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KR101073309B1 - 터치 스크린 시스템 및 그 구동방법 - Google Patents

터치 스크린 시스템 및 그 구동방법 Download PDF

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KR101073309B1
KR101073309B1 KR1020090113936A KR20090113936A KR101073309B1 KR 101073309 B1 KR101073309 B1 KR 101073309B1 KR 1020090113936 A KR1020090113936 A KR 1020090113936A KR 20090113936 A KR20090113936 A KR 20090113936A KR 101073309 B1 KR101073309 B1 KR 101073309B1
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driving
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electric field
active stylus
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구자승
김도엽
안순성
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삼성모바일디스플레이주식회사
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Abstract

상호 정전용량 방식의 터치 스크린 패널을 이용하여 사람의 손가락에 의한 멀티 터치 인식과 함께 능동 스타일러스에 의한 멀티 터치 인식을 동시에 구현하고, 손가락이 접촉될 경우 발생되는 상호 정전용량의 변화와 능동 스타일러스가 접촉될 경우 발생되는 상호 정전용량의 변화가 서로 상이함을 이용하여 이를 구분하여 처리함으로써, 보다 다양하고 미세한 멀티 터치 인식을 가능케 하는 터치 스크린 시스템 및 그 구동방법을 제공한다.

Description

터치 스크린 시스템 및 그 구동방법{touch screen system and driving method thereof}
본 발명은 터치 스크린 시스템에 관한 것으로, 특히 멀티 터치 인식을 구현하는 터치 스크린 시스템 및 그 구동방법에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.
이를 위해, 터치 스크린 패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다. 이와 같은 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있으며, 최근 들어서는 상기 터치 스크린 패널을 통해 멀티 터치 인식을 구현하는 멀티 터치 스크린 시스템에 대한 관심이 증가되고 있다.
특히 상기 정전용량 방식의 경우 자기 정전용량(self capacitance) 방식과 상호 정전용량(mutual capacitance) 방식을 통해 멀티 터치 인식을 구현할 수 있으며, 이는 사람의 손가락이 터치 스크린 패널의 표면에 하나 이상 접촉될 때, 인체의 전기장에 의해 상기 접촉 면에 위치한 감지셀(노드)에 형성되는 커패시턴스 변화를 검출하여 상기 접촉 위치를 인식하는 원리를 이용한다.
그러나, 상기 방식에 의할 경우 상기 사람의 손가락에 의한 접촉을 통해서는 보다 미세한 접촉 위치 인식 구현이 어렵다는 단점이 있다.
이를 극복하기 위해 끝이 뾰족한 스타일러스(stylus)를 사용함을 고려할 수 있으나, 수동(passive) 스타일러스의 경우 접촉면에서의 커패시턴스 변화가 극히 미미하여 위치 검출이 어렵고, 전계(electric field)를 자체적으로 생성하는 능동(active) 스타일러스의 경우에는 상기 발생되는 전계에 의해 실제 접촉된 위치에 대응되는 터치 스크린 패널의 감지셀(노드) 뿐 아니라 상기 감지라인과 연결된 다른 감지셀(노드)들에 영향을 주게 되어 접촉 위치 파악이 불가능하다는 단점이 있다.
본 발명은 상호 정전용량 방식의 터치 스크린 시스템에 있어서, 사람의 손가락에 의한 멀티 터치 인식과 함께 능동 스타일러스에 의한 멀티 터치 인식을 동시에 구현하는 터치 스크린 시스템 및 그 구동방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 시스템은, 복수의 구동 라인들, 상기 구동 라인들과 교차되는 방향으로 배열된 복수의 감지 라인들과, 상기 구동 라인들 및 감지 라인들의 교차점에 형성되는 복수의 감지셀들을 포함하는 터치 스크린 패널과; 상기 구동 라인들에 순차적으로 구동신호를 인가하는 구동회로와; 상기 각 감지셀들로부터 감지된 정전용량 변화를 검출하여 이에 대응한 감지신호를 생성하는 감지회로와; 상기 감지회로로부터 감지신호를 제공받아 검출된 터치 위치를 판별하는 처리부와; 상기 터치 스크린 패널과 분리 구성되며, 상기 터치 스크린 패널에 근접 또는 접촉할 때, 이에 인접한 감지셀과 연결된 구동 라인에 인가되는 구동신호에 동기되어 전계를 출력하는 능동 스타일러스가 포함됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 능동 스타일러스는, 접촉 또는 근접한 특정 구동 라인에 인가된 구동 신호에 의해 생성되는 전계를 감지하는 전계 감지 센서와; 상기 감지된 전계에 대응되는 별도의 전계를 발생시키기 위해 소정의 신호를 생성하는 신호 생성부와; 상기 신호 생성부에서 발생된 신호를 증폭하여 이를 전계로 출력하는 전계 방출부; 상기 전계 감지 센서, 신호 생성부, 전계 방출부에 전원을 인가하는 전원부가 포함된다.
또한, 상기 소정의 신호는 상기 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 교류 전압이며, 상기 전계 방출부는 상기 생성된 소정의 신호 즉, 교류 전압의 위상을 그대로 유지하여 레벨만 증폭시켜 출력하는 비반전 증폭기 또는 상기 생성된 교류 전압의 위상을 반전하여 출력하는 반전 증폭기로 구현된다.
또한, 상기 전계 방출부가 반전 증폭기로 구현되는 경우 상기 능동 스타일러스에 상기 신호 생성부에서 생성되는 교류 전압의 주파수를 변환하는 주파수 변환기가 더 포함된다.
또한, 상기 감지회로는 감지된 신호들의 레벨의 검출하는 레벨 검출기와; 상기 감지 신호를 디지털 신호로 변환하여 이를 처리부에 제공하는 아날로그 디지털 변환기(ADC)가 포함되며, 상기 증폭기가 반전 증폭기로 구현되는 경우 상기 감지된 신호들 중 특정 주파수를 갖는 신호들을 필터링하는 주파수 필터가 더 포함된다.
이 때, 상기 주파수 필터는 특정 주파수 대역을 갖는 신호만 필터링하는 밴드패스 필터로 구현된다.
또한, 상기 복수의 구동 라인들 및 감지 라인들은 유전체로서의 절연층을 사이에 두고, 투명 기판 상의 서로 다른 레이어에 형성되며, 투명 도전성 물질로 구현된다.
또한, 상기 구동 라인들과 감지 라인들 배열의 교차점인 상기 각 감지셀에서는 교차되는 구동라인과 감지라인 간의 상호 정전용량이 형성된다.
