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KR20140105299A - 터치패널 입력장치 및 그의 터치패널 입력검출방법 - Google Patents

터치패널 입력장치 및 그의 터치패널 입력검출방법 Download PDF

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KR20140105299A
KR20140105299A KR1020130019380A KR20130019380A KR20140105299A KR 20140105299 A KR20140105299 A KR 20140105299A KR 1020130019380 A KR1020130019380 A KR 1020130019380A KR 20130019380 A KR20130019380 A KR 20130019380A KR 20140105299 A KR20140105299 A KR 20140105299A
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South Korea
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driving signal
driving
driven
sensing
signal lines
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Application number
KR1020130019380A
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Inventor
이정환
Original Assignee
주식회사 하이딥
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Publication date
Application filed by 주식회사 하이딥 filed Critical 주식회사 하이딥
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Priority to US14/186,602 priority patent/US20140240281A1/en
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Abstract

본 발명에 따른 터치 패널 입력장치 및 그를 이용한 터치 입력검출 방법은 동시에 복수의 구동신호선 중 적어도 2개의 구동신호선에 구동신호를 구동하고 적어도 하나의 구동신호선에는 구동신호를 구동하지 않는 복수의 구간을 포함하되, 복수의 구간 중 일 구간에서의 구동신호가 구동하는 구동신호선과 구동신호가 구동하지 않는 구동신호선의 조합이 구간과 다른 구간에서의 구동신호가 구동하는 구동신호선과 구동신호가 구동하지 않는 구동신호선의 조합과 다르게 할 수 있다.

Description

터치패널 입력장치 및 그의 터치패널 입력검출방법{TOUCH PANEL INPUT APPARATUS AND TOUCH PANEL INPUT DETECTION METHOD THEREOF}
본 발명은 터치패널 입력장치 및 그의 터치패널 입력검출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 터치 패널의 신호 대 잡음 비를 향상 시킬 수 있는 터치패널 입력장치 및 그의 터치패널 입력검출방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자통신 기술의 발전을 통해 다양한 전자기기들이 만들어지고 있다. 이러한 기기들은 점차 사용자의 조작 편의성과 디자인의 수려함을 강조하는 추세에 있는데, 이러한 추세에 따라 강조되는 것은 키보드 혹은 키패드로 대표되는 입력 장치의 다변화이다.
입력 장치는 키보드 혹은 키패드 등의 입력 장치를 통한 데이터 처리 과정으로부터 발전하여, 입력 장치와 출력장치가 하나로 묶여 사용 가능한 터치 패널(Touch Panel)의 형태로까지 발전하였다. 터치 패널(Touch Panel)은 다른 입력기기 없이 디스플레이 화면을 터치함으로써 입력이 가능한 입력 장치를 통칭하는 것을 의미한다.
일반적인 터치 패널은 교차된 매트릭스 형태로 배열된 행 배선과 열 배선에 의해 형성된 복수의 노드캐패시터에 저장된 정전용량을 감지하여 터치 입력 여부를 감지한다. 그리고, 노드캐패시터의 정전용량의 크기는 행배선과 열배선의 폭, 행배선과 열배선 사이의 간격 등에 대응한다. 행배선과 열배선의 폭 및 각 배선간의 간격은 터치 패널의 제조과정에서 발생하는 공정 편차에 일정하지 않다. 따라서, 각 노드캐패시터의 정전용량의 크기는 일정하지 않을 수 있다. 각 노드캐패시터의 정전용량의 크기가 다르면, 터치 입력에 의해 변하는 노드캐패시터에 충전되는 전압의 변화량이 각 노드캐패시터 별로 다르게 될 수 있다. 노드캐패시터 별로 충전된 전압의 변화량이 다르면, 터치 입력의 오인식이 발생할 수 있고 터치패널이 오작동을 하게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
한국등록특허 10-1182399 (2011. 12. 23 공개)
본 발명의 목적은 동시에 다수의 구동신호선에 구동신호를 전송함으로써 구동신호선에 더 많은 구동신호를 인가하여 터치패널 입력장치의 신호 대 잡음 비를 향상시킬 수 있는 터치 패널 입력장치 및 그의 터치 패널입력검출 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1측면은, 복수의 구동신호선과 복수의 구동신호선과 교차하여 복수의 노드캐패시터를 형성하는 복수의 센싱신호선을 포함하는 터치 패널, 복수의 구동신호선에 구동신호들을 구동하는 구동신호공급부 및 복수의 센싱신호선을 통해 복수의 노드캐패시터들의 캐패시턴스를 센싱하는 센싱신호부를 포함하고, 구동신호공급부는 동시에 복수의 구동신호선 중 적어도 2개의 구동신호선에 구동신호를 구동하고 적어도 하나의 구동신호선에는 구동신호를 구동하지 않는 복수의 구간을 포함하되, 복수의 구간 중 일 구간에서의 구동신호가 구동하는 구동신호선과 구동신호가 구동하지 않는 구동신호선의 조합이 구간과 다른 구간에서의 구동신호가 구동하는 구동신호선과 구동신호가 구동하지 않는 구동신호선의 조합과 다른 터치 패널 입력장치를 제공하는 것이다.
