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KR101516059B1 - 터치 스크린 및 이의 구동 방법 - Google Patents

터치 스크린 및 이의 구동 방법 Download PDF

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KR101516059B1
KR101516059B1 KR1020120153612A KR20120153612A KR101516059B1 KR 101516059 B1 KR101516059 B1 KR 101516059B1 KR 1020120153612 A KR1020120153612 A KR 1020120153612A KR 20120153612 A KR20120153612 A KR 20120153612A KR 101516059 B1 KR101516059 B1 KR 101516059B1
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South Korea
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sensing
touch screen
line
switching unit
switching
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조호윤
장재혁
홍윤기
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 터치 스크린 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 상기 터치스크린은, 터치 스크린의 구동 라인 및 감지 라인의 배선에 각각 연결되는 복수의 스위치로 구성된 스위칭부; 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 정전 용량 또는 EMR(electro magnetic resonance)을 센싱하는 센싱부; 및 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 주 제어부를 포함함으로써, 터치 스크린 베젤의 영역을 넓히지 않으면서 센싱 감도를 향상 시킬 수 있고 또한 동일한 배선 구조를 사용하여 EMR(electro magnetic resonance) 센싱 및 정전 용량 센싱은 물론 안테나 패턴을 형성하여 안테나로 동작할 수도 있다.

Description

터치 스크린 및 이의 구동 방법{Touch screen and method for driving the same}
본 발명은 터치 스크린 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
스마트 모바일 시스템 발전은 실로 우리 생활 전반의 급속한 변화에 기여하고 있다. 특정한 공간에서만 이루어질 수 있던 일들이 언제 어디서나 시간과 장소의 구애를 받지 않고 가능하게 되었다. 예를 들어, 이동 중에 이메일로 업무를 본다든지, 인터넷을 접속하여 정보를 찾는다든지 하는 일들이 이제는 자연스러운 일상이 되었다. 이것은 반도체 제조기술의 발전으로 시스템의 소형화가 가능해졌고 기가바이트 이상의 고용량의 메모리가 하나의 칩으로 구현되었으며, 회로 기술의 발전으로 인하여 고성능, 저소비 전력의 프로세서 기술이 가능해 졌기 때문이다. 이러한 모바일 시스템의 혁명은 스마트폰 또는 테블릿 PC를 통하여 구현되고 있다. 모바일 시스템의 소형화, 고급화, 스마트화를 가능하게 해준 것 중의 하나가 바로 입력장치의 혁신이다. 고정형 컴퓨터에서 사용되고 있는 키보드, 마우스와 같은 입력장치들은 그 크기와 무게 등, 물리적인 한계로 인하여 모바일 시스템에 치명적인 제약이 될 수 있다. 그러나 이것을 효과적으로 해결해 준 것이 바로 터치스크린이다. 추가적인 공간이 소요되지 않을 뿐만 아니라 멀티터치와 같은 효과적이면서도 진보된 입력을 가능하게 만들었다. 터치 스크린은 손가락과 스크린의 접촉에 의해 동작을 수행하기 때문에 스크린을 터치할 때 자연스럽게 촉각 피드백을 느낄 수 있다.
예를 들어, 애플의 iPod Touch가 등장한 이래로 아이폰, 아이패드, 겔럭시, 겔러시 노트 등 다양한 모바일 디바이스에서 터치 인터페이스가 사용자 입력 수단으로서 사용되고 있다.
앞으로 진화할 모바일 시스템의 외형적인 변화가 어떠한 형태이든지 간에 모바일 시스템을 진일보시키기 위한 입력 시스템의 진화도 지속적으로 이루어 질 것이다.
이러한 터치 스크린의 터치를 감지하는 센싱에 있어서 크게 정전용량 센싱 및 EMR 센싱 두 가지 방식이 있다.
먼저, 정전 용량 방식의 센싱은 신체 또는 특정 물체가 접촉했을 때 발생하는 정전 용량(capacitance)의 변화를 감지하는 것이다. 터치할 면에 인체가 접촉할 때 발생하는 미세한 정전 용량의 변화치와 설정치 간의 차이를 감지하여 최종 출력을 생성하게 된다. 터치 센서에 접촉되는 부분은 금속으로 만들어지는데 그 금속 부분에 적은 양의 전류를 흘려주게 되면 동작 대기 상태가 된다. 이때 사용자가 스위치에 손을 가져다 대면 사람의 몸에 전기가 흘러 짧은 시간에 그 전압이 변하게 되고 내부의 회로는 그 전압에 반응하여 출력이 변하게 된다.
