KR101784436B1

KR101784436B1 - 터치 패널 및 이를 위한 구동 장치

Info

Publication number: KR101784436B1
Application number: KR1020110035875A
Authority: KR
Inventors: 임성택
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2031-04-18
Also published as: KR20120118362A; US9013443B2; CN102750053A; EP2515211A3; EP2515211A2; JP5911260B2; JP2012226728A; EP2515211B1; US20120262410A1

Abstract

전기 유변 유체를 사용하는 상호 정전용량 방식의 터치 패널을 위한 구동 장치가 개시된다. 구동 장치는 적어도 하나의 정전용량 노드(capacitance node)를 갖는 터치 패널을 위한 구동 장치로서, 적어도 하나의 정전용량 노드에 전위차를 발생시키기 위한 구동 전압과 적어도 하나의 정전용량 노드의 정전용량 변화를 감지하기 위한 감지 전압 펄스를 조합하여 적어도 하나의 정전용량 노드의 제1 전극에 선택적으로 인가한다. 그리고 구동 장치는 구동 전압을 제1 전극에 인가하기 위한 제1 스위칭 소자와 감지 전압 펄스를 제1 전극에 인가하기 위한 제2 스위칭 소자를 포함한다.

Description

터치 패널 및 이를 위한 구동 장치{Touch panel and driving device for the touch panel}

사용자 입력 장치(user's input apparatus)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 터치 패널(touch panel)에 관한 것이다.

터치 패널은 사용자로부터의 접촉을 감지함으로써 입력 여부와 함께 입력 위치를 판정하는 사용자 입력 장치(user's input apparatus)의 하나이다. 사용자는 손가락이나 스타일러스 펜 등을 이용하여 터치 패널을 접촉 또는 가압함으로써 데이터나 신호 등을 입력할 수 있다. 예를 들어, 터치 패널은 랩탑 컴퓨터나 넷북 등에서 마우스의 대용으로 구비되는 터치 패드(touch pad)로 사용되거나 또는 전자기기의 입력 스위치의 대용으로 사용될 수 있다. 또는, 터치 패널은 디스플레이와 일체로 결합되어 사용될 수 있는데, 이와 같이 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 등과 같은 디스플레이의 화상 표시면에 설치되는 터치 패널을 '터치 스크린(touch screen)'이라고 한다. 터치 스크린은 디스플레이의 화상 표시면을 구성하도록 디스플레이와 일체로 설치되거나 또는 디스플레이의 화상 표시면 상에 추가로 부착될 수도 있다.

터치 패널은 키보드 등과 같은 기계적인 사용자 입력 장치를 대체할 수가 있을 뿐만 아니라 조작이 간단하다. 그리고 터치 패널은 실행되는 어플리케이션의 종류나 어플리케이션의 진행 단계에 따라서 여러 가지 유형의 입력 버튼을 사용자에게 제공할 수가 있다. 터치 패널은 현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine, ATM), 정보 검색기, 무인 티켓 발매기 등은 물론 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 디지털 카메라, 휴대용 게임기, MP3 플레이어 등과 같은 전자기기의 입력 장치로 광범위하게 사용되고 있다.

터치 패널은 사용자로부터의 입력 여부를 감지하는 방법에 따라 저항막 방식(resistive film type), 정전용량 방식(capacitive type), 초음파 방식(ultrasonic type), 적외선 방식(infrared type) 등으로 구분할 수 있다. 각 방식의 터치 패널은 고유의 장점과 단점을 가지므로, 어플리케이션의 종류나 터치 패널의 용도 등에 따라서 적합한 방식이 선택되어 사용될 수 있다. 종래의 터치 패널은 그 유형에 관계없이 공통적으로 멀티 터치를 인식할 수 없다는 한계가 있었는데, 최근에는 멀티 터치의 인식이 가능한 터치 패널이 개발되어서 휴대용 전자 기기 등에 널리 채용되고 있다.

한편, 기존의 터치 패널은 기계식 키 패드와 같은 입력 여부에 대한 느낌, 즉 입력감(input feeling)을 촉각으로 사용자에게 전달해주지 못한다. 입력감을 제공하기 위하여, 터치 패널의 하부에 진동 모터를 설치하는 방법이 제안되었는데, 이에 의하면 입력 감지되면 진동 모터를 이용하여 터치 패널 전체를 진동시킴으로써 사용자에게 입력감을 제공한다. 하지만, 터치 패널의 진동을 통해 전달되는 입력감은 기계식 키 패드가 제공하는 입력감과는 차이가 있다.

기계식 키 패드와 같은 클릭감을 제공할 수 있고 멀티 터치를 인식할 수 있는 터치 패널 및 이를 위한 구동 장치를 제공한다.

구조가 간단하고 좁은 면적에 구현이 가능한 구동 장치 및 이를 구비하는 터치 패널을 제공한다.

일 실시예에 따른 구동 장치는 적어도 하나의 정전용량 노드(capacitance node)를 갖는 터치 패널을 위한 구동 장치로서, 적어도 하나의 정전용량 노드에 전위차를 발생시키기 위한 구동 전압과 적어도 하나의 정전용량 노드의 정전용량 변화를 감지하기 위한 감지 전압 펄스를 조합하여 적어도 하나의 정전용량 노드의 제1 전극에 선택적으로 인가한다. 그리고 구동 장치는 구동 전압을 제1 전극에 인가하기 위한 제1 스위칭 소자와 감지 전압 펄스를 제1 전극에 인가하기 위한 제2 스위칭 소자를 포함한다.

일 실시예에 따른 터치 패널은 제1 기판, 제1 방향으로 나란히 연장되도록 제1 기판에 배치되어 있는 다수의 제1 전극 라인, 제1 기판과 소정의 간격을 갖고 이격 배치되어 있는 제2 기판, 제1 방향에 대하여 수직인 제2 방향으로 나란히 연장되어서 제2 기판에 배치되어 있는 다수의 제2 전극 라인, 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재되어 있는 전기 유변 유체, 감지 전압 펄스와 전기 유변 유체의 점도를 변화시키기 위한 구동 전압을 조합하여 다수의 제1 전극 라인에 인가하는 구동 장치, 및 다수의 제2 전극 라인과 접속되어 감지 전압 펄스에 응답하여 입력 여부를 판정하는 감지 장치를 포함한다. 그리고 구동 장치는 구동 전압을 다수의 제1 전극 라인에 선택적으로 인가하기 위한 제1 스위칭 소자와 감지 전압 펄스를 다수의 제1 전극에 선택적으로 인가하기 위한 제2 스위칭 소자를 포함한다.

터치 패널은 구동 장치의 동작을 제어하여 기계식 키 패드와 같은 클릭감을 제공할 수 있으며, 또한 멀티 터치도 인식할 수 있다. 그리고 4개의 트랜지스터를 이용하여 구동 장치를 구성할 수 있으므로, 구동 장치의 구조가 간단하고 좁은 면적에 구현될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 터치 패널의 구성을 보여 주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 터치 패널의 터치 패널 몸체의 구조를 보여 주는 분리 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III' 라인을 따라 절취한 단면도이다.
도 4는 메탈 돔을 갖는 기계적인 키 패드에서의 힘(force)과 변위(displacement)의 관계를 보여 주는 그래프이다.
도 5는 도 2의 터치 패널 몸체의 전극 쌍에서 구동 전압이 인가 및 해제되는 타이밍을 보여 주는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치 패널을 구동 및 감지하기 위한 회로 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 구동 장치로부터 인가되는 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)의 조합에 대한 타이밍 챠트의 일례를 보여 주는 도면이다.
도 8은 구동 장치로부터 입력되는 조합 신호(Vc)에 대한 타이밍 챠트의 일례 및 그에 대응하는 정전용량(C) 변화를 보여 주는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 각각 도 8의 타이밍챠트의 일 시간에 대응하는 해당 정전용량 노드에서의 터치 패널 몸체의 구조를 도식적으로 보여 주는 단면도들이다.
도 10은 도 1의 터치 패널의 구동 장치의 구성의 일례를 보여 주는 블록도이다.
도 11은 도 10의 구동 장치를 구성하는 회로도의 일례이다.
도 12a 내지 도 12d는 각각 도 11의 회로도를 갖는 구동 장치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 8의 타이밍챠트를 구동 선택 신호 및 감지 선택 신호와 함께 보여 주는 타이밍챠트이다.
도 14는 도 11의 회로도에 대한 변형예이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.

후술하는 터치 패널은 사용자 입력 장치로서 여러 가지 종류의 전자기기에 제공될 수 있다. 예를 들어, 터치 패널은 노트북이나 넷북 등의 터치 패드(touch pad)로 사용될 수 있음은 물론, 터치 입력 기능이 구현된 여러 가지 종류의 가정용 전자기기나 사무용 전자기기 등에서 사용자 입력 장치로 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 터치 패널은 전자기기의 디스플레이의 윗면에 장착되어 사용되는 터치 스크린(touch screen)으로 사용될 수 있는데, 예컨대 휴대폰이나 PDA, PMP, 전자책 단말기(E-book terminal), 휴대용 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자기기나 현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine, ATM), 정보 검색기, 무인 티켓 발매기 등과 같은 전자기기의 사용자 입력 장치로 사용될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 터치 패널의 구성을 보여 주는 블록도이다. 도 1은 전기 유변 유체(Electrorheological Fluid)를 이용하는 상호 정전용량 방식의 터치 패널의 일례에 대한 구성도이다. 상호 정전용량 방식의 터치 패널은 소정의 패턴, 예컨대 매트릭스 형태로 배치된 다수의 정전용량 노드를 포함하는데, 각 정전용량 노드에서의 정전용량 변화를 이용하여 입력 여부를 판단한다. 그리고 전기 유변 유체를 이용하는 터치 패널은 정전용량 노드에 가해지는 전위차에 의하여 점도가 증가하는 전기 유변 유체의 특성을 이용한다. 이하, 일 실시예에 따른 터치 패널에 대해서 먼저 구체적으로 설명한다.

