JP2013246833A - センサーパッドスクランブルを利用した接触感知装置 - Google Patents

センサーパッドスクランブルを利用した接触感知装置 Download PDF

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Abstract

【課題】静電式タッチパネルの配線スペースを最小化し，製造工程の単純化，生産コストの節減を図る。
【手段】複数のセンサーパッドを含む第１のセンサーパターンサブグループ（以下，単にグループという）; 第２の軸方向に前記第１のグループと隣接した第２のグループ; 第１の軸方向に前記第１のグループと隣接した第３のグループ;及び第２の軸方向に前記第２のグループと隣接した第４のグループを含み，前記第１グループと前記第３グループに属するセンサーパッド及び前記第２グループと前記第４グループに属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続され，前記第１グループと前記第３グループに属するセンサーパッドが接続された配列と，前記第２グループと前記第４グループに属するセンサーパッドが接続された配列とは互いに異なる，第１の軸方向に複数のセンサーパッドが配置されたグループを有する装置。
【選択図】図１Ａ

Description

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本出願は，２０１２年５月２５日付で出願された韓国特許出願第10-2012-0055842号に対する優先権主張を伴うとともに，すべての内容が参照として本明細書に組み込まれる。
本発明は，静電式接触感知装置に関するものであって，より詳しくは，第１の軸方向に複数のセンサーパッドが配置された一つ以上のセンサーパターンサブグループを含む，静電式接触感知装置に関するものである。
タッチスクリーンパネルは，映像表示装置によって表示された内容に基づき，人の手又は他の接触手段でタッチし，ユーザーの命令を入力する装置である。そのためタッチスクリーンパネルは，映像表示装置の前面(front face)に備えられ，人の手又は別の接触手段で直接接触された接触位置を電気的信号に変換する。これによって，接触位置から選択された指示内容が入力信号として受け入れられる。
タッチスクリーンパネルを実施する方式としては，抵抗膜方式，光感知方式及び静電容量方式などが知られている。静電容量方式のタッチパネルは，人の手又は物体が接触するとき，導電性感知パターンが周辺の別の感知パターン又は接地電極などにより生成される静電容量の変化を感知し，接触位置を電気的信号に変換する。
従来の静電式タッチスクリーンパネルは，センサーパッドが基板の一面に形成され，それぞれのセンサーパッドが配線を通じてタッチICと一対一で接続されなければならないので，センサーパッドの数が多い場合，静電式タッチスクリーンパネルを広い面積に拡張するには空間的な制約があるという問題点があった。
図７は，従来技術による静電式タッチスクリーンパネルの一例に関する平面構成図である。
図７に示す静電式タッチスクリーンパネルは，単一層にセンサーパッド(5)が形成される。このようなタッチスクリーンパネルは，センサーパッド(5)毎に配線が接続されるため，静電式タッチスクリーンパネルが大きくなり，センサーパッド(5)の個数が多くなるほど，配線が多くなる問題点があった。
第１の軸方向に複数のセンサーパッドが配置された一つ以上のセンサーパターンサブグループを含む，静電式接触感知装置が提供される。
一態様において，第１の軸方向に複数のセンサーパッドが配置されたセンサーパターンサブグループを有する静電式接触感知装置において，複数のセンサーパッドを含む第１のセンサーパターンサブグループと， 第２の軸方向に前記第１のセンサーパターンサブグループと隣接した第２のセンサーパターンサブグループと， 前記第１の軸方向に前記第１のセンサーパターンサブグループと隣接した第３のセンサーパターンサブグループ，及び前記第２の軸方向に前記第２のセンサーパターンサブグループと隣接した第４のセンサーパターンサブグループを含み，前記第１のセンサーパターンサブグループと第３のセンサーパターンサブグループに属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続され，前記第２のセンサーパターンサブグループと第４のセンサーパターンサブグループに属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続され，前記第１のセンサーパターンサブグループと第３のセンサーパターンサブグループに属するセンサーパッドが接続された配列(sequence)と，前記第２のセンサーパターンサブグループと第４のセンサーパターンサブグループに属するセンサーパッドが接続された配列は互いに異なる静電式接触感知装置が提供される。
前記互いに電気的に接続されたセンサーパッドは，センサーパッドと同一の材質から形成されたセンサー信号線により接続することができる。
前記センサー信号線は，タッチパネルの表示領域の内部で前記センサーパッドを互いに接続させることができる。
前記センサーパッドは，透明伝導性の物質から形成することができる。
前記センサーパッドに対するタッチの発生及びタッチの未発生時に，前記センサーパッドにおける電圧変動分の差分に基づいてタッチを感知する接触感知部をさらに含むことができる。
複数のセンサーパッドにおいて，前記タッチの発生時の電圧変動分の差分が発生したパターンを，予め定められたパターンと比較し，第１〜第４のセンサーパターンサブグループのいずれのサブグループのセンサーパッドがタッチされたかを決定することができる。
前述した一態様によると，静電式タッチパネルが単一層から形成されており，製造工程を単純化し，生産コストを節減することができ，各センサーパッド毎に配線が接続される構造より少ない数の配線で足りるため，配線のためのスペースを最小化できる。
本発明の一実施例に係る静電式接触感知装置の構成を示す図面である。 本発明の一実施例に係る表示装置の上に設置された静電式タッチスクリーンパネルを示す図面である。 本発明の一実施例に係るタッチが発生した場合，タッチを検出するための等価回路を示す。 本発明の一実施例に係る静電式接触感知装置を例示する図面である。 本発明の一実施例に係る静電式接触感知装置を例示する図面である。 本発明の一実施例に係る静電式接触感知装置を例示する図面である。 本発明の一実施例に係る静電式接触感知装置を示す構成図である。 本発明の一実施例に係る接触感知方法を示すフローチャートである。 従来技術に係る静電式タッチスクリーンパネルに関する平面構成図である。
