WO2015190725A1 - 하이브리드형 센서패드들을 포함하는 정전용량 방식 터치 검출 장치 및 이의 터치 검출 방법 - Google Patents

하이브리드형 센서패드들을 포함하는 정전용량 방식 터치 검출 장치 및 이의 터치 검출 방법 Download PDF

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sensor
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touch
pads
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김동운
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크루셜텍(주)
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a capacitive touch detection device including hybrid sensor pads and a touch detection method thereof. More particularly, the present invention relates to a mutual capacitance by arranging hybrid sensor pads that function as both transmitting and receiving electrodes in a single layer. A device capable of capacitive touch detection and a touch detection method thereof.
  • the touch screen panel is a device for inputting a user's command by touching a character or a figure displayed on a screen of the image display device with a human finger or other contact means, and is attached to and used on the image display device.
  • the touch screen panel converts a contact position touched by a human finger or the like into an electrical signal, and the converted electrical signal is used as an input signal.
  • the capacitive touch panel converts a contact position into an electrical signal by detecting a change in capacitance that a conductive sensing pattern forms with other surrounding sensing patterns or ground electrodes when a human hand or an object comes in contact.
  • a mutual capacitance method that detects whether a touch is detected based on an output signal from a receiving electrode according to a driving signal applied through a transmitting electrode has been generally used.
  • 1 is a view showing the configuration of a conventional mutual capacitive touch panel.
  • a mutual capacitive touch panel includes a plurality of transmission electrodes 11 disposed in parallel with each other on a first layer and parallel to each other in a second layer, but perpendicular to the transmission electrodes 11. It may include a plurality of receiving electrodes 12 arranged in. In this case, the conductive first layer and the second layer may be separated between the first layer and the second layer through an insulating layer having a predetermined dielectric constant.
  • the driving signal is applied to the transmission electrode 11, thereby generating an electric field.
  • the receiving electrode 12 is an electrode that senses a drift current, that is, a response signal due to an electric field generated by the transmitting electrode 11. If a touch occurs at a specific point, the electric field formed by the transmitting electrode 11 is affected, and thus the response signal generated by the receiving electrode 12 is changed, and thus the touch point can be identified. Will be.
  • FIG. 2 is an exploded plan view of an example of a capacitive touch screen panel according to the related art.
  • the touch screen panel 20 may include a first sensor pattern layer 23, a first insulating layer 24, and a second sensor pattern layer sequentially formed on the transparent substrate 22 and the transparent substrate 22. 25) and the second insulating layer 26 and the metal wirings 27.
  • the first sensor pattern layer 23 may be connected along the transverse direction on the transparent substrate 22 and may be connected to the metal wires 27 in units of rows.
  • the second sensor pattern layer 25 may be connected along the column direction on the first insulating layer 24, and are alternately disposed with the first sensor pattern layer 23 so as not to overlap the first sensor pattern layer 23. .
  • the second sensor pattern layer 25 is connected to the metal wires 27 in units of columns.
  • the touch screen panel 20 has to form a first layer and a second layer with different layers, and a pattern made of a transparent conductive material such as indium-tin oxide (ITO) in each of the sensor pattern layers 13 and 15. It must be provided separately, and because the insulating film layer 14 between the sensor pattern layer (13, 15) must be provided not only increases the thickness but also increases the process cost.
  • ITO indium-tin oxide
  • FIG 3 illustrates an example in which a mutual capacitance type touch detection device is implemented in a single layer.
  • the plurality of transmission electrodes 310 are arranged in a group with one receiving electrode 320.
  • the plurality of transmitting electrodes 310 may be disposed to be adjacent to one side of the bar-shaped receiving electrode 320, and the plurality of receiving electrodes 320 may be disposed to be parallel to each other.
  • the driving signal is sequentially applied to the plurality of transmission electrodes 310 adjacent to the reception electrode 320 to detect the response signal generated by the reception electrode 320.
  • the electric field generated by the transmitting electrode 310 acts only on one side of the receiving electrode 320, that is, the portion indicated by the broken line in FIG. 2. That is, since the electric field generated by the transmission electrode 310 does not affect the front surface of the reception electrode 320, sensitivity or accuracy in touch detection is inevitably deteriorated.
  • FIG. 4 illustrates another example of implementing a mutual capacitance type touch detection device in a single layer.
  • a plurality of receiving electrodes 420 are formed adjacent to one transmitting electrode 410, and a plurality of transmitting electrodes 410 are provided.
  • the transmitting electrode 410 is implemented in the form of a bar, and the plurality of receiving electrodes 420 are adjacent in the longitudinal direction.
  • the transmitting electrode 310 and the receiving electrode 420 are formed by changing their positions.
  • the electric field generated by the transmitting electrode 410 affects only one side of the receiving electrode 420, and thus has the same problem as the example described with reference to FIG. 3.
  • the distance between the receiving electrodes 420 that generate the response signal is narrow, the influence of parasitic capacitance between each other cannot be ignored.
  • the sensitivity and accuracy in touch detection are inferior, and the influence of noise is also followed.
  • the magnitude of the electric field generated from the transmission electrodes 310 and 410 must be increased or the interface between the transmission electrodes 310 and 410 and the reception electrodes 320 and 420 must be increased.
  • the burden of applying a high voltage signal to the transmission electrodes 310 and 410 is burdensome, and the transmission electrodes 310 and 410 and the reception electrode 320, In order to lengthen the interface between the electrodes, the size of the electrode must be increased, so the resolution of touch detection is inevitably reduced.
  • FIG. 5 illustrates another example of implementing a mutual capacitance type touch detection device in a single layer.
  • the receiving electrode 520 is inserted into a region between the transmitting electrodes 510 branched in parallel.
  • a plurality of receiving electrodes 520 are also branched in parallel, and each branched receiving electrode 520 is disposed in regions between the transmitting electrodes 510.
  • the length of the interface between the transmitting electrode 510 and the receiving electrode 520 is increased, thereby increasing the size of the fringing capacitance.
  • functions between the transmitting electrode 510 and the receiving electrode 520 are independent, and thus mutual functional exchange is impossible.
  • the arrangement of the transmitting electrode 510 and the arrangement of the receiving electrode 520 are not the same for each region, the interpretation method for the electrical information acquired through the receiving electrode 520 should also be discriminated for each region. Coordinate calculation complexity inevitably increases.
  • the touch detection apparatuses described above also have a problem in that a phenomenon in which a touch seems to exist at a position where a touch does not actually occur, that is, a generation of a ghost touch cannot be prevented.
  • a plurality of sensor pads are arranged in a matrix form, and each of the plurality of touch pads is configured to have a different shape, so that each of the plurality of touch pads generates different contact signals
  • the touch detection unit and the plurality of sensor pads are individually connected to determine the multi-touch. That is, the sensor pads arranged in a matrix form can be configured to individually detect a contact.
  • the above-described touch detection apparatus has a problem in that a plurality of sensor pads have different shapes or are individually connected to the touch detection unit, so that the design is complicated and the manufacturing cost is high.
  • An object of the present invention is to implement a mutual capacitive touch detection device using a plurality of sensor pads in a single layer, so that each of the plurality of sensor pads can be implemented with a significantly smaller number of channels than an independent channel. It is.
  • Another object of the present invention is to implement a mutual capacitive touch detection device in a single layer by using a plurality of sensor pads, so that the same touch detection method is applied regardless of which sensor pad is used as a receiving electrode.
  • the complexity of the detection operation is reduced, and at the same time, the accuracy and operation speed of the touch detection are improved.
  • Still another object of the present invention is to reduce the complexity of the touch detection operation in the mutual capacitive touch detection device while efficiently distinguishing between ghost touch and intrinsic touch.
  • a plurality of sensor pads are arranged to form a plurality of rows and columns, two or more are connected to each other through a channel;
  • a touch detector configured to apply a driving signal to a first sensor pad belonging to a first channel, to receive a response signal from a second channel to which a second sensor pad adjacent to the first sensor pad belongs, and to detect a touch.
  • the sensor pad belonging to the first channel and the sensor pad belonging to the second channel are disposed so as not to be adjacent to each other at two or more points.
  • the touch detector may apply a signal different from the driving signal to sensor pads adjacent to other sensor pads except the second sensor pad among the sensor pads belonging to the second channel.
  • Channels to which sensor pads adjacent to each of the sensor pads belonging to the same channel belong may be differently formed.
  • the arrangement pattern of the channels to which the sensor pads adjacent to each of the sensor pads belonging to the same channel may be formed so as not to overlap each other.
  • Sensor pads connected to the same channel are preferably disposed at a distance of more than a predetermined minimum distance.
  • the touch detector may match and store information about respective sensor pads receiving the response signal and sensor pads applying the driving signal, and select the one channel based on the stored information.
  • a touch detection method of a touch detection apparatus including a plurality of sensor pads arranged to form a plurality of rows and columns, the method comprising: selecting a specific channel from a plurality of channels; Applying a driving signal to a sensor pad belonging to the specific channel and adjacent to at least one of a plurality of sensor pads having different channel assignment patterns for adjacent sensor pads; Receiving response signals output from sensor pads belonging to the specific channel according to the driving signal application; And performing touch detection based on the received response signal.
  • the applying of the driving signal may include applying a signal different from the driving signal to sensor pads among the sensor pads belonging to the specific channel that are not adjacent to the sensor pad to which the driving signal is applied.
  • the method may include detecting a touch by identifying a sensor pad on which an intrinsic touch is detected, based on a change width before and after a touch occurs in response signals received from the sensor pads belonging to the specific channel.
  • the specific channel selection step may be performed based on matching information about each sensor pad to which the response signal is detected and the sensor pad to which the driving signal is applied.
  • the driving signal applying step may refer to the information on the specific channel and the information on the sensor pad to which the driving signal is applied from a memory that stores information on the sensor pads functioning as receiving and transmitting electrodes for each node. It may include the step.
  • each of the sensor pads belonging to the same channel are different sensor pads with different channel assignment patterns for adjacent sensor pads.
  • a memory for storing a channel to which sensor pads for applying a driving signal belong and a channel to which sensor pads for receiving a response signal according to the driving signal belong, in the form of a pin map as node information; And applying a driving signal to a first channel based on the information stored in the memory, and receiving a response signal according to the driving signal from a second channel stored in the same node as the first channel to perform a touch detection operation.
  • a touch detection device including an analog front end (AFE).
  • a mutual capacitive touch detection device may be implemented in a single layer by using a plurality of sensor pads, and each of the plurality of sensor pads may be configured as an independent channel. It can be implemented, thereby reducing the production costs in the process.
  • each sensor pad can be used as a hybrid sensor pad utilized as both a transmitting electrode and a receiving electrode, the same touch detection method can be applied even if any sensor pad is used as a receiving electrode.
  • the touch detection device of the mutual capacitance type can be implemented in a single layer without increasing the complexity of the process detection operation, the accuracy and the operation speed of the touch detection can be improved.
  • the characteristics of the output signal vary according to which signal is applied to the adjacent sensor pads, even though several sensor pads are connected to one channel, an accurate touch point can be determined.
  • the touch detection apparatus it is possible to suppress the generation of the ghost touch and to sense the intrinsic touch through a simple design modification.
  • the touch detection apparatus since the number of channels is reduced, and thus the area where the touch required for channel formation cannot be detected can be reduced, the accuracy of touch sensing can be improved.
  • 1 is a view showing the configuration of a conventional mutual capacitive touch panel.
  • FIG. 2 is an exploded plan view of a conventional touch screen panel.
  • FIG 3 illustrates an example in which a mutual capacitance type touch detection device is implemented in a single layer.
  • FIG. 4 illustrates another example of implementing a mutual capacitance type touch detection device in a single layer.
  • FIG. 5 illustrates another example of implementing a mutual capacitance type touch detection device in a single layer.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exemplary view illustrating in detail a sensor pad of one row, two rows, and three rows included in the touch detection apparatus according to the exemplary embodiment of FIG. 6.
  • FIG. 9 is an exemplary view illustrating a range in which an output signal varies depending on whether a touch occurs when a signal identical to a driving signal and a different signal are applied to sensor pads adjacent to a sensor pad selected by a multiplexer according to an embodiment of the present invention. to be.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a touch detection method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an embodiment of a sensor pad disposed in a 3 ⁇ 10 matrix form according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a sensor pad and a channel assignment method in a touch detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates an embodiment in which sensor pads are arranged in a matrix form of 12 ⁇ 18 according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates an embodiment in which sensor pads are arranged in a matrix form of 16 ⁇ 24 according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram illustrating a configuration of a touch detector according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram illustrating a data structure stored in a memory of a touch detector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a method of performing touch detection in a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the touch detection apparatus includes a touch panel 100 and a driver 200.
  • the touch panel 100 includes a plurality of sensor pads 110 formed on a substrate and a plurality of signal wires (not shown) connected to the sensor pads 110.
  • the substrate may be made of glass or plastic film of transparent material or the like.
  • the plurality of sensor pads 110 may be rectangular or rhombic, but may be different from each other, or may be polygonal in a uniform shape.
  • the sensor pads 110 may be arranged in a matrix form of adjacent polygons.
  • 'channel' refers to at least two or more signal wires to which the same driving signal is applied, and according to an embodiment, the plurality of sensor pads 110 are grouped by two or more, and as one channel, the touch detection unit. And 210.
  • the signal wires extending from the plurality of sensor pads each of which the group is formed are connected to the touch detector 210 as one channel.
