KR20220021326A - 다중 채널에 기초한 터치 감지를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20220021326A
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이진철
조성용
김범수
최윤경
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Abstract

터치 감지 장치는, 상호 인접한 센서들로 각각 구성된 복수의 센서 그룹들을 포함하는 센서 어레이, 제1 제어 신호에 따라, 복수의 센서 그룹들 각각을 제1 채널 또는 제2 채널에 연결하는, 제1 스위치 회로, 및 제2 제어 신호에 따라, 제1 채널 및 제2 채널 중 하나의 채널을 선택하는, 제2 스위치 회로를 포함할 수 있고, 제1 채널은, 제1 스위치 회로에 의해서 제1 센서 그룹에 포함된 센서들에 각각 연결되는 제1 신호 라인들을 포함할 수 있고, 제2 채널은, 제1 스위치 회로에 의해서 제1 센서 그룹에 포함된 센서들에 공통으로 연결되는 제2 신호 라인을 포함할 수 있다.

Description

다중 채널에 기초한 터치 감지를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SENSING TOUCH BASED ON MULTI-CHANNEL}
본 개시의 기술적 사상은 터치 감지에 관한 것으로서, 자세하게는 다중 채널에 기초한 터치 감지를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
터치에 기초하여 사용자 입력을 수신하는 터치 시스템은 다양한 어플리케이션들에서 사용되고 있다. 예를 들면, 터치 시스템은 디스플레이 패널 상에 배치된 센서 어레이를 포함할 수 있고, 센서 어레이에 근접하거나 접촉한 객체, 예컨대 사용자의 신체나 스타일러스 펜(stylus pen)의 좌표를 검출할 수 있다. 터치 시스템은 키오스크(kiosk)와 같은 고정형(stationary) 어플리케이션뿐만 아니라 모바일폰과 같은 휴대용(mobile) 어플리케이션에서 사용자 입력을 수신하기 위한 수단으로서 사용될 수 있다. 이에 따라, 터치 시스템은 터치를 정확하게 검출하는 것뿐만 아니라, 감소된 비용, 예컨대 감소된 전력 소비 및 면적을 가질 것이 요구될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면은 터치 검출을 위한 신호 처리에 관한 것으로서, 아날로그-디지털 변환을 수행하는 전단 회로 및 이를 포함하는 터치 처리 회로를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 터치 감지 장치는, 상호 인접한 센서들로 각각 구성된 복수의 센서 그룹들을 포함하는 센서 어레이, 제1 제어 신호에 따라, 복수의 센서 그룹들 각각을 제1 채널 또는 제2 채널에 연결하는, 제1 스위치 회로, 및 제2 제어 신호에 따라, 제1 채널 및 제2 채널 중 하나의 채널을 선택하는, 제2 스위치 회로를 포함할 수 있고, 제1 채널은, 제1 스위치 회로에 의해서 제1 센서 그룹에 포함된 센서들에 각각 연결되는 제1 신호 라인들을 포함할 수 있고, 제2 채널은, 제1 스위치 회로에 의해서 제1 센서 그룹에 포함된 센서들에 공통으로 연결되는 제2 신호 라인을 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 터치 감지 장치는, 상호 인접한 센서들로 각각 구성된 복수의 센서 그룹들을 포함하는, 센서 어레이, 복수의 센서 그룹들에 포함된 센서들에 각각 연결된, 제1 스위치 회로, 제1 채널 및 제2 채널을 통해서 제1 스위치 회로에 연결된, 제2 스위치 회로, 제2 스위치 회로로부터 제공된 신호들에 기초하여 감지 신호를 생성하는, 아날로그 전단 회로, 및 복수의 센서 그룹들 각각이 제1 채널 또는 제2 채널에 연결되도록 제1 스위치 회로를 제어하고, 제1 채널 및 제2 채널 중 하나의 채널을 선택하도록 제2 스위치 회로를 제어하는, 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라 상호 인접한 센서들로 각각 구성된 복수의 센서 그룹들을 사용하여 터치를 감지하는 방법은, 복수의 센서 그룹들 각각을 제1 채널 또는 제2 채널에 연결하는 단계, 제1 채널 및 제2 채널 중 하나의 채널을 선택하는 단계, 선택된 채널을 통해서 수신되는 신호로부터 감지 신호를 생성하는 단계, 및 감지 신호에 기초하여 터치를 식별하는 단계를 포함할 수 있고, 제1 채널은, 센서 그룹의 센서들에 각각 대응하는 신호 라인들을 포함할 수 있고, 제2 채널은, 센서 그룹의 센서들에 공통으로 대응하는 신호 라인을 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 장치 및 방법에 의하면, 다수의 센서들을 포함하는 도트 센서 방식을 가능하게 할 수 있고, 이에 따라 넓은 면적의 터치 패널을 위한 터치 감지가 용이하게 구현될 수 있다.
또한, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 장치 및 방법에 의하면, 정밀하면서도 빠른 터치 감지가 달성될 수 있고, 이에 따라 액티브 펜을 위한 터치 감지가 용이하게 구현될 수 있다.
또한, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 장치 및 방법에 의하면, 터치 센서들에 액세스하기 위한 구조가 단순해질 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 이하의 기재로부터 본 개시의 예시적 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 아니한 효과들 역시 본 개시의 예시적 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 감지 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 제1 스위치 회로의 동작의 예시들을 나타내는 블록도들이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 감지 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제1 스위치 회로를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제1 스위치 회로를 나타내는 블록도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 터치 감지 장치의 예시들을 나타내는 블록도들이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 감지 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 센서 그룹에 액세스하는 동작의 예시를 나타내는 타이밍도이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 터치 감지 장치 및 액티브 펜 사이 통신을 나타내는 타이밍도이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 감지 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 감지 동작의 예시를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 감지 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13a 및 도 13b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 터치 감지 장치의 예시들을 나타내는 블록도들이다.
도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 감지 장치(10)를 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 터치 감지 장치(10)는, 센서 어레이(11), 제1 스위치 회로(12), 제2 스위치 회로(13), 아날로그 전단(analog front end; AFE) 회로(14), 처리 회로(15) 및 컨트롤러(16)를 포함할 수 있다. 후술되는 바와 같이, 터치 감지 장치(10)는 다중 채널을 활용하여 터치를 감지할 수 있고, 본 명세서에서 다중 채널에 기초한 터치 감지 장치(10)로서 지칭될 수도 있다.
터치 감지 장치(10)는 센서 어레이(11)에 대한 객체의 터치를 검출할 수 있다. 객체는 센서 어레이(11)가 터치를 감지할 수 있는 임의의 대상을 지칭할 수 있다. 예를 들면, 객체는 사용자 신체의 일부(예컨대, 손가락), 사용자가 착용하거나 사용하고 있는 물건(예컨대, 장갑, 펜), 동작에 따라 위치가 변동하는 다른 시스템의 부품 등을 지칭할 수 있다. 터치 감지 장치(10)는 다양한 어플리케이션들에서 외부로부터 입력을 수신하기 위한 부품으로서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서 어레이(11)는 디스플레이 패널 상에 배치될 수 있고, 터치 감지 장치(10)는 디스플레이 패널을 통해서 사용자에게 제공된 디스플레이에 응답하여 사용자가 제공하는 입력을 수신하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 터치 감지 장치(10)는 키오스크(kiosk)와 같은 고정형(stationary) 전자 시스템, 모바일폰과 같은 휴대용(mobile) 전자 시스템, 자동차와 같은 운송수단의 부품으로서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서 어레이(11)는 터치 패드, 펜 테블릿, 스마트 패드 등과 같이 디스플레이 패널에 독립적으로 배치될 수도 있다. 본 명세서에서, 터치는 객체가 센서 어레이(11)에 접촉(contact)하는 것뿐만 아니라 센서 어레이(11)에 근접(proximity)하는 것을 총괄적으로 지칭할 수 있다.
센서 어레이(11)는 터치의 발생여부뿐만 아니라 터치가 발생한 위치를 검출하기 위하여, 터치 영역에 배열된 복수의 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 센서 어레이(11)는 터치에 따라 캐패시턴스가 변동하는 복수의 정전식(capacitive) 센서들 및/또는 터치에 따라 저항치(resistance)가 변동하는 복수의 저항성(resistive) 센서들을 포함할 수 있다. 센서는 센서 전극으로 지칭될 수도 있다. 센서 어레이(11)에서 복수의 센서들은 일련의 로우(row)들 및 일련의 컬럼(column)들이 교차하는 지점들에 배치될 수 있고, 복수의 센서 라인들(SL)을 통해서 제1 스위치 회로(12)와 연결될 수 있다. 본 명세서에서, 양 구성요소들의 연결(connection)은 해당 구성요소들이 접촉하거나 전도성 물체를 통해서 전기적으로 연결된 것을 지칭할 수 있다.
일부 실시예들에서, 센서 어레이(11)는 상호 인접한 센서들로 구성된 센서 그룹(SG)을 포함할 수 있고, 복수의 센서 그룹들로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 센서 어레이(11)는 센서(TS)를 포함하는 상호 인접한 3x3개의 센서들로 구성된 센서 그룹(SG)을 포함할 수 있다. 후술되는 바와 같이, 센서 그룹(SG)에 포함된 3x3개의 센서들은 동시에 액세스될 수 있고, 제1 스위치 회로(12)에 의해서 제2 채널(CH2)에 포함되는 신호 라인에 공통적으로 연결될 수 있다. 또한, 센서 그룹(SG)에 포함된 3x3개의 센서들은 제1 스위치 회로(12)에 의해서 제1 채널(CH1)에 포함된 9개의 신호 라인들에 각각 연결될 수도 있다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은, 도 1에 도시된 바와 같이 3x3개의 센서들을 포함하는 센서 그룹(SG)을 참조하여 설명될 것이나, 센서 그룹(SG)과 상이한 수의 센서들 및/또는 센서 그룹(SG)과 상이하게 정렬된 센서들을 포함하는 센서 그룹이 가능한 점이 유의된다.
제1 스위치 회로(12)는 복수의 센서 라인들(SL)을 통해서 센서 어레이(11), 즉 센서 어레이(11)에 포함된 복수의 센서들과 각각 연결될 수 있고, 컨트롤러(16)로부터 제1 제어 신호(CTR1)를 수신할 수 있다. 제1 스위치 회로(12)는 제1 제어 신호(CTR1)에 기초하여, 복수의 센서 라인들(SL) 각각을 제1 채널(CH1) 또는 제2 채널(CH2)에 연결할 수 있다. 즉, 제1 스위치 회로(12)는 제1 제어 신호(CTR1)에 기초하여, 센서 어레이(11)에 포함된 복수의 센서들 각각을 제1 채널(CH1) 또는 제2 채널(CH2)에 연결할 수 있다.