以下では，添付する図面を参照して本発明を説明する。しかし本発明は，様々な形態で実施することができ，従ってここで説明する実施例に限定されるものではない。明細書の全体において，ある部分がある構成要素を“含む”というとき，これは特に反対の記載がなければ，他の構成要素を除外するのではなく，他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。また，明細書に記載されている“…部”，“モジュール”などの用語は，少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し，これはハードウェア又はソフトウェアで具現化されたり，ハードウェアとソフトウェアの結合により具現化することができる。
明細書の全体において，ある部分が他の部分と“接続”されているというとき，これは“直接的に接続”されている場合だけではなく，その中間に他の部材を介して“間接的に接続”されている場合も含む。また，ある部分がある構成要素を“含む”というとき，これは特に除外する旨の記載がなければ，他の構成要素を除外するのではなく，他の構成要素をさらに備えることができることを意味する。
図１Ａは，一態様による静電式接触感知装置の構成を示す図面である。
図１Ａを参照すると，一態様による静電式接触感知装置(10)は行又は列方向に配置された一つ以上のセンサーパターングループ(100)を含むことができる。センサーパターングループ(100)は，第１の軸方向に複数のセンサーパッドが配置されたセンサーパターンサブグループを含むことができる。
図１Ｂは，表示装置の上に設置された静電式タッチスクリーンパネルを示す図面である。
図１Ｂを参照すると，表示装置(20)の上にタッチスクリーンパネルが配置される。従って，基板(1)の上面にセンサーパッド(200)が配置され，基板(1)の上には，センサーパッド(200)を保護するための保護パネル(3)を付着することができる。タッチスクリーンパネルは，接着部材(9)を介して表示装置(20)に接着され，表示装置(20)との間でエアギャップ(9a)が形成されることもある。
センサーパッド(200)は，タッチ入力を検出するために基板上にパターニングされた電極であって，指や導電体のようなタッチ入力ツールとの間でタッチ静電容量(Ct)を生成することができる。タッチ静電容量(Ct)は，タッチされたとき，センサーパッド(200)とタッチ入力ツールとの間で生成される静電容量である。
図１Ｂにおいて，タッチが発生する場合，指(8)とセンサーパッド(200)との間にはCtのような静電容量が形成され，センサーパッド(200)と共通電極(202)との間でもCvcomのような静電容量が形成され，センサーパッド(200)には未知の寄生静電容量のCpが形成される。
図１Ｃは，タッチが発生した場合にタッチを検出するための等価回路を示す。図１Ｂと図１Ｃを参考すると，指がセンサーパッド(200)に接触するとCvcom，Cdrv，Cp，Ctなどが生成され，静電式タッチスクリーンパネルがCtの変化量を検出してタッチを認識することになる。
タッチ静電容量(Ct)を次の[数式1]に代入すると，タッチ入力ツールによるタッチの面積を測定することができる。
Figure 2013246833
[数式1]においてεは，誘電率としてセンサーパッド(200)と指との間の媒質から獲得することができる。仮に基板の上面に強化ガラスを付着すると，強化ガラスの比誘電率に真空の誘電率を乗じた値から誘電率εを導出することができる。 S2はセンサーパッド(200)と指の対向面積に該当する。例えば，指がセンサーパッド(200)をすべて覆っていると，S2はセンサーパッド(200)の面積に該当し，指がセンサーパッド(200)の一部を覆っていると，S2は指と対向していない面積分減らすことになる。D2は，センサーパッド(200)と指との間の距離であるため，基板の上面に載せられた強化ガラス又は他の種類の保護パネルなどの厚さに該当する。
[数式1]によると，Ctは指とセンサーパッド(200)の対向面積に比例するため，これからセンサーパッド(200)に対する指のタッチ占有率を演算することができる。従って，Ctに基づいてタッチ信号の検出の有無を確認できるだけでなく，次の[数式1]に代入すると，指によるタッチの面積を求めることができる。
再び図１Ａを参照すると，静電式接触感知装置(10)のセンサーパターングループ(100)は，第１の軸方向に複数のセンサーパッドが配置されたセンサーパターンサブグループを含むことができる。
前記センサーパターングループ(100)は，複数のセンサーパッドを含む第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第２の軸方向に第１のセンサーパターンサブグループ(110)と隣接した第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第１の軸方向に第１のセンサーパターンサブグループ(110)と隣接した第３のセンサーパターンサブグループ(130)，及び第１の軸方向に第２のセンサーパターンサブグループ(120)と隣接した第４のセンサーパターンサブグループ(140)を含むことができる。
ここで，第１のセンサーパターンサブグループ(110)と第３のセンサーパターンサブグループ(130)に属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続することができ，第２のセンサーパターンサブグループ(120)と第４のセンサーパターンサブグループ(140)に属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続することができる。また，第１のセンサーパターンサブグループ(110)と第３のセンサーパターンサブグループ(130)に属するセンサーパッドが接続された配列と，第２のセンサーパターンサブグループ(120)と第４のセンサーパターンサブグループ(140)に属するセンサーパッドが接続された配列とは，互いに異なることもある。
また，各センサーパッドは別のセンサーパターンサブグループのセンサーパッドの複数個のセンサーパッドと接続されずにいずれかと接続でき，同一のセンサーパターンサブグループに含まれたセンサーパッド同士は重複して接続されない。
