KR101427782B1 - Touch detection method and apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 감지 라인에 전하를 충전시킨 후 플로팅시키는 단계; 상기 플로팅 상태에서 상기 감지 라인에 제1 레벨에서 제2 레벨로 변화하는 전압을 공급하는 제1 교번 전압 공급 단계; 상기 감지 라인에 충전된 전하를 방전하는 단계; 상기 방전 중 상기 감지 라인에 상기 제2 레벨에서 상기 제1 레벨로 변화하는 전압을 공급하는 제2 교번 전압 공급 단계; 및 상기 제1 교번 전압 공급 단계 또는 상기 제2 교번 전압 공급 단계 중 적어도 하나에 따른 상기 감지 라인 출력 노드 전압을 기초로 터치 여부를 검출하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법. 이 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of driving a liquid crystal display device, A first alternating voltage supply step of supplying a voltage varying from a first level to a second level to the sense line in the floating state; Discharging the charge charged in the sensing line; A second alternating voltage supply step of supplying a voltage varying from the second level to the first level to the sense line during the discharge; And detecting whether or not to touched based on the sense line output node voltage according to at least one of the first alternate voltage supply step and the second alternate voltage supply step. / RTI >

Description

터치 검출 방법 및 장치{TOUCH DETECTION METHOD AND APPARATUS}[0001] TOUCH DETECTION METHOD AND APPARATUS [0002]

본 발명은 터치 검출 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 플로팅 상태의 불안정성을 해결하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a touch detection method and apparatus, and more particularly, to a method and apparatus for resolving a floating state instability.

터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. 상기 전기적 신호는 입력 신호로서 이용된다. The touch screen panel is a device for inputting a command of a user by touching a character or a figure displayed on the screen of the image display device with a finger or other contact means of a person, and is attached and used on the image display device. The touch screen panel converts a contact position that is touched by a human finger or the like into an electrical signal. The electrical signal is used as an input signal.

도 1은 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 분해 평면도이다.1 is an exploded top view of an example of a conventional capacitive touch screen panel.

도 1을 참고하면, 터치 스크린 패널(10)은 투명 기판(12)과 투명 기판(12) 위에 차례로 형성된 제1 센서 패턴층(13), 제1 절연막층(14), 제2 센서 패턴층(15) 및 제2 절연막층(16)과 금속 배선(17)으로 이루어진다.1, a touch screen panel 10 includes a transparent substrate 12 and a first sensor pattern layer 13, a first insulating layer 14, and a second sensor pattern layer (not shown) sequentially formed on a transparent substrate 12 15, a second insulating film layer 16, and a metal wiring 17.

제1 센서 패턴층(13)은 투명 기판(12) 위에 횡방향을 따라 연결될 수 있으며, 행 단위로 금속 배선(17)과 연결된다.The first sensor pattern layer 13 may be connected on the transparent substrate 12 along the lateral direction and connected to the metal wiring 17 on a row-by-row basis.

제2 센서 패턴층(15)은 제1 절연막층(14) 위에 열방향을 따라 연결될 수 있으며, 제1 센서 패턴층(13)과 중첩되지 않도록 제1 센서 패턴층(13)과 교호로 배치된다. 또한, 제2 센서 패턴층(15)은 열 단위로 금속 배선(17)과 연결된다.The second sensor pattern layer 15 may be connected to the first insulating layer 14 along the column direction and alternately arranged with the first sensor pattern layer 13 so as not to overlap the first sensor pattern layer 13 . In addition, the second sensor pattern layer 15 is connected to the metal wiring 17 on a row basis.

터치 스크린 패널(10)에 사람의 손가락이나 접촉 수단이 접촉되면 제1 및 제2 센서 패턴층(13, 15) 및 금속 배선(17)을 통하여 구동 회로 측으로 접촉 위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그리고 이렇게 전달된 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 따라 접촉 위치가 파악된다.When a human finger or a contact means is brought into contact with the touch screen panel 10, a change in capacitance according to the contact position is transmitted to the drive circuit side through the first and second sensor pattern layers 13 and 15 and the metal wiring 17 do. Then, the contact position is determined as the change in capacitance transferred is converted into an electrical signal.

그러나 이러한 터치 스크린 패널(10)은 각 센서 패턴층(13, 15)에 인듐-틴 옥사이드(ITO)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어진 패턴을 별도로 구비하여야 하고, 센서 패턴층(13, 15) 사이에 절연막층(14)을 구비하여야 하므로 두께가 증가한다.However, the touch screen panel 10 must have a separate pattern of transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) on each of the sensor pattern layers 13 and 15, The insulating layer 14 must be provided to increase the thickness.

또한, 터치에 의해 미세하게 발생하는 정전용량의 변화를 수차례 축적하여야 터치 검출이 가능하기 때문에 높은 주파수로 정전용량 변화를 감지하여야 한다. 그리고, 정전용량의 변화를 정해진 시간 내에 충분히 축적하기 위해서는 낮은 저항을 유지하기 위한 금속 배선을 필요로 하는데, 이러한 금속 배선은 터치 스크린의 테두리에 베젤을 두껍게 하고 추가의 마스크 공정을 발생시킨다.In addition, since the touch detection can be performed by accumulating the changes of capacitance slightly generated by the touch several times, it is necessary to detect the capacitance change at a high frequency. In order to sufficiently accumulate the capacitance change within a predetermined time, a metal wiring is required to maintain a low resistance, which thickens the bezel at the edge of the touch screen and generates an additional mask process.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도 2에 도시되는 바와 같은 터치 검출 장치가 제안되었다. To solve this problem, a touch detection apparatus as shown in Fig. 2 has been proposed.

도 2에 도시되는 터치 검출 장치는 터치 패널(20)과 구동 장치(30) 및 이 둘을 연결하는 회로 기판(40)을 포함한다.2 includes a touch panel 20, a driving device 30, and a circuit board 40 connecting the two.

터치 패널(20)은 기판(21) 위에 형성되며 다각형의 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 센서 패드(22) 및 센서 패드(22)에 연결되어 있는 복수의 신호 배선(23)을 포함한다. The touch panel 20 includes a plurality of sensor pads 22 formed on a substrate 21 and arranged in the form of a polygonal matrix and a plurality of signal wirings 23 connected to the sensor pads 22.

각 신호 배선(23)은 한쪽 끝이 센서 패드(22)에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 기판(21)의 아래 가장자리까지 뻗어 있다. 센서 패드(22)와 신호 배선(23)은 커버 유리(50)에 패터닝 될 수 있다.Each signal wiring 23 has one end connected to the sensor pad 22 and the other end extending to the lower edge of the substrate 21. The sensor pad 22 and the signal wiring 23 can be patterned on the cover glass 50. [

구동 장치(30)는 복수의 센서 패드(22)를 순차적으로 하나씩 선택하여 해당 센서 패드(22)의 정전용량을 측정하고, 이를 통해 터치 발생 여부를 검출해낸다.The driving device 30 sequentially selects a plurality of sensor pads 22 one by one to measure the electrostatic capacitance of the corresponding sensor pad 22, thereby detecting whether or not a touch is generated.

도 1 및 도 2에 도시되는 터치 검출 장치 모두 센서 노드 또는 센서 패드에 대해 프리챠징 후 플로팅 상태에서 교번 전압을 인가해줌으로써 생기는 출력 전압의 변화량을 통해 해당 지점의 터치 발생 여부를 검출할 수 있다. The touch detection apparatus shown in FIGS. 1 and 2 can detect whether a touch is generated at a corresponding point through a change amount of an output voltage generated by applying an alternating voltage to a sensor node or a sensor pad in a floating state after precharging.