한편, EMR 센싱은 전자기 유도 방식으로 펜에 내장된 코일이 단말기 센서에서 나오는 특정한 영역의 주파수를 주고받으면서 펜의 필압, 속도, 좌표 정보를 감지하는 것이다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 표면 센서 보드에서 생성된 자기장에 펜의 공진 회로에 아주 미세한 에너지를 유도하면 펜의 공진 회로가 이 에너지를 이용하여 자기 신호를 센서 보드에 다시 되돌려줄 수 있다. 표면이 코일로 형성된 센서 유닛과 공진 회로를 내장한 전자 펜으로 구성될 수 있다.
이러한 정전용량 센싱 및 EMR 센싱은 상술한 바와 같이 그 센싱 방법이 상이하여 하나의 터치 스크린에 구현하기 어려운 문제가 있었다.
하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌은 터치스크린에 관한 것이다. 구체적으로, 이 특허문헌은 프로젝티드 캐패시티브(projected capacitive) 터치 패널과 감압식 터치 패널을 조합하여 하이브리드형 터치 패널을 구현하는 방법에 대해 개시하고 있다.
대한민국 특허공보 제2011-0127197호
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 터치 스크린에서 배선에 연결된 스위치의 스위칭에 따라 정전용량 센싱 또는 EMR 센싱은 물론 안테나로도 사용이 가능한 터치 스크린 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린은, 터치 스크린의 구동 라인 및 감지 라인의 배선에 각각 연결되는 복수의 스위치로 구성된 스위칭부; 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 정전 용량 또는 EMR(electro magnetic resonance)을 센싱하는 센싱부; 및 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 주 제어부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 스위칭부는, 상기 구동 라인의 배선과 각각 연결되어 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 해당 스위치를 스위칭하여 구동 선택 MUX를 통해 선택된 구동 라인과 연결되어 폐쇄 루프 패턴을 형성하도록 스위칭되는 제1 스위칭부; 및 상기 감지 라인의 배선과 각각 연결되어 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 해당 스위치를 스위칭하여 센싱 MUX를 통해 선택된 감지 라인과 연결되어 폐쇄 루프 패턴을 형성하도록 스위칭되는 제2 스위칭부를 포함한다.
또한, 상기 스위칭부는, 반도체 소자로 구현되며, 메모리 구조를 포함한다.
또한, 상기 센싱부는, 상기 제1 및 제2 스위칭부의 적어도 하나의 스위치를 스위칭하여 상기 구동 라인 및 상기 감지 라인을 연결하고 상기 연결된 구동 라인 및 감지 라인을 기초로 터치에 의한 입력 신호를 센싱하여 상기 입력 신호로 인한 상기 정전 용량의 변화를 판단하도록 구현되는 정전용량 센싱부; 및 상기 제1 스위칭부의 적어도 하나의 스위치를 스위칭하여 상기 구동 라인을 연결하고 상기 연결된 구동 라인을 기초로 터치에 의한 입력 신호를 센싱하여 상기 입력 신호로 인한 Y 축 방향의 EMR을 센싱하고, 상기 제2 스위칭부의 적어도 하나의 스위치를 스위칭하여 상기 감지 라인을 연결하고 상기 연결된 감지 라인을 기초로 입력 신호를 센싱하여 상기 입력 신호로 인한 X 축 방향의 EMR을 센싱하는 EMR 센싱부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 스크린은 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 상기 제1 및 제2 스위칭부의 스위칭 동작을 수행하여 상기 터치스크린의 구동 라인 및 감지 라인의 배선을 루프 구조의 안테나 패턴으로 형성하여 외부 기기와 통신 또는 외부 기기로의 전력 전송을 수행하는 안테나부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 안테나부는, 상기 제1 스위칭부의 스위칭에 따라 상기 터치 스크린의 구동 라인을 안테나 패턴으로 구현하여 연결되는 제1 안테나부; 상기 제2 스위칭부의 스위칭에 따라 상기 터치 스크린의 감지 라인을 안테나 패턴으로 구현하여 연결되는 제2 안테나부를 포함한다.