  • sensor pads adjacent to any one of the sensor pads connected through the same channel are not grouped in the same channel as the sensor pads adjacent to the other.
  • an arrangement pattern of channels to which sensor pads adjacent to sensor pads connected through a specific channel are not overlapped may be mutually exclusively connected to another channel.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the touch detection apparatus includes a touch panel 100 and a touch detector 210.
  • the touch panel 100 includes a plurality of sensor pads 110 arranged in a matrix form having a plurality of rows and columns.
  • Each sensor pad 110 is connected to the touch detector 210 through a signal wire (not shown).
  • the plurality of sensor pads 110 are touched as one channel electrically connected to each other in groups of two or more. It is connected to the detector 210. That is, two or more sensor pads 110 are connected to each other through a channel.
  • the term "channel" may refer to a unit selected by the touch detector 210. Signal wires extending from each of the sensor pads 110 belonging to the same channel are simultaneously selected during the touch detection operation by the touch detector 210. To this end, signal wires extending from each of the sensor pads 110 belonging to the same channel may be electrically connected to an area in the touch detector 210 or in the vicinity thereof, and the touch detector 210 may be a multiplexer (not shown).
  • the touch detector 210 applies a driving signal to the sensor pad 110 belonging to the first channel, and from the sensor pad 110 belonging to the second channel adjacent to the sensor pad 110 to which the driving signal is applied.
  • the touch may be detected by receiving the response signal.
  • the plurality of sensor pads 110 are connected to the touch detection unit 210 by tying two or more into one channel, for example, two sensor pads having an identification symbol starting with '1' in FIG. 7. That is, the signal wires extending from the two sensor pads labeled '1-a' and '1-b' are connected to the touch detector 210 as one channel. The same is true for signal wiring extending from two sensor pads labeled '2-a' and '2-b' respectively, and signal wiring diagrams extending from two sensor pads labeled '3-a' and '3-b' respectively. same.
  • the sensor pad 110 belonging to one channel may function as a transmission electrode or may function as a reception electrode.
  • the sensor pads in the periphery thereof function as the transmitting electrode.
  • the sensor pad adjacent to one of the two sensor pads labeled '1-a' and '1-b' does not belong to the same channel as the sensor pad adjacent to the other.
  • the sensor pads around the sensor pads indicated by '1-a' in FIG. 7 are the sensor pads indicated by '4-a' or '4-a' around the sensor pads indicated by '1-b'.
  • the sensor pads labeled '4-b' which constitute the same channel as the displayed sensor pads shall not be adjacent.
  • the sensor pads functioning as the transmitting electrodes for any one of the selected sensor pads 110 are one sensor in one channel. Only pads are present. Accordingly, when a touch is made on the first receiving electrode side, a touch signal is applied to the sensor pads adjacent to the second receiving electrode connected to the same channel because a different driving signal is applied to the sensor pads adjacent to the first receiving electrode. Only the first receiving electrode may be recognized as a real touch, and the second receiving electrode may not be recognized as a ghost touch.
  • the transmitting electrode for the sensor pad '1-a' is the sensor pad labeled '4-a'.
  • the transmission electrode for the sensor pad '1-b' is a sensor pad indicated by '2-b' which does not belong to the same channel as the sensor pad indicated by '4-a'. This will be described later in more detail.
  • the touch detector 210 routes the channels connected to each of the plurality of sensor pads 110 to apply a driving signal to some of the channels, and receives the detected response signal through the remaining portions of the channels. To be possible.
  • each of the plurality of channels connected to the at least one or more sensor pads 110 selects one of the channels to function as a receiving electrode, and the sensor pads 110 present around the sensor pad 110 selected as the receiving electrode.
  • the driving signal is applied to the function of the transmitting electrode.
  • the touch detector 210 may store information about the sensor pad 110 that should function as a transmitting electrode in response thereto. Conversely, when each sensor pad 110 functions as a transmitting electrode, information about the sensor pad 110 that should function as a receiving electrode may be stored.
  • a driving signal is applied to the sensor pad 110 selected to function as a transmitting electrode, and a response signal is output from the sensor pad 110 functioning as a receiving electrode.
  • the touch detector 210 collects signals output from the sensor pad 110 functioning as a reception electrode to determine whether a touch occurs and to determine a location of the touch. At least some of the sensor pads 110 may be sequentially selected as the receiving electrode by the touch detector 210. Even if the sensor pad 110 has been selected as the receiving electrode, when the other sensor pad 110 functions as the receiving electrode, it may also function as a transmitting electrode.
  • the plurality of sensor pads 110 may function as both a transmitting electrode and a receiving electrode, and thus may be referred to as a hybrid sensor pad.
  • FIG. 8 is an exemplary view illustrating in detail a sensor pad of one row, two rows, and three rows included in the touch detection apparatus according to the exemplary embodiment of FIG. 6.
  • FIG. 8 denotes the same alphabet on sensor pads grouped through the same channel.
  • the signal wires extending from two sensor pads labeled 'A-1 and' A-2 'among the sensor pads arranged in one row are connected to the touch detection unit 210 to be described later as one channel. do.
  • Signal wires extending from two sensor pads labeled 'B-1' and 'B-2', 'C-1' and 'C-2' and two labeled 'D-1' and 'D-2' may also be connected to the touch detector 210 as one channel.
  • the signal wiring extending from the sensor pads labeled 'E-1' and 'E-2' may also be connected to the touch detector 210 as one channel.
  • sensor pads adjacent to any one of the sensor pads connected through the same channel are not grouped in the same channel as the sensor pads adjacent to the other.
  • an arrangement pattern of channels to which sensor pads adjacent to sensor pads connected through a specific channel are not overlapped may be mutually exclusively connected to another channel.
  • a sensor pad adjacent to a sensor pad indicated by A-1 which is one of the sensor pads connected through the channel A, is a sensor pad denoted by B-1 and is grouped through the B channel. Adjacent to the sensor pad indicated by A-2, since the sensor pads indicated by E-1 and C-2 are disposed, there are no sensor pads grouped into the same channel as the B channel.
  • sensor pads B-1 and B-2 connected to a specific channel (B channel) are selected for touch detection, and a sensor connected to the corresponding channel (B channel).
  • B channel a specific channel
  • B channel a sensor connected to the corresponding channel
  • a different signal is applied to each of the sensor pads adjacent to the plurality of sensor pads connected to the channel selected for the touch detection, thereby accurately detecting the sensor pad on which the intrinsic touch is generated.
  • the first sensor pad B-1 is provided. Detects that an intrinsic touch has occurred, and can distinguish a ghost touch that can be detected by the second sensor pad B-2 from an intrinsic touch. This will be described in more detail with reference to FIG. 9.
  • the plurality of signal wires extend from the respective sensor pads 110 to the lower edge of the substrate, and thus may be connected to the touch detector 210 described later.
  • the sensor pads grouped into the same channel may be connected through the same signal line.
  • the line width of the signal wiring can be formed very narrow, ranging from several micrometers to several tens of micrometers.
  • Sensor pad 110 and signal wiring are ITO (indium-tin-o ⁇ ide), ATO (Antimony Tin O ⁇ ide), IZO (indium-zinc-o ⁇ ide), CNT (carbon nanotube), graphene It may be made of a transparent conductive material such as).
  • the sensor pad 110 and the signal wiring can be simultaneously formed by, for example, laminating an ITO film on a substrate by sputtering or the like and then patterning the same using an etching method such as photolithography.
  • the substrate may be a transparent film.
  • the sensor pad 110 and the signal wiring may be directly patterned on the cover glass.
  • the substrate since the cover glass, the sensor pad 110, and the signal wiring are integrally implemented, the substrate may be omitted.
  • the driving unit 200 for driving the touch panel 100 may be formed on a circuit board such as a printed circuit board or a flexible circuit film, but is not limited thereto and may be directly mounted on a part of the substrate or the cover glass.
  • the driver 200 may include a touch detector 210, a touch information processor 220, a memory 230, a controller 240, and the like, and may be implemented as one or more integrated circuit (IC) chips.
  • the touch information processor 220, the memory 230, and the controller 240 may be separated from each other, or two or more components may be integrated.
  • the touch detector 210 may detect a touch by selecting a plurality of sensor pads 110 connected to the same channel in units of channels.
  • the touch detector 210 may include a plurality of switches, a plurality of capacitors, and a plurality of impedance elements connected to signal wiring, and a multiplexer (MUX) that selectively connects a channel to which the sensor pad 110 is connected for touch detection. May further include).
  • the touch detector 210 receives a signal from the controller 240 to drive circuits for touch detection and outputs a voltage corresponding to the touch detection result.
  • the touch detector 210 detects whether a touch occurs on the sensor pads 110 connected to the selected channel by selecting a channel through the multiplexer.
  • the multiplexer selects the sensor pads 110 on a channel basis, but simultaneously selects the sensor pads 110 connected to the same channel. Therefore, compared with a general touch detection device that individually selects each of the sensor pads 110 to sense a touch, the time for sensing the sensor pad 110 for touch detection can be shortened.
  • each of the sensor pads is a separate channel, rather than being connected to the touch detection unit 210, two or more sensor pads are connected to the touch detection unit 210 as one channel, and thus, touch is performed. Since the number of channels included in the detection apparatus is reduced, the area where the touch required for channel formation cannot be detected can be reduced, so that the accuracy of touch sensing can be improved.
  • the touch detector 210 in order to detect the sensor pad 110, the intrinsic touch is detected, to the sensor pads adjacent to the sensor pad connected through a specific channel selected by the multiplexer,
  • the same or different signal as the driving signal applied to the sensor pad connected through a specific channel may be applied. Therefore, even if the sensor pads are connected through the same channel, the parasitic capacitance generated by the influence of the adjacent sensor pad 110 may be different. That is, according to the voltage values applied to the sensor pads connected through the channel selected by the multiplexer and the adjacent sensor pads, a change value of the output signal may be different when a touch occurs, so that the touch detector 210 detects an intrinsic touch. Identified sensor pads. This will be described below in more detail with reference to FIG. 9.
  • the touch detector 210 may include an amplifier and an analog-to-digital converter, and may convert, amplify, or digitize a difference in voltage change of the sensor pad 110 into a memory 230. .
  • the touch information processor 220 processes the digital voltage stored in the memory 230 to generate necessary information such as whether or not it is touched, a touch area, and touch coordinates.
  • the controller 240 may control the touch detector 210 and the touch information processor 220, may include a micro control unit (MCU), and perform predetermined signal processing through firmware.
  • MCU micro control unit
  • the memory 230 stores digital voltages and predetermined data used for touch detection, area calculation, and touch coordinate calculation or data received in real time based on the difference in the voltage change detected by the touch detector 210.
  • FIG. 9 illustrates that when the same signal as the driving signal and a different signal are applied to the sensor pads adjacent to the sensor pads connected through the channel selected by the multiplexer according to an embodiment of the present invention, an output signal changes according to whether a touch occurs. It is an exemplary figure which shows the range.
  • whether or not a touch is detected by changing an output signal value when a conductor approaches a sensor pad.
  • the change in the output signal value at the time of touch generation may be different according to a signal applied to the sensor pad selected to detect whether or not the touch has occurred.
  • the same signal as the driving signal applied to the sensor pads connected to the specific channel selected for touch detection is applied to the sensor pads adjacent to the first sensor pad which is one of the sensor pads connected to the specific channel, the first sensor pad
  • the coupling capacitance between the sensor pad and the adjacent sensor pad may be minimized.
  • the second sensor when a signal different from the driving signal applied to the sensor pads connected to the specific channel is applied to the sensor pad adjacent to the second sensor pad, which is one of the sensor pads connected to the specific channel selected for touch detection, the second sensor The coupling capacitance value is increased due to the voltage difference between the pad and the adjacent sensor pad, and thus the output signal value may be different.
  • a signal identical to a driving signal applied to the first sensor pad is applied to a sensor pad adjacent to the first sensor pad which is one of the sensor pads connected to the first channel selected for touch detection.
  • the power difference between the first sensor pad and the adjacent sensor pad is minimized, so that the parasitic capacitance value is insignificant, so that when the touch does not occur, the output value of the first sensor pad has a small value.
  • a signal different from a driving signal applied to the second sensor pad may be applied to a sensor pad adjacent to the second sensor pad, which is another one of the sensor pads connected to the first channel.
  • a driving signal is applied to the sensor pads B-1 and B-2 connected to the B channel shown in FIG. 8, and the first sensor pad is any one of the sensor pads connected to the selected channel B.
  • FIG. The second sensor pad B- which is another one of the sensor pads connected to the selected channel B, is applied to the sensor pads A-1 and C-1 adjacent to (B-1). It is assumed that the same signal as the driving signal is applied to the sensor pads E-2 and D-2 adjacent to 2).
  • the touch detection apparatus when a touch is detected on the B channel, the touch detection apparatus according to the present invention may identify a sensor pad on which an intrinsic touch is detected according to a change in an output value before and after a touch occurs. That is, when the output value change before and after the touch is large, the parasitic capacitance value is insignificant, and the intrinsic touch is detected by the second sensor pad B-2 in which the same signal as the driving signal is applied to the adjacent sensor pads. It can be seen that. When the same signal as the drive signal is applied to the sensor pad adjacent to the sensor pad selected for touch detection, the influence of the parasitic capacitance is reduced, so that an increase in the output value generated when the touch occurs is generated by the drive signal on the adjacent sensor pad. This is because the magnitude is larger than when a different signal (eg GND) is applied.