부가적으로, 일정 구간 내에서 구동신호들의 구동시간은 PRBS(Pseudo-random bit stream) 코드에 의해 구동하는 시간과 구동하지 않는 시간의 조합으로 구성되는 행렬에 대응하는 터치 패널 입력장치.
부가적으로, 센싱신호부는 적분기를 더 포함하며, 적분기는 구동된 구동신호가 전달되는 복수의 노드캐패시터들의 캐패시턴스를 합산하는 터치 패널 입력장치를 제공하는 것이다.
부가적으로, 적분기는 노드 캐패시터들의 캐패시턴스를 합산하여 결과를 출력한 후 상기 결과를 리셋하는 터치 패널 입력장치를 제공하는 것이다.
부가적으로, 센싱신호부는 적분기와 연결되어 적분기로부터 전달되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 더 포함하는 터치 패널 입력장치를 제공하는 것이다.
부가적으로, 장치는 제어부를 더 포함하며, 제어부는 구동신호공급부와 센싱신호부를 제어하는 터치 패널 입력장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2측면은, 구동신호선과 센싱신호선이 교차하여 노드캐패시터가 형성된 터치 패널에서 노드캐패시터의 캐패시턴스를 감지하여 터치 지점을 센싱하는 터치 입력 검출방법으로, 복수의 구동신호선에 구동신호들을 구동하되, 제1구간에서 동시에 복수의 구동신호선 중 적어도 2개의 구동신호선에 구동신호가 구동되고 적어도 하나의 구동신호선에는 구동신호가 구동되지 않는 단계, 제2구간에서 동시에 상기 제1구간에서 복수의 구동신호선 중 구동신호가 구동된 구동신호선 중 적어도 하나의 구동신호선은 구동신호가 구동되지 않고 제1구간에서 구동신호가 구동되지 않은 적어도 하나의 구동신호선에는 구동신호가 구동되는 단계 및 제1구간에서의 합산된 노드 캐패시터들의 캐패시턴스들과 제2구간에서의 합산된 노드 캐패시터들의 캐패시턴스를 비교하여 각 노드 캐패시터들의 캐패시턴스를 산출하는 단계를 포함하는 터치 입력 검출 방법을 제공하는 것이다.
부가적으로, 복수의 구동신호선들 중 구동신호가 구동되는 구동신호선과 상기 구동신호가 구동되지 않는 구동신호선의 구동주기는 PRBS(Pseudo-random bit stream) 코드에 의해 형성된 행렬에 대응하는 터치 입력 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 터치패널 입력장치 및 그의 터치패널 입력검출방법에 의하면, 복수의 구동신호선에 동시에 복수의 구동신호를 공급하도록 함으로써 터치 패널 입력장치의 신호 대 잡음 비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 패널 입력장치의 일 실시예를 나타내는 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 센싱캐패시터에 구동신호공급부와 센싱신호부의 연결관계를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 구동신호공급부에서 출력되는 구동신호의 제2실시예를 나타내는 타이밍도이다.
도 4a는 도 1 및 도 2에 도시된 구동신호공급부에서 출력되는 구동신호의 파형의 제3실시예에 대응되는 행렬을 나타내는 도면이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 행렬의 역행렬을 나타내는 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. 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.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 입력장치 및 그의 터치패널 입력검출방법을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 패널 입력장치의 일 실시예를 나타내는 구조도이다.
도 1을 참조하면, 터치 패널 입력장치(100)는 복수의 구동신호선(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn)과 복수의 구동신호선(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn)과 교차하여 복수의 노드캐패시터(101)를 형성하는 복수의 센싱신호선(RX1,RX2,…,RXn-1,RXn)을 포함하는 터치패널(110), 복수의 구동신호선(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn)에 구동신호들을 구동하는 구동신호공급부(200), 복수의 센싱신호선(RX1,RX2,…,RXn-1,RXn)을 통해 복수의 노드캐패시터들(101)의 캐패시턴스를 센싱하는 센싱신호부(300)를 포함할 수 있다.
터치 패널(110)은 복수의 구동신호선(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn)과 복수의 센싱신호선(RX1,RX2,…,RXn-1,RXn)을 포함하며, 디스플레이부(1000)에 배열되어 있을 수 있다. 터치패널(110)이 형성되는 디스플레이부(1000)는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode: OLED) 등을 예로 들을 수 있다.