또한, 상기 안테나부는, 상기 터치스크린의 구동 라인 및 감지 라인의 배선 외곽에 전력 전송 및 통신을 위한 외부 배선을 안테나 패턴으로 구현하여 연결되는 제3 안테나부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린의 구동 방법은, (A) 터치 스크린의 동작 모드를 판단하는 단계; (B) 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 상기 터치 스크린의 구동 라인 및 감지라인의 배선에 각각 연결되는 스위칭부의 해당 스위치를 스위칭하여 상기 터치 스크린의 배선을 폐쇄 루프 패턴으로 생성하는 단계; 및 (C) 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 생성된 폐쇄 루프 패턴으로부터 정전 용량 또는 EMR(electro magnetic resonance)을 센싱하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (B) 단계는, (B1) 상기 구동 라인의 배선과 각각 연결되어 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 제1 스위칭부의 해당 스위치를 스위칭하여 구동 선택 MUX를 통해 선택된 구동 라인과 연결되어 폐쇄 루프 패턴을 형성하는 단계; 및 (B2) 상기 감지 라인의 배선과 각각 연결되어 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 제2 스위칭부의 해당 스위치를 스위칭하여 센싱 MUX를 통해 선택된 감지 라인과 연결되어 폐쇄 루프 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (C) 단계는, (C1) 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 상기 제1 및 제2 스위칭부의 적어도 하나의 스위치를 스위칭하여 상기 구동 라인 및 상기 감지 라인을 연결하고 감지 라인을 연결하는 단계; 및 (C2) 상기 연결된 구동 라인 및 감지 라인을 기초로 터치에 의한 입력 신호를 센싱하여 상기 입력 신호로 인한 상기 정전 용량의 변화를 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (C) 단계는, (C3) 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 상기 제1 스위칭부의 적어도 하나의 스위치를 스위칭하여 상기 구동 라인을 연결하는 단계; (C4) 상기 제2 스위칭부의 적어도 하나의 스위치를 스위칭하여 상기 감지 라인을 연결하는 단계; (C5) 상기 연결된 구동 라인을 기초로 터치에 의한 입력 신호를 센싱하여 상기 입력 신호로 인한 Y 축 방향의 EMR을 센싱하는 단계; 및 (C6) 상기 연결된 감지 라인을 기초로 상기 입력 신호를 센싱하여 상기 입력 신호로 인한 X 축 방향의 EMR을 센싱하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린의 구동 방법은 (D) 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 생성된 폐쇄 루프 패턴으로 안테나로 동작하기 위한 안테나 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (D) 단계는, (D1) 상기 제1 스위칭부의 스위칭에 따라 상기 터치 스크린의 구동 라인을 안테나 패턴으로 연결하는 단계; 및 (D2) 상기 제2 스위칭부의 스위칭에 따라 상기 터치 스크린의 감지 라인을 안테나 패턴으로 연결하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (D) 단계는, (D3) 상기 터치 스크린의 구동 라인 및 감지 라인의 배선 외각에 전력 전송 및 통신을 위한 외부 배선을 안테나 패턴으로 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 사항으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 터치 스크린의 구동 라인 및 감지 라인의 배선에 각각 연결된 스위칭부의 스위칭을 통해 배선 저항을 더블 라우팅 구조로 형성함으로써 터치 스크린 베젤의 영역을 넓히지 않으면서 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
또한 동일한 배선 구조를 사용하여 EMR(electro magnetic resonance) 센싱 및 정전 용량 센싱은 물론 안테나 패턴을 형성하여 안테나로 동작할 수도 있다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린을 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량을 센싱하기 위한 방법을 나타낸 개념도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 라우팅 패턴를 설명하기 위한 개념도로서, 도 3a는 스위치가 열렸을 경우인 싱글 라우팅 패턴을 나타낸 개념도이고, 도 3b는 스위치가 닫혔을 경우인 더블 라우팅 패턴을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 EMR 센싱(Y축 EMR 센싱) 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 EMR 센싱(X축 EMR 센싱) 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭을 이용한 안테나 구조를 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린에서의 구동 방법을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
이하 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 터치 스크린이 복수의 행 배선(row trace) 또는 구동 라인(driving line) 및 복수의 열 배선(column trace) 또는 감지 라인(sensing line)을 갖는 용량성 감지 매체(capacitive sensing medium)를 포함하는 것으로 가정하나, 다른 감지 매체도 사용될 수 있다. 터치 스크린에서 행 배선 및 열 배선은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide) 등의 투명한 전도성 매체로 형성될 수 있지만, 다른 투명 물질 및 구리 등의 불투명 물질도 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 행 배선 및 열 배선은 서로 수직일 수 있지만, 다른 실시예들에서 기타의 비직교 배향(non-Cartesian orientation)도 가능하다. 예를 들어, 극좌표계에서, 감지 라인은 동심원일 수 있고 구동 라인은 방사상으로 뻗어 있는 라인일 수 있다(또는 그 반대일 수 있다). 따라서, 용어 "행" 및 "열", "열 방향 구동 라인" 및 "행 방향 감지 라인"이, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 직교 격자(orthogonal grid) 뿐 만 아니라 제1 및 제2 차원을 갖는 다른 기하학적 구성의 교차하는 배선(극좌표 배열의 동심 라인 및 방사상 라인)을 포함할 수 있다.. 행 및 열은 거의 투명한 유전체 물질로 분리된 거의 투명한 기판의 한쪽에, 기판의 양쪽에, 또는 유전체 물질로 분리된 2개의 별개의 기판 상에 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린을 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린은 제1 스위칭부(100), 제2 스위칭부(110), 센싱 먹스(MUX)(120), 구동 선택 먹스(MUX)(125), 정전용량 센싱부(130), 전자기유도(EMR) 센싱부(140) 및 주 제어부(150)를 포함하여 구성된다.