  • a different signal eg GND
  • the intrinsic touch may be applied without detecting whether a touch occurs by separately selecting each sensor pad for intrinsic touch sensing.
  • the position of the detected sensor pad can be detected.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a touch detection method of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the touch detection apparatus includes a plurality of sensor pads, and one or more sensor pads among the plurality of sensor pads may be connected to the touch detection unit through the same channel, and the touch detection apparatus may include a channel. By selectively connecting, the touch of the selected channel can be detected.
  • the touch detection apparatus selects a specific channel for touch detection among a plurality of channels (S610) and applies a driving signal to the sensor pads connected to the selected specific channel.
  • a driving signal may be applied to the first sensor pads adjacent to the selected specific channel and the sensor pads adjacent to the selected specific channel, and a signal different from the driving signal may be applied to the second sensor pads adjacent to the specific channel (S620). ).
  • a channel in which a first sensor pad connected to a specific channel and adjacent sensor pads are connected does not overlap an array pattern with a channel in which a second sensor pad connected to the specific channel and adjacent sensor pads are connected.
  • the touch detection apparatus may receive a response signal output from the sensor pad of a specific channel according to the application of the driving signal (S630) and perform touch detection based on the received response signal (S640).
  • an output value generated when a touch is generated by applying the same signal as the driving signal to one of the sensor pads connected to a specific channel and a different signal to the other sensor pad adjacent to the other one. Since the increasing width of is different, it is possible to identify a sensor pad on which an intrinsic touch is detected.
  • FIG. 11 is a view showing an embodiment of a sensor pad arranged in the form of 3 ⁇ 10.
  • an identification number written numerically on each sensor pad 110 may be understood as a channel identification number. That is, it should be understood that the sensor pads 110 designated by the same number are bundled into one channel. As a result, compared to configuring each of the plurality of sensor pads 110 as independent channels, it is possible to implement only a small number of channels, it is possible to reduce the production cost in the process.
  • the second sensor pad 110 adjacent to any one first sensor pad 110 of the first sensor pads 511 grouped into one channel may have a sensor pad adjacent to the remaining first sensor pads 511. It can be seen that it is not tied to the same channel as 110. Accordingly, even when at least two sensor pads are connected in one channel, when touch is made on the A receiving electrode side, the sensor pads adjacent to the B receiving electrode connected to the same channel are applied to the sensor pads adjacent to the A receiving electrode. Since another driving signal is applied, only the A receiving electrode may be recognized as an actual touch when the touch is detected, and the B receiving electrode may not be recognized as a ghost touch.
  • the sensor pad 110 belonging to a channel selected from among a plurality of channels functions as a receiving electrode
  • a total of four sensor pads 110 are arranged in the column direction with a maximum of four sensor pads 110 in a column direction based on the sensor pad 110. If the implementation to function as a receiving electrode will be described as an example.
  • sensor pads 110 There are two sensor pads 110 designated as '3' in FIG. 11, and the identification numbers of the sensor pads 110 which are vertically adjacent to the '3' sensor pads 110 which are relatively disposed on the drawing are '5', '8' and '9'.
  • the identification number of the sensor pad 110 adjacent to the '3' sensor pad 110 disposed in the lower and relatively up and down are '0', '1', '6', '13', disposed on the upper The identification number does not overlap with the '3' sensor pad 110 and the adjacent sensor pad 110.
  • each of the plurality of sensor pads 110 belonging to the same channel is used as a receiving electrode, at least one of the first group of sensor pads 110 used as a transmitting electrode adjacent to the first receiving electrode, and the second At least one of the second group of sensor pads 110 used as a transmitting electrode adjacent to the receiving electrode belongs to different channels.
  • the sensor pad 110 adjacent to the first sensor pad 110 in the first sensor pad 110 and the second sensor pad 110 belonging to the same channel is different from the channel identification number pattern of the sensor pad 110 around the second sensor pad 110. That is, a pattern in which channels are allocated to adjacent sensor pads 110 of the first sensor pad 110 and a pattern in which channels are allocated to adjacent sensor pads 110 of the second sensor pad 110 are different.
  • sensor pad No. 3 When sensor pad No. 3 is utilized as a receiving electrode, sensor pad No. 3 disposed above and sensor pad 110 No. 3 disposed below are respectively referred to as' 5 ',' 8 ',' 9 'sensor pad 110,' 0 ',' 1 ',' 6 ',' 13 'sensor pad 110 has a transmission electrode group.
  • the 30 sensor pads 110 are illustrated as being composed of 14 channels, but the sensor pads 110 which are bundled into one channel are adjacent to the sensor pads 110 belonging to mutually exclusive channels. As long as it has a pad, it may be divided into different numbers of channels.
  • the number of the sensor pads 110 used as the transmitting electrode becomes N, left, right, N, up, down, left, or right, instead of two up and down, and a total of four. If, the method of tying the plurality of sensor pads 110 into a channel will be different from that of FIG. 11.
  • the plurality of channels are sequentially selected so that the sensor pad 110 belonging to the selected channel functions as a transmitting electrode or a receiving electrode, and the remaining sensor pads 110 function as a receiving electrode or a transmitting electrode so as to correspond thereto.
  • channels 0 through 13 are sequentially selected, so that the sensor pad 110 bounded by the selected channel sequentially functions as a receiving electrode.
  • the sensor pads 110 serve as transmission electrodes. That is, the thirty sensor pads 110 may function not only as one electrode of the receiving electrode or the transmitting electrode, but may function as both electrodes.
  • each sensor pad is assigned to one channel. That is, each sensor pad is connected to an independent channel, and each channel is sequentially selected to determine a touch generation point based on an output signal from each sensor pad. In the case of the touch generation method, a total of 30 channels are required.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a sensor pad and a channel assignment (channel routing) method in a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 11 and 12 a sensor pad and a channel assignment method and a sensor pad arrangement characteristic in the touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12. It will be described on the assumption that the sensor pads 110 are arranged in an array of 3 ⁇ 10 as shown in FIG. 11.
  • the following process may be performed by specifying the number of channels to be connected to all the sensor pads 110 in advance. For example, assuming that channels 1 to N are used, the following process may be performed.
  • one of the positions where the sensor pad 110 is disposed is selected (S810). Thereafter, it is checked whether there is a candidate channel to be connected to the sensor pad 110 disposed at the selected position (S820).
  • the candidate channel refers to a usable channel among channels 1 to N. The presence or absence of the candidate channel is to determine whether there is a selectable channel, that is, a channel that satisfies a condition to be described later. The determination of whether the condition is satisfied is performed by performing the steps described below. May be omitted.
  • step S810 the process can be started again from step S810 by increasing the number of channels (S821).
  • one of the corresponding candidate channels is selected (S830).
  • S830 a description will be made on the assumption that the sensor pads 110 disposed at the positions of 2 rows and 2 columns are selected, and channel 3 of the candidate channels is selected.
  • Step S840 it is determined whether the sensor pad 110 connected to the same channel as the channel selected in step S830 exists around the currently selected sensor pad 110.
  • Step S840 is to secure a certain distance between the sensor pads 110 connected to the same channel.
  • the minimum distance to be spaced between the sensor pads 110 connected to the same channel may be calculated according to the size of each sensor pad 110, but is not limited thereto.
  • the sensor pads 110 connected to the same channel as the sensor pads 110 indicated by '3' in FIG. 11 are separated by a length corresponding to five sensor pads 110 in the column direction, and the lengths of the sensors connected to the same channel. Assume that the minimum separation distance between the pads 110 is satisfied.
  • step S850 If it is confirmed that there is a sensor pad 110 connected to the same channel in the vicinity, the process returns to step S820 to select another candidate channel. On the contrary, if it is confirmed that there is no sensor pad 110 connected to the same channel around, step S850 is reached.
  • operation S850 it is determined whether adjacent sensor pads 110 of other sensor pads 110 connected to the same channel as the currently selected sensor pad 110 are connected to mutually exclusive channels. As described above, when the sensor pads 110 connected to the same channel function as the receiving electrode at the same time, the sensor pads 110 serving as the transmitting electrode around the corresponding sensor pads 110 are connected to different channels. It must be connected.
  • the range of the adjacent sensor pads 110 may be appropriately selected according to necessity.
  • two sensor pads 110 are arranged up and down in the column direction based on one sensor pad 110. 110).
  • Adjacent sensor pads 110 of sensor pads 110 which are present in two rows and two columns and are labeled '3', are connected to channels '5', '8' and '9', respectively, Since adjacent sensor pads 110 of 110 are connected to channels '0', '1', '6', and '13', respectively, it is confirmed that they are connected to mutually exclusive channels.
  • step S850 If it is determined in step S850 that it is determined that adjacent sensor pads 110 of other sensor pads 110 connected to the same channel as the currently selected sensor pad 110 are not connected to mutually exclusive channels, the process returns to step S820. Another channel to be connected to the currently selected sensor pad 110 must be selected.
  • the currently selected sensor pads 110 and adjacent sensor pads 511 and adjacent sensor pads 511 of the sensor pad 110 connected to the same channel as the selected sensor pad 110 are connected to each other by mutually exclusive channels. If so, proceed to the next step.
  • the transmitting electrodes are connected to mutually exclusive channels. This eliminates the problem of ghost touch generation.
  • FIG. 13 is an example in which each channel is assigned to a sensor pad such that up to four sensor pads function as a transmitting electrode, two at the top and bottom in a column direction when one sensor pad functions as a receiving electrode according to the method of FIG. 12.
  • numbers indicated on each sensor pad represent identification numbers of channels connected to the respective sensor pads. That is, it should be understood that sensor pads having the same identification number are tied to the same channel.
  • a pattern of a channel allocated to adjacent sensor pads of a first sensor pad and a pattern of a channel assigned to adjacent sensor pads of a second sensor pad among sensor pads belonging to the same channel are different from each other.
  • at least one of the adjacent sensor pads of the first sensor pad is connected to a channel to which the adjacent sensor pads of the second sensor pad do not belong.
  • the sensor pads belonging to the first channel and the sensor pads belonging to the second channel are disposed not to be adjacent to each other at two or more points.
  • the channels to which the first sensor pad and the adjacent sensor pads belong may be different from the channels to which the second sensor pad and the adjacent sensor pads belong.
  • 216 12 ⁇ 18 channels.
  • 216 sensor pads are arranged with only 35 channels in total.
  • all the sensor pads can function as both a receiving electrode and a transmitting electrode, and no ghost touch occurs. That is, while implementing a single layer mutual capacitive touch panel, complexity in the touch detection operation can be eliminated.
  • FIG. 14 illustrates an embodiment in which 16 ⁇ 24 sensor pads are arranged according to the method of FIG. 12. As in FIG. 13, when one sensor pad functions as a receiving electrode, each channel is allocated to the sensor pad such that up to four sensor pads function as a transmitting electrode, two up and down in the column direction.
  • 15 is a diagram illustrating a configuration of a touch detector according to an embodiment of the present invention.
  • the touch detector 210 may include a touch detection circuit 211, an analog front end (AFE) 212, an AFE controller 213, a memory 214, and a controller 215. have.
  • AFE analog front end
  • each of the sensor pads according to the embodiment of the present invention may function as a receiving electrode, and when the sensor pads function as the receiving electrode, adjacent sensor pads corresponding to the transmitting electrode are specified.
  • the reverse is also true. Therefore, when each sensor pad functions as a receiving electrode, information about adjacent sensor pads selected as the transmitting electrode should be stored.
  • FIG. 16 illustrates a data structure in which identification information of a corresponding transmission electrode of each reception electrode is stored.
  • RX ID and TX ID indicate channel identification information. That is, when a channel having a specific identification number in the form of "RX ID” is selected and the sensor pads connected thereto function as a receiving electrode, the sensor pads connected to the channel identified as “TX ID” correspondingly stored are transmitted electrodes. Function as. The information about the pair of "RX ID” and “RX ID” is stored in a table and is called a "pin map.” In other words, identification information about a channel connected to the sensor pads for applying the driving signal and identification information about the channel connected with the sensor pads for receiving the response signal according to the driving signal are stored in the form of a pin map. . A pair of one receiving electrode and one or more transmitting electrodes may be referred to as one node. In FIG. 15, a method of performing touch detection by implementing N nodes is illustrated, but the number of nodes may be increased or decreased.
  • a data structure as shown in FIG. 16, that is, a pin map, may be stored in the memory 214.
  • the touch detection operation is started, the data structure stored in the memory 214 is loaded into the AFE control unit 213.
  • the AFE control unit 213 Based on the loaded data structure, that is, the pin map, the AFE control unit 213 displays the reception electrode channel identification information and the transmission electrode channel identification information of each node before the touch detection operation for each node is started. To pass on.
  • the AFE 212 may be provided with a port for receiving channel identification information of the receiving electrode and a port for receiving channel identification information of the transmitting electrode.
  • the touch detection circuit 211 may perform a touch detection operation for each node.
  • the driving signal may be applied to the first channel designated as the transmission electrode for each node
  • the response signal may be received from the second channel designated as the reception electrode
  • the touch detection operation may be performed based on the response signal.
  • the controller 215 controls data transmission and reception and an interface between the AFE controller 213 and the memory 214.
