KR101275158B1 - Capacitive touch sensing device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A capacitance touch sensing device is provided to minimize the generation of touch sensing errors caused by an external noise or parasitic capacitance by sensing touch input in a resonance method. CONSTITUTION: Touch sensing electrodes(41) are formed on a touch pad substrate to sense a capacitance touch. A frequency generation source(10) generates a scanning signal for sensing the capacitance touch and a scan switching circuit(30) selectively outputs the scanning signal to the touch sensing electrode. A resonant operation circuit(20) includes an inductor providing inductance elements to capacitance elements to output the scanning signal. A receiving unit(50) receives a resonant or non-resonant scanning signal through the resonant operation circuit. [Reference numerals] (60) Control unit

Description

정전 용량 터치 감지 장치{CAPACITIVE TOUCH SENSING DEVICE}Capacitive Touch Sensing Device {CAPACITIVE TOUCH SENSING DEVICE}

본 발명은 터치 감지 장치에 관한 것으로, 정전 용량 터치에 의한 공진 방식에 의해 터치 입력을 감지함으로서 정전 용량 터치 감도를 향상할 수 있는 보다 향상된 터치 감지 기능을 갖는 새로운 정전 용량 터치 감지 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a touch sensing device, and to a new capacitive touch sensing device having an improved touch sensing function capable of improving capacitive touch sensitivity by sensing a touch input by a resonance method by capacitive touch.

터치 감지 장치는 각종 디스플레이 장치를 갖는 다양한 종류의 전자 기기에 사용자 입력 장치로서 사용되고 있다. 터치 감지 장치는 터치를 감지하는 방식에 따라 여러 종류로 구분되는데 예를 들어, 저항막 방식, 정전 용량 방식, 초음파 방식, 적외선을 이용한 광학 방식 등이 있다.The touch sensing device is used as a user input device in various kinds of electronic devices having various display devices. Touch sensing devices are classified into various types according to a method of sensing a touch, for example, a resistive film type, a capacitive type, an ultrasonic type, or an optical type using infrared rays.

저항막 방식의 터치 감지 장치는 터치스크린을 구성하기 위하여 여러 층들로 구성하기 때문에 투과성이 최대 75%에 불과하여 밝은 화면을 얻기 위해서 소비전력이 증가되는 문제점이 있다. 최근 다중 터치 입력을 인식할 수 있으면서도 투과성이 좋은 정전 용량 방식의 터치 감지 장치의 이용이 증가되고 있다. Since the resistive type touch sensing device is composed of several layers to form a touch screen, the transmittance is only 75%, resulting in increased power consumption to obtain a bright screen. Recently, the use of a capacitive touch sensing device capable of recognizing multiple touch inputs and having good transmittance is increasing.

정전 용량 방식의 터치 감지 장치는 사람 손과 같은 전도체 물체의 접촉에 의해서 발생되는 정전 용량 터치에 반응하여 감지 전극에서의 정전 용량 변화를 인식하여 터치 위치를 감지하는 방식이다. 그런데 이러한 정전 용량 터치 감지 장치는 감지 전극이나 전극 배선에서 발생되는 기생 용량이나 외부 잡음에 의해서 영향을 받기 때문에 보다 정확한 터치 감지를 위한 향상된 성능이 요구되고 있다.The capacitive touch sensing device senses a touch position by recognizing a change in capacitance at the sensing electrode in response to a capacitive touch generated by a contact of a conductor object such as a human hand. However, since the capacitive touch sensing device is affected by parasitic capacitance or external noise generated from the sensing electrode or the electrode wiring, improved performance for more accurate touch sensing is required.

