KR20200136619A - 외부 오브젝트의 터치 혹은 근접을 센싱하는 장치 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
일 실시예는 터치센싱에서의 멀티구동에 관한 것으로서, 커플링 캐패시턴스의 크기에 따라 송신전극을 그룹핑하고 각 그룹별로 멀티구동하여 터치센싱의 오류를 개선할 수 있다.
Description
본 실시예는 외부 오브젝트의 터치 혹은 근접을 센싱하는 장치에 관한 것이다.
위치 센서는 일반적으로 컴퓨터, PDA (Personal Digital Assistants), 미디어 플레이어, 비디오 게임 플레이어, 가전 제품, 무선 전화, 공중 전화, POS(point of sales) 단말기, 자동 현금 인출기 등의 입력 장치로 사용된다. 이러한 응용 분야에서 사용되는 일반적인 위치 센서 유형 중 하나는 터치 패드 센서로, 예를 들어 노트북 컴퓨터의 입력 장치에서 쉽게 찾아진다. 사용자는 일반적으로 터치 패드 센서의 감지 영역 근처에서 손가락, 스타일러스 또는 다른 자극체를 이동시킴으로써 터치 패드 센서를 작동시킨다. 자극체는 검출 영역에 인가되는 캐리어 신호에 용량성, 유도성 또는 다른 전기적 효과를 생성하며 검출 영역에 대한 자극체의 위치 또는 근접이 캐리어 신호를 통해 검출될 수 있다. 터치 패드 센서에 의해 검출된 위치 정보는 디스플레이 화면에서 커서 또는 다른 표시기를 이동하거나, 화면상의 텍스트 요소를 스크롤하거나, 다른 사용자 인터페이스의 목적으로 사용될 수 있습니다.
몇 년 동안 터치 패드 센서가 사용되어 왔지만 엔지니어는 비용을 줄이고 터치 패드 센서의 성능을 향상시키는 설계 대안을 계속 추구하고 있습니다. 특히, 디스플레이 스크린, 전원, 무선 주파수 간섭 및 / 또는 센서 외부의 다른 소스에 의해 발생되는 노이즈의 영향을 줄이는데 있어 최근 상당한 관심이 기울여지고 있다. 다양한 샘플링, 필터링, 신호 처리, 차폐 및 기타 노이즈 감소 기술이 다양한 수준의 성공으로 구현되어 왔다.
코드 분할 다중화(CDM: code division multiplexing)는 잡음 제거에 효과적인 방법으로 여러 연구자들에 의해 다루어졌다. CDM은 구동신호를 특정 형식으로 인코딩하고 구동신호에 대한 반응신호를 디코딩하는 방식으로 터치 패드 센서에 적용될 수 있다.
한편, 터치 패널 구조가 스피커, 카메라 등을 위해 할당된 특정 영역을 포함하면, 코드 분할 다중화는 디코딩 에러를 초래할 수 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 일 목적은, 터치 센싱에서 디코딩 에러없이 CDM 방법을 이용하는 기술을 제공하는 것이다. 본 실시예의 다른 목적은, 터치 센싱을 위한 멀티구동에서 터치전극들의 캐패시턴스 편차에 의한 터치 센싱의 오류를 개선하는 기술을 제공하는 것이다. 본 실시예의 또 다른 목적은, 비대칭 터치 패널에서 터치전극들의 편차에 의한 터치 센싱의 오류를 개선하는 기술을 제공하는 것이다. 본 실시예의 또 다른 목적은, 서로 다른 개수로 터치전극들을 그룹핑하거나 이격된 터치전극들을 하나의 그룹으로 형성하여 멀티구동하는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 복수의 송신전극을 커플링 캐패시턴스의 크기에 따라 그룹핑하고, 변조된 구동신호를 이용하여 각 그룹별로 멀티구동하는 구동부; 및 상기 복수의 송신전극과 상기 커플링 캐패시턴스로 커플링된 수신전극으로부터 상기 구동신호에 대응되는 반응신호를 수신하고, 상기 반응신호를 복조하여 터치데이터를 생성하는 수신부를 포함하는 터치센싱장치를 제공한다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 구동신호는 CDM(code division multiplexing)으로 변조될 수 있고, 상기 구동신호는 퍼펙트 코드(perfect code)로 변조될 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 수신전극의 폭이 길이방향으로 불균일하게 형성될 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 적어도 두 개의 그룹은 소속되는 송신전극의 개수가 상이할 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 적어도 하나의 그룹은 이격된 적어도 두 개의 송신전극을 포함할 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 수신부는, 적어도 두 개의 그룹에 대하여 서로 다른 크기의 행렬로 상기 반응신호를 복조할 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 커플링 캐패시턴스의 크기가 실질적으로 동일한 송신전극들로 각 그룹이 형성될 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 커플링 캐패시턴스의 크기의 편차가 일정 범위 이내에 해당되는 송신전극들로 각 그룹이 형성될 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 수신부는 적어도 두 개의 그룹에 대하여 서로 다른 옵셋을 적용하여 상기 터치데이터를 생성할 수 있다.
