JP2013246834A - グループ識別を利用した接触感知装置 - Google Patents

グループ識別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を単一層から形成し，製造工程を単純化させ，生産コストを節減する。
【手段】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を含む静電式接触感知装置であって，前記センサーパターングループは，同一面に配置される複数個のセンサーパッド（以下，単に「パッド」という）を含み,前記センサーパターングループは，同一軸に配置された第１のパッドを含む第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）と，前記第１のグループと同一軸に配置された第２のパッドを含む第２のグループ及び前記第１のグループの位置を識別する第１の識別パッド及び前記第２のグループの位置を識別する第２の識別パッドを含み,前記第１のグループに含まれるパッドは，前記第２のグループに含まれるパッドとそれぞれ電気的に接続される。
【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10-2012-0055841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，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。
従来技術による静電式タッチスクリーンパネルは，横方向の線形センサーパッド，縦方向の線形センサーパッドが高価なITO層から形成されており，これを適用した製品のコストが上昇することになり，基板を介して両面に各センサーパッドを形成する工程が必要となるため，製造工程もまた複雑である。
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。
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を含む静電式接触感知装置を提供する。
一態様において，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を含む静電式接触感知装置において，前記センサーパターングループは，同一面に配置される複数個のセンサーパッドを含み，前記センサーパターングループは，同一軸に配置された第１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，前記第１のセンサーパターンサブグループと同一軸に配置された第２のセンサーパッドを含む第２のセンサーパターンサブグループ，及び前記第１のセンサーパターンサブグループの位置を識別するための第１の識別パッド及び前記第２のセンサーパターンサブグループの位置を識別するための第２の識別パッドを含み，前記第１のセンサーパターンサブグループに含まれるセンサーパッドは，前記第２のセンサーパターンサブグループに含まれるセンサーパッドとそれぞれ電気的に接続される静電式接触感知装置が提供される。
前記センサーパターングループは，前記第１のセンサーパターンサブグループと同一軸に配置された第３のセンサーパターンサブグループ，及び前記第３のセンサーパターンサブグループの位置を識別するための第３の識別パッドをさらに含み，前記第３のセンサーパターンサブグループに含まれるセンサーパッドは，前記第１のセンサーパターンサブグループに含まれるセンサーパッドとそれぞれ電気的に接続できる。
前記第１のセンサーパターンサブグループ及び前記第２のセンサーパターンサブグループで互いに接続されるセンサーパッドは，信号配線によって互いに接続され，前記信号配線は同一面に配置され互いに交差しない。
前記信号配線は，前記センサーパッドと同一の材料からなり得る。
前記センサーパッド，前記第１の識別パッド及び前記第２の識別パッドは，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，前記第１の識別パッド及び前記第２の識別パッドは，フローティング状態で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る信号を出力することができる。
前記第１の識別パッド及び前記第２の識別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。
前記第１の識別パッド及び前記第２の識別パッドは，信号配線によって前記接触感知部と接続することができる。
前記静電式接触感知装置は，静電式タッチパネルが単一層から形成されており，生産コストを節減することができ，製造工程を単純化させることができる。
また，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個数の配線で足りるので，配線のためのスペースを最小化することができる。
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接触があったときの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のセンサーパターングループ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のセンサーパターングループ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のセンサーパターングループ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。 本発明の一態様による接触感知手段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，これは特に反対される記載がなければ，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，特にこれに反する記載がなければ，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り，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り，図１Ｃは，接触があったときにタッチを検出するための等価回路を示す。
図１Ａ〜図１Ｃ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，同一面に配置される複数個のセンサーパッド(200)を含むことができる。
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)を形成する。このとき，タッチ静電容量(Ct)は，接触があったときにセンサーパッド(200)とタッチ入力ツールとの間で生成される静電容量を意味する。
以下では，静電式タッチスクリーンパネルがタッチを検出する方式について説明する。
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)を形成することができる。
図１Ｂ及び図１Ｃに示すように，接触があったときに指(8)とセンサーパッド(200)との間には静電容量Ctが生成され，センサーパッド(200)と共通電極(202)との間では静電容量Cvcomが生成され，センサーパッド(200)には未知の寄生静電容量であるCpが生成される。
