KR20120082207A - 터치 영역 확인 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 제1방향으로 정렬된 제1패턴의 제1전극층과 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 정렬된 제2패턴의 제2전극층을 구비하는 터치 스크린 패널과, 대역확산 신호를 생성하고, 상기 대역확산 신호를 상기 제1전극층으로 제공하는 신호 발생부와, 상기 제2전극층으로부터 입력되는 신호에 대한 대역복원을 처리하는 신호 복원부와, 상기 신호복원부로부터 출력되는 신호로부터 터치 영역의 좌표를 확인하는 터치 영역 좌표 확인부를 포함한다.

Description

터치 영역 확인 장치 및 방법{APPARATUS FOR DETERMINING TOUCH POSITION AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 터치스크린의 입력 방법 및 장치에 관한 것으로써, 특히 정정용량 방식의 터치스크린 입력 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 뮤츄얼 방식의 터치스크린패널을 측단면도를 예시한다. 도 1을 참조하면, 일반적인 뮤츄얼 방식의 터치스크린패널은 하부에 마련되는 제1전극층(11) 및 상기 제1전극층(11)의 상부에 미리 정해진 거리만큼 이격되어 소정의 유전 상수를 가진 기판(15)으로 분리되어 마련되는 제2전극층(13)을 포함한다. 상기 제1전극층(11)과 상기 제2전극층(13)은 복수의 전극 라인을 구비하며, 상기 제1전극층(11)의 전극 라인들과 상기 제2전극층(13)의 전극 라인들은 서로 교차 배열된다. 그리고, 터치스크린패널의 상부에는 제2전극층(13)을 보호하기 위한 강화유리(17)등이 더 마련된다.
상기 제1전극층(11)은 소정의 신호를 인가하는 제1회로가 연결된다. 상기 제1회로로부터 상기 제1전극층(11)에 소정의 신호가 인가되면, 상기 신호에 의해 상기 제1전극층(11)과 제2전극층(13) 사이에는 전기장(Electric Field)이 형성되고, 상기 전기장에 의해 상기 제1전극층(11)에 인가된 상기 신호가 제2전극층(13)으로 전달된다. 이에 대응하여, 상기 제2전극층(13)으로 전달된 신호는 제2회로로 제공되며, 상기 제2회로에서는 상기 제2전극층(13)으로부터 전달된 신호의 변화를 확인하여, 터치 입력 여부를 확인하고, 터치 입력된 영역의 좌표를 확인하게 된다. 구체적으로, 도 2를 참조하면, 사용자의 신체나 터치 스타일러스 펜(19)에 의한 터치 입력이 존재하지 않을 경우, 상기 제2전극층(13)으로부터 전달된 신호는 레퍼런스 (reference)신호(21)와 같은 형태로 이루어진다. 그러나, 사용자의 신체나 터치 스타일러스 펜(19)에 의한 터치 입력이 존재할 경우, 상기 제2전극층(13)에서 감지되는 접촉 강도의 변화는 접촉강도 신호(22)와 같은 패턴을 나타내게 된다. 그리고, 사용자의 신체나 터치 스타일러스 펜(19)의 터치가 입력되는 영역의 제2전극층(13)으로부터 전달되는 전기장의 양의 변화는 출력신호(23)의 형태를 갖게 된다. 즉, 출력신호(23)는 터치 입력이 존재하는 구간(24)에서 미리 정해진 레벨보다 상대적으로 낮은 값을 나타내는 형태를 갖게 된다. 이는 제1전극층(11)으로부터 제2전극창(13)으로 커플(Couple)되는 전기장의 양이 사용자의 신체나 도체의 접촉에 의해 줄어들기 때문이다.
그리고, 상기 제2회로에서 처리된 후에 얻어진 접촉강도 신호(22)를 확인하여 터치 입력 여부를 확인하고, 터치 입력된 영역의 좌표를 확인한다.
이와 같은, 뮤츄얼 방식의 터치스크린패널은, 접촉하는 도체에 의한 정전용량의 변화량을 감지하는 것이므로 정전용량의 변화가 클수록 오류 없는 동작이 보장될 수 있다. 터치스크린 기기 사용의 입장에서 정전용량의 변화를 크게 하려면 접촉면적을 크게 하는 것이 좋다. 일반적인 터치스크린 기기는 손가락의 접촉에 해당하는 정전용량의 변화에 잘 작동하는 정도의 민감도 성능을 가지고 있다. 손가락 접촉에 의한 정전용량 변화는 수 pF 정도의 아주 작은 양이므로 신호 검출 과정에서 잡음의 영향을 줄이도록 많은 노력을 해야 한다.
일반적인 손가락에 의한 사용자 인터페이스에서는 만족한 수준의 동작을 보인다 하더라도, 사용자 인터페이스 등의 필요에 따라 접촉이 아닌 근접 과정에서 감지가 되도록 하거나, 손가락보다 작은 접촉 면적을 가진 도전 펜의 접촉에도 동작이 되도록 하려면, 이에 상응하는 민감도 향상이 뒤따라야 한다. 민감도 향상은 이전보다 더욱 작은 신호의 변화에도 반등하도록 문턱 레벨을 낮춘다는 의미이지만, 일정 수준 이상의 신호 대 잡음비 수준이 보장되지 않은 상태에서 문턱 레벨의 감소만으로는 오동작의 확률이 늘어날 수 있다.
한편, 신호의 크기를 증폭시키는 방법은 증폭하기 전에 잡음 신호를 격리시킬 수 있는 수단을 갖지 못한다면 잡음 수준도 같이 증폭되어 신호 대 잡음비에서 어떤 이득도 볼 수 없고 민감도 향상의 측면으로 볼 때에도 나아진 것이 없게 된다. 따라서, 민감도와 신호 대 잡음비를 향상시키기 위한 방안에 대한 연구가 요구된다.
본 발명은 전술한 점을 고려하여 안출된 것으로써, 민감도를 향상시키면서 동시에 오류를 줄일 수 있는 터치 영역의 좌표 확인 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
디스플레이 패널보다 상대적으로 하부에 터치 스크린 패널을 고정할 수 있는 터치 영역의 좌표 확인 장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
서로 다른 대역확산 코드를 사용하여 복수의 채널로 동시에 대역확산 신호를 전달할 수 있는 터치 영역의 좌표 확인 장치 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 제1방향으로 정렬된 제1패턴의 제1전극층과 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 정렬된 제2패턴의 제2전극층을 구비하는 터치 스크린 패널과, 대역확산 신호를 생성하고, 상기 대역확산 신호를 상기 제1전극층으로 제공하는 신호 발생부와, 상기 제2전극층으로부터 입력되는 신호에 대한 대역복원을 처리하는 신호 복원부와, 상기 신호복원부로부터 출력되는 신호로부터 터치 영역의 좌표를 확인하는 터치 영역 좌표 확인부를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 터치 영역의 좌표를 확인하는 방법은 대역확산 신호를 생성하고 상기 대역확산 신호를, 터치 스크린 패널에 구비된 제1방향으로 정렬된 제1패턴의 제1전극층으로 공급하는 과정과, 상기 터치 스크린 패널에 구비된 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 정렬된 제2패턴의 제2전극층으로부터 입력되는 신호에 대한 대역복원을 처리하는 과정과, 상기 대역복원된 신호로부터 터치 영역의 좌표를 확인하는 과정을 포함한다.
