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KR101035967B1 - 접촉센서 장치 - Google Patents

접촉센서 장치 Download PDF

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KR101035967B1
KR101035967B1 KR1020090028199A KR20090028199A KR101035967B1 KR 101035967 B1 KR101035967 B1 KR 101035967B1 KR 1020090028199 A KR1020090028199 A KR 1020090028199A KR 20090028199 A KR20090028199 A KR 20090028199A KR 101035967 B1 KR101035967 B1 KR 101035967B1
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주식회사 애트랩
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Abstract

본 발명은 접촉센서 장치를 공개한다. 이 장치는 복수개의 슬릿들을 구비하고 복수개의 제1 채널들 각각이 양단에 연결되는 커패시티브 센싱용 막대형 터치 패턴 및 복수개의 제2 채널들 각각이 양단에 연결되는 저항 센싱용 막대형 터치 패턴이 복수개의 브리지들로 연결되어 제1 방향으로 배치되는 복수개의 제1 터치 패드들, 복수개의 제3 채널들 각각이 양단에 연결되고, 상기 제1 방향으로 신장되는 막대형으로 형성되고, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되는 복수개의 제2 터치 패드들,
기준 신호를 상기 복수개의 제2 채널들에 순차적으로 인가하여 접촉 물체의 접촉 위치에 따라 변화되는 저항값 및 커패시턴스 값을 이용하여 저항형 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱을 하고 상기 접촉위치에 대응하는 접촉 위치 데이터를 발생하는 접촉 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 고 해상도 및 저 해상도의 터치 센싱이 가능하고, 동시에 두 개 이상의 접촉 위치를 검출하며, 노이즈나 오프셋이 존재하는 경우에도 정확하게 접촉물체의 접촉위치를 구할 수 있다.

Description

접촉센서 장치 {Touch sensor device}
본 발명은 접촉센서 장치에 관한 것으로, 접촉 물체가 접촉된 터치 패드 상에서 변화되는 저항값 및 커패시턴스 값을 감지하여 접촉 물체의 접촉 위치를 결정할 수 있는 접촉센서 장치에 관한 것이다.
터치 패드는 데이터 입력 장치의 하나로서, 평면상에 매트릭스 형상의 감지점이 배치되어 있고, 사용자가 어디를 눌렀고 어느 방향으로 접촉점이 이동했는지를 감지할 수 있어서 마우스 대용으로 널리 사용되고 있다. 터치 패드는 전기적 스위치들을 평면상으로 배열하거나, 커패시터형 센서, 저항형 센서, 표면파 센서, 또는 광학 센서를 평면상에 배열한 것 등 여러 종류가 있다.
이들 중 노트북 컴퓨터 등에서 커서의 움직임을 조절하는데 많이 쓰이는 것은 커패시터형 센서를 사용한 복수개의 터치 패드들로 구성된 터치 판넬이다. 이 터치 판넬의 표면은 절연막으로 덮여 있고, 그 절연막의 아래쪽에 가로선과 세로선이 일정 간격으로 배열되어 있다. 이 가로선과 세로선 사이에는 전기적 등가회로로서 커패시터가 나타나는데, 가로선은 제1 채널을 이루고 세로선은 제2 채널을 이루게 된다.
감지 표면에 손가락이라는 일종의 도체가 접촉되면 이 가로선과 세로선 사이에 나타나는 정전용량이 접촉되지 않은 곳의 여타선 사이의 정전 용량과는 다른 값을 나타내게 된다. 예를 들어, 가로선에 전압 신호를 인가하고 세로선에서 유도된 전압을 읽어서 커패시터의 정전 용량의 변화를 읽어내어 어느 부분의 감지면이 접촉되어 있는지를 알 수 있게 된다.
또 다른 터치 판넬의 일종으로서 저항형 2D 매트릭스 터치 판넬은 도전성 도체가 두 층의 필름에 배치되어 있고 두 층간에 미세한 간격으로 공간이 있어서 평소에는 단락이 되어있지 않다가 사용자가 터치 판넬의 특정한 접촉 영역에 손가락으로 약간의 힘을 주어서 누르게 되면 그 접촉 영역에 있는 두 층간의 도체가 서로 단락 되어 단락된 위치의 전위 혹은 전류를 감지하여 해당 도체의 좌표를 인식하게 된다.
이때, 두 층간 도체의 단락 여부 즉 신호의 on/off에 대해서만 인식되는 2진 개념의 신호가 발생하고 이러한 2진 신호들이 손가락의 크기만큼 접촉된 영역 주위에 복수개 분포하게 되어 특정한 접촉 영역의 좌표를 결정하게 된다.
이와 같은 터치 판넬은 최근에 휴대폰, PDA, PMP와 같은 휴대용 통신 기기나 노트북 PC 및 자동차의 네비게이션 장치 뿐 아니라 주방 기기나 가습기와 같은 가전 전자 제품에도 장착되어 다양하게 사용되고 있다.