제1 스위칭부(100)는 터치 스크린의 구동 라인(drive line)의 배선에 연결되어 스위칭을 수행하는 복수개의 스위치를 포함할 수 있다. 스위칭은 스위칭용 반도체 소자를 이용하여 수행될 수 있다. 특정한 스위치가 닫힌 경우, 복수개의 구동 라인(drive line)을 연결하여 배선의 저항이 x 축 방향으로 더블 라우팅(double routing) 패턴으로 배열되도록 할 수 있다. 더블 라우팅 패턴에 대해서는 도 3에서 추가적으로 상술한다.
제2 스위칭부(110)는 터치 스크린의 감지 라인(sense line)의 배선에 연결되어 스위칭을 수행하는 복수개의 스위치를 포함할 수 있다. 제2 스위칭부(110)에서 스위칭은 스위칭용 반도체 소자를 이용하여 수행될 수 있다. 특정한 스위치가 닫힌 경우, 복수개의 감지 라인(sense line)을 연결하여 배선의 저항이 y 축 방향으로 더블 라우팅(double routing) 패턴을 형성하도록 할 수 있다.
센싱 먹스(MUX)(120)는 감지 라인에 연결되어 터치 스크린에서 센싱된 결과를 먹스(MUX)하는 역할을 수행할 수 있다.
구동 선택 먹스(MUX)(125)는 구동 라인에 연결되어 구동 라인에 일정한 전압을 가하기 위해 사용될 수 있다.
센싱 먹스(MUX)(120)와 구동 선택 먹스(MUX)(125)는 하나의 먹스(MUX) 구조로 형성될 수도 있다.
정전 용량 센싱부(130)는 정전 용량의 변화를 감지하여 터치 지점을 센싱하기 위해 사용될 수 있고, 전자기유도(EMR) 센싱부(140)는 전자기유도(EMR)을 검출하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 정전 용량과 전자기유도(EMR)을 센싱하기 위한 구조가 하나의 계층에 구현될 수 있고 메모리를 구비한 반도체 스위치 소자를 사용하여 배선을 더블 라우팅 구조를 생성함으로써 배선 전체의 센싱의 감도를 높일 수 있다.
도 1을 참조하여 간단히 설명하면, 메모리 구조(101)(예컨대, 상태 메모리)를 구비한 제1 스위칭부(100)가 구동 라인과 연결됨으로써 배선의 저항 구조를 더블 라우팅 패턴으로 변화시켜 배선 저항을 감소시킬 수 있다. 이러한 경우, X 축 방향에서 발생한 전압 변화를 스캔할 수 있는 구동 선택 먹스(MUX)(125)에 들어오는 신호의 크기가 커질 수 있고 X 축 방향에서 입력 신호의 센싱 감도가 증가하게 된다. 예를 들어, X 축 방향의 전자기유도(EMR) 센싱을 수행 시 더블 라우팅 패턴으로 폐쇄 루프(closed loop) 구조를 형성하여 기존의 배선 저항이 감소함으로써 입력 신호의 X 축 방향 센싱 감도를 높이 수 있다.
마찬가지로, 메모리 구조(111)(예컨대, 상태 메모리)를 구비한 제2 스위칭부(110)는 감지 라인과 연결됨으로써 배선의 구조를 변화시켜 배선 저항을 감소 시킬 수 있다. 제1 스위칭부(100)의 역할과 동일하게 입력 신호에 대한 Y 축 방향의 전자기유도(EMR) 센싱 감도 및 정전 용량 센싱 감도를 증가시킬 수 있다.
주 제어부(150)는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린을 전반적으로 제어하는 것으로, 특히 제1 스위칭부(100) 및 제2 스위칭부(110)의 스위칭 동작을 제어하여 해당 구동 라인 및 감지 라인으로 폐쇄 루프를 형성하여 터치 지점을 정전용량 또는 전자기유도(EMR)로 센싱하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 주 제어부(150)는 제1 스위칭부(100) 및 제2 스위칭부(110)의 스위칭 동작을 제어하여 해당 구동 라인 및 감지 라인으로 루프 구조의 안테나 패턴을 형성하여 안테나로 기능하도록 제어할 수도 있다. 이러한 주 제어부(150)는 도 2 내지 7을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 스위칭 구조를 이용한 구체적인 정전 용량 센싱 및 전자기유도(EMR) 센싱 방법에 대해 개시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량을 센싱하기 위한 방법을 나타낸 개념도이다.