이하의 설명 및 첨부되는 도면에서는 복수의 구동신호선(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn)과 복수의 센싱신호선(RX1,RX2,…,RXn-1,RXn)이 직교 어레이를 구성하는 터치 패널을 예로 들어 설명하겠지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 대각선, 동심원 및 3차원 랜덤 배열 등을 비롯한 임의의 수의 차원 및 이의 응용 배열을 갖는 다른 터치패널(110)에 적용될 수 있다. 복수의 구동신호선(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn)과 복수의 센싱신호선 (RX1,RX2,…,RXn-1,RXn)은 투명 전도성 물질(예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide)) 등으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 복수의 구동신호선(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn)과 복수의 센싱신호선 (RX1,RX2,…,RXn-1,RXn)은 다른 투명 물질 또는 구리 등의 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다. 또한, 복수의 구동신호선(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn)과 복수의 센싱신호선(RX1,RX2,…,RXn-1,RXn)의 수가 동일한 것으로 되어 있지만 이에 한정하는 것은 아니다.
터치패널(110)은 복수의 구동신호선(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn)과 복수의 센싱신호선(RX1,RX2,…,RXn-1,RXn)이 교차하는 각 영역에는 복수의 노드캐패시터들(101)이 생성된다. 여기서, 복수의 구동신호선(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn)과 복수의 센싱신호선(RX1,RX2,…,RXn-1,RXn)을 각각 선으로 표시하였지만 실제로는 전극 패턴으로 구현된다. 또한, 복수의 구동신호선(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn)과 복수의 센싱신호선(RX1,RX2,…,RXn-1,RXn)은 폭이 다를 수도 있다.
구동신호공급부(200)는 터치패널(110)에 형성되어 있는 복수의 구동신호선(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn)에 구동신호들을 구동하여 노드캐패시터(101)의 일단에 구동신호를 공급한다. 이때, 구동신호들이 구동되는 구동신호선들은 각 구간별로 다르게 선정된다. 그리고, 구동신호가 공급된다는 것은 펄스가 발생되어 구동신호에 전달되는 것을 의미할 수 있으며, 펄스는 하이 상태일수도 있고 로우 상태일 수도 있다. 또한, 구동신호공급부(200)에서 구동하는 구동신호들은 하나의 구간에서 동시에 복수의 구동신호선들(TX1,TX2,…,TXn-1,TXn) 중 적어도 2개의 구동신호선에 구동신호가 구동되고 적어도 하나의 구동신호선에는 구동신호가 구동되지 않도록 한다. 여기서, "동시" 라는 것은 완전 동일한 시점에 구동신호를 적어도 2개의 구동신호선에 구동되는 것만을 의미하는 것은 아니며, 어느 정도 시간차를 가지고 구동되는 것도 포함할 수 있다.
센싱신호부(300)는 각각의 센싱신호선(RX1,RX2,…,RXn-1,RXn)을 통해 전달되는 노드캐패시터(101)의 캐패시턴스의 크기를 센싱한다. 이때, 센싱신호부(300)는 제1구간에서 센싱하는 캐패시턴스와 제2구간에서 센싱하는 캐패시턴스를 연산하여 각 노드캐패시터들(101)의 캐패시턴스를 파악할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 터치 패널 입력장치(100)는 제어부(400)를 더 포함할 수 있다. 제어부(400)는 구동신호공급부(200)와 센싱신호부(300)를 제어하여 구동신호공급부(200)에서 구동신호를 출력하도록 하고, 센싱신호부(300)에서 노드캐패시터(101)의 캐패시턴스를 복수의 센싱신호선(RX1,RX2,…,RXn-1,RXn)을 통해 센싱할 수 있도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 센싱캐패시터에 구동신호공급부와 센싱신호부의 연결관계를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 구동신호공급부(200)는 복수의 구동회로들(211,212,213,214,…,21n)를 포함하고 구동회로들 (211,212,213,214,…,21n)은 구동신호선(TX1,TX2,TX3,TX4,…,TXn)에 연결되어 구동신호를 전달할 수 있다. 센싱신호부(300)는 복수의 센싱회로를 포함하며 센싱회로 별로 노드캐패시터들(C11,C21,C31,C41,…,Cn1)의 캐패시턴스를 감지할 수 있다. 또한, 센싱신호부(300)는 제어부(400)에 연결되어 노드캐패시터(C11,C21,C31,C41,…,Cn1)의 캐패시턴스에 대응하는 신호를 전달함으로써 제어부(400)에서 터치 위치에 대응하는 정보를 파악할 수 있도록 할 수 있다. 여기서는 제1센싱신호선(RX1)을 통해 전달되는 노드캐패시터들 (C11,C21,C31,C41,…,Cn1)의 캐패시턴스를 감지하는 것을 설명하므로, 복수 센싱회로 중 제1센싱회로(311)만이 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
제1노드캐패시터(C11)는 일단이 제1구동신호선(TX1)을 통해 제1구동회로 (211)와 연결되고 타단은 제1센싱신호선(RX1)을 통해 제1센싱회로(311)와 연결된다. 그리고, 제2노드캐패시터(C21)는 일단이 제2구동신호선(TX2)을 통해 제2구동회로(212)와 연결되고 타단은 제1센싱신호선(RX1)을 통해 제1센싱회로 (311)와 연결된다. 그리고, 제3노드캐패시터(C31)는 일단이 제3구동신호선 (TX3)을 통해 제3구동회로(213)와 연결되고 타단은 제1센싱신호선(RX1)을 통해 제1센싱회로(311)와 연결된다. 그리고, 제4노드캐패시터(C41)는 일단이 제4구동신호선(TX4)을 통해 제4구동회로(214)와 연결되고 타단은 제1센싱신호선(RX1)을 통해 제1센싱회로(311)와 연결된다. 그리고, 이러 식으로 계속 연결되어 제n 노드캐패시터(Cn1)는 일단이 제n구동신호선(TXn)을 통해 제n 구동회로(21n)와 연결되고 타단은 제1센싱신호선(RX1)을 통해 제1센싱회로(311)와 연결된다.
