신(S223)한다. 즉, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)에 인가되는 제2 구동 신호가 디세이블 레벨이고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 인가되는 제3 구동 신호가 디세이블 레벨인 동안, 제1 및 제2 구동부(110, 120)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 동시에 감지 신호를 수신할 수 있다.
복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 이네이블 레벨(VE)의 제2 구동 신호(S_111)가 인가된 다음 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 이네이블 레벨(VE)의 제3 구동 신호(S_121)가 인가되기 전의 기간과, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 이네이블 레벨(VE)의 제3 구동 신호(S_121)가 인가된 다음 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 이네이블 레벨(VE)의 제2 구동 신호(S_111)가 인가되기 전의 기간에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
제4 양태에 따른 터치 장치(10) 및 터치 검출 방법에 따르면, 제2 구간(T2)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두를 통해 감지 신호를 수신하므로, 서로 교차하는 두 개의 축에 따른 터치 좌표를 빠른 시간 내에 획득할 수 있는 장점이 있다.
도 16은 제5 양태에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이고, 도 17 및 도 18은 도 16의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 16을 참조하면, 제2 구간(T2) 동안, 제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 제2 구동 신호(S_111)를 인가하고, 이와 동시에 제2 구동부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 제3 구동 신호(S_121)를 인가(S214)한다. 스타일러스 펜(20)의 공진 신호가, 제2 구간(T2) 내의 구동 신호(S_111)와 제3 구동 신호(S_121)에 의해 유효 레벨로 유지될 수 있다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 제2 구간(T2) 동안, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 제2 구동 신호(S_111)가 인가되고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 제3 구동 신호(S_121)가 인가될 수 있다. 제2 구동 신호(S_111)와 제3 구동 신호(S_121)는 동위상의 신호일 수 있다. 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 이네이블 레벨(VE)의 제2 구동 신호(S_111)가 인가되는 때, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 이네이블 레벨(VE)의 제3 구동 신호(S_121)가 인가된다.
다시 도 16을 참조하면, 제2 구간(T2) 동안, 제2 및 제3 구동 신호(S_111, S_121)의 펄스가 스킵된 제1의 복수의 기간에 제2 구동부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 감지 신호를 수신한 다음, 제2 및 제3 구동 신호(S_111, S_121)의 펄스가 스킵된 제2의 복수의 기간에 제1 구동부(110) 및 제2 구동부(120) 중 적어도 하나는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두로부터 감지 신호를 수신(S224)한다.
예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)에 인가되는 제2 구동 신호가 디세이블 레벨이고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 인가되는 제3 구동 신호가 디세이블 레벨인 동안, 제2 구동부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 그 다음의 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)에 인가되는 제2 구동 신호가 디세이블 레벨이고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 인가되는 제3 구동 신호가 디세이블 레벨인 동안, 제1 구동부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
다른 예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)에 인가되는 제2 구동 신호가 디세이블 레벨이고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 인가되는 제3 구동 신호가 디세이블 레벨인 동안, 제1 및 제2 구동부(110, 120)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 동시에 감지 신호를 수신할 수 있다.
제5 양태에 따른 터치 장치(10) 및 터치 검출 방법에 따르면, 제2 구간(T2)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두를 통해 감지 신호를 수신하므로, 서로 교차하는 두 개의 축에 따른 터치 좌표를 빠른 시간 내에 획득할 수 있는 장점이 있다.
도 20은 일 실시예의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 펜 공진 신호를 나타낸 파형도이다.
도 20을 참조하면, 제2 구간(T2) 동안, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 모두에 제2 구동 신호(S_111)가 인가되고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두에 제3 구동 신호(S_121)가 인가될 수 있다. 제2 구동 신호(S_111)와 제3 구동 신호(S_121)는 동위상의 신호일 수 있다.
제2 구동 신호(S_111)와 제3 구동 신호(S_121)의 하나의 주기(P)에 대응하는 기간은 이네이블 레벨 구간과 디세이블 레벨 구간이 적어도 n회(도 20에서는 n=3이나 이에 한정되지 않음)로 반복되는 구간과, 디세이블 레벨 구간이 적어도 2n회로 유지되는 구간을 포함할 수 있다.