  • the AFE 212, the AFE controller 213, the memory 214, and the controller 215 are all included in the touch detector 210, but all or at least some of them are provided separately from the touch detector 210. May be
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a method of performing touch detection in a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a specific node is performed by selecting a specific channel among a plurality of channels, so that the sensor pad connected to the corresponding channel functions as a receiving electrode (S100). This selection may be performed by the AFE control unit 213.
  • the channel identification information of the sensor pad which should function as the receiving electrode and the channel identification information of the sensor pad which should function as the transmitting electrode are transmitted to the AFE 212.
  • the touch detection circuit 211 applies a driving signal to a channel connected to the sensor pad that should function as a transmission electrode (S200), and thus receives a response signal from the sensor pad functioning as the receiving electrode (S300).

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 행과 열을 이루도록 배치되며, 둘 이상이 채널을 통해 서로 연결되는 복수의 센서패드; 및 제1채널에 속한 제1 센서패드에 구동신호를 인가하고, 상기 제1 센서패드에 인접한 제2 센서패드가 속하는 제2 채널로부터 응답신호를 수신하여 터치를 검출하는 터치 검출부를 포함하고, 상기 제1 채널에 속한 센서패드와 상기 제2 채널에 속한 센서패드는 둘 이상의 지점에서 서로 인접하지 않도록 배치되는 것인, 터치 검출 장치가 제공된다.

Description

하이브리드형 센서패드들을 포함하는 정전용량 방식 터치 검출 장치 및 이의 터치 검출 방법
본 발명은 하이브리드형 센서패드들을 포함하는 정전용량 방식 터치 검출 장치 및 이의 터치 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 송신전극과 수신전극 모두로 기능하는 하이브리드형 센서패드들을 단층으로 배치하여 상호 정전용량 방식의 터치 검출이 가능한 장치 및 이의 터치 검출 방법에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉 수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적 신호는 입력 신호로서 이용된다.
터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전 용량 방식 등이 알려져 있다. 이 중 정전 용량 방식의 터치 패널은 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 감지 패턴이 주변의 다른 감지 패턴 또는 접지 전극 등과 형성하는 정전 용량의 변화를 감지함으로써 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. 정전 용량 방식 중에는 송신 전극을 통해 인가된 구동 신호에 따른 수신 전극에서의 출력 신호를 기초로 터치 여부를 검출해내는 상호 정전용량 방식이 일반적으로 이용되었다.
도 1은 통상적인 상호 정전 용량 방식의 터치 패널의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 상호 정전 용량 방식의 터치 패널은 제1 층에 서로 평행하게 배치되는 복수개의 송신 전극(11), 제2 층에 서로 평행하게 배치되되, 상기 송신 전극(11)과는 수직으로 배치되는 복수개의 수신 전극(12)을 포함할 수 있다. 이때 제1 층과 제2 층 사이에는 소정의 유전율을 가진 절연층을 개재시켜 전도성이 있는 제1 층과 제2층을 분리할 수 있다.
송신 전극(11)에는 구동 신호가 인가되며, 이에 따라 전기장이 발생하게 된다. 수신 전극(12)은 송신 전극(11)에 의해 발생된 전기장에 의한 드리프트 전류, 즉, 응답 신호를 감지하는 전극이다. 만약, 특정 지점에 터치가 발생하게 되면, 송신 전극(11)에 의해 형성된 전기장이 영향을 받게 되고, 이에 따라 수신 전극(12)에 의해 발생되는 응답 신호가 달라지는데, 이러한 원리로 터치 지점을 파악할 수 있게 되는 것이다.
도 2는 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 분해 평면도이다.
도 2를 참고하면, 터치 스크린 패널(20)은 투명 기판(22)과 투명 기판(22) 위에 차례로 형성된 제1 센서 패턴층(23), 제1 절연막층(24), 제2 센서 패턴층(25) 및 제2 절연막층(26)과 금속 배선(27)으로 이루어진다.
제1 센서 패턴층(23)은 투명 기판(22) 위에 횡방향을 따라 연결될 수 있으며, 행 단위로 금속 배선(27)과 연결된다.
제2 센서 패턴층(25)은 제1 절연막층(24) 위에 열방향을 따라 연결될 수 있으며, 제1 센서 패턴층(23)과 중첩되지 않도록 제1 센서 패턴층(23)과 교호로 배치된다. 또한, 제2 센서 패턴층(25)은 열 단위로 금속 배선(27)과 연결된다.
터치 스크린 패널(20)에 사람의 손가락이나 접촉 수단이 접촉되면 제1 및 제2 센서 패턴층(13, 15) 및 금속 배선(27)을 통하여 구동 회로 측으로 접촉 위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그리고 이렇게 전달된 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 따라 접촉 위치가 파악된다.
그러나 이러한 터치 스크린 패널(20)은 제1 층과 제2 층을 서로 다른 층으로 형성하여야 하며, 각 센서 패턴층(13, 15)에 인듐-틴 옥사이드(ITO)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어진 패턴을 별도로 구비하여야 하고, 센서 패턴층(13, 15) 사이에 절연막층(14)을 구비하여야 하므로 두께가 증가할 뿐만 아니라 공정 비용이 증가한다.
또한, 터치에 의해 미세하게 발생하는 정전용량의 변화를 수차례 축적하여야 터치 검출이 가능하기 때문에 높은 주파수로 정전용량 변화를 감지하여야 한다. 그리고, 정전용량의 변화를 정해진 시간 내에 충분히 축적하기 위해서는 낮은 저항을 유지하기 위한 금속 배선을 필요로 하는데, 이러한 금속 배선은 터치 스크린의 테두리에 베젤을 두껍게 하고 추가의 마스크 공정을 발생시킨다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 도 3, 도 4 및 도 5에 도시되는 바와 같은 터치 검출 장치들이 제안되었다.
도 3은 상호 정전 용량 방식의 터치 검출 장치를 단층으로 구현한 일례를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 복수개의 송신 전극(310)이 하나의 수신 전극(320)과 그룹을 이루어 배치된다는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 바(bar) 형태의 수신 전극(320)의 일측에 복수개의 송신 전극(310)이 인접한 형태로 배치되며, 수신 전극(320)은 서로 평행한 형태로 복수개 배치될 수 있다.
이러한 형태에서는 수신 전극(320)에 인접한 복수개의 송신 전극(310)에 구동 신호를 순차적으로 인가시켜줌으로써 수신 전극(320)에서 발생하는 응답 신호를 검출하게 된다.
그러나, 이러한 형태에서는 수신 전극(320)의 일측, 즉, 도 2에서 파선으로 이루어진 사각형으로 표시한 부분에만 송신 전극(310)에 의해 발생되는 전기장이 작용하는 형태가 된다. 즉, 송신 전극(310)에 의해 발생되는 전기장이 수신 전극(320)의 전면에 영향을 주는 형태가 아니기 때문에, 터치 검출에 있어서 민감성 또는 정확성이 떨어질 수 밖에 없다.
도 4는 상호 정전 용량 방식의 터치 검출 장치를 단층으로 구현한 다른 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 하나의 송신 전극(410)에 복수개의 수신 전극(420)이 인접한 형태로 형성되며, 송신 전극(410)은 복수개로 구비된다는 것을 알 수 있다. 송신 전극(410)은 바(bar) 형태로 구현되며, 길이 방향을 따라 복수개의 수신 전극(420)이 인접해 있다. 환언하면, 도 2의 구성에서 송신 전극(310)과 수신 전극(420)이 상호 배치를 바꾸어 형성된 형태이다.
그러나, 도 4에 도시되는 예에 있어서도, 송신 전극(410)에 의해 발생되는 전기장이 수신 전극(420)의 일측에만 영향을 주기 때문에 도 3을 참조하여 설명한 예와 동일한 문제점을 갖는다. 또한, 도 4에 도시되는 예에 있어서는 응답 신호를 발생시키는 수신 전극(420)들 사이의 간격이 좁기 때문에 서로 간의 기생 커패시턴스의 영향도 무시할 수 없게 된다.
도 3 및 도 4에 도시되는 방식에 있어서는 터치 검출에 있어서의 민감성 및 정확도가 떨어지며, 노이즈에 의한 영향도 뒤따른다. 이를 극복하기 위해서는 송신 전극(310, 410)으로부터 발생하는 전기장의 크기를 높게 하거나, 송신 전극(310, 410)과 수신 전극(320, 420) 간 경계면을 길게 하여야 한다. 그러나, 송신 전극(310, 410)으로부터 발생하는 전기장의 크기를 크게 하기 위해서는 송신 전극(310, 410)에 고전압 신호를 가해주어야 하는 부담이 따르고, 송신 전극(310, 410)과 수신 전극(320, 420) 간 경계면을 길게 하기 위해서는 전극의 크기를 크게 하여야 하기 때문에 터치 검출에 있어서의 해상도(resolution)가 떨어질 수 밖에 없다.
도 5는 상호 정전 용량 방식의 터치 검출 장치를 단층으로 구현한 또 다른 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 평행한 형태로 분기되어 있는 송신 전극(510)들 사이 영역에 수신 전극(520)이 삽입되는 구조로 형성되었다는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 수신 전극(520)도 복수개가 평행한 형태로 분기되어 있는데, 각 분기된 수신 전극(520)들이 송신 전극(510) 사이 영역들에 배치된다.
이러한 구조에 따르면 송신 전극(510)과 수신 전극(520) 간의 경계면 길이가 길어져 프린징 정전용량(fringing capacitance)의 크기가 증가된다. 그러나, 이러한 구조에 의하면 송신 전극(510)과 수신 전극(520) 간 기능이 독립되어 있어 상호 기능적 교환이 불가능하다. 또한, 송신 전극(510)의 배치와 수신 전극(520)의 배치가 영역별로 동일하지 않아, 수신 전극(520)을 통해 획득한 전기적 정보에 대한 해석 방식도 영역별로 차별을 두어야 하는 등 터치 검출에 있어서의 좌표 계산 복잡도가 증가될 수밖에 없다.
따라서, 송신 전극과 수신 전극을 단층으로 형성하여 생산비용을 줄이면서도, 단순화된 알고리즘으로 터치 검출을 할 수 있도록 하는 기술에 대한 개발이 필요하게 되었다.
상기의 터치 검출 장치들은 터치가 실제 일어나지 않은 위치에 터치가 존재하는 것처럼 보이는 현상, 즉, 고스트 터치의 발생을 방지할 수 없다는 문제점 또한 존재한다.
고스트 터치가 발생하는 것을 방지하기 위해, 복수개의 센서패드를 매트릭스 형태로 배치하고, 복수개의 터치 패드 각각이 다른 형태를 가지도록 구성하여, 복수개의 터치 패드 각각이 서로 다른 접촉 신호를 발생하도록 하거나, 터치 검출부와 복수개의 센서패드 각각을 개별적으로 연결하여 멀티 터치를 판단 할 수 있도록 하였다. 즉 매트릭스 형태로 배치된 센서패드가 개별적으로 접촉을 감지할 수 있도록 구성하였다. 그러나 상기한 터치 검출 장치는 복수개의 센서패드가 서로 다른 형태를 갖거나, 개별적으로 터치 검출부와 연결되어야 하므로, 설계가 복잡하고 제조비용이 높다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 복수개의 센서패드를 활용하여 상호 정전용량 방식의 터치 검출 장치를 단층으로 구현하되, 복수개의 센서패드 각각을 독립적인 채널로 구성하는 것에 비해 현저히 적은 수의 채널만으로 구현할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 복수개의 센서패드를 활용하여 상호 정전용량 방식의 터치 검출 장치를 단층으로 구현하되, 어떠한 센서패드가 수신 전극으로 활용되는지와 무관하게 동일한 터치 검출 방법이 적용되도록 함으로써, 터치 검출 동작의 복잡도가 낮아지도록 하며, 이와 동시에 터치 검출의 정확도 및 동작 속도를 향상시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상호 정전용량 방식의 터치 검출 장치에 있어서 터치 검출 동작의 복잡도를 낮게 하면서도 고스트 터치와 진성 터치를 효율적으로 구분할 수 있도록 하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 행과 열을 이루도록 배치되며, 둘 이상이 채널을 통해 서로 연결되는 복수의 센서패드; 및 제1채널에 속한 제1 센서패드에 구동신호를 인가하고, 상기 제1 센서패드에 인접한 제2 센서패드가 속하는 제2 채널로부터 응답신호를 수신하여 터치를 검출하는 터치 검출부를 포함하고, 상기 제1 채널에 속한 센서패드와 상기 제2 채널에 속한 센서패드는 둘 이상의 지점에서 서로 인접하지 않도록 배치되는 것인, 터치 검출 장치가 제공된다.
상기 터치 검출부는, 상기 제2채널에 속한 센서패드 중, 상기 제2 센서패드를 제외한 다른 센서패드와 인접한 센서패드들에는 상기 구동신호와 상이한 신호를 인가할 수 있다.
동일한 채널에 속하는 센서패드들 각각에 인접한 센서패드들이 속하는 채널은 상이하게 형성될 수 있다.
동일한 채널에 속하는 센서패드들 각각에 인접한 센서패드들이 속하는 채널들의 배열 패턴은 상호 중복되지 않도록 형성될 수 있다.
동일한 채널에 연결된 센서패드들은 기 특정된 최소 거리 이상 떨어져 배치되는 것이 바람직하다.