또한, 제1센싱회로(311)는 제1센싱신호선(RX1)을 통해 복수의 구동신호선(TX1,TX2,TX3,TX4,…,TXn)과 제1센싱신호선(RX1)에 의해 생성된 노드캐패시터들(C11,C21,C31,C41,…,Cn1)의 캐패시턴스를 합산하고 합산된 결과를 디지털 신호로 전환하여 제어부(400)에 전달할 수 있다. 제어부(400)는 디지털 신호로 전환된 합산된 결과를 이용하여 복수의 구동신호선(TX1,TX2,TX3,TX4,…,TXn)과 제1센싱신호선(RX1)에 의해 형성된 노드캐패시터들(C11,C21,C31,C41,…,Cn1)의 캐패시턴스를 파악하고 터치 위치에 대한 정보를 생성할 수 있다. 제1센싱회로(311)는 노드캐패시터들(C11,C21,C31,C41,…,Cn1)의 캐패시턴스를 합산하기 위해 적분기(311a)를 더 포함할 수 있고 적분기(311a)에 의해 합산된 결과를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환기(311b)를 더 포함할 수 있다. 적분기(311a)는 앰프(312)와 앰프(312)의 부(-) 입력단과 출력단 사이에 배치되는 적분캐패시터(Cf)와 적분캐패시터(Cf)와 병렬로 연결되는 리셋스위치(Rst)를 포함할 수 있다. 앰프(312)의 부(-) 입력단은 제1센싱신호선(RX1)과 연결되어 노드 캐패시터들 (C11,C21,C31,C41,…,Cn1)로부터 전달되는 캐패시턴스에 대한 신호를 전달받는다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 구동신호공급부에서 출력되는 구동신호의 제1실시예를 나타내는 타이밍도이다. 여기서, 구동되는 구동신호는 제1구동신호(tx1) 내지 제4구동신호(tx4)인 경우를 도시하였다. 하지만 이는 설명을 위한 것으로 구동신호의 수 및 구동신호의 진폭 등은 터치 패널의 크기, 구동전압 등에 따라 다르게 설정될 수 있다. 또한, 여기서는 구동신호가 구형파의 형태로 발생되는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 여기서, 구동신호공급부(200)에 의해 구동신호선이 구동하여 하이 상태의 펄스가 구동신호선에 발생되는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 구동신호공급부(200)의 회로의 설계에 따라 로우 상태의 펄스가 발생되는 것도 가능하다. 또한, 여기서는 하나의 구간에 하나의 펄스가 발생하는 것으로 도시되어 있지만 여기에 한정되는 것은 아니고 하나의 구간에서 복수의 펄스가 발생하는 것도 가능하다.
도 3을 참조하면, 제1구동신호(tx1) 내지 제4구동신호(tx4)는 하이 상태와 로우 상태가 반복된다. 특히, 제1구동신호(tx1)는 제1구간(T1), 제2구간(T2), 제4구간(T4), 제6구간(T6), 제8구간(T8)에서 로우 상태이고 제3구간(T3), 제5구간(T5), 제7구간(T7)에서 하이 상태이다. 그리고, 제2구동신호(tx2)는 제2구간(T2), 제3구간(T3) 및 제4구간(T4)에서 로우 상태이고 제1구간(T1), 제5구간(T5), 제7구간(T7)에서 하이 상태이다. 그리고, 제3구동신호(tx3)는 제2구간(T2), 제4구간(T4), 제5구간(T5), 제6구간(T6)에서 로우 상태이고 제1구간(T1), 제3구간(T3), 제7구간(T7)에서 하이 상태이다. 그리고, 제4구동신호(tx4)는 제2구간(T2), 제4구간(T4), 제6구간(T6), 제7구간(T7), 제8구간(T8)에서 로우 상태이고 제1구간(T1), 제3구간(T3), 제5구간(T5)에서 하이 상태이다.
도 2와 도 3을 참조하여 제1노드캐패시터(C11) 내지 제4노드캐패시터(C41)의 캐패시턴스를 구하는 방법을 설명한다.