또한, 상기 각 감지셀에서 생성된 상호 정전용량은 상기 각 감지셀에 연결된 구동 라인에 상기 구동회로로부터 구동 신호가 인가되는 경우, 상기 각 감지셀에 연결된 감지라인으로 커플링된 감지 신호를 발생시킨다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 시스템의 구동방법은, 복수의 감지셀들을 포함하는 터치 스크린 패널의 적어도 하나의 감지셀에 손가락 및/또는 능동 스타일러스가 근접 또는 접촉되는 단계와; 상기 손가락 및/또는 능동 스타일러스가 근접 또는 접촉되는 적어도 하나의 감지셀과 연결된 구동 라인에 구동 신호가 인가되는 단계와; 상기 구동 라인에 인가되는 구동신호에 동기되어 상기 능동 스타일러스로부터 전계가 출력되는 단계와; 상기 손가락 및/또는 능동 스타일러스의 접촉에 의해 상기 각 감지셀에서의 상호 정전용량이 변화되고, 이에 상기 감지셀에 연결된 감지 라인으로 운반되는 전압 또는 전류가 변화되는 단계와; 상기 상호 정전용량의 변화 및 이에 따른 전압 또는 전류를 변화를 통해 상기 접촉이 수행되는 적어도 하나의 감지셀의 위치가 파악되는 단계가 포함된다.
여기서, 상기 감지셀들은 복수의 구동 라인들 및 복수의 감지 라인들의 교차점에 형성되며, 상기 구동 라인들에 순차적으로 구동 신호가 인가되는 단계가 더 포함된다.
또한, 상기 적어도 하나의 감지셀에 손가락이 접촉될 경우 발생되는 상호 정전용량의 변화와 능동 스타일러스가 접촉될 경우 발생되는 상호 정전용량의 변화가 서로 상이하며, 이를 구분하여 감지셀의 위치를 파악하는 단계가 더 포함된다.
또한, 상기 능동 스타일러스로부터 전계가 출력되는 단계는, 상기 능동 스타 일러스가 근접 또는 접촉된 감지셀에 연결된 구동 라인에 구동 신호가 인가될 경우 이에 의해 생성되는 전계를 감지하는 단계와; 상기 감지된 전계에 대응되는 별도의 전계를 발생시키기 위해 소정의 교류 전압을 생성하는 단계와; 상기 소정의 교류 전압을 증폭하여 이를 출력하는 단계가 포함된다.
이 때, 상기 소정의 교류 전압은 상기 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 교류 전압이다.
또한, 상기 증폭되는 소정의 교류 전압은 위상이 반전되어 출력될 수 있으며, 이 경우 상기 교류 전압의 주파수를 변환하는 단계가 더 포함된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 상호 정전용량 방식의 터치 스크린 패널을 이용하여 사람의 손가락에 의한 멀티 터치 인식과 함께 능동 스타일러스에 의한 멀티 터치 인식을 동시에 구현하고, 손가락이 접촉될 경우 발생되는 상호 정전용량의 변화와 능동 스타일러스가 접촉될 경우 발생되는 상호 정전용량의 변화가 서로 상이함을 이용하여 이를 구분하여 처리함으로써, 보다 다양하고 미세한 멀티 터치 인식을 가능케 하는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 시스템의 구성 블록도이며, 도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린 패널의 단순화된 회로도이다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 시스템(100)은, 제 1방향으로 배열된 복수의 구동 라인들(112)(X1,X2,…,Xn), 상기 구동 라인들과 교차되는 방향으로 배열된 복수의 감지 라인들(114)(Y1,Y2,…,Ym)과, 상기 구동 라인들(112) 및 감지 라인들(114)의 교차점에 형성되는 복수의 감지셀들(116)을 포함하는 터치 스크린 패널(110)과; 상기 구동 라인들(112)에 순차적으로 구동신호를 인가하는 구동회로(120)와; 상기 각 감지셀들(116)로부터 감지된 정전용량 변화를 검출하여 이에 대응한 감지신호를 생성하는 감지회로(130)와; 상기 감지회로(130)로부터 감지신호를 제공받아 검출된 터치 위치를 판별하는 처리부(140)와; 상기 터치 스크린 패널(110)에 접촉되는 대상으로서의 능동 스타일러스(160)를 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 능동 스타일러스(160)는 상기 터치 스크린 패널(110)과 분리 구성되며, 상기 터치 스크린 패널(110)에 근접 또는 접촉할 때, 인접한 감지셀(116)과 연결된 구동 라인(112)에 인가되는 구동신호에 동기되어 전계를 출력한다.
상기 복수의 구동 라인들(112) 및 감지 라인들(114)은 투명 기판(미도시) 상의 서로 다른 레이어에 형성되는 것으로, 투명 도전성 물질로 구현됨이 바람직하다. 이 때, 투명 도전성 물질은 ITO(Indium-Tin-Oxide), IZO(Indium-Zinc-Oxide) 또는 CNT(Carbon Nano Tube)로 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 구동 라인들(112) 및 감지 라인들(114) 사이에는 유전체로서의 역할을 수행하는 절연층(미도시)이 형성된다.
단, 도 1에 도시된 실시예에서는 상기 구동 라인들(112) 및 감지 라인들(114)이 서로 직교(orthogonal) 교차하는 형태로 배열됨을 그 예로 설명하고 있 으나, 이는 하나의 실시예로서 그 외에도 다른 기하학적 구성의 교차 형태(극좌표 배열의 동심 라인 및 방사상 라인) 등으로 구현될 수도 있다.
이와 같은 상기 구동 라인들(112)과 감지 라인들(114)의 배열에 의해 서로 교차되는 지점에 대해서는 구동라인과 감지라인 간의 상호 정전용량(Mutual Capacitance, CM)이 형성되며, 상기 상호 정전용량이 형성된 각 교차점은 터치 인식을 구현하는 각각의 감지셀(116)로서의 역할을 수행한다.
단, 상기 각 감지셀(116)에서 생성된 상호 정전용량은 상기 각 감지셀에 연결된 구동 라인(112)에 상기 구동회로(120)로부터 구동 신호가 인가되는 경우, 상기 각 감지셀에 연결된 감지라인(114)으로 커플링된 감지 신호를 발생시킨다.
즉, 상기 각 감지셀(116)에서 생성된 상호 정전용량은 상기 각 감지셀에 연결된 구동 라인으로 구동 신호가 인가되는 경우에 상기 각 감지셀과 연결된 감지라인을 통해 감지된다.