그러나, 플로팅 상태는 외부의 노이즈에 취약한 상태이기 때문에, 정확도가 완벽한 터치 검출이 불가능한 문제가 있었다. However, since the floating state is vulnerable to external noises, there is a problem that the touch detection can not be performed with accuracy.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하는 것을 그 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art.

본 발명의 다른 목적은, 터치 검출을 위한 충전 후 플로팅 상태에서의 불안정성을 해결하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to solve the instability in the floating state after the charge for the touch detection.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 감지 라인에 전하를 충전시킨 후 플로팅시키는 단계; 상기 플로팅 상태에서 상기 감지 라인에 제1 레벨에서 제2 레벨로 변화하는 전압을 공급하는 제1 교번 전압 공급 단계; 상기 감지 라인에 충전된 전하를 방전하는 단계; 상기 방전 중 상기 감지 라인에 상기 제2 레벨에서 상기 제1 레벨로 변화하는 전압을 공급하는 제2 교번 전압 공급 단계; 및 상기 제1 교번 전압 공급 단계 또는 상기 제2 교번 전압 공급 단계 중 적어도 하나에 따른 상기 감지 라인 출력 노드 전압을 기초로 터치 여부를 검출하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of driving a display device, A first alternating voltage supply step of supplying a voltage varying from a first level to a second level to the sense line in the floating state; Discharging the charge charged in the sensing line; A second alternating voltage supply step of supplying a voltage varying from the second level to the first level to the sense line during the discharge; And detecting whether or not the touch is based on the sense line output node voltage according to at least one of the first alternate voltage supply step and the second alternate voltage supply step.

상기 터치 여부 검출 단계는, 상기 제1 교번 전압 공급 후와 상기 제2 교번 전압 공급 후의 상기 감지 라인 출력 노드 전압의 차를 기준값과 비교하여 터치 여부를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. The touching detection step may include a step of comparing the difference between the sensed line output node voltage after the first alternate voltage supply and the sensed line output node voltage after the second alternate voltage supply with a reference value to detect whether or not the touch is detected.

상기 터치 검출 방법은, 상기 충전 전 상기 교번 전압 공급 경로인 구동 라인과 상기 감지 라인 사이의 구동 커패시턴스 크기를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. The touch detection method may further include adjusting a driving capacitance between the driving line and the sensing line, which is the alternate voltage supply path before charging.

상기 구동 커패시턴스 크기 조절 단계는, 일단이 상기 감지 라인에 연결되는 구동 커패시터의 타단을 접지와 상기 구동 라인 사이에서 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. The step of adjusting the driving capacitance may include switching the other end of the driving capacitor, one end of which is connected to the sensing line, between the ground and the driving line.

상기 터치 검출 방법은, 상기 방전 단계 이전에, 상기 플로팅 상태에서의 상기 감지 라인 출력 노드 전압을 샘플링 후 축적하는 단계를 더 포함하고, 상기 터치 여부 검출 단계는, 상기 축적된 전압을 기준값과 비교하여 터치 여부를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. The touch detection method according to claim 1, further comprising the step of sampling and accumulating the sensing line output node voltage in the floating state before the discharging step, wherein the touching detection step compares the accumulated voltage with a reference value And detecting whether the touch is detected.

상기 제1 레벨 및 제2 레벨은 각각 하이 레벨과 로우 레벨일 수 있다.The first level and the second level may be a high level and a low level, respectively.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 감지 라인에 전하를 충전시킨 후 플로팅시키는 충전부; 일정 시간의 상기 플로팅 상태 후 상기 감지 라인에 충전된 전하를 방전시키는 방전부; 상기 플로팅 상태 및 상기 방전 중에 레벨이 변화하는 교번 전압을 상기 감지 라인에 공급하는 구동 라인; 및 상기 플로팅 상태에서의 교번 전압 공급 또는 상기 방전 중의 교번 전압 공급 중 적어도 하나에 따른 상기 감지 라인 출력 노드 전압을 기초로 터치 여부를 검출하는 검출부를 포함하는, 터치 검출 장치가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a charging apparatus comprising: a charging unit for charging and sensing a charge on a sensing line; A discharging unit for discharging the charge charged in the sensing line after the floating state for a predetermined time; A driving line for supplying the sensing line with the alternating voltage whose level changes during the floating state and the discharging; And a detection unit for detecting whether or not to touched based on the sense line output node voltage according to at least one of an alternate voltage supply in the floating state or an alternate voltage supply during the discharge.

상기 검출부는, 상기 플로팅 상태에서의 교번 전압 공급 후와 상기 방전 중 교번 전압 공급 후의 상기 감지 라인 출력 노드 전압의 차를 기준값과 비교하여 터치 여부를 검출할 수 있다. The detection unit may detect whether or not a touch is caused by comparing the difference between the voltage of the sensing line output node after the supply of the alternating voltage in the floating state and the supply of the alternating voltage during the discharging to the reference value.

상기 터치 검출 장치는, 상기 감지 라인과 상기 구동 라인 사이의 구동 커패시턴스 크기를 조절하는 모드 선택부를 더 포함할 수 있다. The touch detection apparatus may further include a mode selection unit for adjusting a driving capacitance between the sensing line and the driving line.

상기 모드 선택부는, 일단이 상기 감지 라인에 연결되며 타단이 접지와 상기 구동 라인 사이에서 스위칭되는 구동 커패시터를 포함할 수 있다. The mode selection unit may include a driving capacitor, one end of which is connected to the sensing line, and the other end of which is switched between the ground and the driving line.

상기 터치 검출 장치는, 상기 플로팅 상태에서의 상기 감지 라인 출력 노드 전압을 샘플링 후 축적하는 샘플 앤 홀드부를 더 포함하고, 상기 검출부는, 샘플 앤 홀드부에 축적된 전압을 기준값과 비교하여 터치 여부를 검출할 수 있다. The touch detection apparatus further includes a sample and hold section for sampling and storing the sense line output node voltage in the floating state and the detector compares the voltage stored in the sample and hold section with a reference value to determine whether or not to touch Can be detected.

상기 교번 전압은 상기 플로팅 상태에서 로우 레벨로 전환되고, 상기 방전 중에 하이 레벨로 전환될 수 있다. The alternating voltage may be switched from the floating state to a low level and switched to a high level during the discharge.

본 발명에 따르면, 터치 검출을 위한 플로팅 상태에서 충전된 전하를 방전 시킴과 동시에 감지 라인에 공급되는 교번 전압의 레벨을 변화시켜, 전하를 커패시턴스가 큰 쪽으로 유도함과 동시에 그라운드로 방전시킴으로써 검출 대상 노드에서의 전하량이 강하게 고정되도록 할 수 있다. According to the present invention, by discharging charged electric charges in a floating state for touch detection and changing the level of an alternating voltage supplied to a sensing line, charges are led to a larger capacitance and discharged to the ground, So that the amount of charge of the light emitting diode can be strongly fixed.

이에 따라, 플로팅 상태에서의 교번 전압 인가만으로 터치 여부 검출을 하였던 상황에서의 취약성을 보완할 수 있다. This makes it possible to compensate for the vulnerability in a situation where touch detection is performed only by applying the alternating voltage in the floating state.