먼저, 제1구간(T1)에서 제1구동신호(tx1)가 로우 상태이고 제2구동신호(tx2) 내지 제4구동신호(tx4)가 하이 상태가 된다. 따라서, 제1구간(T1)에서는 제2구동신호(tx2) 내지 제4구동신호(tx4)가 구동되고 제1구동신호(tx1)이 구동되지 않는다. 제2구동신호(tx2) 내지 제4구동신호(tx4)가 구동되어 제2노드캐패시터(C21) 내지 제4노드캐패시터(C41)의 일단에 전달되면, 제2노드캐패시터(C21) 내지 제4노드캐패시터(C41)의 각각의 캐패시턴스가 제2구동신호(tx2) 내지 제4구동신호(tx4)에 대응하게 된다. 하지만, 제1구동신호(tx1)가 구동되지 않고 있기 때문에 제1노드캐패시터(C11)의 캐패시턴스는 "0"이 될 수 있다. 그리고, 적분기(311a)의 부(-)입력단에는 제2노드캐패시터(C21) 내지 제4노드캐패시터(C41)의 캐패시턴스를 합산한 결과에 대응하는 신호가 전달되어 적분기(311a)의 적분캐패시터(Cf)에는 제2노드캐패시터(C21) 내지 제4노드캐패시터(C41)의 캐패시턴스를 합산한 결과에 대응하는 전압이 충전된다. 따라서, 제1구간(T1)에서는 제2노드캐패시터(C21) 내지 제4노드캐패시터(C41)의 캐패시턴스에 대응하는 전압이 출력된다.
그리고, 제2구간(T2)에서 제1구동신호(tx1) 내지 제4구동신호(tx4)가 로우 상태가 된다. 즉, 제1구동신호(tx1) 내지 제4구동신호(tx4)가 구동하지 않게 된다. 이때, 적분기(311a)의 적분캐패시터(cf)와 병렬로 연결되어 있는 리셋스위치(Rst)가 온 상태가 되어 적분캐패시터(cf)가 리셋된다.
그리고, 제3구간(T3)에서 제1구동신호(tx1), 제3구동신호(tx3), 제4구동신호(tx4)가 하이 상태이고 제2구동신호(tx2)가 로우 상태가 된다. 즉, 제1구동신호(tx1), 제3구동신호(tx3), 제4구동신호(tx4)가 구동되고 제2구동신호(tx2)가 구동되지 않는다. 제1구동신호(tx1), 제3구동신호(tx3), 제4구동신호(tx4)가 구동되어 제1노드캐패시터(C11), 제3노드캐패시터(C31) 및 제4노드캐패시터(C41)의 일단에 전달되면, 제1노드캐패시터(C11), 제3노드캐패시터(C31) 및 제4노드캐패시터(C41)의 각각의 캐패시턴스가 제1구동신호(tx1), 제3구동신호(tx3), 제4구동신호(tx4)에 대응되게 된다. 하지만, 제2구동신호(tx2)가 구동되지 않고 있기 때문에 제2노드캐패시터(C21)의 캐패시턴스는 "0"이 될 수 있다. 그리고, 적분기(311a)의 부입력단에는 제1노드캐패시터(C11), 제3노드캐패시터(C31) 및 제4노드캐패시터(C41)의 캐패시턴스를 합산한 결과에 대응하는 전압이 전달되어 적분기(311a)의 적분캐패시터(Cf)에는 제1노드캐패시터(C11), 제3노드캐패시터(C31) 및 제4노드캐패시터(C41)의 캐패시턴스를 합산한 결과에 대응하는 전압이 충전된다.
그리고, 제4구간(T4)에서 제1구동신호(tx1) 내지 제4구동신호(tx2)가 로우 상태가 된다. 이때, 적분기(311a)의 적분캐패시터(cf)와 병렬로 연결되어 있는 리셋스위치(Rst)가 온 상태가 되어 적분캐패시터(cf)가 리셋된다.
그리고, 제5구간(T5)에서 제1구동신호(tx1), 제2구동신호(tx2), 제4구동신호(tx4)가 하이 상태이고 제3구동신호(tx3)가 로우 상태가 된다. 따라서, 제5구간(T5)에서는 제1구동신호(tx1), 제2구동신호(tx2), 제4구동신호(tx4)가 구동되고 제3구동신호(tx3)가 구동되지 않는다. 제1구동신호(tx1), 제2구동신호(tx2), 제4구동신호(tx4)가 구동되어 제1노드캐패시터(C11), 제2노드캐패시터(C31) 및 제4노드캐패시터(C41)의 일단에 전달되면, 제1노드캐패시터(C11), 제2노드캐패시터(C21) 및 제4노드캐패시터(C41)의 각각의 캐패시턴스가 제1구동신호(tx1), 제2구동신호(tx3), 제4구동신호(tx4)에 대응되게 된다. 하지만, 제3구동신호(tx3)가 구동되지 않고 있기 때문에 제3노드캐패시터(C31)의 캐패시턴스는 "0"이 될 수 있다. 그리고, 적분기(311a)의 부입력단에는 제1노드캐패시터(C11), 제2노드캐패시터(C21) 및 제4노드캐패시터(C41)의 캐패시턴스를 합산한 결과에 대응하는 전압이 전달되어 적분기(311a)의 적분캐패시터(Cf)에는 제1노드캐패시터(C11), 제2노드캐패시터(C21) 및 제4노드캐패시터(C41)의 캐패시턴스를 합산한 결과에 대응하는 전압이 충전된다.