互いに電気的に接続されたセンサーパッドは，センサーパッドと同一の材質から形成されたセンサー信号線により接続することができる。また，センサー信号線は，タッチパネルの表示領域の内部でセンサーパッドを互いに接続させることができる。
例えば，第１のセンサーパターンサブグループ(110)及び第３のセンサーパターンサブグループ(130)で互いに接続されるセンサーパッドは，第１の信号配線(図示省略)により互いに接続することができ，第２のセンサーパターンサブグループ(120)及び第４のセンサーパターンサブグループ(140)で互いに接続されるセンサーパッドは，第２の信号配線(図示省略)により互いに接続することができる。このとき，第１の信号配線及び第２の信号配線は同一面に配置され互いに交差しない。
また，センサーパッド(200)は，第１の信号配線及び第２の信号配線により後述する接触感知部(図示省略)と接続することができる。
ここで，第１の信号配線及び第２の信号配線は，センサーパッド(200)と同一の材質から形成することができる。例えば，センサーパッド(200)がITOなどのような透明伝導性の物質の場合，第１の信号配線及び第２の信号配線もまた同一の材質から形成することができる。
一方，前記静電式接触感知装置は，接触感知部(図示省略)をさらに含むことができる。
接触感知部は，センサーパッド(200)に対するタッチの発生及びタッチの未発生時に，センサーパッド(200)における電圧変動分の差分に基づいてタッチを感知できる。このとき，接触感知部は第１の信号配線及び第２の信号配線により各センサーパッドと接続することができる。
また，接触感知部は各センサーパッドにおける電圧変動分の差分を根拠にしてそれぞれのセンサーパッドにおけるタッチ面積を算出し，タッチスクリーン上でタッチ座標を算出することができる。
ここで，タッチが発生する場合にタッチを感知するための感知領域は，2つのセンサーパッド(200)を合わせた面積を含むことができる。例えば，第１のセンサーパターンサブグループ(110)と第２の軸方向に隣接した第２のセンサーパターンサブグループ(120)に属するセンサーパッドが含まれた面積が，タッチが発生したときにタッチを感知できる感知領域となり得る。感知領域に対する説明は，図２と関連して後述する。
一方，接触感知部は複数のセンサーパッドにおいて，タッチの発生時の電圧変動分の差分が発生したパターンを，予め定められたパターンと比較して，第１〜第４のセンサーパターンサブグループのいずれのサブグループのセンサーパッドがタッチされたかを決定することができる。予め定められたパターンは，各行毎に異なる配列で接続されたセンサーパッドが，複数行にわたって同時にタッチされるパターンであり得る。
この場合，第１のセンサーパターンサブグループ(110)のセンサーパッドと第３のセンサーパターンサブグループ(130)のセンサーパッドのいずれかが電気的に接続されており，第２のセンサーパターンサブグループ(120)のセンサーパッドと第４のセンサーパターンサブグループ(140)のセンサーパッドのいずれかが電気的に接続されているため，各センサーパッドにおける電圧変動分の差分を根拠にするとタッチ座標を算出し難くなる。
従って，一つの例において，センサーパターングループは，第１のセンサーパターンサブグループ(110)及び第３のセンサーパターンサブグループ(130)に属するセンサーパッドが電気的に接続された配列と，第２のセンサーパターンサブグループ(120)及び第４のセンサーパターンサブグループ(140)に属するセンサーパッドが電気的に接続された配列とが異なるため，タッチを感知する感知領域が，第１のセンサーパターンサブグループ(110)のセンサーパッド及び第２のセンサーパターンサブグループ(120)のセンサーパッドを含むと，各センサーパッドに対するタッチを区別して感知できるようになる。これと関連しては，図２を参照して後述する。
一つの例において，静電式タッチパネルは単層から形成されるため，高価なITO層を形成するのに必要なコストを減少させることができ，同一面にセンサーパッドと信号配線が形成されるため，製造工程もまた単純化することができる。
また，静電式接触感知装置で，特定のセンサーパターンサブグループに含まれる複数個のセンサーパッドが，第１の軸方向に隣接しているセンサーパターンサブグループに含まれた複数個のセンサーパッドとそれぞれ互いに接続されている。そのため，センサーパッド毎に接触感知部と一対一で接続するための信号配線をそれぞれ形成しなければならない従来技術に比べて，少ない個数の信号配線で足りるため，信号配線のためのスペースを減らすことができる。
図２は，一態様による静電式接触感知装置を例示する図面である。
一態様による静電式接触感知装置は，第１の軸方向に複数個のセンサーパッド(200)が配置されたセンサーパターンサブグループを含むことができる。
センサーパッド(200)は，電荷が充電された後，フローティング状態で交番電圧に応答してタッチ状態に応じた信号を出力することができる。例えば，センサーパッド(200)は，所定の周波数で交番する交番電圧に応答してタッチ入力ツールのタッチ状態に応じたタッチ電荷量の変動分又は未タッチ電荷量の変動分を出力することができ，後述する接触感知部(図示省略)でセンサーパッド(200)におけるタッチ電荷量の変動分又は未タッチ電荷量の変動分を利用して電圧変動分を測定し，これに基づいてタッチを感知することができる。
従って，静電式接触感知装置は，電圧変動分の差分に基づいてセンサーパッド(200)におけるタッチ面積を測定することができる。ここで，センサーパッド(200)は，それぞれ独立状態の多角形状にタッチスクリーンの前面にわたって複数個が配置される。また，それぞれのセンサーパッドにおけるタッチ面積が算出されると，タッチスクリーン上でタッチ座標を算出することができる。
一方，センサーパッド(200)は透明伝導性の物質から形成することができる。例えば，センサーパッド(200)はITO(Indium Tin Oxide)，ATO(Antimony Tin Oxide)，CNT(Carbon Nano Tube)，IZO(Indium Zinc Oxide)などの透明伝導性の物質から形成することができるが，これに制限されなく，金属材料から形成することもできる。