도 1은 종래 터치 패널의 분해 평면도이다.
도 2는 통상적인 터치 검출 장치의 분해 평면도이다.
도 3은 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 터치 검출 장치의 상세 내부 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 터치 검출 장치의 동작을 설명하기 위한 예시적인 파형도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출부의 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치의 동작을 설명하기 위한 예시적인 파형도이다. 1 is an exploded plan view of a conventional touch panel.
2 is an exploded top view of a conventional touch detection device.
3 is a block diagram for explaining a configuration of the touch detection device.
4 is a circuit diagram for explaining a detailed internal configuration of the touch detection device.
5 is an exemplary waveform diagram for explaining the operation of the touch detection apparatus.
6 is a circuit diagram illustrating a configuration of a touch detection unit according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary waveform diagram for explaining the operation of the touch detection apparatus according to the embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

[본 발명의 바람직한 실시예] [Preferred Embodiment of the Present Invention]

도 3은 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating a structure of a touch detection apparatus according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 터치 검출 장치는 터치 패널(100)과 구동 장치(200)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the touch detection apparatus includes a touch panel 100 and a driving apparatus 200.

터치 패널(100)은 복수의 센서 패드(110) 및 센서 패드(110)에 연결되어 있는 복수의 신호 배선(120)을 포함한다. The touch panel 100 includes a plurality of signal wirings 120 connected to a plurality of sensor pads 110 and a sensor pad 110.

예를 들어 복수의 센서 패드(110)는 사각형 또는 마름모꼴일 수 있으나 이와 다른 형태일 수도 있으며, 균일한 형태의 다각형 형태일 수도 있다. 센서 패드(110)는 인접한 다각형의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.For example, the plurality of sensor pads 110 may be rectangular or rhombic, but may be in a different shape or in a polygonal shape of a uniform shape. The sensor pads 110 may be arranged in the form of a matrix of adjacent polygons.

구동 장치(200)는 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230) 및 제어부(240) 등을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 직접회로(IC) 칩으로 구현될 수 있다. The driving apparatus 200 may include a touch detection unit 210, a touch information processing unit 220, a memory 230, and a control unit 240, and may be implemented by one or more integrated circuit (IC) chips.

터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다.The touch detection unit 210, the touch information processing unit 220, the memory 230, and the control unit 240 may be separated, or two or more components may be integrated.

터치 검출부(210)는 센서 패드(110) 및 신호 배선(120)과 연결된 복수의 스위치와 복수의 커패시터를 포함할 수 있으며, 제어부(240)로부터 신호를 받아 터치 검출을 위한 회로들을 구동하고, 터치 검출 결과에 대응하는 전압을 출력한다. 또한 터치 검출부(210)는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있으며, 센서 패드(110)의 전압 변화의 차이를 변환, 증폭 또는 디지털화하여 메모리(230)에 기억시킬 수 있다.The touch detection unit 210 may include a plurality of switches and a plurality of capacitors connected to the sensor pad 110 and the signal line 120. The touch detection unit 210 receives signals from the control unit 240 to drive circuits for touch detection, And outputs a voltage corresponding to the detection result. The touch detection unit 210 may include an amplifier and an analog-to-digital converter. The touch sensing unit 210 may convert, amplify, or digitize the voltage variation of the sensor pad 110 and store the same in the memory 230.

터치 정보 처리부(220)는 메모리(230)에 기억된 디지털 전압을 처리하여 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표 등의 필요한 정보를 생성한다.The touch information processing unit 220 processes the digital voltage stored in the memory 230 to generate necessary information such as touch state, touch area, and touch coordinates.

메모리(230)는 터치 검출부(210)로부터 검출된 전압 변화의 차이에 기초한 디지털 전압과 터치 검출, 면적 산출, 터치 좌표 산출에 이용되는 미리 정해진 데이터 또는 실시간 수신되는 데이터를 기억한다.The memory 230 stores the digital voltage based on the difference in the voltage change detected from the touch detection unit 210, predetermined data used for touch detection, area calculation, touch coordinate calculation, or data received in real time.

제어부(240)는 터치 검출부(210) 및 터치 정보 처리부(220)를 제어하며, 마이크로 컨트롤 유닛(micro control unit, MCU)을 포함할 수 있으며, 펌 웨어를 통해 정해진 신호 처리를 수행할 수 있다.The control unit 240 controls the touch detection unit 210 and the touch information processing unit 220 and may include a micro control unit (MCU), and may perform predetermined signal processing through the firmware.

도 4 및 도 5를 참고하여 도 3에 도시되는 터치 패널 및 터치 검출부의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.The operation of the touch panel and the touch detection unit shown in FIG. 3 will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출부의 예시적인 파형도이다.FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a touch detection unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an exemplary waveform diagram of a touch detection unit according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 터치 검출부(210)는 신호 배선(120)을 통하여 센서 패드(110)에 연결되어 있으며, 스위칭 동작을 하는 트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv), 공통 전압 커패시터(Cvcom) 및 레벨 시프트 검출부(212)를 포함한다.4, the touch detection unit 210 is connected to the sensor pad 110 through a signal line 120 and includes a transistor 211, a parasitic capacitor Cp, a driving capacitor Cdrv, A common voltage capacitor (Cvcom) and a level shift detection section (212).

트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv), 공통 전압 커패시터(Cvcom) 및 레벨 시프트 검출부(212)는 센서 패드(110) 및 신호 배선(120) 당 하나씩 그룹을 이룰 수 있으며, 앞으로 센서 패드(110), 신호 배선(120), 트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)를 합하여 "터치 센싱 유닛(touch sensing unit)"라 한다. 이 터치 센싱 유닛은 각각의 구성요소가 멀티플렉서에 의해 전기적으로 연결된 경우를 포함하는 개념이다.The transistor 211, the parasitic capacitor Cp, the driving capacitor Cdrv, the common voltage capacitor Cvcom and the level shift detection unit 212 can be grouped into one for each sensor pad 110 and the signal wiring 120, The sensor pad 110, the signal line 120, the transistor 211, the parasitic capacitor Cp, the driving capacitor Cdrv, and the common voltage capacitor Cvcom are collectively referred to as a "touch sensing unit" . This touch sensing unit is a concept that includes the case where each component is electrically connected by a multiplexer.

한편, 본 발명의 실시예에서는 터치가 발생하지 않았을 경우의 전기적 특성 또는 데이터 값을 "비터치 기준값 (non-touch reference value)"이라고 칭한다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, the electrical characteristic or data value when no touch occurs is referred to as a " non-touch reference value ".

이하 편의상 커패시터와 그 정전용량의 도면 부호는 동일하게 사용한다.For the sake of convenience, the same reference numerals are used for the capacitors and their capacitances.

트랜지스터(211)는 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor)로서, 게이트(gate)에는 제어 신호(Vg)가 인가되고, 소스(source)에는 충전 신호(Vb)가 인가될 수 있으며 드레인(drain)은 신호 배선(120)에 연결될 수 있다. 물론 소스가 신호 배선(120)에 연결되고 드레인에 충전 신호(Vb)가 인가될 수도 있다. 제어 신호(Vg)와 충전 신호(Vb)는 제어부(240)에 의해 제어될 수 있으며, 트랜지스터(211) 대신 스위칭 동작을 할 수 있는 다른 소자가 사용될 수도 있다.The transistor 211 may be a field effect transistor, for example, a control signal Vg may be applied to a gate, a charge signal Vb may be applied to a source, May be connected to the signal line 120. [ Of course, a source may be connected to the signal line 120 and a charge signal Vb may be applied to the drain. The control signal Vg and the charge signal Vb may be controlled by the control unit 240 and other elements capable of performing a switching operation instead of the transistor 211 may be used.

기생 정전용량(Cp)은 센서 패드(110)에 부수되는 정전용량을 의미하는 것으로 센서 패드(110), 신호 배선(120) 등에 의해 형성되는 일종의 기생 용량이다. 기생 정전용량(Cp)은 터치 검출부(210), 터치 패널, 영상 표시 장치에 의해 발생하는 임의의 기생 용량을 포함할 수 있다.The parasitic capacitance Cp means a capacitance attached to the sensor pad 110 and is a kind of parasitic capacitance formed by the sensor pad 110, the signal wiring 120, and the like. The parasitic capacitance Cp may include any parasitic capacitance generated by the touch detection unit 210, the touch panel, and the image display device.

