KR101204352B1 - Device and method for touch detection in a capacitive touch panel using constant current source - Google Patents

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KR101204352B1
KR101204352B1 KR1020120024735A KR20120024735A KR101204352B1 KR 101204352 B1 KR101204352 B1 KR 101204352B1 KR 1020120024735 A KR1020120024735 A KR 1020120024735A KR 20120024735 A KR20120024735 A KR 20120024735A KR 101204352 B1 KR101204352 B1 KR 101204352B1
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박정렬
이진국
박성욱
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Abstract

PURPOSE: A touch detecting device using a constant current source in a capacitance touch panel and a method thereof are provided to maintain transparency and prevent performance degradation of touch sensitivity in a state that a sheet resistance value of a touch screen panel is big. CONSTITUTION: A touch screen panel(100) arranges a driving electrode functioning a transmitter and a sensing electrode functioning a receiver as an orthogonal coordinates system form and forms electrode patterns. A constant current source supplying unit(200) applies a current to the driving electrode as an excitation signal. A capacitance measuring unit(300) senses capacitance changed in the electrode patterns through the sensing electrode. The constant current source supplying unit supplies set current quantity within set time without a resistance value of a sheet of the touch screen panel and applies a fixed current capable of charging desired electric charge quantity. [Reference numerals] (100) TSP; (200) Constant current source supplying unit; (300) Capacitance measuring unit; (310) Integrator; (400) Output circuit unit

Description

정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR TOUCH DETECTION IN A CAPACITIVE TOUCH PANEL USING CONSTANT CURRENT SOURCE}DEVICE AND METHOD FOR TOUCH DETECTION IN A CAPACITIVE TOUCH PANEL USING CONSTANT CURRENT SOURCE}

본 발명은 터치 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a touch detection device and method, and more particularly to a touch detection device and method in a capacitive touch panel using a constant current source.

터치스크린 패널(Touch Screen Panel)은 손으로 접촉(touch)하면 그 위치를 입력받도록 하는 특수한 입력 장치를 장착한 화면으로서, 키보드를 사용하지 않고 화면(스크린)에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록 화면에서 직접 입력 자료를 받을 수 있게 한 화면을 말한다.
The touch screen panel is a screen equipped with a special input device that allows a user to input a location when touched by hand. The touch screen panel does not use a keyboard, but a human hand appears at a character or a specific location displayed on the screen (screen). Or, when an object touches, it refers to a screen that detects the location and receives input data directly from the screen so that specific processing can be performed by the stored software.

터치스크린 패널은 일반 모니터의 화면에 터치 패널(touch panel)이라는 장치를 덧붙여서 기능을 발휘하는 것이다. 터치 패널은, 예컨대 상하좌우로 눈에 보이지 않는 적외선이 흐르게 하여 화면에 수많은 사각형 격자가 생기도록 함으로써, 손끝이나 기타 물체로 이 격자에 접촉하면 그 위치를 파악할 수 있도록 하는 기능을 가지고 있다. 따라서 터치 패널을 장착한 화면에 미리 나타낸 문자나 그림 정보를 손으로 접촉하면, 접촉한 화면의 위치에 따라 사용자가 선택한 사항이 무엇인지를 파악하고 이에 대응하는 명령을 컴퓨터로 처리하도록 하여, 아주 쉽게 자신이 원하는 정보를 얻을 수 있도록 할 수 있다. 터치스크린 패널의 이와 같은 특성 때문에 대중들이 많이 이용하는 장소 즉, 지하철, 백화점, 은행 등의 장소에서 안내용 소프트웨어에 많이 이용되며, 각종 점포에서 판매용 단말기에도 많이 응용될 뿐만 아니라, 일반 업무용으로도 활용되고 있다.
The touch screen panel functions by adding a device called a touch panel to the screen of a general monitor. The touch panel has a function of determining the position of the touch panel by contacting the grid with a fingertip or other object by, for example, causing an invisible infrared ray to flow up, down, left, and right to generate a large number of rectangular grids on the screen. Therefore, if you touch the text or picture information displayed in advance on the screen equipped with the touch panel by hand, it is easy to find out what the user has selected according to the position of the touched screen and to process the corresponding command by computer. You can get the information you want. Due to the characteristics of the touch screen panel, it is widely used for guidance software in places that are widely used by the public, such as subways, department stores, banks, and the like. have.

최근 급격히 보급되고 있는 스마트 폰 등의 모바일 기기는 대부분 터치 패널을 적용하여 다양한 기능을 구현하고 있다. 터치 패널에서 터치를 인식하는 방식은 크게 저항 막 방식과 정전용량 방식으로 나뉠 수 있다. 기존에는 저항 막 방식이 경제적인 측면에서 저렴하기 때문에 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 내구성이 우수하고 화면이 선명하며 멀티 터치가 가능한 정전용량 방식으로 교체되고 있는 추세이다.
Mobile devices such as smart phones, which are rapidly spreading recently, implement various functions by applying touch panels. The touch recognition method in the touch panel may be largely divided into a resistive film method and a capacitive method. In the past, the resistive film method has been widely used because it is economically inexpensive, but recently, it has been replaced by a capacitive method that has excellent durability, a clear screen, and multi-touch.