제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2) 각각은 복수의 신호 라인들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 채널(CH1)은 제1 스위치 회로(12)에 의해서 센서 그룹(SG)에 포함된 3x3개의 센서들에 각각 연결되는 9개의 신호 라인들을 포함할 수 있고, 제2 채널(CH2)은 제1 스위치 회로(12)에 의해서 센서 그룹(SG)에 포함된 3x3개의 센서들이 공통적으로 연결되는 신호 라인을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 채널(CH1)을 통해서 센서 그룹(SG)에 포함된 3x3개 센서들 각각이 독립적으로 터치를 감지할 수 있는 한편, 제2 채널(CH2)을 통해서 센서 그룹(SG)에 포함된 3x3개 센서들은 공통으로 터치를 감지할 수 있다. 제1 스위치 회로(12)의 동작의 예시가 도 2a 및 도 2b를 참조하여 후술될 것이다.
제2 스위치 회로(13)는 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2)을 통해서 제1 스위치 회로(12)와 연결될 수 있고, 컨트롤러(16)로부터 제2 제어 신호(CTR2)를 수신할 수 있다. 제2 스위치 회로(13)는 제2 제어 신호(CTR2)에 기초하여 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2) 중 하나를 선택할 수 있고, 선택된 채널(CH)을 아날로그 전단 회로(14)에 제공할 수 있다. 예를 들면, 제2 제어 신호(CTR2)는 감지 모드를 나타낼 수 있고, 제2 스위치 회로(13)는 감지 모드에 따라 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2) 중 하나를 선택할 수 있다.
아날로그 전단 회로(14)는 선택된 채널(CH)을 통해서 제2 스위치 회로(13)와 연결될 수 있고, 감지 신호(SEN)를 생성하여 처리 회로(15)에 제공할 수 있다. 아날로그 전단 회로(14)는 제2 스위치 회로(13) 및 제1 스위치 회로(12)를 통해서, 터치를 감지하기 위한 신호를 센서 어레이(11)에 제공할 수 있고, 터치에 의해서 변형된 신호를 센서 어레이(11)로부터 수신할 수 있다. 아날로그 전단 회로(14)는 선택된 채널(CH)에 포함된 신호 라인들의 수에 대응하는 복수의 단위 회로들을 포함할 수 있고, 선택된 채널(CH)을 통해서 수신되는 신호들을 동시에 처리함으로써 감지 신호(SEN)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 아날로그 전단 회로(14)는 관심 영역(region of interest)에 포함된 센서들로부터 수신되는 신호들을 동시에 처리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 터치 감지 장치(10)는 도 9를 참조하여 후술되는 바와 같이 액티브 펜(active pen)과 통신할 수 있고, 아날로그 전단 회로(14)는 액티브 펜과 통신하기 위한 신호, 예컨대 비컨(beacon) 신호를 생성하여 선택된 채널(CH)을 통해서 출력할 수 있다.
처리 회로(15)는 아날로그 전단 회로(14)로부터 감지 신호(SEN)를 수신할 수 있고, 터치 신호(TCH)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 처리 회로(15)는 감지 신호(SEN)를 처리함으로써, 센서 어레이(11)에서 터치를 감지한 센서의 위치, 즉 터치의 좌표를 식별할 수 있고, 터치의 좌표를 포함하는 터치 신호(TCH)를 생성할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 처리 회로(15)는 감지 신호(SEN)를 처리함으로써, 센서 어레이(11)에서 감지된 터치의 강도를 식별할 수 있고, 터치의 강도를 포함하는 터치 신호(TCH)를 생성할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 처리 회로(15)는 감지 신호(SEN)를 처리함으로써, 액티브 펜으로부터 수신된 정보를 식별할 수 있고, 식별된 정보를 포함하는 터치 신호(TCH)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 처리 회로(15) 또는 아날로그 전단 회로(14)는 아날로그-디지털 변환기(analog digital converter; ADC)를 포함할 수 있다.
처리 회로(15)는 어드레스 신호(ADR) 및 모드 신호(MD)를 생성하여 컨트롤러(16)에 제공할 수 있다. 어드레스 신호(ADR)는 센서 어레이(11)에 포함된 복수의 센서 그룹들 중 적어도 하나에 액세스하기 위한 값을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(16)는 적어도 하나의 센서 그룹에서 터치를 감지하기 위하여, 적어도 하나의 센서 그룹에 액세스하기 위한 값을 가지는 어드레스 신호(ADR)를 생성할 수 있다. 또한, 모드 신호(MD)는 복수의 감지 모드들 중 하나의 감지 모드를 나타낼 수 있고, 처리 회로(15)는 감지 모드를 설정하기 위하여 모드 신호(MD)를 생성할 수 있다. 어드레스 신호(ADR) 및 모드 신호(MD)를 생성하는 처리 회로(15)의 동작의 예시가 도 10을 참조하여 후술될 것이다. 일부 실시예들에서, 처리 회로(15)는, 논리 합성에 의해서 설계되는 로직 회로들 및/또는 일련의 명령어들(instructions)을 실행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
컨트롤러(16)는 처리 회로(15)로부터 어드레스 신호(ADR) 및 모드 신호(MD)를 수신할 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1) 및 제2 제어 신호(CTR2)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(16)는 어드레스 신호(ADR)를 디코딩할 수 있고, 어드레스 신호(ADR)에 대응하는 적어도 하나의 센서 그룹에 액세스하기 위하여 제1 제어 신호(CTR1)를 생성할 수 있다. 또한, 컨트롤러(16)는 모드 신호(MD)가 나타내는 감지 모드에 기초하여 제2 제어 신호(CTR2)를 생성할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 센서들이 배열된 센서 어레이(11)를 사용하여 터치를 감지하는 것은 도트(dot) 센서 방식으로 지칭될 수 있다. 도트 센서 방식과 상이하게, 라인 센서 방식은 가로 방향으로 연장되는 일련의 센서들 및 세로 방향으로 연장되는 일련의 센서들이 교차하는 구조를 사용할 수 있다. 센서 어레이(11)가 배치되는 터치 패널의 크기가 증가하고 두께가 감소하는 경우, 라인 센서 방식의 센서들에 기생 성분의 영향이 증대될 수 있고, 이에 따라 라인 센서 방식은 상대적으로 작은 터치 패널에 적합할 수 있다. 다른 한편으로, 도트 센서 방식은 상대적으로 큰 터치 패널에 적합할 수 있으나 많은 수의 센서들에 기인하여, 센서에 효율적으로 액세스하고 터치를 조기에 검출하기 위한 구조가 중요할 수 있다.
전술된 바와 같이, 센서 어레이(11)에서 복수의 센서들은 센서 그룹 단위로 액세스될 수 있고, 이에 따라 복수의 센서들에 액세스하기 위한 신호 라인들의 수가 감소함으로써 해당 신호 라인들의 라우팅 혼잡이 축소되거나 제거될 수 있고, 결과적으로 넓은 면적의 터치 패널이 용이하게 구현될 수 있다. 또한, 감지 모드에 따라 센서 그룹(SG)에 포함된 3x3개 센서들(및 추가 인접한 센서들) 단위로 터치가 감지됨으로써 넓은 터치 패널에서 터치의 위치가 조기에 검출될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 제1 스위치 회로의 동작의 예시들을 나타내는 블록도들이다. 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 2a 및 도 2b의 제1 스위치 회로(22)는 제1 제어 신호(CTR1)에 기초하여 센서 어레이(21)의 센서들을 제1 채널(CH1) 또는 제2 채널(CH2)에 연결할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 터치 감지 장치(20a)에서 제1 스위치 회로(22)는 제1 제어 신호(CTR1)에 따라 제1 센서 그룹(SG1)의 3x3개 센서들을 제1 채널(CH1)에 포함된 9개의 신호 라인들(CH1[9:1])에 각각 연결할 수 있다. 또한, 제2 스위치 회로(22)는 제1 제어 신호(CTR1)에 따라 제k 센서 그룹(SGk)의 3x3개 센서들을 제1 채널(CH1)에 포함된 9개의 신호 라인들(CH1[9:1])에 각각 연결할 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 센서 어레이(21)에서 제1 센서 그룹(SG1) 및 제k 센서 그룹(SGk)은 인접하지 아니할 수 있고, 즉 제1 센서 그룹(SG1) 및 제k 센서 그룹(SGk) 사이에 적어도 하나의 센서 그룹이 존재할 수 있다. 본 명세서에서, 제1 센서 그룹(SG1) 및 제k 센서 그룹(SGk)과 같이, 제1 제어 신호(CTR1)에 따라 각각 상호 연결되는 센서들을 포함하는 센서 그룹들은 동일한 어드레스를 가지는 것으로 지칭될 수 있다. 즉, 도 1의 처리 회로(15)는 어드레스 신호(ADR)를 통해서, 센서 어레이(21)에 포함된 복수의 센서 그룹들 중 동일한 어드레스를 가지는 센서 그룹들에 동시에 액세스할 수 있다. 동일한 어드레스를 가지는 센서 그룹들의 배치의 예시가 도 3을 참조하여 후술될 것이다.
