이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 터치패널 장치 및 이의 접촉위치 검출방법을 설명하면 다음과 같다.

도3 은 본 발명의 터치패널 장치의 제1 실시예로서, ITO 필름(120) 및 터치 센서(100)로 구성되어 있다.

도3 에서는 ITO 필름(120)의 일면 전체에 터치패턴이 패터닝(Patterning)된다. 터치패턴은 각각이 소정의 저항값을 갖는 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n))과 복수개의 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))으로 구성되며, 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n)) 각각은 인접한 터치패드와 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))에 의해 직렬로 연결되어 있다. 복수개의 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))은 도체로 형성 될 수도 있으나, 본 발명에서는 터치패드(P1_1)과 동일하게 ITO로 패터닝 하는 것으로 설명한다.

그리고 필름(120)에 패터닝된 터치패드들(P1_1 ~ P1_(n))과 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(n-1))은 크기를 다르게 하여 저항값이 다르게 한다. 도3 에 도시된 바와 같이 접촉물체의 접촉이 용이하도록 만든 큰 터치패드들(P1_1 ~ P1_(n))은 폭이 작은 연결선들(CL1_1 ~ CL1_(n-1))보다 저항값이 작게 된다. 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n)) 각각과 복수개의 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1)) 각각의 저항값이 다르기 때문에, 도3 의 터치패턴은 접촉물체의 접촉위치에 따라 저항값이 비선형적으로 가변되는 것으로 표현될 수 있다. 즉 저항치가 다른 터치패드와 연결선은 접촉위치에 따른 저항값을 확연히 차이 나게 하므로, 접촉물체의 접촉위치를 판별하는 영역이 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n))과 복수개의 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1)) 각각에 의해 소정의 단위 영역으로 구분되는 것과 동일한 효과를 갖는다. 이렇게 접촉물체의 접촉위치를 소정의 단위 영역로 판별하게 되면, 접촉물체의 접촉위치를 고해상도로 판단하기는 어렵지만 터치패턴에 노이즈가 발생하더라도 접촉물체가 접촉된 단위 영역을 정확하게 판별하기에 용이하다는 장점이 있다. 이러한 접촉 물체의 판별은 아날로그 신호와 디지털 신호의 차이와 유사하다.

예를 들어 도3 의 ITO 필름(10)에 연결선(CL1_1)에 소정의 정전용량(Capacitance)을 갖는 접촉물체(예: 사람의 손가락)가 접촉되면, 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))의 저항값이 크고, 터치패드(P1_1 ~ P1_(n))의 저항값이 작기 때문에, 인접한 터치패드(P1_2)에 접촉물체가 접촉된 것과 저항값의 차이가 거의 없다. 또한, 연결선 (CL1_1 ~ CL1_(n-1))의 면적이 작아서 접촉으로 생기는 정전용량이 작게 되어 검출되기 힘들게 된다.

터치 센서(100)는 클록 출력 핀(out)과 클록 입력 핀(in)을 구비하고, 클록 출력 핀(out)은 터치패턴에 직렬 연결된 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n)) 중 첫 번째의 터치패드(P1_1)과 연결되고, 클록 입력 핀(in)은 마지막의 터치패드(P1_(n))과 연결되어 있다. 터치 센서(100)는 클록신호(CLK)를 발생하여 클록 출력 핀(out)을 통해 첫 번째 터치패드(P1_1)으로 출력하고, 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n))을 통과하는 동안 지연된 지연 클록신호(D_CLK)를 클록 입력 핀(in)으로 인가받는다. 그리고 클록 입력 핀(in)으로 인가된 지연 클록신호(DCLK)를 이용하여 ITO 필름(120)에 접촉된 접촉물체의 위치를 계산하여 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 출력한다.

도4 는 도3 의 터치 센서(100)의 구성 및 접촉위치를 검출하기 검출방법을 설명하기 위한 일 예의 블록도로서, 도3의 터치 센서(100)는 클록신호 발생부(110), 지연신호 검출부(130), 비교부(140), 및 접촉위치 데이터 발생부(150)로 구성되어 있다.

먼저 도3 을 참조하여, 도4 의 터치 센서의 구성을 설명하면 다음과 같다.

클록신호 발생부(110)는 클록신호(CLK)를 발생하여 클록 출력 핀(out)으로 출력한다.