도 2를 참조하면, 정전 용량을 센싱하기 위해 제2 스위칭부(110)에 포함되는 스위치 중 특정한 스위치가 닫힐 수 있다. 제2 스위칭부(110)에서 특정한 위치의 스위치가 닫히는 경우, 정전 용량을 센싱하기 위한 배선의 저항이 더블 라우팅 패턴을 가질 수 있다. 제2 스위칭부(110)의 상단의 스위치가 연결되는 경우, 터치 스크린의 감지 라인의 배선 구조가 하나의 폐쇄 루프를 형성할 수 있다. 이러한 경우, 배선의 저항이 감소하기 때문에 즉, 정전 용량 센싱부(130)로 입력되는 신호의 크기가 증가할 수 있고 센싱 감도가 증가할 수 있다.
스위치를 제어하기 위해서는 외부에서 전송된 스위칭 제어 신호를 기초로 복수의 스위치 중 센싱을 수행하기 위한 특정한 스위치 구조만을 닫도록 제어하여 센싱을 수행하기 위한 폐쇄 루프를 형성할 수 있다. 아래의 도 3a 및 3b에서는 이러한 더블 라우팅 패턴에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 라우팅 패턴를 설명하기 위한 개념도로서, 도 3a는 스위치가 열렸을 경우인 싱글 라우팅 패턴을 나타낸 개념도이고, 도 3b는 스위치가 닫혔을 경우인 더블 라우팅 패턴을 나타낸 개념도이다.
예를 들어, R 옴을 가진 4 개의 저항이 배선에 존재한다고 가정하는 경우, 싱글 라우팅 패턴의 경우 4 개의 저항이 직렬로 연결된 구조를 가진다. 각각의 저항의 크기가 R 옴이므로 전체 저항은 4R 옴(ohm)에 해당하는 값을 가진다. 하지만, 더블 라우팅 패턴을 사용하는 경우, 4 개의 저항이 병렬로 연결되게 된다. 각각의 저항의 크기를 R 옴이라고 할 경우 전체 저항의 크기는 R 옴의 크기를 가지기 때문에 전체 저항의 크기가 4R 옴에서 1R 옴으로 1/4로 감소하게 된다. 즉, 스위칭 구조를 사용함으로서 배선의 저항을 감소시켜 입력 신호에 대한 센싱의 감도를 높일 수 있다. 또한, 입력 신호에 대해 센싱되는 신호의 크기가 크므로 기존의 터치 스크린보다 터치 스크린을 대면적으로 구성할 수도 있다.
또한, 더블라우팅 스위칭을 수행하는 메모리 구조(101 또는 111)를 포함한 스위칭부(100 또는 110)를 사용함으로써 터치 스크린에서 별도로 베젤의 폭을 증가시키지 않고도 소량의 배선으로 더블라우팅 구조를 구현할 수 있다. 이러한 스위치 구조는 반도체로 형성되어 정전 용량을 센싱할 때 스위칭부의 특정한 스위치가 선택적으로 동작하는 구조를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기유도(EMR) 센싱(Y축 전자기유도(EMR) 센싱) 방법을 나타낸 개념도이다.
도 4를 참조하면, Y 축 방향의 전자기유도(EMR)을 센싱하기 위해 제1 스위칭부(100)에 포함되는 특정한 위치에 존재하는 스위치를 닫음으로써 폐쇄 루프(closed loop) 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위칭부(100)에 위치한 특정한 스위치를 닫음으로써 구동 선택 먹스(MUX)(125)에 연결된 Y 축 방향 전자기유도(EMR) 센싱(142)과 폐쇄 루프를 형성할 수 있다.
즉, 제1 및 제2 스위칭부(100, 110)와 같은 스위치 구조를 사용하여 전술한 도 2에서와 동일하게 더블 라우팅 구조를 형성하여 전자기유도(EMR) 센싱의 감도를 증가시킬 수 있다.
제1 및 제2 스위칭부(100, 110)도 역시 반도체 소자를 기반으로 한 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 외부에서 전송된 스위칭 제어 신호를 기반으로 복수의 스위치 중 전자기유도(EMR) 센싱을 수행하기 위한 특정한 스위치만을 닫아 전자기유도(EMR) 센싱을 위한 폐쇄 루프를 형성할 수 있다. 이 폐쇄 루프로부터 Y축 방향의 전자기유도(EMR)을 센싱할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기유도(EMR) 센싱(X축 전자기유도(EMR) 센싱) 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5를 참조하면, X축 방향의 전자기유도(EMR)을 센싱하기 위해 제2 스위칭부(110)에 포함되는 특정한 위치에 존재하는 스위치를 닫음으로써 폐쇄 루프(closed loop) 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 스위칭부(110)에 위치한 특정한 위치에 존재하는 복수의 스위치를 닫음으로써 센싱 먹스(MUX)(120)에 연결되된 X축 방향 전자기유도(EMR) 센싱(141)과 루프 구조의 폐쇄 루프를 형성할 수 있다. 이 폐쇄 루프로부터 X축 방향의 전자기유도(EMR)을 센싱할 수 있다.
