KR20200085965A - 정전용량 터치 패널 및 정전용량 터치 패널의 구동 방법 - Google Patents

정전용량 터치 패널 및 정전용량 터치 패널의 구동 방법 Download PDF

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KR20200085965A
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최윤경
박준철
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 정전용량 터치 패널 및 정전용량 터치 패널의 구동 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널은 제1 방향으로 연장되는 복수의 x 라인 채널; 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되는 복수의 y 라인 채널; 및 복수의 상기 x 라인 채널과 복수의 상기 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부를 포함하되, 상기 센싱부는 상기 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지한다.

Description

정전용량 터치 패널 및 정전용량 터치 패널의 구동 방법{CAPACITANCE TOUCH PANEL AND METHOD FOR DRIVING CAPACITANCE TOUCH PANEL}
본 발명은 정전용량 터치 패널 및 정전용량 터치 패널의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 터치스크린 패널(Touch Screen Panel)은 손으로 접촉(touch)하면 그 위치를 입력받도록 하는 특수한 입력 장치를 장착한 화면으로서, 키보드를 사용하지 않고 화면(스크린)에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록 화면에서 직접 입력 자료를 받을 수 있게 한 화면을 말한다.
최근 급격히 보급되고 있는 스마트 폰 등의 모바일 기기는 대부분 터치 센서를 적용하여 다양한 기능을 구현하고 있다. 터치 센서에서 터치를 인식하는 방식은 크게 저항 막 방식과 정전용량 방식으로 나뉠 수 있다. 저항 막 방식은 경제적인 측면에서 저렴하기 때문에 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 거의 모든 기기에서 내구성이 우수하고 화면이 선명하며 멀티 터치가 가능한 정전용량 방식이 선호되고 있다.
정전용량 방식의 터치스크린 패널은 사람의 몸에 있는 정전용량을 이용하는 방식으로서, 교류 전압을 이용하여 사람의 정전용량에 의해 일어나는 저항과 전류의 변화를 측정하여 터치를 인식하는 방식과, 커패시터의 충전되는 양을 비교하여 터치 유무를 판단하는 정전형 터치센싱 방식으로 나눌 수 있다. 이와 같은 정전용량 방식의 터치 패널은 내구성이 탁월하여 수분이나 작은 손상에도 동작에 지장이 없다. 또한, 터치의 정확도가 비교적 높고, 광학적 특성이 우수하여 화면이 선명하다. 특히, 정전용량의 충전 방식을 이용하는 터치 패널은 다중 포인트의 인식이 가능하고 소형으로 제작이 가능하여 모바일 기기에 많이 사용되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 정전형 터치센싱에서 접지 상태가 좋지 않은 상태에서도 감도가 저하되지 않는 정전용량 터치 패널 및 정전용량 터치 패널의 구동 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널은 제1 방향으로 연장되는 복수의 x 라인 채널; 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되는 복수의 y 라인 채널; 및 복수의 상기 x 라인 채널과 복수의 상기 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부를 포함하되, 상기 센싱부는 상기 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널은 제1 방향으로 형성되는 복수의 x 라인 채널; 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 형성되는 복수의 y 라인 채널; 및 복수의 상기 x 라인 채널과 복수의 상기 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부를 포함하되, 상기 교차점은 제1 교차점 그룹과 제2 교차점 그룹을 포함하고, 상기 센싱부는 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 구동 방법은, 제1 방향으로 연장되는 복수의 x 라인 채널, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되는 복수의 y 라인 채널 및 복수의 상기 x 라인 채널과 복수의 상기 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부를 포함하는 정전용량 터치 패널에서, 상기 패널에 인체 일부분 또는 입력 펜이 접촉되는 단계; 및 상기 센싱부가 상기 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 구동 방법은, 제1 방향으로 연장되는 복수의 x 라인 채널, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되는 복수의 y 라인 채널 및 복수의 상기 x 라인 채널과 복수의 상기 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부를 포함하는 정전용량 터치 패널에서, 상기 패널에 인체 일부분 또는 입력 펜이 접촉되는 단계; 및 상기 센싱부는 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 정전용량 터치 패널 및 정전용량 터치 패널의 구동 방법에 따르면, 정전형 터치센싱에서 사용자나 기기의 접지 상태가 좋지 못할 경우에 터치 감도가 저하되는 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 접촉에 의한 터치 센서의 자기 정전용량의 변화를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 라인 타입 터치 센서의 구조를 도시하는 개략도이다.