다른 실시예는, 캐패시턴스로 커플링되는 송신전극들과 수신전극들이 배치되고, 특정 영역에 상기 송신전극들 혹은 상기 수신전극들이 배치되지 않는 터치패널; 및 상기 송신전극들을 복수의 그룹으로 구분하되, 상기 특정 영역에 의해 상기 캐패시턴스가 달라지는 송신전극을 다른 송신전극과 다른 그룹으로 그룹핑하고, 각 그룹별로 멀티구동하여 상기 터치패널에 대한 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치를 센싱하는 터치센싱회로를 포함하는 터치센싱시스템을 제공한다.
상기 터치센싱시스템에서, 상기 터치패널은 전체적으로 사각형에서 상기 특정 영역이 제외되는 형상을 가지고, 상기 송신전극들과 상기 수신전극들은 상기 사각형의 가로세로 방향으로 배치될 수 있다.
상기 터치센싱시스템에서, 상기 특정 영역에 의해 상기 캐패시턴스가 달라지는 송신전극은 상기 다른 송신전극에 비해 길이가 짧거나 총 면적이 작게 형성될 수 있다.
또 다른 실시예는, 복수의 송신전극을 크기에 따라 그룹핑하고, 변조된 구동신호를 이용하여 각 그룹별로 멀티구동하는 구동부; 및 상기 복수의 송신전극과 캐패시턴스로 커플링된 수신전극으로부터 상기 구동신호에 대응되는 반응신호를 수신하고, 상기 반응신호를 복조하여 터치데이터를 생성하는 수신부를 포함하는 터치센싱장치를 제공한다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 크기의 편차가 일정 범위 이내에 해당되는 송신전극들로 각 그룹이 형성될 수 있다.
또 다른 실시예는, 제1송신전극 및 제2송신전극을 포함하는 제1그룹 및 제3송신전극을 포함하는 제2그룹을 변조된 구동신호를 이용하여 각 그룹별로 구동하는 구동부; 상기 제1송신전극, 상기 제2송신전극 및 상기 제3송신전극과 커플링되는 수신전극으로부터 상기 구동신호에 대응되는 반응신호를 수신하고, 상기 반응신호를 복조하여 터치데이터를 생성하는 수신부를 포함하는 터치센싱장치를 제공한다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 수신전극에 대한 상기 제1송신전극 및 상기 제2송신전극의 커플링 캐패시턴스의 크기는 상기 제3송신전극의 커플링 캐패시턴스의 크기와 다르고, 상기 제1그룹은 멀티구동될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 터치 센싱에서 디코딩 에러없이 CDM 방법을 이용할 수 있다. 그리고, 본 실시예에 의하면, 터치 센싱을 위한 멀티구동에서 터치전극들의 캐패시턴스 편차에 의한 터치 센싱의 오류를 개선할 수 있고, 비대칭 터치 패널에서 터치전극들의 편차에 의한 터치 센싱의 오류를 개선할 수 있다. 그리고, 본 실시예에 의하면, 서로 다른 개수로 터치전극들을 그룹핑하거나 이격된 터치전극들을 하나의 그룹으로 형성하여 멀티구동할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치시스템의 일 예시 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치시스템에서의 데이터 코딩 및 데이터 인코딩의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치에 따른 센싱데이터의 변화를 나타내는 도면이다.
도 5는 커플링 캐패시턴스의 크기가 서로 다른 셀들이 멀티구동될 때 발생하는 옵셋의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 송신전극의 그룹핑 방법을 나타내는 제1예시 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 송신전극의 그룹핑 방법을 나타내는 제2예시 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 송신전극의 그룹핑 방법을 나타내는 제3예시 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치시스템의 일 예시 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치시스템에서의 데이터 코딩 및 데이터 인코딩의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치에 따른 센싱데이터의 변화를 나타내는 도면이다.
도 5는 커플링 캐패시턴스의 크기가 서로 다른 셀들이 멀티구동될 때 발생하는 옵셋의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 송신전극의 그룹핑 방법을 나타내는 제1예시 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 송신전극의 그룹핑 방법을 나타내는 제2예시 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 송신전극의 그룹핑 방법을 나타내는 제3예시 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이장치(100)는 디스플레이패널(150), 게이트구동장치(160), 데이터구동장치(170), 데이터처리장치(180), 호스트(190), 터치패널(110) 및 터치센싱장치(120) 등을 포함할 수 있다.