복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)에 인가되는 제2 구동 신호가 디세이블 레벨이고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)에 인가되는 제3 구동 신호가 디세이블 레벨인 동안, 제1 및 제2 구동부(110, 120)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두로부터 동시에 감지 신호를 수신할 수 있다.
도 8 내지 도 19에 대한 설명에서, 제1 구동부(110)와 제2 구동부(120) 중 적어도 하나에 의해, 제2 구간(T2)에서 감지 신호 수신이 적어도 1회 수행될 수 있다. 또한, 감지 신호를 수신하는 시점은 도 9, 도 11, 도 13, 도 15, 도 17, 도 18, 및 도 19 각각에 도시된 시점들(신호 센싱 시점) 중 적어도 하나일 수 있으며, 이 외에도 도 9, 도 11, 도 13, 도 15, 도 17, 도 18, 및 도 19에 도시되지 않은, 제2 구간(T2) 내의 임의의 시점을 포함할 수 있고, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 도 19에서, 제1 구동부(110)와 제2 구동부(120)에 의한 감지 신호 수신 시점은 한 주기(P)가 종료되기 직전의 하나의 시점일 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되는 복수의 제1 터치 전극, 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향으로 배열되는 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 그리고
    제1 구간에 스타일러스 펜의 공진 신호 발생을 위한 제1 구동 신호를 상기 터치 패널에 인가하고, 상기 제1 구간 다음의 제2 구간에 상기 복수의 제1 터치 전극과 상기 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하는 터치 구동부
    를 포함하는터치 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제2 구간에 상기 제1 구동 신호와 비교하여, 반복되는 하나의 주기 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비가 상이한 구동 신호를 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두에 인가하는,
    터치 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제2 구간에서 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들에 인가되는 구동 신호가 디세이블 레벨 구간인 때 상기 감지 신호를 수신하는,
    터치 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제2 구간에 상기 복수의 제1 터치 전극에 인가되는 구동 신호가 디세이블 레벨인 때 상기 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하고, 상기 제2 구간에 상기 복수의 제2 터치 전극에 인가되는 구동 신호가 디세이블 레벨인 때 상기 복수의 제1 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하는,
    터치 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제2 구간 내에서, 상기 복수의 제1 터치 전극에만 구동 신호가 인가되는 제2-1 구간 중 상기 구동 신호가 디세이블 레벨인 때, 상기 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하고, 상기 제2 구간 내에서, 상기 복수의 제2 터치 전극에만 구동 신호가 인가되는 제2-2 구간 중 상기 구동 신호가 디세이블 레벨인 때, 상기 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하는,
    터치 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제2 구간에 상기 복수의 제1 터치 전극에 인가되는 구동 신호가 디세이블 레벨인 때 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하고, 상기 제2 구간에 상기 복수의 제2 터치 전극에 인가되는 구동 신호가 디세이블 레벨인 때 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하는,
    터치 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제2 구간 내에서, 상기 복수의 제1 터치 전극에만 구동 신호가 인가되는 제2-1 구간 중 상기 구동 신호가 디세이블 레벨인 때, 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하고, 상기 제2 구간 내에서, 상기 복수의 제2 터치 전극에만 구동 신호가 인가되는 제2-2 구간 중 상기 구동 신호가 디세이블 레벨인 때, 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하는,
    터치 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제2 구간 내에서, 상기 복수의 제1 터치 전극 모두와 상기 복수의 제2 터치 전극 모두에 이네이블 레벨의 구동 신호를 교번하여 인가하고, 상기 복수의 제1 터치 전극 모두에 이네이블 레벨의 구동 신호가 인가된 다음 상기 복수의 제2 터치 전극 모두에 이네이블 레벨의 구동 신호가 인가되기 전의 기간과 상기 복수의 제2 터치 전극 모두에 이네이블 레벨의 구동 신호가 인가된 다음 상기 복수의 제1 터치 전극 모두에 이네이블 레벨의 구동 신호가 인가되기 전의 기간에서, 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두로부터 감지 신호를 수신하는,