또한, 상기 구동회로(120)는 각 구동 라인들(X1,X2,…,Xn)에 순차적으로 구동 신호를 제공하므로, 상기 구동회로(120)가 구동 라인들(X1,X2,…,Xn) 중 어느 한 구동 라인에 구동 신호를 제공할 경우 그 외 다른 구동 라인들은 접지 상태를 유지한다.
따라서, 상기 구동 신호가 인가된 구동 라인과 교차되는 복수의 감지 라인들에 의한 복수의 교차점 즉, 감지셀들에는 각각의 상호 정전용량이 형성되며, 이와 같은 각 감지셀들에 손가락(150) 또는 스타일러스(160)가 접촉되는 경우 이에 대응 되는 감지셀에서 정전용량의 변화가 발생된다.
정리하면 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널(110)은 상호 정전용량 회로로 표현될 수 있으며, 이는 구동 라인(112) 및 감지 라인(114)을 포함하고, 이들이 공간적으로 분리됨으로써 정전용량 결합 노드 즉, 감지셀(116)을 형성한다. 이 때, 상기 구동 라인(112)은 전압원으로 표현된 구동회로(120)과 연결되고, 상기 감지 라인(114)은 감지회로(130)와 연결된다.
또한, 상기 구동 라인(112) 및 감지 라인(114) 각각은 소정의 기생 정전용량(112a, 114a)을 포함할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이 상기 구동 라인(112)와 감지 라인(114)의 교차점 즉, 감지셀(116)에 근접하는 도전성 물체(손가락(150) 또는 스타일러스(160))가 없는 경우라면 상기 감지셀(116)에서 발생되는 상호 정전용량(CM)은 변화가 없으나, 상기 도전성 물체가 감지셀(116)에 근접 또는 접촉될 경우에는 상기 상호 정전용량의 변화가 발생되며, 이러한 변화는 결과적으로 상기 감지셀(116)에 연결된 감지 라인(114)으로 운반되는 전류(및/또는 전압)을 변화시킨다.
이에 상기 감지 라인(114)와 연결된 감지회로(130)는 상기 정전용량 변화 및 감지셀(116)의 위치에 대한 정보(감지신호)를 ADC(미도시)를 거쳐 소정의 형태로 변환하여 처리부(140)에 전송한다.
상기 정전용량 변화가 발생된 감지셀(116)의 위치를 검출하는 방식에 대한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
상기 감지회로(130)는 상기 감지셀(116)에 연결된 감지 라인(114)의 정전용량 변화를 감지하게 되면, 상기 정전용량 변화가 발생된 감지 라인(114)의 좌표와 상기 구동회로(120)로부터 구동신호가 입력된 구동 라인(112) 즉, 상기 감지셀(116)에 연결된 구동 라인(112)의 좌표를 출력하여, 접촉이 수행된 적어도 하나의 감지셀들의 좌표를 얻게 된다.
이는 상기 감지회로(130)가 상기 구동회로(120)와 배선(미도시) 등을 통해 접속됨을 통해 구현되는 것으로서, 상기 구동회로(120)는 상기 구동 라인들(112)에 대해 스캔(순차적으로 구동 신호를 인가)하는 동시에 상기 스캔한 구동 라인들의 좌표를 상기 감지회로(130)로 끊임없이 출력함으로써, 상기 감지회로(130)는 상기 감지 라인(114)에 대한 정전용량 변화를 감지함과 동시에 상기 정전용량이 변화되는 지점 즉, 감지셀(116)에 대응되는 구동 라인(112)의 위치 좌표도 얻을 수 있게 된다.
이와 같은 구성에 의하여 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 시스템은 복수의 접촉 지점에 대한 인식 즉, 멀티 터치 인식을 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예는 사람의 손가락(150)에 의한 멀티 터치 인식과 함께 능동 스타일러스(160)에 의한 멀티 터치 인식을 동시에 구현함을 특징으로 한다.
즉, 사람의 손가락에 의한 접촉을 통해서는 보다 미세한 접촉 위치 인식 구현이 어렵다는 단점을 극복하기 위하여, 끝이 뾰족하고 전계(electric field)를 자체적으로 생성하는 능동(active) 스타일러스를 사용하여서도 멀티 터치 인식을 구 현할 수 있도록 한다.
단, 상기 기존의 능동 스타일러스와 같이 지속적으로 전계를 생성하여 이를 방출할 경우에는 상기 지속적으로 방출되는 전계에 의해 실제 접촉된 위치에 대응되는 감지셀 뿐 아니라 접촉되지 않은 다른 감지셀에 영향을 주게 되어 정확한 접촉 위치 파악이 불가능하다.
이에 따라 본 발명의 실시예에서는 상기 능동 스타일러스가 특정 감지셀에 근접(또는 접촉)할 경우에 상기 감지셀에 연결된 구동 라인으로 인가되는 구동 신호에 동기하여 전계를 증폭/출력함으로써, 상기 단점을 극복할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 의한 능동 스타일러스(160)는 터치 스크린 패널(110)의 특정 감지셀들(116)에 접촉할 때, 상기 감지셀들로 구동 신호가 인가되는 경우에만 이를 감지하여 전계를 생성함으로써, 상기 접촉이 수행된 감지셀들 외의 다른 감지셀들에 대해서는 영향을 미치지 않게 됨으로써, 능동(active) 스타일러스를 사용하여서도 멀티 터치 인식을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 손가락(150)이 접촉될 경우 발생되는 상호 정전용량의 변화와 능동 스타일러스(160)가 접촉될 경우 발생되는 상호 정전용량의 변화가 서로 상이함을 이용하여 이를 상기 감지회로(130) 및 처리부(140)에서 구분하여 처리함을 통해 보다 다양한 멀티 터치 인식 구현을 가능케 할 수 있다.
위와 같은 본 발명의 실시예에 의한 동작은 하기된 도 3 내지 9를 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
먼저 도 3a 내지 4b를 통해 손가락 접촉에 의한 터치 인식 구현에 대해 설명한다.
도 3a는 정상 상태(터치 없음) 조건에서의 감지셀에 대한 단면도이고, 도 3b는 도 3a에 의한 각 감지셀에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 결과를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 유전체로서의 절연막(118)에 의해 분리된 구동 라인(112) 및 감지라인(114) 간의 상호 정전용량 전계선(electric field line)(200)이 도시되어 있다. 또한, 상기 감지라인(114) 상부에는 보호막(119)이 형성된다.