본 발명의 목적은 저항형 멀티 터치와 커패시터형 멀티 터치를 동시에 인식할 수 있고 터치 패턴의 형태를 다양하게 하는 접촉 센서 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 접촉 센서 장치는 복수개의 슬릿들을 구비하고 복수개의 제1 채널들 각각이 양단에 연결되는 커패시티브 센싱용 막대형 터치 패턴 및 복수개의 제2 채널들 각각이 양단에 연결되는 저항 센싱용 막대형 터치 패턴이 복수개의 브리지들로 연결되어 제1 방향으로 배치되는 복수개의 제1 터치 패드들, 복수개의 제3 채널들 각각이 양단에 연결되고, 상기 제1 방향으로 신장되는 막대형으로 형성되고, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되는 복수개의 제2 터치 패드들, 기준 신호를 상기 복수개의 제2 채널들에 순차적으로 인가하여 접촉 물체의 접촉 위치에 따라 변화되는 저항값 및 커패시턴스 값을 이용하여 저항형 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱을 하고 상기 접촉위치에 대응하는 접촉 위치 데이터를 발생하는 접촉 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 접촉 센서 장치는 복수개의 제1 채널들 각각이 양단에 연결되고, 제1 방향으로 신장되면서 면적이 감소되며, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되는 복수개의 제1 터치 패드들, 상기 복수개의 제1 터치 패드들과 각각 쌍을 이루면서 같은 면에 배치되고, 복수개의 제2 채널들 각각이 양단에 연결되며, 상기 제1 방향으로 신장되면서 면적이 증가되고, 상기 제2 방향으로 배치되는 복수개의 제2 터치 패드들, 상기 복수개의 제1 및 제2 터치 패드들과 다른 면에 배치되고, 복수개의 제3 채널들 각각이 양단에 연결되며, 각각 상기 제2 방향으로 신장되는 막대형으로 형성되고, 상기 제1 방향으로 배치되는 복수개의 제3 터치 패드들, 기준 신호를 상기 복수개의 제1 및 제2 채널들에 순차적으로 인가하여 접촉 물체의 접촉 위치에 따라 변화되는 저항값 및 커패시턴스 값을 이용하여 저항형 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱을 하고 상기 접촉위치에 대응하는 접촉 위치 데이터를 발생하는 접촉 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 접촉 센서 장치는 복수개의 제1 터치 패드들, 복수개의 제2 채널들 각각이 양단에 연결되고, 제1 방향으로 배치되며, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 신장되는 막대형으로 형성되는 복수개의 제2 터치 패드들, 기준 신호를 상기 복수개의 제1 채널들에 순차적으로 인가하여 접촉 물체의 접촉 위치에 따라 변화되는 저항값 및 커패시턴스 값을 이용하여 저항형 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱을 하고 상기 접촉위치에 대응하는 접촉 위치 데이터를 발생하는 접촉 센서를 구비하고, 상기 복수개의 제1 터치 패드들 중 상기 제1 방향으로 배치되는 제1 터치 패드들은 연결선에 의해 직렬로 연결되고, 복수개의 제1 채널들 각각이 상기 연결선에 의해 연결된 제1 터치 패드들의 양단에 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 접촉 센서 장치는 고 해상도 및 저 해상도의 터치 센싱이 가능하고, 동시에 두 개 이상의 접촉 위치를 검출하며, 노이즈나 오프셋이 존재하는 경우에도 정확하게 접촉물체의 접촉위치를 구할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 접촉 센서 장치 및 이 장치의 포인팅 좌표 결정 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도로서, 터치 판넬(100), 접촉 센서(160)를 구비한다. 터치 판넬(100)은 상부 시트 패드(120), 복수개의 제1 터치 패드들(Py1, Py2, ...), 복수개의 제1 좌측 채널들(<c11:c81>), 복수개의 제2 좌측 채널들(<c12:c82>), 복수개의 제1 우측 채널들(<a11:a81>), 복수개의 제2 우측 채널들(<a12:a82>), 하부 시트 패드(140), 복수개의 제2 터치 패드들(Px1, Px2, ...), 복수개의 상측 채널들(<b1:b8>), 복수개의 하측 채널들(<d1:d8>)을 구비한다.
도 1에서 상부 시트 패드(120)는 x축 방향으로 신장되고 y축 방향으로 배치된 복수개의 제1 터치 패드들(Py1, Py2, ...)을 구비하고, 하부 시트 패드(140)는 y축 방향으로 신장되고 x축 방향으로 배치된 복수개의 제2 터치 패드들(Px1, Px2, ...)을 구비한다.
여기에서는, 상부 시트 패드(120)가 8개의 제1 터치 패드들(Py1, Py2, ...)을 구비하는 경우를 예시하고, 하부 시트 패드(140)가 8개의 제2 터치 패드들(Px1, Px2, ...)을 구비하는 경우를 예시하였으나, 상부 시트 패드(120) 및 하부 시트 패드(140) 각각은 제1 터치 패드들 및 제2 터치 패드들 각각을 필요한 만큼 구비하도 록 구성될 수 있다.
예를 들면, 상부 시트 패드(120)는 하나의 제1 터치 패드만 구비하고, 하부 시트 패드(140)는 2개 또는 그 이상의 제2 터치 패드들을 구비하도록 구성될 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 판넬(100) 내 상부 시트 패드 상 제1 터치 패드(Py1)의 확대도(a) 및 이에 대한 등가 회로도(b)로서, 제1 터치 패드(Py1)의 확대도(a)는 복수개의 막대형 터치 패턴들(TP1 내지 TP4) 및 복수개의 브릿지들(BR1, BR2, ...)로 구성되고, 제1 터치 패드(Py1)의 등가 회로(b)는 복수개의 커패시티브 센싱 터치 패드들(P1, P2, ...) 및 복수개의 저항들(R1, R2, ...)로 구성된다.
여기에서는 이해의 편의를 위하여 복수개의 막대형 터치 패턴들이 4개(TP1 내지 TP4)로 구성된다고 가정한다.
제1 터치 패드(Py1)의 확대도(a)에서 제1 터치 패드(Py1)는 양단에 신호선이 연결되는 복수개의 막대 형태의 터치 패턴들이 사이에 복수개의 브릿지들(BR1, BR2, ...)로 연결되어 복수개의 슬릿(slit)들을 형성하게 되는데, 슬릿들의 폭은 터치 판넬(100)에 접촉되는 스타일러스 펜의 팁(tip) 크기보다는 작도록 제작되어야 하고, 커패시터형 터치 동작 모드시 터치 판넬(100)의 해상도(resolution)는 복수개의 브릿지들(BR1, BR2, ...)의 개수에 의해 결정된다.
제1 터치 패드(Py1)의 등가 회로(b)에서 제1 터치 패드(Py1)의 제1 내지 제3 막대형 터치 패턴들(TP1 내지 TP3)은 커패시티브 센싱 터치 패드들(P1, P2, ...)로 대치할 수 있고, 제4 막대형 터치 패턴(TP4)은 복수개의 저항들이 직렬로 연결되어 저항들 각각이 커패시티브 센싱 터치 패드들(P1, P2, ...) 각각과 병렬로 연결된 회로로 대치할 수 있다.
여기에서, 복수개의 브릿지들(BR1, BR2, ...)이 필요한 이유는 제4 막대형 터치 패턴(TP4)의 브릿지 사이에 저항이 제1 내지 제3 막대형 터치 패턴들(TP1 내지 TP3)에 의한 저항과 병렬로 연결되어 저항 값을 증가시켜 손가락과 같은 접촉 물체가 접촉할 때에는 커패시티브 센싱 터치 패드들(P1, P2, ...)에 의해 커패시터형 터치 센싱 동작을 수행하게 하기 위함이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 판넬(100)은 저항형 멀티 터치와 제한된 커패시터형 멀티 터치를 동시에 인식할 수 있는데, 저항형 멀티 터치는 스타일러스 펜을 사용하여 고 해상도의 터치 센싱이 가능하고, 제한된 커패시터형 멀티 터치는 손가락을 이용하여 저 해상도의 터치 센싱이 가능하다.
저항형 멀티 터치의 경우는 사용자가 스타일러스 펜을 사용하여 터치 판넬(100)에 접촉하는 경우로서 커패시터의 변화보다는 저항의 변화에 민감하게 되어 도 1에서 상부 시트 패드(120)에 배치된 복수개의 제1 터치 패드들(Py1, Py2, ...) 각각의 제1 내지 제4 막대형 터치 패턴들(TP1 내지 TP4) 양단이 모두 쇼트되어 도 2의 등가 회로(b)에서 복수개의 저항들(R1, R2, ...)이 직렬로 연결되는 제4 막대 형 터치 패턴(TP4)을 통해 동작을 하게 된다.