도 3은 일반적인 자기 정전용량 센싱 방법을 도시하는 개략도이다.
도 4는 자기 정전용량 센싱 중 발생할 수 있는 LGM 조건을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 정전용량 터치 패널 중 라인 타입의 정전용량 터치 패널을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 정전용량 터치 패널 중 돗트 타입의 정전용량 터치 패널을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
최근 대부분의 모바일 기기(스마트폰, 태블릿 등)에 사용되고 있는 정전식 터치스크린은 기기를 사용하는 사용자나 기기의 접지 상태가 좋지 못할 경우 터치 센싱에 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 침대 위에서 스마트폰을 잡지 않은 상태에서 기기를 침대 위에 올려놓고 손가락만으로 화면을 터치하는 경우, 사용자와 기기 각각이 부도체인 침대 매트리스에 의해 접지(Earth ground)와 분리되어 있으며, 사용자와 기기 간에도 파지를 통한 상호 접지가 되지 않은 상태가 된다. 이렇듯 사용자나 기기의 접지 상태가 좋지 않은 조건을 LGM(Low Ground Mass) 조건이라고 하는데, 이 경우 터치 성능에 문제가 발생할 가능성이 커진다.
이와 같이, LGM 조건에서 터치 성능에 문제가 생기는 이유는 정전용량(Capacitance)의 변화를 측정하기 위한 터치 센싱 구동 신호가 사용자의 손가락(몸)에 커플링 되어 센서 구동 전압과 동상의 전압이 손가락(몸)에 유기되고, 이 전압이 터치센서와 손가락 사이의 커플링 정전용량(Coupling capacitance)을 통해 터치센서의 판독 경로(Readout path)에 의도하지 않은 전하를 유입시켜 영향을 주는 부작용을 일으키기 때문이다. 반면에 사용자와 기기의 접지상태가 좋은 경우는 터치 센싱 구동 신호가 사용자의 몸에 유의미한 수준의 커플링을 일으키지 않는다.
특히, 자기 정전용량 센싱의 경우에는 LGM 조건에서 이 현상에 의해 터치 센싱시 손가락과 센서 사이의 커플링 정전용량에 인가되는 전압의 크기가 줄어들어 터치 감도가 저하되는 부작용이 발생한다. 터치 센서 구동 전압이 사용자의 몸에 유기되는 정도 및 이 유기된 전압이 터치 센서에 영향을 주는 정도는 터치센서와 손가락 사이에 있는 커버 윈도우(보통 강화유리 또는 강화 플라스틱)의 두께에 따라서도 달라지는데, 최근 디스플레이가 폴더블 디스플레이 등 플렉서블 디스플레이로 진화하면서 점점 이 두께가 얇아질 것이므로 점차 문제의 심각도가 커질 것으로 예상된다.
본 발명에서는 전술한 문제를 해결하는 정전용량 터치 패널 및 정전용량 터치 패널의 구동 방법을 제안한다.
도 1은 접촉에 의한 터치 센서의 자기 정전용량의 변화를 설명하기 위한 개략도고, 도 2는 라인 타입 터치 센서의 구조를 도시하는 개략도이다. 또한, 도 3은 일반적인 자기 정전용량 센싱 방법을 도시하는 개략도이고, 도 4는 자기 정전용량 센싱 중 발생할 수 있는 LGM 조건을 설명하기 위한 개략도이다.