상기 터치 검출부는, 상기 응답 신호를 수신하는 각각의 센서패드들과, 상기 구동 신호를 인가하는 센서패드들에 대한 정보를 매칭 저장하며, 상기 저장된 정보를 기초로 상기 하나의 채널을 선택할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 행과 열을 이루도록 배치되는 복수의 센서패드들을 포함하는 터치 검출 장치의 터치 검출 방법에 있어서, 복수개의 채널 중 특정 채널을 선택하는 단계; 상기 특정 채널에 속하며, 인접 센서패드들에 대한 채널 할당 패턴이 상이한 복수개의 센서패드들 중 적어도 하나와 인접한 센서패드에 구동 신호를 인가하는 단계; 상기 구동 신호 인가에 따라 상기 특정 채널에 속하는 센서패드들로부터 출력되는 응답 신호를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 응답 신호를 기초로 터치 검출을 수행하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법이 제공된다.
상기 구동 신호 인가 단계는, 상기 특정 채널에 속하는 센서패드들 중 상기 구동 신호가 인가된 센서패드와 인접하지 않은 센서패드들에 상기 구동 신호와 상이한 신호를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 특정 채널에 속하는 센서패드들로부터 수신되는 응답 신호의 터치 발생 전 후 변화 폭을 기초로, 진성 터치가 감지된 센서패드를 식별하여 터치를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 특정 채널 선택 단계는, 응답 신호 검출 대상이 되는 각각의 센서패드와, 상기 구동 신호 인가 대상이 되는 센서패드에 대한 매칭 정보를 기초로 수행될 수 있다.
상기 구동 신호 인가 단계는, 각 노드 별 수신 전극 및 송신 전극으로 기능하는 센서패드들에 대한 정보를 저장하고 있는 메모리로부터 상기 특정 채널에 대한 정보 및 상기 구동 신호를 인가할 센서패드에 대한 정보를 참조하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 복수의 행과 열을 이루도록 배치되는 복수의 센서패드들로서, 동일한 채널에 속하는 센서패드들 각각은 인접 센서패드들에 대한 채널 할당 패턴이 상이한 센서패드들; 구동 신호를 인가하기 위한 센서패드들이 속하는 채널 및 상기 구동 신호 인가에 따른 응답 신호를 수신하기 위한 센서패드들이 속하는 채널을 노드 정보로서 핀 맵(Pin Map)의 형태로 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 정보를 토대로, 제1 채널에 구동 신호를 인가하고, 상기 구동 신호 인가에 따른 응답 신호를 상기 제1 채널과 동일한 노드로 저장된 제2 채널로부터 수신하여 터치 검출 동작이 수행되도록 하는 AFE(Analog Front End)를 포함하는, 터치 검출 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 센서패드를 활용하여 상호 정전용량 방식의 터치 검출 장치를 단층으로 구현할 수 있으며, 복수개의 센서패드 각각을 독립적인 채널로 구성하는 것에 비해 현저히 적은 수의 채널만으로 구현할 수 있어, 공정상 생산 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 각각의 센서패드가 송신 전극 및 수신 전극 모두로 활용되는 하이브리드형 센서패드로 이용될 수 있고, 어떠한 센서패드가 수신 전극으로 활용되더라도 동일한 터치 검출 방법이 적용될 수 있기 때문에, 처리 검출 동작의 복잡도가 증가하지 않으면서도 단층으로 상호 정전용량 방식의 터치 검출 장치를 구현할 수 있어, 터치 검출의 정확도 및 동작 속도가 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인접한 센서패드에 어떠한 신호가 인가되는지에 따라 출력 신호의 특성이 달라지므로, 하나의 채널에 여러 개의 센서패드가 연결되어 있을지라도, 정확한 터치 지점을 판별해낼 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에 의하면, 간단한 설계 변형을 통해 고스트 터치의 발생을 억제하고 진성 터치를 감지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에 의하면, 채널 수가 감소되어, 이에 따라 채널 형성을 위해 요구되는 터치를 검출할 수 없는 영역이 줄어들 수 있으므로, 터치 감지의 정확도가 향상될 수 있다.
도 1은 통상적인 상호 정전 용량 방식의 터치 패널의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 터치 스크린 패널의 분해 평면도이다.
도 3은 상호 정전 용량 방식의 터치 검출 장치를 단층으로 구현한 일례를 나타낸다.
도 4는 상호 정전 용량 방식의 터치 검출 장치를 단층으로 구현한 다른 예를 나타낸다.
도 5는 상호 정전 용량 방식의 터치 검출 장치를 단층으로 구현한 또 다른 예를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은, 도6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치에 포함된 1행, 2행 및 3행의 센서패드를 상세하게 도시한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 멀티플렉서가 선택한 센서패드와 인접한 센서패드들에 구동신호와 동일한 신호 및 상이한 신호가 인가된 경우, 터치 발생 여부에 따라 출력 신호가 변화하는 범위를 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 터치 검출 방법을 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 3×10의 매트릭스 형태로 배치한 센서패드의 구현예를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 터치 검출 장치에서 센서패드와 채널 할당 방법을 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 12×18의 매트릭스 형태로 센서패드를 배치한 구현예를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 16×24의 매트릭스 형태로 센서패드들을 배치한 구현예를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부의 메모리에 저장되는 데이터 구조를 타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치에서 터치 검출을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 터치 패널(100)과 구동부(200)를 포함한다.
터치 패널(100)은 기판 위에 형성되어 있는 복수의 센서패드(110) 및 센서패드(110)에 연결되어 있는 복수의 신호배선(미도시)을 포함한다. 기판은 투명한 소재의 유리 또는 플라스틱 필름 등으로 만들어질 수 있다.
예를 들어 복수의 센서패드(110)는 사각형 또는 마름모꼴일 수 있으나 이와 다른 형태일 수도 있으며, 균일한 형태의 다각형 형태일 수도 있다. 센서패드(110)는 인접한 다각형의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
본 명세서 상에서 ‘채널’은, 동일한 구동 신호가 인가되는 적어도 둘 이상의 신호배선들을 의미하며, 일 실시예에 따른, 복수의 센서 패드(110)들은 2개 이상씩 그룹을 지어 하나의 채널로서 터치 검출부(210)와 연결된다.
각각 그룹이 지어진 복수개의 센서 패드로부터 연장되는 신호 배선은 하나의 채널로서 터치 검출부(210)에 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일한 채널을 통해 연결된 센서패드들 중 어느 하나에 인접하는 센서 패드는 다른 하나에 인접하는 센서 패드와 동일한 채널로 그룹화되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 특정 채널을 통해 연결되는 센서패드에 인접한 센서패드들이 연결된 채널들의 배열 패턴은 중복되지 않는다. 이와 같이, 동일한 채널에 연결된 복수개의 센서 패드들 각각에 인접한 센서 패드들은 상호 배타적으로 다른 채널과 연결될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 검출 장치는 터치 패널(100) 및 터치 검출부(210)를 포함한다.
터치 패널(100)은 복수의 행과 열로 이루어지는 매트릭스 형태로 배치되는 복수개의 센서패드(110)들을 포함한다.
각각의 센서패드(110)는 신호 배선(미도시됨)을 통해 터치 검출부(210)와 연결되는데, 복수의 센서패드(110)들은 2개 이상씩 그룹을 지어 상호 전기적으로 연결된 하나의 채널로서 터치 검출부(210)와 연결된다. 즉, 채널을 통해 둘 이상의 센서패드(110)가 서로 연결된다. 본 명세서에서 ‘채널’이라 함은 터치 검출부(210)에 의해 선택되는 단위라고 할 수 있다. 동일한 채널에 속하는 센서패드(110)들 각각으로부터 연장되는 신호 배선은 터치 검출부(210)에 의한 터치 검출 동작 시 동시에 선택된다. 이를 위해 동일한 채널에 속하는 센서패드(110)들 각각으로부터 연장되는 신호배선들은 터치 검출부(210) 내의 영역 또는 그 인접 부근에서 전기적으로 연결될 수 있고, 터치 검출부(210)는 멀티플렉서(미도시됨) 등을 통해 각 채널 중 하나를 선택하여, 해당 채널에 속하는 센서패드(110)들에 동일한 구동 신호를 인가하거나, 해당 센서패드(110)들로부터 응답 신호를 동시에 수신한다. 구체적으로, 터치 검출부(210)는 제1 채널에 속한 센서패드(110)에 구동 신호를 인가하고, 상기 구동 신호가 인가된 센서패드(110)에 인접한 제2 채널에 속한 센서패드(110)로부터 응답 신호를 수신하여 터치를 검출할 수 있다.
본 발명에서는 복수의 센서패드(110)들이 2개 이상씩 하나의 채널로 묶여 터치 검출부(210)와 연결되는데, 예를 들면, 도 7에서 '1'로 시작하는 식별기호를 가진 2개의 센서패드, 즉, '1-a'와 '1-b'로 표시된 2개의 센서패드로부터 연장되는 신호 배선은 하나의 채널로서 터치 검출부(210)에 연결된다. 각각 '2-a' 및 '2-b'로 표시된 2개의 센서패드로부터 연장되는 신호 배선 또한 마찬가지이며, 각각 '3-a' 및 '3-b'로 표시된 2개의 센서패드로부터 연장되는 신호 배선도 동일하다.
일 실시예에 따르면, 하나의 채널에 속하는 센서패드(110)는 송신 전극으로 기능할 수도 있으며, 수신 전극으로 기능할 수도 있다. 예를 들어, 각각 '1-a' 및 '1-b'로 표시된 2개의 센서패드가 선택되어 수신 전극으로 구동될 때에는 그 주변에 있는 센서패드들이 송신 전극으로 기능한다.
이 때, '1-a' 및 '1-b'로 표시된 2개의 센서패드 중 하나와 인접하는 센서패드는 다른 하나와 인접하는 센서패드와 동일한 채널에 속하지 않는다.
즉, 도 7에서 '1-a'로 표시된 센서패드의 주변에 있는 센서패드는 '4-a'로 표시된 센서패드나, '1-b'로 표시된 센서패드 주변에는 상기 '4-a'로 표시된 센서패드와 동일한 채널을 구성하는 '4-b'로 표시된 센서패드가 인접하지 않아야 한다.
이에 따라, 하나의 채널 선택에 의해 복수개의 센서패드(110)가 수신 전극으로 선택되더라도, 선택된 센서패드(110) 중 어느 하나에 대해 송신 전극으로 기능하는 센서패드들은, 하나의 채널에서 하나의 센서 패드만 존재한다. 이에 따라, 제1 수신 전극 쪽에서 터치가 이루어진 경우, 동일한 채널로 연결된 제2 수신 전극에 인접한 센서패드들에는 제1 수신 전극에 인접한 센서패드들에 인가되는 것과는 다른 구동 신호가 인가되기 때문에, 터치 검출시 제1 수신 전극에 대해서만 실제 터치로 인식하고 제2 수신 전극을 고스트 터치(ghost touch)로 인식하지 않을 수 있다.
환언하면, 각각 '1-a' 및 '1-b'로 표시된 2개의 센서패드가 수신 전극으로 선택되는 경우, 센서패드 '1-a'에 대한 송신 전극은 '4-a'로 표시된 센서패드가 되며, 센서패드 '1-b'에 대한 송신 전극은 상기 '4-a'로 표시된 센서패드와 동일한 채널에 속하지 않는 '2-b'로 표시된 센서패드가 된다. 이에 대해서는 후에 더욱 상세히 설명하기로 한다.
일 실시예에 따른 터치 검출부(210)는 복수개의 센서패드(110)들 각각에 연결된 채널들을 라우팅하여, 채널 중 일부에 구동 신호를 인가하고, 채널 중 나머지 일부를 통해서는 검출된 응답 신호가 수신될 수 있도록 한다.
구체적으로, 각각이 적어도 하나 이상의 센서패드(110)와 연결된 복수개의 채널 중 하나를 선택하여 이를 수신 전극으로 기능하도록 하고, 수신 전극으로 선택된 센서패드(110) 주변에 존재하는 센서패드(110)들에 대해서는 구동 신호를 인가하여 송신 전극으로 기능하도록 한다. 이를 위해, 터치 검출부(210)는 각각의 센서패드(110)가 수신 전극으로 기능할 때, 이와 대응하여 송신 전극으로 기능하여야 할 센서패드(110)에 대한 정보를 저장하고 있을 수 있다. 역으로, 각각의 센서패드(110)가 송신 전극으로 기능할 때, 이와 대응하여 수신 전극으로 기능하여야 할 센서패드(110)에 대한 정보를 저장하고 있을 수 있다.
송신 전극으로 기능하도록 선택된 센서패드(110)에는 구동 신호가 인가되며, 이에 대한 응답 신호는 수신 전극으로 기능하는 센서패드(110)로부터 출력된다. 터치 검출부(210)는 수신 전극으로 기능하는 센서패드(110)로부터 출력되는 신호들을 취합하여 터치 발생 여부의 확인 및 터치 발생 위치에 대한 판단을 수행한다. 터치 검출부(210)에 의해 센서패드(110)들 중 적어도 일부가 수신 전극으로 순차 선택될 수 있다. 수신 전극으로 선택되었던 센서패드(110)라 할지라도 다른 센서패드(110)가 수신 전극으로 기능할 때에는 송신 전극으로 기능할 수도 있다.
본 발명에서는 복수의 센서패드(110)들이 송신 전극 또는 수신 전극 모두로 기능할 수 있기 때문에 하이브리드형 센서패드라 칭할 수 있다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라, 고스트 터치의 발생을 방지하는 원리를 설명하도록 한다.
