WO2016028081A2 - 터치 검출 장치 - Google Patents

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WO2016028081A2
WO2016028081A2 PCT/KR2015/008658 KR2015008658W WO2016028081A2 WO 2016028081 A2 WO2016028081 A2 WO 2016028081A2 KR 2015008658 W KR2015008658 W KR 2015008658W WO 2016028081 A2 WO2016028081 A2 WO 2016028081A2
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sensor
sensor pad
pad
pads
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정익찬
김준윤
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크루셜텍(주)
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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04112—Electrode mesh in capacitive digitiser: electrode for touch sensing is formed of a mesh of very fine, normally metallic, interconnected lines that are almost invisible to see. This provides a quite large but transparent electrode surface, without need for ITO or similar transparent conductive material

Definitions

  • the present invention relates to a touch detection device, and more particularly, to a touch detection device capable of detecting an accurate touch generation point even when a touch is generated by a touch generation means having a narrow cross-sectional area.
  • 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.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a conventional touch detection device.
  • the touch detection device shown in FIG. 1 includes a touch panel 20, a driving device 30, and a circuit board 40 connecting the two.
  • the touch panel 20 includes a plurality of sensor pads 22 formed on the substrate 21 and arranged in a polygonal matrix form and connected to the sensor pads 22.
  • Each signal line 23 has one end connected to the sensor pad 22 and the other end extending to the bottom edge of the substrate 21.
  • the sensor pad 22 and the signal wiring 23 may be patterned on the cover glass 50.
  • the driving device 30 sequentially selects a plurality of sensor pads 22 one by one to measure the capacitance of the corresponding sensor pad 22, and detects whether a touch occurs.
  • the signal wiring 23 connects the sensor pad 22 and the driving device 30.
  • the signal wiring 23 may be patterned with ITO.
  • FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the touch detection device shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the touch detection device shown in FIG. 1.
  • the sensor pads 22 are arranged in a plurality of rows and columns in the touch panel 20, and the driving device 30 is a touch generation point based on output signals from the sensor pads 22.
  • the signal wiring 23 for transmitting the output signal from each of the sensor pads 22 to the driving device 30 is omitted.
  • the touch generating means forms the touch capacitance in relation to the sensor pad 22, the touch generating means is different from the case where the output signal from the sensor pad 22 where the touch is generated is not touched.
  • the touch capacitance is changed according to the area where the touch generating means touches the sensor pad 22. The larger the area is, the larger the touch capacitance is. Therefore, the difference in the magnitude of the signal output from the sensor pad 22 before and after the touch is increased. It becomes bigger.
  • the touch generating means generates touch only for one sensor pad 22.
  • the sensor pad 22 has a rectangular structure having a predetermined size and is arranged in rows and columns, the touch generating area May be formed to cover the plurality of sensor pads 22.
  • the output signal is different from the case where no touch occurs.
  • the driving device 30 determines that a touch has occurred in the second sensor pad 22_2.
  • the conventional touch detection method determines which sensor pad is generated based on the area where the touch generating means contacts.
  • a touch may be generated on the upper left side of the area of the fifth sensor pad 22_5 (Ta), and the touch is near the center. It may occur (Tb), or a touch may occur on the right edge (Tc).
  • the driving device 30 may determine that the touch has occurred in the area of the fifth sensor pad 22_5 in any case. There is no choice but to.
  • the detection accuracy of the multi-touch operation and the detection accuracy of the multi-touch are improved along with the improvement of the detection accuracy of the fine touch operation.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, by forming a length in the column direction of the sensor pad of the touch detection device long, and by forming a bar-shaped strip in both ends in the column direction to engage with the adjacent sensor pad. Therefore, the object of the present invention is to improve the accuracy of touch detection in the corresponding area.
  • Another object of the present invention is to improve the resolution of touch detection in the row direction while keeping the same number of channels as the conventional method.
  • Another object of the present invention is to prevent the formation of parasitic capacitance in the area engaged with the adjacent sensor pad, further improving the accuracy of touch detection.
  • another object of the present invention is to remove the difference in light transmission characteristics for each region by making the pattern between the region where the sensor pad is formed and the region where the signal wiring is formed similar.
  • another object of the present invention is to prevent the color temperature difference and color difference of each unit area from occurring when the touch detection apparatus is stacked on the display device.
  • a plurality of sensor pads made of a conductive material; At least one side of the sensor pad is formed of a plurality of bar strips extending in one direction, and the sensor pads adjacent in the column direction are provided such that the plurality of bar strips are arranged to engage with each other.
  • Some of the sensor pads may form a shared area node in which an adjacent sensor pad and the bar strip are engaged with each other.
  • the sensor pad may include a central sub pad; And an upper sub pad and a lower sub pad disposed at upper and lower portions of the middle sub pad based on the one direction, respectively.
  • the touch detection apparatus may further include one or more dummy pads disposed between the plurality of bar-shaped strips interlocked with each other and having a longitudinal direction parallel to the first direction.
  • At least some of the dummy pads may be formed of a plurality of dummy pads spaced apart from each other in the longitudinal direction.
  • the touch detection apparatus may further include one or more dummy pads interconnecting a plurality of dummy pads parallel to the first direction and disposed in parallel to a second direction perpendicular to the first direction.
  • the touch detection apparatus may further include one or more dummy pads formed in a space in which the plurality of dummy pads are spaced apart from each other in a longitudinal direction and disposed in parallel to a second direction perpendicular to the first direction.
  • the length of the plurality of dummy pads spaced apart from each other in the longitudinal direction may be formed to be equal to the width of the bar strip.
  • the touch detection apparatus further includes a plurality of signal wires extending from the respective sensor pads in the first direction and connected to a driving unit including the touch detection unit, wherein n sensor pads are arranged in the first direction.
  • the widths of the plurality of signal wires are L and the spacing between the plurality of signal wires is S, the widths of the plurality of bar strips may be greater than (n-1) ⁇ (L + S).
  • the width of the plurality of bar strips may be 120% or more than n (L + S) + S.
  • the width of the plurality of bar strips may be less than or equal to 0.5 times the diameter of the touch area formed by the touch generating means or the width direction length of the bar strips.
  • a plurality of grooves having a longitudinal direction parallel to the first direction may be formed at an edge of the sensor pad, and at least a portion of the sensor pad may have a plurality of slits having a longitudinal direction parallel to the first direction.
  • the region separated by the groove may be formed such that its ends are positioned at different heights with respect to the second straight line perpendicular to the first direction.
  • Widths of the dummy pads and gaps between the dummy pads disposed in parallel and adjacent to each other may be equal to the width of the area separated by the groove and the width of the groove, respectively.
  • the plurality of grooves extend from an edge of the sensor pad or one end of the bar-shaped strip, and when the plurality of grooves are formed parallel to each other at a predetermined interval in the row direction, the depth of the groove is in the row direction. Periodic increase or decrease can be repeated as a reference.
  • the segment forming the sensor pad, the groove and the slit may be formed in a saw pattern.
  • the touch detection device may include a first touch generation signal according to a change in touch capacitance formed between each of the sensor pads and the touch generating means, and a sensor pad adjacent in the first direction and the plurality of bar-shaped strips interlocked with each other.
  • a touch detector detecting a second touch generation signal according to a mutual capacitance change;
  • a touch information processor configured to process touch information generated at a single area node configured only as a part of a single sensor pad or touch information generated at a shared area node in which sensor pads are interlocked based on the first and second touch generation signals. It may further include.
  • the touch information processing unit may be configured to be configured to be multiplied within the same sensor pad when the first touch generation signal and the second touch generation signal detected by the single region node and the shared region node in the same sensor pad are equal to or greater than a predetermined value. It can be treated that a touch has occurred.
  • the touch information processing unit When the second touch generation signal is detected at all of the shared area nodes to which the specific sensor pad belongs, the touch information processing unit has a magnitude of the first touch generation signal according to a change in the touch capacitance formed in the specific sensor pad. If less than a predetermined value, the touch may be processed as a multi-touch in which a touch is generated at each shared area node formed by the specific sensor pad.
  • the touch detector may detect the second touch generation signal based on an output voltage level change value of another sensor pad as the potential of a specific sensor pad is instantaneously changed among the sensor pads forming the shared region node. .
  • a touch panel composed of sensor pads engaged with each other in a predetermined direction
  • an area in which the sensor pads are arranged alone and an area in which the sensor pads are engaged with each other are arranged. It is possible to determine exactly where the touch occurred.
  • the present invention it is possible to determine whether a touch occurs in an area in which the sensor pads are engaged with each other through the mutual capacitance touch detection method, and thus accurately determine the touch generation point even for a multi-touch having a close distance to each other. I can do it.
  • the length of the column direction of the sensor pad of the touch detection device is formed to be long, and both end regions in the column direction are formed of a bar strip to be engaged with adjacent sensor pads, and each sensor is generated when a touch occurs in the corresponding area.
  • the number of sensor pads arranged in the column direction is reduced, but the resolution is maintained, and the number of columns is reduced by the number of sensor pads reduced in the column direction, thereby increasing the number of columns. Get the device.
  • the line segments parallel to the column direction among the line segments forming the sensor pad are all formed in a saw blade pattern, color temperature difference and color difference for each unit area do not occur when the touch detection apparatus is stacked on the display device. Will not.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a touch panel configuration of a conventional touch detection apparatus.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a touch detection operation with respect to the touch panel of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view for explaining a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 are views showing the configuration of a sensor pad according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 and 7 are views for explaining a touch detection method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration of a touch detector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a sensor pad configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a sensor pad configuration of a touch detection apparatus according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a sensor pad configuration of a touch detection apparatus according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a view for explaining a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the touch detection apparatus includes a touch panel 100 and a driver 200.
  • the touch panel 100 includes a plurality of sensor pads 110 arranged in a plurality of rows and columns. Each of the plurality of sensor pads 110 is connected to the driving unit 200 through one signal wiring 120.
  • the driver 200 may include a touch detector 210, a touch information processor 220, a memory 230, a controller 240, and the like, and may be implemented as one or more integrated circuit (IC) chips.
  • the touch detector 210, the touch information processor 220, the memory 230, and the controller 240 may be separated from each other, or two or more components may be integrated and implemented.
  • the touch detector 210 may include a plurality of switches, a plurality of capacitors, and a plurality of impedance elements connected to the signal line 120, and may further include a multiplexer for selecting the sensor pad 110 for touch detection. have. According to an exemplary embodiment, the touch detector 210 may select a specific sensor pad 110 through a multiplexer, and detect whether a touch is made through a signal output from the corresponding sensor pad 110.
  • the sensor pad 110 forms a touch capacitance in relation to the touch generating means. Since the signal output from the sensor pad 110 is different according to the touch capacitance, the sensor pad 110 is detected by detecting the output signal. ) Can be detected.
  • the touch detector 210 receives a signal from the controller 240 to drive circuits for touch detection and outputs a voltage corresponding to the touch detection result.
  • the touch detector 210 may include an amplifier and an analog-to-digital converter, and may convert the output signal difference of the sensor pad 110 into a memory 230 by converting, amplifying, or digitizing the difference.
  • the touch information processor 220 processes the digital voltage stored in the memory 230 to generate necessary information such as whether or not it is touched, a touch area, and touch coordinates.
  • the controller 240 may control the touch detector 210 and the touch information processor 220, may include a micro control unit (MCU), and perform predetermined signal processing through firmware.
  • MCU micro control unit
  • the memory 230 stores digital voltages and predetermined data used for touch detection, area calculation, and touch coordinate calculation or data received in real time based on the difference in the voltage change detected by the touch detector 210.
  • the sensor pad 110 of the touch panel 100 may be divided into three parts: an upper sub pad 110_1, a middle sub pad 110_2, a lower sub pad 110_3.
  • the central sub pad 110_2 is formed in a quadrangular shape, and the upper sub pad 110_1 and the lower sub pad 110_3 are electrically connected to each other in an up and down direction in a column direction when the central sub pad 110_2 is formed in a quadrangular shape. Are connected and placed.
  • the upper sub pad 110_1 and the lower sub pad 110_3 are formed in a shape including a plurality of bars whose length direction is parallel to the column direction. That is, at least one side of the sensor pad 110 may be formed of a plurality of bar strips extending in the column direction.
  • the upper sub pad 110_1 and the lower sub pad 110_3 are illustrated as including three bars, respectively, but may be formed in two or four or more bar shapes.
  • the upper sub pad 110_1 and the lower sub pad 110_3 are formed in a bar shape
  • the upper sub pad 110_1 and the lower sub pad 110_3 may overlap with other sensor pads 110 neighboring in the column direction in an electrically insulated state.
  • the sensor pads 110 adjacent to each other in the column direction may be arranged such that the bar strips are insulated from each other.
  • the bar strips of the upper sub pad 110_1 are coplanar with each other to form the bar strips forming the lower sub pads of the other sensor pads adjacent to the upper part in the column direction with the corresponding sensor pad 110.
  • the bar-shaped strips of the lower subpad 110_3 are mutually insulated from the bar-shaped strips forming the upper subpad of the other sensor pad adjacent to the bottom in the column direction with the corresponding sensor pad 110. Can interlock in the same plane.
  • the engagement of the first subpad with the second subpad should be understood to mean that the bar strips constituting the second subpad are disposed at a distance between the bar strips constituting the first subpad.
  • the sum of the column lengths covered by the sensor pad 110 may correspond to the sensor pad ( It is formed relatively large compared to the width in the row direction of 110. Even if the length in the column direction is long, some areas of the sensor pads 110 adjacent to each other in the vertical direction overlap each other, and when touch occurs, a difference occurs between the magnitudes of the touch generation signals detected through the respective sensor pads 110, and thus the use is performed. By doing so, the touch occurrence point can be detected accurately.
  • a touch generation signal for example, an output signal difference value between when no touch occurs and when a touch occurs
  • a touch generation signal is output from the sensor pad 110a. It will be significantly larger throughout the sensor pad 110, so that the touch point is determined as a sensor pad (110a).
  • a touch generation signal may be output from a sensor pad 110a and b sensor pad 110b, but a relatively larger touch occurs from a sensor pad 110a.
  • the signal will be output. Based on this point, a point a little closer to the sensor pad 110a in the area between the sensor pad 110a and the sensor pad 110b may be recognized as a touch generation point.
  • the length of the column direction of the sensor pad 110 is lengthened, but a portion of the sensor pad 110 is overlapped with other sensor pads 110 adjacent to each other in the column direction, so that a touch generation point occurs when the touch occurs in the overlapping area. As a result, it is possible to determine how close to which sensor pad 110.
  • the resolution of the detection of touch in the row direction can be improved, and as a result, whether or not a touch occurs over the entire touch panel 100. Judgment accuracy for the point can be improved.
  • the number of the sensor pads 110 arranged in one column is smaller than the conventional shape, as described below.
  • the touch panel 100 having the same area may be implemented with 110, or a touch panel having a larger area may be implemented with the same number of sensor pads.
  • n sensor nodes N1 and N2 may be formed in one column.
  • the sensor nodes N1 and N2 may be referred to as a unit of detection of touch or not, and the sensor nodes N1 and N2 may be a single area node N1 in which one sensor pad 110 is disposed alone, and At least two sensor pads 110 are divided into shared area nodes N2 arranged together.