공통 전압 정전용량(Cvcom)은 터치 패널(100)이 LCD와 같은 표시 장치(도시하지 않음) 위에 장착될 때 표시 장치의 공통 전극(도시하지 않음)과 터치 패널(100) 사이에 형성되는 정전용량이다. 공통 전극에는 구형파 등의 공통 전압(Vcom)이 표시 장치에 의하여 인가된다. 한편 공통 전압 정전용량(Cvcom)도 일종의 기생 용량으로서 기생 정전용량(Cp)에 포함될 수 있으며, 이하 공통 전압 정전용량(CVcom)에 대한 별도로 언급이 없으면 공통 전압 정전용량(Cvcom)은 기생 정전용량(Cp)에 포함되는 것으로 하여 설명한다.The common voltage capacitance Cvcom is a capacitance formed between the common electrode (not shown) of the display device and the touch panel 100 when the touch panel 100 is mounted on a display device (not shown) such as an LCD to be. A common voltage Vcom such as a square wave is applied to the common electrode by the display device. The common voltage capacitance Cvcom may be included in the parasitic capacitance Cp as a kind of parasitic capacitance. The common voltage capacitance Cvcom may be a parasitic capacitance Cp).

구동 정전용량(Cdrv)은 센서 패드(110)별 소정 주파수로 교번하는 교번 전압(Vdrv)을 공급하는 경로에 형성되는 정전용량이다. 구동 커패시터(Cdrv)에 인가되는 교번 전압(Vdrv)은 바람직하게는 구형파 신호이다. 교번 전압(Vdrv)은 듀티비(duty ratio)가 동일한 클럭 신호일 수도 있으나 듀티비가 상이할 수도 있다. 교번 전압(Vdrv)은 별도의 교번 전압 생성 수단에 의하여 제공될 수도 있으나, 공통 전압(Vcom)을 이용할 수도 있다.The driving capacitance Cdrv is a capacitance formed in a path for supplying an alternating voltage Vdrv alternating at a predetermined frequency for each sensor pad 110. [ The alternating voltage Vdrv applied to the driving capacitor Cdrv is preferably a square wave signal. The alternating voltage Vdrv may be a clock signal having the same duty ratio but may have a different duty ratio. The alternating voltage Vdrv may be provided by a separate alternating voltage generating means, but the common voltage Vcom may also be used.

한편 도 4에서 터치 정전용량(Ct)은 사용자가 센서 패드(110)를 터치할 경우에 센서 패드(110)와 사용자의 손가락 등의 터치 입력 도구 사이에 형성되는 정전용량을 나타낸 것이다.4, the touch capacitance Ct indicates capacitance formed between the sensor pad 110 and a touch input tool such as a user's finger when the user touches the sensor pad 110. [

도 5를 참고하면, 충전 신호(Vb)와 제어 신호(Vg)가 각각 트랜지스터(211)의 소스와 게이트에 인가되어 있다.5, the charge signal Vb and the control signal Vg are applied to the source and gate of the transistor 211, respectively.

먼저, 센서 패드(110)에 터치 입력 도구가 터치되지 않은 경우(non-touch)에 대하여 살펴본다. 충전 신호(Vb)가 예를 들면 5V로 상승한 후에, 트랜지스터(211)의 게이트에 인가되는 제어 신호(Vg)가 저전압(VL)에서 고전압(VH)으로 올라가면 트랜지스터(211)가 턴온되면서 충전 구간(T1)이 시작된다. 이에 따라 센서 패드(110)는 5V의 충전 신호(Vb)로 충전되며, 출력 전압(Vo)은 충전 전압(Vb)이 된다. 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)에도 충전 전압(Vb)에 의하여 전하가 충전된다. 충전 구간(T1)에서는 트랜지스터(211)가 턴온되므로 교번 전압(Vdrv)은 출력 전압(Vo)에 영향을 미치지 않는다.First, a case where the touch input tool is not touched (non-touch) on the sensor pad 110 will be described. When the control signal Vg applied to the gate of the transistor 211 rises from the low voltage VL to the high voltage VH after the charging signal Vb rises to, for example, 5 V, the transistor 211 is turned on, T1) is started. Accordingly, the sensor pad 110 is charged with the charging signal Vb of 5V, and the output voltage Vo becomes the charging voltage Vb. The parasitic capacitor Cp, the driving capacitor Cdrv, and the common voltage capacitor Cvcom are also charged by the charging voltage Vb. In the charging period T1, since the transistor 211 is turned on, the alternate voltage Vdrv does not affect the output voltage Vo.

다음, 제어 신호(Vg)가 고전압(VH)에서 저전압(VL)으로 내려가면서 센싱 구간(T2)이 시작되면 트랜지스터(211)가 턴 오프되고, 터치 커패시터(Ct), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)가 충전된 상태로 고립된다. 이 때, 충전된 전하를 안정적으로 고립시키기 위하여 레벨 시프트 검출부(212)의 입력단은 하이 임피던스를 가질 수 있다.Next, when the sensing period T2 starts with the control signal Vg falling from the high voltage VH to the low voltage VL, the transistor 211 is turned off, and the touch capacitor Ct, the parasitic capacitor Cp, The capacitor Cdrv and the common voltage capacitor Cvcom are isolated in a charged state. At this time, in order to stably isolate the charged charge, the input terminal of the level shift detector 212 may have a high impedance.

이와 같이 센서 패드(110) 등에 충전된 전하가 고립되어 있는 상태를 플로팅(floating) 상태라 한다. 이때, 구동 커패시터(Cdrv)에 인가된 교번 전압(Vdrv)이, 예를 들면 0V에서 5V로, 상승하면 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)은 전압 레벨이 순간적으로 상승되고, 다시 5V에서 0V로 하강하면 출력 전압(Vo)의 레벨은 순간적으로 강하된다. 이 때의 전압 레벨의 상승과 강하는 연결된 정전 용량에 따라 상이한 값을 갖게 된다. 이렇게 연결된 정전 용량에 따라 전압 레벨의 상승 값 또는 하강 값이 바뀌는 현상은 "kick-back"이라고 불리기도 한다.A state in which the charge charged in the sensor pad 110 is isolated is referred to as a floating state. At this time, when the alternating voltage Vdrv applied to the driving capacitor Cdrv increases from 0 V to 5 V, for example, the voltage level of the output voltage Vo of the sensor pad 110 is instantaneously raised, The level of the output voltage Vo drops instantaneously. The rise and fall of the voltage level at this time will have different values depending on the connected capacitance. The change in the rise or fall of the voltage level depending on the capacitance connected to it is sometimes referred to as "kick-back".

센서 패드(110)에 터치가 없는 경우, 즉 센서 패드(110)에 연결된 커패시터가 구동 커패시터(Cdrv)와 기생 커패시터(Cp)밖에 없는 경우에는 이들 커패시터(Cdrv, Cp)에 의한 출력 전압(Vo)의 전압 변동(ΔVo1)은 다음 [수학식 1]과 같다.When there is no touch on the sensor pad 110, that is, when the capacitors connected to the sensor pad 110 are only the driving capacitor Cdrv and the parasitic capacitor Cp, the output voltage Vo by these capacitors Cdrv, Is represented by the following equation (1).