본 발명의 목적은 외부 잡음이나 기생 용량에 의해 터치 감지 오류가 발생되는 것을 최소화 할 수 있도록 정전 용량 터치에 의한 공진 방식에 의해 터치 입력을 감지하여 터치 감도를 향상할 수 있는 보다 향상된 터치 감지 기능을 갖는 새로운 정전 용량 터치 감지 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an improved touch sensing function that can improve touch sensitivity by sensing a touch input by a resonance method by capacitive touch so as to minimize a touch sensing error caused by external noise or parasitic capacitance. It is to provide a new capacitive touch sensing device having.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 정전 용량 터치 감지 장치에 관한 것이다. 본 발명의 정전 용량 터치 감지 장치는 터치 면적을 제공하는 터치 패드 기판; 정전 용량 터치를 감지하기 위하여 상기 터치 패드 기판에 형성된 복수개의 터치 감지 전극; 오브젝트의 정전 용량 터치를 감지하기 위한 스캐닝 신호를 발생하는 주파수 발생원; 상기 복수개의 터치 감지 전극 중 어느 하나로 상기 스캐닝 신호를 선택적으로 출력하는 스캔 스위칭 회로; 스캐닝 신호가 인가된 터치 감지 전극에 오브젝트에 의한 정전 용량 터치가 있는 경우 발생되는 해당 정전 용량 성분과 공진하기 위한 유도 용량 성분을 제공하는 인덕터를 포함하여 공진된 스캐닝 신호를 출력하는 공진 동작 회로; 상기 공진 동작 회로를 통하여 공진된 또는 비공진된 스캐닝 신호를 수신하는 수신 회로; 및 주기적인 스캐닝 신호의 출력을 위한 상기 스캔 스위칭 회로의 제어와 상기 수신 회로를 통하여 수신된 스캐닝 신호에 기초하여 오브젝트의 정전 용량 터치를 판별하는 제어부를 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a capacitive touch sensing device. The capacitive touch sensing device of the present invention includes a touch pad substrate providing a touch area; A plurality of touch sensing electrodes formed on the touch pad substrate to sense capacitive touch; A frequency generator generating a scanning signal for sensing a capacitive touch of the object; A scan switching circuit selectively outputting the scanning signal to any one of the plurality of touch sensing electrodes; A resonant operation circuit configured to output a resonant scanning signal including an inductor for providing an inductive capacitance component to resonate with a corresponding capacitance component generated when an object has a capacitive touch on the touch sensing electrode to which the scanning signal is applied; A receiving circuit for receiving a resonant or non-resonant scanning signal through the resonant operation circuit; And a controller configured to determine the capacitive touch of the object based on the control of the scan switching circuit for outputting the periodic scanning signal and the scanning signal received through the receiving circuit.

일 실시예에 있어서, 상기 공진 동작 회로의 인덕터는 유도 용량이 고정된 고정형 인덕터로 구성된다.In one embodiment, the inductor of the resonant operation circuit is composed of a fixed inductor having a fixed inductance.

일 실시예에 있어서, 상기 공진 동작 회로의 인덕터는 유도 용량이 가변 가능한 가변형 인덕터로 구성되고, 상기 인덕터의 용량 성분을 가변하기 위한 가변 스위칭 회로를 더 포함한다.In one embodiment, the inductor of the resonant operation circuit is composed of a variable inductor having a variable inductance, and further includes a variable switching circuit for varying the capacitance component of the inductor.

일 실시예에 있어서, 상기 공진 동작 회로는 상기 주파수 발생원과 상기 복수개의 터치 감지 전극 사이에 구성되는 매칭 회로를 포함한다.In one embodiment, the resonant operation circuit includes a matching circuit configured between the frequency generator and the plurality of touch sensing electrodes.

일 실시예에 있어서, 상기 수신 회로는 공진된 또는 비공진된 스캐닝 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기를 포함한다.In one embodiment, the receiving circuit comprises an analog-to-digital converter for converting a resonant or non-resonant scanning signal from an analog signal to a digital signal.

일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 터치 감지 전극과 상기 스위칭 회로 사이에 연결되는 복수개의 전극 배선을 포함하고, 상기 복수개의 터치 감지 전극과 상기 복수개의 전극 배선은 상기 터치 패스 기판의 동일한 일면에 형성된다.The display device may include a plurality of electrode wirings connected between the plurality of touch sensing electrodes and the switching circuit, wherein the plurality of touch sensing electrodes and the plurality of electrode wirings are formed on the same surface of the touch pass substrate. do.

일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 터치 감지 전극과 상기 스위칭 회로 사이에 연결되는 복수개의 전극 배선을 포함하고, 상기 복수개의 터치 감지 전극과 상기 복수개의 전극 배선은 상기 터치 패스 기판의 서로 다른 면에 형성된다.The display device may include a plurality of electrode wires connected between the plurality of touch sensing electrodes and the switching circuit, wherein the plurality of touch sensing electrodes and the plurality of electrode wires are formed on different surfaces of the touch pass substrate. Is formed.

일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 터치 감지 전극은 서로 전기적 연결 구조가 없는 독립된 전극 구조를 갖는다.In example embodiments, the plurality of touch sensing electrodes have independent electrode structures that do not have an electrical connection structure with each other.