그리고, 제6구간(T6)에서 제1구동신호(tx1) 내지 제4구동신호(tx2)가 로우 상태가 된다. 이때, 적분기(311a)의 적분캐패시터(cf)와 병렬로 연결되어 있는 리셋스위치(Rst)가 온 상태가 되어 적분캐패시터(cf)가 리셋된다.
그리고, 제7구간(T7)에서 제1구동신호(tx1), 제2구동신호(tx2), 제3구동신호(tx3)가 하이 상태이고 제4구동신호(tx4)가 로우 상태가 된다. 즉, 제1구동신호(tx1), 제2구동신호(tx2), 제3구동신호(tx3)가 구동되고 제4구동신호(tx4)가 구동되지 않는다. 제1구동신호(tx1), 제2구동신호(tx2), 제3구동신호(tx3)가 구동되어 제1노드캐패시터(C11), 제2노드캐패시터(C21) 및 제3노드캐패시터(C31)의 일단에 전달되면, 제1노드캐패시터(C11), 제2노드캐패시터(C21) 및 제3노드캐패시터(C31)의 각각의 캐패시턴스가 제1구동신호(tx1), 제2구동신호(tx2), 제3구동신호(tx3)에 대응되게 된다. 하지만, 제4구동신호(tx4)가 구동되지 않고 있기 때문에 제4노드캐패시터(C41)의 캐패시턴스는 "0"이 될 수 있다. 그리고, 적분기(311a)의 부입력단에는 제1노드캐패시터(C11), 제2노드캐패시터(C21) 및 제3노드캐패시터(C31)의 캐패시턴스를 합산한 결과에 대응하는 전압이 전달되어 적분기(311a)의 적분캐패시터(Cf)에는 제1노드캐패시터(C11), 제2노드캐패시터(C21), 제3노드캐패시터(C31)의 캐패시턴스를 합산한 결과에 대응하는 전압이 충전된다.
그리고, 제8구간(T8)에서 제1구동신호(tx1) 내지 제4구동신호(tx2)가 로우 상태가 된다. 이때, 적분기(311a)의 적분캐패시터(cf)와 병렬로 연결되어 있는 리셋스위치(Rst)가 온 상태가 되어 적분캐패시터(cf)가 리셋된다.
상기의 제1구간(T1) 내지 제8구간(T8)의 과정에서 적분기(311a)에서 출력되는 전압은 아날로그 디지털 변환기(311b)를 통해 출력되며 하기의 수학식 1과 같이 표시될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, VRX1(T1)은 제1구간(T1)에서의 감지신호의 전압, VRX1(T3)은 제3구간(T3)에서의 감지신호의 전압, VRX5(T5)은 제5구간(T5)에서의 감지신호의 전압, VRX7(T7)은 제7구간(T7)에서의 감지신호의 전압, C11은 제1노드캐패시터(C11)의 캐패시턴스, C21은 제2노드캐패시터(C21)의 캐패시턴스, C31은 제3노드캐패시터(C31)의 캐패시턴스, C41은 제4노드캐패시터(C41)의 캐패시턴스를 의미한다.
Figure pat00002
그리고, 상기의 수학식 1의 역행렬을 이용하면 상기의 수학식 2를 획득할 수 있으며, 이를 이용하여 각 노드 캐패시터들의 캐패시턴스의 값을 알 수 있다.
이러한 방식으로 제1노드캐패시터(C11) 내지 제4노드캐패시터(C41)의 캐패시턴스를 구하게 되면, 동시에 4개의 노드 캐패시터의 캐패시턴스를 구할 수 있어 더 빠르게 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 4a는 도 1 및 도 2에 도시된 구동신호공급부에서 출력되는 구동신호의 파형의 제2실시예에 대응되는 행렬을 나타내는 도면이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 행렬의 역행렬을 나타내는 도면이다.
