WO2016028039A1 - 클러스터 단위로 터치 검출을 수행하는 터치 검출 방법 및 장치 - Google Patents

클러스터 단위로 터치 검출을 수행하는 터치 검출 방법 및 장치 Download PDF

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cluster
touch
sensing
sensing nodes
touch detection
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PCT/KR2015/008556
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정익찬
김동운
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크루셜텍(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for performing touch detection on a cluster basis, and more particularly, to a method and apparatus for maintaining a resolution while improving sensitivity in a touch detection operation.
  • 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 the image display device.
  • the touch screen panel converts a contact position touched by a human finger or the like into an electrical signal.
  • the electrical signal is used as an input signal.
  • 1 is a view showing the configuration of a conventional touch detection device.
  • the touch detection device includes a touch panel 10 and a driving device 20.
  • the touch panel 10 may include a plurality of sensor pads 11 arranged in rows and columns, and the driving device 20 may include a touch detector 21. Each of the sensor pads 11 and the driving device 20 may be connected through a signal line 12.
  • the touch detector 21 sequentially selects one of the plurality of signal wires 12 and performs a touch detection operation on the sensor pad 11 connected to the corresponding signal wires 12.
  • a touch capacitance is formed between the touch generating means (for example, a human finger, etc.) and the sensor pad 11, and the magnitude of the signal output from the sensor pad 11 varies according to the magnitude of the touch capacitance. .
  • the touch detector 21 applies a predetermined voltage to the selected sensor pad 11, and then detects whether a touch occurs on each sensor pad 11 based on the magnitude of a signal output from the sensor pad 11.
  • the size of the voltage supplied to the sensor pad 11 may be increased or the area of the sensor pad 11 may be increased in the touch detection operation.
  • the magnitude of the voltage supplied to the sensor pad 11 is increased, the power consumption increases, and the influence of the parasitic capacitance present in the circuit may also increase.
  • the area of the sensor pad 11 is increased, the resolution in the detection of touch is reduced.
  • FIG. 2 is a view for explaining another example of a conventional touch detection apparatus.
  • the touch detection apparatus may include a touch panel 30 and a driving device 40.
  • the touch panel 30 includes a plurality of driving electrodes 31 arranged in parallel with each other, and a plurality of sensing electrodes 32 arranged perpendicular to the arrangement direction of the driving electrodes 31.
  • the driving electrode 31 and the sensing electrode 32 may be formed on different layers and may be electrically insulated.
  • the driving signal supply unit 41 of the driving device 40 selects one of the driving electrodes 31 to apply a predetermined driving signal, and the touch detection unit 42 receives a signal output from the sensing electrode 32.
  • sensing node N An area where the driving electrode 31 and the sensing electrode 32 cross each other may be referred to as a sensing node N, which is a touch detection unit.
  • sensing node N When a touch occurs in the sensing node N, the driving passing through the sensing node N is performed. A change occurs in the mutual capacitance formed between the electrode 31 and the sensing electrode 32, thereby causing a difference in the response signal output from the sensing electrode 32.
  • the touch detection apparatus shown in FIG. 2 determines whether a touch occurs for each sensing node N by using this principle.
  • the mutual capacitance formed between the driving electrode 31 and the sensing electrode 32 and the amount of change thereof must be increased.
  • increasing the size of the driving signal increases power consumption. This problem occurs, and when the size of the sensing node N is increased, a problem of decreasing the resolution of touch detection occurs.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art.
  • An object of the present invention is to be able to maintain the resolution while improving the sensitivity in the touch detection operation.
  • Another object of the present invention is to improve the efficiency of the frame period detection in the touch detection operation by performing the touch detection operation at the maximum resolution only when a touch occurs.
  • Still another object of the present invention is to accurately distinguish the non-contact touch generating means from the contact touch generating means, and to also detect the touch generation to the dead zone.
  • Step (a) may include performing a hover detection operation for each of a plurality of clusters in which sensing nodes belonging to each of the sensing nodes do not overlap each other; Setting one of the plurality of sensing nodes as a reference node and designating a plurality of clusters each composed of the reference node and at least one sensing node adjacent to the reference node; And when a hover generation signal is detected in any cluster, performing a hover detection operation for each cluster by designating a plurality of clusters such that each of the sensing nodes becomes a reference node of the cluster once.
  • Step (b) may include performing a touch detection operation on each sensing node belonging to the cluster where the hover generation signal is detected.
  • Step (b) may include performing a touch detection operation on each of the sensing nodes only when the hover generation signal is greater than or equal to a threshold.
  • the touch detection method may further include determining that a touch generation signal is detected from a specific sensing node as a result of the touch detection operation.
  • the step (a) may include applying a driving signal to a plurality of sensing nodes constituting each of the clusters simultaneously and merging the signals output as a response thereto to obtain the cluster-specific output signal.
  • the step (a) may include simultaneously applying a driving signal to one or more driving electrodes passing through a plurality of sensing nodes of each of the clusters; And merging signals output from one or more sensing electrodes passing through a plurality of sensing nodes of each cluster to obtain the cluster-specific output signal.
  • a touch detection method of a touch detection device including a plurality of sensing nodes, the method comprising: selecting a first cluster consisting of a plurality of sensing nodes; Merging the signals output as a result of the touch detection operation on the sensing nodes belonging to the first cluster and acquiring them as output signals from the first cluster; Selecting a second cluster including some of the sensing nodes of the first cluster and comprising a plurality of sensing nodes; And obtaining an output signal from the second cluster.
  • the first and second clusters each include a first reference node and a second reference node, and output signals of the first and second clusters to the first reference node and the second reference node. It may further include a memory for storing in correspondence.
  • the first and second reference nodes may be disposed adjacent to each other.
  • a touch panel having a plurality of sensing nodes; And setting one of the plurality of sensing nodes as a reference node, performing a hover detection operation on a plurality of clusters composed of the reference node and at least one sensing node adjacent thereto, and performing a hover detection operation on the result of the hover detection operation.
  • a touch detection device including a touch detection unit for detecting a touch generation for the sensing nodes belonging to the specific cluster is provided.
  • the touch detection operation is performed in units of clusters consisting of a plurality of sensing nodes, the sensitivity in the touch detection operation is improved, while the sensing node becomes a reference of the cluster once, thereby touching each sensing node.
  • the resolution may be maintained as compared with the case of performing the detection operation.
  • the frame period in the touch detection operation Efficiency can be improved.
  • the touch detection operation for each of the sensing nodes may be performed on the cluster determined as the touch generation point, thereby accurately distinguishing the non-contact touch generating means from the touch generating means.
  • touch generation to the dead zone can also be detected.
  • 1 and 2 are diagrams for explaining a configuration of a conventional touch detection apparatus.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining the configuration of the touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a touch detection method of the touch detection apparatus of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a view for explaining a configuration of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a touch detection method of the touch detection device of FIG. 6.
  • sensing node refers to the smallest unit of a touch detection object, and may include one sensor pad therein and mean a point at which two electrodes having different functions intersect each other. Also used as.
  • each sensor pad When the touch detection apparatus of the present invention is driven in a self-capacitive manner, each sensor pad may be disposed in engagement with an adjacent sensor pad at an edge.
  • an area where the sensor pads are engaged with each other and each sensor pad may be A central area that is not arranged in engagement with another sensor pad can be distinguished, and each area may form a "sensing node". That is, the "sensing node" may include only a partial region of one sensor pad, or may include a region in which a plurality of sensor pads are engaged.
  • a point where two electrodes intersecting different functions may be defined as a "sensing node", but the arrangement form of two electrodes having different functions
  • a part of a region where two electrodes intersect or a set of a plurality of crossing regions may be defined as a "sensing node”.
  • the “sensing node” is not limited to the touch detection method, and may be defined in various ways according to the types of sensor pads or electrodes constituting the touch detection device.
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a display device including a touch detection device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A illustrates an on-cell method in which the touch detection apparatus 310 is stacked on the display panel 100.
  • the thin film transistor array substrate 110 and the color filter array substrate 120 which are disposed to face each other, are filled between the thin film transistor array substrate 110 and the color filter array substrate 120.
  • the liquid crystal layer 130 is included, and the touch detection device 310 is stacked on the color filter array substrate 120.
  • the polarizing film 140 is stacked on the touch detection device 310, and a window 150 serving as a cover of the display device is attached to the polarizing film 140.
  • the thin film transistor array substrate 110 may include a plurality of gate lines (not shown), data lines (not shown), pixel electrodes formed in the pixel regions (not shown) that cross each other on the substrate to define a pixel area, A thin film transistor (not shown) formed at an intersection of the gate line and the data line may be included.
  • the color filter array substrate 120 includes a color filter layer 122 formed on the color filter substrate 121.
  • the thin film transistor array substrate 110 and the color filter array substrate 120 may be attached to be spaced apart from each other by a sealing material 131, and the liquid crystal layer 130 may be filled in the spaces spaced apart from each other.
  • the polarizing film 140 and the window 150 may be attached to each other through the adhesive 145, and a predetermined space 147 may be formed therebetween.
  • the touch means and the touch detection device 310 are not directly contacted by the space 147 between the polarizing film 140 and the window 150, and the influence of external noise is reduced.
  • FIG. 3B illustrates an in-cell method of forming the touch detection apparatus 310 in the display panel 100.
  • the in-cell method differs from the on-cell method in that the touch detection device 310 is not attached to the upper portion of the color filter array substrate 120, but the color filter substrate 121 and the color filter layer (not shown) in the color filter array substrate 120. 122) in between.
  • An insulating layer 123 is formed between the touch detection apparatus 310 and the color filter layer 122.