도 1을 참조하면, 터치 패널(1)은 터치 패널 몸체(touch panel body, 10), 구동 장치(driving device, 20), 감지 장치(sensing device, 30)를 포함한다. 그리고 터치 패널(1)은 전원부(power source, 40) 및 제어기(controller, 50)를 더 포함할 수 있다. 터치 패널 몸체(10)는 터치 패널(1)을 구성하는 물리적 구조체를 가리킨다. 반면, 구동 장치(20), 감지 장치(30), 전원부(40), 및 제어기(50)는 터치 패널 몸체(10)의 동작을 제어하는 전기 회로 및/또는 하드웨어나 소프트웨어 등의 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 단순히 '터치 패널'이라고 칭할 경우에, 좁은 의미로는 터치 패널 몸체(10)만을 가리키지만, 넓은 의미로는 구동 장치(20), 감지 장치(30), 전원부(40), 및/또는 제어기(50)도 함께 포함하는 터치 패널(1) 전체를 가리킬 수도 있다.

그리고 구동 장치(20), 감지 장치(30), 전원부(40), 및 제어기(50)의 구분도 단지 그 기능에 따른 논리적인 구분으로서, 둘 이상의 기능 유닛은 통합되어 구현되거나 또는 개별적으로 구현될 수 있다. 또한, 구동 장치(20), 감지 장치(30), 전원부(40), 및 제어기(50)라는 논리적인 기능 구분도 단지 설명의 편의를 위한 것으로서, 어느 하나의 기능 유닛 예컨대, 제어기(50)가 구동 장치(20), 감지 장치(30), 및 전원부(40)가 수행하는 모든 기능 또는 일부 기능을 수행할 수 있다. 이하, 터치 패널 몸체(10)의 구조 및 물리적인 동작에 관하여 먼저 설명한다.

도 2는 도 1의 터치 패널(1)의 터치 패널 몸체(10)의 구조를 보여 주는 분리 사시도이고, 도 3은 도 2의 III-III' 라인을 따라 절취한 터치 패널 몸체(10)의 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 터치 패널 몸체(10)는 한 쌍의 기판, 즉 하부 기판(110) 및 상부 기판(120)과 함께 한 쌍의 기판(110, 120) 사이의 간극에 담겨서 밀봉되어 있는 전기 유변 유체(130), 및 복수의 전극 쌍(a plurality of electrodes pairs, 140)을 포함한다.

하부 기판(110)은 터치 패널 몸체(10)의 베이스 기판으로서, 전기 유변 유체(130)를 터치 패널 몸체(10)에 담기 위한 용기의 일면으로서 기능한다. 터치 패널(1)이 전자 기기의 터치 스크린으로서 기능하는 경우에, 하부 기판(110)은 전자 기기의 화상 표시면 자체가 되거나 또는 화상 표시면 상에 부가적으로 부착되는 기판일 수 있다. 하부 기판(110)은 상부 기판(120)과의 사이에 소정의 인력이나 척력이 작용하더라도 변형이 되지 않을 수 있다. 이를 위하여, 하부 기판(110)은 딱딱한 재료로 만들어질 수 있는데, 예컨대 투명 유리로 만들어진 유리 기판(glass substrate)일 수 있다. 하지만, 하부 기판(110)이 반드시 딱딱한 재료로 형성될 필요는 없다. 예를 들어, 터치 패널 몸체(10)가 딱딱한 디스플레이의 상부에 부착되는 경우라면, 하부 기판(110)은 투명한 폴리머 필름(polymer film)으로 만들어질 수도 있다.

상부 기판(120)의 상면은 사용자가 입력을 할 때 접촉하는 사용자 접촉면이다. 상부 기판(120)은 소정의 힘이 가해지면 변형이 생길 수가 있다. 예를 들어, 사용자가 손가락이나 스타일러스 펜 등을 사용하여 사용자 접촉면을 접촉 또는 가압하는 경우에, 상부 기판(120)은 변형될 수 있다. 이를 위하여, 상부 기판(120)은 투명하고 변형이 가능한 폴리머 필름 등으로 만들어질 수 있다. 폴리머의 종류에는 특별한 제한이 없다. 상부 기판(120)은 하부 기판(110)과 소정의 간격으로 이격되어 배치되며, 이에 의하여 상부 기판(120)과 하부 기판(110) 사이에는 소정의 높이를 갖는 간극(gap)이 형성된다. 간극의 높이는 구동 전압의 크기나 터치 패널 몸체(10)의 넓이, 구동전극 쌍(140)의 단면적의 크기 등에 따라 달라질 수 있다.

하부 기판(110)과 상부 기판(120) 사이의 간극에는 전기 유변 유체(130)가 담겨 있다. 전기 유변 유체(130)는 외부로부터 밀봉될 수 있으며, 이를 위하여 상하부 기판(110, 120) 사이의 테두리에는 밀폐제(sealant, 160)가 배치될 수 있다. 전기 유변 유체(130)는 일반적으로 전기 절연성 유체(132)에 아주 미세한 입자(134)가 분산되어 있는 현탁액(suspension)을 가리킨다. 전기 유변 유체(130)는 전기장이 인가되면 점도(viscosity)가 급격히(예컨대, 최대 100,000배 정도)가 증가한다. 그리고 전기 유변 유체(130)의 이러한 점도 변화는 가역적이어서 전기장이 해제되면 원래의 상태로 복원된다.

전기 유변 유체(130)는 투명한 액체일 수 있지만, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 전기 절연성 유체(132)로는 예를 들어, 실리콘유, 케로신 광유, 폴리염화비페닐 등이 사용될 수 있다. 그리고 전기 유변 유체(130)에 포함되는 입자(134)의 크기는 최대 50㎛ 정도로서 아주 미세한 입자인데, 투명하거나 또는 불투명한 입자일 수 있다. 이러한 입자(134)로는 예컨대, 알루미노규산염(aluminosilicate), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole) 등과 같은 고분자 물질이나 풀러렌(fullerene) 등이 사용될 수 있다.

그리고 상하부 기판(110, 120) 사이의 간극에는 탄성체 스페이서(150)가 배치되어 있을 수 있다. 탄성체 스페이서(150)는 수십 마이크로미터 이하의 작고 투명한 고체로서, 전기 유변 유체(130) 내에 랜덤하게 또는 규칙적으로 분산되어 배치되어 있다(도 2에 도시되어 있는 탄성체 스페이서(150)는 그 크기가 다소 과장되었을 수 있는데, 이것은 단지 설명 및 도면 작성의 편의를 위한 것이다). 탄성체 스페이서(150)는 상부 기판(120)이 변형된 경우에 복원력을 제공하며, 또한 상부 기판(120)을 구조적으로 지지하는 역할도 수행할 수 있다. 이러한 기능을 수행하는 물질이라면 탄성체 스페이서(150)를 구성하는 물질에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 탄성체 스페이서(150)로는 엘라스토머(elastomer)가 사용될 수 있다.

복수의 전극 쌍(140)은 하부 기판(110)에 형성된 하부 전극과 상부 기판(120)에 형성되어 있는 상부 전극으로 구성된 한 쌍의 전극들의 집합이다. 상호 정전용량 방식의 터치 패널에서 복수의 전극 쌍(140)은 터치 패널 몸체(10)의 전면(entire surface) 또는 일부 영역에 매트릭스 형태(matrix type)로 배열되어 있을 수 있다. 매트릭스 형태로 배열된 복수의 전극 쌍(140)에는 소정의 조합(예컨대, 일부의 전극 쌍(140)에만)으로 구동 전압이 인가될 수 있으며, 이러한 조합은 어플리케이션의 종류나 진행 단계에 따라서 달라질 수 있다. 그리고 터치 패널(1)은 복수의 전극 쌍(140) 중에서 구동 전압이 가해지는 전극 쌍의 위치나 개수, 가해진 구동 전압이 해제되는 시점이나 구동 전압이 해제되는 전극 쌍의 개수 등을 제어하거나 또는 변화시킴으로써, 사용자에게 클릭감이나 다양한 입력감을 제공할 수도 있다.

도 2에 도시되어 있는 복수의 전극 쌍(140)은 매트릭스 형태로 배열된 전극 쌍들의 일례이다. 도 2를 참조하면, 하부 기판(110)의 상면과 상부 기판(120)의 하면에는 각각 라인 타입의 전극 패턴(142, 144)이 다수 개가 나란하게 형성되어 있다. 여기서, 하부 기판(110)에 형성되어 있는 전극 패턴, 즉 하부 전극 패턴(142)들은 제1 방향으로 신장되며, 상부 기판(120)에 형성되어 있는 전극 패턴, 즉 상부 전극 패턴(144)들은 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 신장되어 있다. 따라서 다수의 하부 전극 패턴(142)들과 다수의 상부 전극 패턴(144)들의 교차점들에서, 터치 패널 몸체(10)의 전면(entire area)에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 전극 쌍(140), 즉 정전용량 노드(capacitance node)가 정의된다.

계속해서 도 1 및 도 2를 참조하면, 복수의 전극 쌍(140)에 인가되는 구동 신호, 즉 구동 전압(Vd)은 전기 유변 유체(130)의 점도를 국부적으로 변화시키기 위한 구동력을 제공한다. 이러한 구동 전압은 전원부(40)의 구동 전원으로부터 공급될 수 있다. 그리고 구동 전압이 가해지는 전극 쌍(140)의 위치 및 개수, 가해진 구동 전압이 해제되는 시점, 가해진 구동 전압이 해제되는 전극 쌍(140)의 위치 및 개수 등은 제어기(50)에 의하여 제어될 수도 있다. 제어기(50)는 구동 선택 신호(driving selection signal, S_d)를 적절히 구동 장치(20)로 입력함으로써, 전극 쌍(140)에 대한 구동 전압의 인가 여부를 제어할 수 있다.