図１Ｃは，静電容量式のタッチ検出方式のうち，レベルシフトを測定してタッチを検出する方式の等価回路に該当する。
図１Ｃを参照すると，指がセンサーパッド(200)に接触すると，Cvcom，Cdrv，Cp，Ctなどが生成される。ここで，静電式タッチスクリーンパネルは，Ctの変化量を検出してタッチを認識する。
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 2013246834
[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，上記[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，センサーパターングループ(100)は，センサーパッドが同一軸に配置された第１のセンサーパターンサブグループ(110)，センサーパッドが第１のセンサーパターンサブグループ(110)と同一軸に配置された第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第１のセンサーパターンサブグループ(110)の位置を識別するための第１の識別パッド(210)及び第２のセンサーパターンサブグループ(120)の位置を識別するための第２の識別パッド(220)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)は第１の識別パッド(210)と対応し，第２のセンサーパターンサブグループ(120)は第２の識別パッド(220)と対応できる。このとき，第１のセンサーパターンサブグループ(110)は，第１の識別パッド(210)の上部又は下部に配置することができ，第２のセンサーパターンサブグループ(120)は，第２の識別パッド(220)の上部又は下部に配置することができる。また，第１のセンサーパターンサブグループ(110)及び第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は，互いに対応する別のサブグループのセンサーパッドと接続することができる。これは図２を参照して後述する。
一方，第１のセンサーパターンサブグループ(110)及び第２のセンサーパターンサブグループ(120)で互いに接続されるセンサーパッドは，信号配線(図示せず)によって互いに接続することができる。このとき，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，後述する接触感知部(図示せず)と信号配線によって接続することができる。
ここで，信号配線はセンサーパッド(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である場合，センサー信号線もまた同一の材質であり得る。
また，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)と同一軸に配置された第３のセンサーパターンサブグループ(130)，及び第３のセンサーパターンサブグループ(130)の位置を識別する第３の識別パッド(230)をさらに含むことができる。このとき，第３のセンサーパターンサブグループ(130)は第３の識別パッド(230)と対応し，第１のセンサーパターンサブグループ(110)及び第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と接続することができる。これは図３を参照して後述する。
また，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)の下部に同一軸に配置されたセンサーパッドを含む第３のセンサーパターンサブグループ(130)，及び第２のセンサーパターンサブグループ(120)の下部に同一軸に配置されたセンサーパッドを含む第４のセンサーパターンサブグループ(140)をさらに含むことができる。このとき，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)に属するセンサーパッドは，互いに対応する別のサブグループのセンサーパッドと接続することができる。これは図４を参照して後述する。
一方，一態様による静電式接触感知装置は接触感知部をさらに含むことができる。
接触感知部は，接触があったときにセンサーパッド(200)及び識別パッド(210, 220)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ことができる。このとき，接触感知部は，信号配線によって各センサーパッド及び識別パッドと接続することができる。
また，接触感知部は，各センサーパッド及び識別パッドにおける電圧変動分の差分によって，それぞれのセンサーパッド及び識別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。
一方，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だけでタッチ座標を算出することは容易ではない。従って，接触感知部は，各センサーパッド及び識別パッドに対するタッチをすべて感知し，さらに正確にタッチ座標を算出する。
すなわち，一態様によると，接触があったときに電圧変動分の差分によってタッチ面積が感知される。しかし，ど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で接触があったかは，識別パッドの電圧変動分の差分によって分かることができる。
第１のセンサーパターンサブグループ(110)に属するセンサーパッドは，下記のように，互いに対応する第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とそれぞれ電気的に接続できる。まず，第１のセンサーパターンサブグループ(110)のセンサーパッドで接触があったとき，接触感知部は，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。しかし，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)のセンサーパッドのいずれかが電気的に接続されているため，どのセンサーパターンサブグループのセンサーパッドでタッチが発生したか分別することが容易ではない。
従って，接触感知部は，センサーパッドにおける電圧変動分の差分を求めた後に，第１のセンサーパターンサブグループ(110)の位置を識別する第１の識別パッド(210)及び第２のセンサーパターンサブグループ(120)の位置を識別する第２の識別パッド(220)における電圧変動分の差分を利用して，ど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でタッチが発生したかを識別することができる。