이 때, 상기 구동 라인(112)와 감지 라인(114)가 교차되는 지점이 감지셀(116)이며, 상기 감지셀(116)에 대응하여 도시된 바와 같이 상기 구동 라인(112)와 감지 라인(114) 사이에 상호 정전용량(Mutual Capacitance, CM)이 형성된다.
단, 상기 각 감지셀(116)에서 생성된 상호 정전용량(CM)은 상기 각 감지셀에 연결되는 구동 라인(112)에 구동회로(120)로부터 구동 신호가 인가되는 경우에 발생된다.
즉, 도 3b를 참조하면, 상기 구동회로(120)는 각 구동 라인들(X1,X2,…,Xn)에 순차적으로 구동 신호(일 예로 3V의 전압)를 제공하고, 상기 구동회로(120)가 구동 라인들(X1,X2,…,Xn) 중 어느 한 구동 라인에 구동 신호를 제공할 경우 그 외 다른 구동 라인들은 접지 상태를 유지한다. 도 3b의 경우 제 1구동라인(X1)에 구동 신호가 인가되는 것으로 그 예로 한다.
따라서, 상기 구동 신호가 인가된 제 1구동 라인(X1)과 교차되는 복수의 감지 라인들에 의한 복수의 교차점 즉, 감지셀들(S11, S12,…S1m)에는 각각의 상호 정전용량이 형성되며, 이에 따라 상기 구동 신호가 인가되는 감지셀 별로 이에 연결된 감지라인(Y1,Y2,…,Ym)들로 상기 상호 정전용량에 대응되는 전압(일 예로 0.3V)이 감지된다.
도 4a는 손가락에 의한 접촉 조건에서의 감지셀에 대한 단면도이고, 도 4b는 도 4a에 의한 각 감지셀에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 결과를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 손가락(150)이 적어도 하나의 감지셀(116)에 접촉되면, 상기 손가락(150)은 저임피던스 물체로서 감지라인(114)에서 신체까지 AC 정전용량 C1을 갖는다. 신체는 약 200pF의 접지에 대한 자기 정전용량을 가지며, 이는 상기 C1보다 훨씬 크다.
이에 손가락(150)이 접촉되어 상기 구동라인(112)과 감지라인(114) 사이의 전계선(210)을 차단하는 경우, 상기 전계선은 손가락(150)과 신체에 내재된 정전용량 경로를 통해 접지로 분기되며, 그 결과 상기 도 3a에 도시된 정상 상태에서의 상호 정전용량(CM)은 상기 C1만큼 감소된다(CM1= CM - C1).
또한, 이와 같은 각 감지셀에서의 상호 정전용량 변화는 결과적으로 상기 감지셀(116)에 연결된 감지 라인(114)으로 운반되는 전압을 변화시킨다.
즉, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 구동회로(120)는 각 구동 라인들(X1,X2,…,Xn)에 순차적으로 구동 신호(일 예로 3V의 전압)를 제공함에 의해 상기 구동 신호가 인가된 제 1구동 라인(X1)과 교차되는 복수의 감지 라인들에 의한 복수의 감지셀들(S11, S12,…S1m)에는 각각의 상호 정전용량(CM)이 형성되는데, 손가락(150)에 의해 적어도 하나의 감지셀(일 예로 S12, S1m)이 접촉되는 경우 상기 상호 정전용량이 감소되어(CM1) 상기 접촉된 감지셀들(S12, S1m)과 연결된 감지라인(Y2, Ym)으로는 상기 감소된 상호 정전용량에 대응되는 전압(일 예로 0.2V)이 감지된다.
단, 상기 제 1구동 라인(X1)과 연결되어 있으나, 손가락(150)에 의한 접촉이수행되지 않은 다른 감지셀들은 그대로 기존의 상호 정전용량(CM)이 유지되므로 이에 연결된 감지라인들로는 이전과 같은 전압(일 예로 0.3V)이 감지된다.
이후 상기 감지 라인(Y1,Y2,…,Ym)과 연결된 감지회로(130)는 접촉된 감지셀들(S12, S1m)에 대한 상기 정전용량 변화 및 그 위치에 대한 정보(감지신호)를 ADC(미도시)를 거쳐 소정의 형태로 변환하여 처리부(140)에 전송한다.
상기 정전용량 변화가 발생된 감지셀(116)의 위치를 검출하는 방식에 대한 실시예는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바 있으므로 생략하며, 이와 같은 구성에 의하여 손가락에 의한 복수의 접촉 지점에 대한 인식 즉, 멀티 터치 인식을 구현할 수 있게 된다.
단, 도 4a에 도시된 바와 같이 일반적으로 손가락(150)으로 터치를 수행할 경우 접촉면적(A)의 직경은 약 6mm 정도로서, 이는 상기 감지셀의 면적보다 큰 것이 일반적이다. 따라서, 손가락(150)을 이용할 경우 보다 미세한 터치 인식 구현이 어렵다는 단점이 있다.
또한, 끝이 뾰족한 수동 스타일러스 즉, 단순히 도체로 구현되는 수동 스타일러스를 이용할 경우에는 접촉면이 작으므로 접촉면에서의 커패시턴스 변화가 극히 미미하여 위치 검출이 어려운 단점이 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는 손가락을 이용한 멀티 터치 인식과 더불어 끝이 뾰족한 능동 스타일러스에 의한 멀티 터치 구현이 가능함으로써, 상기 단점을 극복한다.
단, 앞서 언급한 바와 같이 기존의 능동 스타일러스는 지속적으로 전계를 생성하여 이를 방출하는 구성을 갖고 있으므로, 상기 지속적으로 방출되는 전계에 의해 실제 접촉된 위치에 대응되는 감지셀 뿐 아니라 접촉되지 않은 다른 감지셀에 영향을 주게 되어 정확한 접촉 위치 파악이 불가능하다.
이에 따라 본 발명의 실시예에서는 상기 능동 스타일러스가 특정 감지셀에 근접(또는 접촉)할 경우에 상기 감지셀에 연결된 구동 라인으로 인가되는 구동 신호에 동기하여 전계를 증폭/출력하는 구성을 갖는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 능동 스타일러스의 구성을 나타내는 블록도이다.