이때, 상기한 바와 같이 도3 의 ITO 필름(120)의 터치패드(P1_1)이 클록 출력 핀(out)과 연결되어 있으므로, 터치패드(P1_1)으로 입력된 클록신호(CLK)는 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n))을 통과하여 클록 입력 핀(in)으로 출력된다. 터치패턴에 클록신호(CLK)가 입력되면, 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n)) 및 복수개의 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))의 저항값과 터치패드(P1_1 ~ P1_(n))에 접촉된 접촉물체의 정전용량에 의해 클록신호(CLK)가 지연 및 왜곡되어 지연 클록신호(D_CLK)가 출력된다.

지연신호 검출부(130)는 지연 클록신호(D_CLK)를 인가받고, 지연 클록신호(D_CLK)의 신호 레벨을 판별하여 펄스 클록신호(P_CLK)를 발생하여 출력한다.

비교부(140)는 지연신호 검출부(130)에서 출력되는 펄스 클록신호(P_CLK)와 클록신호 발생부(110)에서 출력되는 클록신호(CLK)를 입력받아 비교하여, 클록신호(CLK)에 대한 펄스 클록신호(P_CLK)의 지연시간(DT)을 출력한다.

접촉위치 데이터 발생부(150)는 비교부(140)에서 출력되는 지연시간(DT)을 입력받고, 지연시간(DT)에 대응하는 좌표를 접촉물체의 접촉위치 데이터(TS_OUT)로 출력한다.

도3 을 참조하여, 도4 의 터치 센서가 접촉물체의 접촉위치 검출방법을 설명하면 다음과 같다.

여기서, 직렬 연결된 터치패드(P1_1 ~ P1_(n)) 중 한 개의 터치패드(P1_2)이 접촉물체에 의하여 접촉되었다고 가정한다.

먼저, 클록신호 발생부(110)는 클록신호(CLK)를 발생하여 클록 출력 핀(out)을 통하여 터치패턴의 터치패드(P1_1)으로 출력하며, 동시에 터치 센서(100)내의 비교부(140)로 출력한다.

터치패턴으로 입력된 클록신호(CLK)는 복수개의 터치패드들(P1_1 ~ P1_(n)) 및 복수개의 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))의 저항값과 접촉물체의 정전용량에 의해 지연 클록신호(D_CLK)로 변형되어 마지막 터치패드(P1_(n))을 통하여 출력된다.

지연신호 검출부(130)는 클록신호(CLK)가 복수개의 터치패드들(P1_1 ~ P1_(n))에 의해 지연 및 왜곡되어 출력되는 지연 클록신호(D_CLK)를 클록 입력 핀(in)을 통하여 입력받고, 지연 클록신호(D_CLK)의 신호 레벨을 감지하여 펄스신호 형태의 펄스 클록신호(P_CLK)를 출력한다. 여기서, 지연신호 검출부(130)는 짝수개의 인버퍼(Invertor) 혹은 버퍼 등의 로직 소자 혹은 비교기(comparator)를 이용하여 구성될 수 있다.

비교부(140)는 지연신호 검출부(130)에서 출력되는 펄스 클록신호(P_CLK)와 클록신호 발생부(110)에서 출력되는 클록신호(CLK)를 입력받아 두 신호의 지연시간 차이를 비교하여 지연시간(DT)을 출력한다.

이후, 접촉위치 데이터 발생부(150)는 비교부(140)에서 출력되는 지연시간(DT)을 입력받고, 지연시간(DT)에 대응되는 좌표를 구하여 접촉위치 데이터(TS_OUT)로 출력한다.

상기와 같이 본 발명의 접촉위치 검출방법은 ITO 필름(120)에 패터닝된 터치패턴의 일단으로 클록신호(CLK)를 입력하여 터치패턴을 구성하는 터치패드(P1_1 ~ P1_(n)) 및 복수개의 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))의 저항값과 접촉물체의 정전용량에 의해 지연되는 신호의 지연시간(DT)을 검출하고, 지연시간(DT)에 대응되는 좌표를 구하므로, 접촉물체의 접촉위치를 판별할 수 있다. 따라서 ITO 필름(120)의 일면에 전체적으로 배치되는 하나의 터치패턴과 하나의 터치 센서만으로도 접촉물체의 접촉위치를 감지할 수 있다.