정전용량은 두 도전체 간의 거리에 반비례하고 두 도전체의 면적에 비례하는 특성을 지니고 있기 때문에. 도 1에서 도시하는 바와 같이 손가락, 스타일러스(stylus) 펜 등의 도전체(1)가 터치센서 전극에 근접하게 되면, 손가락과 터치센서 전극 간에 형성되는 접촉 면적(A)으로 인해 정전용량(3)이 증가하면서 터치센서 전극의 자기 정전용량(Self-capacitance)이 증가하게 된다. 그리고 이와 같은 현상을 이용하여 복수 개의 터치 센서 전극 어레이를 구성하고 각 전극의 정전용량의 변화를 측정함으로써 손가락(1) 등이 터치 패널에 접촉되는 위치를 추정할 수 있다.
터치 패널(100)에서 복수개의 전극 어레이를 구성하는 방법은 일반적으로, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 등 간격의 라인 센서 어레이(10, 20)를 서로 직교하도록 구성하는 방법이 사용될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면 Cm(23.0)을 통해 도시되는 바와 같이, x 라인 센싱 채널과 y 라인 센싱 채널이 서로 교차하는 교차지점(N)에 생기는 기생 정전 용량인 상호 정전용량(9, Mutual-capacitance)이 존재한다. 이러한 상호 정전용량도 손가락이 근접하면 크기가 변하게 되는데 자기 정전용량과는 반대로 감소하는 방향으로 변한다. 또한, 손가락(1) 등의 근접에 의해 정전용량이 변화하는 크기는 센서 패턴의 모양이나 수직스택(Vertical stack)의 구조 등에 따라 바뀌지만 일반적으로 자기 정전용량 값의 변화가 상호 정전용량의 변화보다 매우 큰(예를 들어, 약 10배 정도 큰) 경향을 보인다.
도 3을 참조하면, 터치 패널에서 터치센서의 정전용량 변화를 읽어내는 방법은 측정하고자 하는 정전용량의 양단에 일정한 전압의 변화를 가하고, 이 때 발생하는 전하량을 측정하는 방법이 많이 사용된다. 이 때 측정하고자 하는 자기 정전용량(Cs_tx, Cs_rx) 이외에, 기생 정전용량인 상호 정전용량(Cm2)이 판독 경로(Rx2, OUT2) 상의 전하량에 영향을 미치지 않도록, Tx 센싱 전압(a)을 Rx 센싱 전압(b)과 동일하게 인하해 줌으로써, 상호 정전용량(Cm2)의 양단 전위가 센싱하는 구간 동안 일정하게 유지되도록 하는 방법을 사용한다.
그러나, 사용자 등의 접지 상태가 좋지 못한 LGM 조건에서는 손가락(1) 전압이 센서 구동 전압(Vtx)에 의해 영향을 받게 된다.
도 4를 참조하면, 일반적인 사용 조건에서는 Z로 표현된 사용자(1)와 접지(5) 간의 임피던스가 약 200pF 정도 될 수 있으나, Csy와 Csx의 크기는 약 1pF 정도 수준에 불과할 수 있다. 이렇게 되면, 아래 [식 1]을 통해 확인할 수 있듯이, 손가락(1)의 전위인
Figure pat00001
가 Vx 및 Vy 전위, 다시 말해 Vtx에 크게 영향을 받지 않는다.
Figure pat00002
그러나, LGM 조건에서 Z의 크기가 Csy 및 Csx와 유사한 정도인 수 pF 수준으로 낮아지게 되면 손가락(1)의 전위(
Figure pat00003
)는 Vtx에 영향을 받게 되며, 터치 센싱 주파수(<500Khz) 대역인 저주파 대역에서는 Vtx와 동상인 전압이 나타나게 된다.
이로 인해 결과적으로 Csx에 인가되는 전압이 Vtx가 아니라, Vtx에서 손가락(1)의 전위(
Figure pat00004
)만큼 차감되어 낮아짐으로써, 센싱되는 전하량이 Csx*Vtx에서 Csx*(Vtx-VB)로 줄어들게 되어 센싱 감도가 저하되는 현상이 발생한다. 본 발명은 LGM 상태에서의 이러한 감도 저하를 방지할 수 있는 구동 방식을 제안한다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 정전용량 터치 패널 중 라인 타입의 정전용량 터치 패널을 설명하기 위한 개략도이고, 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 정전용량 터치 패널 중 돗트(dot) 타입의 정전용량 터치 패널을 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널은 제1 방향으로 연장되는 복수의 x 라인 채널, 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되는 복수의 y 라인 채널, 및 복수의 x 라인 채널과 복수의 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부(미도시)를 포함하되, 센싱부는 x 라인 채널과 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 접촉을 감지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널은 제1 방향으로 연장되는 복수의 x 라인 채널(10)과 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되는 복수의 y 라인 채널(20)이 존재한다. 또한 도 3 및 도 4 등을 통해 설명하였듯, 이들 복수의 x 라인 채널(10)과 복수의 y 라인 채널(20)이 교차하는 교차지점에서 발생되는 접촉이 감지된다.
