KR101397904B1 - 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법 - Google Patents

접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 포함하는 유효 감지 영역을 포함하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법에 있어서, (a) 소정의 주기에 따라 복수의 상기 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 복수의 상기 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하는 단계, (b) 상기 정전용량 변화로부터 터치 입력의 발생 여부를 판단하는 단계, (c) 상기 터치 입력이 발생한 것으로 판단하면, 상기 유효 감지 영역 중에서 상기 터치 입력이 발생한 것으로 판단한 일부의 제1 영역에 포함되는 상기 제1 전극에 구동 신호를 인가하는 단계, 및 (d) 상기 제1 영역에 포함되는 상기 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 주기가 경과할 때까지 상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계를 반복하여 실행하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법을 제안한다.

Description

접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SENSING TOUCH INPUT}
본 발명은 소정의 시간 동안 터치 입력이 실제로 발생한 일부 감지 영역을 반복적으로 스캔하여 감지 신호를 획득함으로써, 터치 입력 판단의 정확도와 해상도를 높이고, 감지 신호의 신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR)를 개선할 수 있는 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법에 관한 것이다.
터치스크린, 터치패드 등과 같은 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치에 부착되어 사용자에게 직관적인 입력 방법을 제공할 수 있는 입력 장치로서, 최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 네비게이션 등과 같은 다양한 전자 기기에 널리 적용되고 있다. 특히 최근 스마트폰에 대한 수요가 증가하면서, 제한된 폼팩터에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 접촉 감지 장치로 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.
휴대용 기기에 적용되는 터치스크린은 접촉 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구분할 수 있으며, 이 중 정전용량 방식은 상대적으로 수명이 길고 다양한 입력 방법과 제스처를 손쉽게 구현할 수 있는 장점으로 인해 그 적용 비율이 갈수록 높아지고 있다. 특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 멀티 터치 인터페이스를 구현하기가 용이하여 스마트폰 등의 기기에 폭넓게 적용된다.
정전용량 방식의 터치스크린은 그 동작 원리에 따라 결합 정전용량(Mutual-Capacitance) 방식과, 자체 정전용량(Self-Capacitance) 방식으로 구분할 수 있으며, 결합 정전용량 방식은 오류없이 정확한 멀티 터치 인터페이스를 구현할 수 있다는 장점을 갖는다. 결합 정전용량 방식은 구동 전극에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 구동 신호가 인가된 구동 전극과 인접한 감지 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하는 스캔 방식으로 동작하며, 따라서 스캔 속도를 높임으로써 감도를 높이고 터치 입력 판단의 해상도 및 정확도를 증가시킬 수 있다. 그러나 스캔 속도를 높이기 위해 구동 신호의 클럭 주파수를 증가시키는 경우, 소모 전류가 증가하여 모바일 기기에서 배터리 관리에 악영향을 미칠 수 있다.
인용발명1은 터치스크린 전체에 대해, 자체 정전용량 방식으로 감지 신호를 검출하여 멀티 터치 여부를 판단하고, 멀티 터치인 것으로 판단된 경우에만 결합 정전용량 방식을 적용하는 발명에 관한 것이다. 또한, 인용발명2는, 결합 정전용량 방식으로 터치 입력을 검출하는 발명에 관한 것이다. 인용발명 1, 2 모두, 일부 영역을 특정하여 선택적으로 반복 스캔함으로써 터치 입력의 정확도를 개선하고 신호 대 잡음비를 높이는 구성은 개시하고 있지 않다.