데이터구동장치(170), 게이트구동장치(160) 및 터치센싱장치(120)는 디스플레이패널(150) 혹은 터치패널(110)에 포함되는 적어도 하나의 구성을 구동할 수 있다. 데이터구동장치(170)는 디스플레이패널(150)에서 화소와 연결되는 데이터라인을 구동하고, 게이트구동장치(160)는 화소와 연결되는 게이트라인을 구동할 수 있다. 그리고, 터치센싱장치(120)는 터치패널(110)에 배치되는 터치전극들을 구동할 수 있다.
데이터구동장치(170)는 디스플레이패널(150)의 각 화소에 영상을 표시하기 위해 데이터라인으로 데이터전압(Vdata)을 공급할 수 있다. 데이터구동장치(170)는 적어도 하나의 데이터드라이버집적회로를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 데이터드라이버집적회로는, 테이프 오토메이티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 디스플레이패널(150)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 디스플레이패널(150)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 디스플레이패널(150)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 데이터구동장치(170)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
게이트구동장치(160)는 각 화소에 위치하는 트랜지스터를 온오프시키기 위해 게이트라인으로 스캔신호(scan)를 공급할 수 있다. 게이트구동장치(160)는, 구동 방식에 따라서, 도 1에서와 같이 디스플레이패널(150)의 한 측에만 위치할 수도 있고, 2개로 나뉘어져 디스플레이패널(150)의 양측에 위치할 수도 있다. 또한, 게이트구동장치(160)는, 적어도 하나의 게이트드라이버집적회로를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 게이트드라이버집적회로는, 테이프 오토메이티드 본딩(TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 디스플레이패널(150)의 본딩 패드에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 디스플레이패널(150)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 디스플레이패널(150)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 게이트구동장치(160)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
데이터처리장치(180)는 호스트(190)로부터 영상데이터(RGB)를 수신하고 데이터구동장치(170)가 인식할 수 있는 형식으로 영상데이터를 변환할 수 있다. 그리고, 데이터처리장치(180)는 변환된 영상데이터(RGB')를 데이터구동장치(170)로 송신할 수 있다.
데이터처리장치(180)는 제어신호(GCS, DCS, TCS)를 통해 각 구동장치(160, 170, 120)의 타이밍을 제어할 수 있다. 이러한 측면에서, 데이터처리장치(180)는 타이밍컨트롤러로 호칭되기도 한다.
터치패널(110)에는 터치전극들이 배치될 수 있다. 터치전극은 송신전극과 수신전극을 포함할 수 있다. 터치센싱장치(120)는 송신전극으로 구동신호(TXS)를 송신하고, 수신전극으로부터 반응신호(RXS)를 수신하여 터치데이터(TDATA)를 생성할 수 있다. 그리고, 터치센싱장치(120)는 터치데이터(TDATA)를 호스트(190)로 송신할 수 있다. 송신전극과 수신전극은 동일한 전극일 수 있고, 서로 다른 전극일 수 있다. 이하에서는 송신전극과 수신전극이 서로 다른 전극으로서 서로 커패시턴스로 커플링되는 실시예가 설명되지만 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니다.
터치센싱장치(120)는 구동부(122), 수신부(124) 및 제어부(126) 등을 포함할 수 있다. 구동부(122)는 송신전극으로 구동신호(TXS)를 송신할 수 있고, 수신부(124)는 수신전극으로부터 반응신호(RXS)를 수신할 수 있다. 그리고, 제어부(126)는 구동부(122) 및 수신부(124)로 타이밍신호를 송신할 수 있다.
터치센싱장치(120)는 터치패널(110)과 결합되어 터치시스템을 구성할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치시스템의 일 예시 구성도이다.
도 2를 참조하면, 터치패널(210)에는 송신전극(TXE)과 수신전극(RXE)이 배치될 수 있다. 송신전극(TXE)과 수신전극(RXE)은 서로 교차하면서 가로세로 방향으로 배치될 수 있다. 터치패널(210)은 전체적으로 사각형의 형상을 가질 수 있으나, 본 실시예가 이러한 형상으로 제한되는 것은 아니다.
구동부(122)는 송신전극(TXE)으로 구동신호(TXS)를 공급할 수 있다. 그리고, 수신부(124)는 수신전극(RXE)으로부터 반응신호(RXS)를 수신하고, 반응신호(RXS)를 복조하여 터치데이터(TDATA)를 생성할 수 있다. 송신전극(TXE)과 수신전극(RXE)은 캐패시턴스로 커플링될 수 있는데, 송신전극(TXE)으로 공급된 구동신호(TXS)는 커플링 캐패시턴스를 통해 수신전극(RXE)으로 반응신호(RXS)를 유도할 수 있다.
