KR20170045448A - 접촉 감지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 접촉 감지 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 접촉 감지 장치는, 복수의 전극 및 상기 복수의 전극 각각에 대응되도록 구비된 복수의 출력 채널에 의해 상기 복수의 전극과 연결되며, 상기 복수의 출력 채널로부터 상기 복수의 전극의 정전용량 변화량을 감지하는 감지 회로를 포함하며, 상기 감지 회로는, 상기 복수의 출력 채널 중 제1 출력 채널, 제2 출력 채널, 제3 출력 채널 및 제4 출력 채널로부터 출력되는 출력 데이터를 동시에 센싱하며, 상기 제2 출력 채널은 상기 제1 출력 채널에 인접하고, 상기 제4 출력 채널은 상기 제3 출력 채널에 인접하며, 상기 제1 내지 제4 출력 채널은 제1 입력 노드 및 제2 입력 노드를 포함하는 비교부의 입력단에 연결될 수 있다.

Description

접촉 감지 장치{DEVICE FOR SENSING TOUCH INPUT}
본 발명은 접촉 감지 장치에 관한 것이다.
터치스크린, 터치패드 등과 같은 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치에 부착되어 사용자에게 직관적인 입력 방법을 제공할 수 있는 입력 장치로서, 최근 휴대폰 등과 같은 다양한 전자 기기에 널리 적용되고 있다.
특히 최근 스마트폰에 대한 수요가 증가하면서, 제한된 폼 팩터(form factor)에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 접촉 감지 장치로 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.
휴대용 기기에 적용되는 터치스크린은 접촉 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구분할 수 있으며, 이 중 정전용량 방식은 상대적으로 수명이 길고 다양한 입력 방법과 제스처를 손쉽게 구현할 수 있는 장점으로 인해 그 적용 비율이 갈수록 높아지고 있다.
특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 멀티 터치 인터페이스를 구현하기가 용이하여 스마트폰 등의 기기에 폭넓게 적용된다.
정전용량 방식 터치스크린은 복수의 감지 채널에 연결되는 복수의 전극을 포함하며, 접촉 입력에 의해 각 전극에서 생성되는 정전용량 변화로부터 접촉 입력을 감지한다.
본 발명의 실시예는 SNR(신호대잡음비, Signal to Noise Ratio)이 향상된 접촉 감지 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치는, 복수의 전극 및 상기 복수의 전극 각각에 대응되도록 구비된 복수의 출력 채널에 의해 상기 복수의 전극과 연결되며, 상기 복수의 출력 채널로부터 상기 복수의 전극의 정전용량 변화량을 감지하는 감지 회로를 포함하며, 상기 감지 회로는, 상기 복수의 출력 채널 중 제1 출력 채널, 제2 출력 채널, 제3 출력 채널 및 제4 출력 채널로부터 출력되는 출력 데이터를 동시에 센싱하며, 상기 제2 출력 채널은 상기 제1 출력 채널에 인접하고, 상기 제4 출력 채널은 상기 제3 출력 채널에 인접하며, 상기 제1 내지 제4 출력 채널은 제1 입력 노드 및 제2 입력 노드를 포함하는 비교부의 입력단에 연결될 수 있다.
또한, 상기 감지 회로는 복수의 제1 커패시터를 더 포함하며, 상기 복수의 제1 커패시터는, 상기 제1 출력 채널의 제1 노드와 상기 비교부의 입력단 사이, 상기 제2 출력 채널의 제2 노드와 상기 비교부의 입력단 사이, 상기 제3 출력 채널의 제3 노드와 상기 비교부의 입력단 사이 및 상기 제4 출력 채널의 제4 노드와 상기 비교부의 입력단 사이에 각각 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1 노드에 공급되는 정전류원의 동작 극성과 상기 제2 노드에 공급되는 정전류원의 동작 극성은 서로 반대일 수 있다.
또한, 상기 제1 노드에 공급되는 정전류원의 동작 극성과 상기 제3 노드에 공급되는 정전류원의 동작 극성은 서로 반대일 수 있다.
또한, 상기 제1 출력 채널 및 상기 제3 출력 채널이 상기 비교부의 상기 제1 입력 노드에 연결되며, 상기 제2 출력 채널 및 상기 제4 출력 채널이 상기 비교부의 상기 제2 입력 노드에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 입력 노드로 상기 제1 노드의 전압과 상기 제3 노드의 전압 차이에 대응하는 제1 전압이 입력되고, 상기 제2 입력 노드로 상기 제2 노드의 전압과 상기 제4 노드의 전압 차이에 대응하는 제2 전압이 입력되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 비교부의 출력단으로 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이에 대응하는 신호가 출력될 수 있다.
또한, 상기 감지 회로는 복수의 제2 커패시터를 더 포함하며, 상기 복수의 제2 커패시터는 상기 비교부의 상기 제1 입력 노드와 상기 출력단 및 상기 제2 입력 노드와 상기 출력단 사이에 각각 구비되고, 상기 제2 커패시터의 커패시턴스에 대한 상기 제1 커패시터의 커패시턴스의 비율만큼 상기 출력단의 출력 신호가 증폭되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 감지 회로는 상기 비교부의 출력단에 상기 비교부의 출력 신호를 증폭하기 위한 증폭기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 출력 채널이 상기 제1 출력 채널 및 상기 제2 출력 채널의 대상이 되는 제1 그룹 및 제2 그룹과, 상기 제3 출력 채널 및 상기 제4 출력 채널의 대상이 되는 제3 그룹 및 제4 그룹으로 구분된 경우, 상기 감지 회로는, 상기 제1 그룹에 포함되는 복수의 출력 채널과 상기 제3 그룹에 포함되는 복수의 출력 채널을 센싱한 후, 상기 제2 그룹 및 상기 제4 그룹에 대한 센싱을 수행할 수 있다.
또한, 상기 감지 회로는, i(i는 자연수) 번째 센싱 시 상기 제2 출력 채널로서 센싱된 출력 채널이 i+1 번째 센싱 시 상기 제1 출력 채널로 센싱되도록 상기 제1 그룹 및 상기 제3 그룹에 포함되는 상기 복수의 출력 채널을 순차적으로 센싱할 수 있다.
또한, 상기 감지 회로는, 상기 i(i는 자연수) 번째 센싱 시 상기 제4 출력 채널로서 센싱된 출력 채널이 상기 i+1 번째 센싱 시 상기 제3 출력 채널로 센싱되도록 상기 제2 그룹 및 상기 제4 그룹에 포함되는 상기 복수의 출력 채널을 순차적으로 센싱할 수 있다.