그러나 상기한 접촉위치 검출방법은 터치 센서(100)가 터치패턴의 일단으로 클록신호(CLK)를 출력하고, 타단으로 지연 클록신호(D_ClK)를 인가받아, 노이즈 등이 발생하는 경우에 접촉물체의 접촉위치를 정확히 감지하지 못할 수 있다. 이런 노이즈는 타이밍 지터(timing jitter)로 측정되므로, 정확한 접촉 위치 검출을 위해 노이즈를 제거하는 일종의 필터(filter) 혹은 평균치 계산을 하여 제거할 수 있다. 일 예로 접촉위치 데이터 발생부(150)에 상기 노이즈 제거를 위하여 IIR(Infinite Impulse Response) 필터와 같은 디지털 필터를 추가할 수 있다. 또한 평균치를 누적하여 저장하는 평균치 저장부를 추가로 구비하고, 현재 계산된 접촉위치 데이터(TS_OUT)에서 누적 평균치를 가산 또는 감산하여 노이즈를 제거할 수 있다.

도5 는 본 발명의 터치패널 장치의 제2 실시예이다. 도5 에서 ITO 필름(220)에 패터닝되는 터치패턴은 도3 의 터치패턴과 동일하다. 도3 에서는 터치 센서(100)가 터치패턴의 일단으로 클록신호(CLK)를 출력하고, 타단으로 지연 클록신호(D_CLK)를 인가받도록 클록 출력 핀(out)과 클록 입력 핀(in)을 구비하였으나, 도5 의 터치 센서(200)는 터치패턴의 양단으로 교대로 클록신호(CLK)를 출력하고, 또한 양단에서 출력되는 지연 클록신호(D_CLK1, D_ClK2)를 인가받을 수 있도록 제1 및 제2 클록 입출력 핀(out1/in2, in1/out2)을 구비한다. 즉 도5 의 터치 센서는 동일한 터치패턴에 대해 양방향으로 클록신호(CLK)를 인가할 수 있으며, 제1 및 제2 지연 클록신호(D_CLK1, D_CLK2)를 인가받을 수 있다. 또한, 클록신호(CLK)를 입출력 할 수 있는 제1 및 제2 클록 입출력 핀(out1/in2, in1/out2)을 사용하지 않고, 제1 클록 입출력 핀(out1/in2)을 제1 입력 핀(미도시)과 제1 출력 핀(미도시)으로 하고, 제2 클록 입출력 핀(in1/out2)을 제2 입력 핀(미도시)과 제2 출력 핀(미도시)으로 구분하여 제1 및 제2 지연 클록신호(D_CLK1, D_CLK2)를 출력하거나 인가받을수 있음은 자명하다. 또한, 지금까지는 확실한 구분을 위해서 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))과 터치패드(P1_1 ~ P1_(n))를 구분하는 분산된 구조로 설명하였으나, 전체를 하나의 막대 혹은 다양한 구조로 만들어 연속적인 구조로 할 수 있음은 당연하다.

도6 은 도5 의 터치 센서의 구성 및 접촉위치를 검출하기 위한 검출방법을 설명하기 위한 블록도이다. 도6 의 터치 센서 또한 도3 의 터치 센서와 동일하게 클록신호 발생부(210), 지연신호 검출부(230), 비교부(240), 및 접촉위치 데이터 발생부(250)로 구성되어 있다. 먼저 도5 를 참조하여, 도6 의 터치 센서의 구성을 설명하면 다음과 같다.

클록신호 발생부(210)는 클록신호(CLK)를 발생하여 클록 입출력 핀(out1/in2, in1/out2)을 통하여 터치 패털 라인의 첫 번째 터치패드(P1_(1)) 또는 마지막 터치패드(P1_(n))으로 교대로 출력하며, 동시에 터치 센서(200)내의 비교부(240)로 클록신호(CLK)를 출력한다. 지연신호 검출부(230)는 첫 번째 터치패드(P1_1)에서 출력되는 제2 지연 클록신호(D_CLK2)를 클록 입출력 핀(out1/in2)을 통하여 입력받거나, 마지막 터치패드(P1_(n))에서 출력되는 제1 지연 클록신호(D_CLK1)를 클록 입출력 핀(in1/out2)을 통해 입력받는다.

지연신호 검출부(230)는 터치패턴을 통해 인가되는 제1 및 제2 지연 클록신호(D_CLK1, D_CLK2)를 인가받고, 제1 및 제2 지연 클록신호(D_CLK1, D_CLK2)의 신호 레벨을 판별하여 제1 및 제2 펄스 클록신호(P_CLK1, P_CLK2)를 발생하여 출력한다.