즉, 접촉 센서(160)가 기준 신호(clk)를 상부 시트 패드(120)의 복수개의 제1 우측 채널들(<a11:a81>), 복수개의 제2 우측 채널들(<a12:a82>) 및 하부 시트 패드(140)의 복수개의 상측 채널들(<b1:b8>)로 순차적으로 인가하고, 하부 시트 패드(140)의 복수개의 상측 채널들(<b1:b8>) 및 복수개의 하측 채널들(<d1:d8>)과 소정의 지연 노드를 순차적으로 연결한다.
각각의 경우에 대하여 지연 시간차(td)를 측정하고, 이를 이용하여 저항값들을 계산한 후에 접촉 위치의 좌표를 계산한다.
한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접촉 센서 장치는 상부 시트 패드(120) 및/또는 하부 시트 패드(140)가 복수개의 터치 패드들을 구비하도록 함으로써 터치 판넬(100)에 접촉 위치가 동시에 두 개 이상인 경우에도 감지할 수 있다.
예를 들면, 상부 시트 패드(120)는 하나의 터치 패드를 구비하고, 하부 시트 패드(140)는 두 개의 터치 패드를 구비하는 경우 접촉 위치가 동시에 두 개의 하부 패드인 경우 두 개의 터치 패드를 순차적으로 동작시켜서 두 개의 접촉 위치를 검출할 수 있으며, 상부 시트 패드(120) 및 하부 시트 패드(140)가 두 개씩의 터치 패드를 구비하는 경우에는 접촉 위치가 동시에 4개인 경우까지 접촉 위치를 검출할 수 있게 된다. 여기에서, 터치 패드의 숫자는 멀티터치의 터치의 분해 간격에 의해 결정되는데, 보통의 멀티 터치는 손가락에 의해 동작하므로 터치 패드의 간격은 손가락의 간격보다 작도록 5 mm 가 되도록 한다.
다음으로, 커패시터형 멀티 터치의 경우는 사용자가 손가락을 사용하여 터치 판넬(100)에 접촉하는 경우로서 저항의 변화보다는 커패시터의 변화에 민감하게 되어 도 2의 등가 회로(b)에서 커패시티브 센싱을 하는 터치 패드들(P1, P2, ...)로 대치되는 제1 및 제3 막대형 터치 패턴들(TP1 내지 TP3)을 통해 동작을 하게 된다.
즉, 도 1에서 상부 시트 패드(120)에 배치된 복수개의 제1 터치 패드들(Py1, Py2, ...) 각각의 제1 내지 제3 막대형 터치 패턴들(TP1 내지 TP3)은 양단이 브릿지에 의해 연결되어 도 2에 나타낸 바와 같이 커패시티브 센싱을 하는 터치 패드들(P1, P2, ...)로서 동작하게 하고 제4 막대형 터치 패턴(TP4)은 양단에 제1 및 제2 기준 신호(CK1, CK2)를 인가받는 신호선이 연결되어 복수개의 저항들(R1, R2, ...)로서 동작하게 한다.
여기에서, 커패시티브 센싱은 제4 막대형 터치 패턴(TP4)의 저항 값과 접촉 커패시텐스 값에 의해 결정됨으로 제1 내지 제3 막대형 터치 패턴들(TP1 내지 TP3)과 브릿지들에 의한 저항은 영향을 미치지 못하게 된다.
제4 막대형 터치 패턴(TP4)은 커패시티브 센싱을 하는 터치 패드들(P1, P2, ...)과 병렬로 연결되고 접촉 센서(160)는 사용자의 손가락이 터치 패드들(P1, P2, ...)에 접촉하는 위치에 따라 달라지는 제1 및 제2 기준 신호(CK1, CK2)의 지연시간을 검출하여 접촉물체의 접촉 위치를 결정할 수 있다.
즉, 제4 막대형 터치 패턴(TP4)은 제1 기준 신호가 인가되는 우측단에서부터 사용자의 손가락이 소정의 터치 패드들에 닿은 지점까지의 커패시턴스에 따라 제1 기준신호가 지연되고, 마찬가지로 제2 기준신호가 인가되는 좌측단에서부터 사용자의 손가락이 상기 소정의 터치 패드들에 닿은 지점까지의 커패시턴스에 따라 제2 기준신호가 지연된다.
이에 따라, 두 개의 지연된 제1 및 제2 기준신호와 지연되지 않은 제1 및 제2 기준신호(CK1, CK2)를 비교하여 지연된 시간에 대응되는 값의 평균을 산출하여 접촉물체의 접촉 위치를 결정할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 판넬(100)은 저항형 멀티 터치와 제한된 커패시터형 멀티 터치를 동시에 인식할 수 있어 고 해상도 및 저 해상도의 터치 센싱이 모두 가능하고, 필요에 따라 동시에 두 개 이상의 접촉 위치를 검출하는 것도 가능하다.
다음으로, 도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도로서, 터치 판넬(200), 접촉 센서(260)를 구비한다.
터치 판넬(200)은 상부 시트 패드(220), 복수개의 제1 터치 패드 쌍들(Py11 및 Py12, Py21 및 Py22, ...), 복수개의 제1 좌측 채널들(<c11:c81>), 복수개의 제2 좌측 채널들(<c12:c82>), 복수개의 제1 우측 채널들(<a11:a81>), 복수개의 제2 우측 채널들(<a12:a82>), 하부 시트 패드(240), 복수개의 제2 터치 패드들(Px1, Px2, ...), 복수개의 상측 채널들(<b1:b8>), 복수개의 하측 채널들(<d1:d8>)을 구비한다.
도 3에서 상부 시트 패드(220)는 직각 삼각형이 2개가 엇갈린 대칭구조로 복수개의 제1 터치 패드 쌍들(Py11 및 Py12, Py21 및 Py22, ...)이 y축 방향으로 배치되어 복수개의 제1 좌측 채널들(<c11:c81>), 복수개의 제2 좌측 채널들(<c12:c82>) 및 복수개의 제1 우측 채널들(<a11:a81>), 복수개의 제2 우측 채널들(<a12:a82>) 각각을 통하여 접촉 센서(260)와 연결되고, 하부 시트 패드(240)는 y축 방향으로 신장되어 x축 방향으로 배치된 복수개의 제2 터치 패드들(Px1, Px2, ...)을 구비한다.
여기에서는, 상부 시트 패드(220)가 8개의 제1 터치 패드 쌍들(Py11 및 Py12, Py21 및 Py22, ...)을 구비하는 경우를 예시하고, 하부 시트 패드(240)가 8개의 제2 터치 패드들(Px1, Px2, ...)을 구비하는 경우를 예시하였으나, 상부 시트 패드(220) 및 하부 시트 패드(240) 각각은 필요한 개수 만큼 구비하도록 구성될 수 있다.