センサーパターングループ(100)は，第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第３のセンサーパターンサブグループ(130)及び第４のセンサーパターンサブグループ(140)を含むことができる。具体的に，センサーパターングループ(100)は，複数のセンサーパッドを含む第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第２の軸方向に第１のセンサーパターンサブグループ(110)と隣接した第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第１の軸方向に第１のセンサーパターンサブグループ(110)と隣接した第３のセンサーパターンサブグループ(130)，及び第１の軸方向に第２のセンサーパターンサブグループ(120)と隣接した第４のセンサーパターンサブグループ(140)を含むことができる。すなわち，センサーパターングループ(100)は，図２に示すように，各センサーパターンサブグループ(110, 120, 130, 140)が4つのセンサーパッド(200)をそれぞれ含むことができる。
このとき，第１のセンサーパターンサブグループ(110)と第３のセンサーパターンサブグループ(130)に属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続することができ，第２のセンサーパターンサブグループ(120)と第４のセンサーパターンサブグループ(140)に属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続することができる。また，第１のセンサーパターンサブグループ(110)と第３のセンサーパターンサブグループ(130)に属するセンサーパッドが接続された配列と，第２のセンサーパターンサブグループ(120)と第４のセンサーパターンサブグループ(140)に属するセンサーパッドが接続された配列とは，互いに異なることもある。
ここで，第１のセンサーパターンサブグループ(110)及び第３のセンサーパターンサブグループ(130)で互いに接続されるセンサーパッドが，第１の信号配線(a1, a2, a3, a4)により互いに接続することができる。また，第２のセンサーパターンサブグループ(120)及び第４のセンサーパターンサブグループ(140)で互いに接続されるセンサーパッドが，第２の信号配線(b1, b2, b3, b4)により互いに接続することができる。このとき，第１の信号配線及び第２の信号配線は，同一面に配置され互いに交差しない。
以下では，第１の軸方向に配置されたセンサーパッドに対して，説明の便宜のために，各サブグループで配置された配列によって第１の列〜第４の列に位置すると説明する。
例えば，第１のセンサーパターンサブグループ(110)の第１の列に位置するセンサーパッドと第３のセンサーパターンサブグループ(130)の第１の列に位置するセンサーパッドは，第１の信号配線(a1)により接続することができる反面，第２のセンサーパターンサブグループ(120)の第１の列に位置するセンサーパッドと第４のセンサーパターンサブグループ(140)の第４の列に位置するセンサーパッドが，第２の信号配線(b1)により接続することができる。
同様に，第１のセンサーパターンサブグループ(110)の第２の列に位置するセンサーパッドと第３のセンサーパターンサブグループ(130)の第２の列に位置するセンサーパッドは，第１の信号配線(a2)により接続することができる反面，第２のセンサーパターンサブグループ(120)の第２の列に位置するセンサーパッドと第４のセンサーパターンサブグループ(140)の第１の列に位置するセンサーパッドが，第２の信号配線(b2)により接続することができる。
すなわち，第１のセンサーパターンサブグループ(110)と第３のセンサーパターンサブグループ(130)に属するセンサーパッドが接続された配列と，第２のセンサーパターンサブグループ(120)と第４のセンサーパターンサブグループ(140)に属するセンサーパッドが接続された配列とは，互いに異なることになる。
また，各サブグループに属するセンサーパッドと別のサブグループに属するセンサーパッドの一つのセンサーパッドが接続される形態は，多様に実施することができる。
それぞれのセンサーパッドは，別のセンサーパターンサブグループに含まれたセンサーパッドの一つと互いに接続され，同一のセンサーパターンサブグループに含まれた複数個のセンサーパッドとは接続されない。
例えば，第２のセンサーパターンサブグループ(120)の第１の列に位置するセンサーパッドは，第４のセンサーパターンサブグループ(140)の第１の列〜第４の列のいずれのセンサーパッドと接続することができる。しかし，第２のセンサーパターンサブグループ(120)の第１の列に位置するセンサーパッドは，第４のセンサーパターンサブグループ(140)の第１の列〜第４の列に位置するセンサーパッドの複数個のセンサーパッドと接続されない。
また，第１の信号配線(a1, a2, a3, a4)及び第２の信号配線(b1, b2, b3, b4)は，互いに交差したり重ならない。
このとき，センサーパターングループ(100)に含まれたセンサーパッドが第１の信号配線又は第２の信号配線により接続される形態，位置などは，多様に実施することができる。
また，第１の信号配線(a1, a2, a3, a4)及び第２の信号配線(b1, b2, b3, b4)は，センサーパッド(200)と同一の材質からなり得る。例えば，センサーパッド(200)がITOなどのような透明伝導性の物質の場合，第１の信号配線(a1, a2, a3, a4)及び第２の信号配線(b1, b2, b3, b4)もまた同一の材質から形成することができる。
感知領域(30)は，タッチを感知するための領域であって，2つのセンサーパッド(200)を合わせた面積を含むことができる。例えば，図２に示すように，感知領域(30)は，第１のセンサーパターンサブグループ(110)の第１の列に位置しているセンサーパッドと，第２のセンサーパターンサブグループ(120)の第１の列に位置しているセンサーパッドとが含まれる面積を含むことができる。
一方，センサーパッド(200)は，第１の信号配線(a1, a2, a3, a4)及び第２の信号配線(b1, b2, b3, b4)により接触感知部(図示省略)と接続されることによって，タッチの発生時に，タッチが感知できるようにする。
また，接触感知部は，センサーパッド(200)に対するタッチの発生及びタッチの未発生時に，センサーパッド(200)における電圧変動分の差分を利用してタッチ面積を感知することができる。
感知領域(30)にタッチが発生した場合にタッチを感知することに関して説明する。