본 발명의 터치 영역의 좌표 확인 장치 및 방법에 따르면, 대역확산 코드를 입력신호에 적용하여 대역확산 신호를 생성하고, 제1 및 제2전극층을 통해 전달된 대역확산 신호에 입력신호에 적용된 동일한 대역확산 코드를 적용하고 대역복원의 과정을 거침으로써, 패널로부터 유입되는 잡음을 효과적으로 억제할 수 있고, 잡음을 억제한 만큼 터치 센싱 장치의 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
대역확산 코드의 길이를 조절함으로써, 잡음 억제의 양을 용이하게 조절할 수 있다.
터치 스크린 패널의 위치를 디스플레이 패널의 위치에 상관없이 자유롭게 설정할 수 있다.
디스플레이 패널보다 상대적으로 하부에 터치 스크린 패널을 고정함으로써, 디스플레이되는 영상의 품질의 향상시킬 수 있다.
서로 다른 대역확산 코드를 입력신호에 적용함으로써, 동시에 복수의 입력신호를 전달할 수 있고, 나아가 전체 채널의 신호를 스캔하는데 소요되는 시간을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 1은 일반적인 뮤츄얼 방식의 터치스크린패널의 측단면도,
도 2는 일반적인 뮤츄얼 방식의 터치스크린패널에 의해 제2전극층으로 전달된 신호를 예시하는 도면,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 구성을 예시하는 도면,
도 4a는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치에 의해 생성된 입력신호를 예시하는 도면,
도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치에 의해 생성된 대역확산 코드를 예시하는 도면,
도 4c는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치에 의해 신호 복원부로 제공된 대역확산 신호를 예시하는 도면,
도 4d는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치에 의해 신호 복원부로 제공된 대역확산 신호에 대역확산 코드를 적용한 신호를 예시하는 도면,
도 4e는 도 4d에 예시된 신호에 미리 정해진 대역의 주파수에 대한 필터링 처리 결과를 예시하는 도면,
도 4f는 도 4e에 예시된 신호를 아날로그-디지털 변환한 결과를 예시하는 도면,
도 4g는 도 4f에 예시된 신호에 대해 이산 FIR 필터를 적용한 결과를 예시하는 도면,
도 5a는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치에 의해 생성된 입력신호의 주파수 특성을 예시하는 도면,
도 5b는 도 5a에 예시된 신호에 대역확산 코드를 적용하여 생성한 대역확산 신호와 잡음의 주파수 특성을 예시하는 도면,
도 5c는 도 5b에 예시된 신호에 대해 대역복원을 적용한 결과를 예시하는 도면,
도 6a는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치에 구비된 터치 스크린 패널 배치의 제1예시도,
도 6b는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치에 구비된 터치 스크린 패널 배치의 제2예시도,
도 6c는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치에 구비된 터치 스크린 패널 배치의 제3예시도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 구성을 예시하는 도면,
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 구성을 예시하는 도면,
도 9는 도 8의 터치 스크린 패널의 상세 구조를 예시하는 도면,
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 신호 패턴을 예시하는 도면,
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 구성을 예시하는 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 방법의 순서를 도시하는 흐름도.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 구성을 예시하는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 터치 스크린 패널(310), 신호 발생부(320), 신호 복원부(330), 및 터치 영역 좌표 확인부(340)를 포함한다.
상기 터치 스크린 패널(310)은 제1방향으로 정렬된 제1패턴을 갖는 제1전극층과, 상기 제1전극층과 소정의 거리만큼 이격되며, 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 정렬된 제2패턴을 갖는 제2전극층을 구비한다. 예컨대, 상기 제1전극층은 세로 방향으로 배열되며 미리 정해진 거리만큼 동일하게 이격된 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)을 포함하는 제1패턴을 형성한다. 그리고, 상기 제2전극층은 상기 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)과 수직으로 교차되어 가로 방향으로 배열되고, 미리 정해진 거리만큼 동일하게 이격된 복수의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)을 포함하는 제2패턴을 형성한다.
나아가, 상기 제1전극층에 구비된 상기 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)은 신호 발생부(320)에 연결되어, 상기 신호 발생부(320)로부터 제공되는 신호에 대응하는 크기의 전기장을 발생시킨다. 이에 대응하여, 상기 제2전극층에 구비된 상기 복수의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)은 신호 복원부(330)와 연결되며, 상기 전기장을 통해 상기 복수의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)에 인가되는 상기 신호를 신호 복원부(330)에 제공한다.
상기 신호 발생부(320)는 대역확산 신호를 생성하고, 상기 대역확산 신호를 상기 제1전극층의 상기 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)에 제공한다.
구체적으로, 상기 신호 발생부(320)는 터치 영역의 좌표를 확인하는데 요구되는 입력신호를 생성하는 입력 신호 생성부(321)와, 대역확산 신호를 생성하기 위한 대역확산 코드를 생성하는 대역확산 코드 생성부(323)와, 상기 입력신호와 상기 대역확산 코드를 조합하여 대역확산 신호를 생성하는 대역확산 처리부(325)를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 입력 신호 생성부(321)는 도 4a에 예시되는 바와 같이 일정한 레벨의 전압 값을 갖는 입력신호, 즉 DC 입력신호를 생성할 수 있다. 상기 제1전극층과 제2전극층 사이에 구비되는 필름이나, 유리 등의 유전체에 형성된 기본적인 정전 용량에 의해 DC 입력신호가 차단될 수 있지만, 본 발명의 실시예에서 상기 제1전극층과 제2전극층 사이에서 전달되는 신호로서 대역확산 코드가 조합된 대역확산 신호가 사용되므로, 상기 입력 신호로써 DC 입력신호를 사용할 수 있다.
비록, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 입력신호가 DC 입력신호인 것을 예시하였으나 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 입력신호는 일정한 주파수 대역을 갖는 신호일 수 있다.
그리고, 대역확산 코드 생성부(323)는 도 4b에 예시되는 바와 같은 대역확산 코드를 생성할 수 있다. 그리고, 상기 대역확산 처리부(325)는 상기 입력신호와 상기 대역확산 코드를 곱셈 연산처리하여, 대역확산 신호를 생성할 수 있다. 상기 대역확산 코드의 주파수는 상기 입력신호의 주파수보다 상대적으로 큰 주파수를 갖는 것이 바람직하다. 상기 대역확산 코드의 주파수 대 상기 입력신호의 주파수의 비를 대역확산 배수로 정의할 수 있으며, 상기 대역확산 배수만큼 상기 입력신호의 주파수 대역을 확산시키고, 상기 복수의 전극라인 층을 통해 유입되는 잡음의 주파수 대역 역시 확산시키는 배수가 되며, 상기 대역확산 배수의 역수만큼 원래 잡음이 가지고 있던 파워를 낮춰주게 되므로, 상기 대역확산 배수는 1보다 크게 설정되는 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 대역확산 코드 생성부(323)는 Walsh-Hadamard code, Barker code, 및 OVSF code 등의 직교코드를 생성하거나, m-sequence code, Gold sequence code, 및 Kasami code 등의 pseudo random sequence code를 생성할 수 있다.
상기 신호 발생부(320)는 상기 대역확산 신호를 상기 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)에 순차적으로 공급하는 전극 선택부(329)를 더 포함할 수 있다. 전극 선택부(329)는 상기 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)를 각각 순차적으로 선택하고, 상기 대역확산 신호를 상기 선택된 상기 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)에 공급한다.