  • a part of a sensor pad 110a is disposed alone in a single area node N1, and a part of a sensor pad 110a and b sensor pad (a) are shared in a shared area node N2 adjacent thereto in a column direction.
  • a portion of 110b) is arranged together.
  • a plurality of bar-shaped strips extending in one direction are arranged to engage with each other.
  • the single area node N1 may be defined as a node where no strip is disposed.
  • the single region node N1 and the shared region node N2 are alternately formed in the column direction in one column.
  • one sensor pad 110 is disposed at one single area node N1 and two shared area nodes N2 adjacent to the single area node N1 in a column direction.
  • the number of sensor pads 110 arranged in one column may be smaller than the number of sensor nodes N1 and N2 present in one column.
  • the number of sensor pads 110 arranged in one row is five, but the total number of sensor nodes N1 and N2 formed by the five sensor pads 110 is nine.
  • the total number of sensor nodes N1 and N2 formed by the n sensor pads 110 is 2 (n-1) +1.
  • fewer rows of sensor pads 110 may be configured to have the same length of columns, and fewer rows of sensor pads 110 may further increase the number of rows. That is, the same number of sensor pads 110 as in the conventional method, but implement the touch panel of the same area, it is possible to further increase the number of columns. In other words, the touch panel having the same area can be implemented with the same number of channels as the conventional method, but the number of columns can be further increased.
  • the resolution in determining whether row direction is touched can be increased.
  • the resolution of the column direction touch determination can be maintained as it is.
  • the channel's usage efficiency is increased, allowing accurate touch lows to be detected in large area touches.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a row of sensor pads in the touch panel shown in FIG. 3.
  • the sensor pads 110 forming one row are connected to one signal wire 120, respectively.
  • the signal wiring 120 connects the respective sensor pads 110 with the driving unit 200 (see FIG. 3).
  • each signal wiring 120 extends from the sensor pad 110 to the driving unit 200, the closer to the driving unit 200 in the entire touch panel, the greater the number of signal wirings 120 arranged in the same row. That is, in the configuration of the sensor pads 110 arranged in a plurality of columns, the sensor pads 110_ disposed in the first row. The signal pads 120 are arranged at intervals between the sensors and the sensor pads 110_ are arranged in the second row. Two signal wires 120 are disposed in the gaps between the terminals. Similarly, n signal wires 120 are disposed at intervals between the sensor pads 110_n arranged in the nth row.
  • each sensor pad 110 needs to have the same electrical characteristics due to its relationship with other components around it.
  • the distance between the sensor pad 110 and the adjacent signal wiring 120 is the same at any position of the touch panel, the visibility deviation for each region of the electronic device on which the touch panel is mounted may disappear, thereby improving visibility.
  • the distance between each sensor pad 110 and the signal wiring 120 closest to each other may be equal to the distance between the plurality of signal wirings 120.
  • the sensor pad 110_ farthest from the driving unit 200 Is widest, and the width of the sensor pad 110_n closest to the driving unit 200 is narrowest.
  • the sensor pads 110_ disposed in the second row. Is the width of the sensor pad 110_ disposed in the first row.
  • the width L of the signal wire 120 and the distance S between the signal wires 120 are reduced by the sum of the widths of the signal wires 120).
  • the width of the sensor pad 110_n disposed in the nth row is the sensor pad 110_ disposed in the first row.
  • the width L of the n ⁇ 1 signal wires 120 and the distance S between the signal wires 120 are reduced by the sum of the widths of the n ⁇ 1 signals.
  • each of the sensor pads 110 has a bar-shaped strip (b) extending in the longitudinal direction and spaced apart from each other in parallel to each other, the bar-shaped strip (b) in the entire area of the touch panel
  • a touch detection performance deviation in each sensor pad 110 may occur.
  • the touch detection accuracy of the touch pad when the touch occurs with respect to the shared area node N2 is inevitably deteriorated.
  • the n th row sensor pads 110_n closest to the driving unit 200 are the sensor pads 110_ of the first row. Since the width is reduced by (n-1) ⁇ (L + S), the number of the bar strips b is not lost even by the width reduction. Since the width reduction of the sensor pad 110 is achieved by reducing the width of the bar-shaped strip b disposed at the outermost part, the width W of the bar strip b formed on the sensor pad 110 is (n ⁇ ). 1) ⁇ (L + S), the number of bar strips b formed on all the sensor pads 110 may be equally implemented even by the width reduction of the sensor pads 110.
  • the width W of the bar strip b is the width occupied by all the signal wires 120 disposed between the rows and columns of the sensor pad 110, that is, 120 of n (L + S) + S. Can be implemented at the% level.
  • the number of bar strips b formed in each sensor pad 110 may be determined in consideration of the minimum width of the bar strips b.
  • FIG. 5 is a view illustrating adjacent sensor pads in a column direction according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the first sensor pad 110a and the second sensor pad 110b are disposed adjacent to each other in the column direction, the first sensor pad 110a and the second sensor pad 110b are disposed at the rightmost bar-shaped strip b of the upper common region node N2 of the second sensor pad 110b. A case where a touch has occurred will be described.
  • the touch area T1 generated by the touch generating means is smaller than the width W of the bar strip b, the touch area T1.
  • the touch generation signal is not detected with respect to the first sensor pad 110a, and the touch generation signal is detected only with respect to the second sensor pad 110b.
  • the touch detection operation results in a single area node of the second sensor pad 110b. It may be determined that a touch is generated at the center of gravity T1 ′ of N1).
  • the touch area T2 when the horizontal length of the touch area T2 is larger than the width W of the bar strip b, the touch area T2 may be the first.
  • the sensor pad 110a and the second sensor pad 110b are formed at the shared area node N2 that is engaged with each other, it is unlikely that the touch area T2 is formed only on the upper surfaces of any one of the sensor pads 110a and 110b.
  • the touch area T2 is formed in the shared area node N2
  • the touch area T2 is formed on the upper surface of the bar strip b of the first sensor pad 110a and the second sensor pad 110b. Is formed.
  • the center of gravity T2 ′ of the shared area node N2 may be determined as the touch generation point, which is more accurate than the case shown in FIG. 5A. It can be seen as.
  • the width W of the bar strip b should be shorter than the diameter or transverse length of the touch area T2 formed according to the touch by the touch generating means, so that the accuracy of the touch detection for the shared area node N2 is correct. This can be guaranteed.
  • the width of the bar strip b may be 0.5 times or less than the diameter of the touch area T2 or the horizontal length.
  • the touch area T2 may be a minimum touch area capable of touch detection.
  • the touch generation signal may be detected at each sensor pad only when the touch area T2 covers two adjacent bar strips b sufficiently. Therefore, since the touch area T2 must sufficiently cover the length of two adjacent bar strips b, the width of one bar strip b is equal to the diameter of the touch area T2 or the horizontal length. It is preferable that it is formed at 0.5 times or less.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a method of detecting a touch generated by a touch generating means, that is, a multi-touch when a plurality of points are generated in the touch detection apparatus of FIG. 3.
  • the sensor nodes N1 and N2 including the single area node N1 and the shared area node N2 may be referred to as units of touch detection.
  • a second node N2 which is a shared area node in which a part of the sensor pad B is disposed together, and a fourth node N4 which is a shared area node in which a part of the B sensor pad B and the C sensor pad C are arranged together. Is assumed to occur).
  • an area where a circle is formed with a broken line is a point where a touch is made.
  • the touch generation signal may correspond to, for example, a difference value between an output signal obtained from a corresponding sensor pad when a metric value and a touch occurs.
  • a touch detection operation on the first node N1 should be performed. Since the first node N1 is a single area node in which the A sensor pad A is disposed alone, the first node N1 selects the A sensor pad A and performs a touch detection operation in a self-capacitive manner. Since a touch is generated in the second node N2 which is a shared area node, a touch generation signal corresponding to 50% is obtained from the A sensor pad A.
  • the touch detection operation with respect to the second node N2 is performed as follows. Since the second node N2 is a shared area node in which the A sensor pad A and the B sensor pad B are disposed together, the touch detection operation on the second node N2 may be performed in a mutual capacitance method.
  • the bar strips of the A sensor pads A and the bar strips of the B sensor pads B are electrically spaced apart from each other and are arranged to cross each other. Mutual capacitance may be formed between the B sensor pads B.
  • the A sensor pad A and the B sensor pad B are arranged together. It may be determined whether a touch on the second node N2 occurs.
  • the A sensor pad A is the transmission electrode Tx in the mutual capacitance touch detection method, and an electrical signal is applied thereto, and the B sensor pad B is the reception electrode Rx. A response signal according to the signal application can be obtained.
  • the B sensor pad B may function as the transmitting electrode Tx and the A sensor pad A as the receiving electrode Rx.
  • the touch detection for this node is the same as that of the first node N1.
  • touch detection of the fourth node N4 may be performed in the same manner as in the second node N2. Specifically, by making one of the B sensor pad B and the C sensor pad C disposed together in the fourth node N4 function as the transmitting electrode Tx and the other as the receiving electrode Rx, The touch detection operation may be performed in a capacitive manner. Regardless of which sensor pad is used as the receiving electrode Rx, a different signal will be output depending on whether a touch is generated, and it can be confirmed that the touch is generated at the fourth node N4. That is, the touch generation signal corresponding to 100% may be detected at the fourth node N4.
  • the touch detection of the first to fourth nodes N1 to N4 is performed by 50% from the A sensor node A and the B sensor node B through the self-capacitive touch detection method. And a touch generation signal corresponding to 100% and a second node N2 and B sensor pad B in which the A sensor pad A and the B sensor pad B are disposed together through a mutual capacitance touch detection method. ) And C sensor pad (C) was confirmed that the touch by the touch generating means is made to the fourth node (N4) arranged together.
  • the center of the touch generating means will be located at the third node N3, and thus, the touch sensor B will detect the touch on the third node N3. 200% of the touch generation signal should be obtained. However, a touch corresponding to 50% at the second node N2 and 50% at the fourth node N4 where a part of the B sensor pad B is disposed, and thus a total of 100% of the B sensor pad B occurs. Since the signal is detected, it can be seen that the touch generation signal at the second node N2 and the fourth node N4 is not output by one touch generating means.
  • a touch generation signal of a predetermined value for example, 100%
  • a touch generation signal corresponding to a predetermined value of less than 200% or 100% or less is detected at a single area node N3 where is independently disposed, a touch is generated at each of the two shared area nodes N2 and N4. It can be judged.
  • the touch point can be accurately determined even in the multi-touch having a short distance between the touch generating means.
  • the touch generation signal detected at the single area node of the specific sensor pad is equal to or greater than the predetermined value
  • the touch generation signal detected at the shared area node formed by the sensor pad is also equal to or greater than the predetermined value
  • the selection of each of the sensor pads A, B, and C, a signal supply for touch detection, and an output signal acquisition are performed by the touch detector 210 (see FIG. 3), and a touch occurs according to an output signal acquisition. Whether it is determined and whether a touch occurs may be determined by the touch information processor 220.
  • the touch detector 210 detects the touch generation signal in the single area node and the touch generation signal in the shared area node, and the touch information processor 220 performs the function in the single area node and the shared area node. The touch information is processed to determine where the touch occurs.
  • FIG. 7 illustrates another example of performing touch detection according to an embodiment of the present invention.
  • an area where a circle is formed with a broken line is an area where an actual touch has occurred.
  • the touch detection operation is performed on the first node N1, the third node N3, and the fifth node N5 in a self-capacitive manner, as described with reference to FIG. 6, and the second node.
  • the touch detection operation is performed on the N2 and the fourth node N4 in a mutual capacitance manner.
  • the boundary between the touch generation points is made clear through the fourth node N4.
  • a touch is generated at the second node N2 having the A sensor pad A and the B sensor pad B disposed together, and at the fifth node N5 having the C sensor pad C disposed alone. It becomes clear.
  • the touch detection operation on the shared area nodes N2 and N4 is performed in a mutual capacitance manner.
  • the magnitude of the mutual capacitance formed between the sensor pads is important.
  • the magnitude of the mutual capacitance formed between the A sensor pad A and the B sensor pad B determines the accuracy of the touch detection operation with respect to the second node N2.
  • the capacitance value formed by the two conductors is proportional to the opposite area of the two conductors and inversely proportional to the distance between the two conductors. Since the adjacent sensor pads in the column direction form the maximum mutual capacitance in the area where the bar strips b interlock, the magnitude of the mutual capacitance formed is proportional to the length L of the bar strips b. Done.
  • the touch is performed at the first node N1 having the A sensor pad A alone, the second node N2 having the A sensor pad A, and the B sensor pad B disposed together.
  • the detection method will be described.
  • a touch capacitance Ct is formed between the touch generating tool and the A sensor pad A.
  • FIG. The sensor pad A is selectively connected to the ground potential by the first switch SW1 and selectively connected to the first input terminal IN1 of the operational amplifier OP-amp through the second switch SW2. do.
  • the driving capacitance Cdrv is formed between the first input terminal IN1 and the output terminal OUT of the operational amplifier OP-map, and the first switch SW1 is connected to both ends of the driving capacitance Cdrv.
  • the reference voltage Vref is input to the second input terminal of the operational amplifier OP-amp.
  • unknown parasitic capacitance Cp is formed on the A sensor pad A.
  • FIG. The first and second switches SW1 and SW2, the driving capacitance Cdrv, the operational amplifier OP-amp, the analog-to-digital converter ADC may be included in the touch detector 210 (see FIG. 1).
  • a touch detection operation on the first node N1 which is a single area node in which a part of the A sensor pad A is disposed alone, is performed in a self-capacitive manner.
  • the A sensor pad A is selected by the multiplexer (not shown) included in the touch detector 210 and the first switch SW1 is turned on, the A sensor pad A is connected to the ground potential. Both ends of the driving capacitance Cdrv are also reset and reset. Therefore, the parasitic capacitance Cp, the touch capacitance Ct, and the driving capacitance Cdrv are all initialized.
  • the potential difference across the driving capacitance Cdrv is 0 V, and the node connected to the first input terminal IN1 of the operational amplifier OP-amp is connected to one end of the driving capacitance Cdrv. Since the potential of is maintained at the reference voltage Vref, the amount of change ⁇ Vo of the output terminal OUT of the op-amp before and after the touch op amp is changed across the driving capacitance Cdrv after the second switch SW2 is turned on. Is equal to the voltage (Vdrv).
  • the voltage Vdrv across the driving capacitance Cdrv. ) Is proportional to the touch capacitance Ct.
  • the touch capacitance Ct formed on the A sensor pad A may be measured by the self capacitance method through the change of the output voltage OUT of the operational amplifier OP-amp.
  • the A sensor pad A may function as the receiving electrode Rx
  • the B sensor pad B may function as the transmitting electrode Rx, or vice versa.
  • a case where the A sensor pad A and the B sensor pad B function as the receiving electrode Rx and the transmitting electrode Tx will be described as an example.
  • the mutual capacitance Cm depends on the flux between the A sensor pad A and the B sensor pad B, and the second node (A) and the B sensor pad B are disposed together.
  • the flux is partially absorbed by the touch generating means to form mutual capacitance Cm of a specific value.
  • the multiplexer of the touch detection unit 210 changes the potential of the B sensor pad B in a state where the A sensor pad A is selected, the mutual contact between the A sensor pad A and the B sensor pad B is performed. The capacitance Cm is changed.