도 3에는 영역 I에 위치한 전극 쌍들(140)에만 구동 전압(Vd)이 인가되고, 영역 II에 위치한 전극 쌍(140)에는 구동 전압(Vd)이 인가되지 않는 경우가 도시되어 있다. 이를 위하여, 상부 전극 패턴(144)에 소정 크기의 전위(Vd)가 인가된 상태에서, 영역 I에 위치한 하부 전극 패턴(142)은 접지 상태(ground state)가 되도록 하고, 영역 II에 위치한 하부 전극 패턴(142)은 플로팅 상태(floating state)가 되도록 할 수 있다. 이와는 반대로, 소정 크기의 전위(Vd)가 하부 전극 패턴(142)에 인가되고, 상부 전극 패턴(144)은 접지 상태가 되거나 플로팅 상태가 될 수도 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 이하, 각각의 정전용량 노드에서 소정 크기의 전위(Vd)가 인가되는 전극은 '구동 전극(driving electrode)'이라고 하며, 이 구동 전극에 대향하는 전극(접지 상태가 되거나 플로팅 상태가 되는 전극)은 '감지 전극(sensing electrode)'이라고 한다.

도 3의 영역 I에서와 같이 전극 쌍(140)에 구동 전압(Vd)이 인가되면, 영역 I에서는 상하부 기판(110, 120) 사이에 국부적으로 전기장이 유도된다. 그리고 유도된 전기장에 의하여 이 부분(영역 I)에 있는 전기 유변 유체(130)의 점도는 증가한다. 전기장에 의하여 전기 유변 유체(130)의 점도가 증가하는 것은, 도 3에 도시된 바와 같이, 분극 특성을 갖는 입자(134)들이 전기장의 방향으로 일렬로 늘어서기 때문이다. 반면, 영역 II에서와 같이 전극 쌍(140)에 구동 전압이 인가되지 않으면, 영역 II에서는 상하부 기판(110, 120) 사이에는 전기장이 형성되지 않으며, 이 부분(영역 II)에 있는 전기 유변 유체(130)의 점도는 변화가 없다. 물론, 영역 I에 인가된 구동 전압(Vd)이 해제되면, 이 영역에 있는 전기 유변 유체(130)의 점도는 초기 상태로 복원된다.

이러한 전기 유변 유체의 점도 변화를 이용하는 터치 패널의 일례는, 본 출원의 출원인이 2009년 6월 19일에 출원한 한국특허출원 제2009-0055034호, "터치 패널 및 이를 구비하는 전자기기"에 상세히 기술되어 있다. 위 한국특허출원에는 전기 유변 유체의 점도 변화를 이용하여 사용자 접촉면에 소정의 입력 버튼 영역을 한정하고, 또한 기계적인 키 패드를 조작할 때와 같은 클릭감을 사용자에게 제공하는 터치 패널이 개시되어 있는데, 위 한국특허출원은 참조에 의하여 본 명세서에 완전히 결합된다.

클릭감(click sensation)이란 휴대폰 등에서 사용되는 기계적인 키 패드(key pad) 또는 키 버튼(key button) 등을 누를 때 사용자가 손가락을 통해서 느끼는 딸깍하는 느낌을 가리킨다. 기계적인 키 패드에는 메탈 돔(metal dome)이라고 하는 돔 형상의 금속 박판이 키 버튼의 하부에 설치되어 있다. 소정의 크기 이상의 힘으로 계속 가압될 경우에 메탈 돔은 어느 순간에 돔 형상에 급격한 변형이 발생하게 되는데, 이를 버클링 포인트(buckling point)라고 한다. 메탈 돔이 변형되는 과정에는 이러한 버클링 포인트가 존재하기 때문에, 사용자는 기계적인 키 패드를 누를 때 딸깍하는 느낌을 받게 되는데, 이를 클릭감이라 한다.

도 4는 이러한 메탈 돔을 갖는 기계적인 키 패드에서의 힘(force)과 변위(displacement)의 관계를 보여 주는 그래프이다. 도 4를 참조하면, 초기에는 사용자가 누르는 힘에 의하여 메탈 돔의 변위가 서서히 증가한다. 메탈 돔의 변위가 증가하면, 그에 따라서 메탈 돔의 지지력(변형에 대한 저항력)도 증가하므로 사용자가 느끼는 반발력도 그 만큼 증가한다. 그리고 메탈 돔의 변위가 x1에 도달하면, 메탈 돔의 지지력이 최대(작동력)에 도달되었다가 급격히 감소하게 되는데, 이와 같이 메탈 돔의 지지력이 최대가 되는 지점(즉, 터치 패널에서 작동력이 작용하는 지점)이 버클링 포인트이다. 버클링 포인트에 도달한 이후에도 사용자가 누르는 힘이 계속 유지되면 메탈 돔의 변위는 계속 증가하는데, 변위가 x2에 도달하면 메탈 돔은 하부 전극에 닿게 된다. 버클링 포인트에 도달한 이후에 사용자가 누르는 힘을 제거하면, 복귀력에 의해서 메탈 돔은 최초의 상태로 복원된다.

도 1의 터치 패널(1)은 이러한 기계적인 키 패드에서의 메커니즘을 모사함으로써 사용자들에게 클릭감을 제공할 수 있다. 도 5는 이를 위하여 터치 패널(1)의 전극 쌍(140)에서 구동 전압(Vd)이 인가 및 해제되는 타이밍을 보여 주는 도면이다.

전술한 바와 같이, 전극 쌍에 구동 전압이 가해지면 해당 영역에 있는 전기 유변 유체가 국부적으로 구동되어 점도가 증가한다. 전기 유변 유체가 구동되어 점도가 증가된 영역(이하, '구동 영역'이라 한다)은 그 이외의 영역(이하, '비구동 영역'이라 한다)에 비하여 누르는 힘에 대하여 보다 큰 반발력을 제공할 수 있다. 이를 이용하면, 사용자는 터치 패널의 구동 영역을 누를 때 기계적인 키 패드를 누르는 것과 유사한 반발력을 느낄 수 있다.

그리고 소정의 시점(도 5의 시점 t_a)에 구동 영역이 가압되면 상부 기판이 리세스되어 전극 쌍 사이의 간격은 감소하고, 그 결과 노드에서의 커패시턴스(capacitance, C)는 증가한다. 그리고 사용자가 계속 동일한 구동 영역을 누르면, 상부 기판의 변위가 증가하는데, 이에 따라서 터치 패널의 반발력도 증가할 뿐만 아니라 이 노드에서의 커패시턴스(C)도 계속 증가한다. 그리고 상부 기판의 변위가 일정한 크기 이상에 도달하여 해당 노드에서의 커패시턴스(C)가 소정의 임계치(C_ref)에 도달하며, 터치 패널은 이 시점(도 5의 시점 t_b)에 해당 노드에 사용자로부터 입력이 있는 것으로 판정한다. 그리고 이와 동시에 전극 쌍에 가해지고 있던 구동 전압(Vd)을 해제한다. 구동 전압(Vd)이 해제되면 전기 유변 유체의 점도는 급격히 감소하며, 그에 따라서 누르는 힘에 대한 반발력도 급격히 감소한다. 이와 같이, 터치 패널은 구동 전압(Vd)이 해제되는 시점(도 5의 시점 t_b)에서 버클링 포인트에서와 같은 클릭감을 사용자에게 제공할 수가 있다.

계속해서 도 1 내지 도 3을 참조하면, 구동 장치(20)는 정전용량 노드에 전위차를 발생시키기 위한 구동 전압(Vd)과 정전용량 노드의 정전용량 변화를 감지 전압 펄스(Vs)를 조합하여 전극 쌍(140)으로 입력한다. 구동 전압(Vd)은 전원부(40)의 구동 전원으로부터 공급되며, 감지 전압 펄스(Vs)는 전원부(40)의 감지 전원으로부터 공급될 수 있다. 그리고 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)의 조합은 제어기(50)로부터 입력되는 구동 선택 신호(Sd)와 입력 선택 신호(Ss)의 조합에 따라서 결정될 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다(도 12a 내지 도 12d 참조).

구동 전압(Vd)은 복수의 전극 쌍(140)들의 전부 또는 일부에 인가될 수 있다. 그리고 구동 전압(Vd)은 소정의 시간 동안만 인가되거나 또는 상대적으로 긴 시간 동안(예컨대, 터치 패널(1)이 작동하는 시간 동안은 항상) 인가될 수 있다. 전자의 경우든 후자의 경우든, 구동 전압(Vd)은 소정의 시간(t₉,도 7 참조) 동안 구동 전극에 인가되는 구동 펄스 전압으로 간주될 수 있다. 펄스 전압의 지속 시간(t₉)은 고정되어 있거나 또는 가변적일 수 있으며, 사용자에 의하여 임의의 값으로 설정될 수도 있다.

본 명세서에서 하나의 전극 쌍(140)에 구동 전압(Vd)을 인가한다는 것 또는 하나의 구동 전극에 구동 전압을 인가한다는 것은, 상하부 기판(110, 120)에 형성된 한 쌍의 전극에 소정의 전위차를 형성하여 상하부 기판(110, 120) 사이에 전기장을 국부적으로 유발한다는 것을 가리킨다. 전기장이 국부적으로 유발되면, 전기 유변 유체(130)의 점도도 국부적으로 증가한다. 따라서 일부의 전극 쌍(140)에만 구동 전압(Vd)을 인가하면, 전기장이 형성되어 전기 유변 유체(130)의 점도가 증가하는 영역만 구동 영역이 되며, 그 이외의 영역(비구동 영역)에서는 전기 유변 유체(130)의 점도는 변화가 없다.