비교부(240)는 지연신호 검출부(230)에서 출력되는 제1 및 제2 펄스 클록신호(P_CLK1, P_CLK2)와 클록신호 발생부(210)에서 출력되는 클록신호(CLK)를 입력받아 비교하여, 클록신호(CLK)에 대한 제1 및 제2 펄스 클록신호(P_CLK1, P_CLK2) 각각의 지연시간을 측정하여 제1 및 제2 지연시간(DT1, DT2)을 출력한다.

접촉위치 데이터 발생부(250)는 비교부(240)에서 출력되는 제1 및 제2 지연시간(DT1, DT2)을 입력받고, 제1 및 제2 지연시간(DT1, DT2)에 대응하는 좌표를 접촉물체의 접촉위치 데이터(TS_OUT)로 출력한다.

도5 을 참조하여, 도6 의 터치 센서가 접촉물체의 접촉위치 검출방법을 설명하면 다음과 같다.

직렬 연결된 터치패드(P1_1 ~ P1_(n)) 중 한 개의 터치패드(P1_2)이 접촉물체에 의하여 접촉되었다고 가정한다.

먼저 클록신호 발생부(210)는 클록신호(CLK)를 발생하고, 제1 클록 입출력 핀(out1/in2)을 통하여 터치패턴의 첫 번째 터치패드(P1_1)과 비교부(240)로 출력한다.

터치패턴으로 입력된 클록신호(CLK)는 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n)) 및 복수개의 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))의 저항값과 터치패드(P1_2)에 접촉된 접촉물체의 정전용량에 의해 지연 및 왜곡되어 제1 지연 클록신호(D_CLK1)가 마지막 터치패드(P1_(n))을 통하여 출력된다.

지연신호 검출부(230)는 제1 지연 클록신호(D_CLK1)의 신호 레벨을 감지하여 제1 펄스 클록신호(P_CLK1)를 출력한다.

비교부(240)는 지연신호 검출부(230)에서 출력되는 제1 펄스 클록신호(P_CLK1)와 클록신호 발생부(210)에서 출력되는 클록신호(CLK)를 입력받아 비교하여, 클록신호(CLK)에 대한 제1 펄스 클록신호(P_CLK1)의 지연시간을 측정하여 제1 지연시간(DT1)를 출력한다.

접촉위치 데이터 발생부(250)는 비교부(240)에서 출력되는 제1 지연시간(DT1)을 입력받아 저장한다.

이후, 클록신호 발생부(210)는 발생한 클록신호(CLK)를 제2 클록 입출력 핀(in1/out2)을 통하여 터치패턴의 마지막 터치패드(P1_(n))과 비교부(240)로 출력한다.

터치패턴으로 입력된 클록신호(CLK)는 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n)) 및 복수개의 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))의 저항값과 터치패드(P1_2)에 접촉된 접촉물체의 정전용량에 의해 지연 및 왜곡되어 제2 지연 클록신호(D_CLK2)가 첫 번째 터치패드(P1_1)을 통하여 출력된다.

지연신호 검출부(230)는 제2 지연 클록신호(D_CLK2)의 신호 레벨을 감지하여 제2 펄스 클록신호(P_CLK2)를 출력한다.

비교부(240)는 지연신호 검출부(130)에서 출력되는 제2 펄스 클록신호(P_CLK2)와 클록신호 발생부(210)에서 출력되는 클록신호(CLK)를 입력받아 비교하여, 클록신호(CLK)에 대한 제2 펄스 클록신호(P_CLK2)의 지연시간을 측정하여 제2 지연시간(DT2)을 출력한다.

접촉위치 데이터 발생부(250)는 비교부(240)에서 출력되는 지연시간(DT2)을 입력받고, 저장된 제1 지연시간(DT1)과 입력된 제2 지연시간(DT2)을 비교하여 대응되는 좌표를 구하여 접촉위치 데이터(TS_OUT)로 출력한다. 여기서 접촉위치 데이터 발생부(250)는 제1 및 제2 지연시간(DT1, DT2) 각각에 대응하는 좌표를 계산하고, 두 좌표의 평균을 이용하여 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 구할 수 있다. 또한 제1 및 제2 지연시간(DT1, DT2) 사이의 차를 계산하여 바로 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 구할 수도 있다.