또한, 상기 감지 회로는, 상기 i(i는 자연수) 번째 센싱 시 상기 제3 출력 채널로서 센싱된 출력 채널이 상기 i+1 번째 센싱 시 상기 제4 출력 채널로 센싱되도록 상기 제2 그룹 및 상기 제4 그룹에 포함되는 상기 복수의 출력 채널을 역순으로 센싱할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, SNR(신호대잡음비, Signal to Noise Ratio)을 향상시킴으로써 접촉 감지의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 호버링(hovering)과 같이 정전용량 변화량이 적은 이벤트에 대한 감지 정확도 또한 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 접촉 입력 판단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 접촉 입력이 없는 경우 도 2에 도시된 제1 내지 제4 노드 및 출력 전압의 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 센싱 전극에 접촉 입력이 가해진 경우 제1 내지 제4 노드 및 출력 전압의 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 제1 및 제2 센싱 전극에 동시에 접촉 입력이 가해진 경우 제1 내지 제4 노드 및 출력 전압의 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 제3 센싱 전극에 접촉 입력이 가해진 경우 제1 내지 제4 노드 및 출력 전압의 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 제3 및 제4 센싱 전극에 동시에 접촉 입력이 가해진 경우 제1 내지 제4 노드 및 출력 전압의 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 14는 본 발명에 따른 접촉 입력 위치 판단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 2에 도시된 비교부의 출력단에 연결될 수 있는 증폭기를 설명하기 위한 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 장치(100)는, 투명한 재질의 베이스 기판(110), 베이스 기판(110) 상에 형성되는 복수의 전극(120, 130), 복수의 전극(120, 130)에 연결되는 배선 패턴(140), 및 배선 패턴(140)을 통해 복수의 전극(120, 130)과 전기적으로 연결되는 제어부(160)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 제어부(160)가 구비된 회로 기판(150)이 베이스 기판(110)의 하단부에 구비될 수 있으며, 제어부(160)의 각 센싱 채널 단자(미도시됨)가 배선 패턴(140) 각각의 출력 채널(X1~X8, Y1~Y8)을 통해 복수의 전극(120, 130)과 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 전극(120, 130)은 ITO, ZnO, IZO, CNT 등의 투명 전도성 물질로 형성될 수 있으며, 복수의 전극(120, 130)에서 생성되는 감지 신호에 기초하여 제어부(160)가 접촉 입력을 판단할 수 있도록 소정의 패턴을 가질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 복수의 전극(120, 130)은 마름모, 또는 다이아몬드 형상을 가질 수 있으며, 마름모 또는 다이아몬드 형상을 갖는 단위 전극(122)이 가로 또는 세로 방향으로 연결되어 복수의 전극(120, 130)을 형성할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해 가로 방향(X축 방향)으로 연장되는 복수의 전극을 제1 전극(130), 세로 방향(Y축 방향)으로 연장되는 복수의 전극을 제2 전극(120)으로 표현하기로 한다.
제1 전극(130)과 제2 전극(120)은 동일한 형상의 단위 전극(122)이 가로 또는 세로 방향으로 연장되는 형상을 가지며, 서로 다른 층에 배치되거나 또는 서로 같은 층에 배치될 수도 있다.
제1 전극(130) 사이사이의 공간은 제2 전극(120)에 의해 채워지며, 서로 같은 층에 제1 전극(130)과 제2 전극(120)이 모두 배치되는 경우, 제1전극(130)과 제2전극(120)의 교차 지점에서 두 전극을 서로 전기적으로 분리시키기 위해 교차 지점에 소정의 절연 물질을 배치하는 브리지(Bridge) 구조가 적용될 수 있다.
각각의 제1 전극(130)과 각각의 제2 전극(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 각각 별개의 배선 패턴에 연결될 수 있다.
즉, 도 1에 도시된 것처럼 각각 8개의 제1 전극(130)과 제2 전극(120)이 접촉 감지 장치(100)에 포함되는 경우 베이스 기판(110)의 베젤 영역을 따라서 총 16개의 배선 패턴(140)이 마련되며, 제어부(160)는 각 배선 패턴(140)에 연결되기 위해 적어도 16개의 감지 채널을 포함할 수 있다.
제어부(160)는 제어부(160)에 구비된 센싱 채널과 각 배선 패턴(140)의 출력 채널(X1~X8, Y1~Y8)을 통해 복수의 전극(120, 130)과 전기적으로 연결되며, 감지 신호를 획득하기 위한 감지 회로를 포함할 수 있다.
감지 신호는 접촉 물체와 제1 전극(130)과 제2 전극(120) 사이 각각에서 생성되는 자체 정전용량(Self-Capacitance) 변화이거나, 또는 제1 전극(130)과 제2 전극(120) 사이에서 생성되는 상호 정전용량(Mutual-Capacitance)이 접촉 물체에 의해 변화하는 전기적 신호일 수 있다.
상호 정전용량 변화를 감지하는 경우, 제1 전극(130) 또는 제2 전극(120) 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하기 위한 구동 회로가 제어부(160)에 포함될 수 있다.
제어부(160)는, 복수의 전극(120, 130)에서 생성되는 정전용량 변화를 전압의 형태로 측정할 수 있다. 전압 크기로 측정된 정전용량 변화는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 또는 TDC(Time-to-Digital Converter)에 의해 디지털 신호로 변환되고, 제어부(160)는 변환된 디지털 신호를 이용하여 접촉 입력의 좌표와 멀티 터치, 제스처 등을 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 접촉 감지 장치는, 특히 자체 정전용량 방식에 의한 것일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어부에 구비된 감지 회로를 개락적으로 나타내는 도면이다.
이하에서는 복수의 제1 전극(130)으로부터 출력되는 감지 신호를 획득하는 것을 예로 들어 설명하며, 이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 복수의 제2 전극(120)으로부터 출력되는 감지 신호를 획득하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면 도 2에 도시된 감지 회로를 통해 접촉 입력에 따른 감지 신호를 획득할 수 있다. 상기의 감지 회로는 네 개의 출력 채널과 연결될 수 있으며, 상기 네 개의 출력 채널로부터 입력되는 신호를 동시에 센싱할 수 있다.
네 개의 출력 채널은 제1 센싱 전극에 대응하는 제1 출력 채널(Yn), 제2 센싱 전극에 대응하는 제2 출력 채널(Yn+1), 제3 센싱 전극에 대응하는 제3 출력 채널(Ym) 및 제4 센싱 전극에 대응하는 제4 출력 채널(Ym+1)일 수 있다(n, m은 자연수).
제1 내지 제4 센싱 전극은 제1 전극(130)의 일부일 수 있으며, 또는 제2 전극(120)의 일부일 수도 있다.
제1 센싱 전극과 제2 센싱 전극은 서로 인접한 전극이고, 제3 센싱 전극과 제4 센싱 전극 또한 서로 인접한 전극일 수 있다. 이때, 제1 센싱 전극(또는 제2 센싱 전극)과 제3 센싱 전극(또는 제4 센싱 전극)은 서로 인접할 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 소정의 간격을 두고 이격된 것일 수도 있다.
예를 들어, 제1 센싱 전극이 첫 번째 라인에 배치된 제1 전극일 경우 제2 센싱 전극은 두 번째 라인에 배치된 제1 전극일 수 있다. 또한, 제3 센싱 전극이 25 번째 라인에 배치된 제1 전극일 경우 제4 센싱 전극은 26 번째 라인에 배치된 제1 전극일 수 있다.
즉, 이 경우 감지 회로는 첫 번째 라인에 배치된 제1 전극, 두 번째 라인에 배치된 제1 전극, 25 번째 라인에 배치된 제1 전극 및 26 번째 라인에 배치된 제1 전극으로부터 출력되는 신호를 동시에 감지하며, 이들을 비교하여 첫 번째 라인에 배치된 제1 전극, 두 번째 라인에 배치된 제1 전극, 25 번째 라인에 배치된 제1 전극 및 26 번째 라인에 배치된 제1 전극 중 어느 하나에 접촉 입력이 인가되었는지 판단할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 감지 회로는 각 출력 채널(Yn, Yn+1, Ym, Ym+1)에 연결된 전원 공급부, 각 출력 채널(Yn, Yn+1, Ym, Ym+1)의 전원 공급을 제어하기 위한 복수의 제1 스위치(Sn1~Sn4, Sm1~Sm4), 복수의 제1 커패시터(Cs1~ Cs4), 복수의 제2 커패시터(CI1, CI2), 복수의 제2 스위치(SR1~SR3) 및 비교부(210)를 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 접촉 감지 장치는 특히 자체 정전용량 방식에 의한 것이므로, 접촉 감지 장치의 접촉 패널을 터치하는 경우 발생하는 정전용량의 변화 값과 터치 전 접촉 패널 자체의 정전용량 값의 차이로 접촉 여부를 인식할 수 있으며, 도 2에서 각 출력 채널에 구비된 것으로 도시된 복수의 셀프 커패시터(Cx)는 접촉 전 접촉 감지 장치 자체의 정전용량에 대응하는 것일 수 있다.