  • the in-cell method has a reduced physical thickness compared to the on-cell method, and thus the display device can be slimmed.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the touch detection device includes a touch panel 310 and a driving device 320.
  • the touch panel 310 may include a plurality of sensing nodes (N).
  • the sensing node N may be referred to as a minimum unit in detecting whether a touch is present.
  • each sensing node N includes one sensor pad 311.
  • One signal wiring 312 is connected to each sensor pad 311.
  • the plurality of sensor pads 311 may be quadrangular or rhombic, but may be different from each other, or may have a uniform polygonal shape.
  • the sensor pads 311 may be arranged in a matrix form of adjacent polygons.
  • the driving device 320 may include a touch detector 321, a touch information processor 322, a memory 323, a controller 324, and the like, and may be implemented as one or more integrated circuit (IC) chips.
  • IC integrated circuit
  • the touch detector 321, the touch information processor 322, the memory 323, and the controller 324 may be separated from each other, or two or more components may be integrated and implemented.
  • the touch detector 321 may include a plurality of switches and a plurality of capacitors connected to the sensor pad 311 and the signal wiring 312, receive circuits from the controller 324, and drive circuits for touch detection. The voltage corresponding to the detection result is output.
  • the touch detector 321 simultaneously selects the plurality of sensing nodes N, that is, the sensor pads 311, disposed adjacent to each other.
  • a plurality of sensor pads 311 selected simultaneously with each other will be referred to as a cluster. That is, the cluster unit may be referred to as a selection unit for the plurality of sensor pads 311.
  • driving signals are simultaneously applied to the sensor pads 311 included in the cluster, and the touch detector 321 simultaneously receives response signals from the corresponding sensor pads 311. Do it.
  • the touch detector 321 may include a plurality of sensor pads 311, that is, a selector 321_1 to select a cluster.
  • the selector 321_1 may include a plurality of multiplexers (not shown) therein.
  • the multiplexer may be implemented in plural. For example, if one cluster is composed of N sensor pads 311 (N is a natural number), the minimum number of multiplexers required may be N.
  • the present invention is not limited thereto, and the multiplexer may be implemented in multiple stages.
  • a multiplexer for selecting a sensor pad 311 in one column may be provided, and b multiplexers for selecting b rows of the plurality of rows may be further provided.
  • b ⁇ a sensor pads 311 may form a cluster.
  • the multiplexer configuration in the selector 321_1 may be implemented in various embodiments.
  • the selector 321_1 simultaneously selects at least two or more sensor pads 311 adjacent to each other as a cluster, and simultaneously detects whether the touch pads are touched on the corresponding sensor pads 311. It is sufficient if the response signal is output as one output signal.
  • the selector 321_1 selects the signal wires 312 connected to the plurality of sensor pads 311 belonging to at least one cluster, respectively, and makes the output terminals of the multiplexer performing the selection electrically connected to each other.
  • the output signals from the plurality of signal wires 312 are merged in parallel so that the output signals for each cluster can be simultaneously output on one wire.
  • the touch detection is performed in a cluster unit including a plurality of sensing nodes, so that the area of the touch detection object is increased in proportion to the number of sensor pads 311 selected at the same time. Since the touch capacitance is proportional to the area of the touch detection object, the difference between the output signal when the touch is generated and when the touch is not generated increases as compared with when the touch is not generated, thereby improving the sensitivity.
  • the process of driving each cluster may be performed the same number of times as the number of the plurality of sensor pads 311.
  • the resolution of touch detection is maintained as it is. Since the total number of clusters must be equal to the total number of sensor pads 311, at least some of the sensor pads 311 belonging to a particular cluster also belong to at least one other cluster.
  • the touch detector 321 may include an amplifier and an analog-digital converter, and converts, amplifies, or digitizes an output signal from a cluster composed of a plurality of sensor pads 311 adjacent to each other, and stores the output signal in the memory 323. Can be.
  • the touch information processor 322 processes the data stored in the memory 323, that is, signals output from the clusters, and generates necessary information such as whether a touch exists, a touch area, and touch coordinates.
  • the memory 323 stores an output signal from the touch detector 321, that is, a signal output from clusters, a reference value for determining a touch occurrence, or other predetermined data.
  • the controller 324 may control the touch detector 321 and the touch information processor 322, may include a micro control unit (MCU), and may perform predetermined signal processing through firmware.
  • MCU micro control unit
  • FIG. 5 is a view for explaining a touch detection method according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of sensor pads 311 are arranged in rows and columns.
  • the plurality of sensor pads 311 are arranged in a matrix form of 10 ⁇ 15, but this is merely an example.
  • the memory 323 illustrated in FIG. 5 is composed of a plurality of memory cells MC.
  • the memory cells MC may also be provided in the same number as the plurality of sensor pads 311.
  • the memory map may be formed in the same matrix form as in 311.
  • the memory 323 is illustrated as including a plurality of memory cells MC constituting a 10 ⁇ 15 memory map.
  • 5A to 5E illustrate a detection order of touch on the sensor pads 311, that is, a scanning order.
  • the plurality of sensor pads 311 adjacent to each other are simultaneously selected as one cluster by the touch detector of the driving apparatus.
  • a plurality of sensor pads 311 are sequentially selected one by one to perform a scan for detection of touch.
  • a plurality of sensor pads Clusters consisting of 311 are selected one by one and a scan for detecting whether a touch is performed is performed.
  • FIG. 5 a case in which four sensor pads 311 composed of two rows by two columns form a cluster is illustrated.
  • the sensor pad 311 disposed on the upper right side of the four sensor pads 311 constituting the cluster is a reference sensor pad of the cluster.
  • the first cluster C1 is selected based on the sensor pads S11 arranged in one row and one column. Since no sensor pad 311 is disposed on the left side of the sensor pads S11 arranged in one row and one column, only the two sensor pads S11 and S21 are included in the first cluster C1.
  • output signals from the corresponding sensor pads S11 and S21 are merged and output as one signal for the first cluster.
  • the output signal is stored in the memory 323 as an output signal from the first cluster C1. Since the sensor pads S11 arranged in one row and one column are output signals from the first cluster C1 as a reference, the memory cells MC11 in one row and one column in the memory map of the memory 323, that is, the first cluster It is stored in the memory cell MC11 corresponding to the sensor pad S11 as the reference node of C1.
  • the output signal acquisition may be performed after applying a predetermined driving signal to the sensor pads S11 and S21.
  • the output signal may be referred to as a response signal according to application of a predetermined driving signal to the sensor pads S11 and S21, and the output signals from the sensor pads S11 and S21 are integrated and output as one signal.
  • the output signals may be integrated in parallel according to embodiments, or may be integrated in series, cumulative or various other ways.
  • the scan of the second cluster C2 based on the sensor pads S12 arranged in one row and two columns is performed.
  • the sensor pads S11, S21, and S22 disposed on the left, lower left, and lower sides of the sensor pads S12 disposed in one row and two columns belong to the second cluster C2.
  • the signal output from the second cluster C2 corresponds to the memory cell MC12 of one row and two columns in the memory map of the memory 323, that is, the sensor pad S12 that is a reference node of the second cluster C2. It is stored in the memory cell MC12.
  • the third cluster C3 based on the sensor pads S13 in one row and three columns
  • the fourth cluster C4 based on the sensor pads S14 in the first row and four columns and the sensor pads in one row and five columns.
  • the scan of the fifth cluster C5 based on S15 is also performed.
  • the touch information processor 322 determines a touch generation point based on the cluster output signal stored in the memory 323.
  • the resolution in detecting the touch is selected by scanning the sensor pads 311 one by one. It can be kept the same as when performing the.
  • the four sensor pads become the touch detection unit, the size of the touch capacitance formed between the sensor pad and the touch generating means is four times larger than the case where only one sensor pad is used as the detection unit. Sensitivity can be improved.
  • the touch detection here includes not only the detection of the direct touch of the touch generating means with respect to the touch panel on which the sensor pads 311 are formed, but also the detection of a 'hover' near the touch panel but not touching it. It should be understood as the concept of
  • the four sensor pads 311 form one cluster, but it is sufficient if a plurality of other sensor pads 311 form one cluster.
  • two, six, and nine sensor pads 311 form a cluster to perform a touch detection operation, and all the sensor pads 311 are reference sensor pads 311 of different clusters.
  • the resolution can be maintained as long as it is set to).
  • a scan operation is performed by designating a cluster so that the sensor pads 311 do not overlap each other.
  • the plurality of sensor pads 311 may belong to only one cluster so that a scan operation may be performed on each cluster.
  • a scan operation may be performed for each of a plurality of clusters in which sensor pads 311 belonging to each of the sensor pads 311 are designated not to overlap each other.
  • a scan operation may be first performed on a cluster based on a part of sensor pads 311 arbitrarily extracted.
  • the scan operations shown in (a), (c) and (e) of FIG. 5 are omitted, and the scan shown in (d) of FIG. 5 after the scan operation shown in (b) of FIG. 5 is omitted.
  • the operation can be done.
  • one cluster is composed of four sensor pads 311
  • the entire scan can be completed only one-quarter the number of times compared to the case in which the sensor pads 311 are selected one by one to perform a touch detection operation.
  • a scan operation may be performed such that all the sensor pads 311 become the reference sensor pads 311 of one cluster at a time. have.
  • the touch detection operation when the touch detection operation is performed by lowering the resolution of the touch detection operation and the touch generation signal is detected, the touch detection operation may be performed by increasing the resolution to increase the scan operation speed before touch generation. Can be improved.
  • a scan operation may be performed by selecting the sensor pads 311 belonging to the corresponding cluster one by one.