  • the driving capacitance (The amount of charge charged in Cdrv) is equal to the sum of the charges charged in the A touch capacitance Ct, the parasitic capacitance Cp, and the mutual capacitance Cm.
  • the output voltage Vo of the A sensor pad A that is, the operational amplifier OP-amp.
  • the instantaneous potential fluctuation operation with respect to the B sensor pad B can be performed in various ways.
  • the B sensor pad B may be connected to the reference voltage Vg by the switch SW.
  • another potential for example, ground potential
  • the touch detection operation on the single area node N1 and the touch detection operation on the shared area node N2 are not necessarily performed sequentially.
  • the touch detection operation on the shared area node N2 is sufficient to be selectively performed.
  • the self-capacitance touch detection operation on the entire sensor pad is performed by N frames (N is a natural number), and then the shared area is performed.
  • the mutual capacitive touch detection operation for the node N2 may be performed.
  • the mutual capacitive touch on the shared area node N2 while performing a self-capacitive touch detection operation on the single area node N1, the mutual capacitive touch on the shared area node N2 only when a touch generation signal is detected by an arbitrary sensor pad.
  • the detection operation may be performed.
  • the term “frame” may refer to a unit of performing a touch detection operation on all of the sensor pads.
  • the sensor pads when the sensor pads are engaged with each other, it is possible to accurately determine whether or not the touched areas are touched, and thus the accuracy of touch detection may be improved.
  • the touch points can be accurately detected even when the multi-touch is close to each other.
  • FIG. 9 is a view for explaining the detailed structure of the sensor pad in the touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • one sensor pad 110 may include an upper sub pad 110_1, a middle sub pad 110_2, and a lower sub pad 110_3.
  • the central subpad 110_2 is formed in a quadrangular shape.
  • a plurality of grooves H are formed in an inward direction in an area not connected to the upper subpad 110_1 or the lower subpad 110_3 in one direction (preferably, in the column direction) of the central subpad 110_2. Is formed.
  • the plurality of grooves H may be formed in parallel to each other in a longitudinal direction in a form parallel to the column direction in which the sensor pad 110 is disposed.
  • the depths of the plurality of grooves H may be formed differently. According to an embodiment, as shown in FIG. 9, when the plurality of grooves H are formed in parallel in the row direction of the central sub pad 110_2 of the sensor pad 110, the groove H ) May increase or decrease periodically based on the row direction.
  • the upper sub pad 110_1 and the lower sub pad 110_3 are formed of a plurality of bar strips whose length direction is parallel to the column direction in which the sensor pads 110 are disposed, and the bar strips all have a rectangular shape. It is electrically connected to the upper edge and the lower edge of the formed central subpad (110_2).
  • the upper sub pad 110_1 and the lower sub pad 110_3 are described as being electrically connected to the middle sub pad 110_2, but the central sub pad 110_2, the upper sub pad 110_1, and the lower sub
  • the pad 110_3 is preferably manufactured integrally.
  • the upper edge (ie, one end) of the bar-shaped strips forming the upper subpad 110_1 and the lower edge (ie, one end) of the bar-shaped strips forming the lower subpad 110_3 are also applied to the middle subpad 110_2.
  • the same groove H as formed is formed.
  • the plurality of grooves H formed in the upper sub pad 110_1 and the lower sub pad 110_3 may also have a length direction parallel to a column direction in which the sensor pad 110 is disposed.
  • the depths of the grooves H may also be formed to repeat a periodic increase or decrease along the row direction in which the sensor pad 110 is disposed.
  • a plurality of grooves H may be formed in at least a part of the edge of the sensor pad 110 in a length direction parallel to a column direction in which the sensor pad 110 is disposed.
  • the longitudinal direction is parallel to the column direction in which the sensor pad 110 is disposed.
  • One plurality of slits 1 is formed.
  • the width of the slit 1 may be formed to be the same as the width of the groove (H), both ends thereof may be formed so as to be adjacent to the distal end of the different groove (H). If the end portion of the slit 1 and the end portion of the groove H are defined as the bridge BL, the sensor pad 110 is separated by the slit l and the groove H, but the bridge BL is mutually separated. It may also be described as consisting of a plurality of strip pads that are electrically connected through the.
  • each of the sensor pads 110 is connected to the driving unit 200 (see FIG. 3) through one signal wiring 120. If the sensor pad 110 has a groove H and a slit l, If not formed, a difference occurs in the pattern plane between the area where the signal wires 120 are arranged side by side and the area where the sensor pad 110 is arranged. Specifically, an area in which the plurality of signal wires 120 are arranged side by side has a shape in which conservative strips are arranged side by side at a predetermined interval, but an area in which the sensor pad 110 is disposed has a shape in which one conductive plate is widely disposed. Will have In addition, the touch panel 100 (refer to FIG.
  • the display device is typically disposed on the display device, and is emitted from the display device due to a difference in light transmittance between the area where the signal wiring 120 is disposed and the area where the sensor pad 110 is disposed.
  • the light also shows different light transmission characteristics in both regions.
  • the grooves H and the slits 1 are formed in the sensor pad 110, and the widths of the grooves H and the slits 1 are formed to be equal to the distance between the signal wires 120.
  • the spacing between the grooves H parallel to each other and the spacing between the slits equal to the width of the signal wiring 120, the area where the sensor pad 110 is disposed and the signal wiring 120 are arranged.
  • the appearance pattern between regions can be made the same.
  • the touch panel 100 is stacked on the display device, the light transmittance difference between the region where the sensor pad 110 is disposed and the region where the signal wiring 120 is disposed may be eliminated.
  • the conductors e1 and e2 connected to each other through the bridge BL, but separated by the grooves H are The ends are formed to be located at different heights with respect to the straight line in the row direction.
  • a linear gap is not formed at the boundary between the sensor pads 110 arranged adjacent to each other in the column direction. That is, the ends of the conductors e1 and e2 positioned at the column edges Z1 and Z2 have different heights, and the sensor pads 110 adjacent to each other in the column direction interlock with each other. As a result, the interface between the sensor pads 110 may not be separated from each other. Therefore, according to this structure, visibility can be further improved.
  • a part of the sensor pad 110 may be damaged by static electricity generated during a manufacturing process or an operation, and even though the part is damaged, the sensor pad 110 may be the same as a plurality of strips connected to each other through the bridge BL. As a result, the entire single sensor pad 110 can be operated normally.
  • a dummy pad 110_D may be further formed at a side edge of the bar strip which forms the upper sub pad 110_1 and the lower sub pad 110_3 of the sensor pad 110.
  • the dummy pad 110_D is formed to be spaced apart from the bar strip of the sensor pad 110 by a predetermined distance, and the distance of the dummy pad 110_D is equal to the width of the groove H and the slit 1.
  • the length direction of the dummy pad 110_D is disposed in parallel with the column direction of the sensor pad 110.
  • the bar strips overlap with the bar strips of the other sensor pads, and the dummy pad 110_D is the bar of the other sensor pads.
  • the dummy pad 110_D may be disposed at an edge adjacent to the bar strips of the other sensor pads among the side edges of the bar strips forming the upper sub pad 110_1 and the lower sub pad 110_3 of the sensor pad 110.
  • FIG 10 is a view showing the shape of the dummy pad 110_D according to another embodiment of the present invention.
  • the dummy pad 110_D is formed to reduce the parasitic capacitance formed by the relationship between different sensor pads.
  • the mutual capacitance formed by the relationship between the adjacent sensor pads in the column direction is important when performing the mutual capacitive touch detection operation on the shared area node. . Therefore, the capacitance formed between the adjacent sensor pads in the column direction should not be completely blocked, and the parasitic capacitance is effectively blocked when performing the self-capacitive touch detection operation on the single area node.
  • the mutual capacitance between both sensor pads should not be blocked. That is, the size of the capacitance formed by the relationship between the adjacent sensor pads in the column direction should be able to be adjusted within an appropriate range.
  • At least one dummy pad 110_D having a longitudinal direction parallel to the column direction of the sensor pad may be formed on at least one side of both sides of the bar strip. Since the dummy pad 110_D functions to block mutual capacitance between sensor pads which are adjacent to and interlock with each other in a column direction, according to the embodiment shown in FIG. The mutual capacitance can be effectively blocked by this.
  • the dummy pad 110_D is illustrated as being formed on one side of the bar strip, but the dummy pad 110_D may be disposed at three or more times.
  • At least one dummy pad 110_D having a longitudinal direction parallel to a column direction of the sensor pad is formed on at least one side of both sides of the bar-shaped strip, and some of the dummy pads are formed.
  • 110_D may be formed at a predetermined distance apart from each other on a straight line parallel to the column direction.
  • Mutual capacitance may be formed according to the relationship between the adjacent sensor pads in the column direction through the space between the dummy pads 110_D spaced by a predetermined distance in the column direction. Since the dummy pad 110_D is separated by the space, the size of mutual capacitance may vary according to the position or size of the touch area. That is, by appropriately disposing the dummy pad 110_D, the amount of blocking of mutual capacitance can be effectively adjusted.
  • the plurality of dummy pads 110_D having the longitudinal direction parallel to the column direction and the dummy pads 110_D formed in parallel with each other are electrically connected to each other, and the length direction is shown.
  • the dummy pad 110_D parallel to the row direction may be additionally formed.
  • the mutual capacitance formed in the region where the dummy pad 110_D having the longitudinal direction parallel to the row direction and the region where the dummy pad 110_D is not formed By appropriately selecting the back and the like, the mutual capacitance formed between the adjacent sensor pads in the column direction can be adjusted. Specifically, in FIG. 10C, the dummy pad 110_D that is not connected to the dummy pad 110_D parallel to the row direction, that is, the dummy pads 110_D disposed on the upper and lower portions of the drawing, is illustrated in FIG. As in a), it blocks the mutual capacitance between adjacent sensor pads.
  • the number of dummy pads 110_D formed in parallel with the row direction may be different from that in FIG. 10C.
  • the length h2 of the dummy pad 110_D whose length direction is parallel to the column direction may be substantially the same as the width h1 of the bar strip.
  • a dummy pad 110_D having a longitudinal direction parallel to a row direction may be formed in a gap between the plurality of dummy pads 110_D spaced at a predetermined interval in a column direction. Can be. Also in FIG. 10 (d), as in FIG. 10 (c), the regions in which the dummy pads 110_D are arranged in the row direction and the dummy pads 110_D in the column direction are formed are formed. Since the mutual capacitance between the adjacent sensor pads varies, the overall mutual capacitance can be adjusted. A difference from the embodiment illustrated in FIG. 10C is that the dummy pad 110_D parallel to the row direction is not connected to the dummy pad 110_D parallel to the column direction.
  • the width of the dummy pad 110_D and the distance between the dummy pads 110_D are a partial region of the sensor pad divided by the gap H and the groove H of the sensor pad groove H (see FIG. 9). It may be formed equal to the interval of. That is, the sensor pad, the dummy pad 110_D, and the signal wiring are all arranged at the same width and spacing. Accordingly, since the sensor pad, the dummy pad 110_D, and the area in which the signal wiring are arranged have the same pattern, some areas of the sensor pad and the dummy pad 110_D and the signal wiring are not visible or blurred, and the visibility may be improved as a whole.
  • FIG. 11 is a view showing the shape of a sensor pad according to another embodiment of the present invention.
  • all line segments parallel to the column direction may be formed in a saw pattern. That is, the side edges of the bar strips forming the upper sub pads 110_1 and the lower sub pads 110_3 of the sensor pad 110 and the side edges of the middle sub pads 110_2 may be formed in a saw blade pattern, and the entire sensor In the pad 110, a line segment parallel to the length direction among the line segment forming the inner wall surface of the groove H and the line segment forming the slit 1 may be formed in a saw blade pattern.
  • the sensor pad 110 may be described as having a plurality of strip pads separated from each other by a groove H and a slit l. They can all be formed in a saw blade pattern.
  • the dummy pad 110_D may also have a longitudinal line segment having a saw blade pattern, and the signal line 120 may also be formed with a saw blade pattern.
  • the touch panel may be stacked on or embedded in the display device, and the display device may include a backlight, a polarizer, a substrate, a liquid crystal layer, a pixel layer, and the like, wherein the pixel layer is a surface of the liquid crystal layer (upper surface) for displaying an image. Or a lower surface), and the color filter is formed on a pixel unit of red, green, and blue (hereinafter, referred to as R, G, and B) to implement colors in the liquid crystal display.
  • R, G, and B pixel unit of red, green, and blue
  • the pixel layer includes a plurality of pixels including subpixels of R, G, and B.
  • each sensor pad 110 and the signal wiring line 120 disposed on the upper touch panel are formed in a straight line shape, each sensor pad An area in which the 110 and the signal lines 120 overlap with the R, G, and B subpixels is different according to each area.
  • each pixel has a difference in color temperature generated by each pixel according to light transmittances of the sensor pad 110 and the signal wiring 120 superimposed on each pixel, and color difference is generated.
  • the row or column direction of the R, G, and B subpixels and the line segment and the signal wiring 120 of the sensor pad 110 form a predetermined angle, and the angle is periodically repeated and changed accordingly.
  • the touch panel 100 When the touch panel 100 is divided into a plurality of unit areas, there is no significant difference in the area where the R, G, and B subpixels and the sensor pad 110 or the signal wiring 120 overlap each other. Therefore, the color temperature difference and the color difference according to the region can be minimized throughout the touch panel 100.

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Abstract

일 실시예에 따르면, 도전성 물질로 이루어진 복수의 센서패드; 상기 센서패드의 적어도 일측은, 일 방향으로 연장되는 복수개의 바 형 스트립으로 이루어지고, 열 방향으로 인접한 센서패드들은 상기 복수개의 바 형 스트립이 서로 맞물리도록 배치되는 터치 검출 장치가 제공된다.

Description

터치 검출 장치
본 발명은 터치 검출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 단면적이 좁은 터치 발생 수단에 의한 터치일지라도 정확한 터치 발생 지점을 검출해낼 수 있는 터치 검출 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 사시도이다.
도 1에 도시되는 터치 검출 장치는 터치패널(20)과 구동 장치(30) 및 이 둘을 연결하는 회로 기판(40)을 포함한다.
터치패널(20)은 기판(21) 위에 형성되며 다각형의 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 센서패드(22) 및 센서패드(22)에 연결되어 있는 복수의 신호배선(23)을 포함한다.
각 신호배선(23)은 한쪽 끝이 센서패드(22)에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 기판(21)의 아래 가장자리까지 뻗어 있다. 센서패드(22)와 신호배선(23)은 커버 유리(50)에 패터닝 될 수 있다.
구동 장치(30)는 복수의 센서패드(22)를 순차적으로 하나씩 선택하여 해당 센서패드(22)의 정전용량을 측정하고, 이를 통해 터치 발생 여부를 검출해낸다.
신호배선(23)은 센서패드(22)와 구동 장치(30)를 연결하는데, 이러한 신호배선(23)은 ITO 로 패터닝 될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시되는 터치 검출 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 터치패널(20)에는 센서패드(22)가 복수의 행과 열을 이루도록 배치되며, 구동 장치(30)는 센서패드(22)들로부터의 출력 신호에 기초하여 터치 발생 지점을 판단해낸다. 도 2에서는 센서패드(22) 각각으로부터의 출력 신호를 구동 장치(30)로 전달하기 위한 신호배선(23)을 생략하여 도시하였다.