전원 공급부는 각 출력 채널에 연결된 제1 내지 제4 정전류원(Iref1~ Iref4), 제1 전원 및 제2 전원(미도시됨)을 포함할 수 있으며, 제1 전원의 전압은 VREF, 제2 전원의 전압은 -VREF일 수 있다.
구체적으로 제1 출력 채널(Yn)에는 제1 전원 및 제2 전원, 제1 전원 및 제2 전원 사이에 구비되는 제1 정전류원(Iref1)이 연결될 수 있으며, 제1 정전류원(Iref1) 및 제2 전원 사이에 구비된 복수의 제1 스위치(Sn1, Sn2)의 제어에 따라 소정의 전압이 공급될 수 있다.
마찬가지로, 제2 출력 채널(Yn+1)에는 제1 전원 및 제2 전원, 제1 전원 및 제2 전원 사이에 구비되는 제2 정전류원(Iref2)이 연결될 수 있으며, 제1 전원 및 제2 정전류원(Iref2) 사이에 구비된 복수의 제1 스위치(Sn3, Sn4)의 제어에 따라 소정의 전압이 공급될 수 있다.
제1 출력 채널(Yn)에 구비되는 제1 정전류원(Iref1)과 제2 출력 채널(Yn+1)에 구비되는 제2 정전류원(Iref2)의 동작 극성은 서로 반대일 수 있다.
제3 출력 채널(Ym)에는 제1 전원 및 제2 전원, 제1 전원 및 제2 전원 사이에 구비되는 제3 정전류원(Iref3)이 연결될 수 있으며, 제1 전원 및 제2 정전류원(Iref3) 사이에 구비된 복수의 제1 스위치(Sm1, Sm2)의 제어에 따라 소정의 전압이 공급될 수 있다.
제1 출력 채널(Yn)에 구비되는 제1 정전류원(Iref1)과 제3 출력 채널(Ym)에 구비되는 제3 정전류원(Iref3)의 동작 극성은 서로 반대일 수 있다.
마지막으로, 제4 출력 채널(Ym+1)에는 제1 전원 및 제2 전원, 제1 전원 및 제2 전원 사이에 구비되는 제4 정전류원(Iref4)이 연결될 수 있으며, 제4 정전류원(Iref4) 및 제2 전원 사이에 구비된 복수의 제1 스위치(Sm3, Sm4)의 제어에 따라 소정의 전압이 공급될 수 있다.
제4 출력 채널(Ym+1)에 구비되는 제4 정전류원(Iref4)과 제3 출력 채널(Ym)에 구비되는 제3 정전류원(Iref3)의 동작 극성은 서로 반대일 수 있다.
상술한 제1 전원, 제2 전원과 제1 내지 제4 정전류원(Iref1~Iref4)에 의한 전원 공급에 따른 제1 내지 제4 노드(NYn, NYn+1, NYm, NYm+1) 전압의 변화는 이하에서 도 3을 참조로 하여 구체적으로 설명하도록 한다.
비교부(210)는 제1 출력 채널에 연결된 제1 노드(NYn)의 전압과 제2 출력 채널에 연결된 제2 노드(NYn+1)의 전압을 비교하는 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 비교부(210)는 차등 증폭기(differential amplifier)와 같은 기능을 수행하여 비교부(210)의 입력단에 공통으로 입력되는 노이즈를 제거하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 접촉 감지 장치의 패널에 소정의 접촉 이벤트가 발생하는 경우, 상기 접촉 이벤트가 발생된 영역에 대응되는 전극들에 공통 노이즈가 입력될 수 있다.
예를 들어, 상기 접촉 이벤트가 발생된 영역에 대응되는 전극들이 제1 센싱 전극과 제1 센싱 전극에 인접한 제2 센싱 전극인 경우, 제1 센싱 전극과 제2 센싱 전극에 공통 노이즈가 입력될 수 있다.
본 발명에 의할 경우, 서로 인접한 두 출력 라인이 비교부(210)의 입력단에 연결되도록 함으로써 접촉 감지 장치의 접촉 패널에 인가되는 공통 노이즈를 제거할 수 있다.
다음으로, 비교부(210)의 입력단은 제1 입력 노드(N1) 및 제2 입력 노드(N2)를 포함할 수 있다. 비교부(210)는 제1 입력 노드(N1)의 전압 V1과 제2 입력 노드(N2)의 전압 V2의 차에 비례하는 값을 출력할 수 있다. 즉, 비교부(210)의 출력 전압 VOUT은 a x (V2-V1)(a는 1 이상의 실수)의 값을 가질 수 있다.
이때, 제1 입력 노드(N1)의 전압 V1은 제1 노드(NYn)의 전압과 제3 노드(NYm)의 전압을 비교한 전압(이하, 제1 전압이라고 함)일 수 있으며, 제2 입력 노드(N2)의 전압은 제2 노드(NYn+1)의 전압과 제4 노드(NYm+1)의 전압을 비교한 전압(이하, 제2 전압이라고 함)일 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 감지 회로는 제1 센싱 전극과 이에 인접한 제2 센싱 전극, 제3 센싱 전극과 이에 인접한 제4 센싱 전극으로부터 출력되는 신호를 각각 비교하고, 제1 센싱 전극과 제3 센싱 전극, 제2 센싱 전극과 제4 센싱 전극으로부터 출력되는 신호를 각각 비교하며, 그 결과를 분석하여 접촉 입력 여부를 감지할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 비교부(210)가 연산 증폭기인 것으로 상정하여 설명하였으나 이에 제한되는 것은 아니며, 입력 신호의 차를 연산하여 출력하기 위한 회로라면 어느 것이든 본 발명에 따른 비교부(210)로 볼 수 있다. 따라서, 비교부(210)는 저항, 커패시터, 트랜지스터, 연산 증폭기 등을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
감지 회로는 제1 내지 제4 노드(NYn, NYn+1, NYm, NYm+1) 각각과 비교부(210)의 입력단 사이에 연결되는 복수의 제1 커패시터(Cs1~ Cs4)를 포함할 수 있다. 복수의 제1 커패시터(Cs1~ Cs4)가 구비됨에 따라 제1 노드(NYn)의 전압과 제3 노드(NYm)의 전압의 차이인 제1 전압 값과, 제2 노드(NYn+1)의 전압과 제4 노드(NYm+1)의 전압의 차이인 제2 전압 값이 입력 신호로서 비교부(210)에 입력될 수 있다.
비교부(210)의 입력단과 출력단 사이에는 복수의 제2 커패시터(CI1, CI2)가 구비될 수 있다. 이때, 비교부(210)의 출력 전압의 크기는 제1 커패시터(Cs1~ Cs4)의 커패시턴스 Cs와 제2 커패시터(CI1, CI2)의 커패시턴스 CI의 비(Cs/CI)에 따라 제어될 수 있다.
비교부(210)의 입력단과 출력단 각각에는 복수의 제2 스위치(SR1~SR3)가 연결될 수 있으며 복수의 제2 스위치(SR1~SR3)는 비교부(210)의 입력단과 출력단 각각의 전압을 초기화하는 기능을 수행할 수 있다. 제2 스위치(SR1~SR3)가 턴 온되면 비교부(210)의 입력단 및 출력단은 소정의 기준 전압(VA)에 대응되도록 초기화 될 수 있다.