도 2b를 참조하면, 터치 감지 장치(20b)에서 제1 스위치 회로(22)는 제1 제어 신호(CTR1)에 따라 제1 센서 그룹(SG1)에 포함된 3x3개의 센서들을 제2 채널(CH2)에 포함된 하나의 신호 라인(CH2[1])에 공통으로 연결할 수 있다. 또한, 제1 스위치 회로(22)는 제1 제어 신호(CTR1)에 따라 제2 센서 그룹(SG2)의 3x3개의 센서들을 제2 채널(CH2)에 포함된 하나의 신호 라인(CH2[1])에 공통으로 연결할 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 센서 그룹(SG1) 및 제2 센서 그룹(SG2)은 상호 인접할 수 있다. 이에 따라, 센서 어레이(21)에서 상호 인접한 제1 센서 그룹(SG1) 및 제2 센서 그룹(SG2)에 포함된 6x3개의 센서들이 하나의 큰 센서와 같이 동작할 수 있다. 본 명세서에서, 도 2b의 제1 센서 그룹(SG1) 및 제2 센서 그룹(SG2)과 같이, 제1 제어 신호(CTR1)에 따라 모두 공통으로 연결되는 센서들을 포함하는 센서 그룹들은 센서 그룹들의 그룹 또는 센서 섹션(section)으로 지칭될 수 있다. 센서 섹션들의 배치의 예시가 도 3을 참조하여 후술될 것이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 감지 장치(30)를 나타내는 블록도이다. 구체적으로, 도 3의 블록도는 54x72개의 센서들을 포함하는 센서 어레이(31)를 포함하는 터치 감지 장치(30)를 나타낸다. 또한, 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 센서 어레이(31)는 복수의 센서 그룹들로 구성될 수 있고, 복수의 센서 그룹들 각각은, 도 3에 도시된 바와 같이, 3x3개 센서들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 센서 어레이(31)는 제1 내지 제18 컬럼(C1 내지 C18) 및 제1 내지 제24 로우(R1 내지 R24)에 따라 정렬된, 18x24개 센서 그룹들을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 터치 감지 장치(30)는 센서 어레이(31) 및 제1 스위치 회로(32)를 포함할 수 있고, 센서 어레이(31) 및 제1 스위치 회로(32)는 54x72개의 센서 라인들(SL)을 통해서 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서, 센서 그룹들은 하나의 컬럼에서 상이한 어드레스들을 각각 가질 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제18 컬럼(C1 내지 C18) 각각은 1 내지 24의 어드레스들을 각각 가지는 24개의 센서 그룹들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 하나의 컬럼에 포함된 24개 센서 그룹들이 제1 스위치 회로(32)에 의해서 제1 채널(CH1)에 연결되는 경우, 24개 센서 그룹들에 포함된 모든 센서들, 즉 216개 센서들은 제1 채널(CH1)에 포함된 216개 신호 라인들(CH1[216:1])에 각각 연결될 수 있고, 216개 센서들에서 터치 감지가 동시에 수행될 수 있다.
센서 어레이(31)에서 동일한 어드레스를 가지는 센서 그룹들은 상호 인접하지 아니할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서 그룹의 어드레스는 제1 컬럼(C1)부터 제18 컬럼(C18)으로 한 컬럼씩 이동할수록 4만큼 시프트될 수 있다. 이에 따라, 상호 인접한 센서 그룹들을 포함하는 영역에서 센서 그룹들은 모두 상이한 어드레스들을 각각 가질 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 4x4개 센서 그룹들의 크기에 대응하는 관심 영역(ROI)에 포함된 센서들은 모두 상이한 어드레스들을 가질 수 있다. 이에 따라, 관심 영역(ROI)에 포함된 4x4개 센서들이 제1 채널(CH1)에 연결되는 경우, 해당 4x4개 센서들에서 터치 감지가 동시에 수행될 있다. 일부 실시예들에서, 어드레스들이 도 3에 도시된 바와 상이하게 센서 그룹들에 맵핑될 수도 있고, 관심 영역(ROI) 역시 4x4개 센서들과 상이한 수 및/또는 배열의 센서들로 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 센서 섹션은 상호 인접한 2이상의 센서 그룹들로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에서 해칭으로 구분되는 바와 같이, 센서 섹션은 상호 인접한 2x2개 센서 그룹들로 구성될 수 있다. 이에 따라, 하나의 센서 섹션에 포함된 2x2개 센서 그룹들이 제1 스위치 회로(32)에 의해서 제2 채널(CH2)에 연결되는 경우, 2x2개 센서 그룹들에 포함된 모든 센서들, 즉 36개 센서들은 제2 채널(CH2)에 포함된 하나의 신호 라인에 공통으로 연결될 수 있다. 센서 어레이(31)는 9x12개 센서 섹션들을 포함할 수 있고, 제2 채널(CH2)은 9x12개 센서 섹션들에 각각 연결되는 108개 신호 라인들(CH2[108:1])을 포함할 수 있으며, 이에 따라 108개 센서 섹션들에서 터치 감지가 동시에 수행될 수 있다.
도 3의 터치 감지 장치(30)에서, 제1 채널(CH1)에 포함된 신호 라인들의 수(즉, 216)가 제2 채널(CH2)에 포함된 신호 라인들의 수(즉, 108)보다 클 수 있고, 이에 따라 제2 스위치 회로 및 아날로그 전단 회로는 적어도 216개의 신호 라인들을 포함하는 선택된 채널(CH)을 통해서 상호 연결될 수 있다. 또한, 아날로그 전단 회로는 적어도 216개의 단위 회로들을 포함할 수 있다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은 도 3의 센서 어레이(31)를 참조하여 설명될 것이나, 도 3의 센서 어레이(31)와 상이한 센서 그룹 구성, 센서 섹션 구성 및 어드레스 맵핑을 가지는 센서 어레이에서도 본 개시의 예시적 실시예들이 적용될 수 있는 점이 유의된다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제1 스위치 회로(40)를 나타내는 블록도이다. 구체적으로, 도 4의 블록도는 도 3의 제1 스위치 회로(32)의 예시로서 제1 스위치 회로(40)를 나타낸다. 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 4의 제1 스위치 회로(40)는 제1 제어 신호(CTR1)에 기초하여 복수의 센서 라인들(SL)을 제1 채널(CH1) 또는 제2 채널(CH2)에 연결할 수 있다. 이하에서, 도 4는 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
도 4를 참조하면, 제1 스위치 회로(40)는 센서 어레이(31)의 복수의 센서 그룹들에 각각 대응하는 복수의 스위치 유닛들을 포함할 수 있다. 도 3의 센서 어레이(31)는 18x24개 센서 그룹들을 포함할 수 있고, 이에 따라 제1 스위치 회로(40) 역시 18x24개 스위치 유닛들을 포함할 수 있다. 18x24개 스위치 유닛들 각각은 하나의 센서 그룹에 포함된 3x3개 센서들과 9개의 센서 라인들을 통해서 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 스위치 유닛(SW1)은 도 3의 센서 어레이(31)에서 제1 컬럼(C1) 및 제1 로우(R1)에 위치하는 센서 그룹의 3x3개 센서들과 9개의 센서 라인들(SL[9:1])을 통해서 연결될 수 있다. 또한, 제2 스위치 유닛(SW2)은 도 3의 센서 어레이(31)에서 제1 컬럼(C1) 및 제2 로우(R2)에 위치하는 센서 그룹의 3x3개 센서들과 9개의 센서 라인들(SL[18:10])을 통해서 연결될 수 있다.
스위치 유닛은 자신에 대응하는 센서 그룹의 어드레스에 따라 제1 채널(CH1)의 9개 신호 라인들에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 스위치 유닛(SW1)은 어드레스 1을 가지는 센서 그룹에 대응할 수 있고, 이에 따라 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 채널의 9개 신호 라인들(CH1[9:1])에 연결될 수 있다. 또한, 제97 스위치 유닛(SW97) 역시 어드레스 1을 가지는 센서 그룹에 대응할 수 있고, 제1 채널의 9개 신호 라인들(CH1[9:1])에 연결될 수 있다.
동일한 센서 섹션에 포함되는 센서 그룹들에 대응하는 스위치 유닛들은 제2 채널(CH2)의 한 신호 라인에 공통으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 센서 섹션에 포함되는 2x2개 센서 그룹들에 대응하는, 제1 스위치 유닛(SW1), 제2 스위치 유닛(SW2), 제25 스위치 유닛(SW25) 및 제26 스위치 유닛(SW26)은 제2 채널(CH2)에 포함된 신호 라인(CH2[1])에 공통으로 연결될 수 있다. 유사하게, 하나의 센서 섹션에 포함되는 2x2개 센서 그룹들에 대응하는, 제49 스위치 유닛(SW49), 제50 스위치 유닛(SW50), 제73 스위치 유닛(SW73) 및 제74 스위치 유닛(SW74)은 제2 채널(CH2)에 포함된 하나의 신호 라인(CH2[13])에 공통으로 연결될 수 있다.