    터치 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제2 구간 내에서, 동위상의 구동 신호들을 상기 복수의 제1 터치 전극 모두와 상기 복수의 제2 터치 전극 모두에 인가하고, 상기 구동 신호들이 디세이블 레벨인 때, 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두로부터 감지 신호를 수신하는,
    터치 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제2 구간에 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두에 인가되는 구동 신호는 반복되는 하나의 주기 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비가 a:2b+1, a:2b+2, a:2b+3, a:2b+4, a:(3b+1), a:2(b+3)+1, a:2(b+3) a:(2b+1) 중 적어도 하나를 포함하고, a 및 b는 정수인,
    터치 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제1 구간에 상기 제1 구동 신호를 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두에 인가하는,
    터치 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동부에 의해 상기 제2 구간 동안 수신되는 감지 신호를 이용하여 터치 좌표 정보를 획득하는 제어부를 더 포함하는터치 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 터치 구동부에 의해 상기 제2 구간 동안 수신되는 감지 신호를 이용하여 터치 객체의 종류를 결정하는,
    터치 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 복수의 제1 터치 전극에 연결되어 있는 제1 구동부 및 상기 복수의 제2 터치 전극에 연결되어 있는 제2 구동부를 포함하고,
    상기 제1 구동부는 두 개의 제1 터치 전극에 연결되어 있는 차동 증폭부, 및 차동 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC부를 포함하는,
    터치 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 두 개의 제1 터치 전극은 적어도 하나의 제1 터치 전극을 사이에 두고 서로 이격되어 있는,
    터치 장치.
  16. 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되는 복수의 제1 터치 전극, 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향으로 배열되는 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널,
    제1 구간에 스타일러스 펜의 공진 신호 발생을 위한 제1 구동 신호를 상기 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 모두에 인가하고, 상기 제1 구간 다음의 제2 구간에 상기 제1 구동 신호와 비교하여 반복되는 하나의 주기 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비가 상이한 제2 구동 신호를 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 모두에 인가하며, 상기 제2 구간 동안 상기 제2 구동 신호가 디세이블 레벨인 때 상기 복수의 제1 터치 전극과 상기 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하는 터치 구동부, 그리고
    상기 제2 구간 동안 수신되는 감지 신호를 이용하여 터치 좌표 정보를 획득하고, 터치 객체의 종류를 결정하는 제어부
    를 포함하는 터치 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 구동 신호의 하나의 주기는 이네이블 레벨 구간과 디세이블 레벨 구간이 적어도 a회로 반복되는 구간과, 디세이블 레벨 구간이 적어도 2a회로 유지되는 구간을 포함하고, a는 정수인,
    터치 장치.
  18. 제1 구간에서, 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되는 복수의 제1 터치 전극, 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향으로 배열되는 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널에, 스타일러스 펜의 공진 신호 발생을 위한 제1 구동 신호를 인가하는 단계,
    상기 제1 구간 다음의 제2 구간에서, 상기 복수의 제1 터치 전극과 상기 복수의 제2 터치 전극 모두로부터 감지 신호를 수신하는 단계, 및
    상기 감지 신호로부터 터치 좌표 정보를 획득하는 단계
    를 포함하는 터치 검출 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 구간 다음의 제2 구간에서, 상기 제1 구동 신호와 비교하여, 반복되는 하나의 주기 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비가 상이한 구동 신호를 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두에 인가하는 단계를 더 포함하는,
    터치 검출 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 구간에 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 한 종류의 터치 전극들 모두에 인가되는 구동 신호는 반복되는 하나의 주기 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비가 a:2b+1, a:2b+2, a:2b+3, a:2b+4, a:(3b+1), a:2(b+3)+1, a:2(b+3) a:(2b+1) 중 적어도 하나를 포함하고, a 및 b는 정수인,
    터치 검출 방법.
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