구동부(122)는 복수의 송신전극(TXE)을 멀티구동할 수 있다. 여기서, 멀티구동이란, 동시에 복수의 송신전극(TXE)을 구동하는 것을 의미할 수 있다. 터치시스템(200)이 멀티구동을 사용하게 되면, 동시에 복수의 송신전극(TXE)을 구동할 수 있기 때문에, 전체적으로 터치구동시간을 줄일 수 있고, 각각의 송신전극(TXE)으로 공급되는 구동신호(TXS)의 길이를 길게 함으로써 터치의 감도를 개선할 수 있다.
구동부(122)는 전체 송신전극(TXE)을 복수의 그룹으로 구분하고, 각 그룹별로 송신전극(TXE)을 멀티구동할 수 있다. 예를 들어, 터치패널(210)에 배치되는 전체 송신전극(TXE)의 개수가 48개인 경우, 구동부(122)는 전체 송신전극(TXE)을 12개의 그룹으로 구분하고, 각각의 그룹에 4개의 송신전극(TXE)을 배정할 수 있다. 그리고, 구동부(122)는 각 그룹별로 배정된 4개의 송신전극(TXE)을 동시에 구동할 수 있다.
구동부(122)는 일 그룹에 소속되는 각각의 송신전극(TXE)으로 서로 직교하도록(orthogonally) 변조된 구동신호(TXS)를 동시에 송신할 수 있다. 서로 직교하도록 변조된 복수의 구동신호(TXS)는 하나의 반응신호(RXS)에 중첩되어 나타나더라도 복조과정을 통해 서로 구분될 수 있다. 수신부(124)는 수신전극(RXE)을 통해 수신되는 반응신호(RXS)를 복조하여 각각의 구동신호(TXS)의 영향을 구분할 수 있다.
구동부(122)는 각각의 그룹을 시분할구동할 수 있다. 구동부(122)는 제1시구간에서 제1그룹을 멀티구동하고, 제1시구간과 중첩되지 않는 제2시구간에서 제2그룹을 멀티구동할 수 있다.
수신부(124)는 리드아웃회로(222), 아날로그-디지털-컨버터(ADC, 224), 먹스(MUX, 226) 및 처리부(228) 등을 포함할 수 있다.
리드아웃회로(222)는 반응신호(RXS)를 아날로그적으로 변환하는 회로로서, 적분기 등의 회로를 포함할 수 있다. 아날로그-디지털-컨버터(224)는 리드아웃회로(222)의 출력을 센싱데이터로 변환할 수 있고, 먹스(226)는 다수의 채널에서 생성된 센싱데이터를 처리부(228)로 전달할 수 있다. 처리부(228)는 센싱데이터에 대한 처리를 통해 터치데이터를 생성할 수 있다.
제어부(226)는 구동부(122) 및 수신부(124)로 타이밍신호를 송신할 수 있다. 그리고, 구동부(122) 및 수신부(124)는 이러한 타이밍신호에 따라 구동신호(TXS)를 송신하고 반응신호(RXS)를 수신할 수 있다.
터치시스템(200)은 멀티구동의 일 예로서, CDM(code division multiplexing) 기술을 이용할 수 있다.
구동부(122)는 CDM을 만족시키는 변조행렬에 따라 구동신호(TXS)를 생성하고 각 송신전극(RXE)으로 송신할 수 있다. 그리고, 수신부(124)-특히, 처리부(228)-는 반응신호(RXS)에 따라 생성되는 센싱데이터에 복조행렬을 적용시켜 터치데이터를 생성할 수 있다. 이러한 구동부(122)에서의 처리를 데이터 코딩이라 부르고, 수신부(124)에서의 처리를 데이터 디코딩이라고 부르기도 한다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치시스템에서의 데이터 코딩 및 데이터 인코딩의 일 예를 나타내는 도면이다.
구동신호(TXS1 ~ TXS4)는 N개의 시퀀스로 구분될 수 있다. N은 자연수이고, 도 3의 예시에서 N은 4이다. 구동신호(TXS1 ~ TXS4)는 각각의 시퀀스에서 특정 코드값을 가질 수 있다. 도 3의 예시에서, 제1구동신호(TXS1)는 제1시퀀스(S1)에서 (+1)의 값을 가질 수 있고, 제4시퀀스(S4)에서 (-1)의 값을 가질 수 있다. 각각의 코드값은 위상변조(PM: Phase Modulation), 크기변조(AM: Amplitude Modulation), 주파수변조(FM: Frequency Modulation) 등에 의해 생성될 수 있다. 도 3의 예시에서 각각의 코드값은 위상변조(PM)에 의해 생성되고 있으며, 0° 위상이동(phase shift)을 가지는 구형파가 (+1)로 정의되고 있고, 180° 위상이동(phase shift)을 가지는 구형파는 (-1)로 정의되고 있다.