터치 발생 수단은 센서패드(22)와의 관계에서 터치 정전용량을 형성하기 때문에, 터치가 발생한 센서패드(22)로부터의 출력 신호가 터치 미발생인 경우와 차이를 보이게 된다. 터치 정전용량은 터치 발생 수단이 센서패드(22)에 닿는 면적에 따라 달라지게 되며, 그 면적이 넓을수록 터치 정전용량이 크게 형성되므로, 터치 전후 센서패드(22)로부터 출력되는 신호의 크기 차이가 커지게 된다.
터치 발생 수단이 하나의 센서패드(22)에 대해서만 터치를 발생시키는 경우에는 문제가 되지 않지만, 센서패드(22)가 일정 크기의 사각형 구조로 이루어지고, 행과 열을 이루어 배치되기 때문에 터치 발생 영역은 복수의 센서패드(22)를 덮도록 형성될 수 있다.
일 예로 도 2에 도시되는 바와 같이, 터치 발생 수단에 의해 형성된 터치 영역(T)이 4개의 센서패드(22_1, 22_2, 22_3, 22_4)를 덮도록 형성되는 경우를 가정하면, 4개의 센서패드(22_1, 22_2, 22_3, 22_4) 각각으로부터의 출력 신호가 터치 미발생인 경우와 차이를 보이게 된다.
터치 발생 수단과 닿는 면적이 제2 센서패드(22_2)에서 가장 크다고 가정하면, 터치 전후 출력 신호의 차이를 가장 많이 보이는 센서패드는 제2 센서패드(22_2)가 될 것이다. 따라서, 구동 장치(30)는 제2 센서패드(22_2)에서 터치가 발생한 것으로 판단하게 된다.
이와 같이 종래 터치 검출 방법은 터치 발생 수단이 접촉되는 면적을 기초로 하여 어느 센서패드에 터치가 발생하였는지를 판단한다.
이처럼 터치 발생 수단의 단면적이 넓어 터치 발생 영역(T)이 큰 경우에는 그 정확도에 있어서 큰 문제가 없으나, 터치 발생 수단의 단면적이 센서패드(22)의 면적보다 작은 경우에는 다음과 같은 문제가 발생하게 된다.
터치 발생 수단에 의해 제5 센서패드(22_5) 영역에 터치가 발생하는 경우를 가정하면, 제5 센서패드(22_5)의 영역 중 좌측 상단에 터치가 발생할 수도 있고(Ta), 중심부 근처에 터치가 발생할 수도 있으며(Tb), 우측 가장자리에 터치가 발생할 수도 있다(Tc). 그러나, 이 세가지 경우 모두 터치 발생 수단과 센서패드(22_5) 간에 형성되는 정전용량은 동일하기 때문에, 구동 장치(30)는 어느 경우에나 제5 센서패드(22_5)의 영역에 터치가 발생한 것으로 판단할 수밖에 없게 된다.
이에 따르면, 3가지의 경우 모두 터치 지점이 상이함에도 불구하고, 제5 센서패드(22_5)의 무게 중심인 중앙부에 터치가 발생한 것으로 판단되기 때문에 터치 정확성에 문제가 발생하게 된다.
따라서, 손가락 외 단면적이 좁은 터치 발생 도구의 신규 개발 등의 추세에 맞추어, 미세 터치 동작에도 그 터치 검출의 정확성을 향상시킬 수 있도록 하는 기술이 요구된다.
또한, 미세 터치 동작에 대한 검출 정확성 향상과 함께 멀티 터치의 검출 및 멀티 터치의 검출 정확도 향상이 필요하다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터치 검출 장치의 센서패드의 열 방향 길이를 길게 형성하되, 열 방향으로의 양단 영역을 바 형 스트립으로 구성하여 인접 센서패드와 맞물리도록 함으로써, 해당 영역에서의 터치 검출 정확성을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 기존 방식과 채널 수를 동일하게 하면서도 행 방향의 터치 여부 검출 해상도를 향상시키는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 인접 센서패드와 맞물리는 영역의 기생 정전용량의 형성을 방지하여, 터치 검출의 정확성을 더욱 향상시키는 것이다.
한편, 본 발명의 또 다른 목적은, 센서패드가 형성된 영역과 신호배선이 형성된 영역 간의 패턴을 유사하게 하여 영역별 광투과 특성 차이를 제거하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 터치 검출 장치가 디스플레이 장치 상에 적층될 때 단위 영역별 색온도 차이 및 색감차가 발생하지 않도록 하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도전성 물질로 이루어진 복수의 센서패드; 상기 센서패드의 적어도 일측은, 일 방향으로 연장되는 복수개의 바 형 스트립으로 이루어지고, 열 방향으로 인접한 센서패드들은 상기 복수개의 바 형 스트립이 서로 맞물리도록 배치되는 터치 검출 장치가 제공된다.
상기 센서패드 중 일부는 인접한 센서패드와 상기 바 형 스트립이 맞물려 배치되는 공유 영역 노드를 이룰 수 있다.
상기 센서패드는, 중부 서브패드; 및 상기 일 방향을 기준으로 상기 중부 서브패드의 상부와 하부에 각각 배치되며, 상기 복수개의 바 형 스트립으로 이루어지는 상부 서브패드와 하부 서브패드로 구성될 수 있다.
상기 터치 검출 장치는, 상기 상호 맞물리는 복수개의 바 형 스트립들 사이에 배치되며, 길이 방향이 상기 제1 방향과 평행한 일 이상의 더미 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 더미 패드 중 적어도 일부는, 길이 방향으로 상호 이격되어 배치되는 복수개의 더미 패드로 형성될 수 있다.
상기 터치 검출 장치는, 상기 제1 방향과 평행한 복수개의 더미 패드를 상호 연결시키며, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향과 평행하게 배치되는 일 이상의 더미 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 터치 검출 장치는, 상기 복수개의 더미 패드가 길이 방향으로 상호 이격된 공간에 형성되되, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향과 평행하게 배치되는 일 이상의 더미 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 길이 방향으로 상호 이격되어 배치되는 복수개의 더미 패드의 길이는 상기 바 형 스트립의 폭과 동일하게 형성될 수 있다.
상기 터치 검출 장치는, 상기 각각의 센서패드로부터 상기 제1 방향으로 연장되어 상기 터치 검출부를 포함하는 구동부와 연결되는 복수개의 신호배선을 더 포함하고, 상기 제1 방향으로 배치된 센서패드가 n개, 상기 복수개의 신호배선의 폭이 L, 상기 복수개의 신호배선 간 간격이 S일 때, 상기 복수개의 바 형 스트립의 폭은 (n-1)×(L+S)보다 크게 형성될 수 있다.
상기 복수개의 바 형 스트립의 폭은 n(L+S)+S 대비 120% 이상으로 형성될 수 있다.
상기 복수개의 바 형 스트립의 폭은 상기 터치 발생 수단에 의해 형성되는 터치 영역의 지름 또는 상기 바 형 스트립의 폭 방향 길이의 0.5배 이하로 형성될 수 있다.
상기 센서패드의 가장자리에는 길이 방향이 상기 제1 방향과 평행한 복수개의 홈이 형성되며, 상기 센서패드의 적어도 일부에는 길이 방향이 상기 제1 방향과 평행한 복수개의 슬릿이 형성될 수 있다.
상기 홈에 의해 분리된 영역은 그 말단이 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향 직선을 기준으로 서로 다른 높이에 위치되도록 형성될 수 있다.
상기 더미 패드의 폭 및 상호 인접하여 평행하게 배치되는 더미 패드 간 간격은 각각 상기 홈에 의해 분리된 영역의 폭 및 상기 홈의 폭과 동일하게 형성될 수 있다.
상기 복수개의 홈은 상기 센서패드의 가장자리 또는 상기 바 형 스트립의 일단부로부터 연장되며, 상기 복수개의 홈이 상기 행 방향으로 일정 간격을 두고 평행하게 형성되는 경우, 상기 홈의 깊이는 상기 행 방향을 기준으로 주기적인 증가 또는 감소를 반복할 수 있다.
상기 센서패드, 상기 홈 및 상기 슬릿을 이루는 선분들은 톱날(saw) 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 터치 검출 장치는, 각각의 센서패드와 터치 발생 수단 간에 형성되는 터치 정전용량의 변화에 따른 제1 터치 발생 신호, 및 상기 제1 방향으로 인접하며 상기 복수개의 바 형 스트립이 상호 맞물린 센서패드 간의 상호 정전용량 변화에 따른 제2 터치 발생 신호를 검출하는 터치 검출부; 및 상기 제1 및 제2 터치 발생 신호들에 기초하여, 단일 센서패드의 일부로만 구성된 단독 영역 노드에서 발생된 터치 정보 또는 센서패드들이 상호 맞물린 공유 영역 노드에서 발생된 터치 정보를 처리하는 터치 정보 처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 터치 정보 처리부는, 동일한 센서 패드에서의 상기 단독 영역 노드와 상기 공유 영역 노드에서 검출되는 상기 제1 터치 발생 신호 및 상기 제2 터치 발생 신호가 미리 정해진 값 이상인 경우에는 상기 동일한 센서 패드 내에서 멀티 터치가 발생한 것으로 처리할 수 있다.
상기 터치 정보 처리부는, 특정 센서패드가 속하는 공유 영역 노드들 모두에서 상기 제2 터치 발생 신호가 검출된 경우, 상기 특정 센서패드에 형성된 터치 정전용량의 변화에 따른 상기 제1 터치 발생 신호의 크기가 미리 정해진 값 미만이라면 상기 특정 센서패드가 이루는 공유 영역 노드 각각에서 터치가 발생한 멀티 터치로 처리할 수 있다.
상기 터치 검출부는, 상기 공유 영역 노드를 이루는 센서패드들 중 특정 센서패드의 전위를 순간적으로 변화시킴에 따른 다른 센서패드의 출력전압 레벨 변화값을 기초로 상기 제2 터치 발생 신호를 검출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 소정의 방향으로 서로 맞물려 있는 센서패드들로 구성되는 터치 패널에 있어서, 복수의 정전용량 터치 검출 방식을 혼용함으로써, 센서패드 단독으로 배치된 영역 및 센서패드들이 서로 맞물려 배치되는 영역 중 어디에서 터치가 발생하였는지를 정확히 판단할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상호 정전용량 터치 검출 방식을 통해 센서패드들이 서로 맞물려 배치되는 영역에 대한 터치 발생 여부를 판단해낼 수 있기 때문에, 상호 거리가 가까운 멀티 터치에 대해서도 그 터치 발생 지점을 정확하게 판단해낼 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치 검출 장치의 센서패드의 열 방향 길이를 길게 형성하되, 열 방향으로의 양단 영역을 바 형 스트립으로 구성하여 인접 센서패드와 맞물리도록 하고, 해당 영역에서의 터치 발생 시 각 센서패드로부터 출력되는 터치 검출 신호의 크기를 비교함으로써, 터치 발생 지점을 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 열 방향으로 배치되는 센서패드의 개수를 줄이되 그 해상도를 유지하고, 열 방향에서 줄어든 센서패드의 개수로 열의 개수를 늘려 전체적으로는 동일한 채널 수를 사용하면서도 해상도가 향상된 터치 검출 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 인접 센서패드 사이에 더미 패드를 둠으로써, 양 센서패드 간 기생 정전용량의 형성 및 신호 간섭을 원하는 수준으로 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 센서패드 전 영역에 걸쳐 신호배선들 간의 간격과 동일한 폭을 가지는 홈 및 슬릿이 형성되기 때문에, 센서패드가 배치된 영역과 신호배선이 배치된 영역 간의 패턴 차이가 없어지게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 센서패드를 이루는 선분들 중 열 방향과 평행한 선분들이 모두 톱날 패턴으로 형성됨에 따라, 터치 검출 장치가 디스플레이 장치 상에 적층될 시 단위 영역별 색온도 차이 및 색감차가 발생하지 않게 된다.
도 1은 종래의 터치 검출 장치의 터치 패널 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 터치 패널에 대한 터치 검출 동작을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서패드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 센서패드 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 센서패드 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 센서패드 구성을 나타내는 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.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 터치 검출 장치는 터치패널(100)과 구동부(200)를 포함한다.
터치패널(100)은 복수개의 행과 열을 이루며 배치되는 복수개의 센서패드(110)를 포함한다. 복수개의 센서패드(110) 각각은 하나씩의 신호배선(120)을 통해 구동부(200)와 연결된다.
구동부(200)는 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240) 등을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 직접회로(IC) 칩으로 구현될 수 있다. 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다.
터치 검출부(210)는 신호배선(120)과 연결된 복수의 스위치, 복수의 커패시터 및 복수의 임피던스 소자들을 포함할 수 있으며, 터치 검출을 위해 센서패드(110)를 선택하기 위한 멀티플렉서를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 터치 검출부(210)는 멀티플렉서를 통해 특정 센서패드(110)를 선택하고, 해당 센서패드(110)로부터 출력되는 신호를 통해 터치 여부를 검출할 수 있다.
센서패드(110)는 터치 발생 수단과의 관계에서 터치 정전용량을 형성하는데, 이러한 터치 정전용량에 따라 센서패드(110)로부터 출력되는 신호가 상이하므로, 그 출력 신호 검출을 통해 해당 센서패드(110)에 대한 터치 여부를 검출할 수 있게 된다. 이러한 터치 검출부(210)는 제어부(240)로부터 신호를 받아 터치 검출을 위한 회로들을 구동하고, 터치 검출 결과에 대응하는 전압을 출력한다. 또한, 터치 검출부(210)는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있으며, 센서패드(110)의 출력 신호 차이를 변환 및 증폭 또는 디지털화하여 메모리(230)에 기억시킬 수 있다.
터치 정보 처리부(220)는 메모리(230)에 기억된 디지털 전압을 처리하여 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표 등의 필요한 정보를 생성한다.
제어부(240)는 터치 검출부(210) 및 터치 정보 처리부(220)를 제어하며, 마이크로 컨트롤 유닛(micro control unit, MCU)을 포함할 수 있으며, 펌 웨어를 통해 정해진 신호 처리를 수행할 수 있다.
메모리(230)는 터치 검출부(210)로부터 검출된 전압 변화의 차이에 기초한 디지털 전압과 터치 검출, 면적 산출, 터치 좌표 산출에 이용되는 미리 정해진 데이터 또는 실시간 수신되는 데이터를 기억한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치패널(100)의 센서패드(110)는 상부 서브패드(110_1), 중부 서브패드(110_2), 하부 서브패드(110_3), 총 세 부분으로 나뉠 수 있다.
중부 서브패드(110_2)는 사각형 형상으로 형성되며, 사각형 형상으로 형성된 중부 서브패드(110_2)를 기준으로 하였을 때 열 방향으로 상하 방향에 상부 서브패드(110_1)와 하부 서브패드(110_3)가 각각 전기적으로 연결되어 배치된다.
상부 서브패드(110_1)와 하부 서브패드(110_3)는 길이 방향이 열 방향과 평행한 복수개의 바를 포함하는 형태로 형성된다. 즉, 센서패드(110)의 적어도 일측은 열 방향으로 연장되는 복수개의 바 형 스트립으로 이루어질 수 있다.