한국공개특허공보 KR 10-2011-0006049호 미국공개특허공보 US 2010/0147600호
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터치스크린 패널의 유효 감지 영역 전체를 스캔하여 터치 입력이 검출되면, 소정의 시간 동안 터치 입력이 검출된 일부 영역을 반복 스캔하여 터치 입력을 판단한다. 따라서, 같은 시간 동안 터치 입력이 검출된 영역만을 집중적으로 스캔하므로, 신호 대 잡음비를 개선할 수 있으며, 터치 입력 검출의 해상도 및 정확도를 높일 수 있다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 포함하는 유효 감지 영역을 포함하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법에 있어서, (a) 소정의 주기에 따라 복수의 상기 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 복수의 상기 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하는 단계, (b) 상기 정전용량 변화로부터 터치 입력의 발생 여부를 판단하는 단계, (c) 상기 터치 입력이 발생한 것으로 판단하면, 상기 유효 감지 영역 중에서 상기 터치 입력이 발생한 것으로 판단한 일부의 제1 영역에 포함되는 상기 제1 전극에 구동 신호를 인가하는 단계, 및 (d) 상기 제1 영역에 포함되는 상기 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 주기가 경과할 때까지 상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계를 반복하여 실행하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 제1 영역에 포함되는 상기 제2 전극으로부터 검출한 정전용량 변화에 기초하여 터치 입력을 판단하는 단계; 를 더 포함하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 주기가 경과하면 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 실행하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 주기가 경과하면, 상기 (a) 단계에서 검출한 정전용량 변화에 기초하여 상기 터치 입력이 지속적으로 발생하는지 여부를 판단하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 주기가 경과하면, 상기 (a) 단계에서 검출한 정전용량 변화에 기초하여 상기 제1 영역이 아닌 다른 영역에 대한 터치 입력의 발생 여부를 판단하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 (a) 단계에서 상기 제1 전극에 인가되는 구동 신호와 다른 구동 신호를 상기 제1 전극에 인가하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법을 제안한다.
한편, 본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, (a) 터치 스크린 패널의 유효 감지 영역 전체를 스캔하여 터치 입력을 검출하는 단계, (b) 상기 터치 입력이 검출되면, 상기 유효 감지 영역 중 상기 터치 입력이 검출된 일부의 제1 영역을 소정의 시간 동안 반복 스캔하여 상기 터치 입력을 판단하는 단계, 및 (c) 상기 소정의 시간이 경과하면 상기 유효 감지 영역 전체를 다시 스캔하는 단계를 포함하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, (d) 상기 (c) 단계의 스캔 결과에 기초하여, 상기 유효 감지 영역 전체에서 상기 터치 입력의 검출 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 (d) 단계의 판단 결과, 상기 터치 입력이 검출되지 않으면, 상기 터치 입력이 검출될 때까지 상기 (a) 단계를 반복하여 실행하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 (d) 단계의 판단 결과 상기 제1 영역에서만 상기 터치 입력이 검출되면, 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계를 실행하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, (e) 상기 (d) 단계의 판단 결과 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에서 상기 터치 입력이 검출되면, 상기 소정의 시간 동안 상기 제2 영역을 반복 스캔하여 상기 터치 입력을 판단하는 단계를 더 포함하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 소정의 시간이 경과하면, 상기 (e) 단계를 종료하고 상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계를 실행하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
한편, 본 발명의 제3 기술적인 측면에 따르면, 복수의 구동 전극과 복수의 감지 전극을 포함하는 유효 감지 영역을 갖는 패널부와 연결되어 터치 입력을 감지하는 접촉 감지 장치에 있어서, 상기 유효 감지 영역 중 적어도 일부 영역을 스캔하여 감지 신호를 획득하는 스캔 회로부, 및 상기 스캔 회로부를 제어하고, 상기 감지 신호로부터 터치 입력을 검출하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 유효 감지 영역 전체를 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력의 검출 여부를 판단하고, 상기 터치 입력이 검출되면, 소정의 시간 동안 상기 터치 입력이 검출된 일부의 제1 감지 영역을 선택적으로 반복 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력을 판단하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 소정의 시간이 경과하면, 상기 유효 감지 영역 전체를 다시 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력의 검출 지속 여부를 판단하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 터치 입력이 검출되지 않으면, 상기 터치 입력이 검출될 때까지 상기 유효 감지 영역 전체를 스캔하도록 상기 스캔 회로부를 제어하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 감지 영역에서만 상기 터치 입력이 지속적으로 검출되면, 상기 소정의 시간 동안 상기 제1 감지 영역을 선택적으로 반복 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력을 판단하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 감지 영역과 다른 제2 감지 영역에서 상기 터치 입력이 검출되면, 상기 소정의 시간 동안 상기 제2 감지 영역을 선택적으로 반복 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력을 판단하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 터치 입력이 검출되면, 상기 소정의 시간 동안 상기 제1 감지 영역이 아닌 다른 감지 영역을 스캔하지 않도록 상기 스캔 회로부를 제어하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