한편, 비교부(210)를 이용한 접촉 감지 방법에 관하여는 도 3 내지 도 7을 참조로 하여 이하에서 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 입력 감지 방법을 설명하기 위한 것으로서, 제1 내지 제4 노드(NYn, NYn+1, NYm, NYm+1)의 전압(VYn, VYn+1, VYm, VYm+1) 및 출력 전압 VOUT의 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 3은 접촉 입력이 없는 경우 제1 내지 제4 노드(NYn, NYn+1, NYm, NYm+1)의 전압(VYn, VYn+1, VYm, VYm+1) 및 출력 전압 VOUT의 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
감지 회로가 제1 센싱 전극으로부터 출력되는 신호를 감지하는 동안 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)은 도 3에 도시된 바와 같을 수 있다. 즉, 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)이 제2 전원의 전압인 -VREF으로부터 상승하여 제1 전원의 전압 VREF에서 새츄레이션(saturation)되도록 소정의 전원(제1 정전류원(Iref1), 제1 전원 및 제2 전원)이 공급될 수 있다.
감지 회로가 제2 센싱 전극으로부터 출력되는 신호를 감지하는 동안 제2 노드(NYn+1)의 전압(VYn+1)은 도 3에 도시된 바와 같을 수 있다. 즉, 제2 노드(NYn+1)의 전압(VYn+1)이 제1 전원의 전압 VREF으로부터 하강하여 제2 전원의 전압인 -VREF에서 새츄레이션되도록 소정의 전원(제2 정전류원(Iref2), 제1 전원 및 제2 전원)이 공급될 수 있다.
제1 출력 채널(Yn)에 구비되는 제1 정전류원(Iref1)과 제2 출력 채널(Yn+1)에 구비되는 제2 정전류원(Iref2)의 동작 극성은 서로 반대이므로, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 노드(VYn)의 전압 파형과 제2 노드(VYn+1)의 전압 파형의 극성이 서로 반대일 수 있다.
감지 회로가 제3 센싱 전극으로부터 출력되는 신호를 감지하는 동안 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)은 도 3에 도시된 바와 같을 수 있다. 즉, 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)이 제1 전원의 전압 VREF으로부터 하강하여 제2 전원의 전압인 -VREF에서 새츄레이션되도록 소정의 전원(제3 정전류원(Iref3), 제1 전원 및 제2 전원)이 공급될 수 있다.
감지 회로가 제4 센싱 전극으로부터 출력되는 신호를 감지하는 동안 제4 노드(NYm+1)의 전압(VYm+1)은 도 3에 도시된 바와 같을 수 있다. 즉, 제4 노드(NYm+1)의 전압(VYm+1)이 제2 전원의 전압인 -VREF으로부터 상승하여 제1 전원의 전압 VREF에서 새츄레이션(saturation)되도록 소정의 전원(제4 정전류원(Iref4), 제1 전원 및 제2 전원)이 공급될 수 있다.
제3 출력 채널(Ym)에 구비되는 제3 정전류원(Iref3)과 제4 출력 채널(Ym+1)에 구비되는 제4 정전류원(Iref4)의 동작 극성은 서로 반대이므로, 도 3에 도시된 바와 같이 제3 노드(VYm)의 전압 파형과 제4 노드(VYm+1)의 전압 파형의 극성이 서로 반대일 수 있다.
한편 복수의 제1 스위치 중 도면 부호 Sn2, Sn3, Sm1, Sm4에 대응하는 제1 스위치는 동일한 제어 신호에 의하여 동작할 수 있으며, 나머지 복수의 제1 스위치 (Sn1, Sn4, Sm2, Sm3) 또한 동일한 제어 신호에 의하여 동작할 수 있다.
한편, 제1 센싱 전극 내지 제4 센싱 전극 중 어디에도 접촉 입력이 가해지지 않은 경우, 제1 내지 제4 노드(NYn, NYn+1, NYm, NYm+1)의 전압(VYn, VYn+1, VYm, VYm+1)에는 접촉 입력 시 발생하는 정전용량 값의 차이에 따른 변화가 존재하지 않으며, 비교부(210)의 출력 전압 VOUT은 도 3에 도시된 바와 같을 수 있다.
즉, 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)과 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)의 차인 제1 전압(V1)의 크기와 제2 노드(NYn+1)의 전압(VYn+1)과 제4 노드(NYm+1)의 전압(VYm+1)의 차인 제2 전압(V2)의 크기가 동일하므로 비교부(210)의 출력 전압 VOUT이 0이 된다.
본 발명의 실시예에 의하면 비교부(210)의 출력 전압 VOUT이 0인 경우, 제1 센싱 전극 내지 제4 센싱 전극에 접촉 입력이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
도 4는 제1 센싱 전극에 접촉 입력이 가해진 경우 제1 내지 제4 노드(NYn, NYn+1, NYm, NYm+1)의 전압(VYn, VYn+1, VYm, VYm+1) 및 출력 전압 VOUT의 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 접촉 입력에 따른 정전용량 값의 차이에 의하여, 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)이 변화할 수 있으며, ΔVtouch는 접촉 입력에 따른 정전용량 값에 대응하는 전압 값일 수 있다(점선으로 도시된 파형은 접촉 입력이 발생하지 않은 경우 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)을 나타내는 파형에 해당함).
접촉 입력이 가해지지 않은 나머지 센싱 전극들에 대응하는 노드들, 즉 제2 노드 내지 제4 노드(NYn+1, NYm, NYm+1)의 전압(VYn+1, VYm, VYm+1)은 도 3에 도시된 것과 동일한 파형을 나타낼 수 있다.
이에 따라, 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)과 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)의 차인 제1 전압(V1)과 제2 노드(NYn+1)의 전압(VYn+1)과 제4 노드(NYm+1)의 전압(VYm+1)의 차인 제2 전압(V2)은 ΔVtouch만큼의 차이를 나타내므로 비교부(210)의 출력 전압 VOUT은 아래의 수학식 1로 표현될 수 있다.
Figure pat00001
도 4에 도시된 바와 같이, 출력 전압 VOUT이 0이 아닌 소정의 값을 갖는 경우 접촉 입력이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 5는 제1 및 제2 센싱 전극에 동시에 접촉 입력이 가해진 경우 제1 내지 제4 노드(NYn, NYn+1, NYm, NYm+1)의 전압(VYn, VYn+1, VYm, VYm+1) 및 출력 전압 VOUT의 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 접촉 입력에 따른 정전용량 값의 차이에 의하여, 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)이 변화할 수 있으며, ΔVtouch1는 접촉 입력에 따른 정전용량 값에 대응하는 전압의 크기를 나타내는 값일 수 있다(점선으로 도시된 파형은 접촉 입력이 발생하지 않은 경우 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)을 나타내는 파형에 해당함).
또한, 제2 센싱 전극에도 접촉 입력이 발생하였으므로, 제2 노드(NYn+1)의 전압(VYn+1) 또한 변화할 수 있으며, ΔVtouch2는 접촉 입력에 따른 정전용량 값에 대응하는 전압의 크기를 나타내는 값일 수 있다.
접촉 입력이 가해지지 않은 나머지 센싱 전극들에 대응하는 노드들, 즉 제3 노드(NYm)의 전압(VYm) 및 제4 노드(NYm+1)의 전압(VYm+1)은 도 3에 도시된 것과 동일한 파형을 나타낼 수 있다.
이에 따라, 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)과 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)의 차인 제1 전압(V1)과 제2 노드(NYn+1)의 전압(VYn+1)과 제4 노드(NYm+1)의 전압(VYm+1)의 차인 제2 전압(V2)은 각각 ΔVtouch1, -ΔVtouch2으로 나타낼 수 있으며, 따라서 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2) 사이의 차이는 (ΔVtouch1 + ΔVtouch2)가 되므로 비교부(210)의 출력 전압 VOUT은 아래의 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure pat00002
도 5에 도시된 바와 같이, 출력 전압 VOUT이 0이 아닌 소정의 값을 갖는 경우 접촉 입력이 발생한 것으로 판단할 수 있으며, 도 4 및 도 5를 참조하면 인접한 두 센싱 전극 모두에 접촉 입력이 인가된 경우, 하나의 센싱 전극에 접촉 입력이 인가된 경우에 비하여 비교부(210)의 출력 전압 VOUT의 크기가 더 클 수 있다.