정전용량 방식의 터치스크린 패널은, 사람의 몸에 있는 정전용량(capacitance)을 이용하는 방식이다. 정전용량 방식의 터치 패널은 교류 전압을 이용하여 사람의 정전용량에 의해 일어나는 저항과 전류의 변화를 측정하여 터치를 인식하는 방식과, 커패시터의 충전되는 양을 비교하여 터치 유무를 판단하는 방식으로 나눌 수 있다. 이와 같은 정전용량 방식의 터치 패널은, 필름을 사용하는 저항 막 방식에 비해 내구성이 탁월하여 수분이나 작은 손상에도 동작에 지장이 없다. 또한 터치의 정확도가 비교적 높고, 광학적 특성이 우수하여 화면이 선명하다. 특히, 정전용량의 충전 방식을 이용하는 터치 패널은 다중 포인트의 인식이 가능하고 소형으로 제작이 가능하여 모바일 스마트 기기에 많이 사용되고 있다.
A capacitive touch screen panel uses a capacitance in a human body. The capacitive touch panel is divided into a method of recognizing touch by measuring a change in resistance and current caused by human capacitance using an alternating voltage and a method of determining whether there is a touch by comparing the amount of charge of a capacitor. Can be. Such a capacitive touch panel is superior in durability compared to a resistive film method using a film, and thus does not interfere with operation even with moisture or small damage. In addition, the touch accuracy is relatively high, and the optical characteristic is excellent, the screen is clear. In particular, the touch panel using the capacitive charging method has been widely used in mobile smart devices because it can recognize multiple points and can be made compact.

정전용량 방식의 터치 패널은 주로 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용하는 데, 유리 기판 상부에 ITO를 투명 전극으로 사용하여 터치 신호를 감지하게 된다. 이때, 투명 전극은 2개 층을 사용하여 터치 신호를 감지하여 위치를 검출하는 방법이 일반적으로 사용되고 있으며, 이와 같은 방법이 가장 편리하고 안전한 터치 인식 방식으로 알려져 있다. 또한, 하나의 투명 전극 층만을 이용하여 2층을 사용하는 것과 같은 효과를 내기 위한 싱글 레이어 방식의 다양한 연구도 진행되고 있다.
The capacitive touch panel mainly uses indium tin oxide (ITO), and uses ITO as a transparent electrode on a glass substrate to sense a touch signal. In this case, a method of detecting a position by detecting a touch signal using two layers is generally used. Such a method is known as a most convenient and safe touch recognition method. In addition, various studies of a single layer method for producing the same effect as using two layers using only one transparent electrode layer are also in progress.

도 1은 종래의 정전압을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치의 회로 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 따른 터치스크린 패널의 전극 패턴을 도시한 도면이며, 도 3은 도 1에 따른 전압 및 전류의 출력 파형을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 정전압을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치는, 터치스크린 패널(10), 정전압 공급부(20), 및 정전용량 측정부(30)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 터치스크린 패널(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, Tx로 기능하는 구동 전극(11)과, Rx로 기능하는 감지 전극(12)을 직교좌표계 형태로 배치하여 복수의 전극패턴(13)을 형성한다. 즉, 종래의 터치 검출 장치에서는 커패시턴스(capacitance)의 변화량을 측정하기 위해 정전압 공급부(20)를 통한 고정 전압(VDD, VSS)을 인가하여 터치스크린 패널(10)에 충전된 전하량(Q=CV)을 감지 전극(12)을 통해 정전용량 측정부(30)에서 측정하게 된다.
1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a touch detection apparatus in a capacitive touch panel using a conventional constant voltage, FIG. 2 is a diagram illustrating an electrode pattern of the touch screen panel according to FIG. 1, and FIG. 3 is FIG. 1. Figure is a diagram showing the output waveform of the voltage and current according to. As illustrated in FIG. 1, a touch detection apparatus in a conventional capacitive touch panel using a constant voltage may include a touch screen panel 10, a constant voltage supply unit 20, and a capacitance measuring unit 30. Can be. In this case, the touch screen panel 10 includes a plurality of electrode patterns 13 by arranging a driving electrode 11 functioning as Tx and a sensing electrode 12 functioning as Rx in a rectangular coordinate system as shown in FIG. 2. To form. That is, in the conventional touch detection apparatus, the amount of charge (Q = CV) charged to the touch screen panel 10 by applying the fixed voltages VDD and VSS through the constant voltage supply unit 20 to measure the amount of change in capacitance. The capacitance is measured by the capacitance measuring unit 30 through the sensing electrode 12.