단, 도 5는 능동 스타일러스의 각 구성요소에 대한 블록도로서, 그 외형에 대해서는 도시되지 않았으나, 터치 스크린 패널과 접촉되는 부분이 뾰족한 형상의 도전체로 구현됨이 바람직하다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 능동 스타일러스(160)는, 접촉(또는 접근)하게 되는 구동 라인에 인가된 구동 신호에 의해 생성되는 전계를 감지하는 전계 감지 센서(162)와; 상기 전계가 감지되면, 이에 대응되는 별도의 전계를 발생시키기 위한 소정의 신호 즉, 교류 전압을 생성하는 신호 생성부(164)와; 상기 신호 생성부(164)에서 발생된 신호를 증폭하여 이를 전계로 출력하는 전계 방출부(166); 상기 각 구성요소들(162, 164, 166)에 전원을 인가하는 전원부(168)가 포함된다.
이 때, 상기 전계 감지 센서(162)는 구동 신호 인가에 따라 발생되는 전계를 감지할 수 있도록 코일을 포함하여 구현될 수 있다. 즉, 상기 전계 감지 센서(162)가 상기 구동 신호에 의해 발생되는 전계 형성 영역에 위치하면, 상기 전계에 의한 전기력을 감지할 수 있다.
또한, 상기 전계 감지 센서(162)에 의해 전계가 감지되면, 상기 신호 생성부(164)는 이에 대응하여 소정의 신호를 생성한다. 즉, 감지된 전계에 대응하여 상기 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 교류(AC) 전압을 생성할 수 있다.
이후, 상기 신호 생성부(164)를 통해 생성된 신호는 전계 방출부(166)를 통해 증폭되며, 이는 스타일러스의 뾰족한 끝단부를 통해 전계로 출력된다. 이 때, 상기 전계 방출부(166)는 생성된 교류 전압의 위상을 그대로 유지하여 레벨(Amplitude)만 증폭시켜 출력하는 비반전 증폭기로 구현될 수도 있고, 위상을 반전하여 출력하는 반전 증폭기로 구현될 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 실시예에 의한 의한 능동 스타일러스(160)는 터치 스크린 패널(110)의 특정 감지셀들(116)에 접촉할 때, 상기 감지셀들에 연결된 구동 라인에 구동 신호가 인가되는 경우에만 이를 감지하여 전계를 생성하여, 상기 접촉이 수행된 감지셀들 외의 다른 구동 라인 즉, 접지 상태의 구동 라인들과 연결된 다른 감지셀들에 대해서는 영향을 미치지 않게 됨으로써, 능동(active) 스타일러스를 사용하여서도 멀티 터치 인식을 구현할 수 있게 된다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 의한 능동 스타일러스 접촉 조건에서의 감지셀 단면도이고, 도 6b 및 6c는 도 6a에 의한 각 감지셀에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 결과를 개략적으로 나타내는 도면이다.
단, 도 6a의 경우 상기 능동 스타일러스에 출력되는 전계가 비반전 증폭기에 의해 증폭된 것을 그 예로 설명한다. 또한, 상기 능동 스타일러스가 접촉되지 않은 상태는 앞서 도 3a 및 도 3b에서 설명한 바와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
도 6a를 참조하면, 이는 구동 신호가 구동 라인(112)에 인가된 상태에서의 능동 스타일러스(160) 접촉에 의한 감지셀(116)에서의 상호 정전용량 변화를 설명한다.
능동 스타일러스(160)가 적어도 하나의 감지셀(116)에 접촉되면, 상기 능동 스타일러스(160)는 상기 감지셀(116)을 구성하는 구동 라인(112)에 인가되는 구동 신호에 의한 전계를 감지하고, 이에 대응한 전계를 증폭/출력한다.
도 6a의 제 1전계선(220)은 상기 구동 신호 인가로 발생되는 전계에 의한 것 이고, 제 2전계선(600)은 상기 능동 스타일러스(160)에서 출력되는 전계에 의한 것이다.
이 때, 상기 능동 스타일러스(160)에서 출력되는 전계는 비반전 증폭기를 통해 출력된 AC 전압에 의한 것으로, 상기 AC 전압은 상기 감지된 전계 즉, 구동 신호 인가에 의한 전계에 대응하여 상기 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 교류(AC) 전압이다.
이에 따라 도시된 바와 같이 상기 제 1, 2전계선은 각각 구동 라인(112) 및 능동 스타일러스(160)에서 감지라인(114) 방향으로 형성된다.
즉, 상기 감지셀(116)에 대응하여 도시된 바와 같이 상기 구동 라인(112)와 감지 라인(114) 사이에 상호 정전용량(Mutual Capacitance, CM)이 형성되고, 상기 감지라인(114)와 능동 스타일러스(160) 사이에는 AC 정전용량 C2가 형성된다.
따라서, 상기 능동 스타일러스(160)가 상기 감지셀(116)에 접촉하게 되면, 정상 상태(미 접촉 상태)에서의 상호 정전용량(CM)은 상기 C2만큼 증가된다(CM2= CM + C2).
또한, 이와 같은 각 감지셀에서의 상호 정전용량 변화는 결과적으로 상기 감지셀(116)에 연결된 감지 라인(114)으로 운반되는 전압을 변화시킨다.
즉, 도 6b를 참조하면, 상기 구동회로(120)는 각 구동 라인들(X1,X2,…,Xn)에 순차적으로 구동 신호(일 예로 3V의 전압)를 제공하고, 상기 구동회로(120)가 구동 라인들(X1,X2,…,Xn) 중 어느 한 구동 라인에 구동 신호를 제공할 경우 그 외 다른 구동 라인들은 접지 상태를 유지한다. 도 6b의 경우 제 1구동라인(X1)에 구동 신호가 인가되는 것으로 그 예로 한다.
상기 구동 신호가 인가된 제 1구동 라인(X1)과 교차되는 복수의 감지 라인들에 의한 복수의 감지셀들(S11, S12,…S1m)에는 각각의 상호 정전용량(CM)이 형성되는데, 능동 스타일러스(160)에 의해 적어도 하나의 감지셀(일 예로 S11, S12)이 접촉되는 경우 상기 상호 정전용량이 증가되어(CM2) 상기 접촉된 감지셀들(S11, S12)과 연결된 감지라인(Y1, Y2)으로는 상기 증가된 상호 정전용량에 대응되는 전압(일 예로 0.5V)이 감지된다.
단, 상기 제 1구동 라인(X1)과 연결되어 있으나, 능동 스타일러스(160)에 의한 접촉이 수행되지 않은 다른 감지셀들은 그대로 기존의 상호 정전용량(CM)이 유지되므로 이에 연결된 감지라인들로는 이전과 같은 전압(일 예로 0.3V)이 감지된다.