일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 터치 감지 전극은 전기적 연결 구조를 갖는 둘 이상의 터치 감지 전극을 포함한다.In example embodiments, the plurality of touch sensing electrodes include two or more touch sensing electrodes having an electrical connection structure.

본 발명의 정전 용량 터치 감지 장치는 정전 용량 터치에 의한 공진 방식에 의해 터치 입력을 감지함으로 외부 잡음이나 기생 용량에 의해 터치 감지 오류가 발생되는 것을 최소화 할 수 있다. 또한, 공진 방식을 사용함으로 낮은 구동 전류를 사용할 수 있어서 소비 전력을 최소화 할 수 있다.The capacitive touch sensing device of the present invention can minimize the occurrence of a touch sensing error due to external noise or parasitic capacitance by detecting a touch input by a resonance method by capacitive touch. In addition, by using the resonance method it is possible to use a low drive current can minimize the power consumption.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전 용량 터치 감지 장치의 전반적인 구성을 보여주는 회로도이다.
도 2는 공진 방식에 의한 터치 입력 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 공진 동작 회로의 다른 구성 방식을 보여주는 회로이다.
도 4는 다양한 터치 감지 전극의 구조를 예시하는 도면이다.
도 5는 터치 감지 전극의 배선을 기판의 후면에 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 대형 터치 감지 패드의 평면 구조를 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전 용량 터치 감지 장치의 전반적인 구성을 보여주는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 정전 용량 터치 감지 장치에 적용 가능한 매칭 회로의 다양한 구성 방식을 예시하는 도면이다.1 is a circuit diagram showing an overall configuration of a capacitive touch sensing device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a diagram for describing a touch input sensing method using a resonance method.
3 is a circuit diagram illustrating another configuration of the resonance operation circuit.
4 is a diagram illustrating the structure of various touch sensing electrodes.
5 is a diagram illustrating an example in which the wiring of the touch sensing electrode is configured on the rear surface of the substrate.
6 is a diagram illustrating a planar structure of a large touch sensing pad.
7 is a circuit diagram illustrating an overall configuration of a capacitive touch sensing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating various configurations of a matching circuit applicable to the capacitive touch sensing device of the present invention.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that the same components are denoted by the same reference numerals in the drawings. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전 용량 터치 감지 장치의 전반적인 구성을 보여주는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an overall configuration of a capacitive touch sensing device according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전 용량 터치 감지 장치는 터치 패드 기판(40), 주파수 발생원(10), 스캔 스위칭 회로(30), 공진 동작 회로(20), 수신 회로(50), 및 제어부(60)를 구비한다. 터치 패드 기판(40)은 터치 면적을 제공하며 디스플레이 장치를 위한 터치스크린으로 제공되는 경우 유리 또는 아크릴과 같은 투명 기판으로 구성될 수 있다. 터치 패드 기판(40)은 디스플레이 장치에 사용되지 않고 터치 감지만을 위하여 제공되는 경우에는 불투명 재질의 다른 기판이 사용될 수도 있다. 터치 패드 기판(40)에는 복수개의 터치 감지 전극(41)이 형성되어 있다. 복수개의 터치 감지 전극(41)은 전극 배선(42)에 의해 스캔 스위칭 회로(30)의 스위칭 단자(32)에 각기 전기적으로 연결된다. 터치 감지 전극(41)과 전극 배선(42)은 예를 들어 ITO, SnO2, ZnO, IZO와 같은 재료의 투명 전극으로 구성되며, 복수의 터치 감지 전극(41)은 터치 패드 기판(40) 위에 사각 평판 구조를 갖고 매트릭스 배열 구조로 형성되어 있다. 복수개의 터치 감지 전극(41)의 상부에는 보호막(43)이 형성될 수 있다(도 2 참조).Referring to FIG. 1, the capacitive touch sensing apparatus according to the first embodiment of the present invention may include a touch pad substrate 40, a frequency generator 10, a scan switching circuit 30, a resonance operation circuit 20, and a reception circuit. 50 and a control unit 60. The touch pad substrate 40 provides a touch area and may be formed of a transparent substrate such as glass or acrylic when provided as a touch screen for a display device. If the touch pad substrate 40 is not used in a display device and is provided only for touch sensing, another substrate of an opaque material may be used. A plurality of touch sensing electrodes 41 are formed on the touch pad substrate 40. The plurality of touch sensing electrodes 41 are electrically connected to the switching terminals 32 of the scan switching circuit 30 by the electrode wiring 42, respectively. The touch sensing electrode 41 and the electrode wiring 42 are made of a transparent electrode made of a material such as, for example, ITO, SnO 2, ZnO, or IZO, and the plurality of touch sensing electrodes 41 are rectangular on the touch pad substrate 40. It has a flat plate structure and is formed in matrix arrangement structure. A passivation layer 43 may be formed on the plurality of touch sensing electrodes 41 (see FIG. 2).