스위치 유닛들 각각은, 제1 제어 신호(CTR1)에 의해서 제어될 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1)에 따라, 9개의 센서 라인들을 제1 채널(CH1)에 포함된 9개의 신호 라인들에 각각 연결하거나, 제2 채널(CH2)에 포함된 하나의 신호 라인에 공통으로 연결할 수 있다. 스위치 유닛의 예시들이 도 6a 및 도 6b를 참조하여 후술될 것이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제1 스위치 회로(50)를 나타내는 블록도이다. 구체적으로, 도 5의 블록도는 도 3의 제1 스위치 회로(32)의 예시로서 제1 스위치 회로(50)를 나타낸다. 도해의 편의를 위하여, 도 5에서 복수의 센서 라인들(SL), 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2)의 도시가 생략된다. 이하에서, 도 5는 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
도 5를 참조하면, 제1 스위치 회로(50)는, 도 4를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 3의 센서 어레이(31)에 포함된 18x24개 센서 그룹들에 각각 대응하는 18x24개 스위치 유닛들, 즉 제1 내지 제432 스위치 유닛(SW1 내지 SW432)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 스위치 회로(50)의 스위치 유닛들은 로우 선택 신호 및 컬럼 선택 신호에 의해서 제어될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 제어 신호(CTR1)는 24-비트수의 로우 선택 신호(ROW[24:1]) 및 18-비트수의 컬럼 선택 신호(COL[18:1])를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제432 스위치 유닛(SW1 내지 SW432)을 제어하기 위한 신호 라인들의 수가 감소할 수 있고(24+18 < 432), 해당 신호 라인들을 라우팅하기 위하여, 터치 패널의 일측 또는 양측에 요구되는 면적이 감소할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제432 스위치 유닛(SW1 내지 SW432)은, 센서 어레이(31)의 18x24개 센서 그룹들과 같이 18개 컬럼들 및 24개 로우들에 대응할 수 있다. 하나의 로우에 대응하는 스위치 유닛들은 로우 선택 신호의 한 비트를 공통으로 수신할 수 있고, 하나의 컬럼에 대응하는 스위치 유닛들은 컬럼 선택 신호의 한 비트를 공통으로 수신할 수 있다. 예를 들면, 제1 스위치 유닛(SW1), 제25 스위치 유닛(SW25) 및 제409 스위치 유닛(SW409)은 로우 선택 신호의 제1 비트(ROW[1])를 공통으로 수신할 수 있고, 제2 스위치 유닛(SW2), 제26 스위치 유닛(SW26) 및 제410 스위치 유닛(SW410)은 로우 선택 신호의 제2 비트(ROW[2])를 공통으로 수신할 수 있으며, 제24 스위치 유닛(SW24), 제48 스위치 유닛(SW48) 및 제432 스위치 유닛(SW432)은 로우 선택 신호의 제24 비트(ROW[24])를 공통으로 수신할 수 있다. 또한, 제1 내지 제24 스위치 유닛(SW1 내지 SW24)은 컬럼 선택 신호의 제1 비트(COL[1])를 공통으로 수신할 수 있고, 제25 내지 제48 스위치 유닛(SW25 내지 SW48)은 컬럼 선택 신호의 제2 비트(COL[2])를 공통으로 수신할 수 있으며, 제409 내지 제432 스위치 유닛(SW409 내지 SW432)은 컬럼 선택 신호의 제18 비트(COL[18])를 공통으로 수신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 내지 제432 스위치 유닛(SW1 내지 SW432) 각각은, 도 6b를 참조하여 후술되는 바와 같이, 로우 선택 신호의 활성화된 비트 및 컬럼 선택 신호의 활성화된 비트에 응답하여, 9개의 센서 라인들을 제1 채널(CH1)에 포함된 9개의 신호 라인들에 각각 연결할 수 있는 한편, 로우 선택 신호의 비활성화된 비트 또는 컬럼 선택 신호의 비활성화된 비트에 응답하여 9개의 센서 라인들을 제2 채널(CH2)에 포함된 하나의 신호 라인에 공통으로 연결할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 터치 감지 장치의 예시들을 나타내는 블록도들이다. 구체적으로, 도 6a 및 도 6b의 블록도들은, 상이한 구조의 제1 스위치 회로들(61a, 61)을 각각 포함하는 터치 감지 장치들(60a, 60b)에서 하나의 센서(TS)에 대응하는 부분들을 각각 나타낸다. 도 6a 및 도 6b에서 트랜지스터들 각각은 PFET(p-channel field effect transistor)인 것으로 도시되나, 도 6a 및 도 6b의 트랜지스터들 중 적어도 하나는 NFET(n-channel field effect transistor)일 수도 있다. 도 6a 및 도 6b에서 제1 제어 신호(CTR1) 및 제2 제어 신호(CTR2)는 액티브 로우(active low) 신호들일 수 있고, 이에 따라 활성화시 로우 레벨을 가질 수 있는 한편, 비활성화시 하이 레벨을 가질 수 있다. 이하에서, 도 6a 및 도 6b에 대한 설명 중 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 6a를 참조하면, 터치 감지 장치(60a)는 제1 스위치 회로(61a), 제2 스위치 회로(62b) 및 아날로그 전단 회로(63a)를 포함할 수 있다. 제1 스위치 회로(61a)는 센서(TS)에 연결된 제3 PFET(P3a) 및 제4 PFET(P4a)를 포함할 수 있고, 하나의 스위치 유닛은 제3 PFET(P3a) 및 제4 PFET(P4a)와 같은 PFET 쌍을 9개 포함할 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 제3 PFET(P3a)는 제1 제어 신호(CTR1)의 한 비트(CTR1[m])에 의해서 제어될 수 있고(1≤m≤432), 제1 채널(CH1)에 포함된 하나의 신호 라인(CH1[k])에 연결될 수 있다(1≤k≤216). 또한, 제4 PFET(P4a)는 제1 제어 신호(CTR1)의 반전된 한 비트(/CTR1[m])에 의해서 제어될 수 있고, 제2 채널(CH2)에 포함된 하나의 신호 라인(CH2[l])에 연결될 수 있다(1≤l≤108). 이에 따라, 제1 스위치 회로(61a)는, 제1 제어 신호(CTR1)의 활성화된(즉, 로우 레벨을 가지는) 비트(CTR1[m])에 응답하여 센서(TS)를 제1 채널(CH1)의 신호 라인(CH1[k])에 연결할 수 있는 한편, 제1 제어 신호(CTR1)의 비활성화된(즉, 하이 레벨을 가지는) 비트(CTR1[m])에 응답하여 센서(TS)를 제2 채널(CH2)의 신호 라인(CH2[l])에 연결할 수 있다.
제2 스위치 회로(62a)는 선택된 채널(CH)에 포함된 하나의 신호 라인(CH[n])에 연결된 제1 PFET(P1a) 및 제2 PFET(P2a)를 포함할 수 있고(1≤n≤216), 제2 스위치 회로(62a)는 제1 PFET(P1a) 및 제2 PFET(P2a)와 같은 PFET 쌍을 제1 채널(CH1)에 포함된 신호 라인들의 수, 즉 216개 포함할 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1 PFET(P1a)는 제2 제어 신호(CTR2)의 한 비트(CTR2[n])에 의해서 제어될 수 있고, 제1 채널(CH1)에 포함된 하나의 신호 라인(CH1[k])에 연결될 수 있다. 또한, 제2 PFET(P2a)는 제2 제어 신호(CTR2)의 반전된 비트(/CTR2[n])에 의해서 제어될 수 있고, 제2 채널(CH2)에 포함된 하나의 신호 라인(CH2[l])에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 스위치 회로(62a)는, 제2 제어 신호(CTR2)의 활성화된(즉, 로우 레벨을 가지는) 비트(CTR2[n])에 응답하여 제1 채널(CH1)의 신호 라인(CH1[k])을 선택할 수 있는 한편, 제2 제어 신호(CTR2)의 비활성화된(즉, 하이 레벨을 가지는) 비트(CTR2[n])에 응답하여 제2 채널(CH2)의 신호 라인(CH2[l])을 선택할 수 있다.
아날로그 전단 회로(63a)는 선택된 채널(CH)에 포함된 하나의 신호 라인(CH[n])과 연결된 송신 회로(TXn) 및 수신 회로(RXn)를 포함할 수 있다. 아날로그 전단 회로(63a)는 송신 회로(TXn) 및 수신 회로(RXn)와 같은 회로를 선택된 채널(CH)에 포함된 신호 라인들의 수, 즉 216개 포함할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 터치 감지 장치(60b)는 제1 스위치 회로(61b), 제2 스위치 회로(62b) 및 아날로그 전단 회로(63b)를 포함할 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1)는, 도 5를 참조하여 전술된 바와 같이, 컬럼 선택 신호(COL) 및 로우 선택 신호(ROW)를 포함할 수 있다. 제1 스위치 회로(61b)는 센서(TS)에 연결된 제3 PFET(P3b) 및 제4 PFET(P4b)를 포함할 수 있고, 제3 PFET(P3b)에 연결된 제5 PFET(P5b) 및 제6 PFET(P6b)를 포함할 수 있다. 제1 스위치 회로(61b)에 포함된 하나의 스위치 유닛은, 제3 내지 제6 PFET(P3b 내지 P6b)와 같은 구조를 9개 포함할 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 제3 PFET(P3b)는 컬럼 선택 신호(COL)의 한 비트(COL[y])에 의해서 제어될 수 있고(1≤y≤18), 제5 PFET(P5b) 및 제6 PFET(P6b)와 연결될 수 있다. 또한, 제4 PFET(P4b)는 컬럼 선택 신호(COL)의 반전된 비트(COL[y])에 의해서 제어될 수 잇고, 제2 채널(CH2)의 한 비트(CH2[l])에 연결될 수 있다. 제5 PFET(P5b)는 로우 선택 신호(ROW)의 한 비트(ROW[x])에 의해서 제어될 수 있고(1≤x≤24), 제1 채널(CH1)에 포함된 하나의 신호 라인(CH1[k])에 연결될 수 있다. 또한, 제6 PFET(P6b)는 로우 선택 신호(ROW)의 반전된 비트(/ROW[x])에 의해서 제어될 수 있고, 제2 채널(CH2)에 포함된 하나의 신호 라인(CH2[l])에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 스위치 회로(61b)는, 컬럼 선택 신호(COL)의 활성화된(즉, 로우 레벨을 가지는) 비트(COL[y]) 및 로우 선택 신호(ROW)의 활성화된(즉, 로우 레벨을 가지는) 비트(ROW[x])에 응답하여 센서(TS)를 제1 채널(CH1)의 신호 라인(CH1[k])에 연결할 수 있는 한편, 컬럼 선택 신호(COL)의 비활성화된(즉, 하이 레벨을 가지는) 비트(COL[y]) 또는 로우 선택 신호(ROW)의 비활성화된(즉, 로우 레벨을 가지는) 비트(ROW[x])에 응답하여 센서(TS)를 제2 채널(CH2)의 신호 라인(CH2[l])에 연결할 수 있다.
제2 스위치 회로(62b)는, 도 6a의 제2 스위치 회로(62a)와 유사하게, 제1 PFET(P1b) 및 제2 PFET(P2b)를 포함할 수 있다. 또한, 아날로그 전단 회로(63b)는, 도 6a의 아날로그 전단 회로(63a)와 유사하게, 송신 회로(TXn) 및 수신 회로(RXn)를 포함할 수 있다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 감지 방법을 나타내는 순서도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 터치 감지를 위한 방법은 복수의 단계들(S20, S40, S60, S80)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 7의 방법은 도 1의 터치 감지 장치(10)에 의해서 수행될 수 있고, 본 명세서에서 다중 채널에 기초한 터치 감지 방법으로서 지칭될 수도 있다. 이하에서, 도 7은 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
단계 S20에서, 센서 그룹이 제1 채널(CH1) 또는 제2 채널(CH2)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 스위치 회로(12)는 컨트롤러(16)로부터 제공되는 제1 제어 신호(CTR1)에 기초하여 센서 어레이(11)에 포함된 복수의 센서 그룹들 각각을 제1 채널(CH1) 또는 제2 채널(CH2)에 연결할 수 있다. 이를 위하여, 제1 스위치 회로(12)는, 도 4 및 도 5를 참조하여 전술된 바와 같이, 제1 제어 신호(CTR1)에 의해서 제어되는 복수의 스위치 유닛들을 포함할 수 있고, 복수의 스위치 유닛들은 센서 어레이(11)의 복수의 센서 그룹들에 각각 대응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(16)는 처리 회로(15)로부터 제공되는 어드레스 신호(ADR)에 기초하여 제1 제어 신호(CTR1)를 생성할 수 있고, 어드레스 신호(ADR)에 따라 센서 그룹이 제1 채널(CH1) 또는 제2 채널(CH2)에 연결되는 동작의 예시가 도 8를 참조하여 후술될 것이다.