  • the hover generation signal may be detected in the cluster of the hover generation point.
  • a touch-free signal may be detected on all the sensor pads 311.
  • the touch capacitance formed between the touch generating means and the respective sensor pads 311 is smaller at the time of hover generation than at the time of direct touch generation, and since the output signals from the respective sensor pads 311 forming the cluster are integrated, The hover generation signal is detected.
  • a hover generation signal is detected in the second cluster C2 illustrated in FIG. 5B, for each of the sensor pads S11, S12, S21, and S22 belonging to the cluster C2, respectively.
  • a touch-free signal may be detected from the four sensor pads S11, S12, S21, and S22.
  • the touch information processor 322 detects the hover generation signal only when scanning in a cluster unit, and touches each of the sensor pads S11, S12, S21, and S22 belonging to the corresponding cluster C2. When the non-occurring signal is detected, the generated event is determined as hover generation.
  • touch detection is individually performed on each of the sensor pads 311 belonging to the cluster only when the hover generation signal detected when scanning in a cluster unit is greater than or equal to a preset threshold. You can perform the operation.
  • the hover generation signal detected after scanning in a cluster unit is less than the threshold.
  • the hover generation signal is greater than or equal to the threshold, it is highly likely that a touch has occurred on a specific sensor pad 311. Therefore, the touch detection operation for each sensor pad 311 belonging to the cluster is performed. will be.
  • the touch generation signal may be detected only from the specific sensor pad 311 in contact with the touch generating means.
  • the touch generation signal is detected in the second cluster C2 illustrated in FIG. 5B and a touch is actually made to the sensor pads S22 arranged in two rows and two columns by a stylus pen.
  • the touch generation signal is detected only from the sensor pads S22 arranged in two rows and two columns. The touch generation signal is not detected from the remaining sensor pads S11, S12, and S21.
  • a hover generation signal is detected, and a touch occurs in a specific sensor pad S22 among the sensor pads S11, S12, S21, and S22 belonging to the corresponding cluster C2.
  • a signal is detected, it is determined that a touch has occurred in the corresponding sensor pad S22.
  • an event occurrence signal is detected from a specific cluster when scanning in a cluster unit, at least a hover is generated in the cluster. Touch detection is performed on each of the sensor pads belonging to the cluster. When the occurrence signal is detected, the event that has occurred should be determined to be a touch occurrence. On the contrary, if a touch non-occurrence signal is detected from the sensor pads belonging to the cluster, the event should be determined to be a hover generation.
  • the cluster unit scan may be regarded as a hover detection operation, and the scan of each of the sensor pads belonging to the cluster may be regarded as a touch detection operation.
  • a minimum hover generation signal may be detected in a cluster unit covering the corresponding zone.
  • a touch generation signal is not detected when scanning by selecting each sensor pad 311 one by one. In this case, the touch generating means and the adjacent sensor pads 311 may not be detected.
  • Fine touch capacitance is formed. Scanning the cluster including the touch generating means and the sensor pads 311 forming the fine touch capacitance adds all the touch capacitances formed on the sensor pads 311 belonging to the cluster, and the value is constant. If the value is exceeded, a hover generation signal may be detected for the cluster. That is, according to the embodiment of the present invention, the detection of the touch of the dead area by the touch generating means having a small surface area becomes possible.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the touch detection device includes a touch panel 510 and a driving device 520.
  • the touch panel 510 may include a plurality of driving electrodes 511 disposed in parallel with each other in a first direction, and a plurality of sensing electrodes 512 disposed in parallel with each other in a second direction perpendicular to the first direction. .
  • the driving electrode 511 and the sensing electrode 512 may be electrically insulated from each other and disposed on different layers.
  • the sensing node N which is a touch detection unit, is a region where the driving electrode 511 and the sensing electrode 512 cross each other. It can be called).
  • a predetermined driving signal is applied to the driving electrode 511, and mutual capacitance is formed between the driving electrode 511 and the adjacent sensing electrode 512 in response to the application of the driving signal. If a touch is made by the touch generating means to the specific sensing node N and a driving signal is applied to the driving electrode 511 passing through the sensing node N, the sensing electrode passing through the sensing node N ( From 512, a signal different from that when no touch is generated is output.
  • the touch detection operation that is, the scan operation, is performed on only one sensing node N at a time. That is, it was determined whether a touch occurred by selecting one driving electrode 511 at a time and applying a driving signal, and sensing the output signal by selecting the sensing electrodes 512 one by one.
  • scanning is performed in units of clusters consisting of a plurality of sensing nodes (N).
  • the plurality of driving electrodes 511 adjacent to each other may be simultaneously selected to simultaneously apply driving signals to the corresponding driving electrodes 511, and then at least one sensing electrode 512 may be selected to sequentially detect output signals. .
  • a driving signal is applied to at least one driving electrode 511
  • a plurality of sensing electrodes 512 may be simultaneously selected to simultaneously receive output signals from the sensing electrodes 512.
  • Output signals received from the plurality of sensing electrodes 512 may be merged in parallel and output as one value as output signals from the corresponding cluster.
  • a plurality of adjacent sensing electrodes 512 may be simultaneously selected so that an output signal from the selected sensing electrode 512 may be simultaneously received.
  • the touch detector 521 of the driving device 520 may include a driving electrode selector 521_1 and a sensing electrode selector 521_2.
  • the driving electrode selector 521_1 and the sensing electrode selector 521_2 may each include a plurality of multiplexers (not shown). Since one multiplexer may select one electrode, at least two multiplexers may be provided in the driving electrode selector 521_1 and the sensing electrode selector 521_2, respectively. In order to select the A driving electrodes 511 and the B sensing electrodes 512, the minimum number of multiplexers that the driving electrode selecting unit 521_1 and the sensing electrode selecting unit 521_2 should have is A and B, respectively. do. However, the present invention is not limited thereto, and the multiplexer may be implemented in a multi-stage form.
  • the touch information processor 522 In the driving device 520, other configurations than the touch detector 521, that is, the touch information processor 522, the memory 523, and the controller 524 are the same as described with reference to FIG. 4, and thus description thereof is omitted here. Let's do it.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a touch detection method of the touch detection device illustrated in FIG. 6.
  • the memory 523 may be configured as a memory map including the memory cells MC having the same number as the sensing nodes N.
  • 7 (a) to 7 (d) show a detection order of touch on each sensing node N, that is, a scanning order.
  • FIG. 7 illustrates a case in which four sensing nodes N adjacent to each other form a cluster. However, when adjacent sensing nodes N are selected to function as clusters, the sensing nodes N belong to the scope of the present invention.
  • the sensing node N on the upper right side among the sensing nodes N forming the cluster is referred to as the reference sensing node N of the cluster, as shown in (a) of FIG.
  • the first cluster C1 based on the sensing node N11 is selected. Since the sensing node N is not formed on the left side of the sensing node N11 arranged in one row and one column, only the two sensing nodes N11 and N21 are included in the first cluster C1.
  • the scanning method for the sensing nodes N11 and N21 belonging to the first cluster C1 is as follows.
  • the driving electrodes 511_1 and 511_2 passing through the sensing nodes N11 and N21 are selected to simultaneously apply driving signals, and the output signals are received from the sensing electrodes 512_1 passing through the sensing nodes N11 and N21.
  • the received output signal is stored in the memory cells MC11 of one row and one column in the memory map of the memory 523.
  • the scan of the second cluster C2 based on the sensing node N12 arranged in one row and two columns is performed.
  • the sensing nodes N11, N21, and N22 disposed on the left, lower left, and lower sides of the sensing nodes N12 arranged in one row and second column belong to the second cluster C2.
  • 512_1, 512_2) simultaneously receive the output signal.
  • the output signals from the two sensing electrodes 512_1 and 512_2 are merged in parallel and output as one wiring, and the output signals are stored in the memory cells MC12 of one row and two columns in the memory map of the memory 523. do.
  • the third cluster C3 based on the sensing nodes N13 in one row and three columns and the fourth cluster C4 based on the sensing nodes N14 in the first row and four columns are also scanned.
  • the number of scans is the same as when scanning the sensing nodes N sequentially one by one. Accordingly, the resolution in the detection of touch may be maintained as in the case of scanning by selecting the sensing nodes N one by one.
  • the change in mutual capacitance affecting a touch generation signal is also four times larger than when one sensing node N is used as a scan unit. Can be improved.
  • the sensing nodes N forming each cluster do not overlap, that is, each of the plurality of sensing nodes N
  • the process of performing a scan for each cluster by belonging to only the clusters may be performed as described with reference to FIG. 5.

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Abstract

본 발명의 실시예는 해상도를 유지하면서도 민감도가 향상된 터치 검출 장치를 제공한다. 일 실시예에 따르면, (a) 복수개의 센싱노드 중 어느 하나와 그에 인접한 적어도 하나 이상의 센싱노드로 각각 구성되는 복수개의 클러스터별로 호버 검출 동작을 수행하는 단계; 및 (b) 상기 호버 검출 동작의 결과에 기초하여 해당 클러스터에 속하는 상기 센싱노드들에 대한 터치 발생을 검출하는 단계를 포함하는, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법이 제공된다.

Description

클러스터 단위로 터치 검출을 수행하는 터치 검출 방법 및 장치
본 발명은 클러스터 단위로 터치 검출을 수행하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 검출 동작에 있어서의 민감도를 향상시키면서도 해상도는 유지할 수 있도록 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. 상기 전기적 신호는 입력 신호로서 이용된다.
도 1은 통상적인 터치 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 터치 검출 장치는 터치 패널(10)과 구동 장치(20)를 포함한다.