도 3에서는 상부 서브패드(110_1)와 하부 서브패드(110_3)가 각각 3개씩의 바를 포함하는 것으로 예시되었으나, 2개 또는 4개 이상의 바 형태로 형성될 수도 있다.
상부 서브패드(110_1)와 하부 서브패드(110_3)가 바 형태로 형성됨에 따라 열 방향으로 이웃한 다른 센서패드(110)와 해당 영역에서 전기적으로 절연된 상태로 중첩될 수 있다. 환언하면, 열 방향으로 이웃한 센서패드(110)들은 바 형 스트립(strip) 들이 서로 절연된 상태로 맞물리도록 배치될 수 있다.
구체적으로, 상부 서브패드(110_1)의 바 형 스트립들은 해당 센서패드(110)와 열 방향으로 상부에 인접해 있는 다른 센서패드의 하부 서브패드를 이루는 바 형 스트립들과 상호 절연된 상태로 동일 평면에서 맞물릴 수 있고, 하부 서브패드(110_3)의 바 형 스트립들은 해당 센서패드(110)와 열 방향으로 하부에 인접해 있는 다른 센서패드의 상부 서브패드를 이루는 바 형 스트립들과 상호 절연된 상태로 동일 평면에서 맞물릴 수 있다.
제1 서브패드와 제2 서브패드가 맞물린다는 것은 제1 서브패드를 이루는 바 형 스트립들 사이의 간격에 제2 서브패드를 이루는 바 형 스트립들이 배치된다는 의미로 이해되어야 할 것이다.
일 실시예에 따르면, 센서패드(110)가 커버하는 열 방향 길이, 즉, 상부 서브패드(110_1), 중부 서브패드(110_2) 및 하부 서브패드(110_3)의 열 방향 길이의 합은 센서패드(110)의 행 방향 폭에 비해 상대적으로 크게 형성된다. 열 방향 길이가 길더라도, 상하로 인접한 센서패드(110)의 일부 영역이 중첩되며, 터치 발생 시에는 각 센서패드(110)를 통해 검출되는 터치 발생 신호의 크기들 간에 차이가 발생하기 때문에, 이를 이용하여 터치 발생 지점을 정확히 검출해 낼 수 있게 된다.
예를 들어, 도 3에서 'A' 지점에 터치가 발생한 경우에는 a 센서패드(110a)에서 출력되는 터치 발생 신호(예를 들면, 터치 미발생 시와 터치 발생 시 간의 출력 신호 차이값)가 모든 센서패드(110)를 통틀어 월등히 클 것이며, 이에 따라, 터치 지점은 a 센서패드(110a)로 판단되게 된다.
만약, 도 3에서 'B' 지점에 터치가 발생한 경우에는 a 센서패드(110a)와 b 센서패드(110b)에서 터치 발생 신호가 출력되겠지만, 상대적으로 a 센서패드(110a)에서 조금 더 큰 터치 발생 신호가 출력될 것이다. 이러한 점을 기초로, a 센서패드(110a)와 b 센서패드(110b) 사이의 영역 중 a 센서패드(110a)와 조금 더 가까운 지점이 터치 발생 지점으로 인식될 수 있다.
다음으로, 도 3에서 'C' 지점에 터치가 발생한 경우에는 동일한 원리로서 b 센서패드(110b)의 하부 영역에 터치가 발생한 것으로 판단될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 센서패드(110)의 열 방향 길이를 길게 하되, 일부 영역을 열 방향으로 인접한 다른 센서패드(110)와 중첩되도록 함으로써, 그 중첩 영역에서 터치 발생 시 터치 발생 지점이 열 방향으로 어느 센서패드(110)에 어느 정도 가까운지를 판단할 수 있게 된다.
또한, 센서패드(110)의 행 방향 폭을 기존 형태보다 좁게 함으로써, 행 방향의 터치 여부 감지 해상도(resolution)를 향상시킬 수 있고, 결과적으로는 전체 터치패널(100)에 걸쳐서 터치 발생 여부 및 터치 지점에 대한 판단 정확도가 향상될 수 있다.
행 방향 폭을 기존 형태보다 좁게 하여 열의 개수를 늘리더라도 이하에서 설명하는 바와 같이, 하나의 열에 배치되는 센서패드(110)의 개수가 기존 형태보다 줄어들기 때문에 종래 터치 패널보다 적은 수의 센서패드(110)로 동일한 면적의 터치 패널(100)을 구현하거나, 동일한 수의 센서패드로 더 넓은 면적의 터치 패널을 구현할 수 있다.
따라서, 기존 형태와 동일하거나 그보다 적은 수의 채널을 유지하면서도 터치 여부 감지에 대한 해상도 및 터치 검출의 정확도를 향상시킬 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 하나의 열에는 n개(n은 자연수)의 센서노드(N1, N2)가 형성될 수 있다.
센서노드(N1, N2)는 터치 여부 검출의 단위라고 할 수 있는데, 이러한 센서노드(N1, N2)는 그 내부에 하나의 센서패드(110)가 단독으로 배치되는 단독 영역 노드(N1) 및 그 내부에 적어도 2개의 센서패드(110)가 함께 배치되는 공유 영역 노드(N2)로 나뉜다.
구체적으로, 단독 영역 노드(N1)에는 a 센서패드(110a)의 일부가 단독으로 배치되고, 그와 열 방향으로 인접한 공유 영역 노드(N2)에는 a 센서패드(110a)의 일부와 b 센서패드(110b)의 일부가 함께 배치된다. 구체적으로는 일 방향으로 연장되는 복수개의 바 형 스트립이 서로 맞물리도록 배치된다. 이에 따라 단독 영역 노드(N1)는 스트립이 배치되지 않는 노드라고 정의할 수도 있다.
하나의 열 내에서 단독 영역 노드(N1)와 공유 영역 노드(N2)는 열 방향으로 서로 번갈아가며 형성된다.
도 3의 예에서 하나의 센서패드(110)는 하나의 단독 영역 노드(N1)와 상기 단독 영역 노드(N1)와 열 방향으로 인접한 두 개의 공유 영역 노드(N2)에 배치된다.
이러한 패턴으로 배치됨에 따라, 하나의 열에 존재하는 센서노드(N1, N2)의 수보다 하나의 열에 배치되는 센서패드(110)의 수가 더 적어질 수 있다.
도 3의 예에서 하나의 열에 배치된 센서패드(110)의 개수는 5개이지만, 5개의 센서패드(110)가 형성하는 센서노드(N1, N2)는 총 9개가 된다. 일반화시키면, 하나의 열에 n개의 센서패드(110)가 배치되는 경우, n개의 센서패드(110)에 의해 형성되는 센서노드(N1, N2)는 총 2(n-1)+1 개가 된다.
이에 따라, 기존 형태의 방식과 비교하였을 때 더 적은 수의 센서패드(110)로 동일한 길이의 열을 구성할 수 있고, 줄어든 숫자의 센서패드(110)로 열의 개수를 더 늘릴 수 있다. 즉, 기존 방식과 동일한 개수의 센서패드(110)로 동일한 면적의 터치 패널을 구현하되, 그 열의 수를 더 늘릴 수 있게 된다. 환언하면, 기존 방식과 동일한 채널 수로 동일한 면적의 터치 패널을 구현하되, 그 열의 수를 더 늘릴 수 있게 된다.
이렇게 함으로써, 행 방향 터치 여부 판단에 있어서의 해상도를 증가시킬 수 있다. 또한, 단독 영역 노드(N1)와 공유 영역 노드(N2) 각각에서의 터치 여부 판단이 가능하므로, 열 방향 터치 여부 판단의 해상도도 그대로 유지할 수 있게 된다. 결과적으로는 채널의 사용 효율이 높아져 넓은 면적의 터치에서 정확한 터치 저점을 검출해 낼 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 터치패널에서 일열의 센서패드를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 열을 구성하는 센서패드(110)들은 각각 하나씩의 신호배선(120)과 연결된다. 신호배선(120)는 각각의 센서패드(110)들을 구동부(200, 도 3 참조)와 연결시킨다.
각각의 신호배선(120)은 센서패드(110)로부터 구동부(200)까지 연장되므로, 전체 터치 패널에서 구동부(200)와 근접할수록 동일한 행에 배치되는 신호배선(120)의 개수는 많아지게 된다. 즉, 복수의 열로 배치되는 센서패드(110)의 구성에 있어서, 제1 행에 배치되는 센서패드(110_
Figure 2170
)들 간 간격에는 1개의 신호배선(120)이 배치되고, 제2 행에 배치되는 센서패드(110_
Figure 2171
)들 간 간격에는 2개의 신호배선(120)이 배치된다. 마찬가지로, 제n 행에 배치되는 센서패드(110_n)들 간 간격에는 n개의 신호배선(120)이 배치된다.
정확한 터치 검출을 위해서는 각각의 센서패드(110)가 주변의 다른 구성요소와의 관계에 의해 갖게 되는 전기적 특성이 동일할 것이 요구된다. 또한, 터치 패널의 어느 위치에서도 센서패드(110)와 인접한 신호배선(120) 간의 간격이 동일하다면, 해당 터치 패널이 장착되는 전자 기기의 영역별 시인성 편차가 사라져 시인성 향상에도 도움이 될 수 있다. 바람직하게는 각각의 센서패드(110)와 가장 인접한 신호배선(120) 간의 간격이 복수의 신호배선(120) 간 간격과 동일하게 구현될 수 있다.
따라서, 동일한 열에 속하는 센서패드(110)에 있어서 구동부(200)와 가장 멀리 떨어져 있는 센서패드(110_
Figure 2170
)의 폭이 가장 넓고, 구동부(200)와 가장 인접한 센서패드(110_n)의 폭이 가장 좁게 형성된다. 구체적으로, 제2 행에 배치되는 센서패드(110_
Figure 2171
)의 폭은 제1 행에 배치되는 센서패드(110_
Figure 2170
)의 폭에 비해 신호배선(120)의 폭(L)과 신호배선(120) 간 간격(S)의 합만큼 감소된다. 제n 행에 배치되는 센서패드(110_n)의 폭은 제1 행에 배치되는 센서패드(110_
Figure 2170
)의 폭에 비해 n-1개의 신호배선(120)의 폭(L)과 신호배선(120) 간 간격(S)의 총합만큼 감소된다.
일 실시예에 따르면, 각각의 센서패드(110)가 길이 방향으로 연장되며 서로 일정 거리 이격되어 평행하게 배치되는 바 형 스트립(b)을 갖는데, 터치 패널 전 영역에 있어서 각각의 센서패드(110)에 형성된 바 형 스트립(b)의 개수가 달라지게 되면, 각 센서패드(110)에 있어서의 터치 검출 성능 편차가 발생하게 된다. 구체적으로, 바 형 스트립(b)의 개수가 상대적으로 적은 센서패드(110)에 있어서는 공유 영역 노드(N2, 도 3 참조)에 대한 터치 발생 시 그 터치 검출 정확도가 떨어질 수밖에 없다.
따라서, 구동부(200)와 인접한 센서패드(110)일수록 그 폭을 좁게 하면서도 각 센서패드(110)에 형성된 바 형 스트립(b)의 개수가 감소되지 않도록 구현하는 것이 요구된다.
전술한 바와 같이, 구동부(200)와 가장 인접한 제n 행의 센서패드(110_n)는 제1 행의 센서패드(110_
Figure 2170
)에 비해 폭이 (n-1)×(L+S)만큼 감소하므로, 이러한 폭 감소에 의해서도 바 형 스트립(b)의 개수가 소실되지 않도록 구현하여야 한다. 센서패드(110)의 폭 감소는 최외곽에 배치된 바 형 스트립(b)의 폭이 감소됨으로써 달성되므로, 센서패드(110)에 형성된 바 형 스트립(b)의 폭(W)이 (n-1)×(L+S)보다 크다면, 센서패드(110)의 폭 감소에 의해서도 모든 센서패드(110)에 형성된 바 형 스트립(b)의 개수는 동일하게 구현될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 바 형 스트립(b)의 폭(W)은 센서패드(110)의 열과 열 간에 배치되는 모든 신호배선(120)이 차지하는 너비, 즉, n(L+S)+S의 120% 수준으로 구현될 수 있다. 이러한 바 형 스트립(b)의 최소 폭을 고려하여 각각의 센서패드(110)에 형성된 바 형 스트립(b)의 개수가 결정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 방향으로 인접한 센서패드를 도시한 도면이다.
제1 센서패드(110a)와 제2 센서패드(110b)가 열방향으로 인접 배치되어 있을 때, 제2 센서패드(110b)의 상부 공유 영역 노드(N2)의 최우측 바 형 스트립(b)에 터치가 발생한 경우를 가정하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 5의 (a)를 참조하면, 터치 발생 수단에 의해 발생된 터치 영역(T1)의 지름 또는 가로 방향 길이가 바 형 스트립(b)의 폭(W)보다 작다면, 터치 영역(T1)이 제2 센서패드(110b)의 바 형 스트립(b) 상면에만 형성될 수 있다. 도 3을 참조하여 설명한 터치 검출 방법에 따르면, 이 경우, 제1 센서패드(110a)에 대해서는 터치 발생 신호가 검출되지 않게 되고, 제2 센서패드(110b)에 대해서만 터치 발생 신호가 검출된다.
따라서, 제1 센서패드(110a)와 제2 센서패드(110b)가 상호 맞물려있는 공유 영역 노드(N2)에 터치 발생이 이루어졌지만, 터치 검출 동작 결과 제2 센서패드(110b)의 단독 영역 노드(N1)의 무게 중심(T1')에 터치 발생이 이루어진 것으로 판단될 수 있다.
한편, 도 5의 (b)를 참조하면, 상기에서와 동일한 경우 터치 영역(T2)의 가로 방향 길이가 바 형 스트립(b)의 폭(W)보다 크다면, 터치 영역(T2)이 제1 센서패드(110a)와 제2 센서패드(110b)가 맞물려있는 공유 영역 노드(N2)에 형성되는 경우, 어느 하나의 센서패드(110a, 110b) 상면에만 터치 영역(T2)이 형성될 가능성이 희박해진다. 즉, 공유 영역 노드(N2)에 터치 영역(T2)이 형성되는 경우, 제1 센서패드(110a)와 제2 센서패드(110b)의 바 형 스트립(b) 상면에 함께 터치 영역(T2)이 형성된다. 이에 따르면, 터치 검출 동작 결과, 공유 영역 노드(N2)의 무게 중심(T2')이 터치 발생 지점으로 판단될 수 있고, 이는 도 5의 (a)에 도시되는 경우에 비해 터치 검출이 정확성이 높은 것으로 볼 수 있다.
종합해보면, 바 형 스트립(b)의 폭(W)이 터치 발생 수단에 의한 터치에 따라 형성되는 터치 영역(T2)의 지름 또는 가로 방향 길이보다 짧아야 공유 영역 노드(N2)에 대한 터치 검출의 정확성이 보장될 수 있다.