한편, 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린은 상기 제1 및 제2 스위칭부(110)의 스위칭 제어에 따라 루프 구조의 안테나 패턴을 형성하여 연결된 안테나부(170a, 170b, 170c)를 더 포함할 수 있다. 이러한 안테나부(170a, 170b, 170c)에 대한 설명은 하기의 도 6a 내지 6c를 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭을 이용한 안테나 구조를 나타낸 개념도이다.
도 6a 내지 6c를 참조하면, 주 제어부(150)에서는 터치 스크린의 구동 라인 및 감지라인의 배선과 구동 선택 먹스(MUX) 및 센싱 먹스(MUX)가 루프 구조를 형성하도록 상기 제1 및 제2 스위칭부(100, 110)의 스위칭을 수행하여 루프 구조의 안테나 패턴을 형성하여 근거리 통신에 활용되도록 할 수 있다.
구체적으로, 도 6a에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린에 존재하는 제1 스위칭부(100)를 사용하여 안테나 구조를 형성하는 방법에 대해 개시한다.
도 6a을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린은 터치 스크린에 구비된 배선 구조와 제1 스위칭부(100)에 포함된 복수의 스위치 및 구동 선택 먹스(MUX)(125)를 사용하여 구현된 루프형 안테나로 사용되는 제1 안테나부(170a)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위칭부(100)에서 스위치들을 연결시키고, 연결된 스위치와 구동 라인 및 구동 선택 먹스(MUX)(125)가 루프 구조의 안테나를 형성하도록 할 수 있다. 이와 같이 형성된 루프 구조는 안테나로서의 역할을 수행하여 근거리 통신에 활용할 수 있다. 또한, 코일 구조를 기반으로 유도 전류를 이용하는 자기 유도 방식의 전력 전송에도 사용될 수도 있다.
도 6b에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린에 존재하는 제2 스위칭부(110)를 사용하여 안테나 구조를 형성하는 방법에 대해 개시한다.
도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린은 도 6a에서와 마찬가지로 터치 스크린에 구비된 배선 구조와 제2 스위칭부(110)에 포함된 복수의 스위치 및 센싱 먹스(MUX)(120)를 사용하여 구현된 루프형 안테나로 사용되는 제2 안테나부(170b)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 스위칭부(110)에서 스위치들을 연결시키고, 연결된 스위치와 감지 라인 및 센싱 먹스(MUX)(120)가 루프 구조의 안테나를 형성하도록 할 수 있다. 이와 같이 형성된 루프 구조 또한 안테나로서의 역할을 수행하여 근거리 통신에 활용할 수 있다. 또한, 코일 구조를 기반으로 유도 전류를 이용하는 자기 유도 방식의 전력 전송에도 사용될 수도 있다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린의 배선 외곽에 추가된 전력 전송 및 통신을 위한 외부 배선을 사용하여 안테나 구조를 형성하는 방법에 대해 개시한다.
도 6c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린은 제1 스위칭부(100), 제2 스위칭부(110), 센싱 먹스(MUX)(120), 구동 선택 먹스(MUX)(125)의 외곽으로 구현된 루프형 안테나로 사용되는 제3 안테나부(170c)를 추가적으로 구비할 수 있다. 이러한 외곽의 루프 구조의 안테나는 터치 스크린에서 전력 전송이나 근거리 통신에 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린에서의 구동 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치스크린에서의 구동 방법은 주 제어부(150)는 터치스크린의 동작 모드를 판단한다(단계 S1000).
즉, 터치스크린의 동작 모드에 따라 상기 제1 스위칭부(100) 및 상기 제2 스위칭부(110)를 스위칭함으로써 터치스크린의 감지라인 및 구동라인이 정전 용량을 센싱하거나, 전자기유도(EMR)을 센싱하거나, 안테나 구조를 형성하도록 수행될 수 있다. 터치스크린에서 어떠한 동작을 수행할지 여부에 따라 각각의 스위칭부(100, 110)에서 서로 다른 스위칭 동작이 수행될 수 있으므로 상기 터치 스크린의 동작 모드를 판단할 수 있다.
그 다음, 주 제어부(150)는 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 상기 제1 및 제2 스위칭부(100, 110)의 스위치를 제어할 수 있다(단계 S1010).