전술한 바와 같이, 복수의 전극 쌍(140)은 도 2에 도시된 것과 같은 서로 직교하는 한 쌍의 전극 라인들(142, 144)에 의하여 정의될 수 있다. 이 경우에, 구동 장치(20)는 전체 상부 전극 라인(144)들 중에서 적어도 하나의 구동 셀(하나의 전극 쌍에 의하여 정의되는 구동 영역을 구성하는 단위 영역)과 접속되는 상부 전극 라인(144)(도 6의 경우에는 열(row) 방향 전극 라인 R1, R2, R3)에만 소정 크기(Vd)의 구동 전압을 인가할 수 있다. 그리고 구동 장치(20)는 전체 하부 전극 라인(142)들 중에서 적어도 이 구동 셀과 접속되는 하부 전극 라인(142)은 접지에 연결하지만, 다른 하부 전극 라인(142)은 플로팅 상태가 되도록 할 수 있다(도 6의 경우에는 행(column) 방향 전극 라인 C4, C5, 및 C6). 물론, 구동 장치(20)가 상부 전극 라인(144)과 하부 전극 라인(142)에 인가하는 전위는 바뀔 수 있다는 것은 자명하다.

감지 전압 펄스(Vs)는 복수의 전극 쌍(140), 보다 구체적으로 복수의 구동 전극에 순차적으로 입력할 수 있다. 여기서, 감지 전압 펄스(Vs)를 복수의 구동 전극에 순차적으로 인가한다는 것은, 구동 전극들에 대하여 개별적으로 순차적으로 입력하는 것일 수도 있고, 일 그룹의 구동 전극들(예컨대, 구동 전극으로 기능하는 하나의 하부 전극 라인(142) 또는 하나의 상부 전극 라인(144))에 대하여 그룹 단위로 순차적으로 입력하는 것일 수도 있다. 구동 장치(20)가 감지 전압 펄스를 복수의 구동 전극에 순차적으로 인가하면, 감지 장치(30)는 이에 응답하여 감지 전극을 통해 정전용량 변화를 감지함으로써 입력 여부는 물론 입력 위치도 함께 파악할 수 있다.

감지 전압 펄스(Vs)는 예컨대, 소정의 지속 시간(구동 전압(Vd)에 비하여 아주 짧은 지속 시간(t₁, 도 7 참조))을 갖는 복수의 전압 펄스일 수 있다. 즉, 감지 전압 펄스(Vs)는 구동 전압(Vd)이 인가된 시간 동안(t₉, 도 7 참조)에 전체적으로 1회 또는 그 이상의 센싱이 이루어지도록 인가될 수 있다. 이 경우에, 감지 장치(30)는 구동 전극을 통해 인가된 감지 전압 펄스(Vs)에 응답하여 정전용량 노드에서의 커패시턴스 변화에 따른 감지 전극에서의 출력을 센싱하여 입력 여부를 판정할 수 있다.

이러한 감지 전압 펄스(Vs)는 구동 전압(Vd)이 인가된 구동 전극에만 입력되거나 또는 모든 구동 전극에 순차적으로 입력될 수 있다. 특히, 후자의 경우에 구동 전압(Vd)이 입력된 구동 전극은 물론 구동 전압(Vd)이 인가되지 않은 구동 전극에 대해서도 감지가 수행될 수 있다. 이와 같이, 구동 전압(Vd)이 인가되지 않은 구동 전극에 대해서도 감지 전압 펄스(Vs)가 입력되면, 터치 패널의 구동 영역은 물론 미구동 영역에서도 입력 여부에 대한 센싱이 이루어질 수 있다.

센싱 전압 펄스(Vs)는 감지 장치(30)가 멀티 터치 입력을 감지할 수 있도록 구동 전극(예컨대, 행 방향 전극 라인 또는 열 방향 전극 라인)에 대하여 순차적으로 스캔되어서 구동 전극으로 입력될 수 있다. 이 경우에, 멀티 터치 감지를 위하여 단지 구동 전극에 대해서만 센싱 전압 펄스(Vs)가 스캔되므로, 기존의 X-Y 전면 매트릭스 스캔(X-Y full matrix scan) 방식에 비하여 빠른 센싱 속도를 구현할 수 있다.

감지 장치(30)는 터치 패널 몸체(10)에 사용자로부터의 입력이 있는지를 판정한다. 그리고 감지 장치(30)는 입력이 있는 것으로 판정되는 경우에는 입력 위치(input location)를 계산하여 입력 위치 정보를 함께 제어기(50)로 전달하거나 또는 제어기(50)로 입력 신호만을 전달할 수도 있다(이 경우에 입력 위치는 제어기(50)가 계산할 수도 있다). 예를 들어, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 감지 장치(30)는 전극 쌍(140) 사이의 간격 변화에 따른 커패시턴스 변화(ΔC)를 이용하여 입력 여부 및/또는 입력 위치를 판정할 수 있다.

감지 장치(30)가 감지한 입력 여부에 관한 정보 및/또는 입력 위치에 관한 정보(입력 신호)는 제어기(50)로 전달될 수 있다. 그리고 제어기(50)는 감지 장치(30)로부터 입력 신호를 수신하면, 구동 영역에 있는 구동 전극들의 전부 또는 일부에 인가된 구동 전압(Vd)이 해제되도록 하는 구동 선택 신호(Sd)를 구동 장치(20)로 전달할 수 있다. 이와 같이, 입력 신호에 응답하여 인가된 구동 전압(Vd)이 해제되면, 터치 패널(1)을 이용하여 클릭감을 사용자에게 제공할 수 있다는 것은 전술한 바와 같다.

전술한 바와 같이, 구동 장치(20)는 제어기(50)로부터 입력되는 구동 선택 신호(Sd)와 감지 선택 신호(Ss)의 조합에 따라서 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)를 조합하여 전극 쌍(140)으로 입력할 수 있다. 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)의 조합에 따라서, 전극 쌍(140)으로 입력되는 조합 신호는 0V 신호(구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)가 모두 입력되지 않은 경우), 구동 전압(Vd), 감지 전압 펄스(Vs), 및 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)의 결합 신호 중에서 어느 하나일 수 있다.

통상적으로, 전기 유변 유체(130)의 점도를 증가시키기 위한 구동 전압(Vd)은 수십 볼트 이상, 예컨대 적어도 50V 이상, 바람직하게는 약 200V 정도가 될 수 있다(물론, 전기 유변 유체(130)를 구성하는 물질의 물리적, 화학적 특성이나 상하부 기판(110, 120) 사이의 거리 등에 따라서 구동 전압(Vd)의 크기는 달라질 수 있다). 반면, 정전용량 노드에서의 커패시턴스 변화를 감지하기 위한 감지 전압 펄스(Vs)는 수 볼트(예컨대, 약 5V 이하) 정도면 충분하다(물론, 감지 장치(30)를 구성하는 감지 회로의 전기적 특성에 따라서 이 감지 전압 펄스(Vs)의 크기도 달라질 수 있지만, 구동 전압(Vd)에 비하여 상당히 작은 전압으로도 감지가 가능하도록 감지 회로를 구성할 수 있다). 이러한 경우에, 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)의 결합 신호는 구동 전압(Vd)으로부터 감지 전압 펄스(Vs)를 감산한 감산 전압(Vd-Vs) 또는 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)를 더한 합산 전압(Vd+Vs)이 될 수 있다. 감산 전압(Vd-Vs) 또는 합산 전압(Vd+Vs)(이하, 본 명세서에서는 단순히 '감산 전압'이라고 칭하기로 한다)은 전기 유변 유체(130)의 구동에는 전혀 영향을 미치지 않을 뿐만 아니라 감지 신호로서의 기능도 동시에 수행할 수 있다.

제어기(50)는 구동 장치(20)가 구동 전극에 인가하는 신호의 유형을 제어한다. 보다 구체적으로, 제어기(50)는 0V 신호(구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)가 모두 입력되지 않은 경우), 구동 전압(Vd), 감지 전압 펄스(Vs), 및 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)의 결합 신호 중에서 어느 하나의 신호가 구동 전극에 입력될 수 있도록 구동 장치(20)를 제어한다. 이를 위하여, 제어기(50)는 구동 전압(Vd)의 인가 여부를 지시하는 구동 선택 신호(Sd)와 감지 전압 펄스(Vs)의 인가 여부를 지시하는 감지 선택 신호(Ss)를 구동 장치(20)로 전달할 수 있다.

구동 선택 신호(Sd)는 구동 전압(Vd)의 인가를 지시하는 신호이거나 또는 그 반대일 수 있다. 즉, 구동 선택 신호(Sd)가 구동 장치(20)로 입력될 때, 구동 장치(20)가 구동 전극에 구동 전압(Vd)을 인가할지는 구동 선택 신호(Sd)의 특성이나 구동 장치(20)의 회로 구성 등에 따라서 달라질 수 있다. 마찬가지로, 감지 선택 신호(Ss)도 감지 전압 펄스(Vs)의 인가를 지시하는 신호이거나 또는 그 반대일 수 있다. 즉, 감지 선택 신호(Ss)가 구동 장치(20)로 입력될 때, 구동 장치(20)가 구동 전극에 감지 전압 펄스(Vs)를 인가할지도 감지 선택 신호(Ss)의 특성이나 구동 장치(20)의 회로 구성 등에 따라서 달라질 수 있다.

그리고 제어기(50)는 구동 전압(Vd)은 상대적으로 긴 시간 간격(t₉, 도 7 참조) 동안(예컨대, 1초 이상) 구동 전극에 인가되도록 제어할 수 있다. 이러한 구동 전압(Vd)의 지속 시간(t₉)은 장치에서 설정된 소정의 값이거나 또는 사용자에 의하여 설정된 임의의 값일 수 있다. 반면, 제어기(50)는 감지 전압 펄스(Vs)가 수 백 또는 수 천분의 1초 단위나 마이크로초 단위로 아주 짧은 시간 간격(t₁, 도 7 참조) 동안만 지속되도록 제어할 수 있다. 감지 전압 펄스의 지속 시간(t₁)이 짧으면 그 만큼 터치 패널의 전면(entire surface)에 대한 센싱 주기가 짧아질 수 있다.