도 8은, 도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치에 포함된 1행, 2행 및 3행의 센서패드를 상세하게 도시한 예시도이다. 참고로, 도 8은, 동일한 채널을 통해 그룹화된 센서패드들에 동일한 알파벳을 표기 하였다.
도 8을 참조하여 살펴보면, 1행에 배치된 센서패드 중 ‘A-1와 ‘A-2’로 표시된 2개의 센서 패드로부터 연장되는 신호 배선은 하나의 채널로서 후술할 터치 검출부(210)에 연결된다. ‘B-1’ 및 ‘B-2’로 표시된 2개의 센서 패드로부터 연장되는 신호 배선, 'C-1' 및 ‘C-2’ 그리고 ‘D-1’ 및 ‘D-2’로 표시된 2개의 센서 패드로부터 연장되는 신호 배선도 하나의 채널로서 터치 검출부(210)에 연결될 수 있다. ‘E-1' 및 ‘E-2’로 표시된 센서패드로부터 연장되는 신호배선도 동일한 원리로, 하나의 채널로서 터치 검출부(210)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일한 채널을 통해 연결된 센서패드들 중 어느 하나에 인접하는 센서 패드는 다른 하나에 인접하는 센서 패드와 동일한 채널로 그룹화되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 특정 채널을 통해 연결되는 센서패드에 인접한 센서패드들이 연결된 채널들의 배열 패턴은 중복되지 않는다. 이와 같이, 동일한 채널에 연결된 복수개의 센서 패드들 각각에 인접한 센서 패드들은 상호 배타적으로 다른 채널과 연결될 수 있다.
도 8을 참조하여 살펴보면, A라는 채널을 통해 연결된 센서패드 중 어느 하나인A-1로 표시된 센서 패드에 인접한 센서 패드는 B-1로 표시된 센서 패드로, B채널을 통해 그룹화되나, 다른 하나인A-2로 표시된 센서 패드에 인접하여, E-1 및 C-2로 표시된 센서패드가 배치되므로, B채널과 동일한 채널로 그룹화된 센서 패드가 존재하지 않는다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 동일한 채널로 그룹화된 복수개의 센서 패드(110)가 터치 발생 여부 감지를 위하여 선택되더라도, 선택된 복수개의 센서 패드(110) 중 어느 하나에 인접한 센서 패드들은, 다른 하나에 인접한 센서 패드들과 동일한 채널로 그룹화되지 않게 된다.
이에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 터치 검출을 위해 특정 채널(B 채널)에 연결되는 센서패드들(B-1, B-2)이 선택되고, 당해 채널(B채널)에 연결되는 센서 패드 중 제1 센서패드(B-1)에서 진성 터치가 이루어진 경우, 동일한 채널(B채널)에 연결된 제2 센서패드(B-2)에 인접한 센서 패드(E-2, D-2)들에는, 제1 센서패드(B-1)에 인접한 센서 패드(A-1, C-1)들에 인가되는 것과는 상이한 신호가 인가될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 터치 여부 감지를 위해 선택된 채널에 연결된 복수개의 센서 패드에 인접한 센서패드들 각각에 서로 상이한 신호가 인가되는 것을 통하여, 진성 터치가 발생한 센서패드를 정확하게 감지할 수 있다.
도 8과 같은 경우, 동일한 채널(B채널)에 연결된 센서패드(B-1, B-2)들 각각과 인접한 센서패드들에 서로 상이한 신호가 인가됨에 따라, 제1 센서 패드(B-1)에서 진성 터치가 발생하였음을 감지하고, 제2 센서패드(B-2)에서 감지될 수 있는 고스트 터치(ghost touch)를 진성 터치와 구분할 수 있다. 이에 대해서는, 도 9를 참조하여 보다 상세하게 살펴보도록 한다.
복수의 신호배선은 각각의 센서패드(110)로부터 기판의 아래 가장자리까지 연장되어 있어, 후술한 터치 검출부(210)에 접속될 수 있다. 이때, 동일한 채널로 그룹화된 센서패드들은 동일한 신호배선을 통하여 연결될 수 있다. 신호배선의 선폭은 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터 수준으로 상당히 좁게 형성될 수 있다.
센서패드(110)와 신호배선은 ITO(indium-tin-o×ide), ATO(Antimony Tin O×ide), IZO(indium-zinc-o×ide), CNT(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등의 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
센서패드(110)와 신호배선은, 예를 들어 ITO 막을 기판 위에 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 적층한 다음 포토리소그래피 (photolithography) 등의 에칭 방법을 사용하여 패터닝함으로써 동시에 형성할 수 있다. 기판은 투명 필름이 이용될 수 있다.
한편, 커버 유리에 센서패드(110)와 신호배선이 직접 패터닝 될 수 있다. 이 경우 커버 유리, 센서패드(110), 신호배선이 일체형으로 구현되기 때문에 기판은 생략될 수 있다.
터치 패널(100)을 구동하기 위한 구동부(200)는 인쇄 회로 기판이나 가요성 회로 필름과 같은 회로 기판 위에 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 기판 또는 커버 유리의 일부에 직접 실장될 수도 있다.
구동부(200)는 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240) 등을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 직접회로(IC) 칩으로 구현될 수 있으며, 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다.
터치 검출부(210)는, 동일한 채널로 연결되는 복수개의 센서패드(110)들을 채널 단위로 선택하여, 터치 여부를 감지할 수 있다.
터치 검출부(210)는 신호배선과 연결된 복수의 스위치, 복수의 커패시터 및 복수의 임피던스 소자들을 포함할 수 있으며, 터치 검출을 위해 센서패드(110)가 연결된 채널을 선택적으로 연결하는 멀티플렉서(MUX, 미도시)를 더 포함할 수 있다. 터치 검출부(210)는 제어부(240)로부터 신호를 받아 터치 검출을 위한 회로들을 구동하고, 터치 검출 결과에 대응하는 전압을 출력한다.
본 발명의 실시예에 따른, 터치 검출부(210)는 멀티플렉서를 통해 채널을 선택하여, 선택한 채널에 연결된 센서패드(110)들의 터치 발생 여부를 감지한다.
본 발명의 실시예에 따른 멀티플렉서는 채널 단위로 센서패드(110)들을 선택하되, 동일한 채널로 연결되는 센서패드(110)들을 동시에 선택할 수 있다. 따라서, 센서패드(110) 각각을 개별적으로 선택하여 터치를 감지하는 일반적인 터치 검출 장치와 비교하여, 터치 검출을 위해 센서패드(110)를 감지하는 시간이 줄어들 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 센서패드 각각이 별개의 채널로, 터치 검출부(210)와 연결되는 것이 아닌, 둘 이상의 센서패드가 하나의 채널로, 터치 검출부(210)와 연결되므로, 터치 검출 장치에 포함된 채널 수가 감소되어, 채널 형성을 위해 요구되는 터치를 검출할 수 없는 영역이 줄어들 수 있으므로, 터치 감지의 정확도가 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 터치 검출부(210)는, 진성 터치가 감지된 센서패드(110)를 감지하기 위하여, 멀티플렉서가 선택한 특정 채널을 통해 연결되는 센서패드와 인접하는 센서패드들에, 특정 채널을 통해 연결되는 센서패드에 인가되는 구동 신호와 동일 또는 상이한 신호를 인가할 수 있다. 따라서, 동일한 채널을 통해 연결된 센서패드라 하더라도, 인접한 센서패드(110)의 영향에 따라 발생하는 기생 정전용량의 값이 상이해질 수 있다. 즉, 멀티플렉서가 선택한 채널을 통해 연결되는 센서패드들과 인접하는 센서패드들에 가해지는 전압 값에 따라, 터치 발생시 출력 신호의 변화 값이 상이해질 수 있어, 터치 검출부(210)는 진성 터치가 감지된 센서패드를 식별할 수 있다. 이에 대해서 이하, 도 9를 참조하여 보다 상세하게 살펴보도록 한다.
일 실시예에 따른, 터치 검출부(210)는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있으며, 센서패드(110)의 전압 변화의 차이를 변환, 증폭 또는 디지털화하여 메모리(230)에 기억시킬 수 있다.
터치 정보 처리부(220)는 메모리(230)에 기억된 디지털 전압을 처리하여 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표 등의 필요한 정보를 생성한다.
제어부(240)는 터치 검출부(210) 및 터치 정보 처리부(220)를 제어하며, 마이크로 컨트롤 유닛(micro control unit, MCU)을 포함할 수 있으며, 펌 웨어를 통해 정해진 신호 처리를 수행할 수 있다.
메모리(230)는 터치 검출부(210)로부터 검출된 전압 변화의 차이에 기초한 디지털 전압과 터치 검출, 면적 산출, 터치 좌표 산출에 이용되는 미리 정해진 데이터 또는 실시간 수신되는 데이터를 기억한다.
이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 진성 터치 검출 방법에 대하여 살펴보도록 한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 멀티플렉서가 선택한 채널을 통해 연결된 센서패드에 인접하는 센서패드들에 구동신호와 동일한 신호 및 상이한 신호가 인가된 경우, 터치 발생 여부에 따라 출력 신호가 변화하는 범위를 도시한 예시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 경우, 센서패드에 전도체가 접근한 경우의 출력 신호 값 변화를 통해 터치 여부를 감지한다. 이때, 터치 발생 여부 감지를 위해 선택한 센서패드와 인접하는 센서패드들에 인가되는 신호에 따라 터치 발생시의 출력 신호값 변화 폭이 상이해질 수 있다.
터치 검출을 위해 선택된 특정 채널에 연결된 센서패드들에 인가되는 구동신호와 동일한 신호가, 특정 채널에 연결된 센서패드 중 어느 하나인 제1 센서패드에 인접한 센서패드들에 인가되는 경우, 제1 센서패드와 인접한 센서패드 간의 커플링 정전용량(coupling capacitance)의 값이 최소화 될 수 있다.
반면, 터치 검출을 위해 선택된 특정 채널에 연결된 센서패드 중 다른 하나인 제2 센서패드와 인접한 센서패드에, 특정 채널에 연결된 센서패드들에 인가되는 구동신호와 상이한 신호가 인가되는 경우, 제2 센서패드와 인접한 센서패드 간 전압 차이에 의한 커플링 정전용량 값이 상승하게 되어, 출력 신호 값이 상이해질 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 센서패드에 터치가 발생하여 출력 신호값이 상승하는 경우를 가정하고, 터치 발생 여부에 따른 출력 신호의 변화 범위를 살펴본다.
도 9에 (a)에 도시된 바와 같이, 터치 검출을 위해 선택된 제1 채널에 연결된 센서패드 중 어느 하나인 제1 센서패드와 인접한 센서패드에, 제1 센서패드에 인가되는 구동신호와 동일한 신호가 인가되는 경우, 제1 센서패드와 인접한 센서패드 간의 전력차가 최소화되어, 기생 정전용량 값이 미미하므로, 터치가 발생하지 않았을 때 제1 센서패드의 출력 값은 작은 값을 갖는다.
반면, 도 9에 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 채널에 연결된 센서패드 중 다른 하나인 제2 센서패드와 인접한 센서패드에, 제2 센서패드에 인가되는 구동신호와 상이한 신호 예를 들어, 그라운드(GND) 신호가 인가되는 경우, 제2 센서패드와 인접한 센서패드 간의 전압차(=구동신호-그라운드 신호)에 따라 발생하는 기생 정전용량 값이 상승하게 된다. 이에 따라, 터치가 발생하지 않는 경우의 제2 센서패드의 출력 값이, 제1 센서패드의 출력 값보다 상승한다. 따라서, 제2 센서패드에 인접한 센서패드들에, 제2 센서패드에 인가되는 구동신호와 상이한 신호가 인가되는 경우, 터치 미발생시의 출력 값이 상승하므로, 도 9에 도시된 바와 같이, 터치 발생시 발생되는 출력 값의 증가 폭(=터치 발생시 출력값-터치 미발생시 출력값)이 줄어들게 된다.
예를들어, 도 8에 도시된B 채널에 연결되는 센서패드들(B-1, B-2)에 구동 신호를 인가하고, 선택된 채널(B)에 연결된 센서패드 중 어느 하나인 제1 센서패드(B-1)에 인접한 센서패드들(A-1, C-1)에 구동 신호와 상이한 그라운드 전압을 인가하고, 선택된 채널(B)에 연결된 센서패드 중 다른 하나인 제2 센서패드(B-2)에 인접한 센서패드들(E-2, D-2)에는 구동신호와 동일한 신호를 인가하였다고 가정한다.
터치 검출 결과, B 채널에서 터치가 검출되면, 본 발명에 따른 터치 검출 장치는, 터치 발생 전후의 출력 값 변화에 따라, 진성 터치가 감지된 센서패드를 식별할 수 있다. 즉, 터치 발생 전후의 출력 값 변화가 큰 경우는, 기생 정전용량 값이 미미한 경우로, 인접한 센서패드들에 구동 신호와 동일한 신호가 인가된 제2센서패드(B-2)에서 진성 터치가 검출되었음을 알 수 있다. 터치 검출을 위해 선택된 센서패드와 인접하는 센서패드에, 구동신호와 동일한 신호가 인가된 경우, 기생 정전 용량의 영향이 줄어들어, 터치 발생시에 생기는 출력 값의 증가 폭이, 인접한 센서패드에 구동신호와 상이한 신호(예를 들어, GND)가 인가된 경우 보다, 크기 때문이다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 센서패드를 터치 패널 상에 배치하더라도, 멀티플렉서가 진성 터치 감지를 위해 센서패드 각각을 별개로 선택하여 터치 발생 여부를 감지하지 않고서도, 진성 터치가 감지된 센서패드의 위치를 감지할 수 있다.