도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 커패시터형 멀티 터치의 경우 제1 터치 패드 쌍들(Py11 및 Py12, Py21 및 Py22, ...)에 손가락이 접촉하게 되면 접촉된 제1 터치 패드 쌍의 커패시턴스(Capacitance)가 변화하게 되고, 접촉 센서(260)는 커패시턴스의 변화량을 검출하여 소정의 로직을 통해 기준 신호를 발생하여 제1 터치 패드 쌍들(Py11 및 Py12, Py21 및 Py22, ...) 각각의 일단에 인가한 후에 커패시턴스의 변화량에 따른 지연 시간을 측정하여 접촉 물체의 접촉 위치를 검출한다.
상부 시트 패드(220)의 X축은 8개의 제1 터치 패드 쌍들(Py11 및 Py12, ...Py81 및 Py82)이 형성되어 터치 패턴의 커패시턴스 값의 비율에 따라 X 좌표의 위치를 결정하게 된다.
즉, 도전성 물체가 제1 터치 패드 쌍(Py11 및 Py12)의 중앙에 접촉이 되면 좌측 채널(<c11>)에서 얻는 커패시턴스 값과 우측 채널(<a12>) 에서 얻는 커패시턴스 값의 비율을 내면 "1"이 되고, 만일 도전성 물체가 좌측 채널(<c11>)과 가깝게 접촉이 되면 좌측 채널(<c11>)에서 얻는 커패시턴스 값 대비 우측 채널(<a12>)에서 얻는 커패시턴스 값의 비율은 1보다 크게 되며, 만일 도전성 물체가 우측 채널(<a12>)과 가깝게 접촉이 되면 좌측 채널(<c11>)에서 얻는 커패시턴스 값 대비 우측 채널(<a12>)에서 얻는 커패시턴스 값의 비율은 1보다 작게 된다.
또한, 상부 시트 패드(220)의 Y 축은 접촉물체의 접촉되는 제1 터치 패드 쌍의 세로 방향 순서에 따라 커패시턴스가 변화하게 되어 커패시턴스가 변화된 제1 터치 패드 쌍의 세로 방향 순서에 따라 접촉 위치의 Y 좌표를 결정하게 된다.
여기에서, X 좌표 및 Y 좌표의 결정은 상부 시트 패드(220)의 제1 터치 패드 쌍(Py11 및 Py12)들의 배치에 따라 변할 수도 있고, 복수개의 제1 터치 패드 쌍들이 접촉 되었을 때에는 접촉된 제1 터치 패드 쌍들의 X 좌표 및 Y 좌표를 모두 결정한 후에 평균값을 산출하여 복수개의 접촉 위치를 결정할 수도 있다.
또한, 상기 X 좌표와 Y 좌표는 접촉된 시간을 이용한 보간(interpolation) 기법이나 조정 과정(calibration process)에서 얻은 값을 이용하여 공간 차원에서 의 보간(interpolation) 기법에 의해 정밀도를 증가시킬 수 있다.
또한, 제1 터치 패드 쌍(Py11 및 Py12)의 한 개의 터치 패드(Py11)와 다른 제1 터치 패드 쌍(Py21 및 Py22)의 한 개의 터치 패드(Py22)가 동시에 접촉 되는 경우에도 상기와 같은 방법으로 접촉물체의 접촉위치를 결정할 수 있는 것은 당연하다.
저항형 멀티 터치의 경우에는 상부 시트 패드(220)에 배치되는 엇갈린 대칭구조의 직각 삼각형 형태의 제1 터치 패드 쌍(Py11 및 Py12) 2개를 쇼트시켜 막대형태로 만들어 접촉 센서(260)와 연결한다. 이때 제1 터치 패드 쌍(Py11 및 Py12) 2개를 쇼트시키기 위해서 접촉 센서(260)에서 양단의 신호선을 쇼트시키는 별도의 로직이 필요하다.
쇼트된 막대 형태의 제1 터치 패드 쌍들(Py11 및 Py12, Py21 및 Py22, ...) 각각은 복수개의 제1 좌측 채널들(<c11:c81>), 복수개의 제2 좌측 채널들(<c12:c82>) 각각을 통하여 기준신호가 인가되고, 복수개의 제1 우측 채널들(<a11:a81>), 복수개의 제2 우측 채널들(<a12:a82>) 각각을 통하여 지연된 기준신호가 출력되어 접촉 센서(260)로 다시 인가된다. 접촉 센서(260)는 접촉 물체의 접촉 위치에 따라 달라지는 기준 신호의 지연시간을 검출하여 접촉물체의 접촉 위치를 결정할 수 있다.
즉, 접촉 물체가 스타일러스 펜인 경우, 제1 터치 패드 쌍 (Py11 및 Py12, P21 및 P22, ..)의 끝을 쇼트 (c11과 c12, c21과 c22, .. c81과 c82를 연결하고 a11과 a12, a21과 a22, .. a81과 a82를 연결)시켜서 막대형 구조로 만들어 도1의 저항막의 경우와 동일하게 동작하게 한다.
다음으로, 도4는 본 발명의 제3 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도로서, 터치 판넬(300), 접촉 센서(360)를 구비한다.
터치 판넬(300)은 상부 시트 패드(320), 복수개의 제1 터치 패드 쌍들(Pa11 및 Pa12 내지 Pa81 및 Pa82), 복수개의 제1 좌측 채널들(<c11:c81>), 복수개의 제2 좌측 채널들(<c12:c82>), 복수개의 제1 우측 채널들(<a11:a81>), 복수개의 제2 우측 채널들(<a12:a82>), 하부 시트 패드(340), 복수개의 제2 터치 패드들(Px1 내지 Px8), 복수개의 상측 채널들(<b1:b8>), 복수개의 하측 채널들(<d1:d8>)을 구비한다.
또한, 상부 시트 패드(320)는 이등변 삼각형이 2개가 엇갈린 대칭구조로 복수개의 제1 터치 패드 쌍들(Pa11 및 Pa12 내지 Pa81 및 Pa82)이 y축 방향으로 배치되어 복수개의 제1 좌측 채널들(<c11:c81>), 복수개의 제2 좌측 채널들(<c12:c82>) 및 복수개의 제1 우측 채널들(<a11:a81>), 복수개의 제2 우측 채널들(<a12:a82>) 각각을 통하여 접촉 센서(360)와 연결되고, 하부 시트 패드(340)는 y축 방향으로 신장되어 x축 방향으로 배치된 복수개의 제2 터치 패드들(Px1 내지 Px8)을 구비한다.
여기에서는, 상부 시트 패드(320)가 8개의 제1 터치 패드 쌍들(Pa11 및 Pa12 내지 Pa81 및 Pa82)을 구비하는 경우를 예시하고, 하부 시트 패드(340)가 8개의 제2 터치 패드들(Px1 내지 Px8)을 구비하는 경우를 예시하였으나, 상부 시트 패드(320) 및 하부 시트 패드(340) 각각은 필요한 개수 만큼 구비하도록 구성될 수 있다.