例えば，第１のセンサーパターンサブグループ(110)及び第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x軸に配置され，第１の識別パッド(210)及び第２の識別パッド(220)が各サブグループの下部に配置された場合，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利用してタッチされたx軸座標を算出することができる。このとき，第１のセンサーパターンサブグループ(110)に属するセンサーパッドが互いに対応する第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と接続されているため，２つのセンサーパッドに該当するx軸座標を算出することができる。
そのあと，接触感知部は，各識別パッドにおける電圧変動分の差分を利用してタッチされたセンサーパターンサブグループを識別することができるので，２つのx軸座標の中から，タッチされた実際のx軸座標を算出することができる。
前記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となるコストが減少され，同一面にセンサーパッドとセンサー信号線が形成されるため，製造工程もまた単純化される。
また，前記静電式接触感知装置はセンサーパターングループ(100)に含まれる複数個のセンサーパッドが互いに接続されているため，それぞれのセンサーパッドに配線を形成する従来技術に比べて少ない個数の配線で足りるので，配線するためのスペースを減らすことができる。
図２は，別の態様による静電式接触感知装置のセンサーパターングループを例示する図面である。
別の態様による静電式接触感知装置に含まれるセンサーパターングループ(100)は，複数個のセンサーパッド(200)及び複数個の識別パッド(250)を含むことができる。例えば，センサーパターングループ(100)は，図２に示すように，同一面に配置されたセンサーパッド(200)及び識別パッド(250)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あと，フローティング状態で交番電圧に応答して接触による信号を出力する。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，タッチ入力ツールの接触の有無による電荷量変動分を出力することができ，接触感知部は，センサーパッド(200)における電荷量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，前記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を配置することができる。従って，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。
識別パッド(250)はセンサーパッド(200)とともに，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し，センサーパッドと同様に接触感知部によってタッチを感知することができる。
一方，センサーパッド(200)及び識別パッド(250)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)及び識別パッド(250)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。また，センサーパッド(200)及び識別パッド(250)を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１の識別パッド(210)及び第２の識別パッド(220)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，第１軸に配置された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１のセンサーパターンサブグループ(110)と同一の第１軸に配置されたセンサーパッドを含む第２のセンサーパターンサブグループ(120)，第１のセンサーパターンサブグループ(110)の位置を識別する第１の識別パッド(210)及び第２のセンサーパターンサブグループ(120)の位置を識別する第２の識別パッド(220)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，２つのセンサーパターンサブグループ(110, 120)が４つのセンサーパッド(200)をそれぞれ含み，２つの識別パッド(210, 220)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)は第１の識別パッド(210)と対応し，第２のセンサーパターンサブグループ(120)は第２の識別パッド(220)と対応する。また，第１のセンサーパターンサブグループ(110)及び第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は，互いに対応する別のサブグループのセンサーパッドと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)及び第２のセンサーパターンサブグループ(120)のセンサーパッドは，信号配線(a1, a2, a3, a4)によって互いに接続することができる。
例えば，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の列に位置す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の列に位置するセンサーパッドは，信号配線(a1)によって接続することができ，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は，信号配線(a2)によって接続することができる。
しかし，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のほかに，別の列に位置するセンサーパッドと接続することができる。すなわち，各サブグループに属するセンサーパッドが別のサブグループに属する一つのセンサーパッドと接続されるのは，多様な実施例として具現することができる。
反面，第１の識別パッド(210)は信号配線(b1)によって接触感知部と接続することができ，第２の識別パッド(220)は信号配線(b2)によって接触感知部と接続することができる。
また，信号配線(a1, a2, a3, a4, b1, b2)は互いに交差したり重ならないように構成することができる。
センサーパターングループに含まれるセンサーパッド及び識別パッドの信号配線による接続は，多様な形態で実施することができる。
また，信号配線(a1, a2, a3, a4, b1, b2)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である場合，信号配線(a1, a2, a3, a4, b1, b2)もまた同一の材質であり得る。
一方，センサーパッド(200)は，信号配線(a1, a2, a3, a4) によって接触感知部と接続することができ，第１の識別パッド(210)及び第２の識別パッド(220)に位置する識別パッド(250)は，信号配線(b1, b2)によって接触感知部と接続されて接触を感知することができる。
図３は，別の態様による静電式接触感知装置のセンサーパターングループを示す図面である。
図３に示す，別の態様によ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，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，接続方式は図２に示すセンサーパターングループと類似する。