이들 복수의 x 라인 채널(10) 간의 이격 거리 및 복수의 y 라인 채널(20) 간의 이격거리가 서로 동일하다는 가정 하에, 터치 패널 상에 손가락 또는 스타일러스 펜 등의 입력 도구가 터치 패널에 닿게 되면, 터치 패널 상에서 손가락 등이 접촉되는 면적과 오버랩되는 영역 내에 포함된 x 센서와 y 센서의 개수는 거의 동일할 것이다. 또한, 각 센서들이 손가락과 오버랩될 때 형성되는 자기 정전용량은 오버랩되는 면적에 비례하므로, 이 경우 Csy와 Csx의 크기는 거의 동일하다.
이와 같은 관계는 손가락이나 입력 펜 등의 입력 도구가 터치 패널에 접촉하는 면적이 커질수록 내포되는 센서의 단위 유닛이 많아지므로 더 정확하게 성립하는데, 즉, 도 5 및 도 6에서 도시하는 원(c, d)이 손가락 등이 터치 패널에 접촉하는 면적이라고 가정하면, 도 5 및 도 6에서 도시하는 바와 같이 센서 간의 간격은 일반적인 터치 시 센서 라인 3개 정도 이상이 반응할 수 있도록 정해지므로 대부분의 일반적인 터치 이벤트에 대해 유효한 가정으로 볼 것이다.
도 3 및 도 4를 다시 참조하면, 전술한 바와 같은 점을 활용하여 자기 정전용량 센싱에 있어서 Vy를 Vx의 동일 크기 역상으로 인가해 주면, 전술한 [식 1]에서
Figure pat00005
를 0으로 또는 0에 가깝게 할 수 있다. 이렇게 되면 LGM 상태에서도
Figure pat00006
전압이 Vtx에 의해 흔들리지 않게 되므로, 센싱되는 전하량이 LGM 상태에 무관하게 Csx*Vtx로 유지됨으로써, LGM 조건에서의 감도 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널에서 센싱부(미도시)는 x 라인 채널과 y 라인 채널에 서로 동상이 아닌 역상의 전압을 인가함으로써 접촉 여부를 감지한다.
한편, 이와 같이 역상의 전압을 x 라인 채널과 y 라인 채널에 인가하게 되면, 상호 정전용량(Cm)의 양단 전압은 서로 바뀌게 되므로 x 라인 채널과 y 라인 채널에 서로 동상인 전압을 인가하는 경우에 비하여 상호 정전용량에 의한 영향으로 감도가 다소 저하될 수 있으나, 터치 패널 접촉 시 상호 정전용량의 변화량은 자기 정전용량 변화량에 비해 약 1/10 정도의 수준에 불과하므로, 상호 정전용량(Cm)에 의한 감도의 저하는 미세하다.
X 라인 센서와 Y 라인 센서의 단위 센서 모양이 서로 동일하지 않게 설계되는 경우가 존재할 수 있다.