도 3을 참조하면, 퍼펙트코드에 대응되는 구동신호(TXS1 ~ TXS4)가 송신전극(TXE1 ~ TXE4)으로 동시에 송신되고 있다. 제1시퀀스(S1)에서 제1송신전극(TXE1), 제2송신전극(TXE2) 및 제3송신전극(TXE3)으로 (+1)을 나타내는 0° 위상이동(phase shift)을 가지는 구형파가 송신되고, 제4송신전극(TXE4)으로 (-1)을 나타내는 180° 위상이동(phase shift)을 가지는 구형파가 송신되고 있다.
각 시퀀스(S1 ~ S4)에서 각 송신전극(TXE1 ~ TXE4)으로 송신되는 구동신호(TXS1 ~ TXS4)를 코드라고 할 때, 각 송신전극(TXE1 ~ TXE4)과 캐패시턴스로 커플링된 수신전극(RXE)의 반응신호(RXS) 혹은 반응신호(RXS)에 대한 센싱데이터는 코드가 적용된 커플링 커패시턴스(C1 ~ C4)의 합으로 나타내어질 수 있다.
예를 들어, 제1시퀀스(S1)에서 반응신호(RXS)의 센싱데이터(Si)는 (+1)C1 + (+1)C2 + (+1)C3 + (-1)C4로 나타내어질 수 있다.
일반적인 경우로 확장하면, i번째 시퀀스에서의 센싱데이터(Si)는 수학식1과 같이 나타내어질 수 있다.
여기서, i는 자연수이고, L은 멀티구동되는 구동신호의 개수로 자연수이다. 각 시퀀스(S1 ~ S4)에서 각 송신전극(TXE1 ~ TXE4)으로 송신되는 코드들의 행렬을 변조행렬 M이라 할 수 있고, 각 코드들을 Mi,j로 표현할 수 있다-j는 멀티구동되는 구동신호의 순번임.
수신부는 모든 시퀀스(S1 ~ S4)의 반응신호(RXS)를 수신하고, 센싱데이터로 저장한 후에 복조행렬로서 변조행렬 M의 역행렬을 센싱데이터에 적용하여 복조데이터를 생성할 수 있다.
이를 일반적인 식으로 표현하면, 수학식2와 같이 나타낼 수 있다.
여기서, M은 변조행렬이고, S는 센싱데이터이고, C는 커플링 캐패시턴스이고, D는 복조데이터이다.
4개의 송신전극(TXE1 ~ TXE4)에 대한 퍼펙트코드가 적용된 예시는 다음과 같다.
한편, 터치패널에 외부 오브젝트가 근접하거나 터치하면 커플링 캐패시턴스의 크기가 변하게 되고, 터치센싱장치는 커플링 캐패시턴스의 크기 변화를 감지하여 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치를 나타내는 터치데이터를 생성할 수 있다.
도 4는 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치에 따른 센싱데이터의 변화를 나타내는 도면이다.
터치센싱장치에서 리드아웃회로는 커플링 캐패시턴스의 크기 변화를 아날로그신호로 변환하여 아날로그-디지털-컨버터로 출력할 수 있는데, 리드아웃회로의 출력은 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치가 없는 상태에서 아날로그-디지털-컨버터의 입력 범위의 중간값을 출력하도록 일반적으로 설계된다. 이러한 설계에 따라, 도 4에 도시된 것과 같이 커플링 캐패시턴스의 증가 혹은 감소가 모두 포화되지 않고 효율적으로 아날로그-디지털-컨버터에서 변환될 수 있게 된다.
한편, 커플링 캐패시턴스의 크기 변화가 반영된, i번째 시퀀스에서의 센싱데이터(Si)는 수학식4와 같이 나타내어질 수 있다.
변조행렬로 4x4의 퍼펙트코드가 사용되고, 외부 오브젝트의 터치나 근접이 없는 상태에서의 커플링 캐패시턴스의 크기가 같다고 하면, 센싱데이터는 수학식5의 우변과 같이 나타내어질 수 있고, 복조데이터는 수학식6의 우변과 같이 나타내어질 수 있다.