본 발명에 따르면, 터치스크린 패널의 유효 감지 영역 전체를 주기적으로 스캔하고, 전체 스캔 결과 터치 입력이 검출되면 터치 입력이 검출된 일부 영역을 상기 주기에 해당하는 소정의 시간 동안 반복 스캔하여 터치 입력을 판단한다. 따라서, 터치스크린 패널 전체가 아닌 일부 영역에서 검출하는 감지 신호로 터치 입력을 판단하므로 신호 대 잡음비를 개선할 수 있으며, 동일한 시간 동안 상대적으로 많은 양의 감지 신호 데이터를 획득할 수 있으므로 터치 입력 판단의 해상도 및 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치와 연결되는 터치스크린 패널부를 도시한 도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 방법을 설명하는 데에 제공되는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 방법을 설명하는 데에 제공되는 도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치가 적용될 수 있는 전자 기기를 나타낸 도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기(100)는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치(110), 입력부(120), 음성 출력을 위한 오디오부(130) 등을 포함하며, 디스플레이 장치(110)와 일체화되어 접촉 감지 장치를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모바일 기기 같은 경우 접촉 감지 장치가 디스플레이 장치에 일체화되어 구비되는 것이 일반적이며, 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치가 표시하는 화면이 투과할 수 있을 정도로 높은 빛 투과율을 가져야 한다. 따라서 접촉 감지 장치는 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide) 등과 같이 투명한 필름 재질의 베이스 기판에 투명하고 전기 전도성을 갖는 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube), 전도성 폴리머, 또는 그라핀(Graphene)과 같은 물질로 감지 전극을 형성함으로써 구현될 수 있다. 또한, 매우 얇은 선폭을 갖는 금속이 빽빽하게 배치되는 메쉬(mesh) 구조로 감지 전극을 형성하는 실시예 또한 적용될 수 있다. 디스플레이 장치의 베젤 영역에는 투명 전도성 물질로 형성된 감지 전극과 연결되는 배선 패턴이 배치되며, 배선 패턴은 베젤 영역에 의해 시각적으로 차폐되므로 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 금속 물질로도 형성이 가능하다.
물론, 본 발명에 따른 접촉 감지 방법이 노트북의 터치 패드 등에 적용될 때에는 단순하게 회로기판에 금속으로 감지 전극을 패터닝하여 제조하는 것도 가능하다. 다만 설명의 편의를 위하여, 이하 터치스크린 장치의 경우를 전제로 본 발명에 따른 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법을 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치와 연결되는 터치스크린 패널부를 도시한 도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 패널(200)은 기판(210), 기판(210) 상에 마련되는 복수의 감지 전극(220, 230)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않았으나, 복수의 감지 전극(220, 230) 각각은 배선 및 본딩 패드를 통해 기판(210)의 일단에 부착되는 회로 기판의 배선 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판에는 컨트롤러 집적회로가 실장되어 복수의 감지 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 접촉 입력을 판단할 수 있다.
터치스크린 장치의 경우, 기판(210)은 감지 전극(220, 230)이 형성되기 위한 투명한 기판일 수 있으며, PI(Polyimide), PMMA(Polymethylmethacrylate), PET(Polyethyleneterephthalate), PC(Polycarbonate)과 같은 플라스틱 재료, 또는 강화 글라스(tempered glass)로 마련될 수 있다. 또한, 감지 전극(220, 230)이 형성되는 영역 이외에, 감지 전극(220, 230)과 연결되는 배선이 마련되는 영역에 대해서는 통상 불투명한 금속 물질로 형성되는 배선을 시각적으로 차폐하기 위한 소정의 인쇄 영역이 기판(210)에 형성될 수 있다.
복수의 감지 전극(220, 230)은 기판(210)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 터치스크린 장치의 경우 투명하고 전도성을 갖는 ITO(Indium Tin-Oxide), IZO(Indium Zinc-Oxide), ZnO(Zinc Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), 그라핀 계열 물질 등으로 형성될 수 있다. 도 2에는 마름모, 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 감지 전극(220, 230)이 도시되었으나, 이 외에 직사각형, 삼각형 등의 다양한 다각형 형상의 패턴을 가질 수 있음은 물론이다.
복수의 감지 전극(220, 230)은 X 축 방향으로 연장되는 제1 전극(220)과, Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극(230)을 포함한다. 제1 전극(220)과 제2 전극(230)은 기판(210)의 양면에 마련되거나, 또는 서로 다른 기판(210)에 마련되어 교차될 수 있으며, 기판(210)의 일면에 모두 마련되는 경우에는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)의 교차 지점에 부분적으로 소정의 절연층을 형성할 수 있다.