도4 에서 터치 판넬(300) 내 상부 시트 패드(320)에는 제2 실시 예에서의 직각 삼각형 형태 대신 각각 이등변 삼각형의 제1 터치 패드 쌍(Pa11 및 Pa12 내지 Pa81 및 Pa82)들이 형성 되어 있을 뿐이고, 접촉물체의 접촉위치를 결정하는 원리는 제2 실시 예와 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도로서, 터치 판넬(400), 접촉 센서(460)를 구비한다.
터치 판넬(400)은 상부 시트 패드(420), 복수개의 제1 터치 패드 쌍들(Pb11 및 Pb12 내지 Pb81 및 Pb82), 복수개의 제1 좌측 채널들(<c11:c81>), 복수개의 제2 좌측 채널들(<c12:c82>), 복수개의 제1 우측 채널들(<a11:a81>), 복수개의 제2 우측 채널들(<a12:a82>), 하부 시트 패드(440), 복수개의 제2 터치 패드들(Px1 내지 Px8), 복수개의 상측 채널들(<b1:b8>), 복수개의 하측 채널들(<d1:d8>)을 구비한다.
또한, 상부 시트 패드(420)는 톱니 형태의 다각형이 2개가 엇갈린 대칭구조로 복수개의 제1 터치 패드 쌍들(Pb11 및 Pb12 내지 Pb81 및 Pb82)이 y축 방향으로 배치되어 복수개의 제1 좌측 채널들(<c11:c81>), 복수개의 제2 좌측 채널들(<c12:c82>) 및 복수개의 제1 우측 채널들(<a11:a81>), 복수개의 제2 우측 채널들(<a12:a82>) 각각을 통하여 접촉 센서(460)와 연결되고, 하부 시트 패드(440)는 y축 방향으로 신장되어 x축 방향으로 배치된 복수개의 제2 터치 패드들(Px1 내지 Px8)을 구비한다.
여기에서는, 상부 시트 패드(420)가 8개의 제1 터치 패드 쌍들(Pb11 및 Pb12 내지 Pb81 및 Pb82)을 구비하는 경우를 예시하고, 하부 시트 패드(440)가 8개의 제2 터치 패드들(Px1 내지 Px8)을 구비하는 경우를 예시하였으나, 상부 시트 패드(420) 및 하부 시트 패드(440) 각각은 필요한 개수 만큼 구비하도록 구성될 수 있다.
도5에서 터치 판넬(400) 내 상부 시트 패드(420)에는 제2 실시 예에서의 직각 삼각형 형태 대신 톱니 형태의 제1 터치 패드 쌍들(Pb11 및 Pb12 내지 Pb81 및 Pb82)이 형성 되어 있을 뿐이고, 접촉물체의 접촉위치를 결정하는 원리는 제2 실시 예와 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 도 6은 본 발명의 제5 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도로서, 터치 판넬(500), 접촉 센서(560)를 구비한다.
터치 판넬(500)은 상부 시트 패드(520), 복수 채널의 제1 터치 패드들(P1_1 ~ P1_2n 내지 P12_1 ~ P12_2n), 복수개의 좌측 채널들(<c1:c12>), 복수개의 우측 채널들(<a1:a12>), 하부 시트 패드(540), 복수개의 제2 터치 패드들(Px1 내지 Px8), 복수개의 상측 채널들(<b1:b8>), 복수개의 하측 채널들(<d1:d8>)을 구비한다.
또한, 상부 시트 패드(520)는 소정의 저항 값을 갖는 복수 채널의 제1 터치 패드들(P1_1 ~ P1_2n 내지 P12_1 ~ P12_2n)각각이 연결선(CL1_1 ~ CL1_(2n-1)내지 CL12_1 ~ CL12_(2n-1)) 각각에 의해 직렬로 연결되어 y축 방향으로 배치되어 터치패턴을 형성하여 복수개의 좌측 채널들(<c1:c12>) 및 복수개의 우측 채널들(<a1:a12>) 각각을 통하여 접촉 센서(560)와 연결되고, 하부 시트 패드(540)는 y축 방향으로 신장되어 x축 방향으로 배치된 복수개의 제2 터치 패드들(Px1 내지 Px8)을 구비한다.
여기에서는, 상부 시트 패드(520)가 12 채널의 제1 터치 패드들(P1_1 ~ P1_2n 내지 P12_1 ~ P12_2n)을 구비하는 경우를 예시하고, 하부 시트 패드(540)가 8개의 제2 터치 패드들(Px1 내지 Px8)을 구비하는 경우를 예시하였으나, 상부 시트 패드(520) 및 하부 시트 패드(540) 각각은 필요한 개수만큼 구비하도록 구성될 수 있다.
도 6에서 접촉 센서(560)는 터치패턴의 양단으로 교대로 기준 신호를 출력하고, 또한 양단에서 출력되는 지연 기준 신호를 인가받을 수 있도록 제1 및 제2 기준 신호입출력 핀(out11/in12 내지 out121/in122, in11/out12 내지 in121/out122)을 구비한다.
즉, 동일한 터치패턴에 대해 복수개의 좌측 채널들(<c1:c12>) 및 복수개의 우측 채널들(<a1:a12>) 각각을 통하여 양방향으로 제1 및 제2 기준 신호를 인가할 수 있으며, 제1 및 제2 지연 기준 신호를 인가받을 수 있다.
도6 을 참조하여 본 발명의 제5 실시 예에 따른 접촉 센서 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도6 에 도시된 바와 같이 접촉물체의 접촉이 용이하도록 만든 큰 터치 패드들(P1_1 ~ P1_2n 내지 P12_1 ~ P12_2n)은 폭이 작은 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1) 내지 CL12_1 ~ CL12_(2n-1))보다 저항 값이 작게 되므로 접촉물체의 접촉위치는 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1) 내지 CL12_1 ~ CL12_(2n-1))의 저항 값과 접촉 커패시턴스에 의해 결정된다.
즉, 저항형 멀티 터치 센싱 동작을 하는 경우에는 정사각형 모양의 터치 패드들(P1_1 ~ P1_2n 내지 P12_1 ~ P12_2n)에 연결되는 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1) 내지 CL12_1 ~ CL12_(2n-1))의 길이를 터치 판넬(500)에 접촉되는 스타일러스 펜의 팁(tip) 크기보다는 작게 하여 저항을 작게 함으로써 복수개의 터치 패드들(P1_1 ~ P1_2n 내지 P12_1 ~ P12_2n)간에 복수개의 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1) 내지 CL12_1 ~ CL12_(2n-1))의 배치가 없는 것처럼 연속적으로 연결되어 막대 형태를 형성하여 접촉물체의 접촉위치를 결정하고, 커패시터형 터치 센싱 동작을 하는 경우에는 연결선들을 가늘게 하여 저항을 크게 함으로써 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1) 내지 CL12_1 ~ CL12_(2n-1))을 통해 접촉물체의 접촉위치를 결정한다.
이해의 편의를 위하여 직렬 연결된 제1 채널(c1 ~ a1)의 터치패드(P1_1 ~ P1_2n) 중 한 개의 터치패드(P1_2)에 접촉물체가 접촉되었다고 가정한다.