위와 같은 경우, 복조데이터는 일정한 옵셋-예를 들어, 2C-을 가지고, 각 커플링 캐패시턴스의 크기 변화에 비례적인 값으로 나타내어질 수 있다. 그런데, 이러한 결과는 외부 오브젝트의 터치나 근접이 없는 상태에서 커플링 캐패시턴스의 크기가 같은 경우에 도출된다. 커플링 캐패시턴스의 크기가 서로 다른 경우에는 각 셀에 대한 복조데이터의 옵셋이 달라질 수 있다. 여기서, 셀이란, 서로 구별되는 센싱데이터 혹은 복조데이터를 생성하는 단위로서, 하나의 송신전극과 하나의 수신전극이 교차하는 영역마다 하나의 셀이 형성될 수 있다. 송신전극과 수신전극이 동일한 경우, 하나의 송신전극 혹은 하나의 수신전극이 하나의 셀을 형성할 수 있다.
도 5는 커플링 캐패시턴스의 크기가 서로 다른 셀들이 멀티구동될 때 발생하는 옵셋의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 송신전극(TXE1~TXE8)과 수신전극(RXE)이 교차하는 영역에서 제1셀(U1) 내지 제8셀(U8)이 형성되고 있다. 각 셀(U1 ~ U8)에 형성되는 커플링 캐패시턴스의 크기는 송신전극(TXE1~TXE8)과 수신전극(RXE)이 중첩되는 면적의 크기에 비례하는데, 이에 의하면, 제3셀(U3) 내지 제6셀(U6)의 커플링 캐패시턴스의 크기는 제1셀(U1), 제2셀(U2), 제7셀(U7) 및 제8셀(U8)의 커플링 캐패시턴스의 크기 보다 작게 된다. 제1셀(U1), 제2셀(U2), 제7셀(U7) 및 제8셀(U8)의 커플링 캐패시턴스의 크기를 Ca라고 하고, 제3셀(U3) 내지 제6셀(U6)의 커플링 캐패시턴스의 크기를 Cb라고 하면, 제1그룹(TXEG1)에 포함되는 제1셀(U1) 내지 제4셀(U4)에 대한 센싱데이터 및 복조데이터는 수학식7 및 수학식8과 같이 나타내어질 수 있다.
수학식8의 우변과 같이 복조데이터에서 제1셀(U1)에 대한 복조데이터와 제3셀(U3)에 대한 복조데이터가 서로 다른 옵셋을 가질 수 있다. 이러한 옵셋의 편차는 터치데이터의 오차를 생성할 수 있으며, 아날로그-디지털-컨버터의 포화를 초래하거나 보다 큰 입력범위를 가지는 아날로그-디지털-컨버터를 요구할 수 있다.
이러한 문제는 제1그룹(TXEG1)에 국한되는 것은 아니며, 제2그룹(TXEG2)에 대해서도 동일한 문제가 발생할 수 있다. 제2그룹(TXEG2)에서도 제5셀(U5) 및 제6셀(U6)의 커플링 캐패시턴스가 제7셀(U7) 및 제8셀(U8)의 커플링 캐패시턴스보다 작기 때문에 전술한 문제가 동일하게 발생할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 일 측면에서 전술한 문제를 해결하기 위해 송신전극들을 커플링 캐패시턴스의 크기에 따라 그룹핑하고, 변조된 구동신호를 이용하여 각 그룹별로 멀티구동할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 송신전극의 그룹핑 방법을 나타내는 제1예시 도면이다.
도 6을 참조하면, 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 각 송신전극의 커플링 캐패시턴스의 크기에 따라 제1송신전극(TXE1), 제2송신전극(TXE2), 제7송신전극(TXE7) 및 제8송신전극(TXE8)을 제1그룹(TXEG1)으로 그룹핑하고, 제3송신전극(TXE3) 내지 제6송신전극(TXE6)을 제2그룹(TXEG2)으로 그룹핑할 수 있다. 이러한 예시와 같이, 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 실질적으로 커플링 캐패시턴스의 크기가 동일한 송신전극들로 각 그룹을 형성할 수 있다. 혹은 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 커플링 캐패시턴스의 편차가 일정 범위 이내에 해당되는 송신전극들로 각 그룹을 형성할 수 있다.
커플링 캐패시턴스의 크기가 달라지는 것은 도 6에 도시된 것과 같이 수신전극(RXE)의 폭이 길이방향으로 불균일하게 형성되는 것이 원인일 수 있다. 터치패널에서 특정 영역(AR)에 다른 구성들-예를 들어, 카메라, 버튼, 스피커 등-이 배치되는 경우, 특정 영역(AR)에는 송신전극 혹은 수신전극이 배치되지 않을 수 있다. 이때, 특정 영역(AR)에 의해 일부 수신전극(RXE)의 폭이 길이방향으로 불균일하게 형성되고, 커플링 캐패시턴스의 크기가 송신전극별로 달라질 수 있다.