이에 따라, 상기 대역확산 신호는 상기 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)으로부터 상기 복수의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)으로 전달되는데, 이때 상기 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)과 제2전극라인(313-1 ~ 313-n) 사이에서 발생되는 노이즈가 유입될 수 있으며, 상기 복수의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)에 검출되는 신호는 도 4c와 같이 예시될 수 있다.
비록, 본 발명의 제1실시예에서, 상기 입력 신호 생성부(321)가 일정한 레벨의 전압 값을 갖는 입력신호를 생성하고, 상기 전극 선택부(329)가 순차적으로 선택된 상기 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)에 대역확산 신호를 공급하는 것을 예시하지만, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니다. 이에 대한 대안으로써, 상기 상기 입력 신호 생성부(321)는 서로 다른 적어도 두 개의 입력신호를 생성하고, 상기 전극 선택부(329)가 상기 서로 다른 적어도 두 개의 입력신호에 대해 동일하거나 혹은 각각 다른 대역확산 코드가 곱셈 연산된 신호를 상기 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n) 중, 서로 다른 라인에 동시에 공급하는 것도 가능하다. 나아가, 상기 서로 다른 적어도 두 개의 입력신호는 신호의 주파수 또는 신호의 파형이 서로 다르게 설정되는 것일 수 있다.
상기 신호 발생부(320)는 상기 대역확산 신호의 세기를 증폭하는 증폭기(327)를 더 포함할 수 있다. 상기 증폭기(327)는 상기 대역확산 코드 생성부(323)와 전극 선택부(329) 사이에 구비될 수 있다.
나아가, 상기 신호 발생부(320)에 구비된 입력신호 생성부(321), 대역확산 코드 생성부(323), 대역확산 처리부(325), 및 증폭기(327)는 복수 개일 수 있다. 또한, 상기 전극 선택부(329)에 의해 선택 및 출력되는 신호는 적어도 하나 이상의 신호가 될 수 있다.
한편, 신호 복원부(330)는 상기 복수의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)에서 제공되는 신호에 대한 대역 복원을 처리한다.
상기 신호 복원부(330)는 상기 복수의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)에 각각 연결되어, 상기 복수의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)에서 제공되는 신호에, 대역확산 코드 생성부(323)에서 생성된 대역확산 코드와 동일한 코드를 동기화시켜 적용하는 복수의 대역확산 복원부(331-1 ~331-n)를 구비한다. 상기 복수의 대역확산 복원부(331-1 ~331-n)는 상기 복수의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)에서 제공되는 신호에, 대역확산 코드 생성부(323)에서 생성된 대역확산 코드를 곱셈 연산처리하는 곱셈기일 수 있다.
상기 대역확산 복원부(331-1 ~ 331-n)가 상기 도 4c에 예시되는 신호를 대역복원하여 생성한 대역복원 신호는 도 4d와 같이 예시될 수 있는데, 상기 대역복원 신호에서는 상기 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)으로 제공되는 대역확산 신호는 그 주파수 대역이 복원되는 반면, 상기 터치스크린 패널(310)을 통한 신호 전달 과정에서 유입된 잡음 성분은 그 주파수 대역이 확산되어 신호의 세기가 줄어들 수 있다. 구체적으로, 상기 신호 발생부(320)는 일정한 주파수 대역을 갖는 입력신호(Tx signal)(도 5a 참조)를 생성하고, 상기 입력신호에 대한 대역확산 처리를 통해 상기 입력신호의 파워가 대역확산되는 주파수 대역 전체로 넓게 퍼진 대역확산 신호(spreaded Tx signal)(도 5b 참조)를 생성한다. 상기 대역확산 신호(spreaded Tx signal)는 상기 제1전극층 및 제2전극층을 통해 신호 복원부(330)로 전송되는데, 이 과정에서 상기 제1전극층 및 제2전극층에 구비된 전극에 의해 픽업되어 일정한 주파수 대역을 갖는 잡음(narrow band noise)(도 5b 참조)이 발생할 수 있다. 신호 복원부(330)는 대역확산 코드를 사용하여 상기 입력신호(Tx signal)의 대역복원을 수행함으로써, 대역확산된 입력 신호를 원래의 신호(restored Tx signal after despreading)(도 5c 참조)로 복원하고, 상기 잡음(narrow band noise) 성분은 상기 대역확산 코드에 의해 대역확산되어 대역확산된 잡음 신호(suppressed narrow band noise due to despreading)(도 5c 참조)로 변환될 수 있다. 이에 따라, 협대역에서 강한 파워를 갖는 잡음 성분은 그 주파수 대역이 확산되어, 상기 입력 신호보다 상대적으로 낮은 파워를 갖는 잡음으로 변화된다.
상기 신호 복원부(330)는 상기 신호 발생부(320)에서 제공되는 신호의 대역 외에 분포되어 있는 추가적인 잡음 성분을 제거하기 위하여, 상기 대역확산 복원부(331-1 ~331-n)에 각각 연결되어, 잡음 성분이 포함된 미리 정해진 주파수 대역을 제거하는 필터부(333-1, 333-2, 333-(n-1), 333-n)를 더 구비할 수 있다. 상기 필터부(333-1, 333-2, ... 333-(n-1), 333-n)는 추가적인 잡음 성분을 제거하기 위한 것으로써, 예컨대, analog lowpass filter나 analog bandpass filter 등과 같은 아날로그 필터(analog filter)가 채택될 수 있다.
이와 같이, 도 4d에 예시되는 상기 대역복원 신호를 상기 필터부(333-1, 333-2, 333-(n-1), 333-n)에 통과시킴으로써, 도 4e에 예시되는 바와 같이 상기 대역복원 신호의 잡음 성분을 제거할 수 있다.
또한, 상기 신호 복원부(330)는 필터부(333-1, 333-2, ... 333-(n-1), 333-n)에 각각 연결되어 상기 필터링된 신호를 증폭하는 증폭기(VGA)(335-1, 335-2, ... 335-(n-1), 335-n)를 더 포함할 수 있다.
터치 영역 좌표 확인부(340)는 상기 신호 복원부(330)로부터 출력되는 신호로부터 터치 영역의 좌표를 확인한다.
터치 영역 좌표 확인부(340)는 상기 신호복원부(330)로부터 출력되는 신호를 아날로그-디지털 변환하는 ADC처리부(341-1, 341-2, ... 341-(n-1), 341-n)와, 상기 변환된 신호의 레벨 변화량을 확인하여, 터치 입력 여부와 터치 입력된 영역의 좌표를 확인하는 터치 입력 확인부(347)를 구비한다. 예컨대, 터치 입력 확인부(347)는 상기 복원된 입력신호를 사용하여, 상기 복원 신호가 미리 정해진 신호 세기(전압값)보다 상대적으로 작은 값을 갖는지를 확인하여, 상기 복원 신호가 미리 정해진 신호 세기(전압값)보다 상대적으로 작은 값을 가질 경우, 터치 입력이 있음을 확인할 수 있다. 이 경우, 터치 입력에 의한 신호 변화량은 신호 복원부(330) 내의 증폭기(335-1, 335-2, ... 335-(n-1), 335-n)의 구성에 따라 미리 정해진 기준 신호보다 상대적으로 커지게 할 수도 있다. 그리고, 현재 입력신호를 전달하기 위해 선택된 상기 제1전극층의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)을 확인하고, 상기 복원 신호가 미리 정해진 신호 세기(전압값)보다 상대적으로 작은 값(또는 큰 값)을 갖는 상기 제2전극층의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)을 확인하여, 확인된 상기 제1전극라인과 제2전극 라인의 교차점을 터치가 입력된 영역으로 확인할 수 있다.