행렬은 4-비트 PRBS(Pseudo-random bit stream) 코드(code)를 이용하여 형성되며 15×15 의 크기를 갖는 것으로 되어 있지만 여기에 한정되는 것은 아니며, 5-비트 PRBS 코드를 이용하면 31 ×31의 크기를 갖는 행렬을 구할 수 있다. 또한, 3-비트 PRBS 코드를 이용하면 7×7의 크기를 갖는 행렬을 구할 수 있다. 7×7의 행렬을 이용하면 7개의 구동신호선을 통해 동시에 인가되는 구동신호들의 조합을 형성할 수 있고 15×15 의 행렬을 이용하면 15개의 구동신호선을 통해 동시에 인가되는 구동신호들의 조합을 형성할 수 있다. 그리고, 31 ×31의 행렬을 이용하면 31개의 구동신호선을 통해 동시에 인가되는 구동신호들의 조합을 형성할 수 있다. 여기서는 설명의 편의를 위해 15×15의 크기를 갖는 행렬에 대해 설명한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 4-비트 PRBS 코드를 이용하면 15×15 의 크기의 행렬을 생성할 수 있고 도 4b에 도시되어 있는 것과 같이 된다. 그리고, 도 4b에 도시되어 있는 15×15 의 크기의 행렬에서 -1을 0으로 치환하면 도 4a에 도시되어 있는 것과 같은 15×15 의 크기를 갖는 행렬을 얻을 수 있고 이는 도 4b에 도시되어 있는 행렬과 역행렬 관계가 된다. 그리고, 도 4a와 도 4b의 행렬은 하기의 수학식 5와 같이 표시될 수 있다.
Figure pat00003
여기서, M은 도 4b에 도시되어 있는 행렬을 의미하고 M-1은 M의 역행렬인 도 4a에 도시되어 있는 행렬을 의미한다.
그리고, 15개의 구동신호선을 통해 15개의 구동신호를 도 4a에 도시되어 있는 행렬에 대응하여 입력하면("1"은 구동하는 신호를 의미하고 "0"은 구동하지 않는 신호 또는 구동하는 신호가 없는 것을 의미) 하기의 수학식 6과 같은 감지신호를 획득할 수 있다.
Figure pat00004
도 4a에 도시되어 있는 행렬을 보면, 15×15의 행렬 중 하나의 행은 하나의 구동신호선에 대응될 수 있고, 각 열은 구동신호가 구동되는 구간에 각각 대응될 수 있다. 그리고, 각 열에서 "0"은 구동하지 않는 것을 의미하고 "1"은 구동하는 것을 의미한다. 따라서, 매트릭스 M의 각 열에는 8개의 구동하는 구동신호선와 7개의 구동하지 않는 구동신호선이 표시된다. 그리고, 매트릭스 M의 각 열 별로 구동신호공급부(200)에서 구동하는 구동신호들이 복수의 구동신호선에 구동신호들을 구동하되, 제1구간에서 동시에 복수의 구동신호선 중 적어도 2개의 구동신호선에 상기 구동신호가 구동되고 적어도 하나의 구동신호선에는 상기 구동신호가 구동되지 않도록 한다. 그리고, 제2구간에서 동시에 제1구간에서 복수의 구동신호선 중 구동신호가 구동된 구동신호선 중 적어도 하나의 구동신호선은 구동신호가 구동되지 않고 제1구간에서 구동신호가 구동되지 않은 적어도 하나의 구동신호선에는 구동신호가 구동되도록 한다. 즉, 도 4a에서 왼쪽에서 첫 번째 열을 제1구간(도 3에서는 제1구간(T1))이라 하고 왼쪽에서 두번째 열을 제2구간(도 3에서는 제3구간(T3))라고 가정을 하여 설명한다. 먼저, 제1구간을 보면 위에서 아래로 (1,1,1,0,1,0,1,1,0,0,1,0,0,0,1)로 제시되어 있고 제1구동신호선 내지 제3구동신호선(TX1 내지 TX3), 제5구동신호선(TX5), 제7구동신호선(TX7) 및 제8구동신호선(TX8), 제11구동신호선(TX11), 제15구동신호선(TX15)이 구동을 하고 제4구동신호선(TX4), 제6구동신호선(TX6), 제9구동신호선(TX9) 및 제10구동신호선(TX10), 제12구동신호선 내지 제14구동신호선(TX12 내지 TX14)이 구동을 하지 않는다. 그리고, 제2구간을 보면, 위에서 아래로 (1,1,0,1,0,1,1,0,0,1,0,0,0,1,1)로 제시되어 있고 제1구동신호선 및 제2구동신호선(TX1 및 TX2), 제4구동신호선(TX4), 제6구동신호선(TX6) 및 제7구동신호선(TX7), 제10구동신호선(TX10), 제14구동신호선(TX14) 및 제15구동신호선(TX15)이 구동을 하고 제3구동신호선(TX3), 제5구동신호선(TX5), 제8구동신호선(TX8) 및 제9구동신호선(TX9), 제11구동신호선 내지 제13구동신호선(TX11 내지 TX13)이 구동을 하지 않는다. 따라서, 제1구간에서 구동하는 구동신호선들 중에서 제2구간에서 구동하지 않는 구동신호선들이 있고 제1구간에서 구동하는 구동신호선들 중에서 제2구간에서 구동하는 구동신호선들이 있다.
그리고, 도 4a와 역행렬 관계에 있는 도 4b에 도시된 매트릭스 M을 이용하면, 하기의 수학식 5를 획득할 수 있고 이를 이용하여 각 노드캐패시터들(C11 내지 C151)의 캐패시턴스에 대한 정보를 획득할 수 있다.