도 6은 제3 센싱 전극에 접촉 입력이 가해진 경우 제1 내지 제4 노드(NYn, NYn+1, NYm, NYm+1)의 전압(VYn, VYn+1, VYm, VYm+1) 및 출력 전압 VOUT의 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 접촉 입력에 따른 정전용량 값의 차이에 의하여, 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)이 변화할 수 있으며, ΔVtouch는 접촉 입력에 따른 정전용량 값에 대응하는 전압의 크기를 나타내는 값일 수 있다(점선으로 도시된 파형은 접촉 입력이 발생하지 않은 경우 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)을 나타내는 파형에 해당함).
접촉 입력이 가해지지 않은 나머지 센싱 전극들에 대응하는 노드들(NYn, NYn+1, NYm+1)의 전압(VYn, VYn+1, VYm+1)은 도 3에 도시된 것과 동일한 파형을 나타낼 수 있다.
이에 따라, 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)과 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)의 차인 제1 전압(V1)과 제2 노드(NYn+1)의 전압(VYn+1)과 제4 노드(NYm+1)의 전압(VYm+1)의 차인 제2 전압(V2)은 ΔVtouch만큼의 차이를 나타내므로 도 6에 도시된 바와 같은 출력 전압 파형을 나타낼 수 있으며, 이 경우 제1 센싱 전극에 접촉 입력이 인가된 경우의 출력 전압 VOUT와 반대의 극성으로 출력될 수 있다.
도 7은 제3 및 제4 센싱 전극에 동시에 접촉 입력이 가해진 경우 제1 내지 제4 노드(NYn, NYn+1, NYm, NYm+1)의 전압(VYn, VYn+1, VYm, VYm+1) 및 출력 전압 VOUT의 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 접촉 입력에 따른 정전용량 값의 차이에 의하여, 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)이 변화할 수 있으며, ΔVtouch1는 접촉 입력에 따른 정전용량 값에 대응하는 전압의 크기를 나타내는 값일 수 있다(점선으로 도시된 파형은 접촉 입력이 발생하지 않은 경우 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)을 나타내는 파형에 해당함).
또한, 제4 센싱 전극에도 접촉 입력이 발생하였으므로, 제4 노드(NYm+1)의 전압(VYm+1) 또한 변화할 수 있으며, ΔVtouch2는 접촉 입력에 따른 정전용량 값에 대응하는 전압의 크기를 나타내는 값일 수 있다.
접촉 입력이 가해지지 않은 나머지 센싱 전극들에 대응하는 노드들, 즉 제1 노드(NYn)의 전압(VYn) 및 제2 노드(NYn+1)의 전압(VYn+1)은 도 3에 도시된 것과 동일한 파형을 나타낼 수 있다.
이에 따라, 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)과 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)의 차인 제1 전압(V1)과 제2 노드(NYn+1)의 전압(VYn+1)과 제4 노드(NYm+1)의 전압(VYm+1)의 차인 제2 전압(V2)은 각각 -ΔVtouch1, ΔVtouch2으로 나타낼 수 있으며, 따라서 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2) 사이의 차이는 -(ΔVtouch1 + ΔVtouch2)가 되므로 도 7에 도시된 바와 같은 출력 전압 파형을 나타낼 수 있다.
이 경우 제1 및 제2 센싱 전극에 접촉 입력이 인가된 경우의 출력 전압 VOUT와 반대의 극성으로 출력될 수 있다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 비교부(210)의 출력 전압 VOUT이 0인 경우, 제1 센싱 전극 내지 제4 센싱 전극에 접촉 입력이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있으며, 출력 전압 VOUT이 0이 아닌 소정의 값을 갖는 경우 접촉 입력이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 서로 인접한 두 센싱 전극 모두에 접촉 입력이 인가된 경우, 하나의 센싱 전극에 접촉 입력이 인가된 경우에 비하여 비교부(210)의 출력 전압 VOUT의 크기가 더 크므로, 출력 전압의 크기로부터 서로 인접한 두 센싱 전극 모두에 접촉 입력이 인가되었는지, 하나의 센싱 전극에 접촉 입력이 인가되었는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극에 접촉 입력이 인가된 경우 양의 출력 전압 VOUT이 출력되고 제3 센싱 전극 및 제4 센싱 전극에 접촉 입력이 인가된 경우 음의 출력 전압 VOUT이 출력되므로, 출력 전압 VOUT의 극성으로부터 제1 또는/및 제2 센싱 전극에 접촉 입력이 인가되었는지, 제3 또는/및 제4 센싱 전극에 접촉 입력이 인가되었는지 여부를 판단할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 접촉 감지 장치는 특히 자체 정전용량 방식에 의한 것이므로, 접촉 감지 장치의 접촉 패널을 터치하는 경우 발생하는 정전용량의 변화 값(이하, 접촉에 의한 정전용량 변화량이라고 함)과 터치 전 접촉 패널 자체의 정전용량 값(이하, 자체 정전용량이라고 함)의 차이로 접촉 여부를 인식할 수 있다.
이 경우, 자체 정전용량이 접촉에 의한 정전용량 변화량 보다 매우 큰 바, 접촉 입력 여부에 대한 판단의 정확도를 높이기 위해서는 자체 정전용량에 비하여 미세한 크기를 갖는 접촉에 의한 정전용량 변화량을 정확하게 획득하는 것이 중요하다.
본 발명의 의할 경우, 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)과 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)의 차인 제1 전압(V1)과 제2 노드(NYn+1)의 전압(VYn+1)과 제4 노드(NYm+1)의 전압(VYm+1)의 차인 제2 전압(V2)을 비교부에 입력함으로써, 각 출력 채널에 모두 포함되는 자체 정전용량에 의한 영향이 제거된 전압을 비교할 수 있다.
즉, 제1 노드(NYn)의 전압(VYn)과 제3 노드(NYm)의 전압(VYm)의 차인 제1 전압(V1)(또는, 제2 노드(NYn+1)의 전압(VYn+1)과 제4 노드(NYm+1)의 전압(VYm+1)의 차인 제2 전압(V2))을 비교부(210)에 입력함으로써 자체 정전용량에 의한 노이즈 영향을 제거하고, 제1 출력 채널과 이에 인접하는 제2 출력 채널이 각각 비교부(210)의 서로 다른 입력부에 입력되도록 함으로써 접촉 입력에 따라 패널에 입력된 공통 노이즈 영향을 제거할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의할 경우 SNR(신호대잡음비, Signal to Noise Ratio)이 개선되므로 호버링(hovering) 입력과 같이 접촉 입력에 따른 정전용량 변화량이 매우 작은 경우에도 접촉 입력 여부를 정확하게 판단할 수 있다.
도 2 내지 도 7을 참조하여서는 본 발명의 실시예에 따른 감지 회로에 비교부로 기능하는 증폭기가 하나 구비된 것으로 상정하여 설명하였으나 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 도 2에 도시된 비교부의 출력단에 증폭기를 더 구비함으로써 접촉 입력에 따른 전압 변화량의 값을 큰 비율로 증폭할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따라 비교부의 출력단에 연결될 수 있는 증폭기를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 도 2에 도시된 비교부(210)의 출력단에 증폭기(210')가 더 구비될 수 있으며, 상기 증폭기(210')에는 비교부(210)와 마찬가지로, 양 입력단에 복수의 제1 커패시터(Cs5, Cs6)가 연결되며, 양 입력단 및 출력단 각각에 복수의 제2 스위치(SR1'~SR3')가 연결될 수 있다. 복수의 제2 스위치(SR1'~SR3')는 증폭기(210')의 입력단과 출력단 각각의 전압을 초기화하는 기능을 수행할 수 있다. 복수의 제2 스위치(SR1'~SR3')가 턴 온되면 증폭기(210')의 입력단 및 출력단은 소정의 기준 전압(VA)에 대응되도록 초기화 될 수 있다.