別の態様によ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１の識別パッド(210)，第２の識別パッド(220)及び第３の識別パッド(230)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，３つのセンサーパターンサブグループ(110, 120, 130)が４つのセンサーパッド(200)をそれぞれ含み，３つの識別パッド(210, 220, 230)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)は第１の識別パッド(210)と対応し，第２のセンサーパターンサブグループ(120)は第２の識別パッド(220)と対応し，第３のセンサーパターンサブグループ(130)は第３の識別パッド(230)と対応する。
また，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)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(200)は，互いに対応する別のサブグループのセンサーパッドと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２のセンサーパターンサブグループ(120)及び第３のセンサーパターンサブグループ(130)で互いに対応するセンサーパッド(200)は，信号配線(a1, a2, a3, a4)によって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で，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)に含まれるセンサーパッドが接続され，付加的に第３のセンサーパターンサブグループ(130)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，図３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の列に位置するセンサーパッド，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及び第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，信号配線(a1)によって接続することができる。しかし，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２のセンサーパターンサブグループ(120)及び第３のセンサーパターンサブグループ(130)の別の列に位置するセンサーパッドと接続することができる。すなわち，各サブグループに属するセンサーパッドの別のサブグループのセンサーパッドとの接続は，多様な形態で実施することができる。
反面，第１の識別パッド(210)は信号配線(b1)によって接触感知部(図示せず)と接続することができ，第２の識別パッド(220)は信号配線(b2)によって接触感知部と接続することができ，第３の識別パッド(230)は信号配線(b3)によって接触感知部と接続することができる。
このように，図２及び図３は技術的原理を共有し，省略された内容であっても図２に関する技術は図３にも適用される。
図４は，また別の態様による静電式接触感知装置のセンサーパターングループを例示する図面である。
また別の態様によ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，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)及び識別パッド(250)を含むことができる。
また別の態様によ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１の識別パッド(210)，及び第２の識別パッド(220)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，４つの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をそれぞれ含み，２つの識別パッド(210, 220)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)及び第３のセンサーパターンサブグループ(130)は，第１の識別パッド(210)に対応し，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)は，第２の識別パッド(220)に対応する。また，第１のセンサーパターンサブグループ(110)及び第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は，互いに対応する別のサブグループのセンサーパッドと接続することができ，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)に属するセンサーパッドは，互いに対応する別のサブグループのセンサーパッドと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)及び第２のセンサーパターンサブグループ(120)で互いに対応するセンサーパッド(200)は，信号配線(a1, a2, a3, a4)によって接続することができ，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)で互いに対応するセンサーパッド(200)は，信号配線(c1, c2, c3, c4)によって接続することができる。
図４に示す第１のセンサーパターンサブグループ(110)及び第２のセンサーパターンサブグループ(120)に含まれるセンサーパッドは，図２の互いに対応するセンサーパッドと接続することができ，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)に含まれるセンサーパッドもまた互いに対応するセンサーパッドと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)及び第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信号配線(a1, a2, a3, a4)によって互いに接続され，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)に属するセンサーパッドが信号配線(c1, c2, c3, c4)によって互いに接続することができる。
反面，第１の識別パッド(210)は信号配線(b1)によって接触感知部(図示せず)と接続することができ，第２の識別パッド(220)は信号配線(b2)によって接触感知部と接続することができる。
但し，信号配線が各センサーパッドを接続するのは図２に示すのと同様であるが，接続方式は多様な形態で実施することができる。