주파수 발생원(10)은 오브젝트(24)의 정전 용량 터치를 감지하기 위한 주파수를 갖는 스캐닝 신호를 발생한다. 주파수 발생원(10)은 공진 동작 회로(20)를 통하여 스캔 스위칭 회로(30)의 스위칭 단자(31)에 연결된다. 스위칭 단자(31)가 연결된 노드에는 접지로 연결된 저항(21)이 연결될 수 있다. 공진 동작 회로(20)는 유도 용량 성분을 제공하는 인덕터(22)를 포함한다. 공진 동작 회로(20)의 인덕터(22)는 스캐닝 신호가 인가된 터치 감지 전극(41)에 오브젝트(24)의 정전 용량 터치가 있는 경우 발생되는 해당 정전 용량 성분(23)과 공진하기 위한 구성이다. 스캔 스위칭 회로(30)는 제어부(60)의 제어를 받아 스위칭 동작하면서 하나의 스위칭 단자(31)를 통하여 입력되는 스캐닝 신호를 순차적으로 복수개의 터치 감지 전극(41) 중 어느 하나로 출력한다.The frequency generator 10 generates a scanning signal having a frequency for sensing a capacitive touch of the object 24. The frequency generator 10 is connected to the switching terminal 31 of the scan switching circuit 30 through the resonance operation circuit 20. A resistor 21 connected to the ground may be connected to a node to which the switching terminal 31 is connected. The resonant operation circuit 20 includes an inductor 22 providing an inductive capacitance component. The inductor 22 of the resonant operation circuit 20 is configured to resonate with the corresponding capacitance component 23 generated when there is a capacitive touch of the object 24 on the touch sensing electrode 41 to which the scanning signal is applied. . The scan switching circuit 30 sequentially outputs a scanning signal input through one switching terminal 31 to any one of the plurality of touch sensing electrodes 41 while switching under the control of the controller 60.

수신 회로(50)는 증폭 회로(51)와 아날로그 디지털 변환기(52)를 구비한다. 증폭회로(51)는 선택적으로 구비될 수 있다. 수신 회로(50)는 공진 동작 회로(20)를 통하여 공진된 또는 비공진된 스캐닝 신호를 수신한다. 수신회로(50)를 통하여 수신된 신호는 증폭회로(51)를 통하여 일정 비율로 증폭되고 아날로그 디지털 변환기(52)를 통하여 디지털 신호로 변환되어 제어부(60)로 입력된다. 제어부(60)는 주기적인 스캐닝 신호의 출력을 위한 스캔 스위칭 회로(30)의 제어를 수행하며 수신 회로(50)를 통하여 수신된 스캐닝 신호에 기초하여 오브젝트(24)의 정전 용량 터치를 판별한다.The receiving circuit 50 includes an amplifier circuit 51 and an analog to digital converter 52. The amplifier circuit 51 may be provided selectively. The receiving circuit 50 receives the resonant or non-resonant scanning signal through the resonant operation circuit 20. The signal received through the receiving circuit 50 is amplified by a predetermined ratio through the amplifier circuit 51 and converted into a digital signal through the analog-to-digital converter 52 is input to the controller 60. The controller 60 controls the scan switching circuit 30 to output the periodic scanning signal and determines the capacitive touch of the object 24 based on the scanning signal received through the receiving circuit 50.

도 2는 공진 방식에 의한 터치 입력 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for describing a touch input sensing method using a resonance method.