Figure 112012088326127-pat00001
Figure 112012088326127-pat00001

여기서 VdrvH와 VdrvL은 각각 교번 전압(Vdrv)의 하이 레벨 전압 및 로우 레벨 전압이다. [수학식 1]의 ΔVo1는 터치가 발생하지 않은 센서 패드(110)의 전기적 특성에 대응하므로, 앞서 설명한 “비터치 기준값”으로 설정될 수 있다.Here, VdrvH and VdrvL are the high level voltage and the low level voltage of the alternating voltage Vdrv, respectively. [Delta] Vo1 in Equation (1) corresponds to the electrical characteristic of the sensor pad 110 where no touch occurs, and thus can be set to the above-described " non-touch reference value ".

다음으로 센서 패드(110)에 터치 입력 도구가 터치된 경우에 대하여 살펴본다. 터치 발생 시에는 센서 패드(110)와 터치 입력 도구 사이에 터치 커패시터(Ct)가 형성되며, 이에 따라 센서 패드(110)에 연결된 커패시터는 구동 커패시터(Cdrv)와 기생 커패시터(Cp) 외에도 터치 커패시터(Ct)가 더해진다. 앞서 설명한 방식과 마찬가지로 충전 구간(T3)을 거쳐 센싱 구간(T4)에서 이들 세 커패시터(Cdrv, Cp, Ct)에 의한 센서 패드(110)의 전압 변동(ΔVo2)은 다음 [수학식 2]와 같아진다.Next, a case where the touch input tool is touched on the sensor pad 110 will be described. A touch capacitor Ct is formed between the sensor pad 110 and the touch input tool so that the capacitor connected to the sensor pad 110 is connected to the touch capacitor 110 in addition to the driving capacitor Cdrv and the parasitic capacitor Cp Ct) is added. The voltage variation? Vo2 of the sensor pad 110 by these three capacitors Cdrv, Cp, and Ct in the sensing period T4 through the charging period T3 is the same as the following Equation 2 Loses.

Figure 112012088326127-pat00002
Figure 112012088326127-pat00002

[수학식 1]과 [수학식 2]를 비교하면, [수학식 2]의 분모 항목에 터치 정전용량(Ct)이 추가된 것이므로, 결국, 터치가 있는 경우의 전압 변동(ΔVo2)은 터치가 없는 경우의 전압 변동(ΔVo1)에 비하여 작고, 그 차이는 터치 용량(Ct)에 따라 달라진다. 이와 같이 터치 전후의 전압 변동(ΔVo)의 차이(ΔVo1 - ΔVo2)를 "레벨 시프트"라고 칭한다. Comparing Equations (1) and (2), the touch capacitance Ct is added to the denominator item of Equation (2), so that the voltage fluctuation? Is smaller than the voltage variation (? Vo1) in the case where the voltage is not present, and the difference is dependent on the touch capacitance (Ct). The difference (? Vo1 -? Vo2) of the voltage fluctuation? Vo before and after the touch is referred to as "level shift".

따라서, 터치 미발생 시의 센서 패드(110)에서의 출력 전압(Vo)의 변동분(ΔVo1) 및 터치 발생시 센서 패드(110)에서의 출력 전압(Vo)의 변동분(ΔVo2)을 측정하여 레벨 시프트가 발생하였는지를 파악할 수 있으며, 이를 통해 터치 발생 여부를 검출할 수 있다. Therefore, the variation? Vol1 of the output voltage Vo at the sensor pad 110 and the variation? Vo2 of the output voltage Vo at the sensor pad 110 at the time of occurrence of the touch are measured, It is possible to detect whether or not the touch is generated.

이러한 레벨 시프트 검출을 위해서는 전술한 바와 같이, 플로팅 상태에서의 교번 전압(Vdrv) 인가가 필요한데, 플로팅 상태는 전하가 고립된 상태이기 때문에 매우 불안한 상태라고 할 수 있다. 더군다나 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 방법은 커패시터 간 전하를 공유하는 방식을 활용하기 때문에 플로팅 상태가 깨질 경우 터치 검출 여부가 불가능하게 될 수도 있다. In order to detect the level shift, it is necessary to apply an alternating voltage (Vdrv) in the floating state as described above. Since the charge is isolated, the floating state is a very unstable state. Furthermore, since the touch detection method according to the embodiment of the present invention utilizes a scheme of sharing electric charge between capacitors, touch detection may be impossible when the floating state is broken.

따라서, 플로팅 상태를 유지하기 위해 도 4에 도시되는 바와 같이 센서 패드(110)의 출력단을 하이 임피던스(High-Z)로 유지하는 방안을 이용할 수 있으나, 이 또한 외부의 노이즈에 의한 영향으로부터 완전히 자유로운 상태는 아니다. Therefore, in order to maintain the floating state, it is possible to use a method of maintaining the output terminal of the sensor pad 110 at a high impedance (High-Z) as shown in FIG. 4, but this is also free from the influence of external noise It is not a state.

본 발명에서는 이러한 플로팅 상태의 불안정성을 해결하기 위해 터치 검출부(210)를 다른 형태로 구현하였으며, 이하에서는 그 구성 및 동작에 대해 상세히 설명한다. In the present invention, the touch detection unit 210 is implemented in another form in order to solve the instability of the floating state. Hereinafter, the configuration and operation thereof will be described in detail.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에서의 터치 검출부(210) 구성을 나타내는 회로도이다. 6 is a circuit diagram showing the configuration of the touch detection unit 210 in the touch detection apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 터치 검출부(210)는 충전부(213), 모드 선택부(214), 방전부(215), 샘플 앤 홀드부(216)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6, the touch detection unit 210 may include a charging unit 213, a mode selection unit 214, a discharge unit 215, and a sample and hold unit 216.

충전부(213)는 제어 신호(PC)에 의해 스위칭되는 스위치(SW_PC)를 포함한다. 스위치(SW_PC)가 온 되었을 시 충전 신호(V_PC)에 의해 터치 검출 대상 지점과 연결된 감지 라인(RX)이 충전될 수 있다. 충전부(213)의 스위치(SW_PC) 및 충전 신호(V_PC)에 의한 충전 동작은 도 4를 참조하여 설명한 트랜지스터(211)와 충전 신호(Vb)에 의한 충전 동작과 동일하다. The charging unit 213 includes a switch SW_PC switched by the control signal PC. When the switch SW_PC is turned on, the sensing line RX connected to the touch detection object point can be charged by the charging signal V_PC. The charging operation by the switch SW_PC and the charging signal V_PC of the charging unit 213 is the same as the charging operation by the transistor 211 and the charging signal Vb described with reference to Fig.