먼저, 커패시터형 터치 센싱 동작을 하는 경우 접촉 센서(560)가 제1 기준 신호입출력 핀(in11/out12)을 통하여 기준 신호를 출력하여 터치패턴의 첫 번째 터치패드(P1_1)에 인가하면 복수개의 터치 패드들(P1_1 ~ P1_2n)이 연속적으로 연결되어 막대 형태를 형성하여 복수개의 터치패드들(P1_1 ~ P1_2n) 및 복수개의 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1))의 저항값과 터치패드(P1_2)에 접촉된 접촉물체의 정전용량에 의해 지연 및 왜곡되어 제1 지연 기준 신호가 마지막 터치패드(P1_2n)을 통하여 출력된다.
접촉 센서(560)는 제1 지연 기준 신호를 인가받아 자체 발생한 기준 신호와 비교하여 기준 신호에 대한 제1 지연 기준 신호의 제1 지연시간을 측정하여 저장한다.
접촉 센서(560)는 제2 기준 신호입출력 핀(out11/in12)을 통하여 기준 신호를 출력하여 터치패턴의 마지막 터치패드(P1_2n)에 인가하면 복수개의 터치패드들(P1_1 ~ P1_2n) 및 복수개의 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1))의 저항값과 터치패드(P1_2)에 접촉된 접촉물체의 정전용량에 의해 지연 및 왜곡되어 제2 지연 기준 신호가 첫 번째 터치패드(P1_1)을 통하여 출력된다.
접촉 센서(560)는 제2 지연 기준 신호를 인가받아 자체 발생한 기준 신호와 비교하여 기준 신호에 대한 제2 지연 기준 신호의 지연시간을 측정하여 저장된 제1 지연시간과 비교하여 대응되는 좌표를 구하여 접촉위치 데이터(TS_OUT)로 출력한다.
여기에서, 제1 및 제2 지연시간 각각에 대응하는 좌표를 계산하고 두 좌표의 평균을 이용하여 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 구할 수도 있고, 제1 및 제2 지연시간 사이의 차를 계산하여 바로 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 구할 수도 있다.
이와 같이 본 발명의 제5 실시 예에 따른 접촉 센서 장치는 접촉 센서(560)가 상부 시트 패드(520) 상의 터치패턴의 양단으로 번갈아 기준 신호를 인가하여 복수개의 터치 패드들(P1_1 ~ P1_2n 내지 P12_1 ~ P12_2n) 및 복수개의 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1) 내지 CL12_1 ~ CL12_(2n-1))의 저항값과 터치패턴에 접촉된 접촉물체의 정전용량에 의해 지연되는 기준 신호의 지연시간을 두 번 검출하고 두 개의 지연시간을 이용하여 좌표를 구하므로 노이즈나 오프셋이 존재하는 경우에도 노이즈와 오프셋을 제거하여 정확하게 접촉물체의 접촉위치를 구할 수 있다.
또한, 커패시터형 터치 센싱 동작을 하는 경우에는 복수개의 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1) 내지 CL12_1 ~ CL12_(2n-1))을 가늘게 하여 저항을 크게 함으로써 복수개의 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1) 내지 CL12_1 ~ CL12_(2n-1))을 통해 접촉물체의 접촉위치를 결정한다.
즉, 복수개의 터치 패드들(P1_1 ~ P1_2n 내지 P12_1 ~ P12_2n) 각각은 정 사각형 형태이므로 한 개의 정방형을 형성하지만, 복수개의 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1) 내지 CL12_1 ~ CL12_(2n-1))은 선 폭이 작아서 적어도 3 내지 10 개의 정방형을 형성할 수 있다. 보통 ITO(인듐-주석의 복합 산화물)막에서 면 저항(sheet resistance)은 정방형 당 300 ~ 500 오옴(ohm)이므로 상기 커패시터형 터치 센싱 동작 원리로 본 발명의 제5 실시 예에 따른 접촉 센서 장치의 커패시터형 터치 센싱 동작을 위한 저항 값을 얻을 수 있다.
따라서, 저항형 터치 센싱 동작을 하는 경우 복수개의 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1) 내지 CL12_1 ~ CL12_(2n-1))을 통해 접촉물체의 접촉위치를 결정하는 동작 원리는 상기 도1, 도3 내지 도5의 터치 센싱 동작에서와 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 도 7은 본 발명의 제6 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도로서, 터치 판넬(600), 접촉 센서(660)를 구비한다.
제5 실시 예와 차이점은 동일한 채널의 복수개의 터치 패드들(P1_1 ~ P1_2n 내지 P12_1 ~ P12_2n) 사이에 복수개의 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(2n-1) 내지 CL12_1 ~ CL12_(2n-1))이 제거되고 메인 채널 라인(m1~m12)에서 각각 분기되어 배치되는 점이 있을 뿐이고, 접촉물체의 접촉위치를 결정하는 원리는 제5 실시 예와 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
즉, 본 실시 예에서의 저항형 멀티 터치 센싱 동작 시에는 제5 실시 예가 상기 제2 내지 제4 실시 예와 비교할 때 복수개의 터치 패드들(P1_1 ~ P1_2n 내지 P12_1 ~ P12_2n)의 정사각형 면적 때문에 가로축 해상도가 낮은 단점을 보완하기 위하여 패드 간격을 축소시켜 복수개의 채널들이 각각 독립적으로 막대 형태로 동작을 하고, 커패시터형 터치 센싱 동작을 하는 경우에는 복수개의 채널들을 형성하는 복수개의 연결선들을 가늘고 길게 하여 저항을 크게 함으로써 연결선들을 통해 접촉물체의 접촉위치를 결정한다.
따라서, 본 발명의 제6 실시 예에 의할 경우 동일한 채널의 복수개의 터치 패드들 사이의 간격이 감소하고 채널이 동일하지 않다면 멀티 터치도 가능하게 된다.
다음으로, 도 8은 본 발명의 제7 실시 예에 따라 5 와이어 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도로서, 터치 판넬(700), 접촉 센서(760)를 구비한다.
제6 실시 예와 차이점은 동일한 상부 시트 패드(720) 면적을 가지고 12 채널 대신 14 채널로 확장할 수 있다는 점과 동일한 채널의 복수개의 터치 패드들(P1_1 ~ P1_(n) 내지 P14_1 ~ P14_(n))이 연속적으로 배치되어 있는 대신 상부 시트 패드(720)의 세로 길이가 너무 길어서 커패시터형 터치 센싱의 세로축 해상도를 초과하는 경우를 대비하여 인접한 두 채널의 복수개의 터치 패드들이 교대로 배치되어 있다는 점이 있을 뿐이고, 접촉물체의 접촉위치를 결정하는 원리는 제5 실시 예와 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 발명의 제7 실시 예에 의할 경우 동일한 채널의 복수개의 터치 패드들 사이의 간격이 2배로 증가하고 채널이 동일하지 않다면 멀티 터치도 가능하며 인접한 두 채널을 연결하여 복수개의 터치 패드들을 막대형으로 만들면 저항형 멀티 터치 센싱 동작도 가능하게 된다.