단계 S40에서, 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2) 중 하나의 채널이 선택될 수 있다. 예를 들면, 제2 스위치 회로(13)는 컨트롤러(16)로부터 제공되는 제2 제어 신호(CTR2)에 기초하여, 제1 스위치 회로(12)와의 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2) 중 하나의 채널을 선택할 수 있다. 제2 스위치 회로(13)는 선택된 채널(CH)을 아날로그 전단 회로(14)에 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(16)는 처리 회로(15)로부터 제공되는 모드 신호(MD)에 기초하여 제2 제어 신호(CTR2)를 생성할 수 있고, 이에 따라 감지 모드에 따라 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2) 중 하나의 채널이 선택될 수 있다. 단계 S20 및 단계 S40의 예시가 도 12를 참조하여 설명될 것이다.
단계 S60에서, 감지 신호(SEN)가 생성될 수 있다. 예를 들면, 아날로그 전단 회로(14)는 제2 스위치 회로(13)에 의해서 선택된 채널(CH)을 통해서 신호를 송수신함으로써 감지 신호(SEN)를 생성할 수 있다. 아날로그 전단 회로(14)는 선택된 채널(CH)에 대응하는 적어도 하나의 센서들에서 터치가 감지된 경우와 터치가 감지되지 아니한 경우 각각에서 상이한 감지 신호(SEN)를 생성할 수 있다.
단계 S80에서, 터치가 식별될 수 있다. 예를 들면, 처리 회로(15)는 아날로그 전단 회로(14)로부터 제공되는 감지 신호(SEN)에 기초하여 센서 어레이(11)에서 터치의 발생 여부, 터치 좌표, 터치 강도 등을 식별할 수 있고, 식별된 터치의 정보를 포함하는 터치 신호(TCH)를 생성할 수 있다. 이를 위하여, 처리 회로(15)는 어드레스 신호(ADR) 및/또는 모드 신호(MD)를 생성할 수 있고, 어드레스 신호(ADR) 및/또는 모드 신호(MD)를 통해서 센서 어레이(11)에 포함된 복수의 센서 그룹들 중 적어도 하나의 센서 그룹에 액세스할 수 있다. 단계 S80의 예시가 도 10을 참조하여 설명될 것이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 센서 그룹에 액세스하는 동작의 예시를 나타내는 타이밍도이다. 일부 실시예들에서, 도 8의 타이밍도에 도시된 동작은 도 1의 터치 감지 장치(10)에 의해서 수행될 수 있다. 도 8의 설명에서, 도 1의 센서 어레이(11)는 도 3의 센서 어레이(31)이고 도 1의 제1 스위치 회로(12)는 도 5의 제1 스위치 회로(50)인 것으로 가정되며, 도 8는 도 1 및 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
도 8을 참조하면, 처리 회로(15)는 센서 어레이(11)의 컬럼 단위로 센서 그룹들에 액세스할 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 시간 t81에서 처리 회로(15)는 제1 컬럼(C1)에 대응하는 어드레스 신호(ADR)를 생성할 수 있다. 컨트롤러(16)는 제1 컬럼(C1)에 대응하는 어드레스 신호(ADR)에 응답하여, 컬럼 선택 신호(COL)의 제1 비트(COL[1])를 활성화시킬 수 있고, 로우 선택 신호(ROW)의 모든 비트들(ROW[24:1])을 활성화시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 스위치 회로(12)는 제1 컬럼(C1)에 포함된 센서 그룹들을 제1 채널(CH1)에 연결할 수 있는 한편, 제2 내지 제18 컬럼(C1 내지 C18)에 포함된 센서 그룹들은 제2 채널(CH2)에 연결할 수 있다.
유사하게, 시간 t82에서 처리 회로(15)는 제2 컬럼(C2)에 대응하는 어드레스 신호(ADR)를 생성할 수 있고, 컨트롤러(16)는 컬럼 선택 신호(COL)의 제2 비트(COL[2]) 및 로우 선택 신호(ROW)의 모든 비트들(ROW[24:1])을 활성화 시킬 수 있다. 또한, 시간 t84에서, 처리 회로(15)는 마지막 컬럼, 즉 제18 컬럼(C18)에 대응하는 어드레스 신호(ADR)를 생성할 수 있고, 컨트롤러(16)는 컬럼 선택 신호(COL)의 제18 비트(COL[18]) 및 로우 선택 신호(ROW)의 모든 비트들(ROW[24:1])을 활성화 시킬 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 컬럼 단위로 센서 그룹들에 액세스되는 동안, 처리 회로(15)는 활성화된(즉, 로우 레벨을 가지는) 제2 제어 신호(CTR2)가 출력되도록 컨트롤러(16)를 제어할 수 있다. 제2 스위치 회로(13)는 활성화된 제2 제어 신호(CTR2)에 응답하여, 제1 채널(CH1)을 선택할 수 있다. 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이, 하나의 컬럼에 포함된 센서 그룹들은 상이한 어드레스들을 각각 가질 수 있고, 해당 센서 그룹들에 포함된 센서들은 제1 채널(CH1)에 포함된 신호라인들에 각각 연결될 수 있다. 이에 따라, 이에 따라 하나의 컬럼에 포함된 센서 그룹들에서 터치 감지가 동시에 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 선택된 컬럼에서 터치 감지시 선택된 컬럼에 인접한 컬럼들에도 터치 감지를 위한 신호가 제공될 수 있다. 예를 들면, 시간 t82 및 시간 t83 사이에서 제2 컬럼(C2)에 대한 터치 감지시, 제1 컬럼(C1) 및 제3 컬럼(C3)에도 제2 컬럼(C2)에 제공된 신호와 동일한 신호가 제공될 수 있다. 이에 따라, 선택된 컬럼 및 인접한 컬럼 사이 형성되는 캐패시턴스의 영향이 제거될 수 있고, 인접한 컬럼들은 액티브 쉴드(active shield)로서 기능할 수 있다.
일부 실시예들에서, 터치 감지 장치(10)는, 도 8에 도시된 바와 같이 센서 그룹을 사용하여 터치를 감지하는 제1 동작 모드 또는 도 10 내지 도 12를 참조하여 후술되는 바와 같이, 조대 감지 모드 및 미세 감지 모드를 전환하면서 터치를 감지하는 제2 동작 모드로 설정될 수 있다. 예를 들면, 터치 감지 장치(10)는, 후술되는 바와 같이 액티브 펜의 터치를 감지하는 경우 제2 동작 모드로 설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 터치 감지 장치(10)는 주기적으로 액티브 펜의 검출을 시도할 수 있고, 액티브 펜의 검출시 제1 동작 모드로부터 제2 동작 모드로 전환될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 터치 감지 장치(10)는 외부로부터 액티브 펜이 사용됨을 나타내는 신호를 수신할 수 있고, 수신된 신호에 기초하여 제1 동작 모드로부터 제2 동작 모드로 전환될 수도 있다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 터치 감지 장치 및 액티브 펜 사이 통신을 나타내는 타이밍도이다. 구체적으로, 도 9의 타이밍도는 액티브 펜을 위한 프로토콜의 예시로서 USI(universal stylus initiative) 펜 프로토콜에 기초한 통신을 나타낸다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은 USI 펜 프로토콜을 주로 참조하여 설명될 것이나, 다른 프로토콜, 예컨대 MPP(Microsoft pen protocol) 등에서도 본 개시의 예시적 실시예들이 적용될 수 있는 점이 유의된다. 이하에서 도 9는 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
일부 실시예들에서, 도 1의 센서 어레이(11)는 액티브 펜과 통신할 수 있다. 액티브 펜은, 터치 감지 장치(10)에 터치를 제공하는 일반적인 스타일러스(stylus) 펜과 상이하게, 터치 감지 장치(10)로부터 정보를 수신할 수도 있고, 터치 감지 장치(10)에 터치와 상이한 정보를 제공할 수도 있다. 이를 위하여, 액티브 팬은 다양한 부품들, 예컨대 입력 버튼, 송수신기, 로직 회로, 메모리 등을 포함할 수 있다. 터치 감지 장치(10)로부터 액티브 펜에 제공되는 신호는 상향링크(uplink) 신호로 지칭될 수 있고, 액티브 펜으로부터 터치 감지 장치(10)에 제공되는 신호는 하향링크(downlink) 신호로 지칭될 수 있다.
도 9를 참조하면, 터치 감지 장치(10) 및 액티브 펜은 패킷 단위로 통신할 수 있고, 패킷은 상향링크 구간 및 하향링크 구간을 포함할 수 있다. 터치 감지 장치(10)는 비컨 신호를 액티브 펜에 송신할 수 있고, 비컨 신호는 다양한 정보, 예컨대 하향링크 주파수, 액티브 펜 구성 정보 등을 포함할 수 있다. 액티브 펜은 비컨 신호를 정상적으로 수신한 후 ACK 신호를 터치 감지 장치(10)에 송신할 수 있고, 비컨 신호로부터 정보를 추출할 수 있다. 액티브 펜은 추출된 정보에 기초하여 하향링크 신호를 터치 감지 장치(10)에 송신할 수 있다. 터치 감지 장치(10)는 액티브 펜으로부터 ACK 신호를 수신한 후, 액티브 펜으로부터 하향링크 신호를 수신할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상향링크 구간, 즉 비컨 신호가 송신되는 구간은 1.023 ms일 수 있고, 하향링크 구간은 N개의 시간 슬롯들(TS1 내지 TSN)을 포함할 수 있고, 하나의 시간 슬롯의 길이(duration)는 0.25 ms일 수 있다. 이에 따라, 터치 감지 장치(10)는 액티브 펜을 고속으로 감지하는 것이 요구될 수 있다. 또한, 액티브 펜 및 센서 어레이(11) 사이에 형성되는 작은 캐패시턴스를 감지하기 위하여 높은 SNR(signal-to-noise ratio)이 요구될 수 있고, 높은 SNR을 위하여 반복적인 감지가 요구될 수 있다. 또한, 시분할(time-multiplexing) 스캔의 경우, 액티브 펜으로부터 수신되는 신호들이 누락될 가능성이 있을 수 있다. 결과적으로, 액티브 펜을 감지하기 위하여 특정 영역에 대한 동시 감지가 요구될 수 있다.