상기와 같이 도6 의 터치 센서는 ITO 필름(220)의 터치패턴의 양단으로 번갈아 클록신호(CLK)를 출력하여, 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n)) 및 복수개의 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))의 저항값과 터치패드(P1_1 ~ P1_(n))에 접촉된 접촉물체의 정전용량에 의해 지연되는 클록신호(CLK)의 지연시간을 두 번 검출한다. 그리고 두 개의 지연시간(DT1, DT2)을 이용하여 좌표를 구하므로, ITO 필름(220)과 디스플레이 패널 사이의 노이즈나 오프셋이 존재하는 경우에도 노이즈와 오프셋을 제거하여 정확하게 접촉물체의 접촉위치를 구할 수 있다.

도7 은 본 발명의 터치패널 장치의 제3 실시예이다.

도7 에서 터치 센서(200)는 도5 의 터치 센서와 동일하다. 그러나 도5 의 터치패턴은 직렬로 연결되는 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n))와 복수개의 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))을 구비하였으나, 도7 의 ITO 필름(221)은 연결선을 구비하지 않고, 가로 방향의 복수개의 터치패드와 세로 방향의 복수개의 터치패드가 직렬로 직접 연결되는 구조를 갖는다. 즉 도7 의 터치패턴(PP1)은 복수개의 터치 패드가 직접 직렬로 연결되어, ITO 필름(221)의 일면에 균일하게 배치되는 형태를 갖는다. 상기에서는 복수개의 터치패드라고 설명하였으나, 이 경우에는 하나의 막대형태의 터치패드가 ITO 필름(221)에 배치되는 것으로 설명될 수도 있다. 또한 연결선을 구비하지 않고 터치패드만을 구비하는 터치패턴의 형태는 도7 의 터치패턴(PP1)으로 한정되지 않는다. 즉 다양한 형태로 구현될 수 있다.

도8 은 도6 의 터치 센서를 이용하여 접촉물체의 접촉위치에 따른 지연시간을 그래프로 나타낸 도면이다.

도5 를 참조하면 도8 의 그래프를 설명하면 다음과 같다.

여기서, 도8 의 그래프에서 접촉물체의 접촉위치(Touch Point, X축)는 ITO 필름(220)에서 터치패턴에 직렬 연결된 터치패드(P1_1 ~ P1_(n))이 8개(1 ~ 8)인 것을 예로 든 것이며, 8개의 터치패드(1 ~ 8)에 접촉물체가 각각 접촉되었을 때, 터치패턴의 양단으로 번갈아 인가되는 클록신호(CLK)의 지연시간(Delay Time, Y축)을 표시한 것이다. 따라서 X축의 8개의 접촉위치(1 ~ 8) 각각에 대한 지연시간은 두 개가 된다. 참고로, X축의 접촉위치 NT는 접촉물체가 접촉되지 않은 것을 의미한다.

도8 의 그래프는 터치패턴의 복수개의 터치패드(1, 8) 중 첫 번째 터치패드(1)으로 클록신호(CLK)가 인가되고, 각 터치패드(1 ~ 8)에 순차적으로 접촉물체가 접촉되었을 때의 지연시간을 측정한 그래프(301)와 터치패턴의 복수개의 터치패드(1, 8) 중 마지막 터치패드(8)으로 클록신호(CLK)가 인가되고, 각 터치패드(1 ~ 8)에 순차적으로 접촉물체가 접촉되었을 때의 지연시간을 측정한 그래프(302) 및 상기 두 개의 그래프(301, 302)와 동일한 설정으로 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 나타낸 그래프(311, 312)를 나타낸 것이다. 그래프(311)는 그래프(301)에 대응하는 시뮬레이션 그래프이며, 그래프(312)는 그래프(302)에 대응하는 시뮬레이션 그래프이다. 측정된 값들(301, 302)과 시뮬레이션 값(311, 312) 사이의 차이는 외부 노이즈와 오프셋 커패시턴스에 의해 주로 야기된다.

도8 의 그래프를 이용하여 도6 의 접촉위치 데이터 발생부가 접촉물체의 접촉위치 검출방법을 설명하면 다음과 같다.

여기서, 도6 에서 설명한 바와 같이 본 발명의 터치 센서(200)는 터치패턴의 양단에 배치된 터치패드(1, 8)으로 교대로 클록신호(CLK)를 출력하므로 터치패드(1 ~ 8)을 통하여 두 개의 지연시간(DT1, DT2)을 검출하여 이용한다.