그러나 종래의 정전압을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치는, 터치스크린 패널(10)의 시트(sheet) 저항값이 클 경우(예> 250~300Ω 혹은 그 이상), 칩 내/외부의 RC 정수(constant) 등으로 인해 상승 및 하강 타임(rise/fall time)이 지나치게 길어져 정해진 시간 내에 원하는 전압에 도달하지 못하는 경우가 발생하게 된다. 따라서 전하량의 변화를 측정하기 위한 전압의 차이가 작아지므로 그만큼 터치 감도의 측면에서 성능 저하가 발생하게 된다. 즉, 종래의 전압(VTG) 구동 방식의 터치 검출 장치에서는 터치스크린 패널(10)의 시트 저항이 클 경우 전하이동(charge transfer)에 제약이 따르게 된다. 이와 같은 문제를 해소하기 위해서는 터치스크린 패널(10)의 시트 저항의 성분을 낮춤으로써 해결할 수 있으나, 이 경우 터치스크린 패널(10)의 시트 저항 성분이 낮아짐에 따라 투명도도 함께 낮아지게 되는 문제가 있다.However, the touch detection device in the capacitive touch panel using the conventional constant voltage, RC in / outside the chip when the sheet resistance value of the touch screen panel 10 is large (for example 250 ~ 300Ω or more) Due to the constant (constant), the rise and fall time (rise / fall time) is too long to reach the desired voltage within a predetermined time. Therefore, since the difference in voltage for measuring the change in charge amount becomes small, the performance deterioration occurs in view of touch sensitivity. That is, in the conventional VTG-type touch detection device, when the sheet resistance of the touch screen panel 10 is large, the charge transfer is restricted. In order to solve such a problem, it can be solved by lowering the component of the sheet resistance of the touch screen panel 10, but in this case, the transparency of the sheet resistance component of the touch screen panel 10 is also lowered. .

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 정전류원 공급부를 구성하여 터치스크린 패널의 Tx로 기능하는 구동 전극에 여기(Excitation) 신호로서 전류를 인가함으로써, 전류 구동 방식으로 터치스크린 패널의 시트 저항이 큰 경우에도 전하 이동에 따른 제약을 받지 않으며, 미리 설정된 시간 내에 원하는 양의 전하를 충전하고, 상승 및 하강 타임이 지나치게 길어지는 것이 방지되며, 터치스크린 패널의 시트 저항값이 큰 상태에서도 투명도를 유지하면서 터치 감도의 성능 저하가 발생되지 않도록 하는, 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, by applying a current as an excitation signal to the drive electrode that functions as Tx of the touch screen panel by configuring a constant current source supply, Even if the sheet resistance of the touch screen panel is large, it is not restricted by the charge transfer, and the desired amount of charge is charged within a preset time, and the rise and fall times are prevented from being excessively long. It is an object of the present invention to provide a touch detection device and method in a capacitive touch panel using a constant current source that maintains transparency even when the sheet resistance value is large, so that performance deterioration of touch sensitivity does not occur.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치는,The touch detection device in a capacitive touch panel using a constant current source according to a feature of the present invention for achieving the above object,

Tx로 기능하는 구동 전극과, Rx로 기능하는 감지 전극을 직교좌표계 형태로 배치하여 복수의 전극패턴을 형성하는 터치스크린 패널(TSP);A touch screen panel (TSP) configured to form a plurality of electrode patterns by arranging a driving electrode serving as a Tx and a sensing electrode serving as a Rx in a rectangular coordinate system;

상기 터치스크린 패널의 Tx로 기능하는 구동 전극에 여기(Excitation) 신호로써 전류를 인가하는 정전류원 공급부; 및A constant current source supply unit applying current as an excitation signal to a driving electrode serving as Tx of the touch screen panel; And

상기 터치스크린 패널의 Rx로 기능하는 감지 전극을 통해 복수의 전극패턴에서 변화하는 정전용량을 센싱하는 정전용량 측정부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
It characterized in that it comprises a capacitance measuring unit for sensing the capacitance changes in the plurality of electrode patterns through the sensing electrode functioning as Rx of the touch screen panel.

바람직하게는, 상기 터치스크린 패널은,Preferably, the touch screen panel,

ITO 뿐만 아니라 그 이외의 소재를 사용한 시트(sheet) 저항값이 큰 정전용량 터치 패널로 구성할 수 있다.
It can be configured as a capacitive touch panel having a large sheet resistance value using not only ITO but also other materials.

더욱 바람직하게는, 상기 터치스크린 패널은,More preferably, the touch screen panel,

수십~수백[Ω]의 시트(sheet) 저항값을 가질 수 있다.
It may have a sheet resistance value of several tens to hundreds [Ω].

바람직하게는, 상기 정전류원 공급부는,Preferably, the constant current source supply unit,

상기 시트의 저항값에 관계없이 미리 설정된 시간 내에 설정된 양의 전류를 공급하여 원하는 양의 전하를 충전할 수 있도록 하는 고정 전류를 단속적으로 인가할 수 있다.
Regardless of the resistance value of the sheet, a fixed current may be intermittently applied to supply a predetermined amount of current within a predetermined time to charge a desired amount of charge.