어렇게 되면, 자기 정전용량이 서로 상이하게 되는데(Csy≠Csx), 이와 같은 경우에도 단위 센서가 동일한 간격으로 일정하게 반복되는 패턴은 동일할 것이다. 따라서, 동상의 전압을 x 라인 채널과 y 라인 채널에 인가하는 일반적인 타치 이벤트에 대해 터치 위치에 무관하게 Csx = K*Csy의 관계, 다시 말해 접촉 면적 내에 포함된 복수의 채널 간 교차점에 존재하는 x 라인 자기 정전용량의 총 합이 복수의 교차점에 존재하는 y 라인 자기 정전용량의 총 합의 K배가 성립할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 센싱부는 이 경우 y 라인 채널에 가하는 전압의 절대값의 1/K배인 전압을 x 라인 채널에 인가할 수 있다. 즉, 센싱부가 y 라인 채널에 가하는 전압과 x 라인 채널에 가하는 전압은 Vy=-(K*Vx)의 관계가 성립될 수 있다. 한편, 여기에서 K는 0보다 큰 실수이다.
이렇게 되면 전술한 [식 1]은 아래 [식 2]와 같이 전개되어,
Figure pat00007
전압을 0이 되도록 만들 수 있다.
Figure pat00008
이와 유사한 상황을 다른 관점 또는 다른 예로서 설명하면, 복수의 x 라인 채널이 서로 동일하게 이격되어 배치되고 복수의 y 라인 채널이 서로 동일하게 이격되어 배치된 상태에서, 복수의 x 라인 채널 간에 서로 이격된 간격이 복수의 y 라인 채널 간에 서로 이격된 간격과 서로 상이할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널에서, 복수의 x 라인 채널 간에 서로 이격된 간격이 복수의 y 라인 채널 간에 서로 이격된 간격의 K배인 경우, 센싱부(미도시)는 y 라인 채널에 가하는 전압의 절대값의 K배인 전압을 x 라인 채널에 인가할 수 있다. 이에 따라 전술한 [식 1]에서
Figure pat00009
전압을 마찬가지로 0이 되도록 만들 수 있다.
전술한 실시예에서는 정전용량 터치 패널이 포함된 기기 및 이를 사용하는 사용자의 상태가 LGM 상태에 속해 있는지 여부와 무관하게 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 접촉을 감지하는 방식이었으나, 본 발명의 다른 실시예로서 센싱부는 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 접촉을 감지하는 기간 이외에 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 동상의 전압을 인가하여 접촉을 감지하는 기간을 별도로 더 포함하여 진행할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 언제나 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 동상의 전압과 역상의 전압을 인가하는 구간을 각각 별개로 설정하여 접촉을 감지하는 것이 아니라, 정전용량 터치 패널이 포함된 기기 및 이를 사용하는 사용자의 상태가 LGM 상태에 속해 있는 것으로 판단되는 경우에만, 다시 말해 상기 패널에 접촉하는 인체 일부분이 상기 센싱부가 인가하는 전압에 의해 영향을 받는 것으로 판단되는 경우에만, 센싱부는 x 라인 채널과 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하는 구간을 더 추가할 수도 있다.
도 5 및 이에 관련된 설명에서는 라인 타입의 센싱 구동 방식을 예로 들어 설명하였으나, 도 6에서 도시하는 돗트 타입의 센싱 구동 방식에서도 전술한 방식과 유사한 수행이 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널은 제1 방향으로 형성되는 복수의 x 라인 채널, 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 형성되는 복수의 y 라인 채널, 및 복수의 x 라인 채널과 복수의 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부를 포함하되, 교차점은 제1 교차점 그룹과 제2 교차점 그룹을 포함하고, 센싱부는 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 복수의 x 라인 채널과 복수의 y 라인 채널이 교차하는 교차점은 제1 교차점 그룹(31, 32, 33, 34, 35, 36)과 제2 교차점 그룹(41, 42, 43, 44, 45, 46)으로 분류될 수 있다. 이 때 도 6에서 도시하는 바와 같이 제1 교차점 그룹(31, 32, 33, 34, 35, 36)에 속한 교차점들과 제2 교차점 그룹(41, 42, 43, 44, 45, 46)에 속한 교차점들은 제1 방향 및 제2 방향 상에서 서로 번갈아 배치될 수 있다.
또한, 센싱부(미도시)는 제1 교차점 그룹에 속한 교차점(31, 32, 33, 34, 35, 36)과 제2 교차점 그룹에 속한 교차점(41, 42, 43, 44, 45, 46)에 서로 역상의 전압을 인가함으로써, 사용자의 손가락(1)의 전위인
Figure pat00010
를 0이 되도록 만들어 접촉을 감지할 수 있다.