터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 송신전극들을 복수의 그룹으로 구분하되, 특정 영역(AR)에 의해 커플링 캐패시턴스가 달라지는 송신전극을 다른 송신전극과 다른 그룹으로 그룹핑할 수 있다. 도 6의 예시와 같이, 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 특정 영역(AR)에 의해 커플링 캐패시턴스의 크기가 달라진 제3송신전극(TXE3) 내지 제6송신전극(TXE6)을 제2그룹(TXEG2)으로 그룹핑하고, 제1송신전극(TXE1), 제2송신전극(TXE2), 제7송신전극(TXE7) 및 제8송신전극(TXE8)을 제1그룹(TXEG1)으로 그룹핑할 수 있다.
터치패널은 전체적으로 사각형에서 특정 영역(AR)이 제외되는 형상을 가질 수 있고, 송신전극들(TXE1 ~ TXE8)과 수신전극들(RXE)은 사각형의 가로세로 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 형상에서, 특정 영역(AR)에 의해 커플링 캐패시턴스가 달라지는 송신전극은 다른 송신전극에 비해 길이가 짧거나 총 면적이 작게 형성될 수 있다.
한편, 커플링 캐패시턴스에 따라 그룹핑을 하면, 센싱데이터 및/또는 복조데이터에서 옵셋의 크기가 적어도 두 개의 그룹에 대하여 서로 다를 수 있다. 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 센싱데이터 및/또는 복조데이터에서 옵셋을 제거하여 터치데이터를 생성할 수 있는데, 이때, 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 적어도 두 개의 그룹에 대하여 서로 다른 옵셋을 적용하여 터치데이터를 생성할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 송신전극의 그룹핑 방법을 나타내는 제2예시 도면이다.
도 7을 참조하면, 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 적어도 하나의 그룹을 이격된 적어도 두 개의 송신전극을 포함하도록 그룹핑할 수 있다. 예를 들어, 제1그룹(TXEG1)은 서로 이격된 두 개의 송신전극(TXE(h), TXE(j))을 포함하고 있고, 제2그룹(TXEG2)은 서로 이격된 두 개의 송신전극(TXE(i), TXE(k))을 포함하고 있다.
터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 적어도 두 개의 그룹이 소속되는 송신전극의 개수가 상이하도록 그룹핑할 수 있다. 예를 들어, 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 제1그룹(TXEG1)에 소속되는 송신전극의 개수가 제2그룹(TXEG2)에 소속되는 송신전극의 개수보다 많아지도록 그룹핑할 수 있다. 이때, 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 적어도 두 개의 그룹에 대하여 서로 다른 크기의 행렬-예를 들어, 변조행렬 및/또는 복조행렬-을 적용할 수 있다.
어느 한 그룹의 송신전극의 개수는 한 개일 수 있다. 예를 들어, 제1그룹(TXEG1)의 송신전극의 개수는 두 개이고, 제2그룹(TXEG2)의 송신전극의 개수는 한 개일 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 송신전극의 그룹핑 방법을 나타내는 제3예시 도면이다.
도 8을 참조하면, 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 송신전극의 크기 및/또는 위치에 따라 그룹핑할 수 있다.
예를 들어, 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 제1길이를 가지는 송신전극 TXE(h) 및 TXE(k)를 제1그룹(TXEG1)으로 그룹핑하고, 제1길이와 다른 제2길이를 가지는 송신전극 TXE(i) 및 TXE(j)를 제2그룹(TXEG2)으로 그룹핑할 수 있다.
그리고, 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 같은 길이를 가지더라도 터치패널의 양단에 위치하는 송신전극 TXE(1) 및 TXE(n)를 제3그룹(TXEG3)으로 그룹핑하고, 터치패널의 내측으로 위치하는 송신전극 TXE(h) 및 TXE(j)를 제1그룹(TXEG1)으로 그룹핑할 수 있다.