상기 제1 및 제2 스위칭부(100, 110)를 제어하기 위해서는 주 제어부(150)에서 전송된 제어 신호를 활용할 수 있다. 주 제어부(150)에서 전송된 제어 신호에 따라 정전 용량을 센싱하거나, 전자기유도(EMR)을 센싱하거나, 안테나 구조를 형성하기 위해 해당 스위칭부(100, 110)의 해당 스위치가 동작하도록 제어를 할 수 있다.
이와 같이 제어된 스위치를 기초로 터치 스크린에서 터치에 의한 입력 신호의 센싱(정전용량 센싱 및 전자기유도(EMR) 센싱)을 수행하거나 또는 안테나로 동작하기 위한 안테나 패턴을 형성하도록 수행한다(단계 S1020).
지금까지 상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 및 이의구동 방법에 따르면, 정전 용량 센싱과 전자기유도(EMR) 센싱은 터치 스크린에서 서로 다른 용도로 입력 신호를 센싱시 사용할 수 있는 센싱 방법이나, 본 발명에서는 정전 용량 센싱 및 전자기유도(EMR) 센싱을 수행함에 있어서 터치 스크린 패널에서 별도의 공간이 아닌 하나의 구동 라인(dirve line)과 센싱 라인(sensing line)을 사용하여 센싱하는 것이 가능하다. 즉, 터치 스크린의 구동 라인 및 감지 라인의 배선에 각각 연결된 제1 및 제2 스위칭부(110)의 스위칭 제어에 따라 정전 용량 센싱 및 전자기유도(EMR) 센싱(electro magnetic resonance sensing)을 모두 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 개시하는 터치 스크린에서는 이러한 두 가지 센싱 모두 사용하여 센싱 목적에 따라 센싱을 더욱 정확히 수행할 수 있다.
이상 본 발명을 구제적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. 즉, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 제1 스위칭부 110 : 제2 스위칭부
120 : 센싱 먹스(MUX) 130 : 구동 선택 먹스(MUX)
140 : 전자기유도(EMR) 센싱부 150 : 주 제어부
160 : TX 송신부 170a : 제1 안테나부
170b : 제2 안테나부 170c : 제3 안테나부

Claims (14)

  1. 터치 스크린상에 형성된 구동라인의 일단에 형성된 배선과 연결된 복수의 스위치로 구성된 제 1 스위칭부 와 감지라인의 일단에 형성된 배선과 연결된 복수의 스위치로 구성된 제 2 스위칭부를 포함하는 스위칭부;
    상기 터치스크린의 동작모드가 정전용량센싱모드 또는 전자기유도(EMR)센싱모드인 경우, 상기 터치스크린 상의 정전용량 또는 전자기유도(electro magnetic resonance)를 센싱하는 센싱부;
    상기 터치스크린의 동작모드가 안테나모드인 경우, 상기 터치스크린으로부터 수신된 외부통신등이 입력되는 안테나부;및
    상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하여, 상기 각각의 구동라인 및 감지라인의 일단에 형성된 배선과의 연결을 제어하는 주제어부를 포함하며,
    상기 주제어부는
    상기 터치 스크린의 동작모드가 정전용량센싱모드인 경우에,
    상기 제 2 스위칭부 와 센싱먹스(MUX)를 제어하여, 상기 센싱먹스(MUX), 상기 감지라인 및 상기 제 2 스위칭부로 연결되어 형성되는 폐루프의 더블라우팅 구조를 형성하며,
    상기 터치스크린의 동작모드가 안테나모드인경우, 상기 스위칭부 와 구동선택먹스(MUX) 또는 센싱먹스(MUX)를 제어하여, 상기 제 1 또는 2 스위칭부, 상기 구동선택먹스(MUX) 또는 센싱먹스(MUX) 및 상기 구동라인 또는 상기 감지라인으로 구성된 폐루프를 형성하는 터치스크린.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 스크린의 동작모드가 전자기유도(EMR)센싱모드인 경우에,
    상기 제 1 스위칭부 와 구동선택먹스(MUX) 또는 상기 제 2 스위칭부 와 상기 센싱먹스(MUX)를 제어하여, 상기 제 1 스위칭부, 구동선택먹스(MUX) 및 구동라인 또는 상기 제 2 스위칭부, 센싱먹스(MUX) 및 감지라인으로 구성되는 폐루프를 형성하는 터치스크린.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는,
    반도체 소자로 구현되며, 메모리 구조를 포함하는 터치 스크린.