또한, 비교부(210)와 마찬가지로 증폭기(210')의 입력단과 출력단 사이에는 복수의 제2 커패시터(CI3, CI4)가 구비될 수 있다. 이때, 증폭기(210')의 출력 전압 VOUT'의 크기는 제1 커패시터(Cs5, Cs6)의 커패시턴스와 제2 커패시터(CI3, CI4)의 커패시턴스의 비에 따라 제어될 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 7 뿐만 아니라 도 8을 더 참조로 하여 본 발명에 따른 접촉 입력의 좌표 판단 방법에 관하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명에 따른 접촉 입력 위치 판단 방법을 설명하기 위한 도면이다. 여기서는 상술한 실시예와 중복되는 내용을 생략하고, 상술한 실시예와 차이가 있는 부분을 중심으로 설명하도록 한다.
특히, 도 8은 도 1에 도시된 가로 방향으로 연장되는 제1 전극(130)을 개략적으로 나타낸 것이며, 각각의 제1 전극(130-1~130-50)으로부터 출력되는 신호는 제1 전극(130-1~130-50) 각각에 대응되는 채널(Y1~Y50)로 입력될 수 있다.
본 명세서에서는 설명의 편의상 50개의 제1 전극(130-1~130-50)이 구비된 것으로 가정하여 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따르면 제1 전극(130-1~130-50)을 네 개의 그룹, 제1 그룹, 제2 그룹, 제3 그룹 및 제4 그룹으로 분리한 후 두 개의 그룹씩 센싱할 수 있다. 예를 들어, 제1 그룹 및 제2 그룹에 포함되는 제1 전극을 먼저 센싱하고, 상기 센싱이 끝난 후 제3 그룹 및 제4 그룹에 포함되는 제1 전극을 센싱할 수 있다.
예를 들어, 제1 그룹은 도 8의 도면 부호 ①에 대응하는 제1 전극(130-1~130-13)을 포함하고, 이는 상술한 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다. 제2 그룹은 도 8의 도면 부호 ①'에 대응하는 제1 전극(130-25~130-37)을 포함하고, 이는 상술한 제3 센싱 전극 및 제4 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다.
아래 [표 1]은 센싱 순서에 따라 본 발명의 감지 회로에 연결되는 제1 내지 제4 출력 채널을 나타내는 것이다.
센싱 순서 제1 출력 채널(Yn) 제4 출력 채널(Ym+1) 제3 출력 채널(Ym) 제2 출력 채널(Yn+1)
1 Y1 Y26 Y25 Y2
2 Y2 Y27 Y26 Y3
… … … … …
11 Y11 Y36 Y35 Y12
12 Y12 Y37 Y36 Y13
[표 1]에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 출력 채널로서 첫 번째 센싱 시에는 (Y1, Y2, Y25, Y26)이, 두 번째 센싱 시에는 (Y2, Y3, Y26, Y27), ... , 12번째 센싱 시에는 (Y12, Y13, Y36, Y37)이 연결될 수 있다.
제1 그룹 및 제2 그룹에 대한 센싱이 종료되면, 제3 그룹과 제4 그룹에 대한 센싱이 시작될 수 있다.
예를 들어, 제3 그룹은 도 8의 도면 부호 ②에 대응하는 제1 전극(130-13~130-25)을 포함하고, 이는 상술한 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다. 제4 그룹은 도 8의 도면 부호 ②'에 대응하는 제1 전극(130-37~130-50)을 포함하고, 이는 상술한 제3 센싱 전극 및 제4 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다.
아래 [표 2]는 센싱 순서에 따라 본 발명의 감지 회로에 연결되는 제3 및 제4 그룹에 포함되는 제1 내지 제4 출력 채널을 나타내는 것이다.
센싱 순서 제1 출력 채널(Yn) 제4 출력 채널(Ym+1) 제3 출력 채널(Ym) 제2 출력 채널(Yn+1)
1 Y13 Y38 Y37 Y14
2 Y14 Y39 Y38 Y15
… … … … …
11 Y23 Y49 Y48 Y24
12 Y24 Y50 Y49 Y25
[표 2]에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 출력 채널로서 첫 번째 센싱 시에는 (Y13, Y14, Y37, Y38)이, 두 번째 센싱 시에는 (Y14, Y15, Y38, Y39), ... , 12번째 센싱 시에는 (Y24, Y25, Y49, Y50)이 연결될 수 있다.
즉, 먼저 [표 1]에 개시된 순서로 제1 전극을 순차적으로 센싱하고, 그 다름으로 [표 2]에 개시된 순서에 따라 나머지 제1 전극을 순차적으로 센싱할 수 있다.
이하에서는 상술한 감지 회로에 의한 접촉 입력 감지 방법과 제1 전극의 센싱 순서를 조합하여 접촉 입력 여부 및 그 좌표를 판단하는 방법에 관하여 설명하도록 하며, 14번 째 제1 전극(130-14) 및 15번 째 제1 전극(130-15)에 접촉 입력이 인가된 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
14번 째 제1 전극(130-14) 및 15번 째 제1 전극(130-15)은 제1 그룹 및 제2 그룹에 포함되지 않으므로, 제1 그룹 및 제2 그룹에 대한 센싱을 수행하는 경우 비교부(210)의 출력 전압 VOUT은 항상 0일 수 있다.
다음으로, 제3 그룹 및 제4 그룹에 대한 센싱이 시작되면, 첫 번째 센싱 시에는 제1 내지 제4 출력 채널로서 (Y13, Y14, Y37, Y38)이 감지 회로에 연결될 수 있다. 이때, 제2 출력 채널(Y14)이 14번째 제1 전극(130-14)에 대응되는 것이므로 접촉 입력에 따른 정전용량 값의 차이에 의하여 비교기(210)의 출력 전압 VOUT이 소정의 값을 가질 수 있다.
다음으로 두 번째 센싱 시에는 (Y14, Y15, Y38, Y39)이 감지 회로에 연결될 수 있다. 이때, 제1 출력 채널(Y14)이 14번째 제1 전극(130-14)에 대응되고, 제2 출력 채널(Y15)이 15번째 제1 전극(130-15)에 대응되므로 접촉 입력에 따른 정전용량 값의 차이에 의하여 비교기(210)의 출력 전압 VOUT이 소정의 값을 가질 수 있다.
한편, 이 경우 앞서 도 4 및 5를 참조로 하여 설명한 바와 같이, 두 개의 인접한 센싱 전극에 동시에 접촉 입력이 발생된 경우이므로 출력 전압 VOUT의 크기가 첫 번째 센싱 시 출력 전압 VOUT의 크기나 후술할 세 번째 센싱 시 출력 전압 VOUT의 크기보다 클 수 있다.
다음으로 세 번째 센싱 시에는 (Y15, Y16, Y39, Y40)이 감지 회로에 연결될 수 있다. 이때, 제1 출력 채널(Y15)이 15번째 제1 전극(130-15)에 대응되므로 접촉 입력에 따른 정전용량 값의 차이에 의하여 비교기(210)의 출력 전압 VOUT이 소정의 값을 가질 수 있다.
또한, 네 번째 센싱부터는 제1 내지 제4 출력 채널에 14번째 제1 전극(130-14)과 15번째 제1 전극(130-15)에 대응되는 출력 채널이 없으므로 출력 전압 VOUT이 0일 수 있다.