터치 영역 좌표 확인부(340)는 아날로그-디지털 변환된 신호를 터치 입력 확인부(347)에 동시에 전달하고, 상기 터치 입력 확인부(347)가 상기 복수의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)에 대응하는 수 만큼의 신호를 입력받아 동시에 처리하는 것도 가능하다. 다만, 상기 터치 입력 확인부(347)가 상기 복수의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)에 대응하는 수 만큼의 신호를 동시에 처리하기 위해서는 상기 터치 입력 확인부(347)의 내부 구성의 복잡도가 증가할 수 있다. 따라서, 터치 영역 좌표 확인부(340)는 아날로그-디지털 변환된 신호를 메모리(343)에 저장하고, 상기 메모리에 저장된 신호를 순차적으로 상기 터치 입력 확인부(347)에 제공할 수 있다.
나아가, 상기 신호 복원부(330)를 통해 복원된 신호에는 백그라운드 화이트 잡음이 포함될 수 있다. 즉, 상기 백그라운드 화이트 잡음은 전 대역에 걸쳐 고르게 분포될 수 있으므로, 도 4e에서와 같이 상기 신호 복원부(330)를 통해 제거되지 않고 남아 있을 수 있다. 따라서, 상기 백그라운드 화이트 잡음 등의 노이즈를 제거하기 위하여, 도 4f에 예시되는 아날로그-디지털 변환된 신호에 대해 아날로그-디지털 변환할 때, 오버 샘플링을 통해 충분한 데이터를 받아 이동 평균 필터 등의 디지털 필터(345)를 적용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 디지털 필터(345)는 유한 임펄스 응답 필터링을 처리하는 이산 FIR 필터(Discrete FIR(Finite Impulse Response) filter)일 수 있다. 이와 같은 디지털 필터를 사용하여, 상기 터치 스크린 패널(310)에서 발생되는 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있으며, 최종적으로, 도 4g에 예시되는 바와 같이, 상기 신호 발생부(320)에서 생성된 입력신호를 복원할 수 있다. 결국, 터치 입력 확인부(347)는 도 4g에 예시되는 바와 같이 복원된 입력신호를 사용하여, 노이즈에 영향을 받지 않고, 터치 입력 여부를 정확하게 확인할 수 있다.
더 나아가, 전술한 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 디스플레이 패널이나, 터치 스크린 패널에서 발생되는 노이즈를 효과적으로 억제할 수 있으며, 상기 터치 스크린 패널(310)에 구비된 제1전극층과 제2전극층의 위치를 다양하게 변경할 수 있다.
예컨대, 도 6a에 도시되는 바와 같이, 상기 터치 스크린 패널의 제1전극층(61a)과 제2전극층(63a)이 모두 디스플레이 패널(65a)의 상부면에 위치하도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 보호유리(67a)가 상기 제2전극층(63a)의 상부에 마련될 수 있다.
또한, 도 6b에 도시되는 바와 같이, 상기 터치 스크린 패널의 제1전극층(61b)의 상부에 디스플레이 패널(63b)이 위치하고, 상기 디스플레이 패널(63b)의 상부에 제2전극층(63b)이 위치하도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 보호유리(67b)가 상기 제2전극층(63b)의 상부에 마련될 수 있다.
또한, 도 6c에 도시되는 바와 같이, 상기 터치 스크린 패널의 제1전극층(61c)과 제2전극층(63c)이 모두 디스플레이 패널(65c)의 하부면에 위치하도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 보호유리(67c)가 상기 디스플레이 패널(65c)의 상부에 마련될 수 있다. 이와 같이, 상기 터치 스크린 패널의 제1전극층(61c)과 제2전극층(63c)이 모두 디스플레이 패널(65c)의 하부면에 위치하게 되면, 상기 디스플레이 패널(65c)의 상부에 별도의 전극층 등이 구비되지 않을 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널(65c)이 사용자에게 직접적으로 노출될 수 있으며, 표시되는 화질을 상대적으로 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 상기 신호 발생부(320), 신호 복원부(330), 및 터치 영역 좌표 확인부(340)의 동기화를 제어하는 신호 제어부(350)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 신호 제어부(350)는 입력 신호의 종류 또는 신호 세기(즉, 파워)를 제어하는 입력신호 제어부(351)와, 신호 복원부(330)에 구비된 증폭기(335-1, 335-2, ... 335-(n-1), 335-n)의 이득 값을 제어하고, 터치 영역 좌표 확인부(340)에 구비된 아날로그-디지털 변환부(341-1, 341-2, ... 341-(n-1), 341-n)의 샘플링 주기를 제어하는 출력 제어부(353)와, 입력신호 제어부(351)와 출력 제어부(353) 사이의 동기를 제어하는 동기 제어부(355)를 구비할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 구성을 예시하는 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 터치 스크린 패널(710), 신호 발생부(720), 신호 복원부(730), 터치 영역 좌표 확인부(740), 및 신호 제어부(750)를 포함한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 도 3에 예시된 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치와 동일하다. 다만, 본 발명의 제2실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 터치 스크린 패널(710)의 제2전극층이 레퍼런스 전극(715)을 구비하고, 상기 레퍼런스 전극(715)에서 출력되는 신호를 처리하는 신호 복원부(730)의 구성이 다소 다르게 구성된다. 따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치에서, 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치와 동일한 구성을 취하는 신호 발생부(720), 터치 영역 좌표 확인부(740), 및 신호 제어부(750)에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 신호 발생부(320), 터치 영역 좌표 확인부(340), 및 신호 제어부(350)에 대한 설명을 참조한다.
터치 스크린 패널(710)은 제1방향으로 정렬된 제1패턴을 갖는 제1전극층과, 상기 제1전극층과 소정의 거리만큼 이격되며, 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 정렬된 제2패턴을 갖는 제2전극층을 구비한다. 예컨대, 상기 제1전극층은 세로 방향으로 배열되며 미리 정해진 거리만큼 동일하게 이격된 복수의 제1전극라인(711-1 ~ 711-n)을 포함하는 제1패턴을 형성한다. 그리고, 상기 제2전극층은 상기 복수의 제1전극라인(711-1 ~ 711-n)과 수직으로 교차되어 가로 방향으로 배열되고, 미리 정해진 거리만큼 동일하게 이격된 복수의 제2전극라인(713-1 ~ 713-n)과, 레퍼런스 전극(715)을 포함하는 제2패턴을 형성한다. 상기 복수의 제2전극라인(713-1 ~ 713-n)은 신호 세기의 차이를 확인하여 사용자에 의해 터치되는 영역의 좌표를 검출하기 위한 것으로써, 사용자에 의해 터치 가능한 영역(705)에 마련되고, 상기 레퍼런스 전극(715)은 사용자에 의해 터치 가능한 영역(705)이 아닌 부분에 마련된다.
나아가, 상기 제2전극층에 구비된 상기 복수의 제2전극라인(713-1 ~ 713-n)과 레퍼런스 전극(715)은 신호 복원부(330)와 연결되며, 상기 신호 발생부(720)에서 제1전극라인(711-1 ~ 711-n)을 통해 제공하는 신호를 신호 복원부(730)에 제공한다.