첫 번째로, 검출된 두 개의 지연시간의 차를 이용한 접촉위치 검출방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

예를 들면, 접촉물체가 복수개의 터치패드(1 ~ 8) 중 하나의 터치패드에 접촉되었는데, 제1 지연시간(DT1)은 26.5(ns)로 측정 되었고, 제2 지연시간(DT2)은 24.8(ns)로 측정되었다면, 터치 센서(200)는 제1 지연시간(DT1)과 제2 지연시간(DT2)의 차를 계산하고, 계산된 지연시간 차 1.7(ns)에 대응하는 터치패드의 위치를 구할 수 있다. 도8 의 그래프에 의하면 접촉물체가 접촉된 터치패드는 2번째 터치패드(2)이 된다. 이후, 터치 센서(200)는 설정한 터치패드(1 ~ 8) 각각에 대응하는 접촉물체의 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 이용하여 2번째 터치패드(2)에 대응하는 접촉물체의 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 출력한다. 따라서 터치 센서(200)는 지연시간에 대응하는 접촉물체의 접촉위치 데이터(TS_OUT)가 설정되어 있으므로, 계산된 지연시간 1.7(ns)에 대응하는 접촉물체의 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 바로 출력할 수도 있다.

여기서, 제1 지연시간(DT1)과 제2 지연시간(DT2)의 차가 0이 되는 터치패드의 위치는 터치패턴의 중앙에 위치하는 터치패드가 되고, 중앙에 위치하는 터치패드를 기준으로 양쪽에 위치하는 터치패드의 제1 지연시간(DT1)과 제2 지연시간(DT2)의 차는 부호가 바뀌게 된다. 도6의 그래프에 의하면 터치패드(1 ~ 8)의 계산된 지연시간 차는 대략 -3 ~ 3(ns) 사이의 값이 된다.

상기와 같이 지연시간의 차를 이용하면 지연시간의 오프셋이 자동으로 제거되므로 노이즈의 영향을 줄일 수 있는 장점이 있다.

두 번째로, 검출된 두 개의 지연시간의 비를 이용한 접촉위치 검출방법을 설명하면 다음과 같다.

예를 들면, 접촉물체가 직렬 연결된 터치패드(1 ~ 8)에 접촉되었는데, 제1 지연시간(DT1)은 27(ns)로 측정 되었고, 제2 지연시간(DT2)은 24(ns)로 측정되었다면, 터치 센서(200)는 식1 과 같이 제1 지연시간(DT1)과 제2 지연시간(DT2)의 비를 계산한다.

[수학식 1]

DT1 / DT2 × 100

계산된 지연시간은 112.5이 되고, 112.5에 대응하는 터치패드의 위치를 구할 수 있다. 도8 의 그래프에 의하면 접촉물체가 접촉된 터치패드는 1번째 터치패드(1)이 된다. 이때, 터치 센서(100)는 계산된 지연시간의 비에 대응하는 접촉물체의 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 설정해놓고, 계산된 지연시간의 비(112.5)에 대응하는 접촉물체의 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 바로 출력할 수도 있다. 이후, 터치 센서(100)는 설정한 터치패드(1 ~ 8) 각각에 대응하는 접촉물체의 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 이용하여 1번째 터치패드(1)에 대응하는 접촉물체의 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 출력한다.

여기서, 제1 지연시간과 제2 지연시간의 비가 1이(식1에 의하면 100) 되는 터치패드의 위치는 터치패드들(1 ~ 8)의 중앙에 위치하는 터치패드가 되고, 제1 터치패드(1)에서부터 제8 터치패드(8)은 내림차순의 지연시간의 비를 갖게 된다. 도8 의 그래프에 의하면 터치패드의 계산된 지연시간의 비는 대략 113 ~ 89 사이의 값이 된다.

상기와 같이 지연시간의 비를 이용하면 계산되는 지연시간 값이 크게 되어 접촉물체의 접촉위치(TS_OUT)를 좀 더 정밀하게 구할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 터치패턴은 복수개의 터치패드와 복수개의 연결선의 크기를 다르게 하여 접촉위치를 소정의 단위 영역로 판별하므로 상기한 바와 같이 지연시간의 차를 이용하는 경우나 지연시간의 비를 이용하는 경우에도 접촉위치를 정확하게 감지할 수 있다. 상기에서는 간단한 일예로서 비록 제1 지연 시간 및 제2 지연 시간의 차 와 비가 사용되었으나, 차와 비의 조합 또는 다른 수학적 방법을 사용할 수도 있음은 자명하다.