다음으로, 도 9는 본 발명의 제8 실시 예에 따라 5 와이어 저항형 싱글 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도로서, 터치 판넬(800), 접촉 센서(860)를 구비한다.
제6 실시 예와 차이점은 동일한 상부 시트 패드(820) 면적에서 12 채널 대신 8 채널로 축소된다는 점과 동일한 채널의 복수개의 터치 패드들(P2_1 ~ P2_2n)이 연속적으로 배치되어 있는 대신 좌우에 엇갈려서 인접한 채널의 복수개의 터치 패드들(P1_1 ~ P1_(n), P3_1 ~ P3_2n)과 교대로 배치되어 있다는 점이 있을 뿐이고, 접촉물체의 접촉위치를 결정하는 원리는 제6 실시 예와 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 발명의 제8 실시 예에 의할 경우 동일한 채널의 복수개의 터치 패드들 사이의 간격이 2배로 증가하고 채널이 동일하지 않다면 멀티 터치도 가능하게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 접촉센서 장치는 저항형 멀티 터치와 제한된 커패시터형 멀티 터치를 동시에 인식할 수 있어 고 해상도 및 저 해상도의 터치 센싱이 모두 가능하고, 동시에 두 개 이상의 접촉 위치를 검출하는 것도 가능하다.
또한, 터치 패턴의 형태를 다양하게 하여 터치 판넬의 해상도를 증가시키고, 접촉 센서가 터치패턴의 양단으로 번갈아 기준 신호를 출력하여 지연시간을 두 번 검출하여 접촉위치의 좌표를 구하므로 노이즈나 오프셋이 존재하는 경우에도 정확하게 접촉물체의 접촉위치를 구할 수 있다.
상기에서는 이해의 편의상 커패시터형 터치 모드와 저항형 터치 모드를 분리된 것으로 설명하였으나, 두 동작 모드를 조합하여 사용할 수 있음은 당연하다. 예 를 들어, 손가락으로 터치 표면을 누르는 접촉 압력이 일정 이상이 되면 저항형 터치 모드로 동작을 시켜서 위치를 찾고, 접촉 압력이 일정 이하일 때는 커패시터형 터치 모드로 동작을 시켜도 된다.
따라서, 저항형 터치 모드로 먼저 동작을 하여 상부 시트 패드와 하부 시트 패드의 접촉 여부를 감지하여 접촉이 있을 경우에는 저항형 터지 모드로만 동작을 하여도 된다.
또한, 상기에서는 하부 시트 패드에 복수개의 터치 패드들을 두어 순차적으로 동작을 시키는 4선 방식의 동작으로 설명하였으나, 하부 시트 패드를 하나의 터지 패드로 하고 4귀퉁이에 신호를 인가하고 상부 시트 패드에 상기 예시한 터치 패드를 적용하여 5선 방식으로 변경할 수 있음은 당연하다.
이와 같은 5선 방식은 제한된 멀티 터치를 제공하지만, 하부 시트 패드를 가공하는 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 판넬(100) 내 상부 시트 패드 상 제1 터치 패드(Py1)의 확대도(a) 및 이에 대한 등가 회로도(b)이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시 예에 따라 저항형 싱글 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시 예에 따라 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제7 실시 예에 따라 5 와이어 저항형 멀티 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제8 실시 예에 따라 5 와이어 저항형 싱글 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱 기능을 하는 접촉 센서 장치의 구성도이다.

Claims (20)

  1. 복수개의 슬릿들을 구비하고 복수개의 제1 채널들 각각이 양단에 연결되는 커패시티브 센싱용 막대형 터치 패턴 및 복수개의 제2 채널들 각각이 양단에 연결되는 저항 센싱용 막대형 터치 패턴이 복수개의 브리지들로 연결되어 제1 방향으로 배치되는 복수개의 제1 터치 패드들;
    복수개의 제3 채널들 각각이 양단에 연결되고, 상기 제1 방향으로 신장되는 막대형으로 형성되고, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되는 복수개의 제2 터치 패드들;
    기준 신호를 상기 복수개의 제2 채널들에 순차적으로 인가하여 접촉 물체의 접촉 위치에 따라 변화되는 저항값 및 커패시턴스 값을 이용하여 저항형 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱을 하고 상기 접촉위치에 대응하는 접촉 위치 데이터를 발생하는 접촉 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접촉 센서는
    상기 접촉 센서 장치가 저항형 터치 센서로서 동작하는 경우, 상기 복수개의 제1 터치 패드들 중 일부 터치패턴과 상기 복수개의 제2 터치 패드들 중 일부 터치 패턴간이 연결되어 생기는 저항 값을 측정하기 위해 상기 복수개의 제1 채널들 각각을 상기 복수개의 제2 채널들 중 대응하는 상기 제2 채널과 쇼트시킨 후에 상기 기준 신호를 상기 쇼트된 복수개의 제1 및 제2 채널들에 순차적으로 인가하고, 지연된 기준 신호를 상기 복수개의 제3 채널들을 통하여 순차적으로 입력하고, 각각의 경우에 대하여 상기 기준 신호를 기준으로 상기 지연된 기준 신호의 지연시간을 측정하고 상기 지연시간을 이용하여 상기 저항값을 계산하여 상기 접촉물체의 접촉 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 접촉 센서는
    상기 접촉 센서 장치가 커패시터형 터치 센서로서 동작하는 경우, 상기 복수개의 제2 채널들 각각을 통하여 상기 복수개의 제1 터치 패드들 각각의 일측으로 상기 기준 신호를 순차적으로 인가하고, 상기 복수개의 제2 채널들 각각을 통하여 상기 복수개의 제1 터치 패드들 각각의 타측으로부터 지연된 기준 신호를 순차적으로 입력하고, 상기 기준 신호를 기준으로 상기 지연된 기준 신호의 지연시간을 검출하고, 상기 지연시간을 이용하여 상기 접촉물체의 접촉 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접촉 센서는
    인접한 상기 복수개의 제1 터치 패드들이 접촉되는 경우 접촉된 상기 복수개의 제1 터치 패드들의 X 좌표들 및 Y 좌표들을 산출하고 상기 X 좌표들 및 Y 좌표들을 보간법으로 계산하여 상기 접촉물체의 접촉 위치들을 결정하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  5. 복수개의 제1 채널들 각각이 양단에 연결되고, 제1 방향으로 신장되면서 면적이 감소되며, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되는 복수개의 제1 터치 패드들;
    상기 복수개의 제1 터치 패드들과 각각 쌍을 이루면서 같은 면에 배치되고, 복수개의 제2 채널들 각각이 양단에 연결되며, 상기 제1 방향으로 신장되면서 면적이 증가되고, 상기 제2 방향으로 배치되는 복수개의 제2 터치 패드들;
    상기 복수개의 제1 및 제2 터치 패드들과 다른 면에 배치되고, 복수개의 제3 채널들 각각이 양단에 연결되며, 각각 상기 제2 방향으로 신장되는 막대형으로 형성되고, 상기 제1 방향으로 배치되는 복수개의 제3 터치 패드들;