터치 패널(10)는 행과 열을 이루며 배치되는 복수의 센서패드(11)를 포함할 수 있고, 구동 장치(20)는 터치 검출부(21)를 포함할 수 있다. 센서패드(11) 각각과 구동 장치(20)는 신호배선(12)을 통해 연결될 수 있다. 터치 검출부(21)는 복수의 신호배선(12) 중 하나를 순차적으로 선택하여, 해당 신호배선(12)과 연결된 센서패드(11)에 대해 터치 검출 동작을 수행한다. 터치 발생 수단(예를 들면, 사람의 손가락 등)과 센서패드(11) 사이에서는 터치 정전용량이 형성되는데, 터치 정전용량의 크기에 따라 센서패드(11)로부터 출력되는 신호의 크기는 달라지게 된다. 터치 검출부(21)는 선택되는 센서패드(11)에 소정의 전압을 가한 뒤, 센서패드(11)로부터 출력되는 신호의 크기에 기초하여 각 센서패드(11)에 대한 터치 발생 여부를 검출한다.
센서패드(11)와 터치 발생 수단 간에 형성되는 터치 정전용량의 크기가 클수록 터치 전후 센서패드(11)로부터 출력되는 신호 간 차이가 커지게 된다. 즉, 터치 정전용량의 크기가 클수록 센서패드(11)에 대한 터치 여부 검출 시 그 감도가 커지게 된다.
터치 정전용량의 크기를 크게 하기 위해서는 터치 여부 검출 동작 과정에서 센서패드(11)에 공급되는 전압의 크기를 크게 하거나, 센서패드(11)의 면적을 크게 할 수 있다. 그러나, 센서패드(11)에 공급되는 전압의 크기를 크게 하면 소비전력이 증가하게 되며, 회로 내에 존재하는 기생 커패시턴스의 영향 또한 함께 커질 수 있게 된다. 또한, 센서패드(11)의 면적을 크게 하면 터치 여부 검출에 있어서의 해상도가 작아지게 된다.
도 2는 통상적인 터치 검출 장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 터치 검출 장치는 터치 패널(30)과 구동 장치(40)를 포함할 수 있다. 터치 패널(30)은 서로 평행하게 배열되는 복수개의 구동 전극(31), 구동 전극(31)의 배열 방향과 수직을 이루며 배열되는 복수개의 감지 전극(32)을 포함한다. 구동 전극(31)과 감지 전극(32)은 서로 다른 층에 형성되며 전기적으로 절연되어 있을 수 있다.
구동 장치(40)의 구동 신호 공급부(41)는 구동 전극(31) 중 하나를 선택하여 소정의 구동 신호를 인가하고, 터치 검출부(42)는 감지 전극(32)으로부터 출력되는 신호를 수신한다.
구동 전극(31)에 구동 신호가 인가되면, 구동 전극(31)과 감지 전극(32) 사이에 상호 정전용량이 형성되는데, 이 상호 정전용량에 따라 감지 전극(32)으로부터 소정의 응답 신호가 출력된다.
구동 전극(31)과 감지 전극(32)이 교차하는 영역을 터치 검출 단위인 센싱노드(N)라고 할 수 있는데, 센싱노드(N)에 터치가 발생하면, 해당 센싱노드(N)를 지나는 구동 전극(31)과 감지 전극(32) 사이에 형성되는 상호 정전용량에는 변화가 발생하게 되고, 이에 따라 감지 전극(32)으로부터 출력되는 응답 신호에 차이가 발생한다.
도 2에 도시되는 터치 검출 장치는 이러한 원리를 이용하여 각 센싱노드(N)별 터치 발생 여부를 판단하게 된다.
여기에서도 감도를 향상시키기 위해서는 구동 전극(31)과 감지 전극(32) 간에 형성되는 상호 정전용량 및 그 변화량을 크게 하여야 한다. 구동 신호의 크기를 증가시키는 방법, 센싱노드(N)의 크기를 크게 하기 위해 구동 전극(31)과 감지 전극(32)의 두께를 넓히는 방법이 있으나, 구동 신호의 크기를 증가시키면 소비전력의 증가 등의 문제점이 발생하게 되고, 센싱노드(N)의 크기를 크게 하면 터치 여부 검출의 해상도가 작아지는 문제점이 발생한다.
따라서, 터치 검출 동작에 대한 민감도를 향상시키면서도 해상도를 유지가능한 터치 검출 장치가 요구된다.
본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 터치 검출 동작에 있어서의 민감도를 향상시키면서도 해상도를 유지할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 터치가 발생한 경우에만 최대의 해상도로 터치 검출 동작을 수행하도록 하여, 터치 검출 동작에 있어서의 프레임 주기 그 검출의 효율성을 향상시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비접촉식 터치 발생 수단과 접촉식 터치 발생 수단을 정확히 구별하고, 데드 존(Dead Zone)에 대한 터치 발생 또한 검출할 수 있도록 하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 복수개의 센싱노드 중 어느 하나와 그에 인접한 적어도 하나 이상의 센싱노드들로 각각 구성되는 복수개의 클러스터별로 호버 검출 동작을 수행하는 단계; 및 (b) 상기 호버 검출 동작의 결과에 기초하여 해당 클러스터에 속하는 상기 센싱노드들에 대한 터치 발생을 검출하는 단계를 포함하는, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법이 제공된다.
상기 (a) 단계는, 각각에 속하는 센싱노드들이 서로 중복되지 않도록 지정되는 복수개의 클러스터별로 호버 검출 동작을 수행하는 단계; 상기 복수개의 센싱노드 중 어느 하나를 기준 노드로 설정하고 상기 기준 노드 및 상기 기준 노드와 인접한 적어도 하나 이상의 센싱노드로 각각 구성되는 복수개의 클러스터를 지정하는 단계; 및 임의의 클러스터에서 호버 발생 신호가 검출되었을 경우, 복수개의 센싱노드 각각이 한번씩 클러스터의 기준 노드가 되도록 복수개의 클러스터를 지정하여 클러스터별로 호버 검출 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 호버 발생 신호가 검출된 클러스터에 속하는 센싱노드 각각에 대한 터치 검출 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 상기 호버 발생 신호가 임계치 이상일 경우에만, 상기 센싱노드 각각에 대한 터치 검출 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 터치 검출 방법은, 상기 터치 검출 동작 수행 결과 특정 센싱노드에서 터치 발생 신호가 검출되면 해당 센싱노드에 대한 터치 발생으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계는, 상기 클러스터 각각을 이루는 복수의 센싱노드들에 구동 신호를 동시에 인가하고, 이에 대한 응답으로서 출력되는 신호들을 병합하여 상기 클러스터별 출력 신호를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계는, 상기 클러스터 각각을 이루는 복수의 센싱노드들을 지나는 일 이상의 구동 전극에 구동 신호를 동시에 인가하는 단계; 및 상기 클러스터 각각을 이루는 복수의 센싱노드들을 지나는 일 이상의 감지 전극으로부터 출력되는 신호들을 병합하여 상기 클러스터별 출력 신호를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수개의 센싱노드들을 포함하는 터치 검출 장치의 터치 검출 방법에 있어서, 복수개의 센싱노드들로 구성되는 제1 클러스터를 선택하는 단계; 상기 제1 클러스터에 속한의 센싱노드들에 대한 터치 검출 동작의 결과로서 출력되는 신호들을 병합하여 상기 제1 클러스터로부터의 출력 신호로서 획득하는 단계; 상기 제1 클러스터의 센싱노드들 중 일부를 포함하며, 복수개의 센싱노드들로 구성되는 제2 클러스터를 선택하는 단계; 및 상기 제2 클러스터로부터의 출력 신호를 획득하는 단계를 포함하는, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법이 제공된다.
상기 터치 검출 장치는, 상기 제1 및 제2클러스터는 각각 제1기준 노드, 제2기준 노드를 포함하며, 상기 제1 및 제2클러스터의 출력 신호를 상기 제1기준 노드 및 제2기준 노드에 대응시켜 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2기준 노드는 서로 인접하여 배치되는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 복수개의 센싱노드들을 갖는 터치 패널; 및 상기 복수개의 센싱노드들 중 어느 하나를 기준 노드로 설정하여, 상기 기준 노드 및 이와 인접한 적어도 하나 이상의 센싱노드로 구성되는 복수개의 클러스터에 대해 호버 검출 동작을 수행하고, 상기 호버 검출 동작의 결과에 기초하여 상기 특정 클러스터에 속하는 상기 센싱노드들에 대한 터치 발생을 검출하는 터치 검출부를 포함하는, 터치 검출 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 센싱노드로 이루어지는 클러스터 단위로 터치 검출 동작을 수행하기 때문에 터치 검출 동작에 있어서의 민감도가 향상되는 한편 센싱노드가 한번씩 클러스터의 기준이 됨으로써 센싱노드 각각에 대해 터치 검출 동작을 수행하는 경우와 비교하여 해상도는 그대로 유지될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 해상도를 낮게 하여 터치 검출 동작을 수행하고, 터치 발생 신호가 감지된 경우에만 최대의 해상도로 터치 검출 동작을 수행하도록 함으로써, 터치 검출 동작에 있어서의 프레임 주기 그 검출의 효율성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 터치 발생 지점으로 판단된 클러스터에 대해서는 개별 센싱노드별도 터치 검출 동작을 수행함으로써, 비접촉식 터치 발생 수단과 접촉식 터치 발생 수단을 정확히 구별할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 클러스터 단위로 터치 검출 동작을 실시하기 때문에 데드 존(Dead Zone)에 대한 터치 발생 또한 검출할 수 있게 된다.