즉, 제1 내지 제4 출력 채널에 14번째 제1 전극(130-14)과 15번째 제1 전극(130-15)에 대응되는 출력 채널이 포함되는 센싱 순서인 첫 번째 내지 세 번째 센싱 순서에서만 출력 전압 VOUT이 소정의 값을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명에 의할 경우, 50개의 제1 전극(130-1~130-50)을 본 발명의 실시예에 따라 모두 센싱했을 때의 출력 전압 VOUT 중 소정의 값을 갖는 센싱 순서에 공통적으로 포함되는 출력 채널의 번호 및 출력 전압 VOUT의 극성을 분석하여 접촉 입력이 발생된 위치, 즉 접촉 입력의 Y 좌표를 획득할 수 있다.
또한, 상술한 예에서와 같이 세 개의 센싱 순서에서 출력 전압이 소정의 값을 갖는 경우, 공통적으로 포함되는 두 개의 출력 채널에 대응하는 두 개의 제1 전극 모두에 접촉 입력이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 이상에서는 제1 전극(130)을 예로 들어 접촉 입력의 좌표를 획득하는 방법에 관하여 설명하였으며, 동일한 방법을 단위 전극이 세로 방향으로 연장되어 형성된 제2 전극(120)에 적용함으로써 접촉 입력의 X 좌표를 획득할 수 있다.
도 9 내지 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접촉 입력 위치 판단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제1 전극(130-1~130-50)을 네 개의 그룹, 제1 그룹, 제2 그룹, 제3 그룹 및 제4 그룹으로 분리한 후 두 개의 그룹씩 센싱할 수 있다.
이 때, 제1 그룹은 도 9의 도면 부호 ①에 대응하는 제1 전극(130-1~130-13)을 포함하고, 이는 상술한 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다. 제2 그룹은 도 9의 도면 부호 ①'에 대응하는 제1 전극(130-13~130-25)을 포함하고, 이는 상술한 제3 센싱 전극 및 제4 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다.
또한, 제3 그룹은 도 9의 도면 부호 ②에 대응하는 제1 전극(130-25~130-37)을 포함하고, 이는 상술한 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다. 제4 그룹은 도 9의 도면 부호 ②'에 대응하는 제1 전극(130-37~130-50)을 포함하고, 이는 상술한 제3 센싱 전극 및 제4 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다.
아래 [표 3]은 센싱 순서에 따라 본 발명의 감지 회로에 연결되는 제1 내지 제4 출력 채널을 나타내는 것이다.
제1 그룹 및 제2 그룹에 포함되는 제1 전극을 먼저 센싱하고, 상기 센싱이 끝난 후 제3 그룹 및 제4 그룹에 포함되는 제1 전극을 센싱할 수 있으며, [표 3]의 센싱 순서 1 내지 12는 제1 그룹 및 제2 그룹에 대한 센싱 순서이며, 센싱 순서 13 내지 24는 제3 그룹 및 제4 그룹에 대한 센싱 순서일 수 있다.
센싱 순서 제1 출력 채널(Yn) 제4 출력 채널(Ym+1) 제3 출력 채널(Ym) 제2 출력 채널(Yn+1)
1 Y1 Y14 Y13 Y2
2 Y2 Y15 Y14 Y3
3 Y3 Y16 Y15 Y4
… … … … …
11 Y11 Y24 Y23 Y12
12 Y12 Y25 Y24 Y13
13 Y25 Y38 Y37 Y26
14 Y26 Y39 Y38 Y27
… … … … …
23 Y35 Y49 Y48 Y36
24 Y36 Y50 Y49 Y37
상술한 바와 마찬가지로 14번 째 제1 전극(130-14) 및 15번 째 제1 전극(130-15)에 접촉 입력이 인가된 경우를 예로 들면, 14번 째 제1 전극(130-14) 및 15번 째 제1 전극(130-15)에 대응되는 출력 채널이 첫 번째 내지 세 번째 센싱 순서에서 센싱되므로, 첫 번째 내지 세 번째 센싱 시 비교부(210)의 출력 전압 VOUT이 소정의 값을 가질 수 있으며, 네 번째 센싱부터는 비교부(210)의 출력 전압 VOUT은 0일 수 있다.
한편, 도 9에 따른 실시예에 의한 경우, 14번 째 제1 전극(130-14) 및 15번 째 제1 전극(130-15)의 출력 채널은 제3 및 제4 출력 채널에 대응하므로, 도 8에 따른 실시예에 의한 경우(14번 째 제1 전극(130-14) 및 15번 째 제1 전극(130-15)의 출력 채널이 제1 및 제2 출력 채널에 대응)와는 출력 전압 14번 째 제1 전극(130-14) 및 15번 째 제1 전극(130-15)의 출력 채널은 제3 및 제4 출력 채널에 대응 VOUT의 극성이 반대일 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같은 실시예에 의한 센싱 순서 외에도, 제1 전극의 센싱 순서는 다양하게 변경될 수 있다.
도 10을 참조하면, 제1 전극(130-1~130-50)을 네 개의 그룹, 제1 그룹, 제2 그룹, 제3 그룹 및 제4 그룹으로 분리한 후 두 개의 그룹씩 센싱할 수 있으며, 제1 그룹은 도 10의 도면 부호 ①에 대응하는 제1 전극(130-1~130-13)을 포함하고, 이는 상술한 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다. 제2 그룹은 도 10의 도면 부호 ①'에 대응하는 제1 전극(130-37~130-50)을 포함하고, 이는 상술한 제3 센싱 전극 및 제4 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다.
또한, 제3 그룹은 도 10의 도면 부호 ②에 대응하는 제1 전극(130-25~130-37)을 포함하고, 이는 상술한 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다. 제4 그룹은 도 10의 도면 부호 ②'에 대응하는 제1 전극(130-13~130-25)을 포함하고, 이는 상술한 제3 센싱 전극 및 제4 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다.
제1 그룹 및 제2 그룹에 포함되는 제1 전극을 먼저 센싱하고, 상기 센싱이 끝난 후 제3 그룹 및 제4 그룹에 포함되는 제1 전극을 센싱할 수 있다.
구체적으로, 제1 내지 제4 출력 채널로서 첫 번째 센싱 시에는 (Y1, Y2, Y37, Y38)이, 두 번째 센싱 시에는 (Y2, Y3, Y38, Y39), ... , 13번째 센싱 시에는 (Y25, Y26, Y13, Y14), ... , 24번째 센싱 시에는 (Y36, Y37, Y24, Y25)이 센싱될 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 전극(130-1~130-50)을 네 개의 그룹, 제1 그룹, 제2 그룹, 제3 그룹 및 제4 그룹으로 분리한 후 두 개의 그룹씩 센싱할 수 있으며, 제1 그룹은 도 11의 도면 부호 ①에 대응하는 제1 전극(130-1~130-13)을 포함하고, 이는 상술한 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다. 제2 그룹은 도 11의 도면 부호 ①'에 대응하는 제1 전극(130-25~130-37)을 포함하고, 이는 상술한 제3 센싱 전극 및 제4 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다.
또한, 제3 그룹은 도 11의 도면 부호 ②에 대응하는 제1 전극(130-13~130-25)을 포함하고, 이는 상술한 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다. 제4 그룹은 도 11의 도면 부호 ②'에 대응하는 제1 전극(130-37~130-50)을 포함하고, 이는 상술한 제3 센싱 전극 및 제4 센싱 전극에 대응하는 것일 수 있다.
제1 그룹 및 제2 그룹에 포함되는 제1 전극을 먼저 센싱하고, 상기 센싱이 끝난 후 제3 그룹 및 제4 그룹에 포함되는 제1 전극을 센싱할 수 있다.
다만, 제1 및 제2 센싱 전극은 순차적으로 센싱하는 것과 달리, 제3 및 제4 센싱 전극은 역순으로 센싱할 수도 있다. 즉, 제1 그룹 및 제3 그룹에 포함되는 제1 전극들은 순차적으로 센싱하고, 제2 그룹 및 제4 그룹에 포함되는 제1 전극들은 역순으로 센싱할 수 있다.