このとき，信号配線(a1〜a4, b1〜b2, c1〜c4)は互いに交差したり重ならないように構成される。また，信号配線(a1〜a4, b1〜b2, c1〜c4)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である場合，信号配線(a1〜a4, b1〜b2)もまた同一の材質であり得る。
図４は，図２に示す実施例に基づいてその変形例を示すものであり，図３に示す実施例などのように多様な実施例に適用できることは明らかである。
一方，本発明に係る静電式接触感知装置のセンサーパターングループは，例えば，図１〜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度回転させた構成とすることができ，行又は列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とすることができるなど，多様な変形が可能である。
すなわち，図１〜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は，行と列が互いに変わった形態であり得る。
図５は，別の態様によ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，別の態様によ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)を生成する。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)を金属材料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手段を示すフローチャートである。
図６を参照すると，段階S110A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S120Aで，接触感知装置は電圧変動分を測定することができる。すなわち，接触感知装置はセンサーパッド(200)における接触の有無によるセンサーパッド(200)における電圧変動分を測定することができる。
段階S130Aで，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。
一方，段階S110Bで，接触感知装置は識別パッドを駆動する。具体的に，識別パッドの出力端に充電信号(Vb)を印加し，Cdrvなどのように識別パッド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，識別パッドの出力端に交番電圧(Vdrv)を印加する。
段階S120Bで，接触感知装置は電圧変動分を測定する。接触感知装置は接触の有無による識別パッドにおける電圧変動分を測定することができる。
段階S130Bで，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。
ここで，段階S110A〜S130Aが遂行されるとき，段階S110B〜S130Bが共に遂行され得る。
段階S140で，接触感知装置は接触のあるセンサーパターンサブグループを決定する。すなわち，接触感知装置は一つ以上のセンサーパターンサブグループの中から，接触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，接触感知装置は段階S110A〜S130A及び段階S110B〜S130Bで検出されたレベルシフトを利用し，どのセンサーパターンサブグループかを決定することができる。
例えば，識別パッドのレベルシフトを検出し，どのセンサーパターンサブグループかを決定し，センサーパッドのレベルシフトを検出して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のうち，接触のあるセンサーパッドを分かることができる。すなわち，接触感知装置は検出されたレベルシフトを根拠にして，接触のあるセンサーパッドを分別することができる。
段階S150で，接触感知装置はタッチ座標を算出することができる。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
(100)（一つ以上の）センサーパターングループ
(202)共通電極
(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
(200)（複数個の）センサーパッド
(210)第１の識別パッド
(220)第２の識別パッド
(230)第３の識別パッド
(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〜b2, c1〜c4)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 (8)

  1. 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を含む静電式接触感知装置において,
    前記センサーパターングループは，同一面に配置される複数個のセンサーパッドを含み,
    前記センサーパターングループは，同一軸に配置された第１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，前記第１のセンサーパターンサブグループと同一軸に配置された第２のセンサーパッドを含む第２のセンサーパターンサブグループ，及び前記第１のセンサーパターンサブグループの位置を識別する第１の識別パッド及び前記第２のセンサーパターンサブグループの位置を識別する第２の識別パッドを含み,
    前記第１のセンサーパターンサブグループに含まれるセンサーパッドは，前記第２のセンサーパターンサブグループに含まれるセンサーパッドとそれぞれ電気的に接続される静電式接触感知装置。
  2. 前記センサーパターングループは，前記第１のセンサーパターンサブグループと同一軸に配置された第３のセンサーパターンサブグループ，及び前記第３のセンサーパターンサブグループの位置を識別する第３の識別パッドをさらに含み，前記第３のセンサーパターンサブグループに含まれるセンサーパッドは，前記第１のセンサーパターンサブグループに含まれるセンサーパッドとそれぞれ電気的に接続される請求項１記載の静電式接触感知装置。
  3. 前記第１のセンサーパターンサブグループ及び前記第２のセンサーパターンサブグループで互いに接続されるセンサーパッドは，信号配線によって互いに接続され,
    前記信号配線は，同一面に配置され互いに交差しない請求項１記載の静電式接触感知装置。
  4. 前記信号配線は，前記センサーパッドと同一の材質からなる請求項３記載の静電式接触感知装置。
  5. 前記センサーパッド，前記第１の識別パッド及び前記第２の識別パッドは，透明伝導性の物質である請求項１記載の静電式接触感知装置。
  6. 前記センサーパッド，フローティング状態で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る信号を出力する請求項１記載の静電式接触感知装置。
  7. 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。
  8. 前記第１の識別パッド及び前記第２の識別パッドは，前記接触感知部と電気的に接続される請求項７記載の静電式接触感知装置。
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