더 바람직하게 바 형 스트립(b)의 폭은 터치 영역(T2)의 지름 또는 가로 방향 길이의 0.5배 이하일 수 있다. 여기서 터치 영역(T2)은 터치 검출 가능한 최소 터치 영역일 수 있다. 터치 영역(T2)이 인접한 2개의 바 형 스트립(b)을 충분히 덮고 있어야 각자의 센서패드에서 터치 발생 신호가 검출될 수 있다. 따라서 터치 영역(T2)이 인접한 2개의 바 형 스트립(b)의 폭을 합한 길이를 충분히 커버하여야 하므로, 1개의 바 형 스트립(b)의 폭은 터치 영역(T2)의 지름 또는 가로 방향 길이의 0.5배 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
도 6은 도 3에 도시된 터치 검출 장치에 있어서, 동시에 복수의 지점에 터치 발생 수단에 의한 터치, 즉, 멀티 터치가 발생하였을 때 이를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단독 영역 노드(N1)와 공유 영역 노드(N2)를 포함하는 센서노드(N1, N2)는 터치 여부 검출의 단위라고 할 수 있다.
센서패드(B)의 일부가 함께 배치되는 공유 영역 노드인 제2 노드(N2), B 센서패드(B)와 C 센서패드(C)의 일부가 함께 배치되는 공유 영역 노드인 제4 노드(N4)에 발생하였다고 가정한다. 도 6에서 파선으로 원이 형성되어 있는 영역이 터치가 이루어진 지점이다.
한편, 하나의 센서패드가 단독으로 배치되는 단독 영역 노드(N1, N3)에 터치가 발생하였을 때, 해당 센서패드에 대한 셀프 정전용량 방식의 터치 검출 동작을 수행하면 100%의 터치 발생 신호가 검출되고, 두 개의 센서패드가 함께 배치되는 공유 영역 노드(N2, N4)에 터치가 발생하였을 때에는 터치 접촉이 발생한 두 개의 센서패드에 대해 셀프 정전용량 방식의 터치 검출 동작을 실시할 시, 각각 50%의 터치 발생 신호가 검출되는 것으로 가정한다. 여기서, 터치 발생 신호라 함은, 예를 들면, 미터치 시와 터치 발생 시 해당 센서패드로부터 획득되는 출력 신호의 차이값에 대응될 수 있다.
터치 발생 지점 검출을 위해서는 제1 노드(N1)에 대한 터치 검출 동작을 수행하여야 한다. 제1 노드(N1)는 A 센서패드(A)가 단독으로 배치되는 단독 영역 노드이기 때문에 A 센서패드(A)를 선택하여 셀프 정전용량 방식으로 터치 검출 동작을 수행하게 된다. 공유 영역 노드인 제2 노드(N2)에 터치가 발생한 상황이기 때문에, A 센서패드(A)로부터는 50%에 해당하는 터치 발생 신호가 획득되게 된다.
한편, 제2 노드(N2)에 대한 터치 검출 동작은 다음과 같이 행해진다. 제2 노드(N2)는 A 센서패드(A)와 B 센서패드(B)가 함께 배치되는 공유 영역 노드이므로, 제2 노드(N2)에 대한 터치 검출 동작은 상호 정전용량 방식으로 행해질 수 있다.
공유 영역 노드인 제2 노드(N2)에서는 A 센서패드(A)의 바 형 스트립과 B 센서패드(B)의 바 형 스트립이 전기적으로 이격되면서 상호 교차 배열되기 때문에, A 센서패드(A)와 B 센서패드(B) 사이에는 상호 정전용량이 형성될 수 있다.
제2 노드(N2) 상에 터치가 발생하면, A 센서패드(A)와 B 센서패드(B) 사이에 전도성 물질이 개입된 것과 동일한 상태가 되기 때문에, 상호 정전용량의 크기가 변하게 된다. 따라서, A 센서패드(A)와 B 센서패드(B) 사이의 상호 정전용량의 크기에 변화가 있는지 여부를 판단할 수 있다면, A 센서패드(A)와 B 센서패드(B)가 함께 배치된 제2 노드(N2)에 대한 터치 발생 여부를 판단할 수 있다.
A 센서패드(A)와 B 센서패드(B) 중 어느 하나에 전기적인 신호를 인가하고, 나머지 하나로부터 출력 신호를 획득하면, A 센서패드(A)와 B 센서패드(B) 사이에 터치 발생 수단이 존재하는 지에 따라 서로 다른 출력 신호가 획득될 수 있다. 즉, 제2 노드(N2)에의 터치 미발생 상태와 터치 발생 상태에 서로 다른 출력 신호가 획득될 수 있다.
예를 들어, A 센서패드(A)을 상호 정전용량 터치 검출 방식에 있어서의 송신 전극(Tx)으로 하여 이에 전기적 신호를 인가시키고, B 센서패드(B)를 수신 전극(Rx)으로 하여 상기 전기적 신호 인가에 따른 응답 신호를 획득할 수 있다. 물론, B 센서패드(B)가 송신 전극(Tx), A 센서패드(A)가 수신 전극(Rx)으로 기능할 수도 있다.
도 6에서는 제2 노드(N2)에 터치 발생이 이루어졌으므로, 수신 전극(Rx)으로 기능하는 B 센서패드(B)로부터 터치 미발생시와는 다른 신호가 획득될 것이다. 즉, 제2 노드(N2)에서 100%에 해당하는 터치 발생 신호가 검출될 수 있다. 따라서, 제2 노드(N2)에 대한 상호 정전용량 터치 검출 방식 수행으로, 해당 제2 노드(N2)에서의 터치 발생 여부를 판단할 수 있다.
제3 노드(N3)는 B 센서패드(B)가 단독으로 배치되는 단독 영역 노드이므로, 이 노드에 대한 터치 검출은 제1 노드(N1)에서와 동일하게 B 센서패드(B)에 대한 셀프 정전용량 터치 검출 방식을 행함으로써 이루어질 수 있다. B 센서패드(B)의 일부가 A 센서패드(A)와 함께 배치된 제2 노드(N2), B 센서패드(B)의 일부가 C 센서패드(C)와 함께 배치된 제4 노드(N4)에 터치가 발생하였으므로, B 센서패드(B)에 대해 터치 검출을 수행하면, 100%(=50%+50%)에 해당하는 터치 발생 신호가 획득된다.
제4 노드(N4)는 B 센서패드(B)와 C 센서패드(C)가 함께 배치되는 공유 영역 노드이므로, 이 노드에 대한 터치 검출은 제2 노드(N2)에서와 동일하게 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제4 노드(N4)에 함께 배치되는 B 센서패드(B)와 C 센서패드(C) 중 어느 하나를 송신 전극(Tx), 다른 하나를 수신 전극(Rx)으로 기능하게 함으로써, 상호 정전용량 방식으로 터치 검출 동작을 수행할 수 있다. 어느 센서패드를 수신 전극(Rx)으로 사용하는지 여부와는 상관없이 터치 발생 여부에 따라 다른 신호가 출력될 것이고, 이를 통해 제4 노드(N4)에 터치 발생이 이루어졌음을 확인할 수 있다. 즉, 제4 노드(N4)에서 100%에 해당하는 터치 발생 신호가 검출될 수 있다.
제1 내지 제4 노드(N1~N4)에 대한 터치 검출을 수행한 상기의 내용을 정리해보면, 셀프 정전용량 터치 검출 방식을 통해 A 센서노드(A) 및 B 센서노드(B)로부터 각각 50% 및 100%에 해당하는 터치 발생 신호가 획득되었고, 상호 정전용량 터치 검출 방식을 통해 A 센서패드(A)와 B 센서패드(B)가 함께 배치된 제2 노드(N2), B 센서패드(B)와 C 센서패드(C)가 함께 배치된 제4 노드(N4)에 터치 발생 수단에 의한 터치가 이루어졌음을 확인할 수 있었다.
만약 상기 터치 발생 신호가 하나의 터치 발생 수단에 의한 것이라면, 터치 발생 수단의 중심은 제3 노드(N3)에 위치할 것이므로, 제3 노드(N3)에 대한 터치 검출 시 B 센서패드(B)에 대해 200%의 터치 발생 신호가 획득되어야 할 것이다. 그러나, B 센서패드(B)의 일부가 배치되는 제2 노드(N2)에서 50%, 제4 노드(N4)에서 50%, 따라서 B 센서패드(B)에 대해 총 100%에 해당하는 터치 발생 신호가 검출되었기 때문에, 제2 노드(N2)와 제4 노드(N4)에서의 터치 발생 신호는 하나의 터치 발생 수단에 의해 출력되는 것이 아님을 알 수 있다.
환언하면, 특정 센서패드에 있어서, 해당 센서패드가 형성하는 두 개의 공유 영역 노드(N2, N4) 각각에서 미리 정해진 값(예를 들면, 100%) 이상의 터치 발생 신호가 획득되는 경우, 해당 센서패드가 단독으로 배치되는 단독 영역 노드(N3)에서 200% 미만의 미리 정해진 값 또는 100% 이하에 해당하는 터치 발생 신호가 검출된다면, 두 개의 공유 영역 노드(N2, N4) 각각에 터치 발생이 이루어졌다는 것으로 판단할 수 있게 된다.
따라서, 동일한 센서패드 내에 있어서도 일정 거리 이상의 멀티 터치에 대한 감지 및 그 각각의 위치를 감지할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 하이브리드 스캔 방식에 따르면, 터치 발생 수단 간의 거리가 짧은 멀티 터치에 있어서도 터치 지점을 정확하게 판단할 수 있게 된다.
더 나아가, 특정 센서패드의 단독 영역 노드에서 검출되는 터치 발생 신호가 미리 정해진 값 이상이고, 해당 센서패드가 이루는 공유 영역 노드에서 검출되는 터치 발생 신호 또한 미리 정해진 값 이상이라면, 단일 센서패드에 대해 단독 영역 노드와 공유 영역 노드 모두에서 터치가 발생한 경우, 즉, 단일 센서패드에 대해 멀티 터치가 발생한 경우로 인식할 수도 있다.
한편, 4개의 센서패드(A, B, C, D) 및 이와 연결되는 4개의 신호배선(미도시됨)만으로, 단독 영역 노드 4개, 공유 영역 노드 3개, 총 7개의 노드에 대한 터치 발생 신호를 획득할 수 있게 된다. 따라서, 실제 채널 수 대비 약 2배에 달하는 해상도로 터치 검출 동작이 행해지게 된다.
상기의 설명에서 각 센서패드(A, B, C)에 대한 선택, 터치 검출을 위한 신호 공급 및 출력 신호 획득은 터치 검출부(210; 도 3 참조)에 의해 이루어지며, 출력 신호 획득에 따른 터치 발생 여부 확인 및 터치 발생 지점 판단은 터치 정보 처리부(220)에 의해 이루어질 수 있다. 구체적으로, 터치 검출부(210)는 단독 영역 노드에서의 터치 발생 신호 및 공유 영역 노드에서의 터치 발생 신호를 검출하는 기능을 수행하며, 터치 정보 처리부(220)는 상기 단독 영역 노드 및 공유 영역 노드에서 발생된 터치 정보를 처리하여, 어느 위치에 터치가 발생하였는지를 판단하는 기능을 수행한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 터치 검출을 수행하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 7에서 파선으로 원이 형성된 영역이 실제 터치가 발생한 영역이다.
도 7에서도 도 6을 참조하여 설명한 바와 동일하게, 제1 노드(N1), 제3 노드(N3), 제5 노드(N5)에 대해서는 셀프 정전용량 방식으로 터치 검출 동작을 수행하고, 제2 노드(N2) 및 제4 노드(N4)에 대해서는 상호 정전용량 방식으로 터치 검출 동작을 수행한다.
A 센서패드(A)와 B 센서패드(B)가 함께 배치된 제2 노드(N2), C 센서패드(C)가 단독으로 배치된 제5 노드(N5)에 터치 발생이 이루어진 상태이므로, 제1 노드(N1)에 대한 셀프 정전용량 방식 터치 검출 동작의 결과로서는 A 센서패드(A)와 B 센서패드(B) 각각에서 50%에 해당하는 터치 발생 신호가 획득될 것이다. 제2 노드(N2)에 대한 상호 정전용량 방식 터치 검출 동작의 결과로서는 B에 대해 50%에 해당하는 터치 발생 신호가 획득될 것이다. 마찬가지로 제3 노드(N3)에 대한 터치 검출 동작의 결과로는 50%에 해당하는 터치 발생 신호가 획득되며, 제4 노드(N4)에 대한 터치 검출 동작의 결과로는 0%에 해당하는 터치 발생 신호가 획득된다. 마지막으로, 제5 노드(N5)에 대한 셀프 정전용량 방식 터치 검출 동작의 결과로서는 100%에 해당하는 터치 발생 신호가 획득될 것이다.
공유 영역 노드인 제4 노드(N4)에서 터치 발생 신호가 검출되지 않기 때문에 제4 노드(N4)를 통해 터치 발생 지점 간의 경계가 명확해진다. 이로 인해, A 센서패드(A)와 B 센서패드(B)가 함께 배치된 제2 노드(N2), C 센서패드(C)가 단독으로 배치된 제5 노드(N5)에 터치 발생이 이루어졌다는 것이 명확해진다.
이상의 설명에서와 같이, 공유 영역 노드(N2, N4)에 대한 터치 검출 동작은 상호 정전용량 방식으로 행해진다. 상호 정전용량 방식에 있어서는, 센서패드 간에 형성되는 상호 정전용량의 크기가 중요하다.
제2 노드(N2)를 예로 들면, A 센서패드(A)와 B 센서패드(B) 간에 형성되는 상호 정전용량의 크기가 제2 노드(N2)에 대한 터치 검출 동작의 정확성을 좌우한다. 마주보는 두 개의 도체가 존재하는 경우, 두 개의 도체에 의해 형성되는 정전용량 값은 두 도체의 마주보는 면적에 비례하고, 두 도체 간 거리에 반비례한다. 열 방향으로 인접한 센서패드들은 바 형 스트립(b)이 상호 맞물리는 영역에서 최대의 상호 정전용량을 형성하기 때문에, 형성되는 상호 정전용량의 크기는 바 형 스트립(b)의 길이(L)에 비례하게 된다.
상호 정전용량의 크기가 과도하게 커지면, 터치가 발생한 것으로 검출되는 지점이 공유 영역 노드(N2, N4) 근처에 치우지게 되고, 반대로 상호 정전용량의 크기가 과도하게 작아지면, 터치가 발생한 것으로 검출되는 지점이 단독 영역 노드(N1, N3) 근처에 치우치게 된다.
따라서, 바 형 스트립(b)의 길이(L)를 적절히 조절하여, 최적의 범위 내에서 인접 센서패드 간 상호 정전용량이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
도 8은 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 터치 검출 방식에 있어서, 셀프 정전용량 방식과 상호 정전용량 방식의 원리를 설명하기 위한 회로도이다.
도 8을 참조하여, A 센서패드(A)가 단독으로 배치된 제1 노드(N1), A 센서패드(A)와 B 센서패드(B)가 함께 배치된 제2 노드(N2)에서의 터치 검출 방식에 대해 설명하기로 한다.