일부 실시예들에서, 터치 감지 장치(10)는 액티브 펜에 상향링크 신호, 즉 비컨 신호를 송신한 후, 액티브 펜으로부터 처음 신호를 수신하는 경우, 액티브 펜의 위치를 검출하기 위하여 상호 인접한 복수의 센서 그룹들을 포함하는 센서 섹션을 이용할 수 있다. 이에 따라, 터치 감지 장치(10)는 센서 섹션을 통해 하향링크 신호를 수신하는 동시에 액티브 펜의 대략적인 위치를 검출할 수 있고, 검출된 위치에서 복수의 센서 그룹들, 즉 관심 영역에 포함된 센서 그룹들을 사용하여 액티브 펜의 좌표를 식별할 수 있다. 터치 감지 장치(10)는 센서 섹션을 사용하는 조대(coarse) 감지 모드 및 관심 영역에 포함된 센서 그룹들을 사용하는 미세(fine) 감지 모드를 지원할 수 있고, 조대 감지 모드 및 미세 감지 모드에 따른 터치 감지 장치(10)의 동작의 예시들이 도 10 내지 도 12를 참조하여 후술될 것이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 감지 방법을 나타내는 순서도이다. 구체적으로, 도 10의 순서도는 도 7의 단계 S80의 예시를 나타낸다. 도 7을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 10의 단계 S80'에서 감지 신호(SEN)에 기초하여 터치가 식별될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 단계 S80'은 복수의 단계들(S81 내지 S89)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단계 S80'은 도 1의 처리 회로(15)에 의해서 수행될 수 있고, 이하에서 도 10은 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
도 10을 참조하면, 단계 S81에서 터치 발생 여부가 판정될 수 있다. 예를 들면, 처리 회로(15)는 아날로그 전단 회로(14)로부터 제공되는 감지 신호(SEN)에 기초하여 터치의 발생 여부를 판정할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 터치가 발생하지 아니한 경우 단계 S82가 후속하여 수행될 수 있는 한편, 터치가 발생한 경우 단계 S84가 후속하여 수행될 수 있다.
터치가 발생하지 아니한 경우, 단계 S82에서 일정 시간의 도과 여부가 판정될 수 있다. 예를 들면, 처리 회로(15)는 터치가 발생하지 아니한 시간이 미리 정의된 기준 시간을 초과하였는지 여부를 판정할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 미리 정의된 기준 시간을 초과한 경우 단계 S83에서 조대 감지 모드가 설정될 수 있는 한편, 미리 정의된 기준 시간이 초과되지 아니한 경우 단계 S80'이 종료할 수 있다. 일부 실시예들에서, 처리 회로(15)는 조대 감지 모드를 나타내는 모드 신호(MD)를 컨트롤러(16)에 제공할 수 있다.
터치가 발생한 경우, 단계 S84에서 조대 감지 모드인지 여부가 판정될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 조대 감지 모드가 설정된 경우 단계 S85 및 단계 S86이 후속하여 수행될 수 있는 한편, 조대 감지 모드가 설정되어 있지 아니한 경우, 즉 미세 감지 모드가 설정된 경우 단계 S89가 후속하여 수행될 수 있다.
단계 S84에서 조대 감지 모드가 판정된 경우, 단계 S85에서 센서 어레이(11) 전체에서 터치 좌표가 식별될 수 있다. 도 9를 참조하여 전술된 바와 같이, 조대 감지 모드에서 터치는 상호 인접한 센서 그룹들을 포함하는 센서 섹션을 사용하여 수행될 수 있다. 처리 회로(15)는, 센서 어레이(11)에 포함된 9x12개 센서 섹션들을 사용하여 생성된 감지 신호(SEN)에 기초하여 센서 어레이(11) 전체에서 터치 좌표를 식별할 수 있다. 터치의 식별된 좌표는 9x12의 해상도(resolution)를 가질 수 있고, 터치의 개략적인 위치를 나타낼 수 있다. 그 다음 단계 S86에서, 미세 감지 모드가 설정될 수 있다. 예를 들면, 처리 회로(15)는 조대 감지 모드에서 터치가 감지된 경우 감지 모드를 미세 감지 모드로 전환할 수 있다. 일부 실시예들에서, 처리 회로(15)는 미세 감지 모드를 나타내는 모드 신호(MD)를 컨트롤러(16)에 제공할 수 있다.
단계 S84에서 미세 감지 모드가 판정된 경우, 단계 S89에서 관심 영역에서 터치 좌표가 식별될 수 있다. 도 9를 참조하여 전술된 바와 같이, 미세 감지 모드에서 터치는 센서 그룹들을 사용하여 수행될 수 있다. 관심 영역은, 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이, 상이한 어드레스들에 각각 대응하는 12x12개 센서 그룹들을 포함할 수 있고, 처리 회로(15)는 상호 인접한 12x12개 센서 그룹들을 사용하여 생성된 감지 신호(SEN)에 기초하여 관심 영역에서 터치 좌표를 식별할 수 있다. 터치의 식별된 좌표는 12x12의 해상도를 가질 수 있고, 처리 회로(15)는 관심 영역의 좌표에 기초하여, 최종적으로 54x72의 해상도를 가지는 터치의 좌표를 식별할 수 있다.
단계 S87에서, 관심 영역이 식별될 수 있다. 예를 들면, 처리 회로(15)는 조대 감지 모드에서 식별된 터치의 좌표, 즉 단계 S84에서 식별된 터치의 좌표에 기초하여 관심 영역을 식별할 수도 있고, 미세 감지 모드에서 식별된 터치의 좌표, 즉 단계 S89에서 식별된 터치의 좌표에 기초하여 관심 영역을 식별할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 처리 회로(15)는 식별된 터치 좌표를 중심으로 하는 방사형 영역으로서 관심 영역을 식별할 수 있다.
단계 S88에서, 관심 영역에 대응하는 어드레스 신호(ADR)가 생성될 수 있다. 예를 들면, 처리 회로(15)는 관심 영역에 포함되는 12x12개 센서 그룹들을 사용하여 터치를 감지하기 위하여, 12x12개 센서 그룹들에 액세스하기 위한 어드레스 신호(ADR)를 생성할 수 있다. 컨트롤러(16)는 어드레스 신호(ADR)에 기초하여 제1 제어 신호(CTR1)를 생성할 수 있고, 이에 따라 제1 스위치 회로(12)에 의해서 관심 영역에 포함되는 12x12개 센서 그룹들이 아날로그 전단 회로(14)에 연결될 수 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 감지 동작의 예시를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 11의 좌측은 조대 감지 모드에서 터치를 감지하는 동작을 나타내고, 도 11의 우측은 미세 감지 모드에서 터치를 감지하는 동작을 나타낸다. 이하에서, 도 11은 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
도 11의 좌측을 참조하면, 조대 감지 모드에서 센서 어레이(11)에 포함된 복수의 센서 섹션들을 사용하여 터치가 감지될 수 있다. 터치 섹션이 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이 상호 인접한 2x2개 센서 그룹들로 구성되는 경우, 센서 어레이(110)는 도 11에 도시된 바와 같이 9x12개 센서 섹션들로 구성될 수 있다. 조대 감지 모드에서 액티브 펜(AP)의 터치는 9x12개 센서 섹션들을 사용하여 감지될 수 있고, 터치의 좌표는 9x12 해상도를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 액티브 펜(AP)의 터치는 제36 센서 섹션에서 검출될 수 있다.
일부 실시예들에서, 관심 영역(ROI)은 액티브 펜의 최대 속도 및 감지 주파수에 기초하여 판정될 수 있다. 즉, 관심 영역(ROI)은 사용자가 액티브 펜(AP)을 이동시킬 수 있는 가장 빠른 속도에 기초하여 정의될 수 있다. 예를 들면, 사용자가 액티브 펜(AP)을 이동시킬 수 있는 가장 빠른 속도가 10 m/s인 경우, 감지 주파수가 240 Hz에서 액티브 펜(AP)이 이동할 수 있는 최대 거리는 근사적으로 42 mm일 수 있다(0.042 ≒ 10/240). 이에 따라, 관심 영역(ROI)은 42 mm 이상의 좌우 길이를 가지도록 정의될 수 있고, 하나의 센서가 4 mm의 좌우 길이를 가지는 경우 관심 영역(ROI)은 12x12개 센서들(또는 4x4 센서 그룹들)을 포함하도록 정의될 수 있다(4 mm * 12 = 48 mm). 이에 따라, 사용자가 액티브 펜(AP)을 11.5 m/s의 속도로 움직이더라도 터치 감지 장치(10)는 액티브 펜(AP)의 추적이 가능할 수 있다.
조대 감지 모드에서 액티브 펜(AP)의 터치가 감지되는 경우, 터치가 감지된 센서 섹션을 중심으로 방사형의 관심 영역(ROI)이 식별될 수 있다. 예를 들면, 도 11의 좌측에 도시된 바와 같이, 제36 센서 섹션에서 액티브 펜(AP)의 터치가 감지된 경우, 제35 센서 섹션의 주변 센서 섹션들의 일부분들을 포함하는 영역으로 관심 영역(ROI)이 식별될 수 있다. 구체적으로, 도 11의 우측을 참조하면, 관심 영역(ROI)은 제36 센서 섹션에 포함된 4개의 센서 그룹들, 즉 11, 12, 7 및 8의 어드레스들을 각각 가지는 4개의 센서 그룹들을 포함할 수 있고, 해당 4개의 센서 그룹들에 인접한 10개의 센서 그룹들을 더 포함할 수 있다.
도 11의 우측을 참조하면, 미세 감지 모드에서 관심 영역(ROI)에 포함된 4x4 센서 그룹들을 사용하여 액티브 펜(AP)의 터치가 감지될 수 있다. 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이, 관심 영역(ROI)에 포함된 4x4개 센서 그룹들이 모두 상이한 어드레스들을 가지도록 복수의 센서 그룹들에 어드레스가 맵핑될 수 있고, 이에 따라 관심 영역(ROI)의 4x4개 센서 그룹들에서 액티브 펜(AP)의 터치 감지가 동시에 수행될 수 있다.
미세 감지 모드에서 액티브 펜(AP)의 이동에 따라 관심 영역(ROI)이 변경될 수 있다. 예를 들면, 도 11의 좌측에서 화살표로 도시된 바와 같이, 관심 영역(ROI)에서 감지된 액티브 펜(AP)의 좌표가 이동하는 경로에 따라 관심 영역(ROI)으로부터 변경된 관심 영역들(ROI', ROI")이 순차적으로 식별될 수 있다. 또한, 변경된 관심 영역들(ROI', ROI") 각각은 상이한 어드레스들에 대응하는 12x12개 센서 그룹들을 포함할 수 있다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 감지 방법을 나타내는 순서도이다. 구체적으로, 도 12의 순서도는 도 7의 단계 S20 및 단계 S40의 예시를 나타낸다. 도 7을 참조하여 전술된 바와 같이, 단계 S20'에서 센서 그룹이 제1 채널(CH1) 또는 제2 채널(CH2)에 연결될 수 있고, 단계 S40'에서 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2) 중 하나의 채널이 선택될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 단계 S20'은 단계 S22 및 단계 S24를 포함할 수 있고, 단계 S40'는 단계 S42 및 단계 S44를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단계 S20'은 도 1의 제1 스위치 회로(12)에 의해서 수행될 수 있고, 단계 S40'은 도 1의 제2 스위치 회로(13)에 의해서 수행될 수 있다. 이하에서, 도 12는 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
단계 S10에서, 감지 모드가 식별될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(16)는 처리 회로(15)로부터 제공된 모드 신호(MD)에 기초하여 조대 감지 모드 또는 미세 감지 모드를 식별할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 조대 감지 모드가 식별된 경우 단계 S22 및 단계 S42가 수행될 수 있는 한편, 미세 감지 모드가 식별된 경우 단계 S24 및 단계 S44가 수행될 수 있다.