まず，図２に示すように，第１のセンサーパターンサブグループ(110)の第１の列に位置しているセンサーパッドを‘センサーパッドA’といい，‘センサーパッドA’が第３のセンサーパターンサブグループ(130)の第１の列に位置している‘センサーパッドB’と接続される。また，第２のセンサーパターンサブグループ(120)の第１の列に位置している‘センサーパッドa’が第４のセンサーパターンサブグループ(140)の第４の列に位置している‘センサーパッドb’と接続される。
第１のセンサーパターンサブグループ(110)に属する‘センサーパッドA’が第３のセンサーパターンサブグループ(130)に属する‘センサーパッドB’と接続された状態で‘センサーパッドA’及び‘センサーパッドa’を含む感知領域(30)にタッチが発生した場合，‘センサーパッドA’におけるタッチの未発生時及びタッチの発生時の電圧変動分の差分を利用してタッチ面積を感知する。しかし，‘センサーパッドA’と‘センサーパッドB’は互いに電気的に接続されているため，‘センサーパッドA’と‘センサーパッドB’の両方に対するタッチを感知することになるため，分別し難しいこともあり得る。
しかし，‘センサーパッドA’の電圧変動分の差分を求める一方で，感知領域(30)に含まれる‘センサーパッドa’におけるタッチの未発生時及びタッチの発生時の電圧変動分の差分を利用すると，どのセンサーパッドでタッチが発生したかを分かることができる。
前述した通り，‘センサーパッドA’，‘センサーパッドB’が互いに接続され，‘センサーパッドa’と‘センサーパッドb’が互いに接続されているため，各センサーパッドにおける電圧変動分の差分を根拠にすると，感知領域(30)に含まれる‘センサーパッドA’と‘センサーパッドa’にタッチが発生したということがわかることができ，‘センサーパッドB’及び‘センサーパッドb’にはタッチが発生しなかったということが確認できるようになる。
図２に示すセンサーパターングループは，図１Ａ〜図１Ｃでのセンサーパターングループと類似する構成を含むため，以下省略されている内容であっても，図１Ａ〜図１Ｃにおけるセンサーパターングループに関する内容は，図２に示すセンサーパターングループにも適用することができる。
図３は，別の一実施例に係る静電式接触感知装置を例示する図面である。
図３に示すように，静電式接触感知装置のセンサーパターングループ(100)は，図２に示すセンサーパターングループから拡張した形態であり，接続される方式は，図２に示すセンサーパターングループと類似している。
静電式接触感知装置のセンサーパターングループ(100)は，第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第３のセンサーパターンサブグループ(130)，第４のセンサーパターンサブグループ(140)，第５のセンサーパターンサブグループ(150)及び第６のセンサーパターンサブグループ(160)を含むことができる。すなわち，センサーパターングループ(100)は，図３で示すように，6つのセンサーパターンサブグループ(110, 120, 130, 140, 150, 160)が，4つのセンサーパッド(200)をそれぞれ含むことができる。
ここで，第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第３のセンサーパターンサブグループ(130)及び第５のセンサーパターンサブグループ(150)に属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続することができ，第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第４のセンサーパターンサブグループ(140)及び第６のセンサーパターンサブグループ(160)に属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続することができる。
また，第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第３のセンサーパターンサブグループ(130)及び第５のセンサーパターンサブグループ(150)に属するセンサーパッドが接続された配列と，第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第４のセンサーパターンサブグループ(140)及び第６のセンサーパターンサブグループ(160)に属するセンサーパッドが接続された配列とは，互いに異なることもある。
また，第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第３のセンサーパターンサブグループ(130)及び第５のセンサーパターンサブグループ(150)で互いに接続されるセンサーパッド(200)は，第１の信号配線(a1, a2, a3, a4)により互いに接続することができ，第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第４のセンサーパターンサブグループ(140)及び第６のセンサーパターンサブグループ(160)で互いに接続されるセンサーパッド(200)は，第２の信号配線(b1, b2, b3, b4)により互いに接続することができる。
これは，図２に示すセンサーパターングループにおいて，第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第３のセンサーパターンサブグループ(130)に含まれたセンサーパッドが接続され，付加的に第５のセンサーパターンサブグループ(150)に位置するセンサーパッドが互いに接続された形態である。また，第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第４のセンサーパターンサブグループ(140)に含まれたセンサーパッドが接続され，付加的に第６のセンサーパターンサブグループ(160)に位置するセンサーパッドが互いに接続された形態である。
例えば，第１のセンサーパターンサブグループ(110)の第１の列に位置するセンサーパッドは，第３のセンサーパターンサブグループ(130)の第１の列に位置するセンサーパッド及び第５のセンサーパターンサブグループ(150)の第１の列に位置するセンサーパッドと第１の信号配線(a1)により接続することができ，第１のセンサーパターンサブグループ(110)の第２の列に位置するセンサーパッドは，第３のセンサーパターンサブグループ(130)及び第５のセンサーパターンサブグループ(150)の第２の列に位置するセンサーパッドと第１の信号配線(a2)により接続することができる。