신호 복원부(730)는 상기 복수의 제2전극라인(713-1 ~ 713-n)에 각각 연결되며, 상기 복수의 제2전극라인(713-1 ~ 713-n)에서 제공되는 신호에, 대역확산 코드 생성부(723)에서 생성된 대역확산 코드와 동일한 코드를 동기화시켜 적용하는 복수의 대역확산 복원부(731-1 ~731-n)를 구비한다. 그리고, 상기 신호 복원부(730)는 상기 신호 발생부(720)에서 제공되는 신호의 대역 외에 분포되어 있는 추가적인 잡음 성분을 제거하기 위하여, 상기 대역확산 복원부(731-1 ~ 731-n)에 각각 연결되어, 잡음 성분이 포함된 미리 정해진 주파수 대역을 제거하는 필터부(analog filter)(733-1, 733-2, ... 733-(n-1), 333-n)를 더 구비할 수 있다.
나아가, 신호 복원부(730)는 상기 레퍼런스 전극(715)에 연결되어, 상기 레퍼런스 전극(715)에서 제공되는 신호에, 대역확산 코드 생성부(723)에서 생성된 대역확산 코드와 동일한 코드를 동기화시켜 적용하는 레퍼런스 대역확산 복원부(732)를 더 포함한다. 그리고, 신호 복원부(730)는 레퍼런스 대역확산 복원부(732)에서 출력되는 신호에 포함된 미리 정해진 주파수 대역의 잡음 성분을 제거하는 레퍼런스 필터부(analog filter)(734)를 더 구비할 수 있다.
상기 복수의 대역확산 복원부(731-1 ~ 731-n)와 레퍼런스 대역확산 복원부(732)는 상기 제2전극층에서 제공되는 신호에, 대역확산 코드 생성부(323)에서 생성된 대역확산 코드를 곱셈 연산처리하는 곱셈기일 수 있다.
또한, 상기 신호 복원부(730)는 필터부(733-1, 733-2, ... 733-(n-1), 733-n)에서 출력되는 신호를 각각 제1입력신호로 입력받고, 상기 레퍼런스 필터부(734)에서 출력되는 신호를 공통으로 제2입력신호로 입력받아 차동 증폭하는 차동 증폭기(IA)(735-1, 735-2, ... 735-(n-1), 735-n)를 포함한다.
나아가, 본 발명의 제2실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 상기 신호 발생부(720), 신호 복원부(730), 및 터치 영역 좌표 확인부(740)의 동기화를 제어하는 신호 제어부(750)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 신호 제어부(750)는 입력 신호의 종류 또는 신호 세기(즉, 파워)를 제어하는 입력신호 제어부(751)와, 신호 복원부(730)에 구비된 증폭기(735-1, 735-2, ... 735-(n-1), 735-n)의 이득 값을 제어하고, 터치 영역 좌표 확인부(740)에 구비된 아날로그-디지털 변환부(741-1, 741-2, ... 741-(n-1), 741-n)의 샘플링 주기를 제어하는 출력 제어부(753)와, 입력신호 제어부(751)와 출력 제어부(753) 사이의 동기를 제어하는 동기 제어부(755)를 구비할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 구성을 예시하는 도면이고, 도 9는 도 8의 터치 스크린 패널(810)의 상세 구조를 예시하는 도면이고, 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 출력 신호의 패턴을 예시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 터치 스크린 패널(810), 신호 발생부(820), 신호 복원부(830), 터치 영역 좌표 확인부(840), 및 신호 제어부(850)를 포함한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 터치스크린 패널(810)의 제2전극층(813-1 ~ 813-n)으로부터 출력되는 신호를 두 개씩 짝을 지어 신호 복원부(830) 내의 차동 증폭기(833-1 ~833-m)의 입력으로 제공하는 것을 예시한다. 따라서, 본 발명의 제3실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 도 3에 예시된 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 구성과 대부분 동일하며, 쌍으로 짝을 지어진 수신신호를 처리하는 신호 복원부(830)의 구성이 다소 다르게 구성된다. 따라서, 본 발명의 제3실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치에서, 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치와 동일한 구성을 취하는 터치 스크린 패널(810), 신호 발생부(820), 터치 영역 좌표 확인부(840), 및 신호 제어부(850)에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 터치 스크린 패널(310), 신호 발생부(320), 터치 영역 좌표 확인부(340), 및 신호 제어부(350)에 대한 설명을 참조한다.
상기 신호 복원부(830)는 상기 복수의 제2전극라인(813-1 ~ 813-n)에 각각 연결되어, 상기 복수의 제2전극라인(813-1 ~ 813-n)에서 제공되는 신호에, 대역확산 코드 생성부(823)에서 생성된 대역확산 코드와 동일한 코드를 동기화시켜 적용하는 복수의 대역확산 복원부(831-1 ~831-n)를 구비한다. 상기 복수의 대역확산 복원부(831-1 ~ 831-n)는 상기 복수의 제2전극라인(813-1 ~ 813-n)에서 제공되는 신호에, 대역확산 코드 생성부(823)에서 생성된 대역확산 코드를 곱셈 연산처리하는 곱셈기일 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 상기 입력 신호의 전달과정에서 유입되는 백그라운드 화이트 노이즈를 제거하기 위하여, 상기 복수의 제2전극라인(813-1 ~ 813-n) 중, 적어도 두 개의 전극라인을 묶어 한 개의 신호 처리 채널로 설정할 수 있다. 상기 채널의 수는 신호 복원부(830)에서 준비된 신호 처리 라인의 개수에 대응대는 만큼 마련될 수 있다. 예컨대, 적어도 두 개의 전극 라인을 단일의 채널로 설정할 수 있다. 예컨대, 제2전극라인(813-1, 813-2)을 제1채널로 설정하고, 동일한 방법으로 두 개의 전극 라인을 단일의 채널로 설정하여 제n-1 및 제n전극라인(813-(n-1), 813-n)을 m(m=n/2)개의 채널로 설정한 수 있다.
상기 신호 복원부(830)는 대역확산 신호를 상기 채널 단위로 확인하기 위하여, 적어도 두 개의 제2전극라인(813-1 ~ 813-n)에서 출력된 신호에 대해 대역복원된 신호를 차동 증폭하는 차동 증폭기(833-1 ~ 833-m)를 구비한다. 그리고, 제2전극층에 구비된 제2전극라인(813-1, 813-2 ~ 813-(n-1), 813-n)과 대역확산 복원부(831-1 ~ 831-n)를 통해 출력되는 신호를 두 개씩 묶어 하나의 차동 증폭기(833-1, ...833-m)에 각각 연결할 수 있다.
즉, 본 발명의 제3실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 도 9에 도시되는 바와 같이, 제2전극라인(813-1, 813-2 ~ 813-(n-1), 813-n)의 +로 표시된 라인(813-2, 813-4, ... 813-n(n은 짝수))은 각각의 차동 증폭기(833-1, ...833-m)의 +입력단과 연결되고, -로 표시된 라인(813-1, 813-3 ~ 813-(n-1))은 차동 증폭기(833-1, ...833-m)의 -입력단과 연결된다. 이로써, 인접 채널 쌍에서 공통으로 유입되는 백그라운드 화이트 노이즈를 차동 증폭기(833-1, ...833-m)를 거치면서 제거할 수 있다. 결국, 차동 증폭기(833-1, ...833-m)를 거친 후의 신호는 도 10의 제1신호(diffrential amp output)와 같은 패턴을 나타낼 수 있다. 나아가, 터치 영역 좌표 확인부(840)는 상기 제1신호를 신호 처리하여 실제 접촉위치를 나타내는 제2신호(calculated signal indicating the distribution of touch location)로 변환한다. 그리고, 터치 영역 좌표 확인부(840)는 변환된 상기 제2신호를 사용하여 사용자에 의한 터치 입력 여부를 확인하고, 터치가 입력된 영역을 확인한다.