  4. 제1항에 있어서, 상기 센싱부는,
    상기 제1 및 제2 스위칭부의 적어도 하나의 스위치를 스위칭하여 상기 구동 라인 및 상기 감지 라인을 연결하고 상기 연결된 구동 라인 및 감지 라인을 기초로 터치에 의한 입력 신호를 센싱하여 상기 입력 신호로 인한 상기 정전 용량의 변화를 판단하도록 구현되는 정전용량 센싱부; 및
    상기 제1 스위칭부의 적어도 하나의 스위치를 스위칭하여 상기 구동 라인을 연결하고 상기 연결된 구동 라인을 기초로 터치에 의한 입력 신호를 센싱하여 상기 입력 신호로 인한 Y 축 방향의 EMR을 센싱하고, 상기 제2 스위칭부의 적어도 하나의 스위치를 스위칭하여 상기 감지 라인을 연결하고 상기 연결된 감지 라인을 기초로 입력 신호를 센싱하여 상기 입력 신호로 인한 X 축 방향의 EMR을 센싱하는 EMR 센싱부를 포함하는 터치 스크린.


  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 안테나부는,
    상기 제1 스위칭부의 스위칭에 따라 상기 터치 스크린의 구동 라인을 안테나 패턴으로 구현하여 연결되는 제1 안테나부; 및
    상기 제2 스위칭부의 스위칭에 따라 상기 터치 스크린의 감지 라인을 안테나 패턴으로 구현하여 연결되는 제2 안테나부를 포함하는 터치 스크린.
  7. 제6항에 있어서, 상기 안테나부는,
    상기 터치스크린의 구동 라인 및 감지 라인의 배선 외곽에 전력 전송 및 통신을 위한 외부 배선을 안테나 패턴으로 구현하여 연결되는 제3 안테나부를 더 포함하는 터치 스크린.
  8. (A) 터치 스크린의 동작 모드를 판단하는 단계;
    (B) 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 상기 터치 스크린의 구동 라인 및 감지라인에 각각 연결되는 스위칭부의 해당 스위치를 스위칭하여, 상기 구동라인 또는 상기 감지라인을 포함하는 폐루프를 형성하는 단계;
    (C) 상기 터치스크린의 동작모드에 따라, 정전용량 또는 전자기 유도(EMR)을 센싱하는 단계;및
    (D) 상기 터치 스크린의 동작 모드에 따라 생성된 폐쇄 루프 패턴으로 안테나로 동작하기 위한 안테나 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 (B)단계는
    상기 터치 스크린의 동작모드가 정전용량센싱모드인 경우에,
    센싱먹스(MUX)를 제어하여, 상기 감지라인을 선택하는 단계;및
    제 2 스위칭부를 제어하여, 상기 선택된 감지라인과 제 2 스위칭부를 연결하여, 폐루프의 더블라우팅 구조를 형성하는 단계를 포함하는 터치 스크린의 구동 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 (B)단계는
    상기 터치 스크린의 동작모드가 전자기유도(EMR)센싱모드인 경우에,
    상기 스위칭부 와 구동선택먹스(MUX)를 제어하여, 제 1 스위칭부의 복수개의 스위치 및 구동라인의 일단에 형성된 배선이 상호 전기적으로 연결되어, 폐쇄루프패턴을 형성하는 단계;및
    상기 스위칭부 와 센싱먹스(MUX)를 제어하여, 상기 제 2 스위칭부의 복수개의 스위치 및 감지라인의 일단에 형성된 배선이 상호 전기적으로 연결되어, 폐쇄루프패턴을 형성하는 단계를 포함하는 터치스크린의 구동방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 (C) 단계는,
    상기 터치 스크린의 동작모드가 정전용량센싱모드인 경우에,
    상기 연결된 구동라인 및 감지라인을 기초로 터치에 의한 입력신호를 센싱하여, 상기 입력신호로 인한 상기 정전용량의 변화를 판단하는 터치스크린의 구동방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 (C) 단계는,
    상기 터치 스크린의 동작모드가 전자기유도(EMR)센싱모드인 경우에,
    상기 연결된 구동 라인을 기초로 터치에 의한 입력 신호를 센싱하여 상기 입력 신호로 인한 Y 축 방향의 EMR을 센싱하는 단계; 및
    상기 연결된 감지 라인을 기초로 상기 입력 신호를 센싱하여 상기 입력 신호로 인한 X 축 방향의 EMR을 센싱하는 단계를 포함하는 터치 스크린의 구동 방법.


  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서,
    상기 (D) 단계는,
    (D1) 제1 스위칭부의 스위칭에 따라 상기 터치 스크린의 구동 라인을 안테나 패턴으로 연결하는 단계; 및
    (D2) 상기 제2 스위칭부의 스위칭에 따라 상기 터치 스크린의 감지 라인을 안테나 패턴으로 연결하는 단계를 포함하는 터치 스크린의 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (D) 단계는,
    (D3) 상기 터치 스크린의 구동 라인 및 감지 라인의 배선 외각에 전력 전송 및 통신을 위한 외부 배선을 안테나 패턴으로 연결하는 단계를 더 포함하는 터치 스크린의 구동 방법.
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