또한, 상기 능동 스타일러스(160)의 동작을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 도 6c를 참조하면, 상기 능동 스타일러스(160)가 제 1구동 라인(X1)에 연결된 감지셀들(S11, S12)에 접촉되나, 구동 신호가 상기 제 1구동 라인(X1)이 아닌 제 2구동 라인(X2)에 인가되는 경우를 가정한다.
이 경우, 상기 능동 스타일러스(160)는 접촉된 감지셀들(S11, S12)에 연결된 구동 라인(X1)으로 구동 신호가 인가되지 않으므로 전계를 감지하지 못해 별도의 전계를 출력하지 않는다.
따라서, 이 경우 상기 능동 스타일러스(160)는 단순한 도체에 불과한 것이므 로, 터치 인식이 수행되지 않는다. 즉, 감지 라인들(Y1,Y2,…,Ym)로는 모두 기존의 상호 정전용량(CM)에 대응되는 전압(일 예로 0.3V)이 감지된다.
그러나, 기존의 능동 스타일러스와 같이 구동 신호 인가에 동기되지 않고 지속적으로 전계를 방출하는 경우라면, 도 6b의 경우 스타일러스가 실제로 접촉되지 않은 감지셀들(S21, S22)에서 접촉된 것으로 감지되는 오류가 발생된다.
결과적으로 본 발명에 실시예에 의한 의한 능동 스타일러스(160)는 터치 스크린 패널(110)의 특정 감지셀들(116)에 접촉할 때, 상기 감지셀들에 연결된 구동 라인에 구동 신호가 인가되는 경우에만 이를 감지하여 전계를 생성하여 상기 접촉이 수행된 감지셀들 외의 다른 구동 라인 즉, 접지 상태의 구동 라인들과 연결된 다른 감지셀들에 대해서는 영향을 미치지 않게 됨으로써, 능동(active) 스타일러스를 사용하여서도 멀티 터치 인식을 구현할 수 있게 된다.
이후 상기 감지 라인(Y1,Y2,…,Ym)과 연결된 감지회로(130)는 접촉된 감지셀들(S12, S1m)에 대한 상기 정전용량 변화 및 그 위치에 대한 정보(감지신호)를 ADC(미도시)를 거쳐 소정의 형태로 변환하여 처리부(140)에 전송한다.
상기 정전용량 변화가 발생된 감지셀(116)의 위치를 검출하는 방식에 대한 실시예는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바 있으므로 생략하며, 이와 같은 구성에 의하여 능동 스타일러스(160)에 의한 복수의 접촉 지점에 대한 인식 즉, 멀티 터치 인식을 구현할 수 있게 된다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 능동 스타일러스 접촉 조건에서의 감지셀 단면도이고, 도 7b 도 7a에 의한 각 감지셀에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 결과를 개략적으로 나타내는 도면이다.
단, 도 7a의 경우 상기 능동 스타일러스에 출력되는 전계가 반전 증폭기에 의해 증폭된 것을 그 예로 설명한다. 또한, 상기 능동 스타일러스가 접촉되지 않은 상태는 앞서 도 3a 및 도 3b에서 설명한 바와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
도 7a를 참조하면, 이는 구동 신호가 구동 라인(112)에 인가된 상태에서의 능동 스타일러스(160) 접촉에 의한 감지셀(116)에서의 상호 정전용량 변화를 설명한다.
능동 스타일러스(160)가 적어도 하나의 감지셀(116)에 접촉되면, 상기 능동 스타일러스(160)는 상기 감지셀(116)을 구성하는 구동 라인(112)에 인가되는 구동 신호에 의한 전계를 감지하고, 이에 대응한 전계를 증폭/출력한다.
도 7a의 제 1전계선(230)은 상기 구동 신호 인가로 발생되는 전계에 의한 것이고, 제 2전계선(610)은 상기 능동 스타일러스(160)에서 출력되는 전계에 의한 것이다.
이 때, 상기 능동 스타일러스(160)에서 출력되는 전계는 반전 증폭기를 통해 출력된 AC 전압에 의한 것으로, 상기 AC 전압은 상기 감지된 전계 즉, 구동 신호 인가에 의한 전계에 대응하여 상기 구동 신호와 반대의 위상을 갖는 교류(AC) 전압이다.
이에 따라 도시된 바와 같이 상기 제 1전계선(230)은 구동 라인(112)에서 감 지라인(114) 방향으로 형성되고, 상기 제 2전계선(610)은 감지라인(114)에서 능동 스타일러스(160) 방향으로 형성된다.
즉, 상기 제 2전계선(610)의 방향이 앞서 설명한 도 6a의 제 2전계선(600)과 반대 방향으로 형성된다.
즉, 상기 구동 라인(112)와 감지 라인(114) 사이에 상호 정전용량(Mutual Capacitance, CM)이 형성되고, 상기 감지라인(114)와 능동 스타일러스(160) 사이에는 AC 정전용량 C3가 형성되며, 상기 능동 스타일러스(160)가 상기 감지셀(116)에 접촉하게 되면, 정상 상태(미 접촉 상태)에서의 상호 정전용량(CM)은 상기 C3만큼 감소된다(CM3= CM - C3).
또한, 이와 같은 각 감지셀에서의 상호 정전용량 변화는 결과적으로 상기 감지셀(116)에 연결된 감지 라인(114)으로 운반되는 전압을 변화시킨다.
즉, 도 7b를 참조하면, 상기 구동회로(120)는 각 구동 라인들(X1,X2,…,Xn)에 순차적으로 구동 신호(일 예로 3V의 전압)를 제공하고, 상기 구동회로(120)가 구동 라인들(X1,X2,…,Xn) 중 어느 한 구동 라인에 구동 신호를 제공할 경우 그 외 다른 구동 라인들은 접지 상태를 유지한다. 도 7b의 경우 제 1구동라인(X1)에 구동 신호가 인가되는 것으로 그 예로 한다.
상기 구동 신호가 인가된 제 1구동 라인(X1)과 교차되는 복수의 감지 라인들에 의한 복수의 감지셀들(S11, S12,…S1m)에는 각각의 상호 정전용량(CM)이 형성 되는데, 능동 스타일러스(160)에 의해 적어도 하나의 감지셀(일 예로 S11, S12)이 접촉되는 경우 상기 상호 정전용량이 감소되어(CM3) 상기 접촉된 감지셀들(S11, S12)과 연결된 감지라인(Y1, Y2)으로는 상기 감소된 상호 정전용량에 대응되는 전압(일 예로 0.1V)이 감지된다.