복수의 감지 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 접촉 입력을 감지하는 장치는, 접촉 입력에 의해 복수의 감지 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하고 그로부터 접촉 입력을 감지한다. 제1 전극(220)은 컨트롤러 집적 회로에서 D1~D8로 정의되는 구동 채널에 연결되어 소정의 구동 신호를 인가받을 수 있으며, 제2 전극(230)은 S1~S8로 정의되는 감지 채널에 연결되어 접촉 감지 장치가 감지 신호를 검출하는 데에 이용될 수 있다. 이때, 컨트롤러 집적 회로는 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화를 감지 신호로 검출할 수 있으며, 제1 전극(220) 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 제2 전극(230)에서 동시에 정전용량 변화를 검출하는 방식으로 동작할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 장치는 패널부(310), 구동 회로부(320), 감지 회로부(330), 신호 변환부(340), 및 연산부(350)를 포함한다. 패널부(310)는 제1축 - 도 3의 가로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극과, 제1축에 교차하는 제2축 - 도 3의 세로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극을 포함하며, 제1 전극과 제2 전극의 교차점에서 정전용량 변화 C11~Cmn가 발생한다. 제1 전극과 제2 전극의 교차점에서 발생하는 정전용량 변화 C11~Cmn은 구동 회로부(320)에 의해 제1 전극에 인가되는 구동 신호에 의해 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화일 수 있다. 한편, 구동 회로부(320), 감지 회로부(330), 신호 변환부(340), 및 연산부(350)는 하나의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다. 또한, 신호 변환부(340)와 연산부(350)는 제어부(360)를 구성하여 구동 회로부(320)와 감지 회로부(330)의 동작을 제어할 수 있으며, 구동 회로부(320)와 감지 회로부(330)는 패널부(310)를 스캔하여 감지 신호를 획득하도록 동작할 수 있다.
구동 회로부(320)는 패널부(310)의 제1 전극에 소정의 구동 신호를 인가한다. 구동 신호는 소정 주기와 진폭을 갖는 구형파(Square Wave), 사인파(Sine Wave), 삼각파(Triangle Wave) 등일 수 있으며, 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 인가될 수 있다. 도 3에는 구동 신호를 생성 및 인가하기 위한 회로가 복수의 제1 전극 각각에 개별적으로 연결되는 것으로 도시하였으나, 하나의 구동 신호 생성 회로를 구비하고 스위칭 회로를 이용하여 복수의 제1 전극 각각에 구동 신호를 인가하는 구성 또한 가능함은 물론이다.
감지 회로부(330)는 제2 전극으로부터 정전용량 변화 C11~Cmn을 감지하기 위한 적분 회로를 포함할 수 있다. 적분 회로는 적어도 하나의 연산 증폭기와 소정 용량을 갖는 커패시터 C1을 포함할 수 있으며, 연산 증폭기의 반전 입력단이 제2 전극과 연결되어 정전용량 변화 C11~Cmn을 전압 신호 등와 같은 아날로그 신호로 변환, 출력한다. 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하는 경우, 복수의 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 동시에 검출할 수 있으므로, 적분 회로는 제2 전극의 갯수 m개 만큼 구비될 수 있다.
신호 변환부(340)는 적분 회로가 생성하는 아날로그 신호로부터 디지털 신호 SD를 생성한다. 일례로, 신호 변환부(340)는 전압 형태로 감지 회로부(330)가 출력하는 아날로그 신호가 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter) 회로 또는 감지 회로부(330)가 출력하는 아날로그 신호의 레벨이 소정 시간 동안 변화하는 양을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 회로를 포함할 수 있다. 연산부(350)는 디지털 신호 SD를 이용하여 패널부(310)에 인가된 접촉 입력을 판단한다. 일실시예로, 연산부(350)는 패널부(310)에 인가된 접촉 입력의 갯수, 좌표, 제스처 동작 등을 판단할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극은 서로 다른 방향으로 연장되어 복수의 교차 지점을 형성하며, 각 교차 지점에서 정전용량 변화 C11~Cmn이 생성된다. 정전용량 변화는 앞서 설명한 바와 같이 구동 신호가 인가된 제1 전극과, 제2 전극의 교차 지점에서 생성된다. 따라서, 패널부(310)의 유효 감지 영역 전체를 스캔하여 정전용량 변화 C11~Cmn을 획득하기 위해서는, 특정 제1 전극에 구동 신호를 인가하고, 복수의 제2 전극으로부터 감지 신호를 획득하는 동작을 최소 m 번 실행해야 한다.