도 2를 참조하여, 본 발명의 정전 용량 터치 감지 장치는 주파수 발생원(10)에서 발생된 스캐닝 신호가 스캔 스위칭 회로(30)를 통하여 복수개의 터치 감지 전극(41)으로 출력된다. 이때, 스캔닝 신호가 출력되는 터치 감지 전극(41)에 오브젝트(24)의 터치가 없는 경우에는 공진되지 않은 신호가 수신 회로(50)에 수신되어 지고 제어부(60)는 해당 터치 감지 전극(41)에 오브젝트(24)의 터치가 없는 것으로 판단한다. 반면, 스캔닝 신호가 출력되는 터치 감지 전극(41)에 오브젝트(24)의 정전 용량 터치가 발생되면 오브젝트(24)와 터치가 발생된 터치 감지 전극(41) 사이에 발생되는 해당 정전 용량 성분(23)과 공진 동작 회로(20)의 인덕터(22)에 의해서 공진이 일어난다. 공진된 스캐닝 신호는 수신 회로(50)에 의해 수신되어지고 제어부(60)는 해당 터치 감지 전극(41)에 오브젝트(24)의 터치가 있는 것으로 판단한다. 이와 같이 스캔닝 신호가 출력되는 터치 감지 전극(41)에 오브젝트(24)의 터치가 없는 경우 스캐닝 신호의 전압 레벨과 터치가 있는 경우 공진된 스캐닝 신호의 전압 레벨은 차이를 갖게 된다. 제어부(60)는 스캔 스위칭 회로(30)를 스위칭 동작하면서 복수개의 터치 감지 전극(41)으로 순차적으로 스캐닝 신호를 출력하면서 오브젝트(24)의 터치 유무를 판별한다.Referring to FIG. 2, in the capacitive touch sensing apparatus of the present invention, a scanning signal generated from the frequency generator 10 is output to the plurality of touch sensing electrodes 41 through the scan switching circuit 30. In this case, when there is no touch of the object 24 in the touch sensing electrode 41 to which the scanning signal is output, a non-resonant signal is received by the receiving circuit 50, and the controller 60 controls the corresponding touch sensing electrode 41. ), It is determined that there is no touch of the object 24. On the other hand, when the capacitive touch of the object 24 is generated on the touch sensing electrode 41 to which the scanning signal is output, the corresponding capacitive component generated between the object 24 and the touch sensing electrode 41 on which the touch is generated ( Resonance is caused by 23 and the inductor 22 of the resonance operation circuit 20. The resonant scanning signal is received by the receiving circuit 50, and the controller 60 determines that there is a touch of the object 24 on the corresponding touch sensing electrode 41. As such, when there is no touch of the object 24 in the touch sensing electrode 41 to which the scanning signal is output, there is a difference between the voltage level of the scanning signal and the voltage level of the resonant scanning signal when there is a touch. The controller 60 determines whether the object 24 is touched while sequentially outputting a scanning signal to the plurality of touch sensing electrodes 41 while switching the scan switching circuit 30.

도 3은 공진 동작 회로의 다른 구성 방식을 보여주는 회로이다.3 is a circuit diagram illustrating another configuration of the resonance operation circuit.

도 3을 참조하여, 공진 동작 회로(20)는 유도 용량 성분을 가변할 수 있는 가변형 인덕터(22)로 구성될 수도 있다. 가변형 인덕터(22)의 가변 스위칭 탭(25)의 스위칭 동작은 제어부(60)에 의해서 제어된다. 제어부(60)는 복수개의 터치 감지 전극(41)의 설치된 위치에 따라서 적절히 가변 스위칭 탭(25)을 스위칭 동작 시키면서 가변형 인덕터(22)의 유도 용량 성분을 가변 할 수 있다. 복수개의 터치 감지 전극(41)은 설치된 위치에 따라 전극 배선(42)의 길이가 서로 다르기 때문에 오브젝트(24)의 정전 용량 터치가 발생되는 경우 해당되는 정전 용량 성분(23)이 서로 차이가 발생될 수 있다. 그럼으로 예측되는 정정 용량 성분(23)의 변화에 따라 적절하게 공진될 수 있는 유도 용량 성분을 갖도록 가변형 인덕터(22)를 제어한다. 그러나 복수개의 터치 감지 전극(41)이 오브젝트(24)의 정전 용량 터치시에 발생되는 정전 용량 성분이 동일하다면, 도 1에 도시된 바와 같이, 고정형 인덕터(22)를 사용하여 구성하는 것이 바람직할 수 있다.Referring to FIG. 3, the resonant operation circuit 20 may be configured as a variable inductor 22 that may vary inductive capacitance components. The switching operation of the variable switching tap 25 of the variable inductor 22 is controlled by the controller 60. The controller 60 may vary the inductance component of the variable inductor 22 while appropriately switching the variable switching tab 25 according to the installed positions of the plurality of touch sensing electrodes 41. Since the plurality of touch sensing electrodes 41 have different lengths of the electrode wires 42 according to the installed positions, when the capacitive touch of the object 24 occurs, the corresponding capacitive components 23 may be different from each other. Can be. Therefore, the variable inductor 22 is controlled to have an inductance component that can be appropriately resonated in accordance with the predicted change in the correction capacitance component 23. However, if the plurality of touch sensing electrodes 41 have the same capacitance component generated at the time of capacitive touch of the object 24, it is preferable to configure the fixed inductor 22 as shown in FIG. 1. Can be.