また，第２のセンサーパターンサブグループ(120)の第１の列に位置するセンサーパッド，第４のセンサーパターンサブグループ(140)の第４の列に位置するセンサーパッド及び第６のセンサーパターンサブグループ(160)の第３の列に位置するセンサーパッドが第２の信号配線(b1)により接続することができ，第２のセンサーパターンサブグループ(120)の第２の列に位置するセンサーパッド，第４のセンサーパターンサブグループ(140)の第１の列に位置するセンサーパッド及び第６のセンサーパターンサブグループ(160)の第４の列に位置するセンサーパッドが第２の信号配線(b2)により接続することができる。
同様に，第２のセンサーパターンサブグループ(120)の第３の列に位置するセンサーパッド，第４のセンサーパターンサブグループ(140)の第２の列に位置するセンサーパッド及び第６のセンサーパターンサブグループ(160)の第１の列に位置するセンサーパッドが第２の信号配線(b3)により接続することができ，第２のセンサーパターンサブグループ(120)の第４の列に位置するセンサーパッド，第４のセンサーパターンサブグループ(140)の第３の列に位置するセンサーパッド及び第６のセンサーパターンサブグループ(160)の第２の列に位置するセンサーパッドが第２の信号配線(b4)により接続することができる。
このように，図３に示すセンサーパターングループは，図２に示すセンサーパターングループと類似する構成を含むため， 以下省略されている内容であっても，図２に示すセンサーパターングループに関する内容は，図３に示すセンサーパターングループにも適用することができる。
図４はまた別の一実施例に係る静電式接触感知装置を例示する図面である。
静電式接触感知装置のセンサーパターングループは，図４に示すように，同一面に配置されるセンサーパッド(200)を含むことができる。
静電式接触感知装置のセンサーパターングループは，第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第３のセンサーパターンサブグループ(130)，第４のセンサーパターンサブグループ(140)，第５のセンサーパターンサブグループ(150)，第６のセンサーパターンサブグループ(160)，第７のセンサーパターンサブグループ(170)及び第８のセンサーパターンサブグループ(180)を含むことができる。すなわち，センサーパターングループ(100)は，図４で示すように，8つのセンサーパターンサブグループ(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)が，4つのセンサーパッド(200)をそれぞれ含むことができる。
図４に示すように，静電式接触感知装置のセンサーパターングループ(100)は，図２〜図３に示すセンサーパターングループと類似する方式で，センサーパターンサブグループに含まれたセンサーパッドを互いに接続することができる。
第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第３のセンサーパターンサブグループ(130)，第５のセンサーパターンサブグループ(150)及び第７のセンサーパターンサブグループ(170)で電気的に接続されるセンサーパッド(200)が，第１の信号配線(a1, a2, a3, a4)により互いに接続することができる。
例えば，第１のセンサーパターンサブグループ(110)の第１の列に位置するセンサーパッド，第３のセンサーパターンサブグループ(130)の第１の列に位置するセンサーパッド，第５のセンサーパターンサブグループ(150)の第１の列に位置するセンサーパッド及び第７のセンサーパターンサブグループ(170)の第１の列に位置するセンサーパッドは，第１の信号配線(a1)により接続することができる。
その反面，第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第４のセンサーパターンサブグループ(140)，第６のセンサーパターンサブグループ(160)及び第８のセンサーパターンサブグループ(180)で電気的に接続されるセンサーパッド(200)が，第２の信号配線(b1, b2, b3, b4)により互いに接続することができる。
例えば，第２のセンサーパターンサブグループ(120)の第１の列に位置するセンサーパッド，第４のセンサーパターンサブグループ(140)の第４の列に位置するセンサーパッド，第６のセンサーパターンサブグループ(160)の第３の列に位置するセンサーパッド及び第８のセンサーパターンサブグループ(180)の第２の列に位置するセンサーパッドが，第２の信号配線(b1)により接続することができる。また，第２のセンサーパターンサブグループ(120)の第２の列に位置するセンサーパッド，第４のセンサーパターンサブグループ(140)の第１の列に位置するセンサーパッド，第６のセンサーパターンサブグループ(160)の第４の列に位置するセンサーパッド及び第８のセンサーパターンサブグループ(180)の第３の列に位置するセンサーパッドが，第２の信号配線(b2)により接続することができる。
すなわち，第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第３のセンサーパターンサブグループ(130)，第５のセンサーパターンサブグループ(150)及び第７のセンサーパターンサブグループ(170)に属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続することができ，第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第４のセンサーパターンサブグループ(140)，第６のセンサーパターンサブグループ(160)及び第８のセンサーパターンサブグループ(180)に属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続することができる。
また，第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第３のセンサーパターンサブグループ(130)，第５のセンサーパターンサブグループ(150)及び第７のセンサーパターンサブグループ(170)に属するセンサーパッドが接続された配列と，第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第４のセンサーパターンサブグループ(140)，第６のセンサーパターンサブグループ(160)及び第８のセンサーパターンサブグループ(180)に属するセンサーパッドが接続された配列とは，互いに異なることもある。