따라서 터치 입력 검출 여부 및 터치 입력의 위치와 관계없이 유효 감지 영역 전체를 지속적으로 스캔하여 모든 교차 지점에서 생성되는 정전용량 변화 C11~Cmn을 모두 획득하고, 그로부터 터치 입력을 판단하는 동작은 접촉 감지 장치가 소모하는 전력을 높이는 주요 원인이 된다. 또한, 유효 감지 영역 전체를 지속적으로 스캔해야 하므로, 터치 입력을 판단하기 위해 필요한 유효 감지 데이터를 얻는 속도가 저하되어 터치 입력 판단의 정확도 및 해상도를 개선하기 어려운 요인으로 작용할 수도 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 도 3에 도시된 접촉 감지 장치를 그대로 적용하면서도, 전력 소모를 줄이고 신호 대 잡음비를 개선함과 동시에, 터치 입력의 정확도 및 해상도를 높일 수 있는 방법을 제안한다. 이하, 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 장치와 연결되는 터치스크린 패널(200)이 도시된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 터치 스크린 패널(200)은 기판(210)에 마련되는 복수의 제1 전극(220)과 복수의 제2 전극(230)을 포함한다. 복수의 제1 전극(220)은 접촉 감지 장치의 구동 회로부(320)와 연결되도록 구동 채널 D1~D8에 각각 연결되고, 복수의 제2 전극(2300)은 접촉 감지 장치의 감지 회로부(330)에 연결되도록 감지 채널 S1~S8에 각각 연결된다.
우선, 터치 입력 A와 B가 터치스크린 패널(200)에 인가된 경우를 가정하자. 접촉 감지 장치는 구동 채널 D1~D8을 통해 복수의 제1 전극(220) 에 순차적으로 구동 신호를 인가하고 감지 채널 S1~S8을 통해 복수의 제2 전극(230)으로부터 정전용량 변화를 감지하는 스캔 동작을 실행한다. 이때, 접촉 감지 장치는 터치스크린 패널(200)의 유효 감지 영역 전체를 스캔하며, 스캔 결과로 얻은 정전용량 변화에 기초하여 터치 입력의 인가 유무 및 터치 입력의 대략적인 좌표 정보를 판단한다.
터치 입력 A와 B가 인가되면, 유효 감지 영역 전체에 대한 스캔 결과로 터치 입력 A와 B의 대략적인 좌표 정보를 얻을 수 있다. 터치 입력 A와 B가 인가된 것으로 판단하면, 접촉 감지 장치는 터치 입력 A와 B의 좌표로 검출된 제1 영역(410)에 대해서만 선택적으로 스캔 동작을 실행한다. 즉, 터치 입력 A와 B가 검출되면, 접촉 감지 장치는 구동 채널 D1~D4에 연결된 4개의 제1 전극(220)에만 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 감지 채널 S1~S8에 연결된 8개의 제2 전극(230)으로부터 감지 신호를 획득한다. 또는 감지 채널 S1~S5에 연결된 5개의 제2 전극(230)에서만 감지 신호를 획득하는 방식으로 스캔 동작을 실행할 수도 있다.
터치스크린 패널(200)의 유효 감지 영역 전체를 스캔하여 터치 입력 A와 B를 검출하고, 검출한 터치 입력 A와 B의 정보로부터 선택적으로 스캔 동작을 실행할 제1 영역(410)이 결정되면, 접촉 감지 장치는 소정의 시간 동안 제1 영역(410)에 대해서만 스캔 동작을 반복한다. 접촉 감지 장치는 제1 영역(410)을 제외한 나머지 영역, 즉 구동 채널 D5~D8을 통해 연결된 4개의 제1 전극(220)에는 구동 신호를 인가하지 않는다. 따라서, 접촉 감지 장치가 소모하는 전력을 줄일 수 있다.
한편, 미리 정해진 소정의 시간 동안 제1 영역(410)에 대해서만 스캔 동작을 반복하므로, 감지 신호를 획득하는 데에 소요되는 시간 및 획득한 감지 신호를 처리하여 터치 입력을 판단하는 데에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 따라서 유효 감지 영역 전체를 스캔하는 경우에 비해, 같은 시간 동안 더 많은 양의 데이터를 획득할 수 있으므로 터치 입력 판단의 정확도 및 해상도를 높일 수 있다.