더욱 바람직하게는, 상기 정전용량 측정부는,More preferably, the capacitance measuring unit,

OP 앰프와 커패시터의 병렬 구성으로 이루어지는 적분기를 더 포함하며,It further includes an integrator consisting of a parallel configuration of the OP amplifier and the capacitor,

상기 적분기는,The integrator,

상기 터치스크린 패널에서 측정되는 정전용량을 미리 설정된 시간 동안 적분할 수 있다.
The capacitance measured by the touch screen panel may be integrated for a preset time.

더욱더 바람직하게는,Even more preferably,

상기 적분기의 출력단에 접속되어, 상기 적분기에서 출력하는 정전용량을 디지털 신호로 변환하고, 상기 변환된 디지털 신호를 기초로 상기 터치스크린 패널의 터치 위치를 검출하는 출력회로부를 더 포함할 수 있다.
The electronic device may further include an output circuit unit connected to an output terminal of the integrator, converting the capacitance output from the integrator into a digital signal, and detecting a touch position of the touch screen panel based on the converted digital signal.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 방법은, 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 방법으로서,A touch detection method in a capacitive touch panel using a constant current source according to a feature of the present invention for achieving the above object is a touch detection method in a capacitive touch panel using a constant current source,

(1) 터치스크린 패널의 터치 이벤트 발생에 따라 Tx로 기능하는 구동 전극에 여기(Excitation) 신호로써 전류를 인가하는 단계;(1) applying a current as an excitation signal to a driving electrode functioning as Tx according to a touch event occurrence of the touch screen panel;

(2) 상기 터치스크린 패널의 Rx로 기능하는 감지 전극을 통해 정전용량을 센싱하는 단계;(2) sensing capacitance through a sensing electrode functioning as Rx of the touch screen panel;

(3) 상기 정전용량의 센싱을 통해 측정된 정전용량을 미리 설정된 시간 동안 적분하는 단계; 및(3) integrating the capacitance measured through sensing of the capacitance for a preset time; And

(4) 상기 적분 처리된 정전용량을 디지털 신호로 변환하고, 상기 변환된 디지털 신호를 기초로 터치스크린 패널의 터치 위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
(4) converting the integrated capacitance into a digital signal, and detecting a touch position of the touch screen panel based on the converted digital signal.

바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,Preferably, in the step (1)

상기 터치스크린 패널의 시트 저항값에 관계없이 미리 설정된 시간 내에 설정된 양의 전류를 공급하여 원하는 양의 전하를 충전할 수 있도록 하는 고정 전류를 단속적으로 인가할 수 있다.
Regardless of the sheet resistance of the touch screen panel, a fixed current may be intermittently applied to supply a predetermined amount of current within a predetermined time to charge a desired amount of charge.

바람직하게는, 상기 터치스크린 패널은,Preferably, the touch screen panel,

시트 저항값이 큰 정전용량 터치 패널로서, 수십~수백[Ω]의 시트(sheet) 저항값을 가질 수 있다.A capacitive touch panel having a large sheet resistance value may have a sheet resistance value of several tens to several hundreds [Ω].

본 발명에서 제안하고 있는 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치 및 방법에 따르면, 정전류원 공급부를 구성하여 터치스크린 패널의 Tx로 기능하는 구동 전극에 여기(Excitation) 신호로써 전류를 인가함으로써, 전류 구동 방식으로 터치스크린 패널의 시트 저항이 큰 경우에도 전하 이동에 따른 제약을 받지 않으며, 미리 설정된 시간 내에 원하는 양의 전하를 충전하고, 상승 및 하강 타임이 지나치게 길어지는 것이 방지되며, 터치스크린 패널의 시트 저항값이 큰 상태에서도 투명도를 유지하면서 터치 감도의 성능 저하가 발생되지 않도록 할 수 있다.According to the touch detection apparatus and method of the capacitive touch panel using the constant current source proposed in the present invention, a constant current source supply unit is configured to apply a current as an excitation signal to the drive electrode serving as Tx of the touch screen panel. By the current driving method, even when the sheet resistance of the touch screen panel is large, it is not restricted by the charge transfer, and charges a desired amount of charge within a preset time, and prevents the rise and fall time from being excessively long. Even when the sheet resistance value of the screen panel is large, transparency can be prevented from occurring while maintaining the transparency.