도 4는 다양한 터치 감지 전극의 구조를 예시하는 도면이다.4 is a diagram illustrating the structure of various touch sensing electrodes.

도 4를 참조하여, 터치 감지 전극(41)의 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도 4 (a)에 도시된 바와 같이, 사각 평판 구조를 가질 수 있다. 또는 도 4 (b)에 도시된 바와 같이, 각 변의 일부가 부분적으로 개방되어 있는 구조를 가질 수도 있다. 또는 도 4 (c)에 되시된 바와 같이, 중심 부분이 개방되어 있는 구조를 가질 수도 있다. 도 4 (b)나 (c)와 같은 경우에는 터치 감지 전극(41)이 부분적으로 개방된 영역을 갖도록 함으로서 터치스크린으로 구현시에 광 투과도를 높일 수 있다.Referring to FIG. 4, the structure of the touch sensing electrode 41 may be variously modified. For example, as shown in FIG. 4 (a), it may have a rectangular flat plate structure. Alternatively, as shown in FIG. 4B, a part of each side may be partially open. Alternatively, as shown in FIG. 4C, the center portion may have an open structure. In the case of FIGS. 4B and 4C, when the touch sensing electrode 41 has a partially open area, the light transmittance may be increased when the touch screen is implemented.

도 5는 터치 감지 전극의 배선을 기판의 후면에 구성한 예를 보여주는 도면이다.5 is a diagram illustrating an example in which the wiring of the touch sensing electrode is configured on the rear surface of the substrate.

도 5를 참조하여, 복수개의 전극 배선(41)은 터치 패드 기판(40)의 후면에 형성하고 터치 패드 기판(40)의 전면에 복수개의 터치 감지 전극(4)을 형성할 수 있다. 터치 패드 기판(40)은 복수개의 터치 감지 전극(41)과 복수개의 전극 배선(41)이 연결되는 복수개의 콘텍홀이 구비된다. 이와 같은 구조를 갖는 경우에는 터치 패드 기판(40)의 전면에 구성되는 복수개의 터치 감지 전극(41)이 보다 조밀하게 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the plurality of electrode wires 41 may be formed on the rear surface of the touch pad substrate 40 and the plurality of touch sensing electrodes 4 may be formed on the front surface of the touch pad substrate 40. The touch pad substrate 40 includes a plurality of contact holes to which the plurality of touch sensing electrodes 41 and the plurality of electrode wires 41 are connected. In the case of having such a structure, the plurality of touch sensing electrodes 41 formed on the front surface of the touch pad substrate 40 may be more densely formed.

도 6은 대형 터치 감지 패드의 평면 구조를 예시하는 도면이다.6 is a diagram illustrating a planar structure of a large touch sensing pad.