또한, 터치 입력 판단을 위해 스캔하는 제1 영역(410)의 크기가 유효 감지 영역 전체 면적보다 상대적으로 작기 때문에, 제1 영역(410)을 스캔하여 얻은 감지 신호 및 데이터에는 잡음에 의해 생성된 감지 신호 및 데이터가 상대적으로 적다. 따라서, 제1 영역(410)만을 반복 스캔함으로써 신호 대 잡음비를 개선할 수 있다.
접촉 감지 장치가 미리 정해진 소정의 시간 동안 제1 영역(410)에 대해서만 스캔 동작을 실행하는 경우, 상기 소정의 시간이 경과하면 접촉 감지 장치는 다시 유효 감지 영역 전체에 대한 스캔 동작을 실행한다. 터치 입력 A와 B가 시간이 경과함에 따라 제1 영역(410)이 아닌 다른 영역으로 이동하거나 새로운 터치 입력이 제1 영역(410)이 아닌 다른 영역에 인가되는 경우, 제1 영역(410)만을 반복 스캔하게 되면 터치 입력을 정확히 판단할 수 없다. 따라서, 접촉 감지 장치는 상기 소정의 시간 동안 제1 영역(410)만을 반복 스캔하고, 상기 소정의 시간이 경과하면 유효 감지 영역 전체를 다시 스캔하여 터치 입력 A와 B가 지속적으로 제1 영역(410)에서만 검출되는지, 또는 제1 영역(410)이 아닌 다른 영역에서 터치 입력이 검출되는지 여부를 판단한다.
유효 감지 영역 전체를 스캔하여 제1 영역(410)이 아닌 다른 영역에서 터치 입력이 검출되지 않으면, 접촉 감지 장치는 다시 소정의 시간 동안 제1 영역(410)만을 반복 스캔한다. 반면, 유효 감지 영역 전체를 스캔한 결과 제1 영역(410)이 아닌 다른 영역에서 터치 입력이 검출 - 도 4에서 터치 입력 C와 D가 검출되는 경우 - 되면, 접촉 감지 장치는 선택적으로 반복 스캔할 일부 영역을 제1 영역(410)에서 제2 영역(420)으로 변경한다.
제2 영역(420)을 반복 스캔하기 위해, 접촉 감지 장치는 구동 채널 D3~D6에 연결된 4개의 제1 전극(220)에만 구동 신호를 인가하고, 감지 채널 S1~S8을 통해 감지 신호를 획득한다. 따라서, 구동 채널 D1~D2, D7~D8에 연결된 4개의 제1 전극(220)에는 구동 신호가 인가되지 않으므로, 전체적인 전력 소모를 줄일 수 있으며, 신호 대 잡음비와 터치 입력의 정확도 및 해상도를 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 접촉 감지 장치는 소정의 시간 동안 제2 영역(420)을 반복 스캔하고, 상기 소정의 시간이 경과하면 다시 유효 감지 영역 전체를 스캔하여 터치 입력이 제2 영역(420)이 아닌 다른 영역에서 검출되는지를 판단한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 방법을 설명하는 데에 제공되는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 방법은 유효 감지 영역 전체를 스캔하는 것으로 시작한다(S500). 앞서 설명한 바와 같이, 구동 회로부(320)는 구동 채널 D1~D8에 연결된 제1 전극(220)에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 감지 회로부(330)가 감지 채널 S1~S8에 연결된 제2 전극(230)으로부터 정전용량 변화를 획득함으로써 스캔 동작을 실행할 수 있다.
유효 감지 영역 전체에 대한 스캔이 완료되면, 접촉 감지 장치의 제어부(360)는 터치 입력이 검출되는지 여부를 판단한다(S510). S510 단계에서 제어부(360)는 터치 입력의 검출 유무와 더불어, 터치 입력의 대략적인 좌표를 판단할 수 있다. S510 단계에서 터치 입력이 검출되지 않으면, 접촉 감지 장치는 유효 감지 영역 전체를 반복 스캔하여 터치 입력 검출 여부를 판단한다(S500~S510).
S510 단계에서 터치 입력이 검출되면, 제어부(360)는 터치 입력이 검출된 일부의 제1 영역(410)을 선택하여 스캔한다(S520). 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 영역(410)은 S510 단계에서 검출된 터치 입력이 포함되는 영역일 수 있다. 제1 영역(410)을 스캔하여 얻은 감지 신호 데이터에 기초하여 제어부(360)는 터치 입력을 판단하고(S530), 미리 설정된 소정의 시간이 경과하였는지 여부를 판단한다(S540).