Figure pat00005
따라서, 15개의 구동신호선에 PRBS 코드를 이용하여 형성된 행렬과 같은 구동신호를 동시에 인가할 수 있고 이를 이용하여 노드 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 획득할 수 있어 더 빠르게 할 수 있다. 특히, PRBS 코드를 이용하는 경우 7×7, 31×31 행렬을 이용할 수 있기 때문에 동시에 구동신호가 인가되는 구동신호선의 수를 조절할 수 있고 터치 패널의 크기에 따라 다양하게 적용할 수 있다. 여기서, 도 4a와 도 4b에 도시된 4-비트 PRBS을 이용한 매트릭스는 하나의 예시에 지나지 않으며 다른 형태로도 나타날 수 있지만, 4-비트 PRBS을 이용한 매트릭스들은 제1구간에서 구동하는 구동신호선들 중에서 제2구간에서 구동하지 않는 구동신호선들이 있고 제1구간에서 구동하는 구동신호선들 중에서 제2구간에서 구동하는 구동신호선들이 있는 것을 만족한다.
여기서, 동일구간에서 구동하는 구동신호선과 구동하지 않는 구동신호선의 조합은 PRBS에 의해 형성되는 것으로 개시되어 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치 패널 입력장치 101: 노드캐패시터
110: 터치 패널 200: 구동신호공급부
300: 센싱신호부
TX1,TX2,…,TXn-1,TXn: 구동신호선
RX1,RX2,…,RXn-1,RXn: 센싱신호선

Claims (8)

  1. 복수의 구동신호선과 상기 복수의 구동신호선과 교차하여 복수의 노드캐패시터를 형성하는 복수의 센싱신호선을 포함하는 터치 패널;
    상기 복수의 구동신호선에 구동신호들을 구동하는 구동신호공급부; 및
    상기 복수의 센싱신호선을 통해 상기 복수의 노드캐패시터들의 캐패시턴스를 센싱하는 센싱신호부를 포함하고,
    상기 구동신호공급부는 동시에 상기 복수의 구동신호선 중 적어도 2개의 구동신호선에 상기 구동신호를 구동하고 적어도 하나의 구동신호선에는 상기 구동신호를 구동하지 않는 복수의 구간을 포함하되, 상기 복수의 구간 중 일 구간에서의 상기 구동신호가 구동하는 구동신호선과 상기 구동신호가 구동하지 않는 구동신호선의 조합이 상기 구간과 다른 구간에서의 상기 구동신호가 구동하는 구동신호선과 구동신호가 구동하지 않는 구동신호선의 조합과 다른 터치 패널 입력장치.
  2. 제1항에 있어서,
    일정 구간 내에서 상기 구동신호들의 구동시간은 PRBS(Pseudo-random bit stream) 코드에 의해 구동하는 시간과 구동하지 않는 시간의 조합으로 구성되는 행렬에 대응하는 터치 패널 입력장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센싱신호부는 적분기를 더 포함하며, 상기 적분기는 상기 구동된 구동신호가 전달되는 복수의 노드캐패시터들의 캐패시턴스를 합산하는 터치 패널 입력장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적분기는 상기 노드 캐패시터들의 캐패시턴스를 합산하여 결과를 출력한 후 상기 결과를 리셋하는 터치 패널 입력장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 센싱신호부는 상기 적분기와 연결되어 상기 적분기로부터 전달되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 더 포함하는 터치 패널 입력장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 구동신호공급부의 출력과 상기 센싱신호부의 센싱을 제어하는 터치 패널 입력장치.
  7. 구동신호선과 센싱신호선이 교차하여 노드캐패시터가 형성된 터치 패널에서 상기 노드캐패시터의 캐패시턴스를 감지하여 터치 지점을 센싱하는 터치 입력 검출방법으로,
    복수의 구동신호선에 구동신호들을 구동하되, 제1구간에서 동시에 상기 복수의 구동신호선 중 적어도 2개의 구동신호선에 상기 구동신호가 구동되고 적어도 하나의 구동신호선에는 상기 구동신호가 구동되지 않는 단계;
    제2구간에서 동시에 상기 제1구간에서 상기 복수의 구동신호선 중 구동신호가 구동된 구동신호선 중 적어도 하나의 구동신호선은 구동신호가 구동되지 않고 상기 제1구간에서 상기 구동신호가 구동되지 않은 적어도 하나의 구동신호선에는 구동신호가 구동되는 단계; 및
    상기 제1구간에서의 합산된 노드 캐패시터들의 캐패시턴스들과 상기 제2구간에서의 합산된 노드 캐패시터들의 캐패시턴스를 비교하여 각 노드 캐패시터들의 캐패시턴스를 산출하는 단계를 포함하는 터치 입력 검출 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 구동신호선들 중 상기 구동신호가 구동되는 구동신호선과 상기 구동신호가 구동되지 않는 구동신호선은 PRBS(Pseudo-random bit stream) 코드에 의해 형성된 행렬에 대응하는 터치 입력 검출 방법.
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