도 1은 종래의 정전압을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치의 회로 구성을 도시한 도면.
도 2는 종래의 정전압을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치의 터치스크린 패널의 전극 패턴을 도시한 도면.
도 3은 종래의 정전압을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치의 전압 및 전류의 출력 파형을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치의 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치의 회로 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치스크린 패널의 전극 패턴을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치의 전압 및 전류의 출력 파형을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 방법의 흐름을 도시한 도면.1 is a diagram showing a circuit configuration of a touch detection device in a capacitive touch panel using a conventional constant voltage.
2 is a diagram illustrating an electrode pattern of a touch screen panel of a touch detection device in a capacitive touch panel using a conventional constant voltage.
3 is a diagram showing output waveforms of voltage and current of a touch detection device in a capacitive touch panel using a conventional constant voltage.
4 is a diagram illustrating a configuration of a touch detection device in a capacitive touch panel using a constant current source according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a circuit configuration of a touch detection device in a capacitive touch panel using a constant current source according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an electrode pattern of a touch screen panel in a capacitive touch panel using a constant current source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates output waveforms of voltage and current of a touch detection device in a capacitive touch panel using a constant current source according to an embodiment of the present invention. FIG.
8 is a flow diagram illustrating a touch detection method in a capacitive touch panel using a constant current source according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . In addition, the term 'comprising' of an element means that the element may further include other elements, not to exclude other elements unless specifically stated otherwise.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치의 회로 구성을 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치는, 터치스크린 패널(100), 정전류원 공급부(200), 정전용량 측정부(300)를 포함하여 구성될 수 있으며, 출력회로부(400)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
4 is a diagram illustrating a configuration of a touch detection device in a capacitive touch panel using a constant current source according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a capacitive touch using a constant current source according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the circuit structure of the touch detection apparatus in a panel. As shown in Figure 4 and 5, the touch detection device in the capacitive touch panel using a constant current source according to an embodiment of the present invention, the touch screen panel 100, the constant current source supply unit 200, the capacitance It may be configured to include a measuring unit 300, it may be configured to further include an output circuit unit (400).

터치스크린 패널(100)은, Tx로 기능하는 구동 전극(101)과, Rx로 기능하는 감지 전극(102)을 직교좌표계 형태로 배치하여 복수의 전극패턴(103)을 형성할 수 있다. 터치스크린 패널(100)은 시트(sheet) 저항값이 큰 정전용량 터치 패널로 구성된다. 이때, 터치스크린 패널(100)은 수십~수백[Ω]의 높은 시트(sheet) 저항값을 갖는다. 여기서, 터치스크린 패널(100)의 Tx로 기능하는 구동 전극(101)은 여기(Excitation) 시 고정 전압을 인가받는 종래와 달리 고정 전류를 입력받아 전류 구동 방식으로 구동하게 된다. 이러한 전류 구동 방식은 터치스크린 패널(100)의 시트 저항값이 큰 경우에도 투명도(95% 유지)의 성능 저하 없이 터치 감도의 성능 저하를 방지할 수 있게 된다. 즉, 종래의 전압 구동 방식에서, 터치스크린 패널(100)의 시트 저항이 클 경우, 칩 내/외부의 RC 정수 등으로 인해 상승/하강 타임이 지나치게 길어져 정해진 시간 내에 원하는 전압에 도달하지 못하는 경우가 발생하게 되는 문제를 방지할 수 있으며, 전하량의 변화를 측정하기 위한 전압의 차이가 작아짐에 따라 그만큼 터치 감도의 측면에서 손해를 보게 되는 문제를 방지할 수 있게 된다.
The touch screen panel 100 may form the plurality of electrode patterns 103 by arranging the driving electrode 101 functioning as Tx and the sensing electrode 102 functioning as Rx in a rectangular coordinate system. The touch screen panel 100 includes a capacitive touch panel having a large sheet resistance value. In this case, the touch screen panel 100 has a high sheet resistance value of several tens to hundreds [Ω]. Here, the driving electrode 101 functioning as the Tx of the touch screen panel 100 receives a fixed current and operates in a current driving method, unlike a conventional method in which a fixed voltage is applied during excitation. Such a current driving method can prevent the performance of the touch sensitivity from being lowered even if the sheet resistance of the touch screen panel 100 is large without the performance of transparency (maintaining 95%). That is, in the conventional voltage driving method, when the sheet resistance of the touch screen panel 100 is large, the rise / fall time is excessively long due to the RC constant inside or outside the chip, and thus the desired voltage cannot be reached within a predetermined time. The problem that occurs may be prevented, and as the difference in voltage for measuring the change in charge amount decreases, the problem of loss in terms of touch sensitivity may be prevented.

정전류원 공급부(200)는, 터치스크린 패널(100)의 Tx로 기능하는 구동 전극(101)에 여기(Excitation) 신호로써 전류를 인가한다. 정전류원 공급부(200)는 시트의 저항값에 관계없이 미리 설정된 시간 내에 설정된 양의 전류를 공급하여 원하는 양의 전하를 충전할 수 있도록 하는 고정 전류를 단속적으로 인가할 수 있다. 즉, 정전류원 공급부(200)는 전하량의 변화를 측정하기 위한 전압의 차이가 작아지는 문제를 해소하기 위한 방안으로, 터치스크린 패널(100)이 인가되는 고정 전류로 구동할 경우 시트의 저항이 큰 경우에도 전하 이동(charge transfer)에 따른 문제가 발생되지 않는다.
The constant current source supply unit 200 applies a current as an excitation signal to the driving electrode 101 functioning as Tx of the touch screen panel 100. The constant current source supply unit 200 may intermittently apply a fixed current to supply a predetermined amount of current within a predetermined time regardless of the resistance of the sheet to charge a desired amount of charge. That is, the constant current source supply unit 200 is a method for solving the problem of a small difference in voltage for measuring a change in the charge amount, and when the touch screen panel 100 is driven with a fixed current applied, the sheet has a large resistance. Even in this case, problems due to charge transfer do not occur.