    기준 신호를 상기 복수개의 제1 및 제2 채널들에 순차적으로 인가하여 접촉 물체의 접촉 위치에 따라 변화되는 저항값 및 커패시턴스 값을 이용하여 저항형 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱을 하고 상기 접촉위치에 대응하는 접촉 위치 데이터를 발생하는 접촉 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 접촉 센서는
    상기 접촉 센서 장치가 커패시터형 터치 센서로서 동작하는 경우, 상기 기준 신호를 상기 복수개의 제1 및 제2 채널을 통해 상기 복수개의 제1 및 제2 터치 패드들 각각의 일측으로 인가한 후, 상기 기준 신호의 지연시간을 측정하여 상기 복수개의 제1 및 제2 터치 패드들 각각의 상기 커패시턴스 값을 측정하고, 상기 복수개의 제1 및 제2 터치 패드들 쌍에서 상기 커패시턴스 값의 비율에 따라 X 좌표를 결정하고, 상기 커패시턴스가 터치 패드 쌍의 상기 제2 방향 순서에 따라 Y 좌표를 결정하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 접촉 센서는
    상기 접촉 센서 장치가 저항형 터치 센서로서 동작하는 경우, 상기 복수개의 제1 및 제2 터치 패드들의 일부 패드와 상기 복수개의 제3 터치 패드들의 일부가 연결되어 생기는 저항 값을 측정하기 위해 상기 복수개의 제1 채널들 각각을 상기 복수개의 제2 채널들 중 대응하는 상기 제2 채널과 쇼트시키고, 상기 기준 신호를 상기 쇼트된 상기 복수개의 제1 및 제2 채널들 각각에 인가하고, 상기 제3 채널에서 순차적으로 측정하여 상기 접촉위치에 해당되는 저항값에 따라 달라지는 상기 기준 신호의 지연시간을 검출하고 상기 접촉물체의 접촉 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 접촉 센서는
    인접한 복수개의 터치 패드 쌍들이 동시에 접촉 되는 경우 접촉된 복수개의 터치 패드 쌍들 의 X 좌표들 및 Y 좌표들을 산출하고 상기 X 좌표들 및 Y 좌표들 을 보간법으로 계산하여 상기 접촉물체의 복수개의 접촉 위치들을 결정하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 및 제2 터치 패드들은
    직각 삼각형 형태의 터치 패턴들이 엇갈린 대칭구조로 막대형의 터치 패드 쌍을 형성하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 및 제2 터치 패드들은
    이등변 삼각형 형태의 터치 패턴들이 엇갈린 대칭구조로 막대형의 터치 패드 쌍을 형성하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 및 제2 터치 패드들은
    톱니 형태의 터치 패턴들이 엇갈린 대칭구조로 막대형의 터치 패드 쌍을 형성하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  12. 복수개의 제1 터치 패드들;
    복수개의 제2 채널들 각각이 양단에 연결되고, 제1 방향으로 배치되며, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 신장되는 막대형으로 형성되는 복수개의 제2 터치 패드들;
    기준 신호를 상기 복수개의 제1 채널들에 순차적으로 인가하여 접촉 물체의 접촉 위치에 따라 변화되는 저항값 및 커패시턴스 값을 이용하여 저항형 터치 센싱 및 커패시터형 터치 센싱을 하고 상기 접촉위치에 대응하는 접촉 위치 데이터를 발생하는 접촉 센서를 구비하고,
    상기 복수개의 제1 터치 패드들 중 상기 제1 방향으로 배치되는 제1 터치 패드들은 연결선에 의해 직렬로 연결되고, 복수개의 제1 채널들 각각이 상기 연결선에 의해 연결된 제1 터치 패드들의 양단에 연결되는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 접촉 센서는
    상기 접촉 센서 장치가 저항형 터치 센서로서 동작하는 경우, 상기 복수개의 제1 터치 패드들 중 일부 터치패턴과 상기 복수개의 제2 터치 패드들 중 일부 터치 패턴간이 연결되어 생기는 저항 값을 측정하기 위해 상기 복수개의 제1 채널들 각각으로 상기 기준 신호를 인가하고, 지연된 기준 신호를 상기 복수개의 제2 채널들을 통해 순차적으로 입력하고, 각각의 경우에 대하여 상기 기준 신호를 기준으로 상기 지연된 기준 신호의 지연시간을 측정하고 상기 지연시간을 이용하여 상기 저항값을 계산하여 상기 접촉물체의 접촉 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 접촉 센서는
    상기 접촉 센서 장치가 커패시터형 터치 센서로서 동작하는 경우, 상기 기준 신호를 상기 복수개의 제1 터치 패드들의 일단 및 타단으로 교대로 인가하여 상기 복수개의 제1 터치 패드들의 타단으로 출력되는 지연된 제1 지연 기준 신호 및 상기 복수개의 제1 터치 패드들의 일단으로 출력되는 제2 지연 기준 신호를 인가받아 상기 기준 신호와 상기 제1 및 제2 지연 기준 신호 각각의 지연시간 차를 이용하여 상기 접촉물체의 접촉위치를 구하는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 접촉 센서는
    상기 제1 및 제2 지연시간 각각에 대응하는 상기 접촉물체의 접촉위치 좌표들을 계산하고 상기 접촉위치 좌표들을 보간법으로 계산하여 상기 접촉위치 데이터를 구할 수 있는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 접촉 센서는
    상기 제1 및 제2 지연시간 사이의 지연시간 차를 이용하여 상기 접촉위치 데이터를 구할 수 있는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 접촉 센서는
    상기 제1 및 제2 지연시간 사이의 지연시간 비를 이용하여 상기 접촉위치 데이터를 구할 수 있는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 터치 패드들은
    상기 저항형 멀티 터치 센싱의 상기 제1 방향의 해상도가 낮은 경우 메인 채널 라인에서 각각 분기되어 배치되어 인접한 터치 패드들의 간격을 감소시키는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 터치 패드들은
    상기 커패시터형 터치 센싱의 상기 제2 방향의 해상도를 초과하는 경우 인접한 두 채널에 연결된 터치 패드들을 동일 직선 상에 교대로 배치하여 상기 인접한 터치 패드들의 간격을 증가시키는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 터치 패드들은
    상기 커패시터형 터치 센싱의 상기 제2 방향의 해상도를 초과하는 경우 동일한 채널의 좌우에 엇갈려서 인접한 채널의 터치 패드들과 교대로 배치하여 상기 인접한 터치 패드들의 간격을 증가시키는 것을 특징으로 하는 접촉 센서 장치.
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