구체적으로, 제1 내지 제4 출력 채널로서 첫 번째 센싱 시에는 (Y1, Y2, Y37, Y36)이, 두 번째 센싱 시에는 (Y2, Y3, Y36, Y35), ... , 13번째 센싱 시에는 (Y13, Y14, Y50, Y49), ... , 24번째 센싱 시에는 (Y24, Y25, Y38, Y37)이 센싱될 수 있다.
도 12는 도 11에 도시된 제3 그룹 및 제4 그룹에 대하여 먼저 센싱하고, 제1 그룹 및 제2 그룹에 대하여 나중에 센싱하는 경우를 나타낸 것이다.
도 12를 참조하면, 제1 내지 제4 출력 채널로서 첫 번째 센싱 시에는 (Y13, Y14, Y50, Y49)이, 두 번째 센싱 시에는 (Y14, Y15, Y49, Y48), ... , 13번째 센싱 시에는 (Y1, Y2, Y37, Y36), ... , 24번째 센싱 시에는 (Y2, Y3, Y36, Y35)이 센싱될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 접촉 입력 감지 방법에 있어서, 제1 전극의 센싱 순서에 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
도 13은 도 11 및 도 12를 참조로 하여 설명한 것과는 반대로, 제3 및 제4 센싱 전극은 순차적으로 센싱하고 제1 및 제2 센싱 전극은 역순으로 센싱하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
즉, 본 발명의 또 다른 실시예에 의할 경우, 제1 그룹 및 제3 그룹에 포함되는 제1 전극들은 역순으로 센싱하고, 제2 그룹 및 제4 그룹에 포함되는 제1 전극들은 순차적으로 센싱할 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1 내지 제4 출력 채널로서 첫 번째 센싱 시에는 (Y25, Y24, Y37, Y38)이, 두 번째 센싱 시에는 (Y24, Y23, Y38, Y39), ... , 13번째 센싱 시에는 (Y13, Y12, Y25, Y26), ... , 24번째 센싱 시에는 (Y2, Y1, Y36, Y37)이 센싱될 수 있다.
도 14는 도 13에 도시된 제3 그룹 및 제4 그룹에 대하여 먼저 센싱하고, 제1 그룹 및 제2 그룹에 대하여 나중에 센싱하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 제1 내지 제4 출력 채널로서 첫 번째 센싱 시에는 (Y13, Y12, Y25, Y26)이, 두 번째 센싱 시에는 (Y12, Y11, Y26, Y27), ... , 13번째 센싱 시에는 (Y25, Y24, Y37, Y38), ... , 24번째 센싱 시에는 (Y14, Y13, Y49, Y50)이 센싱될 수 있다.
도 8 내지 도 14를 참조로 하여 설명한 바와 같이, 제1 전극의 센싱 순서는 다양하게 변형될 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 접촉 감지 장치
110: 베이스 기판
120: 제2 전극
130: 제1 전극
160: 제어부

Claims (13)

  1. 복수의 전극; 및
    상기 복수의 전극 각각에 대응되도록 구비된 복수의 출력 채널에 의해 상기 복수의 전극과 연결되며, 상기 복수의 출력 채널로부터 상기 복수의 전극의 정전용량 변화량을 감지하는 감지 회로;를 포함하며,
    상기 감지 회로는,
    상기 복수의 출력 채널 중 제1 출력 채널, 제2 출력 채널, 제3 출력 채널 및 제4 출력 채널로부터 출력되는 출력 데이터를 동시에 센싱하며,
    상기 제2 출력 채널은 상기 제1 출력 채널에 인접하고, 상기 제4 출력 채널은 상기 제3 출력 채널에 인접하며,
    상기 제1 내지 제4 출력 채널은 제1 입력 노드 및 제2 입력 노드를 포함하는 비교부의 입력단에 연결되는 접촉 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감지 회로는 복수의 제1 커패시터를 더 포함하며, 상기 복수의 제1 커패시터는,
    상기 제1 출력 채널의 제1 노드와 상기 비교부의 상기 입력단 사이, 상기 제2 출력 채널의 제2 노드와 상기 비교부의 상기 입력단 사이, 상기 제3 출력 채널의 제3 노드와 상기 비교부의 상기 입력단 사이 및 상기 제4 출력 채널의 제4 노드와 상기 비교부의 상기 입력단 사이에 각각 구비되는 접촉 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 노드에 공급되는 정전류원의 동작 극성과 상기 제2 노드에 공급되는 정전류원의 동작 극성은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 노드에 공급되는 정전류원의 동작 극성과 상기 제3 노드에 공급되는 정전류원의 동작 극성은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 출력 채널 및 상기 제3 출력 채널이 상기 비교부의 상기 제1 입력 노드에 연결되며, 상기 제2 출력 채널 및 상기 제4 출력 채널이 상기 비교부의 상기 제2 입력 노드에 연결되는 접촉 감지 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 입력 노드로 상기 제1 노드의 전압과 상기 제3 노드의 전압 차이에 대응하는 제1 전압이 입력되고,
    상기 제2 입력 노드로 상기 제2 노드의 전압과 상기 제4 노드의 전압 차이에 대응하는 제2 전압이 입력되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비교부의 출력단으로 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이에 대응하는 신호가 출력되는 접촉 감지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 감지 회로는 복수의 제2 커패시터를 더 포함하며, 상기 복수의 제2 커패시터는 상기 비교부의 상기 제1 입력 노드와 상기 출력단 및 상기 제2 입력 노드와 상기 출력단 사이에 각각 구비되고,
    상기 제2 커패시터의 커패시턴스에 대한 상기 제1 커패시터의 커패시턴스의 비율만큼 상기 출력단의 출력 신호가 증폭되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 감지 회로는 상기 비교부의 출력단에 상기 비교부의 출력 신호를 증폭하기 위한 증폭기를 더 포함하는 접촉 감지 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 출력 채널이 상기 제1 출력 채널 및 상기 제2 출력 채널의 대상이 되는 제1 그룹 및 제2 그룹과,
    상기 제3 출력 채널 및 상기 제4 출력 채널의 대상이 되는 제3 그룹 및 제4 그룹으로 구분된 경우,
    상기 감지 회로는, 상기 제1 그룹에 포함되는 복수의 출력 채널과 상기 제3 그룹에 포함되는 복수의 출력 채널을 센싱한 후, 상기 제2 그룹 및 상기 제4 그룹에 대한 센싱을 수행하는 접촉 감지 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 감지 회로는,
    i(i는 자연수) 번째 센싱 시 상기 제2 출력 채널로서 센싱된 출력 채널이 i+1 번째 센싱 시 상기 제1 출력 채널로 센싱되도록 상기 제1 그룹 및 상기 제3 그룹에 포함되는 상기 복수의 출력 채널을 순차적으로 센싱하는 접촉 감지 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 감지 회로는,
    상기 i(i는 자연수) 번째 센싱 시 상기 제4 출력 채널로서 센싱된 출력 채널이 상기 i+1 번째 센싱 시 상기 제3 출력 채널로 센싱되도록 상기 제2 그룹 및 상기 제4 그룹에 포함되는 상기 복수의 출력 채널을 순차적으로 센싱하는 접촉 감지 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 감지 회로는,
    상기 i(i는 자연수) 번째 센싱 시 상기 제3 출력 채널로서 센싱된 출력 채널이 상기 i+1 번째 센싱 시 상기 제4 출력 채널로 센싱되도록 상기 제2 그룹 및 상기 제4 그룹에 포함되는 상기 복수의 출력 채널을 역순으로 센싱하는 접촉 감지 장치.
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