또한, 상기 신호 복원부(830)는 상기 신호 발생부(820)에서 제공되는 신호의 대역 외에 분포되어 있는 추가적인 잡음 성분을 제거하기 위하여, 상기 차동 증폭기(833-1 ~ 833-m)에 각각 연결되어, 잡음 성분이 포함된 미리 정해진 주파수 대역을 제거하는 필터부(analog filter)(835-1, ... 835-m)를 더 구비할 수 있다.
나아가, 본 발명의 제3실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 상기 신호 발생부(820), 신호 복원부(830), 및 터치 영역 좌표 확인부(840)의 동기화를 제어하는 신호 제어부(850)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 신호 제어부(850)는 입력 신호의 종류 또는 신호 세기(즉, 파워)를 제어하는 입력신호 제어부(851)와, 신호 복원부(830)에 구비된 필터(835-1 ... 835-m)의 출력 대역 또는 필터링 대역을 제어하고, 터치 영역 좌표 확인부(840)에 구비된 아날로그-디지털 변환부(841-1, ... 841-m)의 샘플링 주기를 제어하는 출력 제어부(853)와, 입력신호 제어부(851)와 출력 제어부(853) 사이의 동기를 제어하는 동기 제어부(855)를 구비할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 구성을 예시하는 도면이다.
상기 복수의 제2전극라인(1113-1 ~ 1113-n)을 통해 검출되는 기준신호레벨 (터치가 되지 않았을 때에의 감지되는 신호레벨)이 환경요인 등에 의해 시간에 따라 변할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제4실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 상기 복수의 제2전극라인(1113-1 ~ 1113-n)을 통해 검출되는 신호레벨을 모니터링하여, 미세한 신호 변화를 보정할 수 있는 장치를 예시한다.
본 발명의 제4실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 도 3에 예시된 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 구성과 대부분 동일하며, 신호 복원부(1130)의 구성이 다소 다르게 구성된다. 따라서, 본 발명의 제4실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치에서, 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치와 동일한 구성을 취하는 터치 스크린 패널(1110), 신호 발생부(1120), 및 터치 영역 좌표 확인부(1140)에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치의 터치 스크린 패널(310), 신호 발생부(320), 및 터치 영역 좌표 확인부(340)에 대한 설명을 참조한다.
상기 신호 복원부(1130)는 상기 복수의 제2전극라인(1113-1 ~ 1113-n)에 각각 연결되어, 상기 복수의 제2전극라인(1113-1 ~ 1113-n)에서 제공되는 신호에, 대역확산 코드 생성부(1123)에서 생성된 대역확산 코드와 동일한 코드를 동기화시켜 적용하는 복수의 대역확산 복원부(1131-1 ~1131-n)를 구비한다. 상기 복수의 대역확산 복원부(1131-1 ~ 1131-n)는 상기 복수의 제2전극라인(1113-1 ~ 1113-n)에서 제공되는 신호에, 대역확산 코드 생성부(1123)에서 생성된 대역확산 코드를 곱셈 연산처리하는 곱셈기일 수 있다.
상기 신호 복원부(1130)는 상기 신호 발생부(1120)에서 제공되는 신호의 대역 외에 분포되어 있는 추가적인 잡음 성분을 제거하기 위하여, 상기 대역확산 복원부(1131-1 ~ 1131-n)에 각각 연결되어, 잡음 성분이 포함된 미리 정해진 주파수 대역을 제거하는 필터부(analog filter)(1133-1, 1133-2, 1133-(n-1), 1133-n)를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 제4실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 장치는 상기 복수의 제2전극라인(1113-1 ~ 1113-n)을 통해 검출되는 신호레벨을 모니터링하여, 미세한 신호 변화를 보정하기 위한 구성으로써, 차동 증폭기(1135-1, 1135-2, 1135-(n-1), 1135-n)와, 상기 차동 증폭기(1135-1, 1135-2, 1135-(n-1), 1135-n)로 기준 신호를 제공하는 기준신호 입력부(1163)와, 상기 기준신호 입력부(1163)의 출력 레벨을 제어하는 기준신호 제어부(1161)를 구비할 수 있다.
차동 증폭기(1135-1, 1135-2, 1135-(n-1), 1135-n)는 대역확산 복원부(1131-1 ~1131-n)(또는 필터부(1133-1, 1133-2, 1133-(n-1), 1133-n))에서 출력되는 신호를 각각 제1입력신호로 입력받고, 기준신호 입력부(1163)에서 출력되는 신호를 제2입력 신호로 입력받아, 상기 제1 및 제2 입력신호의 차이값을 증폭한다.
기준신호 제어부(1161)는 상기 터치 영역 좌표 확인부(340)를 통해 디지털값으로 변환되는 기준레벨의 신호를 확인하고, 상기 기준레벨의 신호가 각 채널별로 모니터된 신호 레벨에 준하는 일정한 값을 갖도록 기준신호 입력부(1163)의 출력을 제어한다. 그리고, 상기 기준신호 입력부(1163)는 상기 기준신호 제어부(1161)에 의해 제어된 레벨의 아날로그 신호를 출력하여 상기 차동 증폭기(1135-1, 1135-2, 1135-(n-1), 1135-n)에 각각 입력한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 방법의 순서를 도시하는 흐름도이다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 방법은 제1방향으로 정렬된 제1패턴을 갖는 제1전극층과, 상기 제1전극층과 소정의 거리만큼 이격되며, 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 정렬된 제2패턴을 갖는 제2전극층을 구비한 상기 터치 스크린 패널에 적용될 수 있다. 구체적으로 상기 제1전극층은 세로 방향으로 배열되며 미리 정해진 거리만큼 동일하게 이격된 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)(도 3참조)을 포함하는 제1패턴을 형성하고, 상기 제2전극층은 상기 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)과 수직으로 교차되어 가로 방향으로 배열되고, 미리 정해진 거리만큼 동일하게 이격된 복수의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)(도 3참조)을 포함하는 제2패턴을 형성함을 예시한다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 영역의 좌표 확인 방법은 대역확산 신호를 생성하고 상기 대역확산 신호를, 터치 스크린 패널에 구비된 제1방향으로 정렬된 제1패턴의 제1전극층으로 공급하는 단계(1210), 상기 터치 스크린 패널에 구비된 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 정렬된 제2패턴의 제2전극층으로부터 입력되는 신호에 대한 대역복원을 처리하는 단계(1220), 및 상기 대역복원된 신호로부터 터치 영역의 좌표를 확인하는 단계(1230)를 포함한다.
상기 1210단계는 도 4a에 예시되는 바와 같이 일정한 레벨의 전압 값을 갖는 입력신호, 즉 DC 입력신호를 생성하는 단계(1211)와, 도 4b에 예시되는 바와 같은 대역확산 코드를 생성하는 단계(1212)를 포함한다. 이때, 상기 대역확산 코드는 Walsh-Hadamard code, Barker code, 및 OVSF code 등의 직교코드이거나, m-sequence code, Gold sequence code, 및 Kasami code 등의 pseudo random sequence code일 수 있다.