S540 단계에서 상기 소정의 시간이 경과하지 않은 것으로 판단하면, 접촉 감지 장치는 상기 소정의 시간이 경과할 때까지 제1 영역(410)만을 반복하여 스캔하고(S520), 터치 입력을 판단한다(S530). 한편 S540 단계에서 상기 소정의 시간이 경과한 것으로 판단되면, 접촉 감지 장치는 다시 유효 감지 영역 전체를 스캔한다(S500). 상기 소정의 시간이 경과한 후, 즉 일정 주기에 따라 유효 감지 영역 전체를 스캔함으로써 터치 입력이 제1 영역(410)이 아닌 다른 영역에 인가되는 경우에도 터치 입력을 오류없이 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 방법을 설명하는 데에 제공되는 도이다.
도 6(a)는 유효 감지 영역 전체를 스캔하는 일반적인 접촉 감지 장치의 동작을 설명하기 위한 도이다. 도 6(a)를 참조하면, 구동 채널 D1~D8을 통해 터치스크린 패널(200)의 제1 전극(220) 전체에 구동 신호를 인가하고, 1회 스캔을 통해 얻은 감지 신호 데이터를 신호처리하여 터치 입력을 판단한다.
도 6(b)는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 동작을 설명하기 위한 도이다. 도 6(b)는, 도 5의 순서도에서 S510 단계의 판단 결과, 도 4에 도시된 터치 입력 A와 B가 검출된 경우를 가정한 것이다. 따라서, 터치 입력 A와 B가 포함된 제1 영역(410)을 선택하고, 제1 영역(410)에 포함된 4개의 제1 전극(220) 각각에 연결된 구동 채널 D1~D4을 통해 구동 신호를 인가한다.
도 6(b)에서는 소정의 시간 동안 제1 영역(410)만을 선택적으로 스캔하여 얻은 감지 신호 데이터를 신호처리하고, 그로부터 터치 입력을 판단한다. 따라서, 도 6(a)의 경우와 비교하면, 같은 시간 동안 상대적으로 더 많은 양의 감지 신호 데이터를 얻을 수 있고, 신호 처리 횟수도 증가한다. 따라서, 신호 대 잡음비 개선 및 터치 입력의 정확도와 해상도 개선이라는 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
200 : 터치스크린 패널
220 : 제1 전극
230 : 제2 전극
310 : 패널부
320 : 구동 회로부
330 : 감지 회로부
340 : 신호 변환부
350 : 연산부
360 : 제어부
410 : 제1 영역
420 : 제2 영역

Claims (18)

  1. 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 포함하는 유효 감지 영역을 포함하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법에 있어서,
    (a) 소정의 주기에 따라 복수의 상기 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 복수의 상기 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하는 단계;
    (b) 상기 정전용량 변화로부터 터치 입력의 발생 여부를 판단하는 단계;
    (c) 상기 터치 입력이 발생한 것으로 판단하면, 상기 유효 감지 영역 중에서 상기 터치 입력이 발생한 것으로 판단한 일부의 제1 영역에 포함되는 상기 제1 전극에 구동 신호를 인가하는 단계; 및
    (d) 상기 제1 영역에 포함되는 상기 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하는 단계; 를 포함하고,
    상기 주기가 경과할 때까지 상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계를 반복하여 실행하고,
    상기 (c) 단계는,
    상기 (a) 단계에서 상기 제1 전극에 인가되는 구동 신호와 다른 구동 신호를 상기 제1 전극에 인가하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역에 포함되는 상기 제2 전극으로부터 검출한 정전용량 변화에 기초하여 터치 입력을 판단하는 단계; 를 더 포함하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주기가 경과하면 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 실행하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상기 주기가 경과하면, 상기 (a) 단계에서 검출한 정전용량 변화에 기초하여 상기 터치 입력이 지속적으로 발생하는지 여부를 판단하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상기 주기가 경과하면, 상기 (a) 단계에서 검출한 정전용량 변화에 기초하여 상기 제1 영역이 아닌 다른 영역에 대한 터치 입력의 발생 여부를 판단하는 터치스크린 장치의 접촉 감지 방법.