도 6을 참조하여, 대형 사이즈의 터치 패드 기판(40)에 복수개의 터치 감지 전극(41)을 구성하는 경우 복수개의 전극 배선(42-1, 42-2, 42-3, 42-4)을 적절한 위치에서 그룹화 할 수 있다. 도면에는 미도시 되었으나, 각기 그룹화된 복수개의 전극 배선(42-1, 42-2, 42-3, 42-4)은 각기 스캔 스위칭 회로를 구성할 수 있다.Referring to FIG. 6, when the plurality of touch sensing electrodes 41 are configured on the large-size touch pad substrate 40, the plurality of electrode wires 42-1, 42-2, 42-3, and 42-4 are formed. Can be grouped at appropriate locations. Although not shown in the drawing, each of the plurality of grouped electrode wires 42-1, 42-2, 42-3, and 42-4 may constitute a scan switching circuit.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전 용량 터치 감지 장치의 전반적인 구성을 보여주는 회로도 이다.7 is a circuit diagram showing an overall configuration of a capacitive touch sensing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 7을 참조하여, 본 발명의 제2 실시에 따른 정전 용량 터치 감지 장치는 상술한 제1 실시예와 기본 적으로 동일한 구성 및 동작 특징을 갖는다. 다만, 제2 실시예의 정전 용량 터치 감지 장치는 상호 전기적으로 연결되어 전극 그룹(44)을 구성하는 둘 이상의 터치 감지 전극(41)을 갖는다. 도면에 도시된 바와 같이, 5 개의 단위 터치 감지 전극(41)이 직렬로 연결되어 전극 그룹(44)을 형성할 수 있다. 이때, 전극 그룹(44)에 소속된 단위 터치 감지 전극(41)은 일정한 크기의 저항 성분을 갖기 때문에 오브젝트(24)의 터치 위치에 공진 동작 회로(20)와 오브젝트(24) 터치 위치 사이의 저항값이 다르게 된다. 그럼으로 오브젝트(24)의 터치시 발생되는 공진된 스케닝 신호도 터치가 일어나 전극 그룹(44)에서 오브젝트(24)의 터치 위치에 따라 신호 특성이 서로 다르게 된다. 제어부(60)는 이러한 공진된 스케닝 신호의 특성 변화에 기초하여 오브젝트(24)의 터치 위치를 판별한다.Referring to FIG. 7, the capacitive touch sensing apparatus according to the second embodiment of the present invention basically has the same configuration and operation characteristics as those of the first embodiment. However, the capacitive touch sensing apparatus of the second embodiment has two or more touch sensing electrodes 41 electrically connected to each other to form the electrode group 44. As shown in the figure, five unit touch sensing electrodes 41 may be connected in series to form an electrode group 44. In this case, since the unit touch sensing electrode 41 belonging to the electrode group 44 has a resistance component of a predetermined size, a resistance between the resonance operation circuit 20 and the object 24 touch position is located at the touch position of the object 24. The value will be different. As a result, the resonant scanning signal generated when the object 24 is touched is also touched, and thus the signal characteristics are different according to the touch position of the object 24 in the electrode group 44. The controller 60 determines the touch position of the object 24 based on the characteristic change of the resonant scanning signal.

도 8은 본 발명의 정전 용량 터치 감지 장치에 적용 가능한 매칭 회로의 다양한 구성 방식을 예시하는 도면이다.8 is a diagram illustrating various configurations of a matching circuit applicable to the capacitive touch sensing device of the present invention.

도 8을 참조하여, 상술한 바와 같은 공진 동작 회로(20)는 다양한 구조의 매칭 회로(70)로 대체 구성될 수 있다. 예를 들어, 매칭 회로(70)는 도 8 (a)나 (b)에 도시된 바와 같이 인덕터와 그 전단 또는 후단 노드에 접지로 연결되는 콘덴서로 구성할 수 있다. 또는 도 8 (c)에 도시된 바와 같이, 인덕터와 그 전단 및 후단 노드에 각각 접지로 연결되는 콘덴서로 구성할 수 있다. 또는 도 8 (d)에 도시된 바와 같이, 직렬로 연결된 두 개의 인덕터와 그 연결 노드에 접지로 연결된 콘덴서로 구성할 수 있다.Referring to FIG. 8, the resonance operation circuit 20 as described above may be replaced by a matching circuit 70 having various structures. For example, the matching circuit 70 may be composed of an inductor and a capacitor connected to ground at its front or rear end node as shown in FIGS. 8A and 8B. Alternatively, as shown in FIG. 8 (c), the inductor and its front and rear nodes may be configured as a capacitor connected to ground, respectively. Alternatively, as shown in FIG. 8 (d), two inductors connected in series and a capacitor connected to ground may be configured.

이상에서 설명된 본 발명의 정전 용량 터치 감지 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiment of the capacitive touch sensing device of the present invention described above is merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. You can see well. Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10: 주파수 발생원 20: 공진 동작 회로
21: 저항 22: 인덕터
23: 정전 용량 성분 24: 오브젝트
25: 가변 스위칭 회로 30: 스캔 스위칭 회로
31, 32: 스위칭 단자 40: 터치 패드 기판
41: 터치 감지 전극 42: 전극 배선
43: 보호막 44: 전극 그룹
50: 수신 회로 51: 증폭 회로
52: 아날로그-디지털 변환기 60: 제어부
70: 매칭 회로10: frequency generator 20: resonant operation circuit
21: resistor 22: inductor
23: capacitance component 24: object
25: variable switching circuit 30: scan switching circuit
31, 32: switching terminal 40: touch pad substrate
41: touch sensing electrode 42: electrode wiring
43: protective film 44: electrode group
50: receiving circuit 51: amplifying circuit
52: analog-to-digital converter 60: control unit
70: matching circuit

Claims (9)