このように，図４に示すセンサーパターングループは，図２〜図３に示すセンサーパターングループと類似する構成を含むため， 以下省略されている内容であっても，図２〜図３に示すセンサーパターングループに関する内容は，図４に示すセンサーパターングループにも適用することができる。
図２〜図４に示すセンサーパターングループにおいて，第１のセンサーパターンサブグループ(110)，第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第３のセンサーパターンサブグループ(130)及び第４のセンサーパターンサブグループ(140)のセンサーパッドは，それぞれ同一列に位置しているセンサーパッドが電気的に接続された形態であるが，これに限定されなく，同一ではない列に位置しているセンサーパッドが電気的に接続することができる。
一方，静電式接触感知装置のセンサーパターングループは，図１Ａ〜図４に示す静電式接触感知装置のセンサーパターングループを90度回転させたものと類似する構成にも変形することができ，行又は列の方向に一つ以上のセンサーパターングループを配置した形態にも実施することができる。
すなわち，図１Ａ〜図４に示す静電式接触感知装置のセンサーパターンサブグループは，行と列が互いに変わった形態に実施することができる。
図５は，本発明の一実施例に係る静電式接触感知装置を示す構成図である。
図５を参照すると，本発明の一実施例に係る静電式接触感知装置は，センサーパッド(200)，タッチ静電容量(Ct)，寄生静電容量(Cp)，駆動静電容量(Cdrv)，充電手段(SW)及びレベルシフト検出部(300)を含むことができる。
まず，接触感知装置の接触感知動作について説明する。
センサーパッド(200)は，タッチ入力を検出するために基板上にパターニングされた電極であって，指や導電体のようなタッチツールとの間でタッチ静電容量(Ct)を形成する。センサーパッド(200)は透明導電体から形成することができる。例えば，センサーパッド(200)は，ITO(Indium Tin Oxide)，ATO(Antimony Tin Oxide)，CNT(Carbon Nano Tube)，IZO(Indium Zinc Oxide)などの透明物質から形成することができる。また，センサーパッド(200)をメタルから形成することができる。
センサーパッド(200)は所定の周波数で交番する交番電圧(Vdrv)に応答し，タッチ入力ツールのタッチ状態に応じた信号を出力する。例えば，センサーパッド(200)は交番電圧(Vdrv)に応答し，接触の有無によって異なるレベルシフト値を出力する。
充電手段(SW)は，センサーパッド(200)の出力端に接続されて充電信号(Vb)を供給する。充電手段(SW)は，オン/オフ制御端子に供給される制御信号によってスイッチング動作を遂行する3端子型のスイッチング素子であるか，制御信号によって信号を供給するOP-AMPなどの線形素子であり得る。充電手段(SW)の出力端には，センサーパッド(200)に作用するタッチ静電容量(Ct)，寄生静電容量(Cp)，駆動静電容量(Cdrv)が接続され，充電手段(SW)をターンオンさせた状態で入力端に充電信号(Vb)を印加してCt，Cdrv，Cpなどを充電させる。このあと，充電手段(SW)をターンオフさせると，Ct，Cdrvなどに充電された信号は別途に放電させないかぎり，充電状態で絶縁される。このとき，充電された信号を安定的に絶縁させるために，後述するレベルシフト検出部(300)の入力端はハイインピーダンスを持つことができる。
前述した充電手段(SW)がターンオンされてセンサーパッドに充電された電荷は，充電手段(SW)がターンオフされて絶縁される。このような絶縁状態をフローティング(floating)状態という。充電手段(SW)とレベルシフト検出部(300)との間に絶縁された充電信号の電荷は，外部に印加される交番信号によって電圧のレベルが変わることになる。前記電圧レベルは接触の有無によって異なる。このようなタッチ前後のレベル差をレベルシフトという。
接触感知装置は交番電圧の生成手段(図示せず)をさらに含むことができる。
交番電圧の生成手段は，所定の周波数で交番する交番電圧(Vdrv)を駆動静電容量(Cdrv)を経てセンサーパッド(200)の出力端に印加し，センサーパッド(200)における電位を変動させる。交番電圧の生成手段は，デューティ比(duty ratio)の同一なクロック信号を生成することもできるが，デューティ比の異なる交番電圧を生成することができる。
共通電極(図示せず)は，表示装置内で共通電圧が印加される電極又は表示装置内で共通的に役割をする。例えば，表示装置の一つであるLCDは，液晶の駆動のために共通電圧を必要とする。中小型LCDでは，消費電流を減少させるために，所定の周波数で交番する交番電圧を共通電圧として使用し，大型LCDでは，DC電圧を共通電圧として使用する。
もし表示装置で発生する共通電極電圧(Vcom)を交番電圧として利用する場合には，共通電極静電容量(Cvcom)が駆動静電容量(Cdrv)の役割をする。この場合には，駆動静電容量(Cdrv)は一時的に除去できる。
本明細書では下記には共通電極電圧を交番電圧として利用する場合を別途に説明しないが，この場合にもまた同一原理が適用され，本発明が請求する範囲に含まれる。
レベルシフト検出部(300)は，フローティング状態で交番電圧(Vdrv)によって発生するレベルシフトを検出する。すなわち，センサーパッドの電位は印加された交番電圧(Vdrv)によって上昇或いは下降することになるが，接触による電圧レベルの変動は，接触のない場合の電圧レベルの変動より小さい値を持つ。
従って，レベルシフト検出部(300)は，接触前後の電圧レベルを比較することによってレベルシフトを検出する。レベルシフト検出部(300)は，多様な素子又は回路の組み合わせから構成することができる。
例えば，レベルシフト検出部(300)は，センサーパッド(200)の出力端の信号を増幅する増幅素子，ADC(Analogue to Digital Converter)，VFC(Voltage to Frequency Converter)，フリップフロップ(Flip-Flop)，ラッチ(Latch)，バッファ(Buffer)，TR(Transistor)，TFT(Thin Film Transistor)，比較器の少なくともいずれかを組み合わせて構成することができる。