또한, 도 5 및 그에 관련된 설명 부분에서 설명한 내용과 유사하게, 만약 접촉 면적 내에 포함된 제1 교차점 그룹에 속한 교차점(32, 33, 34, 36)들에 존재하는 자기 정전용량의 총 합이 제2 교차점 그룹에 속한 교차점(41, 42, 44, 45, 46)들에 존재하는 자기 정전용량의 총 합의 K배인 경우, 센싱부(미도시)는 제2 교차점 그룹에 속한 교차점(41, 42, 44, 45, 46)들에 가하는 전압의 절대값의 1/K배의 전압을 제1 교차점 그룹에 속한 교차점(32, 33, 34, 36)들에 인가함으로써 접촉을 감지할 수 있다.
또한, 전술한 실시예들에서는 정전용량 터치 패널이 포함된 기기 및 이를 사용하는 사용자의 상태가 LGM 상태에 속해 있는지 여부와 무관하게 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하여 접촉을 감지하는 방식이었으나, 본 발명의 다른 실시예로서 센싱부는 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하여 접촉을 감지하는 기간 이외에 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 동상의 전압을 인가하여 접촉을 감지하는 기간을 별도로 더 포함하여 진행할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 언제나 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 동상의 전압과 역상의 전압을 인가하는 구간을 각각 별개로 설정하여 접촉을 감지하는 것이 아니라, 정전용량 터치 패널이 포함된 기기 및 이를 사용하는 사용자의 상태가 LGM 상태에 속해 있는 것으로 판단되는 경우에만, 다시 말해 상기 패널에 접촉하는 인체 일부분이 상기 센싱부가 인가하는 전압에 의해 영향을 받는 것으로 판단되는 경우에만, 센싱부는 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하는 구간을 더 추가할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 구동 방법을 나타내는 순서도이고, 도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 구동 방법은, 제1 방향으로 연장되는 복수의 x 라인 채널, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되는 복수의 y 라인 채널 및 복수의 x 라인 채널과 복수의 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부를 포함하는 정전용량 터치 패널에서, 패널에 인체 일부분 또는 입력 펜이 접촉되는 단계(S100) 및 센싱부가 x 라인 채널과 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 접촉을 감지하는 단계(S200)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 센싱부가 x 라인 채널과 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 접촉을 감지하는 단계(S200)와 별도로 센싱부가 x 라인 채널과 y 라인 채널에 서로 동상의 전압을 인가하여 접촉을 감지하는 단계(S120)를 더 포함할 수 있다. 또한, 이들 단계 S120 및 S200은 서로 순서가 바뀌어 진행되어도 무방하다.
본 발명의 또다른 실시예로서, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 패널에 접촉하는 인체 일부분이 센싱부가 인가하는 전압에 의해 영향을 받는 LGM(Low Ground Mass) 조건이 형성되었는지 여부를 판단한 후(S140), 그렇다고 판단되는 경우에만 단계(S200)을 수행하도록 할 수도 있다.
도 7 및 도 8에서 설명하는 정전용량 터치 패널의 구동 방법은 도 3 내지 도 5 및 그에 대응되는 설명 부분에서 설명한 라인 타입의 정전용량 터치 패널에 관한 설명 부분을 참고하여 이해될 수 있으므로, 여기에서는 설명의 반복을 피하기로 한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 구동 방법을 나타내는 순서도이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 구동 방법은, 제1 방향으로 연장되는 복수의 x 라인 채널, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되는 복수의 y 라인 채널 및 복수의 상기 x 라인 채널과 복수의 상기 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부를 포함하는 정전용량 터치 패널에서, 패널에 인체 일부분 또는 입력 펜이 접촉되는 단계(S300) 및 센싱부는 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하여 접촉을 감지하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 센싱부가 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 제2 교차점 그룹에 서로 역상의 전압을 인가하여 접촉을 감지하는 단계(S400)와 별도로 센싱부가 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 제2 교차점 그룹에 서로 동상의 전압을 인가하여 접촉을 감지하는 단계(S320)를 더 포함할 수 있다. 또한, 이들 단계 S320 및 S400은 서로 순서가 바뀌어 진행되어도 무방하다.