도 1 및 도 2는 통상적인 터치 검출 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 터치 검출 장치의 터치 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 터치 검출 장치의 터치 검출 방법을 설명하기 위한 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.
본 명세서에서 “센싱노드”라 함은 터치 검출 대상의 가장 작은 단위를 의미하는 것으로, 내부에 하나의 센서패드를 포함할 수도 있으며, 서로 다른 기능을 하는 2개의 전극이 교차되는 지점을 의미하는 용어로 사용되기도 한다.
본 발명의 터치 검출 장치가 셀프 정전용량 방식으로 구동되는 경우에 각각의 센서패드는 가장자리에서 인접한 센서패드와 맞물려 배치될 수 있는데 이 경우, 센서패드들이 서로 맞물려 배치되는 영역과, 각각의 센서패드가 다른 센서패드와 맞물려 배치되지 않는 중심 영역이 구분될 수 있게 되며, 각각의 영역이 “센싱노드”를 형성할 수도 있다. 즉, “센싱노드”는 하나의 센서패드의 일부 영역만을 포함할 수 있으며, 복수개의 센서패드들이 맞물려 배치되는 영역을 포함할 수도 있다.
본 발명의 터치 검출 장치가 상호 정전용량 방식으로 구동되는 경우에 서로 다른 기능을 하는 2개의 전극이 교차하는 지점이 “센싱노드”로 규정될 수 있으나, 서로 다른 기능을 하는 2개의 전극의 배치 형태 등에 따라서 2개의 전극이 교차하는 영역의 일부 또는 복수개의 교차 영역의 집합이 “센싱노드”로 규정될 수도 있다.
이와 같이, “센싱노드”는 터치 검출 방식에 제한되지 않으며, 터치 검출 장치를 구성하는 센서패드들 또는 전극들의 형태에 따라 다양한 방식으로 규정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치를 포함하는 표시 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 3의 (a)는 디스플레이 패널(100) 상에 터치 검출 장치(310)가 적층되는 형태의 온셀(On-Cell) 방식을 나타낸다.
도 3의 (a)를 참조하면, 서로 대향하게 배치되는 박막 트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120), 박막 트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120) 사이에 충진된 액정층(130)이 포함되며, 컬러필터 어레이 기판(120) 상에 터치 검출 장치(310)가 적층된다. 터치 검출 장치(310) 상에는 편광 필름(140)이 적층되며, 편광 필름(140) 상부에는 디스플레이 장치의 커버 역할을 하는 윈도우(150)가 부착된다.
박막 트랜지스터 어레이 기판(110)은 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인(미도시됨), 데이터 라인(미도시됨), 화소 영역들에 형성된 화소 전극(미도시됨), 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(미도시)를 포함할 수 있다.
컬러필터 어레이 기판(120)은 컬러필터 기판(121) 상에 형성된 컬러필터 층(122)을 포함한다.
박막 트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120)은 실링재(131)를 통해 일정 거리 이격되어 부착되며, 그 이격된 공간에 액정층(130)이 충진될 수 있다.
한편, 편광 필름(140)과 윈도우(150)는 접착제(145)를 통해 서로 부착될 수 있고, 그 사이에는 일정 공간(147)이 형성될 수 있다.
편광 필름(140)과 윈도우(150) 사이의 공간(147)에 의해 터치 수단과 터치 검출 장치(310)가 직접적으로 접촉되지 않게 되며, 외부 노이즈 등에 의한 영향이 줄어들게 된다.
다음으로, 도 3의 (b)는 디스플레이 패널(100) 내에 터치 검출 장치(310)를 형성하는 인셀(In-Cell) 방식을 나타낸다.
인셀 방식이 온셀 방식과 다른 점은 터치 검출 장치(310)가 컬러필터 어레이 기판(120) 상부에 부착되는 것이 아니라, 컬러필터 어레이 기판(120) 내에서 컬러필터 기판(121)과 컬러필터 층(122) 사이에 내장된다는 것이다. 터치 검출 장치(310)와 컬러필터 층(122) 사이에는 절연층(123)이 형성된다.
인셀 방식은 온셀 방식에 비해 물리적인 두께가 감소하게 되며, 이에 따라 디스플레이 장치가 슬림화될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치(310)의 구성 및 그 동작에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 터치 검출 장치는 터치 패널(310) 및 구동 장치(320)를 포함한다.
터치 패널(310)은 복수개의 센싱노드(N)들을 포함할 수 있다. 센싱노드(N)는 터치 여부 검출에 있어서의 최소 단위라고 할 수 있다. 도 4의 실시예에서는 각 센싱노드(N)가 하나씩의 센서패드(311)로 이루어져 있다. 각각의 센서패드(311)에는 하나씩의 신호배선(312)이 연결되어 있다.
복수의 센서패드(311)들은 사각형 또는 마름모꼴일 수 있으나 이와 다른 형태일 수도 있으며, 균일한 형태의 다각형 형태일 수도 있다. 센서패드(311)는 인접한 다각형의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
구동 장치(320)는 터치 검출부(321), 터치 정보 처리부(322), 메모리(323) 및 제어부(324) 등을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 직접회로(IC) 칩으로 구현될 수 있다.
터치 검출부(321), 터치 정보 처리부(322), 메모리(323), 제어부(324)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다.
터치 검출부(321)는 센서패드(311) 및 신호배선(312)과 연결된 복수의 스위치와 복수의 커패시터를 포함할 수 있으며, 제어부(324)로부터 신호를 받아 터치 검출을 위한 회로들을 구동하고, 터치 검출 결과에 대응하는 전압을 출력한다.
일 실시예에 따른 터치 검출부(321)는 서로 인접하게 배치되는 복수의 센싱노드(N), 즉, 센서패드(311)를 동시에 선택한다. 서로 동시에 선택되는 복수개의 센서패드(311)들을 클러스터(cluster)로 칭하기로 한다. 즉, 클러스터 단위는 복수개의 센서패드(311)에 대한 선택 단위라고 할 수 있다.
하나의 클러스터가 선택되면, 해당 클러스터에 포함되는 센서패드(311)들에 구동 신호가 동시에 인가되는데, 터치 검출부(321)는 구동 신호 인가에 따른 응답 신호를 해당 센서패드(311)들로부터 동시에 수신할 수 있도록 한다.
이를 위해 터치 검출부(321)는 복수의 센서패드(311)들, 즉, 클러스터를 선택할 수 있도록 하는 선택부(321_1)를 포함할 수 있다. 선택부(321_1)는 내부에 복수개의 멀티플렉서(미도시됨)들을 포함할 수 있다.
클러스터 단위로 터치 검출 동작을 하기 위해서는, 해당 클러스터에 속하는 복수의 센서패드(311)들을 동시에 선택하여야 하기 때문에 멀티플렉서는 복수개로 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나의 클러스터가 N개(N은 자연수)의 센서패드(311)로 이루어진다면, 필요한 최소한의 멀티플렉서의 개수는 N개가 될 수 있다.
그러나, 이에 제한되는 것은 아니며 멀티플렉서는 다단으로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 하나의 열에서 a개의 센서패드(311)를 선택하기 위한 a 개의 멀티플렉서가 구비될 수 있고, 복수개의 행 중 b개의 행을 선택하기 위한 b개의 멀티플렉서가 추가로 구비될 수 있다. 이 경우에는, b×a개의 센서패드(311)가 하나의 클러스터를 이룰 수 있다.
이 외에도 선택부(321_1) 내에서의 멀티플렉서 구성은 다양한 실시예로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 선택부(321_1)는 서로 인접한 적어도 둘 이상의 센서패드(311)들을 하나의 클러스터로서 동시에 선택하여, 해당 센서패드(311)들에 대한 터치 여부 검출 동작이 동시에 수행되어, 그 응답 신호가 하나의 출력 신호로서 출력되면 족하다.
환언하면, 선택부(321_1)는 적어도 하나의 클러스터에 속한 복수개의 센서패드들(311)과 각각 연결된 신호배선(312)들을 선택하고, 선택을 수행한 멀티플렉서의 출력단들이 서로 전기적으로 연결되도록 하여, 결과적으로, 복수개의 신호배선(312)들로부터의 출력신호가 병렬적으로 병합되어 각 클러스터별 출력 신호가 하나의 배선으로 동시에 출력될 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 검출 장치는 복수의 센싱노드들을 포함한 클러스터 단위로 터치 검출을 수행함으로써, 터치 검출 대상의 면적은 동시에 선택되는 센서패드(311)들의 개수에 비례하여 커지게 된다. 터치 정전 용량은 터치 검출 대상의 면적에 비례하기 때문에, 터치 미발생시와 비교하였을 때 터치 발생시와 미발생시 그 출력 신호의 차이가 커져 민감도가 향상되게 된다.
또한, 각 클러스터를 구동하는 과정은 복수개의 센서패드(311)의 개수와 동일한 횟수로 이루어질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 서로 다른 형태로 묶이는 클러스터의 개수가 센서패드(311)의 총 개수와 동일해지기 때문에, 터치 여부 검출의 해상도는 그대로 유지되게 된다. 클러스터의 개수가 센서패드(311)의 총 개수가 동일해져야 하기 때문에, 특정 클러스터에 속하는 센서패드(311)들 중 적어도 일부는 적어도 하나의 다른 클러스터에도 속하게 된다.
한편, 터치 검출부(321)는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있으며, 서로 인접한 복수개의 센서패드(311)들로 구성된 클러스터로부터의 출력 신호를 변환, 증폭 또는 디지털화하여 메모리(323)에 저장할 수 있다.