이하, 도 10을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 방법에 대하여 살펴보도록 한다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 터치 검출 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는, 복수의 센서패드를 포함하며, 이들 복수개의 센서패드 중 하나 이상의 센서패드는, 동일한 채널을 통해 터치 검출부와 연결될 수 있으며, 터치 검출 장치는, 채널을 선택적으로 연결하여, 선택한 채널의 터치 발생 여부를 감지할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는, 복수개의 채널 중 터치 검출을 위하여 특정 채널을 선택하여(S610), 선택한 특정 채널에 연결된 센서패드들에는 구동신호를 인가한다.
그리고, 선택한 특정 채널에 연결된 제1 센서패드와 인접한 센서패드들에는 구동 신호를 인가하고, 상기 특정 채널에 연결된 제2센서패드와 인접한 센서패드들에는 구동 신호와 상이한 신호를 인가할 수 있다(S620). 이때, 특정 채널에 연결된 제1 센서패드와 인접한 센서패드들이 연결된 채널은, 상기 특정 채널에 연결된 제2 센서패드와 인접한 센서패드들이 연결된 채널과 배열 패턴이 중복되지 않는다.
이후, 터치 검출 장치는, 상기 구동 신호 인가에 따라 특정 채널의 센서 패드로부터 출력되는 응답 신호를 수신하여(S630) 수신된 응답 신호를 기초로 터치 검출을 수행할 수 있다(S640).
이와 같이, 본 발명에 따르면, 특정 채널에 연결되는 센서패드 중 어느 하나와 인접한 센서패드에는 구동신호와 동일한 신호를, 다른 하나와 인접한 센서패드에는 상이한 신호를 인가하여, 터치 발생시에 발생되는 출력 값의 증가 폭이 상이하게 되므로, 이를 기초로 진성 터치가 감지된 센서패드를 식별할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에서의 센서패드 배치에 대해 설명하기로 한다.
도 11은 3×10의 형태로 배치한 센서패드의 구현예를 나타낸 도면이다.
도 11에서 각각의 센서패드(110)에 숫자로 명기되어 있는 식별 번호는 채널 식별 번호로 이해될 수 있다. 즉, 동일한 숫자로 명기되어 있는 센서패드(110)들은 하나의 채널로 묶이는 것으로 이해되어야 한다. 그 결과, 복수개의 센서패드(110) 각각을 독립적인 채널로 구성하는 것에 비해 현저히 적은 수의 채널만으로 구현할 수 있어, 공정상 생산 비용을 줄일 수 있다.
도 11을 참조하면, 2개 내지 4개의 센서패드(110)가 하나의 채널에 속한다는 것을 알 수 있다.
또한, 하나의 채널로 묶인 제1 센서패드들(511) 중 어느 하나의 제1 센서패드(110)에 인접한 제2 센서패드(110)는 나머지 제1 센서패드들(511)에 인접한 센서패드(110)와 동일한 채널로 묶이지 않는다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 적어도 둘 이상의 센서패드들을 하나의 채널로 연결하더라도A 수신 전극 쪽에서 터치가 이루어졌을 때, 동일한 채널로 연결된 B 수신 전극에 인접한 센서패드들에는 A수신 전극에 인접한 센서패드들에 인가되는 것과 다른 구동 신호가 인가되기 때문에, 터치 검출시 A 수신 전극에 대해서만 실제 터치로 인식하고 B 수신 전극을 고스트 터치로 인식하지 않을 수 있다.
복수의 채널 중 선택되는 채널에 속하는 센서패드(110)가 수신 전극으로 기능할 때, 해당 센서패드(110)를 기준으로 열 방향으로 상하 2개씩, 최대로 총 4개씩의 센서패드(110)가 수신 전극으로 기능하도록 구현하는 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
'3'으로 명기된 센서패드(110)는 도 11에서 2개 존재하는데, 도면상 상대적으로 상부에 배치되는 '3'번 센서패드(110)와 상하로 인접한 센서패드(110)들의 식별 번호는 '5', '8', '9'이다. 한편, 상대적으로 하부에 배치되는 '3'번 센서패드(110)와 상하로 인접한 센서패드(110)의 식별 번호는 '0', '1', '6', '13'으로서, 상부에 배치된 '3'번 센서패드(110)와 인접하는 센서패드(110)들과는 그 식별번호가 겹치지 않는다.
환언하면, 동일한 채널에 속하는 복수개의 센서패드(110) 각각이 수신 전극으로 활용될 시, 제1 수신 전극과 인접하여 송신 전극으로 활용되는 제1 센서패드(110) 그룹 중 적어도 하나와, 제2 수신 전극과 인접하여 송신 전극으로 활용되는 제2 센서패드(110) 그룹 중 적어도 하나는 서로 다른 채널에 속한다.
또한, 각각의 채널에 식별 번호를 부여하였을 때, 동일한 채널에 속하는 제1 센서패드(110)와 제2 센서패드(110)에 있어서, 제1 센서패드(110)와 인접하는 센서패드(110)들에 채널 식별 번호를 부여한다면 그 패턴이 제2 센서패드(110) 주변 센서패드(110)의 채널 식별 번호 패턴과 상이해진다. 즉, 제1 센서패드(110)의 인접 센서패드(110)들에 채널을 할당한 패턴과 제2 센서패드(110)의 인접 센서패드(110)들에 채널을 할당한 패턴이 상이해진다.
'3'번 센서패드(110)가 수신 전극으로 활용될 때에는 상부에 배치된 '3'번 센서패드(110)와 하부에 배치된 '3'번 센서패드(110)가 각각 '5', '8', '9'번 센서패드(110), '0', '1', '6', '13'번 센서패드(110)를 송신 전극 군으로 가지게 된다.
즉, '3'으로 명기된 센서패드(110) 2개가 동시에 수신 전극으로 선택되더라도, 두 센서패드(110)에 대해 송신 전극으로 기능하는 인접 센서패드(110)는 동일한 채널에 속하지 않는다. '3'으로 명기된 센서패드(110) 중 상부에 배치된 센서패드(110)에 터치가 발생한 경우를 가정하면, '5', '8', '9'번 센서패드(110) 중 어느 하나에 구동 신호를 인가했을 시, 2개의 '3'번 센서패드(110) 중 상부에 배치된 센서패드(110)에서만 터치 발생과 관련된 응답 신호가 출력되게 되며, 하부의 '3'번 센서패드(110)에는 터치 미발생에 대응되는 응답 신호가 출력된다.
결과적으로, 특정 채널을 선택하여 복수개의 센서패드(110)를 수신 전극 또는 송신 전극으로 활용하더라도, 터치 여부 검출에 활용되는 송신 전극과 수신 전극의 쌍, 즉, 송신 전극의 채널 식별 번호와 수신 전극의 채널 식별 번호 간 조합이 중복되지 않게 된다. 따라서, 특정 채널을 선택하여 복수개의 센서패드(110)를 동시에 수신 전극 또는 송신 전극으로 활용하더라도 정확한 터치 발생 지점을 파악할 수 있게 되며, 이에 따라, 터치 미발생 지점을 터치 발생 지점으로 잘못 파악하는 고스트 터치 현상을 일으키지 않게 된다.
도 11에 도시되는 실시예에서는 30개의 센서패드(110)들이 14개의 채널로 구성된 것으로 예시되었으나, 하나의 채널로 묶인 센서패드(110)들이 상호 배타적인 채널에 속하는 센서패드(110)들을 인접 센서패드로 갖기만 한다면, 다른 개수의 채널로 나뉘어 구성될 수도 있다.
만약 특정 센서패드(110)가 수신 전극으로 선택되었을 때 송신 전극으로 활용되는 센서패드(110)가 상하로 2개, 최대 총 4개씩이 아니라, 좌우로 N개, 또는 상하좌우로 N개가 되는 경우라면, 복수의 센서패드(110)들을 채널로 묶는 방식이 도 11과는 달라질 것이다.
한편, 복수개의 채널은 순차적으로 선택되어, 선택된 채널에 속하는 센서패드(110)가 송신 전극 또는 수신 전극으로 기능하고, 나머지 센서패드(110)들이 이에 대응되도록 수신 전극 또는 송신 전극으로 기능하게 된다. 도 11에 도시된 실시예에서는 '0'번부터 '13'번까지의 채널이 순차적으로 선택되어, 선택된 채널로 묶인 센서패드(110)가 순차적으로 수신 전극으로 기능하게 되며, 이 때, 이에 인접한 센서패드(110)들이 송신 전극으로 기능하게 된다. 즉, 30개의 센서패드(110)들이 수신 전극 또는 송신 전극 중 어느 하나의 전극 기능만을 하는 것이 아니라, 2가지 전극의 기능 모두를 할 수 있다.
통상적인 경우에는, 3×10의 형태로 센서패드들을 배치한 경우, 각각의 센서패드를 하나씩의 채널에 할당한다. 즉, 각 센서패드는 서로 독립적인 채널과 연결되어 있으며, 각 채널을 순차적으로 선택하여, 각 센서패드로부터의 출력 신호를 기초로 터치 발생 지점을 파악하게 된다. 이러한 터치 발생 방식에 의하는 경우에는 총 30개의 채널이 필요하다.
그러나, 도 11에 도시되는 실시예의 경우에는 14개의 채널만이 필요하게 되므로, 채널의 개수가 현저히 줄어들게 되고, 이에 따라 전체 터치 패널에서 채널의 구현을 위해 필요한 면적이 최소화될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 터치 검출 장치에서 센서패드와 채널 할당(채널 라우팅) 방법을 설명하는 도면이다.
이하, 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치에서의 센서패드와 채널 할당 방법 및 센서패드 배치 특성에 대해 설명하기로 한다. 도 11과 같이 3×10의 배열로 센서패드(110)가 배치되는 예를 가정하여 설명한다.
사전에 모든 센서패드(110)와 연결될 채널의 개수를 특정하여 아래의 과정을 수행할 수 있다. 예를 들면, 1번 채널부터 N번 채널까지 사용될 것을 가정하여 아래의 과정을 수행할 수 있다.
먼저, 센서패드(110)가 배치되어 있는 위치 중 하나의 위치를 선택한다(S810). 그 후, 선택된 위치에 배치되는 센서패드(110)와 연결될 후보 채널이 존재하는지 여부를 확인한다(S820). 후보 채널은 1번 채널부터 N번 채널 중 사용 가능한 채널을 의미한다. 후보 채널의 존재 여부 확인은 선택 가능한 채널, 즉, 후술하는 조건을 만족하는 채널이 존재하는지 여부를 확인하는 것이며, 아래 설명할 단계 수행에 의해 그 조건 만족 여부에 대한 판단이 이루어지므로, 단계 S820은 생략될 수도 있다.
만약, 후보 채널이 존재하지 않는다면, 센서패드(110)의 배치 및 채널의 할당은 실패한 것으로 결론지어진다. 이 때에는 사전에 가정한 채널의 개수가 적다는 의미이므로, 채널의 개수를 증가시켜(S821) 본 과정을 단계 S810부터 다시 시작할 수 있다.
후보 채널이 존재한다면, 해당 후보 채널들 중 하나를 선택한다(S830). 도 11에서 2행 2열의 위치에 배치된 센서패드(110)가 선택되었고, 후보 채널들 중 '3'번 채널이 선택된 경우를 가정하여 설명을 이어가기로 한다.
현재 선택된 센서패드(110)의 주변에 단계 S830에서 선택한 채널과 동일한 채널에 연결된 센서패드(110)가 존재하는지 여부를 확인한다(S840). 단계 S840은 동일한 채널로 연결되는 센서패드(110) 간 거리를 일정 정도 확보하기 위한 것이다. 예를 들면, 각 센서패드(110)의 크기에 따라 동일한 채널에 연결된 센서패드(110) 간 이격되어야 하는 최소 거리를 산정할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 11에서 '3'으로 표시된 센서패드(110)와 동일한 채널로 연결된 센서패드(110)는 열 방향으로 5개의 센서패드(110)에 해당하는 길이만큼 떨어져 있고, 이 길이는 동일한 채널로 연결된 센서패드(110) 간 최소 이격 거리를 만족하다고 가정한다.
만약, 주변에 동일한 채널로 연결되는 센서패드(110)가 존재하는 것으로 확인되면, 단계 S820으로 돌아가 다른 후보 채널을 선택한다. 반대로, 주변에 동일한 채널로 연결되는 센서패드(110)가 존재하지 않는 것으로 확인되면, 단계 S850으로 넘어간다.
단계 S850에서는 현재 선택된 센서패드(110)와 동일한 채널로 연결된 다른 센서패드(110)의 인접 센서패드(110)들이 상호 배타적인 채널로 연결되어 있는지 여부를 확인하게 된다. 이는 상기 설명한 바와 같이, 동일한 채널로 연결되어 있는 센서패드(110)들이 동시에 수신 전극으로 기능할 때, 해당 센서패드(110)들 주변에서 송신 전극으로 기능하는 센서패드(110)들은 서로 다른 채널로 연결되어 있어야 하기 때문이다.