본 발명의 또다른 실시예로서, 도 10에서 도시하는 바와 같이, 패널에 접촉하는 인체 일부분이 센싱부가 인가하는 전압에 의해 영향을 받는 LGM(Low Ground Mass) 조건이 형성되었는지 여부를 판단한 후(S340), 그렇다고 판단되는 경우에만 단계(S400)을 수행하도록 할 수도 있다.
도 9 및 도 10에서 설명하는 정전용량 터치 패널의 구동 방법은 도 3, 도 4, 도 6 및 그에 대응되는 설명 부분에서 설명한 돗트 타입의 정전용량 터치 패널에 관한 설명 부분을 참고하여 이해될 수 있으므로, 여기에서는 설명의 반복을 피하기로 한다.
한편, 본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어, 즉 '~모듈' 또는 '~테이블' 등은 소프트웨어, FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있으며, 모듈은 어떤 기능들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 모듈들은 디바이스 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
3: 자기 정전용량
9: 상호 정전용량
10: x 라인 채널
20: y 라인 채널
31, 32, 33, 34, 35, 36: 제1 교차점 그룹
41, 42, 43, 44, 45, 46: 제2 교차점 그룹
100: 터치 패널
110: 디스플레이 패널

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 연장되는 복수의 x 라인 채널;
    상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되는 복수의 y 라인 채널; 및
    복수의 상기 x 라인 채널과 복수의 상기 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부를 포함하되,
    상기 센싱부는 상기 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지하는,
    정전용량 터치 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 x 라인 채널이 서로 동일하게 이격된 간격이 복수의 상기 y 라인 채널이 서로 동일하게 이격된 간격의 K배인 경우,
    상기 센싱부가 상기 x 라인 채널에 가하는 전압의 절대값은 상기 y 라인 채널에 가하는 전압의 절대값의 K배이고,
    여기에서 K는 0보다 큰 실수인,
    정전용량 터치 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직이고, 인체 일부분 또는 입력 펜이 상기 패널에 접촉한 경우,
    상기 접촉 면적 내에 포함된 복수의 상기 교차점에 존재하는 x 라인 자기 정전용량의 총 합이 복수의 상기 교차점에 존재하는 y 라인 자기 정전용량의 총 합의 K배인 경우,
    상기 센싱부가 상기 x 라인 채널에 가하는 전압의 절대값은 상기 y 라인 채널에 가하는 전압의 절대값의 1/K배이고,
    여기에서 K는 0보다 큰 실수인,
    정전용량 터치 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 동상의 전압을 더 인가하여 상기 접촉을 감지하는,
    정전용량 터치 패널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 패널에 접촉하는 인체 일부분이 상기 센싱부가 인가하는 전압에 의해 영향을 받는 것으로 판단되는 경우에만,
    상기 센싱부는 상기 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하는,
    정전용량 터치 패널.
  6. 제1 방향으로 형성되는 복수의 x 라인 채널;
    상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 형성되는 복수의 y 라인 채널; 및
    복수의 상기 x 라인 채널과 복수의 상기 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부를 포함하되,
    상기 교차점은 제1 교차점 그룹과 제2 교차점 그룹을 포함하고,
    상기 센싱부는 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지하는,
    정전용량 터치 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 상에서 서로 번갈아 배치되는,
    정전용량 터치 패널.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직이고, 인체 일부분 또는 입력 펜이 상기 패널에 접촉한 경우,
    상기 접촉 면적 내에 포함된 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점에 존재하는 자기 정전용량의 총 합이 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 존재하는 자기 정전용량의 총 합의 K배인 경우
    상기 센싱부가 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점에 가하는 전압의 절대값은 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 가하는 전압의 절대값의 1/K배이고,
    여기에서 K는 0보다 큰 실수인,
    정전용량 터치 패널.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 동상의 전압을 더 인가하여 상기 접촉을 감지하는,
    정전용량 터치 패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 패널에 접촉하는 인체 일부분이 상기 센싱부가 인가하는 전압에 의해 영향을 받는 것으로 판단되는 경우에만,
    상기 센싱부는 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하는,
    정전용량 터치 패널.