터치 정보 처리부(322)는 메모리(323)에 저장된 데이터, 즉, 클러스터들로부터 출력되는 신호들을 처리하여 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표 등의 필요한 정보를 생성한다.
메모리(323)는 터치 검출부(321)로부터의 출력 신호, 즉, 클러스터들로부터 출력되는 신호, 터치 발생을 판단하기 위한 기준값 또는 그 외의 미리 정해진 데이터들을 저장한다.
제어부(324)는 터치 검출부(321) 및 터치 정보 처리부(322)를 제어하며, 마이크로 컨트롤 유닛(micro control unit, MCU)을 포함할 수 있으며, 펌 웨어를 통해 정해진 신호 처리를 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 복수개의 센서패드(311)들이 행과 열을 이루어 배치되어 있다. 도 5에서는 복수개의 센서패드(311)들이 10×15의 매트릭스 형태로 배치되는 것으로 예를 들었으나, 이는 일례에 불과하다.
한편, 도 5에 도시되는 메모리(323)는 복수개의 메모리셀(MC)로 구성되는데, 메모리셀(MC) 또한 복수개의 센서패드(311)와 동일한 개수로 구비될 수 있고, 바람직하게는 센서패드(311)와 동일한 매트릭스 형태로 메모리맵을 이룰 수 있다. 도 5의 예에서는 메모리(323)가 10×15의 메모리맵을 구성하는 복수의 메모리셀(MC)들을 포함하는 것으로 도시되었다.
도 5에서는 각 센서패드(311)와 연결되는 신호배선, 구동 장치의 터치 검출부, 터치 정보 처리부, 제어부가 생략되어 도시되었다.
도 5의 (a) 내지 (e)는 센서패드(311)들에 대한 터치 여부 검출 순서, 즉, 스캔 순서를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 서로 인접한 복수개의 센서패드(311)들은 구동 장치의 터치 검출부에 의해 하나의 클러스터로서 동시에 선택된다.
종래 터치 검출 방법에 따르면, 복수개의 센서패드(311)가 하나씩 순차적으로 선택되어 터치 여부 검출을 위한 스캔이 이루어지는데, 이에 반해, 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 방법에 따르면, 복수개의 센서패드(311)로 구성되는 클러스터가 하나씩 선택되어 터치 여부 검출을 위한 스캔이 이루어진다.
도 5에서는 2행×2열로 구성되는 4개의 센서패드(311)가 하나의 클러스터를 이루는 경우가 예시되었다.
클러스터를 이루는 4개의 센서패드(311)들 중 우측 상단에 배치되는 센서패드(311)가 해당 클러스터의 기준 센서패드라고 가정한다. 도 5(a)에 도시되는 바와 같이 최초 스캔 시에는 1행 1열에 배치되는 센서패드(S11)를 기준으로 하는 제1 클러스터(C1)가 선택된다. 1행 1열에 배치되는 센서패드(S11)의 좌측에는 센서패드(311)가 배치되어 있지 않기 때문에, 제1 클러스터(C1)에는 2개의 센서패드(S11, S21)만이 포함되게 된다.
제1 클러스터(C1)에 속하는 센서패드(S11, S21)들이 동시에 선택되면, 해당 센서패드(S11, S21)들로부터의 출력 신호가 병합되어 제1 클러스터에 대한 하나의 신호로 출력된다. 출력된 신호는 제1 클러스터(C1)로부터의 출력 신호로서 메모리(323)에 저장된다. 1행 1열에 배치되는 센서패드(S11)가 기준이 되는 제1 클러스터(C1)로부터의 출력 신호이므로 메모리(323)의 메모리맵에 있어서 1행 1열의 메모리셀(MC11), 즉, 제1 클러스터(C1)의 기준 노드인 센서패드(S11)에 대응되는 메모리셀(MC11)에 저장된다. 출력 신호 획득은 센서패드(S11, S21)에 소정의 구동 신호를 인가한 후에 행해질 수 있다. 즉, 출력 신호는 센서패드(S11, S21)에 대한 소정의 구동 신호 인가에 따른 응답 신호라고 할 수 있고, 센서패드(S11, S21)들로부터의 출력 신호는 통합되어 하나의 신호로서 출력된다. 이때 출력 신호는 실시예에 따라 병렬적으로 통합될 수도 있고, 직렬적, 누적적 또는 기타 다양한 방식으로 통합될 수 있다.
제1 클러스터(C1)에 대한 스캔이 완료된 후에는 1행 2열에 배치되는 센서패드(S12)를 기준으로 하는 제2 클러스터(C2)에 대한 스캔이 수행된다. 1행 2열에 배치되는 센서패드(S12)를 기준으로 좌측, 좌측 하부, 하부에 배치되는 센서패드들(S11, S21, S22)이 제2 클러스터(C2)에 속하게 된다. 제2 클러스터(C2)로부터 출력되는 신호는 메모리(323)의 메모리맵에 있어서 1행 2열의 메모리셀(MC12), 즉, 제2 클러스터(C2)의 기준 노드인 센서패드(S12)에 대응되는 메모리셀(MC12)에 저장된다.
이와 동일한 방식으로 1행 3열의 센서패드(S13)를 기준으로 하는 제3 클러스터(C3), 1행 4열의 센서패드(S14)를 기준으로 하는 제4 클러스터(C4), 1행 5열의 센서패드(S15)를 기준으로 하는 제5 클러스터(C5)에 대한 스캔 또한 수행한다.
전체 센서패드(311) 전부가 한번씩 클러스터의 기준 센서패드가 되기 때문에, 스캔 횟수는 센서패드(311)를 순차적으로 하나씩 선택해가며 스캔을 하는 경우와 동일해진다. 따라서, 메모리(323)의 메모리맵에 저장되는 클러스터 출력 신호의 개수 또한 하나씩의 센서패드(311)를 선택해가며 스캔을 하는 경우와 동일해진다. 터치 정보 처리부(322; 도 4 참조)는 메모리(323)에 저장된 클러스터 출력 신호를 기초로 터치 발생 지점을 판단하게 된다.
메모리(323)의 메모리맵에 저장되는 신호들은 모든 센서패드(311)가 한번씩 기준이 된 클러스터들로부터의 출력 신호이기 때문에, 터치 여부 검출에 있어서의 해상도는 센서패드(311)를 하나씩 선택하여 스캔을 수행하는 경우와 동일하게 유지할 수 있다. 한편, 4개의 센서패드들이 터치 여부 검출 단위가 되므로, 센서패드와 터치 발생 수단과의 사이에서 형성되는 터치 정전용량의 크기가 하나의 센서패드만을 검출 단위로 한 경우보다 4배로 커져 터치 여부 검출의 민감도가 향상될 수 있다. 여기서의 터치 여부 검출은 센서패드(311)들이 형성된 터치 패널에 대한 터치 발생 수단의 직접적인 터치에 대한 검출뿐만 아니라, 터치 패널 가까이에 있으나 이에 닿지는 않는 '호버(hover)'에 대한 검출을 모두 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.
도 5에서는 4개의 센서패드(311)가 하나의 클러스터를 이루는 경우를 예시하였으나, 다른 복수개의 센서패드들(311)이 하나의 클러스터를 이루면 족하다.
예를 들면, 2개, 6개, 9개의 센서패드(311)가 하나의 클러스터를 이루도록 하여 터치 여부 검출 동작을 수행할 수 있고, 모든 센서패드(311)가 서로 다른 클러스터의 기준 센서패드(311)로 설정되는 이상 어떠한 경우라 할지라도 그 해상도는 유지될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 모든 센서패드(311)가 한번씩 하나의 클러스터의 기준 센서패드(311)가 되도록 하는 스캔 동작 이전에, 센서패드(311)들이 서로 겹치지 않도록 클러스터를 지정하여 스캔 동작을 수행할 수 있다. 즉, 복수개의 센서패드(311)가 하나씩의 클러스터에만 속하도록 하여 각각의 클러스터에 대해 스캔 동작을 수행할 수 있다. 다시 말하면, 각각에 속하는 센서패드(311)들이 서로 중복되지 않도록 지정되는 복수개의 클러스터별로 스캔 동작을 수행할 수 있다. 또한, 임의로 추출된 일부의 센서패드(311)를 기준으로 하는 클러스터에 대해 스캔 동작을 먼저 수행할 수도 있다.
예를 들면, 도 5의 (a), (c), (e)에 도시된 스캔 동작이 생략되고, 도 5의 (b)에 도시된 스캔 동작 이후에 도 5의 (d)에 도시되는 스캔 동작이 행해질 수 있다. 하나의 클러스터를 4개의 센서패드(311)로 구성했을 때에는 센서패드(311)를 하나씩 선택하여 터치 검출 동작을 수행하는 경우에 비해 1/4에 해당하는 횟수만으로 전체 스캔을 완료할 수 있다. 이러한 과정을 반복하다가 적어도 하나의 클러스터에서 터치 발생과 관련된 신호가 출력되면, 실시예에 따라 모든 센서패드(311)가 한번씩 하나의 클러스터의 기준 센서패드(311)가 되도록 하는 스캔 동작을 수행할 수 있다.
즉, 터치 검출 동작의 해상도를 낮게 하여 터치 검출 동작을 수행하다가 터치 발생 신호가 감지되면 해상도를 높여 터치 검출 동작을 수행함으로써 터치 발생 이전의 스캔 동작 속도가 향상될 수 있으며, 터치 여부 검출의 효율성도 향상될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 클러스터 단위로 스캔을 수행하다가 특정 클러스터에서 터치 발생 신호가 감지되는 경우, 해당 클러스터에 속하는 센서패드(311)를 하나씩 선택하여 스캔 동작을 수행할 수도 있다.