정전용량 측정부(300)는, 터치스크린 패널(100)의 Rx로 기능하는 감지 전극(102)을 통해 복수의 전극패턴(103)에서 변화하는 정전용량을 센싱한다. 정전용량 측정부(300)는 도 5에 도시된 바와 같이, OP 앰프(311)와 커패시터(312)의 병렬 구성으로 이루어지는 적분기(310)를 더 포함한다. 여기서 적분기(310)는 터치스크린 패널(100)에서 측정되는 정전용량을 미리 설정된 시간 동안 적분하여 출력회로부(400)로 출력한다.
The capacitance measuring unit 300 senses the capacitance changed in the plurality of electrode patterns 103 through the sensing electrode 102 functioning as Rx of the touch screen panel 100. As shown in FIG. 5, the capacitance measuring unit 300 further includes an integrator 310 having a parallel configuration of the OP amplifier 311 and the capacitor 312. Here, the integrator 310 integrates the capacitance measured by the touch screen panel 100 for a predetermined time and outputs it to the output circuit unit 400.

출력회로부(400)는, 적분기(310)의 출력단에 접속되어, 적분기(310)에서 출력하는 정전용량을 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 기초로 터치스크린 패널(100)의 터치 위치를 검출한다. 이때, 출력회로부(400)는 미도시한 비교기를 포함하는 아날로그 디지털 변환기(ADC), 및 제어부를 포함할 수 있다.
The output circuit unit 400 is connected to the output terminal of the integrator 310, converts the capacitance output from the integrator 310 into a digital signal, and adjusts the touch position of the touch screen panel 100 based on the converted digital signal. Detect. In this case, the output circuit unit 400 may include an analog-to-digital converter (ADC) including a comparator, not shown, and a control unit.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치스크린 패널의 전극 패턴을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치의 전압 및 전류의 출력 파형을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 터치스크린 패널(100)은 정전류원 공급부(200)로부터 여기(Excitation) 신호로서 고정 전류를 인가받는 Tx로 기능하는 구동 전극(101)과, 정전용량의 센싱을 위한 Rx로 기능하는 감지 전극(102)이 직교좌표계 형태로 배치되어 복수의 전극패턴(103)을 형성한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전압 및 전류의 출력 파형은, 도 3에 도시된 종래의 전압 및 전류의 출력 파형과 비교하여 동일한 전압 파형을 출력할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치는, 정전류원 공급부(200)를 통해 터치스크린 패널(100)의 Tx로 기능하는 구동 전극(101)에 여기(Excitation) 신호로서 고정 전류를 인가받아 전류 구동 방식으로 동작함으로써, 터치스크린 패널(100)의 시트 저항이 큰 경우에도 투명도의 성능 저하 없이 투명도를 유지하면서 터치 감도의 성능 저하를 방지할 수 있게 된다. 즉, 전하 이동에 따른 제약 없이 미리 설정된 시간 내에 원하는 양의 전하를 충전하고, 상승 및 하강 타임이 지나치게 길어지는 것이 방지될 수 있다.
6 is a view showing an electrode pattern of a touch screen panel in a capacitive touch panel using a constant current source according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a capacitance using a constant current source according to an embodiment of the present invention It is a figure which shows the output waveform of the voltage and current of a touch detection apparatus in a touch panel. As shown in FIG. 6, the touch screen panel 100 includes a driving electrode 101 functioning as a Tx to receive a fixed current from the constant current source supply unit 200 as an excitation signal, and for sensing capacitance. The sensing electrode 102 functioning as Rx is disposed in the form of a rectangular coordinate system to form a plurality of electrode patterns 103. As illustrated in FIG. 7, the output waveforms of voltage and current according to the present invention may output the same voltage waveforms as compared with the conventional output waveforms of voltage and current shown in FIG. 3. As described above, the touch detection device in the capacitive touch panel using the constant current source according to an embodiment of the present invention, the drive electrode 101 that functions as Tx of the touch screen panel 100 through the constant current source supply unit 200. By applying a fixed current as an excitation signal and operating in a current driving method, even when the sheet resistance of the touch screen panel 100 is large, the performance of touch sensitivity can be prevented while maintaining transparency without degrading the performance of transparency. Will be. That is, the desired amount of charge can be charged within a predetermined time without restriction due to the charge transfer, and excessive rise and fall times can be prevented.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 방법은, 구동 전극(101)에 여기(Excitation) 신호로서 전류를 인가하는 단계(S100), 감지 전극(102)을 통해 정전용량을 센싱하는 단계(S200), 측정된 정전용량을 미리 설정된 시간 동안 적분하는 단계(S300), 및 터치스크린 패널(100)의 터치 위치를 검출하는 단계(S400)를 포함하여 구현될 수 있다.
8 is a flowchart illustrating a touch detection method in a capacitive touch panel using a constant current source according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, in the touch detection method of the capacitive touch panel using the constant current source according to an embodiment of the present invention, applying a current as an excitation signal to the driving electrode 101 (S100). ), Sensing the capacitance through the sensing electrode 102 (S200), integrating the measured capacitance for a predetermined time (S300), and detecting the touch position of the touch screen panel 100 ( S400) may be implemented.