  6. 삭제
  7. (a) 터치 스크린 패널의 유효 감지 영역 전체를 스캔하여 터치 입력을 검출하는 단계;
    (b) 상기 터치 입력이 검출되면, 상기 유효 감지 영역 중 상기 터치 입력이 검출된 일부의 제1 영역을 소정의 시간 동안 반복 스캔하여 상기 터치 입력을 판단하는 단계;
    (c) 상기 소정의 시간이 경과하면 상기 유효 감지 영역 전체를 다시 스캔하는 단계; 및
    (d) 상기 터치 입력이 검출되면, 상기 소정의 시간 동안 상기 제1 감지 영역이 아닌 다른 감지 영역을 스캔하지 않는 단계; 를 포함하는 접촉 감지 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    (d) 상기 (c) 단계의 스캔 결과에 기초하여, 상기 유효 감지 영역 전체에서 상기 터치 입력의 검출 여부를 판단하는 단계; 를 더 포함하는 접촉 감지 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (d) 단계의 판단 결과, 상기 터치 입력이 검출되지 않으면, 상기 터치 입력이 검출될 때까지 상기 (a) 단계를 반복하여 실행하는 접촉 감지 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 (d) 단계의 판단 결과 상기 제1 영역에서만 상기 터치 입력이 검출되면, 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계를 실행하는 접촉 감지 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    (e) 상기 (d) 단계의 판단 결과 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에서 상기 터치 입력이 검출되면, 상기 소정의 시간 동안 상기 제2 영역을 반복 스캔하여 상기 터치 입력을 판단하는 단계; 를 더 포함하는 접촉 감지 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 소정의 시간이 경과하면, 상기 (e) 단계를 종료하고 상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계를 실행하는 접촉 감지 방법.
  13. 복수의 구동 전극과 복수의 감지 전극을 포함하는 유효 감지 영역을 갖는 패널부와 연결되어 터치 입력을 감지하는 접촉 감지 장치에 있어서,
    상기 유효 감지 영역 중 적어도 일부 영역을 스캔하여 감지 신호를 획득하는 스캔 회로부; 및
    상기 스캔 회로부를 제어하고, 상기 감지 신호로부터 터치 입력을 검출하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 유효 감지 영역 전체를 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력의 검출 여부를 판단하고,
    상기 터치 입력이 검출되면, 소정의 시간 동안 상기 터치 입력이 검출된 일부의 제1 감지 영역을 선택적으로 반복 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력을 판단하고,
    상기 터치 입력이 검출되면, 상기 소정의 시간 동안 상기 제1 감지 영역이 아닌 다른 감지 영역을 스캔하지 않도록 상기 스캔 회로부를 제어하는 접촉 감지 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 소정의 시간이 경과하면, 상기 유효 감지 영역 전체를 다시 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력의 검출 지속 여부를 판단하는 접촉 감지 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 터치 입력이 검출되지 않으면, 상기 터치 입력이 검출될 때까지 상기 유효 감지 영역 전체를 스캔하도록 상기 스캔 회로부를 제어하는 접촉 감지 장치.
  16. 복수의 구동 전극과 복수의 감지 전극을 포함하는 유효 감지 영역을 갖는 패널부와 연결되어 터치 입력을 감지하는 접촉 감지 장치에 있어서,
    상기 유효 감지 영역 중 적어도 일부 영역을 스캔하여 감지 신호를 획득하는 스캔 회로부; 및
    상기 스캔 회로부를 제어하고, 상기 감지 신호로부터 터치 입력을 검출하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 유효 감지 영역 전체를 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력의 검출 여부를 판단하고,
    상기 터치 입력이 검출되면, 소정의 시간 동안 상기 터치 입력이 검출된 일부의 제1 감지 영역을 선택적으로 반복 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력을 판단하고,
    상기 소정의 시간이 경과하면, 상기 유효 감지 영역 전체를 다시 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력의 검출 지속 여부를 판단하며,
    상기 제1 감지 영역에서만 상기 터치 입력이 지속적으로 검출되면, 상기 소정의 시간 동안 상기 제1 감지 영역을 선택적으로 반복 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력을 판단하는 접촉 감지 장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 감지 영역과 다른 제2 감지 영역에서 상기 터치 입력이 검출되면, 상기 소정의 시간 동안 상기 제2 감지 영역을 선택적으로 반복 스캔하여 획득한 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력을 판단하는 접촉 감지 장치.
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