인접 센서패드(110)의 범위는 필요에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 도 11의 예에서는 하나의 센서패드(110)를 기준으로 열 방향으로 상하 2개씩의 센서패드(110)가 인접 센서패드(110)가 된다.
2행 2열에 존재하며 '3'으로 표시된 센서패드(110)의 인접 센서패드(110)는 각각 '5', '8', '9'번 채널과 연결되고, '3'으로 표시된 다른 센서패드(110)의 인접 센서패드(110)는 각각 '0', '1', '6', '13'번 채널과 연결되므로, 상호 배타적인 채널과 연결되는 것으로 확인된다.
단계 S850에서의 확인 결과, 현재 선택된 센서패드(110)와 동일한 채널로 연결된 다른 센서패드(110)의 인접 센서패드(110)들이 상호 배타적인 채널로 연결되어 있지 않은 것으로 판단되면, 단계 S820으로 돌아가 현재 선택된 센서패드(110)와 연결될 다른 채널을 선택하여야 한다.
반대로 현재 선택된 센서패드(110)와 인접한 센서패드들(511), 상기 선택된 센서패드(110)와 동일한 채널로 연결된 센서패드(110)의 인접 센서패드들(511)이 상호 배타적인 채널로 연결된 것으로 확인되면, 다음 단계로 진행한다.
상기의 과정을 반복하여, N×M의 센서패드(110) 모두에 대해 채널 할당이 이루어졌는지 여부를 확인하고(S860), 그러하다면, 센서패드의 배치 및 채널 할당 과정을 마친다. 만약 그렇지 않다면, 다른 위치에 배치된 센서패드(110)에 대해 채널 할당 과정을 반복적으로 수행한다.
상기 과정에 의해 센서패드(110)를 배치하게 되면, 하나의 채널을 선택하여, 이에 연결된 복수 개의 센서패드(110)를 수신 전극으로 기능하도록 하더라도, 이에 대한 송신 전극은 상호 배타적인 채널로 연결되기 때문에 고스트 터치 발생 문제가 제거된다.
도 13은 도 12의 방법에 따라 하나의 센서패드가 수신 전극으로 기능할 때 열 방향으로 상하 2개씩, 최대 4개의 센서패드가 송신 전극으로 기능하도록 센서패드에 각 채널을 할당한 예로서, 12×18의 매트릭스 형태로 센서패드를 배치한 실시예를 나타낸다.
도 13에서 각 센서패드에 명기되어 있는 번호는 각 센서패드에 연결된 채널의 식별 번호를 나타낸 것이다. 즉, 동일한 식별 번호를 갖는 센서패드들은 동일한 채널로 묶이는 것으로 이해되어야 한다.
도 13을 참조하면, 동일한 채널에 속하는 센서패드 중 제1 센서패드의 인접 센서패드들에 할당된 채널의 패턴과, 제2 센서패드의 인접 센서패드들에 할당된 채널의 패턴은 서로 다르다. 또한, 제1 센서패드의 인접 센서패드들 중 적어도 하나는 제2 센서패드의 인접 센서패드들이 속하지 않는 채널과 연결된다. 환언하면, 제1 채널에 속한 센서패드와 제2 채널에 속한 센서패드는 둘 이상의 지점에서 서로 인접하지 않도록 배치된다. 또한, 동일한 채널에 속한 제1 센서패드와 제2 센서패드에 있어서, 제1 센서패드와 인접한 센서패드들이 속한 채널들은, 제2 센서패드와 인접한 센서패드들이 속한 채널들과 상이한 것일 수 있다.
각각의 센서패드에 하나씩의 채널을 할당한다면 총 216(=12×18)개의 채널이 필요하지만, 도 13의 실시예에서는 현저히 적은 총 35개의 채널만으로 216개의 센서패드를 배치하였다.
또한, 모든 센서패드가 수신 전극 및 송신 전극의 기능 모두를 할 수 있으며, 고스트 터치가 발생하지 않게 된다. 즉, 단층 구조의 상호 정전 용량 방식 터치 패널을 구현하면서도 터치 검출 동작에 있어서의 복잡성을 배제할 수 있다.
도 14는 도 12의 방법에 따라 16×24의 센서패드들을 배치한 실시예를 나타낸다. 도 13에서와 마찬가지로 하나의 센서패드가 수신 전극으로 기능할 때 열 방향으로 상하 2개씩, 최대 4개의 센서패드가 송신 전극으로 기능하도록 센서패드에 각 채널을 할당하였다.
각각의 센서패드에 하나씩의 채널을 할당한다면 총 384(=16×24)개의 채널이 필요하지만, 도 14의 실시예에서는 현저히 적은 총 44개의 채널만으로 384개의 센서패드를 배치하였다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, 터치 검출부(210)는 터치 검출 회로(211), AFE(Analog Front End)(212), AFE 제어부(213), 메모리(214) 및 제어부(215)를 포함하여 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 센서패드들은 각각이 수신 전극으로 기능할 수 있으며, 수신 전극으로 기능할 때 이에 대응하여 송신 전극으로 기능하는 인접 센서패드들이 특정되어 있다. 물론 그 역도 마찬가지이다. 따라서, 각 센서패드가 수신 전극으로 기능할 때 송신 전극으로 선택되는 인접 센서패드들에 대한 정보가 저장되어 있어야 한다.
도 16은 각각의 수신 전극별 대응되는 송신 전극에 대한 식별 정보가 저장되어 있는 데이터 구조를 나타낸다.
도 16에서 "RX ID", "TX ID"는 채널 식별 정보를 나타내는 것이다. 즉, "RX ID"의 형태의 특정 식별 번호를 갖는 채널이 선택되어 이와 연결된 센서패드들이 수신 전극으로 기능할 때, 대응되어 저장되어 있는 "TX ID"로 식별되는 채널에 연결된 센서패드들이 송신 전극으로 기능하게 된다. 이렇게 “RX ID”와 “RX ID”의 쌍에 관한 정보가 테이블화되어 저장된 것을 “핀 맵(Pin Map)”이라 칭한다. 환언하면, 구동 신호를 인가하기 위한 센서패드들과 연결된 채널에 대한 식별 정보 및 상기 구동 신호 인가에 따른 응답 신호를 수신하기 위한 센서패드들과 연결된 채널에 대한 식별 정보가 핀 맵의 형태로 저장된다. 하나의 수신 전극과 일 이상의 송신 전극의 쌍을 하나의 노드라고 할 수 있는데, 도 15에서는 N개의 노드를 구현하여 터치 검출을 하는 방법에 예시되어 있으나, 노드의 수는 증감될 수 있다.
다시 도 15를 참조하면, 도 16에 도시된 바와 같은 데이터 구조, 즉, 핀 맵이 메모리(214)에 저장될 수 있다. 터치 검출 동작이 시작될 때에는 메모리(214)에 저장된 상기 데이터 구조가 AFE 제어부(213)로 로딩된다.
AFE 제어부(213)는 로딩된 데이터 구조, 즉, 핀 맵을 기초로 하여, 매 노드에 대한 터치 검출 동작이 시작되기 전에 각 노드의 수신 전극 채널 식별 정보 및 송신 전극 채널 식별 정보를 AFE(212)에 전달한다. 이를 위해 AFE(212)에는 수신 전극의 채널 식별 정보를 받는 포트와 송신 전극의 채널 식별 정보를 받는 포트가 구비될 수 있다.
AFE(212)가 수신한 정보에 따라서, 터치 검출 회로(211)는 각 노드에 대한 터치 검출 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 매 노드 별로 송신 전극으로 지정된 제1 채널에 구동 신호를 인가하고, 수신 전극으로 지정한 제2 채널로부터 응답 신호를 수신하여, 이를 기초로 터치 검출 동작을 수행할 수 있다.
제어부(215)는 AFE 제어부(213)와 메모리(214) 간 데이터 송수신 및 인터페이스를 제어한다.
상기에서는 AFE(212), AFE 제어부(213), 메모리(214), 제어부(215)가 모두 터치 검출부(210)에 포함되는 것으로 예시하였으나, 이들 모두 또는 적어도 일부는 터치 검출부(210)와 별도로 구비될 수도 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치에서 터치 검출을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 먼저, 메모리(214)에 저장되어 있는 정보, 즉, 도 16에 도시되는 바와 같은 각 노드 별 수신 전극 및 송신 전극으로 기능하는 센서패드들에 대한 정보를 토대로, 특정 노드를 선택한다. 특정 노드의 선택은 복수개의 채널 중 특정 채널을 선택하여, 해당 채널에 연결된 센서패드를 수신 전극으로 기능하도록 함으로써 수행된다(S100). 이러한 선택은 AFE 제어부(213)에 의해 수행될 수 있다.
특정 채널에 대한 선택이 완료되면, 수신 전극으로 기능하여야 하는 센서패드의 채널 식별 정보와, 송신 전극으로 기능하여야 하는 센서패드의 채널 식별 정보가 AFE(212)로 전달된다.
터치 검출 회로(211)는 송신 전극으로 기능하여야 하는 센서패드와 연결된 채널에 구동 신호를 인가하고(S200), 이에 따라 수신 전극으로 기능하는 센서패드로부터의 응답 신호를 수신한다(S300).
상기 수신된 응답 신호를 기초로 터치 발생 여부 및 터치 발생 지점을 판단할 수 있다(S400).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 복수의 행과 열을 이루도록 배치되며, 둘 이상이 채널을 통해 서로 연결되는 복수의 센서패드; 및
    제1채널에 속한 제1 센서패드에 구동신호를 인가하고, 상기 제1 센서패드에 인접한 제2 센서패드가 속하는 제2 채널로부터 응답신호를 수신하여 터치를 검출하는 터치 검출부를 포함하고,
    상기 제1 채널에 속한 센서패드와 상기 제2 채널에 속한 센서패드는 둘 이상의 지점에서 서로 인접하지 않도록 배치되는 것인, 터치 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 검출부는,
    상기 제2채널에 속한 센서패드 중, 상기 제2 센서패드를 제외한 다른 센서패드와 인접한 센서패드들에는 상기 구동신호와 상이한 신호를 인가하는, 터치 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    동일한 채널에 속하는 센서패드들 각각에 인접한 센서패드들이 속하는 채널은 상이하게 형성되는, 터치 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    동일한 채널에 속하는 센서패드들 각각에 인접한 센서패드들이 속하는 채널들의 배열 패턴은 상호 중복되지 않도록 형성되는, 터치 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    동일한 채널에 연결된 센서패드들은 기 특정된 최소 거리 이상 떨어져 배치되는, 터치 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 터치 검출부는,
    상기 응답 신호를 수신하는 각각의 센서패드들과, 상기 구동 신호를 인가하는 센서패드들에 대한 정보를 매칭 저장하며, 상기 저장된 정보를 기초로 상기 하나의 채널을 선택하는, 터치 검출 장치.
  7. 복수의 행과 열을 이루도록 배치되는 복수의 센서패드들을 포함하는 터치 검출 장치의 터치 검출 방법에 있어서,
    복수개의 채널 중 특정 채널을 선택하는 단계;
    상기 특정 채널에 속하며, 인접 센서패드들에 대한 채널 할당 패턴이 상이한 복수개의 센서패드들 중 적어도 하나와 인접한 센서패드에 구동 신호를 인가하는 단계;
    상기 구동 신호 인가에 따라 상기 특정 채널에 속하는 센서패드들로부터 출력되는 응답 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 응답 신호를 기초로 터치 검출을 수행하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동 신호 인가 단계는,
    상기 특정 채널에 속하는 센서패드들 중 상기 구동 신호가 인가된 센서패드와 인접하지 않은 센서패드들에 상기 구동 신호와 상이한 신호를 인가하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 특정 채널에 속하는 센서패드들로부터 수신되는 응답 신호의 터치 발생 전 후 변화 폭을 기초로, 진성 터치가 감지된 센서패드를 식별하여 터치를 검출하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 특정 채널 선택 단계는,
    응답 신호 검출 대상이 되는 각각의 센서패드와, 상기 구동 신호 인가 대상이 되는 센서패드에 대한 매칭 정보를 기초로 수행되는, 터치 검출 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 구동 신호 인가 단계는,
    각 노드 별 수신 전극 및 송신 전극으로 기능하는 센서패드들에 대한 정보를 저장하고 있는 메모리로부터 상기 특정 채널에 대한 정보 및 상기 구동 신호를 인가할 센서패드에 대한 정보를 참조하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.
  12. 복수의 행과 열을 이루도록 배치되는 복수의 센서패드들로서, 동일한 채널에 속하는 센서패드들 각각은 인접 센서패드들에 대한 채널 할당 패턴이 상이한 센서패드들;
    구동 신호를 인가하기 위한 센서패드들이 속하는 채널 및 상기 구동 신호 인가에 따른 응답 신호를 수신하기 위한 센서패드들이 속하는 채널을 노드 정보로서 핀 맵(Pin Map)의 형태로 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 정보를 토대로, 제1 채널에 구동 신호를 인가하고, 상기 구동 신호 인가에 따른 응답 신호를 상기 제1 채널과 동일한 노드로 저장된 제2 채널로부터 수신하여 터치 검출 동작이 수행되도록 하는 AFE(Analog Front End)를 포함하는, 터치 검출 장치.
PCT/KR2015/005375 2014-06-10 2015-05-29 하이브리드형 센서패드들을 포함하는 정전용량 방식 터치 검출 장치 및 이의 터치 검출 방법 WO2015190725A1 (ko)

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