모드 선택부(214)는 터치 검출 장치의 종류에 따라 구동 라인(TX)과 감지 라인(RX) 간의 구동 커패시터(Cdrv) 연결을 스위칭하거나, 그 크기를 가변시킬 수 있다. 예를 들면, 구동 커패시터(Cdrv)의 일단은 감지 라인(Rx)과 연결될 수 있고, 타단은 스위치(SW_MS)와 연결될 수 있다. 스위치(SW_MS)는 제어 신호(MS)에 의해 구동 커패시터(Cdrv)의 타단을 접지와 연결시키거나, 구동 라인(TX)과 연결시킬 수 있다. 터치 검출 장치가 도 4에 도시되는 바와 같이 고립된 형태로 배열되는 복수의 센서 패드(110)를 포함하는 형태로 구현되어 센서 패드(110)와 접촉물 간의 커패시턴스 유무 및 그 값 변화를 통해 터치 검출을 하는 방식인 경우에는, 스위치(SW_MS)는 구동 커패시터(Cdrv)의 타단을 구동 라인(TX)과 연결시킬 수 있다. 한편, 터치 검출 장치가 구동 라인(TX)과 감지 라인(RX) 사이의 상호 커패시턴스(Cm)의 변화, 즉, 터치시와 비터치시의 구동 라인(TX)과 감지 라인(RX) 사이의 상호 커패시턴스(Cm) 변화를 통해 터치를 검출하는 방식을 채용하는 경우에는 스위치(SW_CD)가 구동 커패시터(Cdrv)의 타단을 접지와 연결시킬 수 있다. 또한, 구동 커패시터(Cdrv)의 크기를 가변시켜 감지 라인(RX)으로부터 유기되는 신호를 감쇄시키기 위한 수단으로 활용할 수도 있다. 이에 따르면, 감지 라인(RX)으로 수신되는 접촉물과 센서 패드 사이에 형성되는 커패시턴스(Ct) 값이 최소화되어 구동 라인(TX)과 감지 라인(RX) 간의 상호 커패시턴스(Cm)의 순수한 변화 값 취득이 가능해질 수 있다. 한편, 제어 신호(MS)는 제어부(240; 도 4 참조)로부터 공급될 수 있다.The mode selection unit 214 may switch the connection of the driving capacitor Cdrv between the driving line TX and the sensing line RX or vary the size thereof depending on the type of the touch detection device. For example, one end of the driving capacitor Cdrv may be connected to the sensing line Rx and the other end may be connected to the switch SW_MS. The switch SW_MS may connect the other end of the driving capacitor Cdrv with the ground or the driving line TX by the control signal MS. The touch detection device includes a plurality of sensor pads 110 arranged in an isolated form as shown in FIG. 4, so that the touch detection device can be realized by detecting presence or absence of capacitance between a sensor pad 110 and a contact, The switch SW_MS may connect the other end of the driving capacitor Cdrv to the driving line TX. On the other hand, when the touch detection apparatus detects a change in the mutual capacitance Cm between the drive line TX and the sense line RX, that is, the mutual capacitance Cm between the drive line TX and the sense line RX In the case of adopting a method of detecting the touch through the change of the capacitance Cm, the switch SW_CD may connect the other end of the driving capacitor Cdrv to the ground. It may also be used as a means for varying the size of the driving capacitor Cdrv to attenuate a signal induced from the sensing line RX. The value of the capacitance Ct formed between the touch pad and the sensor pad received by the sensing line RX is minimized so that the net change value Cm of the mutual capacitance Cm between the driving line TX and the sensing line RX . On the other hand, the control signal MS may be supplied from the control unit 240 (see FIG. 4).

방전부(215)는 충전부(213)에 의해 감지 라인(RX)에 충전되었던 전하를 방전시키는 기능을 한다. 이를 위해 방전부(215)는 감지 라인(RX)과 접지 사이의 연결을 스위칭하는 스위치(SW_CC)를 포함할 수 있다. 스위치(SW_CC)는 트랜지스터로 구현될 수 있다. 게이트에는 그 동작을 제어하는 제어 신호(CC)가 입력될 수 있으며, 소스와 드레인은 각각 접지와 감지 라인(RX)에 연결될 수 있다. 스위치(SW_CC)가 온 상태가 되면, 감지 라인(RX)에 충전되어 있던 전하가 접지로 빠져나가게 된다. The discharge unit 215 functions to discharge the charge charged in the sensing line RX by the charging unit 213. [ To this end, the discharging unit 215 may include a switch SW_CC for switching the connection between the sensing line RX and the ground. The switch SW_CC may be implemented as a transistor. The gate may be supplied with a control signal CC for controlling its operation, and the source and the drain may be connected to the ground and the sense line RX, respectively. When the switch SW_CC is turned on, the charge stored in the sense line RX is discharged to the ground.

본 발명의 실시예에서는 충전부(213)에 의해 감지 라인(RX)에 충전된 후 플로팅 상태에서 고립되었던 전하가 방전부(215)에 의해 방전됨으로써 플로팅 상태가 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 방식에 비해 짧아지게 되며, 감지 라인(RX)에 충전된 전하량이 변화하는 상태, 즉, 전류가 흐르는 상태에서의 전압 측정이 터치 검출에 활용되므로, 플로팅 상태에서의 특성 변화에 따른 터치 검출 방식에 비해 안정성이 향상될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the charge that was isolated in the floating state after being charged in the sensing line RX by the charging unit 213 is discharged by the discharging unit 215, so that the floating state is the same as that described with reference to Figs. 4 and 5 And the voltage measurement in the state in which the current flows is utilized for the touch detection. Therefore, compared with the touch detection method in accordance with the characteristic change in the floating state, The stability can be improved.

충전부(213) 및 방전부(215)의 동작과 터치 검출 방식에 대해서는 후에 상세히 설명하기로 한다. The operation of the charging unit 213 and the discharging unit 215 and the touch detection method will be described later in detail.

샘플 앤 홀드부(216)는 감지 라인(RX)의 전압을 샘플링하여 이를 축적하는 기능을 한다. 이를 위해 샘플 앤 홀드부(216)는 샘플링을 위한 스위치(SW_SH) 및 샘플링된 전압값을 축적하는 커패시터(C_SH)를 포함할 수 있다. 스위치(SW_SH)는 제어 신호(SH)에 의해 제어되는 트랜지스터 등으로 구현될 수 있다. 스위치(SW_SH)는 충전부(213)에 의한 충전 직후 방전부(214)에 의한 방전 직전까지 온 상태로 지속될 수 있으며, 그 동안의 감지 라인(RX) 전압이 샘플링되어 커패시터(C_SH)에 축적될 수 있다. 감지 라인(RX)과 스위치(SW_SH) 사이에는 신호 증폭을 위한 증폭기(A1)가 더 포함될 수 있다. The sample and hold unit 216 functions to sample the voltage of the sensing line RX and store the sampled voltage. To this end, the sample and hold section 216 may include a switch SW_SH for sampling and a capacitor C_SH for accumulating the sampled voltage value. The switch SW_SH may be implemented as a transistor or the like controlled by the control signal SH. The switch SW_SH may remain on until immediately before discharging by the discharger 214 immediately after charging by the charger 213 and the sense line RX voltage during that time may be sampled and accumulated in the capacitor C_SH have. An amplifier A1 for amplifying a signal may further be included between the sensing line RX and the switch SW_SH.

이하에서는 도 7을 참조하여 도 6에 도시되는 터치 검출부(210)에 의한 터치 검출 동작을 설명하기로 한다. Hereinafter, the touch detection operation by the touch detection unit 210 shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG.

이하에서는 각 스위치들이 액티브 하이(Active High)인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. Hereinafter, the case where each of the switches is active high will be described as an example.

도 6 및 도 7을 참조하면, 먼저 충전부(213)의 스위치(SW_PC)를 온 시키는 제어 신호(PC)가 하이 상태가 되며 이에 따라 감지 라인(RX)이 충전된다(①). 충전 전압(Vb)을 5V인 것으로 가정하여 이하의 설명을 계속한다. 충전에 의해 감지 라인(RX)의 출력 노드(TP1) 전압은 5V가 된다. 6 and 7, the control signal PC for turning on the switch SW_PC of the charging unit 213 is first brought to the high state, and the sensing line RX is charged accordingly (①). Assuming that the charging voltage Vb is 5 V, the following description will be continued. The voltage at the output node TP1 of the sensing line RX becomes 5 V by charging.

그 후, 제어 신호(PC)가 로우 상태로 전환됨으로써, 충전부(213)의 스위치(SW_PC)가 오프 상태로 전환되고, 감지 라인(RX)에 충전된 전하가 고립되는 플로팅 상태가 된다(②). 이 때, 감지 라인(RX)에 교번 전압(KB_DRV)을 인가하면, 감지 라인(RX)의 출력 노드(TP1) 전압 파형이 변하게 된다. Thereafter, the control signal PC is switched to the low state, so that the switch SW_PC of the charging unit 213 is switched to the OFF state, and the charged state of the charge on the sensing line RX is isolated (②) . At this time, when the alternating voltage (KB_DRV) is applied to the sensing line (RX), the voltage waveform of the output node (TP1) of the sensing line (RX) changes.