단, 상기 제 1구동 라인(X1)과 연결되어 있으나, 능동 스타일러스(160)에 의한 접촉이 수행되지 않은 다른 감지셀들은 그대로 기존의 상호 정전용량(CM)이 유지되므로 이에 연결된 감지라인들로는 이전과 같은 전압(일 예로 0.3V)이 감지된다.
이후 상기 감지 라인(Y1,Y2,…,Ym)과 연결된 감지회로(130)는 접촉된 감지셀들(S11, S12)에 대한 상기 정전용량 변화 및 그 위치에 대한 정보(감지신호)를 ADC(미도시)를 거쳐 소정의 형태로 변환하여 처리부(140)에 전송한다.
상기 정전용량 변화가 발생된 감지셀(116)의 위치를 검출하는 방식에 대한 실시예는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바 있으므로 생략하며, 이와 같은 구성에 의하여 능동 스타일러스에 의한 복수의 접촉 지점에 대한 인식 즉, 멀티 터치 인식을 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 손가락(150)이 접촉될 경우 발생되는 상호 정전용량의 변화와 능동 스타일러스(160)가 접촉될 경우 발생되는 상호 정전용량의 변화가 서로 상이함을 이용하여 이를 상기 감지회로(130) 및 처리부(140)에서 구분하여 처리함을 통해 보다 다양한 멀티 터치 인식 구현을 가능케 할 수 있다.
즉, 동시에 손가락(150)과 능동 스타일러스(160)이 접촉되더라도 이를 구분하여 인식할 수 있다.
특히 도 6를 통해 설명한 실시예 즉, 비반전 증폭기를 통해 능동 스타일러스(160)가 구동 신호와 동일한 위상의 AC 신호를 출력할 경우에는 감지라인에 의한 감지 신호의 레벨(일 예로 0.5V)이 손가락(150) 접촉에 의한 감지 신호의 레벨(일 예로 0.2V)과 크게 차이가 나므로 일 예로 감지회로(130)에 레벨 검출기(미도시) 및/또는 레벨 비교기(미도시)를 구비함으로써 쉽게 구분할 수 있다.
그러나, 도 7을 통해 설명한 실시예 즉, 반전 증폭기를 통해 구동 신호와 상이한 위상의 AC 신호를 출력할 경우에는 감지라인에 의한 감지 신호의 레벨(일 예로 0.1V)이 손가락(150) 접촉에 의한 감지 신호의 레벨(일 예로 0.2V)과 차이가 크지 않으므로 그 구분이 어려울 수 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는 능동 스타일러스(160) 및 감지회로(130)의 구성을 변경함을 통해 이러한 문제를 극복할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 능동 스타일러스의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 감지회로의 구성을 나타내는 블록도이다.
단, 이는 도 5에 도시된 능동 스타일러스와 비교하여 주파수 변환기가 추가로 구비되는 것 외에는 그 구성이 동일하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 능동 스타일러스(160')는, 접촉(또는 접근)하게 되는 구동 라인에 인가된 구동 신호에 의해 생성되는 전계를 감지하는 전계 감지 센서(162)와; 상기 전계가 감지되면, 이에 대응되는 별도의 전계를 발생시키기 위한 소정의 신호 즉, 교류 전압을 생성하는 신호 생성부(164)와; 상기 신호 생성부(164)에서 발생된 신호를 증폭하여 이를 전계로 출력하는 전계 방출부(166); 상기 각 구성요소들(162, 164, 166)에 전원을 인가하는 전원부(168) 외에 상기 신호 생성부(164)에서 생성되는 신호 즉, 교류 전압의 주파수를 변환하는 주파수 변환기(169)가 추가로 더 구비된다.
단, 이 경우 상기 전계 방출부(166)는 생성된 교류 전압의 위상을 반전하여 출력하는 반전 증폭기로 구현된다.
이와 같이 상기 주파수 변환기(169)를 추가로 구성하는 것은, 상기 반전 증폭기(166)를 통해 구동 신호와 상이한 위상의 AC 신호를 출력할 경우에는 감지라인에 의한 감지 신호의 레벨(일 예로 0.1V)이 손가락(150) 접촉에 의한 감지 신호의 레벨(일 예로 0.2V)과 차이가 크지 않아 구분이 어려운 문제를 극복하기 위한 것으로, 감지되는 신호의 레벨은 손가락(150) 접촉에 의한 감지 신호의 레벨과 유사하더라도 그 주파수가 상이하므로 구분이 가능하게 된다.
단, 이 경우 상기 주파수가 상이함을 검출하기 위해서는 감지회로(130)에 상기 변환된 주파수를 검출할 수 있는 주파수 필터가 구비되어야 한다.
이에 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 감지회로(130)는 주파수 필터(134)를 포함한다.
즉, 상기 감지회로(130)는 감지된 신호들의 레벨의 검출하는 레벨 검출기(132)와; 상기 감지된 신호들 중 특정 주파수를 갖는 신호들을 필터링하는 주파수 필터(134)와; 상기 레벨 검출기(132) 및/또는 주파수 필터(134)를 거친 감지 신호를 디지털 신호로 변환하여 이를 상기 처리부(140)로 제공하는 아날로그 디지털 변환기(ADC)(136)를 포함하여 구성된다.
상기 레벨 검출기(132)는 감지 신호의 레벨을 검출하는 역할을 수행하는 것으로 이를 통해 도 6의 실시예에 의한 능동 스타일러스(160)를 이용하여 접촉이 수행된 경우의 감지신호와 손가락(150)을 이용하여 접촉이 수행된 경우의 감지신호의 구분이 가능하다.
또한, 상기 주파수 필터(134)는 앞서 도 8에 도시된 주파수 변환기(169)에 의해 변환된 주파수를 필터링하도록 특정 주파수 대역에 대한 밴드패스 필터로 구현되며, 이를 통해 도 7 및 도 8의 실시예에 의한 능동 스타일러스(160')를 이용하여 접촉이 수행된 경우의 감지신호와 손가락(150)을 이용하여 접촉이 수행된 경우의 감지신호의 구분이 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 시스템의 구성 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린 패널의 단순화된 회로도.
도 3a는 정상 상태(터치 없음) 조건에서의 감지셀에 대한 단면도.
도 3b는 도 3a에 의한 각 감지셀에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 결과를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4a는 손가락에 의한 접촉 조건에서의 감지셀에 대한 단면도.
도 4b는 도 4a에 의한 각 감지셀에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 결과를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 능동 스타일러스의 구성을 나타내는 블록도.