제어기(50)는 모든 열 방향 전극 라인(R1~R9)이 아닌 9개의 구동 셀과 접속되어 있는 세 개의 열 방향 전극 라인(R4~R6)만을 위하여 구동 전압(Vd)가 인가되도록 구동 장치(20)를 제어할 수 있다. 이 경우에, 세 개의 열 방향 전극 라인(R4~R6)에 대해서는 동시에 구동 전압 펄스(Vd)가 입력될 수 있다. 반면, 제어기(50)는 감지 전압 펄스(Vs)가 열 방향 전극 라인(R1~R9)의 전부에 입력되도록 구동 장치(20)를 제어할 수 있다. 그리고 이 경우에, 감지 전압 펄스(Vs)는 열 방향 전극 라인(R1~R9)을 위하여 동시에 입력되는 것이 아니라 순차적으로 입력되도록 제어될 수 있다. 감지 전압 펄스(Vs)가 복수의 열 방향 전극 라인(R1~R9)을 위해서 순차적으로 입력되면, 감지 장치(30)는 입력 여부는 물론 입력 위치에 대한 센싱이 동시에 이루어질 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 터치 패널을 구동 및 감지하기 위한 회로 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 회로 구조는 도 2에 도시된 터치 패널 몸체(10)의 전극 쌍(140)의 일부(예컨대, 9개의 하부 전극 라인(142)과 9개의 상부 전극 라인(144))에 대해서만 회로 구조를 도시한 것일 수 있다. 이 경우, 도 2의 하부 전극 라인(142) 및 상부 전극 라인(144)은 각각 도 6의 열(row) 방향 전극 라인(R1 내지 R9)과 행(column) 방향 전극 라인(C1 내지 C9)에 대응하거나 또는 그 반대의 경우일 수 있다. 그리고 도 6에서는 도시된 정전용량 노드(열(row) 방향 전극 라인(R1 내지 R9) 각각과 행(column) 방향 전극 라인(C1 내지 C9) 각각의 교차점) 중에서 도트(dot)로 표시된 정전용량 노드(R4 내지 R6 각각과 C4 내지 C6 각각의 교차점)만이 구동 셀(따라서 9개의 도트를 포함하는 영역이 구동 영역)인 경우인데, 이것은 단지 예시적인 것이다.

도 6을 참조하면, 터치 패널은 전원부(40), 구동 장치(20), 및 감지 장치(30)를 포함한다. 그리고 도면에 도시되지는 않았지만, 터치 패널은 구동 장치(20) 등의 동작을 제어하는 제어기 등을 더 포함할 수 있다(도 1 참조).

전원부(40)는 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)를 생성하여 구동 장치(20)로 입력한다. 이를 위하여, 전원부(40)는 구동 전압(Vd)을 생성하는 구동 전원과 감지 전압 펄스(Vs)를 생성하는 감지 전원을 포함할 수 있다. 구동 전압(Vd)은 전기 유변 유체를 구동하기 위한 구동 신호의 일례이며, 감지 전압 펄스(Vs)는 사용자로부터의 입력 여부를 판정하기 위한 감지 신호의 일례이다. 구동 전압(Vd)은 전기 유변 유체를 구동하기 위하여 수십 볼트 이상(예컨대, 약 50V)의 고전위를 가지는 반면, 감지 전압 펄스(Vs)는 감지 장치(30)에서 입력 여부를 감지하는데 필요한 수 볼트 이하(예컨대, 약 3.3V)의 저전위를 가질 수 있다는 것은 전술한 바와 같다.

구동 전원(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)는 전원부(40)로부터 항상 구동 장치(20)로 공급될 수 있다. 즉, 구동 장치(20)는 항상 전원부(40)와 접속되어 있을 수 있다. 이 경우에, 구동 장치(20)는 제어부(50)로부터 입력되는 제어 신호(예컨대, 구동 선택 신호(Sd)와 감지 선택 신호(Ss)의 조합)에 따라서 구동 전원(Vd) 및/또는 감지 전압 펄스(Vs)를 선택적으로 구동 전극으로 입력할 수 있다. 이와는 달리, 필요한 경우에만 선택적으로 구동 전원(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)가 공급될 수 있도록 회로를 구성할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

구동 장치(20)는 전원부(40)로부터 입력되는 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)를 조합하여 열 방향 전극 라인(R1~R9)에 인가할 수 있다. 이를 위하여, 구동 장치(20)는 열 방향 전극 라인(R1~R9) 각각을 위하여 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)를 조합하기 위한 복수의 구동 회로(driving circuit)를 포함할 수 있다. 복수의 구동 회로 각각은 열 방향 전극 라인(R1~R9) 각각과 일대일로 대응될 수 있는데, 이 경우에 구동 장치(20)는 열 방향 전극 라인(R1~R9)의 개수와 동일한 개수의 구동 회로를 포함할 수 있다. 이와는 달리, 구동 장치(20)는 하나의 구동 회로만을 포함하고, 먹스(mux) 등과 같은 스위칭 소자를 이용하여 각각의 열 방향 전극 라인(R1~R9)에 순차적으로 조합된 신호를 인가할 수도 있다. 구동 회로의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다(도 10 및 도 11 참조).

도 7은 구동 장치(20)가 도 6의 열 방향 전극 라인(R1~R9) 각각으로 입력하는 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)의 조합에 대한 타이밍 챠트의 일례를 보여 주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 구동 전압(Vd)은 전체 열 방향 전극 라인(R1~R9) 중에서 세 개의 열 방향 전극 라인(R4~R6)으로만 입력된다. 이것은 이 세 개의 열 방향 전극 라인(R4~R6)만이 구동 셀과 접속되어 있기 때문이다(도 6 참조). 그리고 감지 전압 펄스(Vs)는 전체 열 방향 전극 라인(R1~R9)으로 순차적으로 입력될 수 있다. 도 7에 도시된 구동 전압(Vd)의 크기 및 지속 시간과 감지 전압 펄스(Vs)의 크기 및 지속 시간 등은 단지 설명의 편의를 위한 것으로서, 양 신호의 크기나 지속 시간의 비율은 실제와는 다를 수 있다. 또한, 도 7에서는 구동 전압(Vd)이 인가되어 있는 동안에 감지 전압 펄스(Vs)가 각 열 방향 전극 라인(R1~R9)으로 1회만 순차적으로 인가되는 것으로 도시되어 있지만, 2회 이상의 사이클로 입력될 수도 있다는 것은 자명하다.

도 7에 도시되어 있는 다이어그램을 통해 알 수 있는 바와 같이, 구동 장치(20)는 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)의 조합 신호(Vc) 중에서 어느 하나를 각각의 열 방향 전극 라인(R1~R9)으로 입력한다. 조합 신호(Vc)는 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)의 어떤 신호도 포함되지 않은 OV 신호(도 7의 점선 원 D 참조), 구동 전압(Vd)만 포함되고 감지 전압 펄스(Vs)는 포함되지 않은 구동 전압 신호(도 7의 점선 원 C 참조), 구동 전압(Vd)은 포함되지 않지만 감지 전압 펄스(Vs)는 포함된 감지 전압 펄스 신호(도 7의 점선 원 A 참조), 또는 구동 전압(Vd)로부터 감지 전압 펄스(Vs)가 감산된 감산 전압 신호(도 7의 점선 원 B 참조)일 수 있다는 것은 전술한 바와 같다. 따라서 구동 장치(20)의 구동 회로는 이러한 조합 신호를 모두 출력할 수 있는 회로이어야 한다.

도 8은 구동 장치(20)가 구동 전극으로 입력하는 조합 신호(Vc)에 대한 타이밍 챠트의 일례 및 그에 대응하는 정전용량(C) 변화를 보여 주는 도면이다. 도 8에 도시된 타이밍챠트는 사용자에게 클릭감을 제공하는 경우로서, 도 6에서 사각형 도트로 표시된 정전용량 노드(즉, R5와 C5의 교점)의 구동 전극, 즉 제5 열방향 전극 라인(R5)으로 시간 t₄부터 시간 t₅(도 7 참조)까지 인가되는 조합 신호(Vc)의 타이밍챠트일 수 있다. 그리고 도 9a 내지 도 9c는 각각 도 8의 타이밍챠트의 일 시간에 대응하는 해당 정전용량 노드(즉, R5와 C5의 교점)에서의 터치 패널 몸체(10)의 구조를 도식적으로 보여 주는 단면도들이다.

도 8을 참조하면, 시간 t₄이전에는 구동 전극에 구동 전압(Vd)만이 인가되고 있었으며, 시간 t₄에 감지 전압 펄스(Vs)가 인가되기 시작한다. 즉, 시간 t₄부터는 구동 전극에 감산 전압(Vd-Vs)이 인가되고 있다. 그리고 시간 t_a에 사용자가 해당 지점을 누르기 시작하는데, 그에 따라서 상하부 기판 사이의 간격이 줄어들기 시작한다(도 9a 참조). 상하부 기판 사이의 간격이 줄어들면 정정용량 노드의 전극 간 거리가 감소하므로 정전용량(C)은 증가하기 시작한다.

그리고 사용자가 해당 지점을 계속 누르면, 상하부 기판 사이의 간격은 이전부터 더 줄어든다. 그 결과, 정전용량 노드에서의 정전용량(C)은 계속 증가하여 시간 t_b에 소정의 임계치(C_ref)에 도달한다. 터치 패널의 감지 장치(30, 도 1 참조)는 이 순간에 해당 지점에 입력이 있는 것으로 판단하며, 입력 신호를 제어기(50, 도 1 참조)로 전달한다.