터치 발생 도구와 A 센서패드(A) 사이에는 터치 정전용량(Ct)이 형성된다. A 센서패드(A)는 제1 스위치(SW1)에 의해 그라운드 전위와 선택적으로 연결되며, 제2 스위치(SW2)를 통해서는 연산 증폭기(OP-amp)의 제1 입력단(IN1)과 선택적으로 연결된다. 연산 증폭기(OP-map)의 제1 입력단(IN1)과 출력단(OUT) 사이에는 구동 정전용량(Cdrv)이 형성되고, 구동 정전용량(Cdrv) 양단에는 제1 스위치(SW1)가 연결된다. 또한, 연산 증폭기(OP-amp)의 제2 입력단에는 기준 전압(Vref)이 입력된다. 한편, A 센서패드(A)에는 미지의 기생 정전용량(Cp)이 형성된다. 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2), 구동 정전용량(Cdrv), 연산 증폭기(OP-amp), 아날로그-디지털 변환기(ADC) 등은 터치 검출부(210; 도 1 참조)에 포함될 수 있다.
A 센서패드(A)의 일부가 단독으로 배치된 단독 영역 노드인 제1 노드(N1)에 대한 터치 검출 동작은 셀프 정전용량 방식으로 수행되는데, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
터치 검출부(210)에 포함되는 멀티플렉서(미도시됨)에 의해 A 센서패드(A)가 선택된 후, 제1 스위치(SW1)가 온 상태가 되면, A 센서패드(A)가 그라운드 전위와 연결되어 리셋되고, 구동 정전용량(Cdrv) 양단도 동전위가 되어 리셋된다. 따라서, 기생 정전용량(Cp), 터치 정전용량(Ct), 구동 정전용량(Cdrv)은 모두 초기화된다.
제1 스위치(SW1)가 오프 상태가 되고, 제2 스위치(SW2)가 온 상태가 되면, 연산 증폭기(OP-amp)의 제1 입력단(IN1) 전위가 기준 전압(Vref)과 같아진다. 정상 상태에 도달하면, 터치 정전용량(Ct)과 기생 정전용량(Cp)이 모두 기준 전압(Vref)으로 충전된 상태가 된다. 이 때, 전하 보존의 법칙에 의해 터치 정전용량(Ct)과 기생 정전용량(Cp)에 충전된 전하량의 합과 구동 정전용량(Cdrv)에 충전된 전하량은 동일해진다.
제2 스위치(SW2)가 온 되기 전, 구동 정전용량(Cdrv) 양단의 전위차는 0V이고, 구동 정전용량(Cdrv)의 일단 중 연산 증폭기(OP-amp)의 제1 입력단(IN1)과 연결된 노드의 전위는 기준 전압(Vref)으로 유지되므로, 터치 전후 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단(OUT) 전압의 변화량(ΔVo)은 제2 스위치(SW2)가 온 된 후의 구동 정전용량(Cdrv) 양단의 전압(Vdrv)과 같아진다.
전술한 바와 같이, 구동 정전용량(Cdrv)에 충전된 전하량은 터치 정전용량(Ct)과 기생 정전용량(Cp)에 충전된 전하량의 합과 같으므로, 구동 정전용량(Cdrv) 양단의 전압(Vdrv)은 터치 정전용량(Ct)에 비례하게 된다.
따라서, 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단(OUT) 전압(Vo) 변화를 통해 A 센서패드(A)에 형성된 터치 정전용량(Ct)을 셀프 정전용량 방식으로 측정할 수 있게 된다.
다음으로, A 센서패드(A)와 B 센서패드(B)가 함께 배치된 공유 영역 노드인 제2 노드(N2)에 대한 터치 검출 동작에 대해 설명하기로 한다. 이는 상호 정전용량 방식으로 수행된다.
이 때에는 A 센서패드(A)가 수신 전극(Rx), B 센서패드(B)가 송신 전극(Rx)으로 기능할 수도 있고, 그 역일 수도 있다. 여기에서는, A 센서패드(A) 및 B 센서패드(B)가 각각 수신 전극(Rx) 및 송신 전극(Tx)으로 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다.
상호 정전용량(Cm)은 A 센서패드(A)와 B 센서패드(B) 간의 플럭스(Flux)에 따라 달라지는데, A 센서패드(A)와 B 센서패드(B)가 함께 배치된 제2 노드(N2)에 터치가 발생하면, 해당 플럭스가 터치 발생 수단에 의해 일부 흡수되어 특정 값의 상호 정전용량(Cm)이 형성되게 된다.
터치 검출부(210)의 멀티플렉서가 A 센서패드(A)를 선택한 상태에서, B 센서패드(B)의 전위를 순간적으로 변동시켜주게 되면, A 센서패드(A)와 B 센서패드(B) 간의 상호 정전용량(Cm)이 변화된다.
상호 정전용량(Cm)은 터치 정전용량(Ct)과 병렬로 연결된 상태와 동일하기 때문에, 제1 스위치(SW1)과 오프 상태이고, 제2 스위치(SW2)가 온 상태일 때, 구동 정전용량(Cdrv)에 충전되는 전하량은 A 터치 정전용량(Ct), 기생 정전용량(Cp) 및 상호 정전용량(Cm)에 충전된 전하량의 합과 같아진다.
따라서, 상호 정전용량(Cm)이 변화하게 되면, 구동 정전용량(Cdrv)에 충전되는 전하량 또한 달라지게 되며, 결과적으로 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단(OUT) 전압(Vo)이 달라지게 된다.
제2 노드(N2)에서의 터치 미발생 시와 터치 발생 시에 상호 정전용량(Cm) 값은 서로 다르므로, A 센서패드(A)의 출력 전압(Vo), 즉, 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단(OUT) 전압(Vo) 레벨의 상승 값 또는 하강 값을 검출함으로써, 제2 노드(N2)에 대한 터치 발생 여부 및 터치 발생 상태를 판단할 수 있게 된다.
한편, B 센서패드(B)에 대한 순간적 전위 변동 동작은 다양한 방식으로 행해질 수 있다. 예를 들어, B 센서패드(B)에 대한 터치 여부 검출 동작이 행해지지 않을 시, B 센서패드(B)는 스위치(SW)에 의해 기준전압(Vg)과 연결되어 있을 수 있는데, 스위치(SW) 제어를 통해 B 센서패드(B)를 순간적으로 다른 전위(예를 들면, 그라운드 전위)와 연결시켜 줌으로써, 순간적 전위 변동 동작이 이루어지도록 할 수 있다.
단독 영역 노드(N1)에 대한 터치 검출 동작과 공유 영역 노드(N2)에 대한 터치 검출 동작은 반드시 순차적으로 이루어질 필요는 없다. 공유 영역 노드(N2)에 대한 터치 검출 동작은 선택적으로 수행되면 충분하며, 예를 들어, 전체 센서패드에 대한 셀프 정전용량 방식의 터치 검출 동작을 N 프레임(N은 자연수)만큼 수행하다가, 공유 영역 노드(N2)에 대한 상호 정전용량 방식의 터치 검출 동작을 수행할 수 있다. 또한, 단독 영역 노드(N1)에 대한 셀프 정전용량 방식의 터치 검출 동작을 수행하다가, 임의의 센서패드에서 터치 발생 신호가 검출되는 경우에 한해 공유 영역 노드(N2)에 대한 상호 정전용량 방식의 터치 검출 동작을 수행할 수도 있다. 상기에서 "프레임"이라 함은 전체 센서패드 모두에 대한 터치 검출 동작 수행 단위라고 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 센서패드들이 서로 맞물려 배치될 때, 맞물리는 영역에 대한 터치 여부를 정확하게 할 수 있게 되며, 따라서, 터치 검출의 정확성이 향상될 수 있다.
또한, 터치가 센서패드 단독 배치 영역에서 발생하였는지, 아니면 서로 다른 센서패드가 맞물려 배치되는 영역에서 발생하였는지를 정확하게 판단할 수 있기 때문에, 서로 거리가 가까운 멀티 터치 시에도 그 터치 지점들을 정확하게 검출해낼 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에서 센서패드의 상세한 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 전술한 바와 같이 하나의 센서패드(110)는 상부 서브패드(110_1), 중부 서브패드(110_2), 하부 서브패드(110_3)로 구성될 수 있다.
중부 서브패드(110_2)는 사각형 형태로 형성된다. 중부 서브패드(110_2)의 일 방향(바람직하게는, 열 방향) 상하 가장자리 영역 중 상부 서브패드(110_1) 또는 하부 서브패드(110_3)와 접속되지 않는 영역에는 내측 방향으로 복수개의 홈(H)이 형성된다. 복수개의 홈(H)은 길이 방향이 센서패드(110)가 배치된 열 방향과 평행한 형태로 서로 평행하게 형성될 수 있다.
복수개의 홈(H)의 깊이는 서로 다르게 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도 9에 도시되는 바와 같이, 센서패드(110)의 중부 서브패드(110_2)의 행 방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 홈(H)이 평행하게 형성되는 경우, 홈(H)의 깊이는 행 방향을 기준으로 주기적으로 증가 또는 감소를 반복할 수 있다.
한편, 상부 서브패드(110_1)와 하부 서브패드(110_3)는 길이 방향이 센서패드(110)가 배치된 열 방향과 평행한 복수개의 바 형 스트립으로 형성되며, 이 바 형 스트립들은 모두 사각형 형태로 형성되는 중부 서브패드(110_2)의 상부 가장자리와 하부 가장자리에 전기적으로 연결된다. 설명의 편의를 위해 상부 서브패드(110_1)와 하부 서브패드(110_3)가 중부 서브패드(110_2)에 전기적으로 접속되는 것으로 설명하였으나, 중부 서브패드(110_2), 상부 서브패드(110_1), 하부 서브패드(110_3)는 일체로 제조되는 것이 바람직하다.
상부 서브패드(110_1)를 이루는 바 형 스트립들의 상부 가장자리(즉, 일단부), 하부 서브패드(110_3)를 이루는 바 형 스트립들의 하부 가장자리(즉, 일단부)에도 역시 중부 서브패드(110_2)에 형성된 것과 동일한 홈(H)이 형성된다. 상부 서브패드(110_1)와 하부 서브패드(110_3)에 형성된 복수개의 홈(H)들 또한 그 길이 방향이 센서패드(110)가 배치된 열 방향과 평행할 수 있다. 홈(H)들의 깊이도 센서패드(110)가 배치된 행 방향을 따라 주기적인 증가 또는 감소를 반복하도록 형성될 수 있다.
종합적으로, 센서패드(110)의 가장자리의 적어도 일부에는 길이 방향이 센서패드(110)가 배치된 열 방향과 평행한 복수개의 홈(H)이 형성될 수 있다.
한편, 상부 서브패드(110_1), 중부 서브패드(110_2), 하부 서브패드(110_3)의 영역 중 홈(H)이 형성되지 않은 영역에는 길이 방향이 센서패드(110)가 배치된 열 방향과 평행한 복수개의 슬릿(l)이 형성된다.
슬릿(l)의 폭은 홈(H)의 폭과 동일하게 형성될 수 있고, 그 양단이 각각 서로 다른 홈(H)의 말단부와 인접하도록 형성될 수 있다. 슬릿(l)의 일단부와 홈(H)의 말단부가 맞닿는 부분을 브릿지(BL)로 정의한다면, 센서패드(110)는 슬릿(l)과 홈(H)에 의해 분리되되, 서로 브릿지(BL)를 통해 전기적으로 연결되는 복수개의 스트립 패드로 구성되는 것으로 묘사할 수도 있다.
각각의 센서패드(110)들은 전술한 바와 같이 하나씩의 신호배선(120)을 통해 구동부(200; 도 3 참조)와 연결되는데, 만약 센서패드(110)에 홈(H)과 슬릿(l)이 형성되어 있지 않다면, 신호배선(120)들이 나란하게 배열되어 있는 영역과 센서패드(110)가 배치된 영역 간에는 패턴면에서 차이가 발생하게 된다. 구체적으로, 복수개의 신호배선(120)이 나란히 배열된 영역은 보수개의 스트립들이 일정 간격으로 나란히 배치된 형상을 갖게 되지만, 센서패드(110)가 배치된 영역은 하나의 도전판이 넓게 배치된 형상을 갖게 된다. 또한, 터치패널(100; 도 3 참조)은 통상적으로 디스플레이 장치 상에 배치되는데, 신호배선(120)이 배치된 영역과 센서패드(110)가 배치된 영역 간 광투과성 차이로 인해 디스플레이 장치로부터 방출되는 광 또한 양 영역에 있어서 서로 다른 광투과 특성을 보이게 된다.
본 발명의 실시예에서는 센서패드(110)에 홈(H)과 슬릿(l)을 형성하고, 홈(H)과 슬릿(l)의 폭을 신호배선(120)들 간의 간격과 동일하게 형성하며, 서로 평행한 홈(H)들 간의 간격 및 슬릿(l)들 간의 간격을 신호배선(120)의 폭과 동일하게 함으로써, 센서패드(110)가 배치된 영역과 신호배선(120)이 배치된 영역 간의 외관상 패턴을 동일하게 할 수 있다.
또한, 이에 따라, 터치패널(100)을 디스플레이 장치 상에 적층시켰을 경우에도 센서패드(110)가 배치된 영역과 신호배선(120)이 배치된 영역 간의 광투과성 차이가 제거될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따르면 센서패드(110)의 열 방향 가장자리(E1, E2)에 있어서, 브릿지(BL)를 통해 상호 연결되되, 홈(H)으로 분리된 도전체(e1, e2)들은 그 말단이 행 방향 직선을 기준으로 서로 다른 높이에 위치할 수 있도록 형성된다.
이렇게 형성함으로써, 열 방향으로 인접하게 배치되는 센서패드(110)들 간의 경계에 일직선 형태의 간격이 형성되지 않게 된다. 즉, 열 방향 가장자리(Z1, Z2)에 위치하는 도전체(e1, e2)의 말단이 서로 다른 높이를 가지게 되며, 이러한 말단을 통해 열 방향으로 인접한 센서패드(110)들이 상호 맞물리기 때문에, 육안으로는 센서패드(110)들이 상호 분리된 경계면을 확인할 수 없게 된다. 따라서, 이러한 구조에 따르면 시인성이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 센서패드(110)는 제조 공정 또는 동작 시 발생하는 정전기 등에 의해 그 일부가 파손될 수 있는데, 일부가 파손이 되더라도 서로 브릿지(BL)를 통해 연결되어 있는 복수개의 스트립들이 형성되어 있는 것과 동일해지므로, 전체 단일 센서 패드(110) 관점에 있어서는 정상적으로 동작할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서패드(110)의 상부 서브패드(110_1)와 하부 서브패드(110_3)를 이루는 바 형 스트립의 측면 가장자리에는 더미패드(110_D)가 더 형성될 수 있다.
더미패드(110_D)는 센서패드(110)의 바 형 스트립과 일정 간격 이격되어 형성되며, 그 이격된 거리는 홈(H) 및 슬릿(l)의 폭과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 더미패드(110_D)의 길이 방향은 센서패드(110)의 열 방향과 평행하게 배치된다.
전술한 바와 같이, 상부 서브패드(110_1)와 하부 서브패드(110_3)의 영역에서는 바 형 스트립들이 다른 센서패드의 바 형 스트립들과 중첩되게 되는데, 더미패드(110_D)는 이렇게 다른 센서패드의 바 형 스트립들과 중첩될 시, 센서패드 간 기생 정전용량의 형성 및 신호 간섭을 최대한 막기 위해 형성된다. 이로 인해, 더미패드(110_D)는 센서패드(110)의 상부 서브패드(110_1)와 하부 서브패드(110_3)를 이루는 바 형 스트립의 측면 가장자리 중 다른 센서패드의 바 형 스트립들과 인접하는 가장자리에 배치될 수 있다. 즉, 제1 센서패드(110)의 바 형 스트립과 제2 센서패드(110)의 바 형 스트립이 서로 인접하게 배치될 때 그 사이 영역에 더미패드(110_D)가 배치될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 더미패드(110_D)의 형태를 나타내는 도면이다.