실제적으로 접촉하지 않고 기설정된 거리 내에 터치 발생 수단이 접근하면 터치 효과를 내는 '호버'의 경우에는, 터치가 발생한 지점의 인근 영역에 배치된 복수의 센서패드(311)들과 터치 발생 수단 사이에 모두 터치 정전용량이 형성되게 된다. 이에 따라, 클러스터 단위로 스캔을 할 시에는 호버 발생 지점의 클러스터에서 호버 발생 신호가 검출될 수 있다.
그러나, 해당 클러스터에 포함되는 센서패드(311)들에 대해 개별적으로 터치 검출 동작을 수행하면 모든 센서패드(311)들에서 터치 미발생 신호가 검출될 수 있다.
이는 호버 발생 시에는 터치 발생 수단과 각 센서패드(311)간에 형성되는 터치 정전용량이 직접적인 터치 발생시보다 작기 때문이며, 클러스터를 이루는 각 센서패드(311)로부터의 출력 신호가 통합되기 때문에, 클러스터 단위에서는 호버 발생 신호가 검출되는 것이다.
예를 들어, 도 5의 (b)에 도시된 제2 클러스터(C2)에서 호버 발생 신호가 감지된 경우, 해당 클러스터(C2)에 속하는 센서패드들(S11, S12, S21, S22) 각각에 대해 별도로 스캔을 할 시에는 4개의 센서패드들(S11, S12, S21, S22)에서 터치 미발생 신호가 검출될 수 있다.
터치 정보 처리부(322; 도 4 참조)는 이처럼 클러스터 단위로 스캔을 할 시에만 호버 발생 신호가 검출되고, 해당 클러스터(C2)에 속하는 센서패드들(S11, S12, S21, S22) 각각에 대해서는 터치 미발생 신호가 검출될 때 당해 발생한 이벤트를 호버 발생으로 판단한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 원리를 이용하여, 클러스터 단위로 스캔을 할 시 검출되는 호버 발생 신호가 기 설정된 임계치 이상일 경우에만 해당 클러스터에 속하는 센서패드(311) 각각에 대해 개별적으로 터치 검출 동작을 수행할 수 있다.
호버 발생 시에는 특정 센서패드(311)에 대한 터치 발생 시보다 전체 클러스터를 통해서 발생되는 신호의 크기가 작을 수밖에 없기 때문에, 클러스터 단위로 스캔을 한 후 검출되는 호버 발생 신호가 임계치 미만일 때는 당해 클러스터에서 호버가 발생한 것으로 결론을 내리고, 반대로 호버 발생 신호가 임계치 이상일 때에는 특정 센서패드(311)에 터치가 발생했을 가능성이 높은 것이므로, 해당 클러스터에 속하는 센서패드(311) 각각에 대한 터치 검출 동작을 수행하는 것이다.
이에 따르면, 클러스터 단위 스캔을 통해서도 당해 발생한 이벤트가 호버 발생인지 터치 발생인지를 판별할 수 있게 되며, 각 센서패드(311)에 대한 터치 검출 동작 없이도 호버 발생을 파악할 수 있으므로, 호버 발생 검출 동작에 대한 효율성이 증대될 수 있다.
한편, 스타일러스 펜과 같은 단면적이 좁은 터치 발생 수단으로 터치를 발생시키는 경우에는 터치 발생 수단과 접촉된 특정 센서패드(311)로부터만 터치 발생 신호가 검출될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 (b)에 도시된 제2 클러스터(C2)에서 터치 발생 신호가 감지되고, 실제로 스타일러스 펜에 의해 2행 2열에 배치된 센서패드(S22)에 대해 터치가 이루어진 경우라면, 제2 해당 클러스터(C2)에 속하는 센서패드들(S11, S12, S21, S22) 각각에 대해 별도로 스캔을 수행하는 경우, 2행 2열에 배치된 센서패드(S22)로부터만 터치 발생 신호가 검출되고, 나머지 센서패드들(S11, S12, S21)로부터는 터치 발생 신호가 검출되지 않는다.
터치 정보 처리부(322)는 클러스터 단위로 스캔을 할 시 호버 발생 신호가 검출되고, 해당 클러스터(C2)에 속하는 센서패드들(S11, S12, S21, S22) 중 특정 센서패드(S22)에서 터치 발생 신호가 검출되는 경우 해당 센서패드(S22)에 터치가 발생한 것으로 판단하게 된다.
클러스터 단위로 스캔을 할 시에 특정 클러스터로부터 이벤트 발생 신호가 검출되면, 해당 클러스터에는 최소한 호버가 발생한 것으로 보아야 하며, 해당 클러스터에 속하는 센서패드들 각각에 대해 터치 검출 동작을 실시하여 특정 센서패드로부터 터치 발생 신호가 검출되면, 당해 발생한 이벤트가 터치 발생으로 판단되어야 한다. 또한, 반대로 해당 클러스터에 속하는 센서패드들로부터 터치 미발생 신호가 검출되면, 해당 이벤트를 호버 발생으로 판단하여야 한다.
따라서, 클러스터 단위의 스캔을 호버 검출 동작으로 간주할 수 있으며, 해당 클러스터에 속하는 센서패드들 각각에 대한 스캔을 터치 검출 동작으로 간주할 수 있다.
또한, 센서패드(311) 사이의 공간 등의 데드 영역(Dead Zone)에 터치 발생이 되더라도, 해당 영역을 커버하는 클러스터 단위에서는 최소환 호버 발생 신호가 검출될 수 있다. 데드 영역에 터치가 발생하게 되면, 각 센서패드(311)를 하나씩 선택하여 스캔을 수행할 시에는 터치 발생 신호가 검출되지 않게 되는데, 이 경우에도 터치 발생 수단과 인접 센서패드(311)들 사이에는 미세한 터치 정전용량이 형성되게 된다. 터치 발생 수단과 미세한 터치 정전용량을 형성하는 센서패드(311)들을 포함하는 클러스터에 대해 스캔을 하면 해당 클러스터에 속하는 센서패드(311)들에 대해 형성된 터치 정전용량이 모두 더해지고, 그 값이 일정값을 초과한다면 해당 클러스터에 대해서는 호버 발생 신호가 검출될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면 표면적이 작은 터치 발생 수단에 의한 데드 영역의 터치에 대해서도 그 검출이 가능해진다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 터치 검출 장치는 터치 패널(510) 및 구동 장치(520)를 포함한다.
터치 패널(510)은 제1 방향으로 서로 평행하게 배치된 복수개의 구동 전극(511), 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 서로 평행하게 배치된 복수개의 감지 전극(512)을 포함할 수 있다. 구동 전극(511)과 감지 전극(512)은 서로 전기적으로 절연되어 서로 다른 층에 배치될 수 있는데, 구동 전극(511)과 감지 전극(512)이 교차되는 영역을 터치 검출 단위인 센싱노드(N)라 칭할 수 있다.
구동 전극(511)에는 소정의 구동 신호가 인가되며, 구동 신호 인가에 따라 구동 전극(511)과 인접한 감지 전극(512) 사이에는 상호 정전용량이 형성된다. 만약, 특정 센싱노드(N)에 터치 발생 수단에 의한 터치가 이루어지고, 해당 센싱노드(N)를 지나는 구동 전극(511)에 구동 신호가 인가되면, 해당 센싱노드(N)를 지나는 감지 전극(512)으로부터는 터치 미발생시와 상이한 신호가 출력된다.
통상적으로는, 한번에 하나의 센싱노드(N)에 대해서만 터치 검출 동작, 즉, 스캔 동작을 수행하였었다. 즉, 한번에 하나의 구동 전극(511)을 선택하여 구동 신호를 인가하고, 감지 전극(512)을 하나씩 선택하여 출력되는 신호를 감지함으로써 터치 발생 여부를 판단하였었다.
본 발명의 실시예에서는 복수개의 센싱노드(N)로 이루어지는 클러스터 단위로 스캔을 실시한다.
구체적으로, 서로 인접한 복수개의 구동 전극(511)을 동시에 선택하여 해당 구동 전극(511)에 구동 신호를 동시에 인가한 후, 감지 전극(512)을 적어도 하나씩 선택하여 순차적으로 출력 신호를 감지할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 구동 전극(511)에 구동 신호가 인가되고 있을 때, 복수개의 감지 전극(512)을 동시에 선택하여 해당 감지 전극(512)으로부터의 출력 신호를 동시에 수신할 수 있다. 복수개의 감지 전극(512)으로부터 수신되는 출력 신호는 병렬적으로 병합되어 해당 클러스터로부터의 출력 신호로서 하나의 값으로 출력될 수 있다. 한편, 서로 인접한 복수개의 구동 전극(511)에 동시에 구동 신호가 인가되는 상태에서, 서로 인접한 복수개의 감지 전극(512)이 동시에 선택되어 선택된 감지 전극(512)으로부터의 출력 신호가 동시에 수신될 수도 있다.
이를 위해 구동 장치(520)의 터치 검출부(521)는 구동 전극 선택부(521_1)와 감지 전극 선택부(521_2)를 포함할 수 있다.
구동 전극 선택부(521_1) 및 감지 전극 선택부(521_2)는 각각 복수개의 멀티플렉서(미도시됨)를 포함할 수 있다. 하나의 멀티플렉서가 하나씩의 전극을 선택할 수 있기 때문에, 구동 전극 선택부(521_1) 및 감지 전극 선택부(521_2)에는 각각 멀티플렉서가 최소한 2개씩 구비될 수 있다. A개의 구동 전극(511) 및 B개의 감지 전극(512)을 선택하기 위해, 구동 전극 선택부(521_1) 및 감지 전극 선택부(521_2)가 구비하여야 할 최소의 멀티플렉서 개수는 각각 A개 및 B개가 된다. 그러나, 이에 한정되지 아니하며, 멀티플렉서는 다단 형태로 구현될 수도 있다.