입력 신호를 수신한 제어기(50)는 구동 선택 신호(Sd)를 이용하여 구동 장치(20, 도 1 참조)가 구동 전극에 인가하는 구동 전압(Vd)의 인가를 종료하도록 제어한다. 그 결과, 시간 t_b 이후에는 해당 지점에는 더 이상 구동 전압(Vd)은 인가되지 않고, 센싱 전압 펄스(Vs)만이 입력된다. 해당 지점에는 구동 전압(Vd)이 인가되지 않으므로, 전기 유변 유체의 점도는 갑자기 감소(도 9b 참조)하며 사용자는 이에 의하여 클릭감을 느낄 수 있다.

그리고 시간 t_b 이후에 사용자가 해당 지점을 계속 누르고 있으면, 상하부 기판 사이의 간격은 이전부터 더 줄어들어서 정전 용량(C)도 계속 증가한다. 시간 t_c에 사용자가 입력을 종료하면, 복원력에 의하여 상하부 기판 사이의 간격은 증가하기 시작한다. 상하부 기판 사이의 간격이 증가하여 정전 용량(C)이 감소하기 시작하면, 제어기(50)는 구동 선택 신호(Sd)를 이용하여 구동 장치(20, 도 1 참조)가 계속해서 구동 전압(Vd)을 인가하도록 제어할 수 있다. 구동 전압(Vd)이 다시 인가되는 시간(도 8의 경우에는 시간 t_d)은 미리 설정되어 있을 수 있지만, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 구동 전압(Vd)이 다시 인가되는 시간이 감지 전압 펄스(Vs)의 지속 시간 이내이면, 구동 전극에는 감산 전압이 계속 인가될 수 있다. 구동 전압이 구동 전극에 인가되면, 해당 지점에서 전기 유변 유체의 점도는 증가한다(도 9c 참조).

도 10은 도 1의 터치 패널(1)의 구동 장치(20)의 구성의 일례를 보여 주는 블록도이다. 전술한 바와 같이, 구동 장치(20)는 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)를 조합한 조합 신호(Vc)를 적어도 하나의 정전용량 노드의 구동 전극으로 인가한다. 이를 위하여, 구동 장치(20)는 구동 전압(Vd)을 구동 전극으로 인가하기 위한 제1 스위칭 소자(22)와 감지 전압 펄스(Vs)를 구동 전극으로 인가하기 위한 제2 스위칭 소자(24)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 스위칭 소자(22)의 입력단과 출력단은 각각 구동 전원 및 구동 전극과 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(24)의 입력단과 출력단은 각각 감지 전원 및 구동 전극과 연결되어 있을 수 있다.

제1 스위칭 소자(22)는 제어기(50, 도 1 참조)로부터 입력되는 구동 선택 신호(Sd)에 응답하여 구동 전극으로 구동 전압(Vd)이 인가되거나 또는 인가되지 않도록 한다. 그리고 제2 스위칭 소자(24)는 제어기(50, 도 1 참조)로부터 입력되는 감지 선택 신호(Ss)에 응답하여 구동 전극으로 감지 전압 펄스(Vs)가 인가되거나 또는 인가되지 않도록 한다. 제1 스위칭 소자(22)의 출력단과 제2 스위칭 소자의 출력단은 구동 전극에 병렬로 연결되어 있는데, 이에 의하여 제1 스위칭 소자(22)와 제2 스위칭 소자(24)가 모두 온(ON)이면, 감산 전압 즉 구동 전압(Vd)으로부터 감지 전압 펄스(Vs)를 뺀 전위가 구동 전극으로 인가될 수 있다. 감지 장치(30)는 감지 전극과 연결되어 있으며, 감지 전압 펄스(Vs)에 응답하여 정전용량 노드에서의 입력 여부를 판단한다는 것은 전술한 바와 같다.

도 11은 도 10의 구동 장치(20)를 구성하는 회로도의 일례로서, 4개의 트랜지스터(transistor)를 포함하는 경우이다. 구동 장치(20)는 전기 유변 유체의 점도 증가를 위하여 고전압(예컨대, 약 200V)을 인가하므로, 사용되는 트랜지스터는 모두 고전압(high voltage) 트랜지스터일 수 있다. 그리고 도 11에는 사용되는 고전압 트랜지스터가 모두 엔모스(N-type Metal Oxide Semiconductor, NMOS) 트랜지스터인 것으로 도시되어 있으나, 이것은 단지 예시적이라는 것은 당업자에게 자명하다. 그리고 이하(도 11 내지 도 14)에서는 구동 선택 신호(Sd)와 감지 선택 신호(Ss)는 각각 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)의 인가를 지시하는 신호라고 가정한다.

도 11을 참조하면, 구동 회로(20)는 구동 전극에 대한 구동 전압(Vd)의 인가 여부를 스위칭하는 제1 트랜지스터(T1)와 구동 전극에 대한 감지 전압 펄스(Vs)의 인가 여부를 스위칭하는 제2 트랜지스터(T2)를 포함한다. 구동 전압(Vd)의 인가 여부를 스위칭할 수 있도록, 제1 트랜지스터(T1)는 그 소스/드레인(S1/D1)이 각각 구동 전원(Vd) 및 구동 전극(정전용량 노드의 일 전극)과 접속되어 있다. 그리고 감지 전압 펄스(Vs)의 인가 여부를 스위칭할 수 있도록, 제2 트랜지스터(T2)는 그 소스/드레인(S2/D2)이 각각 감지 전원(Vs) 및 구동 전극과 접속되어 있다.

전술한 바와 같이, 구동 장치(20)는 제어기(50, 도 1 참조)로부터 입력되는 구동 선택 신호(Sd)에 의하여 구동 전압(Vd)의 인가 여부가 제어될 수 있다. 이를 위하여, 구동 장치(20)는 구동 선택 신호(Sd)와는 상반되는 논리값을 갖는 신호인 구동 선택 신호 바아(

)에 따라서 제1 트랜지스터(T1)를 온/오프시키기 위한 스위칭 소자, 즉 제3 트랜지스터(T3)를 더 포함할 수 있다. 이를 위하여, 제3 트랜지스터(T3)의 게이트(G3)는 구동 선택 신호 바아(

)를 인가하는 단자와 접속될 수 있다. 그리고 제3 트랜지스터(T3)의 소스/드레인(S3/D3) 중 하나(도 11의 경우에는 드레인(D3))는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트(G1)와 전기적으로 접속되어 있으며, 이 접속 단자의 전위에 따라서 제1 트랜지스터(T1)의 온(ON)/오프(OFF)가 결정될 수 있다. 이와는 달리, 실시예에 따라서는 구동 선택 신호(Sd)를 인가하는 단자가 제1 트랜지스터(T1)의 게이트(G1)에 직접 접속되도록 구동 회로가 구성될 수도 있다.

구동 장치(20)는 구동 전극의 바이어스를 유지하기 위한 제4 트랜지스터(T4)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 제2 트랜지스터(T2)가 온(ON) 상태인 경우에는 제2 트랜지스터(T2)와의 전기적인 접속에 의하여 구동 전극의 바이어스는 유지될 수 있으므로, 제4 트랜지스터(T4)는 제2 트랜지스터(T2)가 오프(OFF) 상태인 경우에 동작하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여, 제4 트랜지스터(T4)와 감지 선택 신호(Ss)을 인가하는 단자 사이에는 인버터(inverter, I)가 추가될 수 있다.

도 12a 내지 도 12d는 도 11의 회로도를 갖는 구동 장치(20)가 구동 전극으로 4가지 유형의 조합 신호(Vc)를 인가할 경우를 설명하기 위한 도면으로서, 도 12a는 감지 전압 펄스(Vs)만을 인가하는 경우(도 7의 점선 원 A 참조)이고, 도 12b는 감산 신호(Vd-Vs)를 인가하는 경우(도 7의 점선 원 B 참조)이며, 도 12c는 구동 전압(Vd)만을 인가하는 경우(도 7의 점선 원 C 참조)이고, 도 12d는 무신호(OV)를 인가하는 경우(도 7의 점선 원 D 참조)이다.

도 12a를 참조하면, 구동 장치(20)는 제2 트랜지스터(T2)를 통해 감지 전압 펄스(Vs)만을 구동 전극으로 인가한다. 이 경우에, 제1 트랜지스터(T1)는 오프(OFF)가 되고 제2 트랜지스터(T2)는 온(ON)이 된다. 제1 트랜지스터(T1)가 오프(OFF)가 되기 위해서는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트는 OV 레벨이 되어야 하며, 이를 위해서는 제3 트랜지스터(T3)는 온(ON)이 되어야 한다. 구동 전극으로 구동 전압(Vd)이 인가되지 않는 경우에 제3 트랜지스터(T3)가 온(ON)이 될 수 있도록 제3 트랜지스터(T3)의 게이트로는 소정 레벨의 게이트 전압이 인가되는데, 이를 위해서는 구동 선택 신호(Sd)와는 상반되는 논리값(ON)을 갖는 구동 선택 신호 바아(

)가 제3 트랜지스터(T3)의 게이트로 입력될 수 있다. 그리고 제2 트랜지스터(T2)가 온(ON)이 될 수 있도록, 제2 트랜지스터(T2)를 제어하는 신호로는 감지 전압 펄스(Vs)와 같은 논리값(ON)을 갖는 신호(Ss)가 입력될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)가 온(ON)이 되므로, 제4 트랜지스터(T4)는 오프(OFF)가 된다.

도 12b를 참조하면, 구동 장치(20)는 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs)의 감산 신호(Vd-Vs)를 구동 전극으로 인가한다. 이 경우에, 제1 트랜지스터(T1)와 제2 트랜지스터(T2) 모두 온(ON)이 된다. 제1 트랜지스터(T1)가 온(ON)이 되기 위해서는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트에는 소정 레벨의 게이트 전압이 인가되어야 하며, 이를 위해서는 제3 트랜지스터(T3)는 오프(OFF)가 되어야 한다. 구동 전극으로 구동 전압(Vd)이 인가되는 경우에 제3 트랜지스터(T3)가 오프(OFF)가 될 수 있도록, 제3 트랜지스터(T3)를 제어하는 신호로는 구동 선택 신호와는 상반되는 논리값(OFF)을 갖는 구동 선택 신호 바아(

)가 입력될 수 있다. 그리고 제2 트랜지스터(T2)가 온(ON)이 될 수 있도록, 제2 트랜지스터(T2)를 제어하는 신호로는 감지 선택 신호와 같은 논리값(ON)을 갖는 신호(Ss)가 입력될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)가 온(ON)이 되므로, 제4 트랜지스터(T4)는 오프(OFF)가 된다.