단계 S10에서 조대 감지 모드가 식별된 경우, 단계 S22에서 복수의 센서 그룹들이 제2 채널에 연결될 수 있다. 도면들을 참조하여 전술된 바와 같이, 조대 감지 모드에서 센서 섹션이 사용될 수 있고, 이에 따라 상호 인접한 센서 그룹들에 포함된 센서들이 하나의 센서와 같이 동작하도록, 제1 스위치 회로(12)는 복수의 센서 그룹들을 제2 채널(CH2)에 연결할 수 있다. 그 다음에, 단계 S42에서, 제2 채널이 선택될 수 있다. 예를 들면, 단계 S22에서 제1 스위치 회로(12)에 의해서 복수의 센서 그룹들이 연결된 제2 채널(CH2)이 아날로그 전단 회로(14)에 연결되도록, 제2 스위치 회로(13)는 제2 제어 신호(CTR2)에 기초하여 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2) 중 제2 채널(CH2)을 선택할 수 있다.
단계 S10에서 미세 감지 모드가 식별된 경우, 단계 S24에서 적어도 하나의 센서 그룹이 제1 채널(CH1)에 연결될 수 있다. 도면들을 참조하여 전술된 바와 같이, 미세 감지 모드에서 관심 영역에 포함된 센서 그룹들이 사용될 수 있고, 이에 따라 관심 영역을 특정하기 위한 어드레스 신호(ADR)가 처리 회로(15)로부터 컨트롤러(16)에 제공될 수 있다. 컨트롤러(16)는 어드레스 신호(ADR)에 기초하여 제1 제어 신호(CTR1)를 생성할 수 있고, 제1 스위치 회로(12)는 제1 제어 신호(CTR1)에 기초하여 관심 영역에 포함된 센서 그룹들을 제1 채널(CH1)에 연결할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 스위치 회로(12)는 다른 센서 그룹들, 즉 관심 영역에 포함되지 아니한 센서 그룹들은 제2 채널(CH2)에 연결할 수 있다. 그 다음에, 단계 S44에서, 제1 채널이 선택될 수 있다. 예를 들면, 단계 S24에서 제1 스위치 회로(12)에 의해서 관심 영역에 포함된 센서 그룹들이 연결된 제1 채널(CH1)이 아날로그 전단 회로(14)에 연결되도록, 제2 스위치 회로(13)는 제2 제어 신호(CTR2)에 기초하여 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2) 중 제1 채널(CH1)을 선택할 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 터치 감지 장치의 예시들을 나타내는 블록도들이다. 구체적으로, 도 13a 및 도 13b의 블록도들은 터치 패널(TP) 및 집적 회로(IC)를 포함하는 터치 감지 장치들(130a, 130b)을 각각 나타낸다. 이하에서 도 13a 및 도 13b에 대한 설명 중 상호 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 13a를 참조하면, 터치 감지 장치(130a)는 터치 패널(TP) 및 집적 회로(IC)를 포함할 수 있다. 터치 패널(TP)은 복수의 센서 라인들(SL)을 통해서 상호 연결된 센서 어레이(131a) 및 제1 스위치 회로(132a)를 포함할 수 있고, 집적 회로(IC)는 제2 스위치 회로(133a), 아날로그 전단 회로(134a), 처리 회로(135a) 및 컨트롤러(136a)를 포함할 수 있다. 터치 패널(TP)은 객체가 터치할 수 있도록 외부에 노출될 수 있고, 일부 실시예들에서 디스플레이 패널 상에 배치되거나 디스플레이 패널과 일체로 형성될 수 있다. 집적 회로(IC)는 반도체 공정에 의해서 제조될 수 있고, 단일 칩(또는 다이)으로 구현될 수도 있고, 2이상의 칩들을 포함하는 패키지로 구현될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 터치 패널(TP) 및 집적 회로(IC)는 FPC(flexible printed circuit)과 같은 케이블을 통해서 상호 연결될 수 있다.
제1 스위치 회로(132a)가 터치 패널(TP)에 포함되는 경우, 복수의 센서 라인들(SL)이 터치 패널(TP) 내에서 형성될 수 있다. 또한, 터치 패널(TP)은 집적 회로(IC)의 컨트롤러(136a)와 연결되는 적어도 하나의 제1 핀(PIN1)을 포함할 수 있고, 집적 회로(IC)의 제2 스위치 회로(133a)와 연결되는 복수의 제2 핀들(PIN2)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 센서 어레이(131a)가 도 3의 센서 어레이(31)에 대응하는 경우, 터치 패널(TP)은 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2)에 포함된 324개 신호 라인들을 위하여 적어도 324개의 제2 핀들(PIN2)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 스위치 회로(132a)는, 적어도 하나의 제1 핀(PIN1)을 통해서 컨트롤러(136a)에 연결될 수 있고, 복수의 제2 핀들(PIN2)을 통해서 제2 스위치 회로(133a)와 연결될 수 있다. 유사하게, 집적 회로(IC)는, 터치 패널(TP)의 적어도 하나의 제1 핀(PIN1)에 연결되는 적어도 하나의 제3 핀(PIN3)을 포함할 수 있고, 터치 패널(TP)의 복수의 제2 핀들(PIN2)에 각각 연결되는 복수의 제4 핀들(PIN4)을 포함할 수 있다.
도 13b를 참조하면, 터치 감지 장치(130b)는 터치 패널(TP) 및 집적 회로(IC)를 포함할 수 있다. 터치 패널(TP)은 센서 어레이(131b)를 포함할 수 있고, 집적 회로(IC)는 제1 스위치 회로(132b), 제2 스위치 회로(133b), 아날로그 전단 회로(134b), 처리 회로(135b) 및 컨트롤러(136b)를 포함할 수 있다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 터치 패널(TP) 및 집적 회로는 복수의 센서 라인들(SL)을 통해서 상호 연결될 수 있다.
제1 스위치 회로(132b)가 집적 회로(IC)에 포함되는 경우, 터치 패널(TP)은 복수의 센서 라인들(SL)에 대응하는 복수의 제5 핀들(PIN5)을 포함할 수 있고, 집적 회로(IC) 역시 복수의 센서 라인들(SL)에 대응하는 복수의 제6 핀들(PIN6)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 센서 어레이(131b)가 도 3의 센서 어레이(31)에 대응하는 경우, 터치 패널(TP)은 3888개의 센서 라인들(SL)에 대응하는 3888개의 제5 핀들(PIN5)을 포함할 수 있고, 집적 회로(IC) 역시 3888개의 센서 라인들(SL)에 대응하는 3888개의 제6 핀들(PIN6)을 포함할 수 있다(3888 = 3*18*3*24). 즉, 도 13b의 터치 패널(TP)이 도 13a의 터치 패널(TP)보다 많은 수의 핀들을 포함할 수 있다.
도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 시스템(140)을 나타내는 블록도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 시스템(140)은 CPU(141), 메모리(142), 네트워크 인터페이스(143), 터치 패널(144), 디스플레이 패널(145) 및 터치 DDI(display driver IC)(146)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 14에 도시된 바와 상이하게, CPU(141)와 시스템(140)의 다른 구성요소들은 버스를 통해서 통신가능하게 상호연결될 수도 있다.
CPU(141)는 메모리(142) 또는 CPU(141)에 포함된 메모리에 저장된 명령어들을 실행함으로써 시스템(140)의 전반적인 동작이 제어할 수 있다. 예를 들면, CPU(141)는 이미지 데이터를 터치 DDI(146)에 제공할 수 있고, 디스플레이 패널(145)에 출력된 이미지 및 검출된 터치에 기초하여 외부 입력을 인식할 수 있으며, 외부 입력에 응답하여 미리 정해진 적어도 하나의 기능을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, CPU(141)는 프로세서, 버스, 기능 블록을 포함하는 시스템-온-칩(SoC)일 수도 있고, 어플리케이션 프로세서(application processor; AP)로서 지칭될 수도 있다.
메모리(142)는 CPU(141)에 의해서 엑세스될 수 있고, 예컨대 비휘발성 메모리로서 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(flash memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등을 포함할 수도 있고, 휘발성 메모리로서 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 모바일 DRAM, DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory), LPDDR(Low Power DDR) SDRAM, GDDR(Graphic DDR) SDRAM, RDRAM(Rambus Dynamic Random Access Memory) 등을 포함할 수도 있다.
네트워크 인터페이스(143)는 시스템(140) 외부의 네트워크에 대한 인터페이스를 CPU(141)에 제공할 수 있다. 예를 들면, 네트워크 인터페이스(143)는 유선 또는 무선 네트워크에 접속할 수 있고, 네트워크로부터 수신되는 신호를 CPU(141)에 전달하거나, CPU(141)로부터 수신된 신호를 네트워크에 전송할 수 있다.
터치 DDI(146)는 적어도 하나의 칩으로서 구현될 수 있고, 예컨대 동일 기한 상에 형성되는 단일 칩으로 구현될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 터치 DDI(146)는 터치 패널(144)을 제어하기 위한 구성요소로서 터치 컨트롤러(146_1)를 포함할 수 있고, 디스플레이 패널(145)을 제어하기 위한 구성요소로서 출력 드라이버(146_2) 및 디스플레이 컨트롤러(146_3)를 포함할 수 있다. 터치 패널(144)은 디스플레이 패널(145) 상에 배치될 수 있고, 디스플레이 패널(145)이 출력하는 빛을 투과시킬 수 있으며, 터치 패널(144) 및 디스플레이 패널(145)은 총괄적으로 터치 스크린으로서 지칭될 수 있다. 터치 패널(144)은 센서 어레이(예컨대, 도 1의 11)를 포함할 수 있다.