플로팅 상태에서 교번 전압(KB_DRV)이 하이(5V)에서 로우(0V)로 바뀌면 감지 라인(RX)의 출력 노드(TP1) 전압이 순간적으로 강하된다. 전술한 바와 같이, 전압의 상승 또는 강하 레벨의 변화를 킥백이라 칭한다. 도 7에서는 플로팅 상태에서 감지 라인(RX)에 공급되는 교번 전압(KB_DRV)이 하이에서 로우로 바뀌는 경우를 예시하였지만, 로우에서 하이로 바뀌는 경우도 상정할 수 있다. 이 경우에는 출력 노드(TP1) 전압이 순간적으로 상승하게 된다. 물론 충전 시(①) 감지 라인(RX)이 5V보다 낮은 값으로 충전되어 있어야 이러한 가정이 가능하다. When the alternating voltage KB_DRV changes from high (5V) to low (0V) in the floating state, the voltage of the output node (TP1) of the sensing line (RX) instantaneously drops. As described above, a change in voltage rise or drop level is called a kickback. In FIG. 7, the case where the alternating voltage (KB_DRV) supplied to the sensing line RX in the floating state is changed from high to low is exemplified, but it may be assumed that the alternating voltage (KB_DRV) is changed from low to high. In this case, the voltage of the output node TP1 instantaneously rises. Of course, this assumption is possible when charging (①) the sensing line (RX) is charged to less than 5V.

한편, 감지 라인(RX)의 출력 노드 (TP1) 전압 강하 레벨은 연결된 정전 용량에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 센서 패드와 접촉물 간의 커패시턴스 유무 및 그 값 변화를 통해 터치 검출을 하는 방식인 경우에는 그 커패시턴스 값에 따라 강하 레벨이 변하게 되며, 구동 라인(TX)과 감지 라인(RX) 사이의 상호 커패시턴스(Cm) 변화를 통해 터치 검출을 하는 방식인 경우에는 상호 커패시턴스(Cm)의 크기에 따라 전압 강하 레벨이 가변한다. On the other hand, the voltage drop level of the output node TP1 of the sensing line RX may vary depending on the connected capacitance. For example, in the case of touch detection through the presence or absence of a capacitance between the sensor pad and the contact and a change in the value thereof, the descending level is changed according to the capacitance value, and the capacitance between the driving line TX and the sensing line RX In the case of a touch detection method through a change in the mutual capacitance Cm, the voltage drop level varies depending on the magnitude of the mutual capacitance Cm.

감지 라인(RX)에 인가된 교번 전압(KB_DRV)의 레벨이 바뀐 채로 유지되는 시간, 즉, 감지 라인(RX)이 플로팅 상태로 지속되는 시간(② 번 구간이 지속되는 시간)이 짧을수록 안정성이 향상될 수 있다. 그러나, 교번 전압(KB_DRV) 레벨 변화에 따라 감지 라인(RX)의 출력 노드(TP1) 전압이 순간적으로 상승 또는 강하된 후 정상 상태로 돌아오는 시간(τ)보다는 길어야 함은 당연하다. 상기 전압 상승 또는 강하 후 정상 상태로 돌아오는 시간(τ)은 감지 라인(RX)의 출력 노드(TP1) 고유의 특성에 따라 정해질 수 있다. The shorter the time that the level of the alternating voltage KB_DRV applied to the sensing line RX is maintained, that is, the duration of the sensing line RX remaining in the floating state (the duration of the second interval) Can be improved. However, it is natural that the voltage of the output node TP1 of the sensing line RX should be longer than the time tau when the voltage of the alternating voltage KB_DRV changes instantaneously after the instantaneous rise or fall of the sensing line RX to the normal state. The time tau to return to the normal state after the voltage rise or drop can be determined according to the characteristic inherent to the output node TP1 of the sensing line RX.

플로팅 상태가 지속되는 동안(②), 샘플 앤 홀드부(216)의 스위치(SW_SH)가 온 상태가 되어 감지 라인(RX) 출력 노드(TP1)의 전압이 커패시터(C_SH)에 축적될 수 있다. 샘플 앤 홀드부(216)는 감지 라인(RX)의 출력 노드(TP1) 전압을 복수회에 걸쳐 축적하고, 일정 시간 동안 축적된 전압, 즉, 샘플 앤 홀드부(216)의 출력 노드(TP2) 전압을 토대로 터치 검출 여부를 확인하기 위한 부분이다. 즉, 전압 축적을 통해 터치 발생시와 미발생 시의 차이를 더욱 명확하게 구분하기 위해 포함될 수 있다. 한편, 샘플 앤 홀드부(216)는 그 자체의 저항 또는 회로 내에 존재하는 저항과 커패시터(C_SH) 자체로서 저역 통과 필터의 역할을 할 수 있기 때문에, 고주파 노이즈가 걸러진 전압을 축적할 수도 있다. 이러한 샘플 앤 홀드부(216)는 생략될 수도 있다. 샘플 앤 홀드부(216)가 생략될 시에는 감지 라인(RX)의 출력 노드(TP1) 전압을 통해서만 터치 발생 여부가 검출된다. While the floating state continues (2), the switch SW_SH of the sample and hold unit 216 is turned on and the voltage of the sense line RX output node TP1 may be accumulated in the capacitor C_SH. The sample and hold unit 216 accumulates the voltage of the output node TP1 of the sensing line RX a plurality of times and outputs the accumulated voltage for a predetermined time period, that is, the output node TP2 of the sample and hold unit 216, It is a part for confirming whether or not the touch is detected based on the voltage. That is, it can be included to more clearly distinguish the difference between when the touch is generated and when the touch is generated through the voltage accumulation. On the other hand, the sample-and-hold unit 216 may serve as a low-pass filter as its own resistance or resistance existing in the circuit and the capacitor C_SH itself, so that the high-frequency noise may accumulate the filtered voltage. This sample and hold section 216 may be omitted. When the sample-and-hold unit 216 is omitted, whether or not a touch is generated is detected only through the voltage at the output node TP1 of the sensing line RX.

플로팅 상태가 시작된 후 일정 시간(예를 들면, τ) 후에는, 방전부(215)의 스위치(SW_CC)를 온 시키는 제어 신호(CC)가 하이 상태가 되고, 이에 따라, 감지 라인(RX)에 고립되었던 전하들이 방전된다(③). 이 때, 교번 전압(KB_DRV)의 상태가 다시 한번 전환된다. 플로팅 구간(②)에서 교번 전압(KB_DRV)이 하이에서 로우로 전환되었다면, 방전 구간(③)에서는 교번 전압(KB_DRV)이 로우(0V)에서 하이(5V)로 전환된다. 교번 전압(KB_DRV)의 상태 전환 시 감지 라인(RX)에는 전하가 잔류하고 있는 상태이기 때문에, 감지 라인(RX) 출력 노드(TP1) 전압이 변화하게 된다. 교번 전압(KB_DRV)이 로우(0V)에서 하이(5V)로 전환되기 때문에, 감지 라인(RX) 출력 노드(TP1) 전압 또한 상승하게 된다. 상승하는 전압의 레벨은 감지 라인(RX)에 연결된 정전 용량에 따라 달라질 수 있다. 센서 패드와 접촉물 간의 커패시턴스 유무 및 그 값 변화를 통해 터치 검출을 하는 방식인 경우에는 그 커패시턴스 값에 따라 상승 레벨이 변하게 되며, 구동 라인(TX)과 감지 라인(RX) 사이의 상호 커패시턴스(Cm) 변화를 통해 터치 검출을 하는 방식인 경우에는 상호 커패시턴스(Cm)의 크기에 따라 전압 변화 레벨이 달라지게 된다. The control signal CC for turning on the switch SW_CC of the discharging unit 215 becomes high state after a certain time (for example,?) After the floating state is started, The isolated charges are discharged (③). At this time, the state of the alternating voltage (KB_DRV) is switched once again. When the alternating voltage (KB_DRV) is switched from high to low in the floating period (2), the alternating voltage (KB_DRV) is switched from low (0V) to high (5V) in the discharge period (3). Since the charge remains in the sensing line RX at the time of switching the state of the alternating voltage KB_DRV, the voltage of the sensing line RX output node TP1 changes. Since the alternating voltage KB_DRV is switched from low (0V) to high (5V), the sense line (RX) output node (TP1) voltage also rises. The level of the rising voltage may vary depending on the capacitance connected to the sense line RX. In the case of a touch detection method in which presence or absence of a capacitance between a sensor pad and a contact is changed and a value thereof is changed, the rising level is changed according to the capacitance value, and the mutual capacitance Cm between the driving line TX and the sensing line RX ), The voltage change level varies depending on the magnitude of the mutual capacitance Cm.