도 12c를 참조하면, 구동 장치(20)는 구동 전압(Vd)만을 구동 전극으로 인가한다. 이 경우에, 제1 트랜지스터(T1)는 온(ON)이 되고 제2 트랜지스터(T2)는 오프(OFF)가 된다. 제1 트랜지스터(T1)가 온(ON)이 되기 위해서는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트로는 소정 수준의 게이트 전압이 인가되어야 하며, 이를 위해서는 제3 트랜지스터(T3)는 오프(OFF)가 되어야 한다. 구동 전극으로 구동 전압(Vd)이 인가되는 경우에 제3 트랜지스터(T3)가 오프(OFF)가 될 수 있도록, 제3 트랜지스터(T3)를 제어하는 신호로는 구동 선택 신호와는 상반되는 논리값(OFF)을 갖는 구동 선택 신호 바아(

)가 입력될 수 있다. 그리고 제2 트랜지스터(T2)가 오프(OFF)가 될 수 있도록, 제2 트랜지스터(T2)를 제어하는 신호로는 감지 선택 신호와 같은 논리값(OFF)을 갖는 신호(Ss)가 입력될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)가 오프(OFF)가 되므로 제4 트랜지스터(T4)는 온(ON)이 되며, 이에 의하여 구동 전극의 전위가 Vd로 안정적으로 유지될 수 있다.

도 12d를 참조하면, 구동 장치(20)는 구동 전압(Vd)과 감지 전압 펄스(Vs) 중에서 어떤 신호도 구동 전극으로 인가하지 않는다. 이 경우에, 제1 트랜지스터(T1)와 제2 트랜지스터(T2) 모두 오프(OFF)가 된다. 제1 트랜지스터(T1)가 오프(OFF)가 되기 위해서는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트는 그라운드 레벨이 되어야 하며, 이를 위해서는 제3 트랜지스터(T3)는 온(ON)이 되어야 한다. 구동 전극으로 구동 전압(Vd)이 인가되지 않는 경우에 제3 트랜지스터(T3)가 온(ON)이 될 수 있도록, 제3 트랜지스터(T3)를 제어하는 신호로는 구동 선택 신호와는 상반되는 논리값(ON)을 갖는 구동 선택 신호 바아(

)가 입력될 수 있다. 그리고 제2 트랜지스터(T2)가 오프(OFF)가 될 수 있도록, 제2 트랜지스터(T2)를 제어하는 신호로는 감지 선택 신호와 같은 논리값(OFF)을 갖는 신호(Vs)가 입력될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)가 오프(OFF)가 되므로 제4 트랜지스터(T4)는 온(ON)이 되며, 이에 의하여 구동 전극의 전위는 0V로 안정적으로 유지될 수 있다.

도 13은 도 8의 타이밍챠트를 구동 선택 신호 및 감지 선택 신호와 함께 보여 주는 타이밍챠트이다. 즉, 도 13의 타이밍챠트는 사용자에게 클릭감을 제공하는 경우로서, 도 6에서 사각형 도트로 표시된 정전용량 노드(즉, R5와 C5의 교점)의 구동 전극, 즉 제5 열방향 전극 라인(R5)으로 시간 t₄부터 시간 t₅(도 7 참조)까지 인가되는 조합 신호(Vc)의 타이밍챠트일 수 있다. 도 13을 참조하면, 시간 t₄이전부터 구동 선택 신호(Sd)가 인가되고 있다(즉, 구동 선택 신호 바아(

)가 0V의 전위이다). 그리고 시간 t₄에 감지 선택 신호(Ss)가 입력되기 시작하면, 해당 정전용량 노드에는 감산 전압(Vd-Vs)이 인가되기 시작한다. 그리고 정전용량 노드에서의 정전용량이 소정의 임계치(C_ref) 이상이 되는 시간 t_b가 되면, 인가되고 있던 구동 선택 신호(Sd)가 해제된다. 그리고 사용자로부터의 입력이 완료되고 난 이후인 시간 t_d가 되면 다시 구동 선택 신호(Sd)가 인가되고, 시간 t₅에 도달하면 감지 선택 신호(Ss)의 입력이 중단된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 구동 장치(20)는 고전압을 온/오프(ON/OFF)시키기 위한 스위칭 소자(예컨대, 고전압 모스 트랜지스터)만으로 구성되어 있다. 이러한 회로 구성은 구동 전압과 감지 전압 펄스의 감산을 위하여 복잡한 아날로그 연산 증폭기(OP Amplifier)를 사용하거나 고전압 멀티플렉서(multiplexer)를 사용할 필요가 없을 뿐만 아니라, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 칩으로 제작하더라도 안정적인 전기 특성을 얻을 수가 있다. 통상적으로 고전압 트랜지스터는 저전압 트랜지스터에 비하여 디자인 룰이 크며 공정 균일도를 유지하기가 쉽지 않아서 단순한 고전압 스위치 용도로 활용될 수 있지만 정밀한 아날로그 증폭 회로 등에는 사용이 제한적이기 때문이다.

한편, 도 11에 도시된 구동 장치(20)에 있어서, 고전압 모스트랜지스터(T1~T4)를 제어하는 신호(예컨대, 구동 선택 신호 바아(

)와 감지 선택 신호(Ss))는 저전압 신호(예컨대, 3.3V)를 사용하여야 전력 소모를 줄일 수 있다. 전력 소모를 최소화할 수 있는 한 가지 방법은 엘디모스 전계효과 트랜지스터(Laterally Diffused MOS Field Effect Transistor, LD MOSFET)를 고전압 트랜지스터(T1~T4)로 사용하는 것이다. 엘디모스 전계효과 트랜지스터를 사용하면, 소스와 드레인 사이의 전압 V_ds은 고전압을 사용하고 게이트와 소스 사이의 전압 V_gs는 5V 이하의 저전압을 사용할 수 있다.

그리고 도 11의 구동 장치(20)에 있어서 고전압인 구동 전압(Vd)을 스위칭하는 제1 트랜지스터(T1)가 엔형(N-type) 엘디모스 전계효과 트랜지스터이면, 제1 트랜지스터(T1)는 반드시 도 11에 도시되어 있는 것과 같이 소스(S1)와 드레인(D1)이 연결되어야 한다. 이것은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트와 소스 사이의 전압 V_gs를 5V 이하로 유지하기 위해서이다. 보다 구체적으로, 약 200V의 고전압인 구동 전압(Vd) 또는 구동 전압(Vd)으로부터 약 5V 이하의 저전압인 감지 전압 펄스(Vs)를 뺀 감산 전압(Vd-Vs)을 구동 전극에 인가하는 경우(도 12c 및 도 12b 참조)에, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전압은 Vd에 해당하는 전압(약 200V)이므로, 도 11과 같이 제1 트랜지스터(T1)가 연결되면 소스(S1) 또는 구동 전극과의 전압 차이는 5V 미만이 될 수 있다. 그리고 구동 전극에 감지 전압 펄스(Vs)만을 인가하는 경우(도 12a 참조)에, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트(G1)는 0V가 되므로, 도 11과 같이 제1 트랜지스터(T1)가 연결되면 소스(S1) 또는 구동 전극과의 전압 차이도 역시 5V 미만이 될 수 있다.

도 14는 도 11에 도시된 구동 장치의 변형예를 보여 주는 회로도이다. 도 14를 참조하면, 구동 장치(20')는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트와 소스의 전위차를 유지하기 위한 파괴 방지 소자(26)를 더 포함한다는 점에서, 도 11에 도시된 구동 장치(20)와 차이가 있다. 파괴 방지 소자(26)는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트와 소스 차이의 전위 차(Vgs)를 유지하여 제1 트랜지스터(T1)의 파괴를 방지하는 역할을 하는데, 이하 이에 대하여 상세히 설명한다.

도 8 및 도 13을 참조하여 설명한 바와 같이, 도 11의 구동 장치(20)를 포함하는 터치 패널은 사용자에게 클릭감을 제공하기 위하여 시간 t_b에 구동 전극은 고전압(Vd 또는 Vd-Vs)에서 저전압(Vs 또는 0V)로 급격히 하강하게 된다. 이를 위하여, 터치 패널의 제어기(50, 도 1 참조)는 구동 선택 신호(Sd)의 인가를 제어하는데, 이에 의하여 제3 트랜지스터(T)가 온(ON)이 되어서 제1 트랜지스터(T1)의 게이트는 순간적으로 0V로 전위가 내려갈 수 있다. 반면, 구동 전극은 해당 정전용량 노드에 충전되어 있는 전하에 의하여 전위가 내려가는 속도가 제1 트랜지스터(T1)의 게이트에 비하여 상대적으로 느리다. 이 경우에, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트와 소스 차이의 전위 차(Vgs)는 순간적으로 크게 되어 제1 트랜지스터(T1)의 파괴(breakdown)가 발생할 수가 있다. 파괴 방지 소자(26)는 이러한 제1 트랜지스터(T1)의 게이트와 소스 차이의 전위 차(Vgs)의 순간적인 증가를 방지한다.