도 6a는 본 발명의 실시예에 의한 능동 스타일러스 접촉 조건에서의 감지셀 단면도.
도 6b 및 6c는 도 6a에 의한 각 감지셀에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 결과를 개략적으로 나타내는 도면.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 능동 스타일러스 접촉 조건에서의 감지셀 단면도.
도 7b 도 7a에 의한 각 감지셀에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 결과를 개략적으로 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 능동 스타일러스의 구성을 나타내는 블록도.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 감지회로의 구성을 나타내는 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 터치 스크린 시스템 110: 터치 스크린 패널
112: 구동 라인 114: 감지 라인
116: 감지셀 120: 구동회로
130: 감지회로 140: 처리부
150: 손가락 160, 160': 능동 스타일러스
162: 전계 감지센서 164: 신호 생성부
166: 전계 방출부 168: 전원부
169: 주파수 변환기 132: 레벨 검출기
134: 주파수 필터 136: ADC

Claims (19)

  1. 복수의 구동 라인들, 상기 구동 라인들과 교차되는 방향으로 배열된 복수의 감지 라인들과, 상기 구동 라인들 및 감지 라인들의 교차점에 형성되는 복수의 감지셀들을 포함하는 터치 스크린 패널과;
    상기 구동 라인들에 순차적으로 구동신호를 인가하는 구동회로와;
    상기 각 감지셀들로부터 감지된 정전용량 변화를 검출하여 이에 대응한 감지신호를 생성하는 감지회로와;
    상기 감지회로로부터 감지신호를 제공받아 검출된 터치 위치를 판별하는 처리부와;
    상기 터치 스크린 패널과 분리 구성되며, 상기 터치 스크린 패널에 근접 또는 접촉할 때, 이에 인접한 감지셀과 연결된 구동 라인에 인가되는 구동신호에 동기되어 전계를 출력하는 능동 스타일러스가 포함됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 능동 스타일러스는,
    접촉 또는 근접한 특정 구동 라인에 인가된 구동 신호에 의해 생성되는 전계를 감지하는 전계 감지 센서와;
    상기 감지된 전계에 대응되는 별도의 전계를 발생시키기 위해 소정의 신호를 생성하는 신호 생성부와;
    상기 신호 생성부에서 발생된 신호를 증폭하여 이를 전계로 출력하는 전계 방출부;
    상기 전계 감지 센서, 신호 생성부, 전계 방출부에 전원을 인가하는 전원부가 포함됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 소정의 신호는 상기 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 교류 전압임을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 전계 방출부는 상기 신호 생성부에서 생성된 상기 소정 신호의 위상을 그대로 유지하여 레벨만 증폭시켜 출력하는 비반전 증폭기로 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 전계 방출부는 상기 신호 생성부에서 생성된 상기 소정 신호의 위상을 반전하여 출력하는 반전 증폭기로 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 능동 스타일러스에 상기 신호 생성부에서 생성되는 교류 전압의 주파수를 변환하는 주파수 변환기가 더 포함됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 감지회로는 감지된 신호들의 레벨의 검출하는 레벨 검출기와;
    상기 감지 신호를 디지털 신호로 변환하여 이를 처리부에 제공하는 아날로그 디지털 변환기(ADC)가 포함됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 감지된 신호들 중 특정 주파수를 갖는 신호들을 필터링하는 주파수 필터가 더 포함됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 주파수 필터는 특정 주파수 대역을 갖는 신호만 필터링하는 밴드패스 필터로 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 구동 라인들 및 감지 라인들은 유전체로서의 절연층을 사이에 두고, 투명 기판 상의 서로 다른 레이어에 형성되며, 투명 도전성 물질로 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 라인들과 감지 라인들 배열의 교차점인 상기 각 감지셀에서는 교차되는 구동라인과 감지라인 간의 상호 정전용량이 형성됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 각 감지셀에서 생성된 상호 정전용량은 상기 각 감지셀에 연결된 구동 라인에 상기 구동회로로부터 구동 신호가 인가되는 경우에 상기 각 감지셀에 연결된 감지라인으로 커플링된 감지 신호를 발생시킴을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템.
  13. 복수의 감지셀들을 포함하는 터치 스크린 패널의 적어도 하나의 감지셀에 손가락 및/또는 능동 스타일러스가 근접 또는 접촉되는 단계와;
    상기 손가락 및/또는 능동 스타일러스가 근접 또는 접촉되는 적어도 하나의 감지셀과 연결된 구동 라인에 구동 신호가 인가되는 단계와;
    상기 구동 라인에 인가되는 구동신호에 동기되어 상기 능동 스타일러스로부터 전계가 출력되는 단계와;
    상기 손가락 및/또는 능동 스타일러스의 접촉에 의해 상기 각 감지셀에서의 상호 정전용량이 변화되고, 이에 상기 감지셀에 연결된 감지 라인으로 운반되는 전 압 또는 전류가 변화되는 단계와;
    상기 상호 정전용량의 변화 및 이에 따른 전압 또는 전류를 변화를 통해 상기 접촉이 수행되는 적어도 하나의 감지셀의 위치가 파악되는 단계가 포함됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템의 구동방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 감지셀들은 복수의 구동 라인들 및 복수의 감지 라인들의 교차점에 형성되며, 상기 구동 라인들에 순차적으로 구동 신호가 인가되는 단계가 더 포함됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템의 구동방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 감지셀에 손가락이 접촉될 경우 발생되는 상호 정전용량의 변화와 능동 스타일러스가 접촉될 경우 발생되는 상호 정전용량의 변화가 서로 상이하며, 이를 구분하여 감지셀의 위치를 파악하는 단계가 더 포함됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템의 구동방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 능동 스타일러스로부터 전계가 출력되는 단계는,
    상기 능동 스타일러스가 근접 또는 접촉된 감지셀에 연결된 구동 라인에 구동 신호가 인가될 경우 이에 의해 생성되는 전계를 감지하는 단계와;
    상기 감지된 전계에 대응되는 별도의 전계를 발생시키기 위해 소정의 교류 전압을 생성하는 단계와;
    상기 소정의 교류 전압을 증폭하여 이에 의해 발생되는 전계를 출력하는 단계가 포함됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템의 구동방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 소정의 교류 전압은 상기 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 교류 전압임을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템의 구동방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 증폭되는 소정의 교류 전압은 위상이 반전되어 출력됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템의 구동방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 교류 전압의 주파수를 변환하는 단계가 더 포함됨을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템의 구동방법.
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