터치 면적을 제공하는 터치 패드 기판;
정전 용량 터치를 감지하기 위하여 상기 터치 패드 기판에 형성된 복수개의 터치 감지 전극;
오브젝트의 정전 용량 터치를 감지하기 위한 스캐닝 신호를 발생하는 주파수 발생원;
상기 복수개의 터치 감지 전극 중 어느 하나로 상기 스캐닝 신호를 선택적으로 출력하는 스캔 스위칭 회로;
스캐닝 신호가 인가된 터치 감지 전극에 오브젝트에 의한 정전 용량 터치가 있는 경우 발생되는 해당 정전 용량 성분과 공진하기 위한 유도 용량 성분을 제공하는 인덕터를 포함하여 공진된 스캐닝 신호를 출력하는 공진 동작 회로;
상기 공진 동작 회로를 통하여 공진된 또는 비공진된 스캐닝 신호를 수신하는 수신 회로; 및
주기적인 스캐닝 신호의 출력을 위한 상기 스캔 스위칭 회로의 제어와 상기 수신 회로를 통하여 수신된 스캐닝 신호에 기초하여 오브젝트의 정전 용량 터치를 판별하는 제어부를 포함하며,
상기 공진 동작 회로의 인덕터는 유도 용량이 가변 가능한 가변형 인덕터로 구성되고,
상기 인덕터의 용량 성분을 가변하기 위한 가변 스위칭 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 터치 감지 장치.A touch pad substrate providing a touch area;
A plurality of touch sensing electrodes formed on the touch pad substrate to sense capacitive touch;
A frequency generator generating a scanning signal for sensing a capacitive touch of the object;
A scan switching circuit selectively outputting the scanning signal to any one of the plurality of touch sensing electrodes;
A resonant operation circuit configured to output a resonant scanning signal including an inductor for providing an inductive capacitance component to resonate with a corresponding capacitance component generated when an object has a capacitive touch on the touch sensing electrode to which the scanning signal is applied;
A receiving circuit for receiving a resonant or non-resonant scanning signal through the resonant operation circuit; And
A control unit for determining a capacitive touch of an object based on a control of the scan switching circuit for outputting a periodic scanning signal and a scanning signal received through the receiving circuit,
The inductor of the resonance operation circuit is composed of a variable inductor having a variable inductance,
And a variable switching circuit for varying the capacitive component of the inductor. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 공진 동작 회로는
상기 주파수 발생원과 상기 복수개의 터치 감지 전극 사이에 구성되는 매칭 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 터치 감지 장치.The method of claim 1,
The resonance operation circuit
And a matching circuit configured between the frequency generator and the plurality of touch sensing electrodes. 제1항에 있어서,
상기 수신 회로는 공진된 또는 비공진된 스캐닝 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 터치 감지 장치.The method of claim 1,
And the receiving circuit comprises an analog-to-digital converter for converting a resonant or non-resonant scanning signal from an analog signal to a digital signal. 제1항에 있어서,
상기 복수개의 터치 감지 전극과 상기 스위칭 회로 사이에 연결되는 복수개의 전극 배선을 포함하고,
상기 복수개의 터치 감지 전극과 상기 복수개의 전극 배선은 상기 터치 패스 기판의 동일한 일면에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 터치 감지 장치.The method of claim 1,
A plurality of electrode wires connected between the plurality of touch sensing electrodes and the switching circuit,
And the plurality of touch sensing electrodes and the plurality of electrode wires are formed on the same surface of the touch pass substrate. 제1항에 있어서,
상기 복수개의 터치 감지 전극과 상기 스위칭 회로 사이에 연결되는 복수개의 전극 배선을 포함하고,
상기 복수개의 터치 감지 전극과 상기 복수개의 전극 배선은 상기 터치 패스 기판의 서로 다른 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 터치 감지 장치.The method of claim 1,
A plurality of electrode wires connected between the plurality of touch sensing electrodes and the switching circuit,
And the plurality of touch sensing electrodes and the plurality of electrode wirings are formed on different surfaces of the touch pass substrate. 제1항에 있어서,
상기 복수개의 터치 감지 전극은 서로 전기적 연결 구조가 없는 독립된 전극 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 용량 터치 감지 장치.The method of claim 1,
The plurality of touch sensing electrodes have an independent electrode structure having no electrical connection structure with each other. 제1항에 있어서,
상기 복수개의 터치 감지 전극은
전기적 연결 구조를 갖는 둘 이상의 터치 감지 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 터치 감지 장치.The method of claim 1,
The plurality of touch sensing electrodes
A capacitive touch sensing device comprising at least two touch sensing electrodes having an electrical connection structure.
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