파괴 방지 소자(26)로는 두 단자 사이에 소정 크기의 전위차를 갖도록 다이오드(diode)가 사용될 수 있다. 다이오드에 의하여 유지되는 전위차(용량이 큰 다이오드 하나가 사용되거나 또는 용량이 작은 다이오드를 복수 개 사용하는 경우에는 이들 복수 개의 다이오드는 직렬로 연결되어 용량이 큰 다이오드와 동일한 기능을 수행할 수 있다)는 적어도 감지 전압 펄스(Vs) 보다는 큰 것이 바람직하다. 다이오드에 의하여 유지되는 전위차가 감지 전압 펄스(Vs)보다 작으면, 이에 의하여 감지 전압 펄스(Vs)의 진폭 저하가 발생할 수 있기 때문이다. 그리고 다이오드에 의하여 유지되는 전위차는 제1 트랜지스터(T1)의 내압(V_gs) 보다는 작아야 한다. 뿐만 아니라, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트에 구동 전압(Vd)이 인가될 경우에 역파괴(reverse breakdown)가 발생하지 않도록 설정되어야 한다는 것은 당업자에게 자명하다.

이상의 설명은 본 발명의 실시예에 불과할 뿐, 이 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 기술 사상은 특허청구범위에 기재된 발명에 의해서만 특정되어야 한다. 따라서 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예는 다양한 형태로 변형되어 구현될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

1 : 터치 패널
10 : 터치 패널 몸체
20 : 구동 장치
30 : 감지 장치
40 : 전원부
50 : 제어기
110 : 하부 기판
120 : 상부 기판
130 : 전기 유변 유체
142 : 하부 전극 라인
144 : 상부 전극 라인
150 : 스페이서

Claims

적어도 하나의 정전용량 노드(capacitance node)를 갖는 터치 패널을 위한 구동 장치(driving device)에 있어서,
상기 적어도 하나의 정전용량 노드에 전위차를 발생시키기 위한 구동 전압과 상기 적어도 하나의 정전용량 노드의 정전용량 변화를 감지하기 위한 감지 전압 펄스를 조합하여 상기 적어도 하나의 정전용량 노드의 제1 전극에 선택적으로 인가하고,
상기 구동 전압을 상기 제1 전극에 인가하기 위한 제1 스위칭 소자; 및
상기 감지 전압 펄스를 상기 제1 전극에 인가하기 위한 제2 스위칭 소자를 포함하는 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 스위칭 소자를 온(ON) 또는 오프(OFF)시키기 위한 구동 선택 신호 및 상기 제2 스위칭 소자를 온(ON) 또는 오프(OFF)시키기 위한 감지 선택 신호의 조합에 따라서, 0V, 상기 구동 전압, 상기 감지 전압 펄스, 및 상기 구동 전압으로부터 상기 감지 전압 펄스를 뺀 감산 전압 중에서 한 가지를 상기 제1 전극에 인가하는 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동 전압은 50V 이상의 고전압이고, 상기 감지 전압 펄스는 5V 이하의 저전압 펄스이며,
상기 제1 스위칭 소자의 출력단과 상기 제2 스위칭 소자의 출력단은 상기 제1 전극에 병렬로 연결되어 있는 구동 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 스위칭 소자는 소스/드레인이 각각 상기 구동 전압을 생성하는 구동 전원과 상기 제1 전극에 연결되어 있고 구동 선택 신호의 인가 여부에 따라 온(ON) 또는 오프(OFF)가 되는 제1 트랜지스터를 포함하고,
상기 제2 스위칭 소자는 소스/드레인이 각각 상기 감지 전압 펄스를 생성하는 감지 전원과 상기 제1 전극에 연결되어 있고 감지 선택 신호의 인가 여부에 따라 온(ON) 또는 오프(OFF)가 되는 제2 트랜지스터를 포함하는 구동 장치.
제4항에 있어서,
상기 구동 선택 신호가 인가되면 상기 제1 트랜지스터를 오프(OFF)시키고, 상기 구동 선택 신호가 인가되지 않으면 상기 제1 트랜지스터를 온(ON)시키는 제3 트랜지스터를 더 포함하는 구동 장치.
제5항에 있어서,
상기 감지 선택 신호의 인가 여부에 따라 상기 제2 트랜지스터와는 온(ON)과 오프(OFF)가 반대로 되며, 상기 제2 트랜지스터가 오프(OFF) 상태일 때 상기 제1 전극의 바이어스를 유지하는 제4 트랜지스터를 더 포함하는 구동 장치.
제6항에 있어서,
상기 제2 트랜지스터는 상기 감지 선택 신호가 인가되면 온(ON)되고 상기 감지 선택 신호가 인가되지 않으면 오프(OFF)되며,
상기 제1 트랜지스터가 온(ON)된 경우에, 상기 제4 트랜지스터는 상기 감지 선택 신호가 인가되지 않으면 상기 제1 전극에 상기 구동 전압이 인가되도록 하고 상기 감지 선택 신호가 인가되면 상기 제1 전극에 상기 구동 전압으로부터 상기 감지 전압 펄스를 뺀 감산 전압이 인가되도록 하는 구동 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 트랜지스터는 모두 고전압 모스 트랜지스터(High Voltage MOS transistor)인 구동 장치.
제8항에 있어서,
상기 고전압 모스 트랜지스터는 엘디모스펫트(Laterally Diffused MOSFET)인 구동 장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 트랜지스터의 게이트와 소스 사이에 접속되어 있는 파괴 방지 소자를 더 포함하는 구동 장치.
제10항에 있어서,
상기 파괴 방지 소자는 다이오드이며, 상기 다이오드의 용량은 상기 감지 전압 펄스보다 크고 상기 제1 트랜지스터의 게이트와 소스 사이의 내압 전압보다 작은 구동 장치.
제1 기판;
제1 방향으로 나란히 연장되도록 상기 제1 기판에 배치되어 있는 다수의 제1 전극 라인;
상기 제1 기판과 소정의 간격을 갖고 이격 배치되어 있는 제2 기판;
상기 제1 방향에 대하여 수직인 제2 방향으로 나란히 연장되어서 상기 제2 기판에 배치되어 있는 다수의 제2 전극 라인;
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있는 전기 유변 유체;
감지 전압 펄스와 상기 전기 유변 유체의 점도를 변화시키기 위한 구동 전압을 조합하여 상기 다수의 제1 전극 라인에 인가하는 구동 장치; 및
상기 다수의 제2 전극 라인과 접속되어 상기 감지 전압 펄스에 응답하여 입력 여부를 판정하는 감지 장치를 포함하고,
상기 구동 장치는 상기 구동 전압을 상기 다수의 제1 전극 라인에 선택적으로 인가하기 위한 제1 스위칭 소자와 상기 감지 전압 펄스를 상기 다수의 제1 전극에 선택적으로 인가하기 위한 제2 스위칭 소자를 포함하는 터치 패널.
제12항에 있어서,
상기 구동 장치는 상기 다수의 제1 전극 라인과 개별적으로 접속되도록 복수 개가 구비되어 있는 터치 패널.
제12항에 있어서,
상기 제1 스위칭 소자를 온(ON) 또는 오프(OFF)시키기 위한 구동 선택 신호와 상기 제2 스위칭 소자를 온(ON) 또는 오프(OFF)시키기 위한 감지 선택 신호를 조합하여 상기 구동 장치로 전달하는 제어기(controller)를 더 포함하고,
상기 구동 장치는 0V, 상기 구동 전압, 상기 감지 전압 펄스, 및 상기 구동 전압으로부터 상기 감지 전압 펄스를 뺀 감산 전압 중에서 하나를 상기 다수의 제1 전극 라인에 선택적으로 인가하는 터치 패널.
제14항에 있어서,
상기 감지 장치로부터 입력 신호를 전달 받으면, 상기 제어기는 상기 다수의 제1 전극 라인에 인가된 구동 전압을 해제하도록 상기 구동 선택 신호를 선택하여 상기 구동 장치로 전달하는 터치 패널.
제14항에 있어서,
상기 제어기는 상기 감지 전압 펄스가 상기 다수의 제1 전극 라인들에 순차적으로 입력되도록 상기 감지 선택 신호를 선택하여 상기 구동 장치로 전달하는 터치 패널.
제12항에 있어서,
상기 구동 전압을 생성하는 구동 전원과 상기 감지 전압 펄스를 생성하는 감지 전원을 포함하는 전원부를 더 포함하고,
상기 제1 스위칭 소자는 소스/드레인이 각각 상기 구동 전원과 상기 제1 전극 라인에 연결되어 있고 구동 선택 신호의 인가 여부에 따라 온(ON) 또는 오프(OFF)가 되는 제1 트랜지스터를 포함하고,
상기 제2 스위칭 소자는 소스/드레인이 각각 상기 감지 전원과 상기 제1 전극 라인에 연결되어 있고 감지 선택 신호의 인가 여부에 따라 온(ON) 또는 오프(OFF)가 되는 제2 트랜지스터를 포함하는 터치 패널.
제17항에 있어서,
상기 구동 장치는 상기 구동 선택 신호가 인가되면 상기 제1 트랜지스터를 오프(OFF)시키고, 상기 구동 선택 신호가 인가되지 않으면 상기 제1 트랜지스터를 온(ON)시키는 제3 트랜지스터를 더 포함하는 터치 패널.
제18항에 있어서,
상기 구동 장치는 상기 감지 선택 신호의 인가 여부에 따라 상기 제2 트랜지스터와는 온(ON)과 오프(OFF)가 반대로 되며, 상기 제2 트랜지스터가 오프(OFF) 상태일 때 상기 제1 전극 라인의 바이어스를 유지하는 제4 트랜지스터를 더 포함하는 터치 패널.
제19항에 있어서,
상기 제2 트랜지스터는 상기 감지 선택 신호가 인가되면 온(ON)되고 상기 감지 선택 신호가 인가되지 않으면 오프(OFF)되며,
상기 제1 트랜지스터가 온(ON)된 경우에, 상기 제4 트랜지스터는 상기 감지 선택 신호가 인가되지 않으면 상기 제1 전극에 상기 구동 전압이 인가되도록 하고 상기 감지 선택 신호가 인가되면 상기 제1 전극에 상기 구동 전압으로부터 상기 감지 전압 펄스를 뺀 감산 전압이 인가되도록 하는 터치 패널.