  11. 제1 방향으로 연장되는 복수의 x 라인 채널, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되는 복수의 y 라인 채널 및 복수의 상기 x 라인 채널과 복수의 상기 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부를 포함하는 정전용량 터치 패널에서,
    상기 패널에 인체 일부분 또는 입력 펜이 접촉되는 단계; 및
    상기 센싱부가 상기 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지하는 단계를 포함하는,
    정전용량 터치 패널의 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 센싱부가 상기 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 동상의 전압을 더 인가하여 상기 접촉을 감지하는 단계를 더 포함하는,
    정전용량 터치 패널의 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 센싱부가 상기 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지하는 단계는,
    상기 패널에 접촉하는 인체 일부분이 상기 센싱부가 인가하는 전압에 의해 영향을 받는 LGM(Low Ground Mass) 조건이 형성되었는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 LGM 조건이 형성된 것으로 판단되는 경우에만 상기 센싱부가 상기 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지하는 단계를 포함하는,
    정전용량 터치 패널의 구동 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 센싱부가 상기 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지하는 단계에서,
    복수의 상기 x 라인 채널이 서로 동일하게 이격된 간격이 복수의 상기 y 라인 채널이 서로 동일하게 이격된 간격의 K배인 경우, 상기 센싱부는 상기 y 라인 채널에 가하는 전압의 절대값의 K배인 전압을 상기 x 라인 채널에 가하되,
    여기에서 K는 0보다 큰 실수인,
    정전용량 터치 패널의 구동 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 센싱부가 상기 x 라인 채널과 상기 y 라인 채널에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지하는 단계에서,
    상기 접촉 면적 내에 포함된 복수의 상기 교차점에 존재하는 x 라인 자기 정전용량의 총 합이 복수의 상기 교차점에 존재하는 y 라인 자기 정전용량의 총 합의 K배인 경우, 상기 센싱부는 상기 y 라인 채널에 가하는 전압의 절대값의 1/K배인 전압을 상기 x 라인 채널에 가하되,
    여기에서 K는 0보다 큰 실수인,
    정전용량 터치 패널의 구동 방법.
  16. 제1 방향으로 연장되는 복수의 x 라인 채널, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되는 복수의 y 라인 채널 및 복수의 상기 x 라인 채널과 복수의 상기 y 라인 채널이 교차하는 교차점에서 발생하는 접촉을 감지하는 센싱부를 포함하는 정전용량 터치 패널에서,
    상기 패널에 인체 일부분 또는 입력 펜이 접촉되는 단계; 및
    상기 센싱부는 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지하는 단계를 포함하는,
    정전용량 터치 패널의 구동 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 동상의 전압을 더 인가하여 상기 접촉을 감지하는 단계를 더 포함하는,
    정전용량 터치 패널의 구동 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지하는 단계는,
    상기 패널에 접촉하는 인체 일부분이 상기 센싱부가 인가하는 전압에 의해 영향을 받는 LGM(Low Ground Mass) 조건이 형성되었는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 LGM 조건이 형성된 것으로 판단되는 경우에만, 상기 센싱부가 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하는 단계를 포함하는,
    정전용량 터치 패널의 구동 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 상에서 서로 번갈아 배치되는,
    정전용량 터치 패널의 구동 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점과 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 서로 역상의 전압을 인가하여 상기 접촉을 감지하는 단계에서,
    상기 접촉 면적 내에 포함된 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점에 존재하는 자기 정전용량의 총 합이 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 존재하는 자기 정전용량의 총 합의 K배인 경우, 상기 센싱부는 상기 제2 교차점 그룹에 속한 교차점에 가하는 전압의 절대값의 1/K배의 전압을 상기 제1 교차점 그룹에 속한 교차점에 가하되,
    여기에서 K는 0보다 큰 실수인,
    정전용량 터치 패널의 구동 방법.
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