송신전극은 크기 및/또는 위치에 따라 커플링 캐패시턴스의 크기가 다를 수도 있으나 커플링 캐패시턴스의 크기가 다르지 않더라도 터치센싱장치 및/또는 터치센싱시스템은 송신전극의 크기 및/또는 위치에 따라 그룹핑할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 터치 센싱에서 디코딩 에러없이 CDM 방법을 이용할 수 있다. 그리고, 본 실시예에 의하면, 터치 센싱을 위한 멀티구동에서 터치전극들의 캐패시턴스 편차에 의한 터치 센싱의 오류를 개선할 수 있고, 비대칭 터치 패널에서 터치전극들의 편차에 의한 터치 센싱의 오류를 개선할 수 있다. 그리고, 본 실시예에 의하면, 서로 다른 개수로 터치전극들을 그룹핑하거나 이격된 터치전극들을 하나의 그룹으로 형성하여 멀티구동할 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (16)
- 복수의 송신전극을 커플링 캐패시턴스의 크기에 따라 적어도 두 개의 그룹으로 그룹핑하고, 변조된 구동신호를 이용하여 각 그룹별로 구동하는 구동부; 및
상기 복수의 송신전극과 상기 커플링 캐패시턴스로 커플링된 수신전극으로부터 상기 구동신호에 대응되는 반응신호를 수신하고, 상기 반응신호를 복조하여 터치데이터를 생성하는 수신부
를 포함하는 터치센싱장치. - 제1항에 있어서,
상기 구동신호는 CDM(code division multiplexing)으로 변조되는 터치센싱장치. - 제2항에 있어서,
상기 구동신호는 퍼펙트 코드(perfect code)로 변조되는 터치센싱장치. - 제1항에 있어서,
상기 수신전극의 폭이 길이방향으로 불균일하게 형성되는 터치센싱장치. - 제1항에 있어서,
적어도 두 개의 그룹은 소속되는 송신전극의 개수가 상이한 터치센싱장치. - 제1항에 있어서,
일 그룹의 송신전극들 사이에 다른 그룹의 송신전극이 배치되는 터치센싱장치. - 제1항에 있어서,
상기 수신부는,
적어도 두 개의 그룹에 대하여 서로 다른 크기의 행렬로 상기 반응신호를 복조하는 터치센싱장치. - 제1항에 있어서,
상기 커플링 캐패시턴스의 크기가 실질적으로 동일한 송신전극들로 각 그룹이 형성되는 터치센싱장치. - 제1항에 있어서,
상기 커플링 캐패시턴스의 크기의 편차가 일정 범위 이내에 해당되는 송신전극들로 각 그룹이 형성되는 터치센싱장치. - 제1항에 있어서,
상기 수신부는 적어도 두 개의 그룹에 대하여 서로 다른 옵셋을 적용하여 상기 터치데이터를 생성하는 터치센싱장치. - 캐패시턴스로 커플링되는 송신전극들과 수신전극들이 배치되고, 특정 영역에 상기 송신전극들 혹은 상기 수신전극들이 배치되지 않는 터치패널; 및
상기 송신전극들을 복수의 그룹으로 구분하되, 상기 특정 영역에 의해 상기 캐패시턴스가 달라지는 송신전극을 다른 송신전극과 다른 그룹으로 그룹핑하고, 각 그룹별로 구동하여 상기 터치패널에 대한 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치를 센싱하는 터치센싱회로
를 포함하는 터치센싱시스템. - 제11항에 있어서,
상기 터치패널은 전체적으로 사각형이고,
상기 송신전극들과 상기 수신전극들은 상기 사각형의 가로세로 방향으로 배치되는 터치센싱시스템. - 제11항에 있어서,
상기 특정 영역에 의해 상기 캐패시턴스가 달라지는 송신전극은 상기 다른 송신전극에 비해 길이가 짧거나 총 면적이 작게 형성되는 터치센싱시스템. - 복수의 송신전극을 크기에 따라 적어도 두 개의 그룹으로 그룹핑하고, 변조된 구동신호를 이용하여 각 그룹별로 구동하는 구동부; 및
상기 복수의 송신전극과 캐패시턴스로 커플링된 수신전극으로부터 상기 구동신호에 대응되는 반응신호를 수신하고, 상기 반응신호를 복조하여 터치데이터를 생성하는 수신부
를 포함하는 터치센싱장치. - 제14항에 있어서,
상기 크기의 편차가 일정 범위 이내에 해당되는 송신전극들로 각 그룹이 형성되는 터치센싱장치. - 제1송신전극 및 제2송신전극을 포함하는 제1그룹 및 제3송신전극을 포함하는 제2그룹을 변조된 구동신호를 이용하여 각 그룹별로 구동하는 구동부;
상기 제1송신전극, 상기 제2송신전극 및 상기 제3송신전극과 커플링되는 수신전극으로부터 상기 구동신호에 대응되는 반응신호를 수신하고, 상기 반응신호를 복조하여 터치데이터를 생성하는 수신부를 포함하고,
상기 수신전극에 대한 상기 제1송신전극 및 상기 제2송신전극의 커플링 캐패시턴스의 크기는 상기 제3송신전극의 커플링 캐패시턴스의 크기와 다르고, 상기 제1그룹은 멀티구동되는 터치센싱장치.
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