상기 1211단계에서 생성되는 입력신호가 일정한 레벨의 전압 값을 갖는 DC 입력신호인 것을 예시하였으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 입력 신호는 소정의 주파수 대역을 갖는 신호일 수도 있다. 상기 입력 신호가 소정의 주파수 대역을 가질 경우, 상기 대역확산 코드의 주파수는 상기 입력신호의 주파수보다 상대적으로 큰 주파수를 갖는 것이 바람직하다. 나아가, 상기 대역확산 코드의 주파수 대 상기 입력신호의 주파수의 비를 대역확산 배수로 정의할 수 있으며, 상기 대역확산 배수는 잡음을 확산시키는 주파수 대역의 배수가 되며, 상기 대역확산 배수의 역수만큼 원래 잡음이 가지고 있던 파워를 낮춰주게 되므로, 상기 대역확산 배수는 1보다 크게 설정되는 것이 바람직하다.
다음으로, 1213단계에서는, 상기 입력신호와 상기 대역확산 코드를 곱셈 연산처리하여, 대역확산 신호를 생성한다.
그리고, 1214단계에서, 상기 터치 스크린 패널을 구동하고, 상기 터치 스크린 패널의 제1전극층에 구비된 복수의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)(도 3참조)에 상기 대역확산 신호를 순차적으로 공급한다.
이와 같은, 1210 단계를 통해 상기 대역확산 신호가 상기 제1전극층에 인가되면, 상기 제1전극층과 제2전극층 사이에 전기장이 형성되며, 상기 전기장을 통해 상기 대역확산 신호가 상기 제2전극층으로 전달된다. 상기 대역확산 신호가 상기 전기장을 통해 전달되는 과정에서 잡음이 발생되어 상기 제2전극층으로 전달되는 상기 대역확산 신호에 포함될 수 있다. 또한, 일반적으로 상기 터치 스크린 패널이 디스플레이 패널과 오버랩되어 장착되는데, 상기 디스플레이 패널에서 발생되는 잡음이 상기 제2전극층으로부터 전달되는 상기 대역확산 신호에 포함될 수 있다. 결국, 상기 제2전극층으로부터 전달되는 상기 대역확산 신호에는 도 4c에 예시되는 바와 같이 잡음이 포함될 수 있다.
이에 따라, 1220단계는 상기 제2전극층에 포함된 각각의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)(도 3참조)으로부터 각각 전달되는 상기 대역확산 신호를 검출하는 단계(1221)와, 상기 검출된 대역확산 신호에 대한 대역복원을 수행하는 단계(1222)와, 상기 대역확산 신호에 포함된 잡음을 제거하는 처리 단계(1223)를 포함한다.
구체적으로, 1222단계에서는, 우선 상기 1212단계에서 생성된 대역확산 코드와 동일한 코드를 동기화시켜 상기 제2전극층으로부터 전달되는 상기 대역확산 신호에 적용한다. 즉, 상기 제2전극층으로부터 전달되는 상기 대역확산 신호에 상기 대역확산 코드를 곱셈 연산처리한다. 이에 따라, 상기 제2전극층으로부터 전달되는 상기 대역확산 신호를 대역복원하여 생성한 대역복원 신호는 도 4d와 같이 예시될 수 있다. 상기 대역복원 신호는 잡음 성분이 확산되어 잡음 성분의 신호 세기가 줄어들 수 있다.
다음으로, 상기 대역복원된 신호의 상기 잡음 성분이 확산되어, 상기 대역복원된 신호에 포함된 잡음 성분의 신호 세기가 줄어들게 됨에 따라, 1223단계에서, 상기 대역복원된 신호에서 1222단계에서 생성된 상기 입력신호의 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 제거하는 필터링을 수행한다. 이에 따라, 상기 대역복원된 신호에 포함된 잡음 성분이 제거될 수 있으며, 예컨대 도 4e에 예시되는 바와 같이 상기 대역복원 신호의 잡음 성분을 제거할 수 있다.
1230단계는 상기 대역복원 신호의 잡음 성분을 제거한 신호 각각에 대해 아날로그-디지털 변환 처리를 수행하는 단계(1231)와, 상기 검출된 대역확산 신호를 순차적으로 처리하기 위해 메모리에 저장하는 단계(1232)와, 상기 메모리에 저장된 대역확산 신호에 포함된 화이트 노이즈를 제거하는 단계(1233)와, 노이즈가 제거된 신호의 변화량을 확인하는 단계1234)와, 상기 신호의변 화량을 확인하여 터치 입력 여부 및 터치 영역의 좌표를 확인하는 단계(1235)를 포함한다.
1231단계에서, 상기 대역복원 신호의 잡음 성분을 제거한 신호 각각에 대해 아날로그-디지털 변환 처리를 수행한다. 예컨대, 상기 아날로그-디지털 변환 처리된 신호는 도 4f에 예시된다.
1231단계에서, 상기 제2전극층에 포함된 각각의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n)(도 3참조)으로부터 각각 전달되는 신호에 대해 아날로그-디지털 변환 처리가 수행된다. 1233 내지 1235단계에서 상기 제2전극라인의 수에 대응하는 만큼의 디지탈 변환된 신호를 순차적으로 처리하기 위하여, 1232에서는, 디지탈 변환된 신호를 메모리에 저장한다.
나아가, 1223단계를 통해 상기 대역복원 신호의 잡음 성분이 제거되더라도, 상기 복원된 신호에는 백그라운드 화이트 잡음이 포함될 수 있다. 즉, 상기 백그라운드 화이트 잡음은 전 대역에 걸쳐 고르게 분포될 수 있으므로, 도 4e에서와 같이 로우 패스 필터링처리만으로 상기 백그라운드 화이트 잡음이 모두 제거되지 않을 수 있다. 이러한 백그라운드 화이트 잡음은 1233단계에서 제거된다. 백그라운드 화이트 잡음의 제거는, 도 4f에 예시되는 아날로그-디지털 변환된 신호에 대해 아날로그-디지털 변환할 때, 오버 샘플링을 통해 충분한 데이터를 받아 이동 평균 필터 등의 디지털 필터를 적용함으로써 수행될 수 있다. 예컨대, 유한 임펄스 응답 필터링을 처리하는 이산 FIR 필터(Discrete FIR(Finite Impulse Response) filter) 등과 같은 디지털 필터를 사용하여 상기 백그라운드 화이트 잡음을 효과적으로 제거한다. 이로써, 최종적으로, 도 4g에 예시되는 바와 같이, 상기 1210단계에서 생성된 입력신호를 복원할 수 있다.
그리고, 1234단계에서는, 상기 복원된 입력신호의 변화량을 확인한다. 상기 변화량이 미리 정해진 신호 크기(예컨대, 전압값)보다 상대적으로 작은 값을 갖는지를 확인한다.
1235단계에서, 상기 변화량이 미리 정해진 신호 세기(전압값)보다 상대적으로 작은 값을 갖거나 변화를 보일 경우, 터치 입력이 있음을 확인한다. 그리고, 현재 입력신호가 입력된 상기 제1전극층의 제1전극라인(311-1 ~ 311-n)중, 어느 라인을 통해 입력된 신호인지를 확인하고, 상기 제2전극층의 제2전극라인(313-1 ~ 313-n) 중, 어느 라인을 통해 출력되는 신호인지를 확인한다. 그리고, 확인된 상기 제1전극라인과 제2전극 라인의 교차점을 터치가 입력된 영역으로 확인할 수 있다.