터치 컨트롤러(146_1)는 도면들을 참조하여 전술된 터치 처리 장치의 구성요소들 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 터치 컨트롤러(146_1)는 도 1의 제1 스위치 회로(12), 제2 스위치 회로(13), 아날로그 전단 회로(14), 처리 회로(15) 및 컨트롤러(16)를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 터치 컨트롤러(146_1)는 도 1 제2 스위치 회로(13), 아날로그 전단 회로(14), 처리 회로(15) 및 컨트롤러(16)를 포함할 수 있고, 도 1의 제1 스위치 회로(12)는 터치 패널(144)에 포함될 수 있다. 도면들을 참조하여 전술된 바와 같이, 터치 컨트롤러(146_1)는 멀티 채널에 기초하여 터치 패널(144)에 송수신되는 신호(TX/RX)를 통해 터치를 감지할 수 있고, 터치에 관한 정보를 포함하는 신호를 CPU(141)에 제공할 수 있다.
디스플레이 컨트롤러(146_3)는 CPU(141)가 제공하는 이미지 데이터를 이미지를 디스플레이 패널(145)에 표시하기 위한 신호로 변환할 수 있고, 출력 드라이버(146_2)는 디스플레이 컨트롤러(146_3)의 제어 하에서 디스플레이 출력 신호(DIS_OUT)를 출력할 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 디스플레이 컨트롤러(146_4)는 터치 컨트롤러(146_1)와 통신할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 컨트롤러(146_3)는 디스플레이 타이밍에 관한 정보를 포함하는 신호를 터치 컨트롤러(146_1)에 제공할 수도 있고, 터치 컨트롤러(146_1)는 동작 모드에 관한 정보, 예컨대 대기 모드의 진입 여부에 관한 정보를 포함하는 신호를 디스플레이 컨트롤러(146_3)에 제공할 수도 있다.
일부 실시예들에서, CPU(141)는 터치 컨트롤러(146_1)의 동작 모드를 설정하기 위한 신호를 터치 컨트롤러(146_1)에 제공할 수 있다. 예를 들면, 시스템(140)은 액티브 펜을 내장할 수 있고, 사용자에 의해서 액티브 펜이 시스템(140)으로부터 탈거되는 경우, CPU(141)는 터치 컨트롤러(146_1)의 동작 모드를 전환하기 위한 신호를 터치 컨트롤러(146_1)에 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 터치 DDI(146)는 터치 컨트롤러(146_1) 및/또는 디스플레이 컨트롤러(146_3)에 의해서 엑세스되는 메모리를 포함할 수 있고, 터치 컨트롤러(146_1), 출력 드라이버(146_2) 및/또는 디스플레이 컨트롤러(146_3)에 전력을 제공하는 전력 공급 회로를 더 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 도 14에 도시된 바와 상이하게, 터치 컨트롤러(146_1) 및 디스플레이 컨트롤러(146_3)는 개별 인터페이스(예컨대, LoSSI, I2C 등)를 통해서 CPU(141)와 독립적으로 통신할 수도 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 상호 인접한 센서들로 각각 구성된 복수의 센서 그룹들을 포함하는 센서 어레이;
    제1 제어 신호에 따라, 상기 복수의 센서 그룹들 각각을 제1 채널 또는 제2 채널에 연결하도록 구성된, 제1 스위치 회로; 및
    제2 제어 신호에 따라, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 중 하나의 채널을 선택하도록 구성된, 제2 스위치 회로를 포함하고,
    상기 제1 채널은, 상기 제1 스위치 회로에 의해서 제1 센서 그룹에 포함된 센서들에 각각 연결되는 제1 신호 라인들을 포함하고,
    상기 제2 채널은, 상기 제1 스위치 회로에 의해서 상기 제1 센서 그룹에 포함된 센서들에 공통으로 연결되는 제2 신호 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 신호 라인들은, 상기 제1 스위치 회로에 의해서 제2 센서 그룹에 포함된 센서들에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 채널은, 상기 제1 스위치 회로에 의해서 상기 제1 센서 그룹 및 상기 제2 센서 그룹 사이 제3 센서 그룹에 포함된 센서들에 각각 연결되는 제3 신호 라인들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 센서 그룹 및 상기 제2 센서 그룹은, 센서 그룹들의 상이한 컬럼들에 각각 포함된 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 스위치 회로에 의해서 상기 제1 채널 선택시, 상기 센서 어레이에서 관심 영역(region of interest)에 포함된 센서들로부터 수신되는 신호들을 동시에 처리하도록 구성된, 아날로그 전단 회로를 더 포함하고,
    상기 제1 센서 그룹 및 상기 제2 센서 그룹은, 상이한 관심 영역들에 각각 포함되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 제어 신호는,
    센서 그룹들의 로우(row)를 선택하기 위한 로우 선택 신호들; 및
    센서 그룹들의 컬럼(column)을 선택하기 위한 컬럼 선택 신호들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 스위치 회로는, 제1 로우 선택 신호 및 제1 컬럼 선택 신호가 모두 활성화되는 경우 상기 제1 센서 그룹을 상기 제1 채널에 연결하고, 상기 제1 로우 선택 신호 및 상기 제1 컬럼 선택 신호 중 적어도 하나가 비활성화되는 경우 상기 제1 센서 그룹을 상기 제2 채널에 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 신호 라인은, 상기 제1 스위치 회로에 의해서 상기 제1 센서 그룹에 인접한 제4 센서 그룹에 포함된 센서들에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 스위치 회로에 의해서, 조대(coarse) 감지 모드에서 상기 제2 채널이 선택되고 미세(fine) 감지 모드에서 상기 제1 채널이 선택되도록, 상기 제2 제어 신호를 생성하도록 구성된, 컨트롤러를 더 포함하는 터치 감지 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 조대 감지 모드에서 상기 복수의 센서 그룹들이 상기 제2 채널에 연결되고 상기 미세 감지 모드에서 적어도 하나의 센서 그룹이 상기 제1 채널에 연결되도록, 어드레스 신호에 기초하여 상기 제1 제어 신호를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 스위치 회로로부터 제공된 신호들에 기초하여 감지 신호를 생성하도록 구성된, 아날로그 전단 회로; 및
    상기 조대 감지 모드에서, 상기 감지 신호에 기초하여 터치가 감지된 센서 그룹을 포함하는 관심 영역을 식별하고, 상기 미세 감지 모드에서, 상기 관심 영역에 포함된 센서 그룹들이 상기 제1 채널에 연결되도록 상기 어드레스 신호를 생성하도록 구성된, 처리 회로를 더 포함하는 터치 감지 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 처리 회로는, 액티브 펜(active pen)을 주기적으로 검출하고, 액티브 펜 검출시 상기 관심 영역을 식별하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 관심 영역은, 상기 액티브 펜의 최대 속도 및 감지 주파수에 기초하여 판정된 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 어레이 및 상기 제1 스위치 회로는 터치 패널에 포함되고,
    상기 터치 패널은, 상기 제1 제어 신호, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널을 위한 복수의 핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  15. 상호 인접한 센서들로 각각 구성된 복수의 센서 그룹들을 포함하는, 센서 어레이;
    상기 복수의 센서 그룹들에 포함된 센서들에 각각 연결된, 제1 스위치 회로;
    제1 채널 및 제2 채널을 통해서 상기 제1 스위치 회로에 연결된, 제2 스위치 회로;
    상기 제2 스위치 회로로부터 제공된 신호들에 기초하여 감지 신호를 생성하도록 구성된, 아날로그 전단 회로; 및
    상기 복수의 센서 그룹들 각각이 상기 제1 채널 또는 제2 채널에 연결되도록 상기 제1 스위치 회로를 제어하고, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 중 하나의 채널을 선택하도록 상기 제2 스위치 회로를 제어하도록 구성된, 컨트롤러를 포함하는 터치 감지 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 스위치 회로는, 상기 복수의 센서 그룹들에 각각 대응하는 복수의 스위치 유닛들을 포함하는 스위치 유닛 어레이를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 센서 그룹들의 로우에 대응하는 스위치 유닛들을 선택하기 위한 로우 선택 신호들 및 센서 그룹들의 컬럼에 대응하는 스위치 유닛들을 선택하기 위한 컬럼 선택 신호들을 포함하는 제1 선택 신호를 상기 제1 스위치 회로에 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 스위치 유닛 어레이는, 제1 센서 그룹에 대응하는 제1 스위치 유닛을 포함하고,
    상기 제1 스위치 유닛은,
    활성화된 제1 로우 선택 신호 및 제1 컬럼 선택 신호에 응답하여, 상기 제1 센서 그룹의 센서들을 상기 제1 채널에 포함된 제1 신호 라인들에 각각 연결하고,
    비활성화된 상기 제1 로우 선택 신호 또는 상기 제1 컬럼 선택 신호에 응답하여, 상기 제1 센서 그룹의 센서들을 상기 제2 채널에 포함된 제2 신호 라인에 공통으로 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 스위치 유닛 어레이는, 제2 센서 그룹에 대응하는 제2 스위치 유닛을 포함하고,
    상기 제2 스위치 유닛은, 활성화된 제2 로우 선택 신호 및 제2 컬럼 선택 신호에 응답하여, 상기 제2 센서 그룹의 센서들을 상기 제1 신호 라인들에 각각 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 스위치 유닛 어레이는, 상기 제1 센서 그룹에 인접한 제4 센서 그룹에 대응하는 제4 스위치 유닛을 포함하고,
    상기 제4 스위치 유닛은,
    활성화된 제4 로우 선택 신호 및 제4 컬럼 선택 신호에 응답하여, 상기 제4 센서 그룹의 센서들을 상기 제1 채널에 포함된 제3 신호 라인들에 각각 연결하고,
    비활성화된 상기 제4 로우 선택 신호 또는 상기 제4 컬럼 선택 신호에 응답하여, 상기 제4 센서 그룹의 센서들을 상기 제2 신호 라인에 공통으로 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  20. 상호 인접한 센서들로 각각 구성된 복수의 센서 그룹들을 사용하여 터치를 감지하는 방법으로서,
    상기 복수의 센서 그룹들 각각을 제1 채널 또는 제2 채널에 연결하는 단계;
    상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 중 하나의 채널을 선택하는 단계;
    선택된 상기 채널을 통해서 수신되는 신호로부터 감지 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 감지 신호에 기초하여 터치를 식별하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 채널은, 센서 그룹의 센서들에 각각 대응하는 신호 라인들을 포함하고,
    상기 제2 채널은, 센서 그룹의 센서들에 공통으로 대응하는 신호 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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