단계 S100에서는, 터치스크린 패널(100)의 터치 이벤트 발생에 따라 정전류원 공급부(200)에서 Tx로 기능하는 구동 전극(101)에 여기(Excitation) 신호로서 고정 전류를 인가한다. 단계 S200에서는, 터치스크린 패널(100)이 구동 전류 방식으로 구동하며, 정전용량 측정부(300)에서 Rx로 기능하는 감지 전극(102)을 통해 정전용량을 센싱한다. 단계 S300에서는, 정전용량 측정부(300)의 적분기(300)가 정전용량의 센싱을 통해 측정된 정전용량을 미리 설정된 시간 동안 적분 처리한다. 단계 S400에서는, 단계 S300에서 적분 처리된 정전용량을 출력회로부(400)의 아날로그 디지털 변환기(ADC)가 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 기초로 터치스크린 패널(100)의 터치 위치를 검출하게 된다.
In step S100, a fixed current is applied as an excitation signal to the driving electrode 101 functioning as Tx by the constant current source supply unit 200 according to the touch event occurrence of the touch screen panel 100. In operation S200, the touch screen panel 100 is driven by the driving current method, and the capacitance measuring unit 300 senses the capacitance through the sensing electrode 102 functioning as Rx. In operation S300, the integrator 300 of the capacitance measuring unit 300 integrates the capacitance measured through sensing of the capacitance for a predetermined time. In step S400, the capacitance processed in step S300 is converted by the analog-to-digital converter ADC of the output circuit unit 400 into a digital signal, and the touch position of the touch screen panel 100 is detected based on the converted digital signal. Done.

이때, 단계 S100에서는, 터치스크린 패널(100)의 시트 저항값에 관계없이 미리 설정된 시간 내에 양의 전하가 충전되어 설정 전압에 도달할 수 있도록 하는 고정 전류를 정전류원 공급부(200)에서 터치스크린 패널(100)의 구동 전극(101)에 단속적으로 인가하고, 터치스크린 패널(100)은 전류 구동방식으로 구동하며, 감지 전극(102)을 통해 정전용량 측정부(300)에서 정전용량을 측정하고 적분 처리하게 된다. 여기서, 터치스크린 패널(100)은 앞서 설명한 바와 같이, 시트 저항값이 큰 정전용량 터치 패널로서, 수십~수백[Ω]의 시트(sheet) 저항값을 갖는다.
At this time, in step S100, the constant current source supply unit 200 receives a fixed current so that the positive charge is charged within a preset time regardless of the sheet resistance of the touch screen panel 100 to reach the set voltage. Intermittently applied to the driving electrode 101 of the (100), the touch screen panel 100 is driven in a current driving method, the capacitance measuring unit 300 through the sensing electrode 102 to measure and integrate the capacitance Will be processed. As described above, the touch screen panel 100 is a capacitive touch panel having a large sheet resistance value, and has a sheet resistance value of several tens to several hundreds [Ω].

따라서 본 발명의 일실시예에 따른 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치 및 방법에 따르면, 터치스크린 패널의 시트 저항값이 큰 정전용량 터치 패널에서 시트 저항값을 낮추지 않고서도 터치 감도의 성능 및 투명도를 유지할 수 있다.
Therefore, according to the touch detection device and method in the capacitive touch panel using a constant current source according to an embodiment of the present invention, in a capacitive touch panel having a large sheet resistance value of the touch screen panel, the touch sensitivity without lowering the sheet resistance value It can maintain the performance and transparency of.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.

100: 터치스크린 패널(TSP) 101: 구동 전극(Tx)
102: 감지 전극(Rx) 103: 전극 패턴
200: 정전류원 공급부 300: 정전용량 측정부
310: 적분기 311: OP 앰프(Amp)
312: 커패시터 400: 출력회로부
S100: 터치스크린 패널의 터치 이벤트 발생에 따라 Tx로 기능하는 구동 전극에 여기(Excitation) 신호로서 전류를 인가하는 단계
S200: 상기 터치스크린 패널의 Rx로 기능하는 감지 전극을 통해 정전용량을 센싱하는 단계
S300: 정전용량의 센싱을 통해 측정된 정전용량을 미리 설정된 시간 동안 적분하는 단계
S400: 적분 처리된 정전용량을 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 기초로 터치스크린 패널의 터치 위치를 검출하는 단계100: touch screen panel (TSP) 101: driving electrode (Tx)
102: sensing electrode (Rx) 103: electrode pattern
200: constant current source supply unit 300: capacitance measurement unit
310: Integrator 311: Op Amp
312: Capacitor 400: Output Circuit
S100: applying a current as an excitation signal to a driving electrode functioning as Tx according to a touch event occurrence of the touch screen panel
S200: sensing capacitance through a sensing electrode functioning as Rx of the touch screen panel
S300: integrating the measured capacitance through a sensing of the capacitance for a predetermined time
S400: converting the integrated capacitance into a digital signal and detecting a touch position of the touch screen panel based on the converted digital signal