도9 및 도10 는 ITO 필름에 배치되는 터치패턴의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.

도3 및 도5 에 도시된 ITO 필름(120, 220)에 배치되는 터치패턴은 터치패드 간의 간격이 좁으면 좁을수록 터치패널의 해상도(Resolution)는 증가될 수 있으나, 접촉물체에 의해 복수개의 터치패드(P1_1, P1_(n))이 두 개 이상 한꺼번에 접촉되면, 잘못된 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 출력할 수 있다. 따라서 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n)) 각각은 동시에 두개 이상의 터치패드가 접촉물체에 의해 접촉되지 않도록 충분한 간격을 유지하는 것이 바람직하다. 그러므로 도3 및 도5 에 도시된 ITO 필름(120, 220)은 하나의 터치패턴을 구비하므로 터치패널의 해상도가 증가될 수 없는 단점이 있다.

도9 는 하나의 ITO필름(120, 220)의 동일면에 두 개의 패턴 라인(P1, P2)을 나란히 배치한 것이다.

제1 및 제2 터치패턴(P1, P2)이 나란히 배치되므로, 제1 터치패턴(P1)과 제2 터치패턴(P2) 각각은 복수개의 터치패드 사이의 간격을 충분히 확보하여 접촉물체에 의해 제1 터치패턴(P1)의 복수개의 터치패드(P1_1 ~ P1_(n)) 또는 제2 터치패턴의 복수개의 터치패드(P2_1 ~ P2_(n))이 동시에 접촉되는 것을 막을 수 있다. 그리고 두개의 터치패턴(P1, P2)이 나란히 배치 될 때 제1 터치패턴(P1)의 연결선(CL1_1 ~ CL1_(n-1))과 제2 터치패턴(P2)의 연결선(CL2_1 ~ CL2_(n-1))이 교차하는 교차지점(BP)은 단락 되지 않도록 교차지점(BP)의 두 연결선 사이를 절연한다. 또한 제1 터치패턴(P1)과 제2 터치패턴(P2)의 간격을 최대한 줄여 터치패널의 해상도를 증가 시킬 수 있다. 도9 에서는 두개의 터치패턴(P1, P2)만을 도시하였으나, 두개 이상 복수개의 터치패턴을 구비할 수 있음은 자명하다.

따라서 도9 은 터치패턴이 복수개로 구비되어, 동일 터치패턴의 복수개의 터치패드가 접촉물체에 의해 동시에 접촉되는 것을 방지하면서, 해상도를 높일 수 있다.

여기서 (CL1_1 ~ CL1_(n-1), CL2_1 ~ CL2_(n-1))의 교차지점(BP)은 ITO 필름(120, 220) 내에서도 절연할 수 있지만, 연결선(CL)을 ITO 필름(120, 220) 밖으로 빼서 외부에서 절연할 수 있음은 당연하다. 또한 ITO 필름(120, 220) 내에서 절연하는 경우에도 디스플레이(Display)에 영향을 주지 않도록 절연해야 한다. 일반적으로 ITO 필름(120, 220)은 디스플레이 장치에서 영상이 디스플레이 되는 영역보다 크므로, ITO 필름(120, 220)의 외곽에서 절연하는 경우에 디스플레이에 영향을 주지 않는다.

도10 에서는 두개의 터치패턴이 ITO 필름(120, 220)의 양면에 각각 하나씩 배치된다. 터치 센서 중에서, 커패시턴스의 변화에 의해 접촉 물제의 접촉을 감지하는 커패시턴스 감지형 터치 센서는 커패시턴스 감지형 접근 센서와 구조적으로 유사하다. 즉 커패시턴스 감지형 터치 센서는 센싱 감도를 높게 설정하여 접근 센서로서 사용될 수 있다. 따라서 터치 센서에 접촉 물제가 직접 접촉되지 않더라도, 커패시턴스 감지형 터치 센서는 접촉 물체를 감지할 수 있다. 도9 에서 제1 터치패턴(P1)과 제3 터치패턴(P3)은 ITO 필름(120, 220)의 배치되는 면이 서로 다르다. 즉 제1 터치패턴(P1)은 ITO 필름(120, 220)의 상부면에 배치되고, 제3 터치패턴(P3)은 ITO 필름(120, 220)의 하부면에 배치된다. 상기한 바와 같이 2개의 터치패턴(P1, P3)가 각각 ITO 필름에서 배치되는 면이 다른 경우에 도9 에서와 같은 교차지점(BP)이 없으므로 절연할 필요가 없다는 장점이 있다. 유사하게 복수개의 ITO 필름이 각각 하나의 터치패턴을 구비하도록 할 수 있음은 자명하다. 뿐만 아니라 터치패널이 매우 높은 수준의 해상도를 필요로 하는 경우에는 도9 와 도10 를 동시에 적용하여 사용할 수도 있다. 즉 적어도 하나 이상의 ITO 필름 각각의 일면 또는 양면에 복수개의 터치패턴을 배치하여 사용할 수 있다.