Claims (23)

  1. 정전용량 방식에 기초한 터치 영역의 좌표 확인 장치에 있어서,
    제1방향으로 정렬된 제1패턴의 제1전극층과 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 정렬된 제2패턴의 제2전극층을 구비하는 터치 스크린 패널과,
    대역확산 신호를 생성하고, 상기 대역확산 신호를 상기 제1전극층으로 제공하는 신호 발생부와,
    상기 제2전극층으로부터 입력되는 신호에 대한 대역복원을 처리하는 신호 복원부와,
    상기 신호복원부로부터 출력되는 신호로부터 터치 영역의 좌표를 확인하는 터치 영역 좌표 확인부를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 신호 발생부는,
    터치 영역의 좌표를 확인하는데 요구되는 입력신호를 생성하는 입력 신호 생성부와,
    대역확산 코드를 생성하는 대역확산 코드 생성부와,
    상기 입력신호와 상기 대역확산 코드를 조합하여 대역확산 신호를 생성하는 대역확산 처리부를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 신호 발생부는, 상기 대역확산 신호를 증폭하는 신호 증폭부를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1전극층은, 상기 제1패턴으로 형성된 복수의 전극 라인을 포함하며,
    상기 신호 발생부는, 상기 대역확산 신호가 상기 복수의 전극 라인에 순차적으로 공급되도록 제어하는 전극 선택부를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1전극층은, 상기 제1패턴으로 형성된 복수의 전극 라인을 포함하며,
    상기 신호 발생부는, 서로 다른 적어도 두 개의 대역확산 신호를 생성하고, 상기 서로 다른 적어도 두 개의 대역확산 신호가 적어도 두 개의 상기 전극 라인에 동시에 공급되도록 제어하는 전극 선택부를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서로 다른 적어도 두 개의 대역확산 신호는 터치 영역의 좌표를 확인하는데 요구되는 입력신호가 서로 다르게 생성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 서로 다른 적어도 두 개의 대역확산 신호는 대역확산 코드가 서로 다른 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 신호 복원부는
    상기 대역확산 신호를 생성하는데 사용되는 대역확산 코드를 사용하여, 상기 제2전극층으로부터 입력되는 복수의 신호에 대한 대역복원을 각각 처리하는 복수의 대역확산 복원부를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 신호 복원부는,
    상기 대역복원 처리된 복수의 신호로부터 잡음 성분이 포함된 미리 정해진 주파수 대역을 각각 제거하는 복수의 필터부를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 신호 복원부는,
    상기 미리 정해진 주파수 대역이 제거된 복수의 신호를 각각 증폭하는 복수의 신호 증폭부를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 터치 스크린 패널은,
    상기 제2전극층은 사용자에 의해 터치 되지 않는 영역에 마련되며, 상기 제1전극층으로부터 전달된 일정한 레벨의 대역확산 신호를 출력하는 레퍼런스 전극을 포함하며,
    상기 신호 복원부는,
    상기 대역확산 코드를 사용하여, 상기 레퍼런스 전극으로부터 입력되는 신호에 대한 대역복원을 처리하는 레퍼런스 대역확산 복원부와,
    상기 대역복원 처리된 신호로부터 잡음 성분이 포함된 미리 정해진 주파수 대역을 제거하는 레퍼런스 필터부와,
    상기 필터부로부터 출력되는 신호와 상기 레퍼런스 필터부로부터 출력되는 신호의 차이값을 증폭하는 차동증폭기를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  12. 제5항에 있어서, 상기 신호 복원부는,
    상기 대역확산 신호를 생성하는데 사용되는 대역확산 코드를 사용하여, 상기 제2전극층으로부터 입력되는 복수의 신호에 대한 대역복원을 처리하는 복수의 대역확산 복원부와,
    상기 적어도 두 개의 대역확산 복원부로부터 출력되는 적어도 두 개의 신호의 차이값을 각각 증폭하는 복수의 차동증폭기를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 신호 복원부는,
    상기 차동 증폭된 복수의 신호로부터 잡음 성분이 포함된 미리 정해진 주파수 대역을 각각 제거하는 복수의 필터부를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 신호 복원부는,
    상기 대역확산 신호를 생성하는데 사용되는 대역확산 코드를 사용하여, 상기 제2전극층으로부터 입력되는 복수의 신호에 대한 대역복원을 각각 처리하는 복수의 대역확산 복원부와,
    복수의 대역확산 복원부로부터 출력되는 신호를 제1입력신호로 입력받고, 차동 증폭의 기준이 되는 신호를 제2입력신호로 입력받는 복수의 차동 증폭기와,
    상기 제2입력신호를 상기 복수의 차동 증폭기에 각각 제공하는 기준신호 입력부와,
    상기 터치 영역 좌표 확인부에서 확인되는 신호의 세기에 대응하여, 상기 제2입력신호의 출력값을 제어하는 기준신호 제어부를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 터치 영역 좌표 확인부는,
    상기 신호복원부로부터 출력되는 신호를 아날로그-디지털 변환하는 ADC 처리부와,
    상기 아날로그-디지털 변환된 신호를 미리 정해진 시간 단위로 평균화하는 이동 평균 필터와,
    상기 미리 정해진 시간 단위로 평균화된 신호의 레벨 변화를 확인하여, 터치 입력 여부와 터치 입력된 영역의 좌표를 확인하는 터치 입력 확인부를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  16. 제2항에 있어서,
    터치 영역의 좌표를 확인하는데 요구되는 입력신호와 대역 복원된 신호의 크기를 제어하고, 상기 입력신호와 대역 복원된 신호의 동기를 제어하는 신호 제어부를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 터치 스크린 패널은 디스플레이 패널과 오버랩되도록 설치되며, 상기 제1 및 제2전극층은 상기 디스플레이 패널의 하부 면에 위치하여 마련되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 터치 스크린 패널은 디스플레이 패널과 오버랩되도록 설치되며, 상기 제1 및 제2전극층 중, 적어도 하나는 상기 디스플레이 패널의 상부 면에 위치하여 마련되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 정전용량 방식에 기초하여, 터치 영역의 좌표를 확인하는 방법에 있어서,
    대역확산 신호를 생성하고 상기 대역확산 신호를, 터치 스크린 패널에 구비된 제1방향으로 정렬된 제1패턴의 제1전극층으로 공급하는 과정과,
    상기 터치 스크린 패널에 구비된 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 정렬된 제2패턴의 제2전극층으로부터 입력되는 신호에 대한 대역복원을 처리하는 과정과,
    상기 대역복원된 신호로부터 터치 영역의 좌표를 확인하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 대역확산 신호를, 상기 제1전극층으로 공급하는 과정은,
    상기 제1패턴으로 형성된 복수의 전극 라인에 상기 대역확산 신호를 순차적으로 공급하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 대역확산 신호를, 상기 제1전극층으로 공급하는 과정은,
    터치 영역의 좌표를 확인하는데 요구되는 입력신호를 생성하는 과정과,
    대역확산 코드를 생성하는 과정과,
    상기 입력신호와 대역확산 코드를 조합하여, 서로 다른 적어도 두 개의 대역확산 신호를 생성하는 과정과,
    상기 서로 다른 적어도 두 개의 대역확산 신호를 적어도 두 개의 상기 전극 라인에 동시에 공급하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 서로 다른 적어도 두 개의 대역확산 신호는 상기 입력신호가 서로 다른 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 서로 다른 적어도 두 개의 대역확산 신호는 상기 대역확산 코드가 서로 다른 것을 특징으로 하는 방법.
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