接触感知部(図示せず)は，レベルシフト検出部(300)によって検出されたレベルシフトを利用してタッチ面積を感知することができる。このとき，レベルシフト検出部(300)は，接触感知部の内部に含まれるか，別途に構成することができる。
一方，レベルシフト検出部(300)は，識別パッド(図示せず)に対してもレベルシフトを検出することができる。
図６は，一態様による接触感知方法を示すフローチャートである。
図６を参照すると，段階S110で，接触感知装置はセンサーパッド(200)を駆動する。具体的に，センサーパッド(200)の出力端に充電信号(Vb)を印加し，Cdrvなどのようにセンサーパッド(200)に接続された静電容量を充電させ，フローティングさせたあと，センサーパッド(200)の出力端に交番電圧(Vdrv)を印加する。
段階S120において，接触感知装置は電圧変動分を測定する。接触感知装置はタッチの未発生時にセンサーパッド(200)における電圧変動分を測定し，タッチの発生時にセンサーパッド(200)における電圧変動分を測定することができる。
段階S130において，接触感知装置は測定された電圧変動分を利用してレベルシフトを検出する。このとき，接触感知装置はレベルシフトを検出するためにさまざまな素子又は回路の組み合わせからなり得る。
段階S140において，接触感知装置はセンサーパターンサブグループを決定する。すなわち，接触感知装置はセンサーパターンサブグループの中から，タッチが感知されたセンサーパターンサブグループを決定する。このとき，接触感知装置は，検出されたレベルシフトを利用してどのセンサーパターンサブグループであるかを決定することができる。
前述した通り，同一行に位置しているセンサーパターンサブグループのセンサーパッドは互いに電気的に接続されているため，特定のセンサーパッドでレベルシフト値が発生すると，タッチが発生したことを感知することができるが，そのセンサーパッドがどのセンサーパターンサブグループに属するかは分からない。しかし，隣接の行に位置しているセンサーパターンサブグループのセンサーパッドは，該当行と異なる配列でセンサーパターンサブグループ内のセンサーパッドが電気的に接続されている。従って，2つ以上の行に位置しているセンサーパッドがタッチされたときのパターンが予め定められたパターン(すなわち，各行毎に異なる配列で接続されたセンサーパッドが複数行にわたって同時にタッチされるパターン)のみを実際にタッチされたものと認識し，実際にタッチが行われたセンサーパッドが属するセンサーパターンサブグループを決定することができる。
センサーパッドが属するセンサーパターンサブグループが決定されると，実際にタッチが行われたセンサーパッドの位置が決定される。
段階S150において，接触感知装置はタッチ座標を算出する。接触感知装置は，決定されたセンサーパターンサブグループに属するセンサーパッドで算出されたタッチ面積を利用して，タッチ座標を算出することができる。
本発明の範囲は，後述する特許請求範囲によって表わされ，特許請求範囲の意味及び範囲，そしてその均等概念から導出されるすべての変更又は変形された形態が，本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならない。
(1)基板
(3)保護パネル
(8)指
(9)接着部材
(9a)エアギャップ
(10)静電式接触感知装置
(20)表示装置
(30)感知領域
(100)（一つ以上の）センサーパターングループ
(110)第１のセンサーパターンサブグループ
(120)第２のセンサーパターンサブグループ
(130)第３のセンサーパターンサブグループ
(140)第４のセンサーパターンサブグループ
(150)第５のセンサーパターンサブグループ
(160)第６のセンサーパターンサブグループ
(170)第７のセンサーパターンサブグループ
(180)第８のセンサーパターンサブグループ
(200)（複数個の）センサーパッド
(202)共通電極
(250)（複数個の）識別パッド
(300)レベルシフト検出部
Cvcom 静電容量
Cp 寄生静電容量
(Ct)タッチ静電容量
(a1〜a4, b1〜b4)信号配線
(Cdrv)駆動静電容量
(SW)充電手段
(Vdrv)交番電圧
(Vb)充電信号

Claims (6)

  1. 第１の軸方向に複数のセンサーパッドが配置されたセンサーパターンサブグループを有する静電式接触感知装置において，複数のセンサーパッドを含む第１のセンサーパターンサブグループ;
    第２の軸方向に前記第１のセンサーパターンサブグループと隣接した第２のセンサーパターンサブグループ;
    前記第１の軸方向に前記第１のセンサーパターンサブグループと隣接した第３のセンサーパターンサブグループ; 及び
    前記第１の軸方向に前記第２のセンサーパターンサブグループと隣接した第４のセンサーパターンサブグループを含み，
    前記第１のセンサーパターンサブグループと第３のセンサーパターンサブグループに属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続され，
    前記第２のセンサーパターンサブグループと第４のセンサーパターンサブグループに属するセンサーパッドはそれぞれ電気的に接続され，
    前記第１のセンサーパターンサブグループと第３のセンサーパターンサブグループに属するセンサーパッドが接続された配列と，前記第２のセンサーパターンサブグループと第４のセンサーパターンサブグループに属するセンサーパッドが接続された配列とは，互いに異なる静電式接触感知装置。
  2. 前記互いに電気的に接続されたセンサーパッドは，センサーパッドと同一の材質から形成された信号配線により接続される請求項１記載の静電式接触感知装置。
  3. 前記信号配線は，タッチパネルの表示領域の内部で前記センサーパッドを互いに接続させる請求項２記載の静電式接触感知装置。
  4. 前記センサーパッドは，透明伝導性の物質から形成される請求項２記載の静電式接触感知装置。
  5. 前記センサーパッドに対するタッチの発生及びタッチの未発生時に，前記センサーパッドにおける電圧変動分の差分に基づいてタッチを感知する接触感知部をさらに含む請求項１記載の静電式接触感知装置。
  6. 複数のセンサーパッドにおいて，前記タッチの発生時の電圧変動分の差分が発生したパターンを，予め定められたパターンと比較して第１〜第４のセンサーパターンサブグループのいずれのサブグループのセンサーパッドがタッチされたかを決定する請求項５記載の静電式接触感知装置。
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