도11 및 도12 는 본 발발명의 터치패널 장치의 보간 방법을 설명하기 위한 도면이다.

일반적으로 터치패널은 영상 신호를 영상 화면으로 표시하는 디스플레이의 외부화면에 부착되거나, 디스플레이의 외부 유리판에 형성되지만, 터치패널의 해상도(Resolution)와 디스플레이의 해상도가 다르기 때문에, 터치패널에서 출력되는 접촉위치를 디스플레이 화면상의 위치로 대응(변환)시켜야 할 필요가 있다. 이때, 보간 방법을 이용하여 터치패널의 위치를 디스플레이 화면상의 위치로 대응시키면 접촉위치의 변화를 더욱 부드럽게 표현할 수 있다.

도11 는 시간 영역에서의 보간 방법을 설명하기 위한 도면이다.

직렬 연결된 터치패드들(P1)의 제3 터치패드(P1_3), 제9 터치패드(P1_9) 및 제23 터치패드(P1_23)에 접촉물체가 순차적으로 접촉되었다고 가정하면, 디스플레이 화면에는 각각의 터치패드(P1_3, P1_9, P1_23)의 위치에 대응되는 위치가 순차적으로 이산적으로 표시되며 최종적으로 제23 터치패드(P1_23)에 대응되는 위치만이 표시될 것이다.

이와는 달리, 터치패널을 구비하는 장치의 사용용도에 따라 접촉위치가 이산적이 아닌 연속적으로 표현되어야 하는 경우도 발생한다. 예를 들면 컴퓨터의 포인터 같은 경우에 접촉위치의 이동 경로가 연속적으로 변화하게 표시되도록 해야 할 때도 있다. 이러한 경우에 ITO 필름(120) 내에서는 없지만 디스플레이 화면상에 존재하는 제3 터치패드(P1_3)과 제9 터치패드(P1_9) 사이의 위치 및 제9 터치패드(P1_9)과 제23 터치패드(P1_23) 사이의 위치와 같이 디스플레이 화면상에 존재하는 각 터치패드 사이의 위치를 시간에 따라 구분하여 디스플레이 화면상의 각 터치패드 사이의 위치를 생성하여 보간신호로 출력한다. 즉, 접촉물체에 의해 터치패드(P1_3)이 접촉된 이후, 터치패드(P1_9)이 접촉되면 포인터는 터치패드(P1_3)의 위치가 표시된 이후 곧바로 터치패드(P1_9)의 위치가 표시되는 것이 아니라, 터치패드(P1_3)의 위치에서 터치패드(P1_9)의 위치로 시간의 경과에 따라 순차적으로 이동하는 것을 표시하게 된다.

도12 는 공간 영역에서의 보간 방법을 설명하기 위한 도면이다.

제1 터치패턴(PL1)과 제3 터치패턴(P3)이 나란히 배치된 ITO 필름(120, 220)에서 제1 터치패턴(P1)의 제3 터치패드(P1_3)과 제2 터치패턴(P3)의 제3 터치패드(P3_3)이 동시에 접촉물체에 의해 접촉되는 경우에 제1 터치패턴(P1)을 이용하여 계산된 접촉위치와 제3 터치패턴(P3)을 이용하여 계산된 접촉위치의 중심위치를 접촉물체의 접촉위치 데이터(TS_OUT)로 출력한다. 여기서는 도10 에 도시된 터치패턴을 예로 들어 설명하였으나, 도9 에 도시된 터치패턴을 이용하는 경우에도 공간 영역에서 보간을 수행할 수 있음은 자명하다.

상기와 같은 보간 방법은 도3 및 도5 의 터치 센서에 접촉물체의 접촉위치 데이터(TS_OUT)를 인가받아 보간하여 출력하는 보간신호 출력부(미도시)를 추가로 구비하여 보간신호를 출력한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.