전술한 바와 같이, 더미 패드(110_D)는 서로 다른 센서패드 간의 관계에 의해 형성되는 기생 정전용량을 감소시키기 위해 형성된다. 그러나, 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 공유 영역 노드에 대한 상호 정전용량 방식의 터치 검출 동작 수행 시에는 열 방향으로 인접한 센서패드 간의 관계에 의해 형성되는 상호 정전용량의 크기가 중요하다. 따라서, 열 방향으로 인접한 센서패드 사이에 형성되는 정전용량이 완전히 차단되어서는 안되며, 기생 정전용량이 단독 영역 노드에 대한 셀프 정전용량 방식의 터치 검출 동작 수행 시에는 효과적으로 차단되며, 공유 영역 노드에 대한 상호 정전용량 방식의 터치 검출 동작 수행 시에는 양 센서패드 간 상호 정전용량이 모두 차단되지 않아야 한다. 즉, 열 방향으로 인접한 센서패드 간의 관계에 의해 형성되는 정전용량의 크기가 적절한 범위 내에서 조절될 수 있어야 한다.
먼저, 도 10의 (a)를 참조하면, 바 형 스트립의 양 측 중 적어도 일측에 길이 방향이 센서패드의 열 방향과 평행한 2 이상의 더미패드(110_D)가 형성될 수 있다. 더미패드(110_D)는 열 방향으로 인접하여 상호 맞물리는 센서패드 간 상호 정전용량을 차단하는 기능을 하므로, 도 10의 (a)에 도시된 실시예에 따르면, 2중으로 형성된 더미패드(110_D)에 의해 상호 정전용량이 효과적으로 차단될 수 있다. 도 10의 (a)에서는 더미패드(110_D)가 바 형 스트립의 일측에 2중으로 형성된 것으로 예시하였으나, 3중 이상의 더미패드(110_D)가 배치될 수도 있음은 물론이다.
한편, 도 10의 (b)를 참조하면, 바 형 스트립의 양 측 중 적어도 일측에 길이 방향이 센서패드의 열 방향과 평행한 2 이상의 더미패드(110_D)가 형성되되, 그 중 일부의 더미패드(110_D)는 상기 열 방향과 평행한 직선 상에서 일정거리 이격되어 형성될 수 있다.
열 방향으로 일정거리 이격되어 형성되는 더미 패드(110_D) 간 이격 공간을 통해서는 열 방향으로 인접한 센서패드 간 관계에 따라 상호 정전용량이 형성될 수 있다. 상기 이격 공간에 의해 더미 패드(110_D)가 분리되므로, 터치 영역의 위치나 크기에 따라 상호 정전용량의 크기가 달라질 수 있다. 즉, 더미 패드(110_D)를 적절히 배치함으로써, 상호 정전용량의 차단양을 효과적으로 조절할 수 있게 된다.
다른 실시예로서, 도 10의 (c)를 참조하면, 길이 방향이 열 방향과 평행한 복수개의 더미 패드(110_D), 및 상호 평행하게 형성된 더미 패드(110_D)를 상호 전기적으로 연결시키며, 길이 방향이 행 방향과 평행한 더미 패드(110_D)가 추가적으로 형성될 수 있다.
길이 방향이 행 방향과 평행한 더미 패드(110_D)가 형성된 영역과 그렇지 않은 영역에서 형성되는 상호 정전용량의 크기에는 차이가 생기게 되는데, 행 방향과 평행한 더미 패드(110_D)의 배치 여부 또는 그 개수 등을 적절히 선택함으로써 열 방향으로 인접한 센서패드 간에 형성되는 상호 정전용량의 크기를 조절할 수 있다. 구체적으로, 도 10의 (c)에서 행 방향과 평행한 더미 패드(110_D)와 연결되지 않은 더미 패드(110_D), 즉, 도면상 상부 및 하부에 배치되는 더미 패드(110_D)는 도 10의 (a)에서와 같이 인접한 센서패드 간 상호 정전용량을 차단하는 기능을 한다. 반면, 행 방향과 평행한 더미 패드(110_D)와 연결되어 있는 더미 패드(110_D)는 상호 연결되어 있으므로, 상기 상부 및 하부에 배치된 더미 패드(110_D)에 비해 인접한 센서패드 간에 형성되는 상호 정전용량을 상대적으로 적게 차단한다. 즉, 길이 방향이 행 방향과 평행한 더미 패드(110_D)의 길이나 그 개수 등을 적절히 선택함으로써 인접한 센서패드 간에 형성되는 상호 정전용량의 크기를 효과적으로 조절할 수 있다.
행 방향과 평행하게 형성되는 더미 패드(110_D)의 개수는 도 10의 (c)에서와 달라질 수 있다. 또한, 길이 방향이 열 방향과 평행한 더미 패드(110_D)의 길이(h2)는 바 형 스트립의 폭(h1)과 실질적으로 동일하게 형성할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 도 10의 (d)를 참조하면, 열 방향으로 일정 간격 이격되어 형성된 복수개의 더미 패드(110_D) 간의 간격에 길이 방향이 행 방향과 평행한 더미 패드(110_D)가 형성될 수 있다. 도 10의 (d)에서도 도 10의 (c)에서와 동일하게, 행 방향으로 평행한 더미 패드(110_D)가 배치된 영역과 열 방향으로 평행한 더미 패드(110_D)가 배치된 영역에서 형성되는 인접 센서패드 간 상호 정전용량의 크기가 달라지기 때문에, 전체적인 상호 정전용량의 크기를 조절할 수 있다. 도 10의 (c)에 도시된 실시예와 다른 점은 행 방향과 평행한 더미 패드(110_D)가 열 방향과 평행한 더미 패드(110_D)와 접속되지 않는다는 점이다.
이상 도 10의 설명에서, 더미 패드(110_D)의 폭 및 더미 패드(110_D) 간의 간격은 센서패드의 홈(H, 도 9 참조)의 간격 및 홈(H)에 의해 구분되는 센서패드의 일부 영역의 간격과 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 센서패드, 더미 패드(110_D) 및 신호배선은 모두 동일한 폭 및 간격으로 배치된다. 이에 따라 센서패드와 더미 패드(110_D) 및 신호배선이 배치된 영역이 모두 동일한 패턴을 가지게 되므로, 그 중 일부의 영역이 뚜렷하거나 흐리게 보여지지 않게 되어, 전체적으로 시인성이 개선될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서패드의 형태를 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 센서패드(110)에 있어서, 열 방향과 평행한 선분들이 모두 톱날(saw) 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 센서패드(110)의 상부 서브패드(110_1)와 하부 서브패드(110_3)를 이루는 바 형 스트립의 측면 가장자리, 중부 서브패드(110_2)의 측면 가장자리가 톱날 패턴으로 형성될 수 있으며, 전체 센서패드(110)에 있어서 홈(H)의 내측 벽면을 이루는 선분 및 슬릿(l)을 이루는 선분 중 길이 방향과 평행한 선분이 톱날 패턴으로 형성될 수 있다. 환언하면, 전술한 바와 같이 센서패드(110)는 홈(H)과 슬릿(l)에 의해 서로 분리된 복수개의 스트립 패드로 이루어지는 것으로 설명할 수 있는데, 이러한 복수개의 스트립 패드에 있어서 길이 방향의 선분들이 모두 톱날 패턴으로 형성될 수 있다.
한편, 이에 따라, 더미패드(110_D) 역시 그 길이 방향 선분이 톱날 패턴으로 형성될 수 있으며, 신호배선(120) 또한 톱날 패턴으로 형성될 수 있다.
터치패널은 디스플레이 장치 위에 적층되거나 내부에 내장될 수 있으며, 디스플레이 장치는 백라이트, 편광판, 기판, 액정층, 픽셀 층 등을 포함할 수 있는데, 픽셀 층은 화상을 표시하기 위한 액정층의 면(상면 또는 하면)에 형성되는 컬러 필터를 의미하며, 적색, 녹색, 청색(이하, R, G, B이라 함)의 화소 단위로 액정 표시 장치에서 컬러를 구현할 수 있도록 한다.
픽셀 층은 R, G, B의 서브 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀을 포함하는데, 상부 터치패널에 배치된 센서패드(110) 및 신호배선(120)의 선분들이 직선 형태로 형성되면, 각 센서패드(110) 및 신호배선(120)들이 R, G, B 서브 픽셀과 중첩되는 면적이 각 영역에 따라 차이를 보이게 된다. 이로 인해, 픽셀 각각은, 각 픽셀 위에 중첩된 센서패드(110) 및 신호배선(120)의 광투과율에 따라 각 픽셀이 발생시키는 색온도에 차이를 보이게 되고, 색감차가 발생하게 되는데, 도 5에 도시되는 실시예에 따르면, R, G, B 서브 픽셀의 행 또는 열 방향과 센서 패드(110)의 선분 및 신호배선(120)이 일정 각도를 형성하게 되며, 그 각도가 주기적으로 반복되며 바뀜에 따라 터치패널(100)을 복수개의 단위 영역으로 나누었을 경우, 단위 영역 별로 R, G, B 서브 픽셀과 센서패드(110) 또는 신호배선(120)이 중첩되는 면적에 큰 차이가 없게 된다. 따라서, 터치패널(100) 전체에 걸쳐서 영역에 따른 색온도 차이 및 색감차가 최소화될 수 있다.
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 (21)

  1. 도전성 물질로 이루어진 복수의 센서패드;
    상기 센서패드의 적어도 일측은, 일 방향으로 연장되는 복수개의 바 형 스트립으로 이루어지고,
    열 방향으로 인접한 센서패드들은 상기 복수개의 바 형 스트립이 서로 맞물리도록 배치되는 터치 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서패드 중 일부는 인접한 센서패드와 상기 바 형 스트립이 맞물려 배치되는 공유 영역 노드를 이루는, 터치 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서패드는,
    중부 서브패드; 및
    상기 일 방향을 기준으로 상기 중부 서브패드의 상부와 하부에 각각 배치되며, 상기 복수개의 바 형 스트립으로 이루어지는 상부 서브패드와 하부 서브패드로 구성되는, 터치 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상호 맞물리는 복수개의 바 형 스트립들 사이에 배치되며, 길이 방향이 상기 제1 방향과 평행한 일 이상의 더미 패드를 더 포함하는, 터치 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 더미 패드 중 적어도 일부는, 길이 방향으로 상호 이격되어 배치되는 복수개의 더미 패드로 형성되는, 터치 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 방향과 평행한 복수개의 더미 패드를 상호 연결시키며, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향과 평행하게 배치되는 일 이상의 더미 패드를 더 포함하는, 터치 검출 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수개의 더미 패드가 길이 방향으로 상호 이격된 공간에 형성되되, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향과 평행하게 배치되는 일 이상의 더미 패드를 더 포함하는, 터치 검출 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 길이 방향으로 상호 이격되어 배치되는 복수개의 더미 패드의 길이는 상기 바 형 스트립의 폭과 동일하게 형성되는, 터치 검출 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 센서패드로부터 상기 제1 방향으로 연장되어 상기 터치 검출부를 포함하는 구동부와 연결되는 복수개의 신호배선을 더 포함하고,
    상기 제1 방향으로 배치된 센서패드가 n개, 상기 복수개의 신호배선의 폭이 L, 상기 복수개의 신호배선 간 간격이 S일 때, 상기 복수개의 바 형 스트립의 폭은 (n-1)×(L+S)보다 큰, 터치 검출 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수개의 바 형 스트립의 폭은 n(L+S)+S 대비 120% 이상으로 형성되는, 터치 검출 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수개의 바 형 스트립의 폭은 상기 터치 발생 수단에 의해 형성되는 터치 영역의 지름 또는 상기 바 형 스트립의 폭 방향 길이의 0.5배 이하인, 터치 검출 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 센서패드의 가장자리에는 길이 방향이 상기 제1 방향과 평행한 복수개의 홈이 형성되며,
    상기 센서패드의 적어도 일부에는 길이 방향이 상기 제1 방향과 평행한 복수개의 슬릿이 형성되는, 터치 검출 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 홈에 의해 분리된 영역은 그 말단이 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향 직선을 기준으로 서로 다른 높이에 위치되도록 형성되는, 터치 검출 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 더미 패드의 폭 및 상호 인접하여 평행하게 배치되는 더미 패드 간 간격은 각각 상기 홈에 의해 분리된 영역의 폭 및 상기 홈의 폭과 동일하게 형성되는, 터치 검출 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 홈은 상기 센서패드의 가장자리 또는 상기 바 형 스트립의 일단부로부터 연장되며,
    상기 복수개의 홈이 상기 행 방향으로 일정 간격을 두고 평행하게 형성되는 경우, 상기 홈의 깊이는 상기 행 방향을 기준으로 주기적인 증가 또는 감소를 반복하는, 터치 검출 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 홈과 슬릿의 폭은 상기 복수의 센서패드 각각으로부터 연장되며 서로 평행하게 배치되는 복수개의 신호배선들 간의 간격과 동일하게 형성되는, 터치 검출 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 센서패드, 상기 홈 및 상기 슬릿을 이루는 선분들은 톱날(saw) 패턴으로 형성되는, 터치 검출 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    각각의 센서패드와 터치 발생 수단 간에 형성되는 터치 정전용량의 변화에 따른 제1 터치 발생 신호, 및 상기 제1 방향으로 인접하며 상기 복수개의 바 형 스트립이 상호 맞물린 센서패드 간의 상호 정전용량 변화에 따른 제2 터치 발생 신호를 검출하는 터치 검출부; 및
    상기 제1 및 제2 터치 발생 신호들에 기초하여, 단일 센서패드의 일부로만 구성된 단독 영역 노드에서 발생된 터치 정보 또는 센서패드들이 상호 맞물린 공유 영역 노드에서 발생된 터치 정보를 처리하는 터치 정보 처리부를 더 포함하는, 터치 검출 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 터치 정보 처리부는,
    동일한 센서 패드에서의 상기 단독 영역 노드와 상기 공유 영역 노드에서 검출되는 상기 제1 터치 발생 신호 및 상기 제2 터치 발생 신호가 미리 정해진 값 이상인 경우에는 상기 동일한 센서 패드 내에서 멀티 터치가 발생한 것으로 처리하는, 터치 검출 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 터치 정보 처리부는,
    특정 센서패드가 속하는 공유 영역 노드들 모두에서 상기 제2 터치 발생 신호가 검출된 경우, 상기 특정 센서패드에 형성된 터치 정전용량의 변화에 따른 상기 제1 터치 발생 신호의 크기가 미리 정해진 값 미만이라면 상기 특정 센서패드가 이루는 공유 영역 노드 각각에서 터치가 발생한 멀티 터치로 처리하는, 터치 검출 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 터치 검출부는,
    상기 공유 영역 노드를 이루는 센서패드들 중 특정 센서패드의 전위를 순간적으로 변화시킴에 따른 다른 센서패드의 출력전압 레벨 변화값을 기초로 상기 제2 터치 발생 신호를 검출하는, 터치 검출 장치.
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