도 6에 도시되는 실시예에서도 한번에 복수개의 센싱노드(N)를 포함하는 클러스트에 대한 스캔이 수행되므로, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 실시예와 동일한 이유로 터치 검출의 민감도가 향상된다. 또한, 복수개의 센싱노드(N)를 하나의 클러스터로 하여 스캔을 실시하더라도, 서로 다른 조합으로 하여, 전체 센싱노드(N)의 개수와 동일한 수의 클러스터를 형성하여 스캔을 실시하기 때문에 그 해상도는 하나씩의 센싱노드(N)를 선택하여 순차적으로 스캔을 수행할 때와 동일하게 유지될 수 있다.
구동 장치(520)에 있어서 터치 검출부(521) 외의 다른 구성, 즉, 터치 정보 처리부(522), 메모리(523), 제어부(524)는 도 4를 참조하여 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 7은 도 6에 도시되는 터치 검출 장치의 터치 검출 방법에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 8개의 구동 전극(511)과 8개의 감지 전극(512)이 서로 교차되도록 배열되어, 총 8×8개의 센싱노드(N)가 형성되었다. 한편, 메모리(523)는 센싱노드(N)와 동일한 개수로 이루어지는 메모리셀(MC)을 포함하는 메모리맵으로 구성될 수 있다.
도 7의 (a) 내지 (d)는 각 센싱노드(N)들에 대한 터치 여부 검출 순서, 즉, 스캔 순서를 나타낸다.
도 7은 서로 인접한 4개의 센싱노드(N)가 하나의 클러스터를 이루는 경우가 예시되었으나, 인접한 센싱노드(N)들이 선택되어 클러스터로서 기능하면 본 발명의 범위에 속한다.
클러스터를 이루는 센싱노드(N) 중 우측 상단의 센싱노드(N)가 해당 클러스터의 기준 센싱노드(N)라고 한다면, 도 7의 (a)에 도시되는 바와 같이 최초 스캔 시에는 1행 1열에 배치되는 센싱노드(N11)를 기준으로 하는 제1 클러스터(C1)가 선택된다. 1행 1열에 배치되는 센싱노드(N11)의 좌측에는 센싱노드(N)가 형성되어 있지 않기 때문에, 제1 클러스터(C1)에는 2개의 센싱노드(N11, N21)만이 포함되게 된다.
제1 클러스터(C1)에 속하는 센싱노드(N11, N21)에 대한 스캔 방법은 다음과 같다. 해당 센싱노드(N11, N21)를 지나는 구동 전극(511_1, 511_2)을 선택하여 동시에 구동 신호를 인가하고, 해당 센싱노드(N11, N21)를 지나는 감지 전극(512_1)으로부터 출력 신호를 수신한다. 수신된 출력 신호는 메모리(523)의 메모리맵에 있어서 1행 1열의 메모리셀(MC11)에 저장된다.
제1 클러스터(C1)에 대한 스캔이 완료된 후에는 1행 2열에 배치되는 센싱노드(N12)를 기준으로 하는 제2 클러스터(C2)에 대한 스캔이 수행된다. 1행 2열에 배치되는 센싱노드(N12)를 기준으로 좌측, 좌측 하부, 하부에 배치되는 센싱노드들(N11, N21, N22)이 제2 클러스터(C2)에 속하게 된다.
4개의 센싱노드들(N11, N12, N21, N22)을 지나는 구동 전극(511_1, 512_2)에 구동 신호가 인가된 상태에서, 해당 센싱노드들(N11, N12, N21, N22)을 지나는 감지 전극(512_1, 512_2)으로부터 출력 신호를 동시에 수신한다. 2개의 감지 전극(512_1, 512_2)으로부터의 출력 신호는 병렬적으로 병합되어 하나의 배선으로서 출력되고, 출력된 신호는 메모리(523)의 메모리맵에 있어서 1행 2열의 메모리셀(MC12)에 저장된다.
이와 동일한 방식으로 1행 3열의 센싱노드(N13)를 기준으로 하는 제3 클러스터(C3), 1행 4열의 센싱노드(N14)를 기준으로 하는 제4 클러스터(C4)에 대한 스캔 또한 수행한다.
전체 센싱노드(N) 전부가 한번씩 클러스터의 기준 센서패드가 되기 때문에, 스캔 횟수는 센싱노드(N)를 순차적으로 하나씩 선택해가며 스캔을 하는 경우와 동일해진다. 이에 따라, 터치 여부 검출에 있어서의 해상도는 센싱노드(N)를 하나씩 선택하여 스캔을 수행하는 경우와 동일하게 유지할 수 있다. 한편, 센싱노드(N) 4개가 스캔 단위가 되므로, 센싱노드(N) 하나를 스캔 단위로 할 때에 비해, 터치 발생 신호에 영향을 주는 상호 정전용량의 변화 또한 4배로 커져 터치 여부 검출의 민감도가 향상될 수 있다.
전체 센싱노드(N)가 한번씩 클러스터의 기준 센싱노드(N)로서 역할을 하는 스캔 동작 이전에 각 클러스터를 이루는 센싱노드(N)가 겹치지 않도록, 즉, 복수개의 센싱노드(N) 각각이 하나씩의 클러스터에만 속하도록 하여 각 클러스터에 대해 스캔을 수행하는 과정이 더 행해질 수 있음은 도 5를 참조하여 설명한 바와 동일하다.
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 (11)

  1. (a) 복수개의 센싱노드 중 어느 하나와 그에 인접한 적어도 하나 이상의 센싱노드로 각각 구성되는 복수개의 클러스터별로 호버 검출 동작을 수행하는 단계; 및
    (b) 상기 호버 검출 동작의 결과에 기초하여 해당 클러스터에 속하는 상기 센싱노드들에 대한 터치 발생을 검출하는 단계를 포함하는, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    각각에 속하는 센싱노드들이 서로 중복되지 않도록 지정되는 복수개의 클러스터별로 호버 검출 동작을 수행하는 단계;
    상기 복수개의 센싱노드 중 어느 하나를 기준 노드로 설정하고 상기 기준 노드 및 상기 기준 노드와 인접한 적어도 하나 이상의 센싱노드로 각각 구성되는 복수개의 클러스터를 지정하는 단계; 및
    임의의 클러스터에서 호버 발생 신호가 검출되었을 경우, 복수개의 센싱노드 각각이 한번씩 클러스터의 기준 노드가 되도록 복수개의 클러스터를 지정하여 클러스터별로 호버 검출 동작을 수행하는 단계를 포함하는, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    호버 발생 신호가 검출된 클러스터에 속하는 센싱노드 각각에 대한 터치 검출 동작을 수행하는 단계를 포함하는, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 호버 발생 신호가 임계치 이상일 경우에만, 상기 센싱노드 각각에 대한 터치 검출 동작을 수행하는 단계를 포함하는, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 터치 검출 동작 수행 결과 특정 센싱노드에서 터치 발생 신호가 검출되면 해당 센싱노드에 대한 터치 발생으로 판단하는 단계를 더 포함하는, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 클러스터 각각을 이루는 복수의 센싱노드들에 구동 신호를 동시에 인가하고, 이에 대한 응답으로서 출력되는 신호들을 병합하여 상기 클러스터별 출력 신호를 획득하는 단계를 포함하는, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 클러스터 각각을 이루는 복수의 센싱노드들을 지나는 일 이상의 구동 전극에 구동 신호를 동시에 인가하는 단계; 및
    상기 클러스터 각각을 이루는 복수의 센싱노드들을 지나는 일 이상의 감지 전극으로부터 출력되는 신호들을 병합하여 상기 클러스터별 출력 신호를 획득하는 단계를 포함하는, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법.
  8. 복수개의 센싱노드들을 포함하는 터치 검출 장치의 터치 검출 방법에 있어서,
    복수개의 센싱노드들로 구성되는 제1 클러스터를 선택하는 단계;
    상기 제1 클러스터에 속한 센싱노드들에 대한 터치 검출 동작의 결과로서 출력되는 신호들을 병합하여 상기 제1 클러스터로부터의 출력 신호로서 획득하는 단계;
    상기 제1 클러스터의 센싱노드들 중 일부를 포함하며, 복수개의 센싱노드들로 구성되는 제2 클러스터를 선택하는 단계; 및
    상기 제2 클러스터로부터의 출력 신호를 획득하는 단계를 포함하는, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2클러스터는 각각 제1기준 노드, 제2기준 노드를 포함하며,
    상기 제1 및 제2클러스터의 출력 신호를 상기 제1기준 노드 및 제2기준 노드에 대응시켜 저장하는 메모리를 더 포함하는 터치 검출 장치의 터치 검출 방법
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2기준 노드는 서로 인접하여 배치되는 것인 터치 검출 장치의 터치 검출 방법.
  11. 복수개의 센싱노드들을 갖는 터치 패널; 및
    상기 복수개의 센싱노드들 중 어느 하나를 기준 노드로 설정하여, 상기 기준 노드 및 이와 인접한 적어도 하나 이상의 센싱노드로 구성되는 복수개의 클러스터에 대해 호버 검출 동작을 수행하고, 상기 호버 검출 동작의 결과에 기초하여 상기 특정 클러스터에 속하는 상기 센싱노드들에 대한 터치 발생을 검출하는 터치 검출부를 포함하는, 터치 검출 장치.
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