Claims (9)

Tx로 기능하는 구동 전극(101)과, Rx로 기능하는 감지 전극(102)을 직교좌표계 형태로 배치하여 복수의 전극패턴(103)을 형성하는 터치스크린 패널(100)(TSP);
상기 터치스크린 패널(100)의 Tx로 기능하는 구동 전극(101)에 여기(Excitation) 신호로써 전류를 인가하는 정전류원 공급부(200); 및
상기 터치스크린 패널(100)의 Rx로 기능하는 감지 전극(102)을 통해 복수의 전극패턴(103)에서 변화하는 정전용량을 센싱하는 정전용량 측정부(300)를 포함하며,
상기 정전류원 공급부(200)는,
상기 터치스크린 패널의 시트의 저항값에 관계없이 미리 설정된 시간 내에 설정된 양의 전류를 공급하여 원하는 양의 전하를 충전할 수 있도록 하는 고정 전류를 단속적으로 인가하며,
상기 정전용량 측정부(300)는,
OP 앰프(311)와 커패시터(312)의 병렬 구성으로 이루어지는 적분기(310)를 더 포함하며, 상기 적분기(310)는, 상기 터치스크린 패널(100)에서 측정되는 정전용량을 미리 설정된 시간 동안 적분하는 것을 특징으로 하는, 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치.
A touch screen panel (TSP) configured to form a plurality of electrode patterns 103 by arranging the driving electrode 101 functioning as Tx and the sensing electrode 102 functioning as Rx in a rectangular coordinate system;
A constant current source supply unit 200 for applying a current as an excitation signal to the driving electrode 101 serving as Tx of the touch screen panel 100; And
It includes a capacitance measuring unit 300 for sensing the capacitance changes in the plurality of electrode patterns 103 through the sensing electrode 102 to function as Rx of the touch screen panel 100,
The constant current source supply unit 200,
Regardless of the resistance value of the sheet of the touch screen panel, a fixed current is supplied intermittently to supply a predetermined amount of current within a predetermined time to charge a desired amount of charge.
The capacitance measuring unit 300,
And an integrator 310 having a parallel configuration of the OP amplifier 311 and the capacitor 312, wherein the integrator 310 integrates the capacitance measured by the touch screen panel 100 for a preset time. A touch detection device in a capacitive touch panel using a constant current source.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 적분기(310)의 출력단에 접속되어, 상기 적분기(310)에서 출력하는 정전용량을 디지털 신호로 변환하고, 상기 변환된 디지털 신호를 기초로 상기 터치스크린 패널(100)의 터치 위치를 검출하는 출력회로부(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 장치.
The method of claim 1,
An output terminal connected to an output terminal of the integrator 310 to convert the capacitance output from the integrator 310 into a digital signal and detect a touch position of the touch screen panel 100 based on the converted digital signal A touch detection device in a capacitive touch panel using a constant current source, characterized in that it further comprises a circuit unit (400).
정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 방법으로서,
(1) 터치스크린 패널의 터치 이벤트 발생에 따라 Tx로 기능하는 구동 전극에 여기(Excitation) 신호로써 전류를 인가하는 단계;
(2) 상기 터치스크린 패널의 Rx로 기능하는 감지 전극을 통해 정전용량을 센싱하는 단계;
(3) 상기 정전용량의 센싱을 통해 측정된 정전용량을 미리 설정된 시간 동안 적분하는 단계; 및
(4) 상기 적분 처리된 정전용량을 디지털 신호로 변환하고, 상기 변환된 디지털 신호를 기초로 터치스크린 패널의 터치 위치를 검출하는 단계를 포함하며,
상기 단계 (1)에서는,
상기 터치스크린 패널의 시트 저항값에 관계없이 미리 설정된 시간 내에 설정된 양의 전류를 공급하여 원하는 양의 전하를 충전할 수 있도록 하는 고정 전류를 단속적으로 인가하는 것을 특징으로 하는, 정전류원을 이용한 정전용량 터치 패널에서의 터치 검출 방법.A touch detection method in a capacitive touch panel using a constant current source,
(1) applying a current as an excitation signal to a driving electrode functioning as Tx according to a touch event occurrence of the touch screen panel;
(2) sensing capacitance through a sensing electrode functioning as Rx of the touch screen panel;
(3) integrating the capacitance measured through sensing of the capacitance for a preset time; And
(4) converting the integrated capacitance into a digital signal, and detecting a touch position of the touch screen panel based on the converted digital signal,
In step (1),
Capacitance using a constant current source, characterized in that for intermittently applying a fixed current to supply a predetermined amount of current within a predetermined time regardless of the sheet resistance value of the touch screen panel to charge a desired amount of charge Touch detection method in touch panel. 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101513974B1 (en) * 2013-03-25 2015-04-22 한국전기연구원 A automatic operation switch module for biometric contact-type devices

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