즉, 플로팅 구간(②)을 지난 후 방전 구간(③)에서 교번 전압(KB_DRV) 상태 변화에 따른 감지 라인(RX) 출력 노드(TP1) 전압의 변화량(ΔV_TP1)은 터치시와 비 터치시에 서로 다른 값을 갖게 되기 때문에, 이를 통해 터치 여부의 검출이 가능하다. 또한, 플로팅 구간(②)에서 교번 전압(KB_DRV) 레벨 변화에 따른 감지 라인(RX) 출력 노드(TP1)의 전압값 또는 방전 구간(③)에서 교번 전압(KB_DRV) 레벨 변화에 따른 감지 라인(RX) 출력 노드(TP1)의 전압값 중 적어도 하나의 값을 비터치 기준값과 비교하여 터치 여부를 검출할 수도 있다. That is, the amount of change (DELTA V_TP1) of the voltage of the sensing line (RX) output node (TP1) according to the change of the alternating voltage (KB_DRV) state in the discharge period (3) after the floating period (2) So that it is possible to detect whether or not it is touched. Further, the voltage value of the sensing line RX output node TP1 according to the alternating voltage (KB_DRV) level change in the floating period (2) or the voltage value of the sensing line RX ) Or the voltage value of the output node TP1 with a non-touch reference value.

또한, 플로팅 구간(②)에서의 감지 라인(RX) 출력 노드(TP1)의 전압을 축적하는 샘플 앤 홀드부(216)의 출력 노드(TP2) 전압값을 통해서도 터치 여부 검출을 할 수 있다. 구체적으로, 일정 시간 동안의 샘플 앤 홀드부(216)의 커패시터(C_SH) 양단의 전압값 변화량(ΔV_TP2)은 터치시와 비 터치시에 서로 다른 값을 갖게 되므로, 이를 통해 터치 여부의 검출이 가능하다. 커패시터(C_SH)는 주기적으로 방전되어 리셋 상태가 될 수 있다. 샘플 앤 홀드부(216)가 생략되는 경우에는 감지 라인(RX)의 출력 노드(TP1)가 증폭기(A2)의 입력단과 직접 연결될 수 있다. It is also possible to detect whether or not the touch is detected through the voltage value of the output node TP2 of the sample and hold unit 216 that accumulates the voltage of the sensing line RX output node TP1 in the floating period (2). Specifically, the voltage value change amount DELTA V_TP2 at the both ends of the capacitor C_SH of the sample and hold unit 216 for a predetermined time has a different value at the time of touch and at the time of non-touch, Do. The capacitor C_SH may be periodically discharged and reset. When the sample and hold unit 216 is omitted, the output node TP1 of the sense line RX may be directly connected to the input of the amplifier A2.

샘플 앤 홀드부(216)의 출력 노드(TP2)에는 증폭기(A2) 및 아날로그-디지털 변환기(ADC)가 연결될 수 있다. 증폭기(A2)는 샘플 앤 홀드부(216) 출력 노드(TP2)의 전압값 변화량(ΔV_TP2)을 증폭하거나, 차동 증폭한다. 차동 증폭시에는 기준값(Ref)이 비터치 기준값 또는 충전 신호에 대응하는 신호일 수 있다. 아날로그-디지털 변환기(ADC)는 증폭기(A2)에 의해 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 증폭기(A2)와 아날로그-디지털 변환기(ADC)가 도 4의 레벨시프트 검출부(212)에 대응될 수 있다. An amplifier A2 and an analog-to-digital converter (ADC) may be connected to the output node TP2 of the sample and hold unit 216. [ The amplifier A2 amplifies or differential-amplifies the voltage value change amount? V_TP2 of the output node TP2 of the sample and hold unit 216. In the differential amplification, the reference value Ref may be a signal corresponding to the non-touch reference value or the charging signal. The analog-to-digital converter (ADC) converts the signal amplified by the amplifier A2 into a digital signal and outputs it. The amplifier A2 and the analog-to-digital converter (ADC) may correspond to the level shift detection unit 212 in Fig.

본 발명에 따른 터치 검출에 있어서는 플로팅 상태의 지속 시간이 최대한 짧아지게 되며, 터치 검출을 위한 교번 전압 인가 시 충전된 전하가 정전 용량이 큰 부분으로 유도됨과 동시에 접지로 방전됨에 따라 전하를 당기는 힘이 양방으로 작용하게 된다. 이에 따라, 전하량이 터치 검출을 위한 노드, 즉, 감지 라인의 출력 노드에서 강하게 고정되는 현상이 얻어지고, 불안정성이 해소될 수 있다. In the touch detection according to the present invention, the duration of the floating state is shortened as much as possible. When the alternating voltage for touch detection is applied, the charged electric charge is induced to a portion having a large capacitance, It acts both ways. Thus, the phenomenon that the amount of charge is strongly fixed at the node for the touch detection, that is, at the output node of the sensing line is obtained, and the instability can be solved.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.

100: 터치 패널
110: 센서 패드
120: 신호 배선
200: 구동 장치
210: 터치 검출부
211: 구동 회로
212: 레벨 시프트 검출부
213: 충전부
214: 모드 선택부
215: 방전부
216: 샘플 앤 홀드부
220: 터치 정보 처리부
230: 메모리
240: 제어부 100: Touch panel
110: Sensor pad
120: Signal wiring
200: Driving device
210:
211: drive circuit
212: Level shift detector
213:
214: Mode selection unit
215: discharge unit
216: sample and hold section
220: Touch information processor
230: Memory
240:

Claims (12)

감지 라인에 전하를 충전시킨 후 플로팅시키는 단계;
상기 플로팅 상태에서 상기 감지 라인에 제1 레벨에서 제2 레벨로 변화하는 전압을 공급하는 제1 교번 전압 공급 단계;
상기 감지 라인에 충전된 전하를 방전하는 단계;
상기 방전 중 상기 감지 라인에 상기 제2 레벨에서 상기 제1 레벨로 변화하는 전압을 공급하는 제2 교번 전압 공급 단계; 및
상기 제1 교번 전압 공급 단계 또는 상기 제2 교번 전압 공급 단계 중 적어도 하나에 따른 상기 감지 라인 출력 노드 전압을 기초로 터치 여부를 검출하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법. Charging the sensing line and then floating;
A first alternating voltage supply step of supplying a voltage varying from a first level to a second level to the sense line in the floating state;
Discharging the charge charged in the sensing line;
A second alternating voltage supply step of supplying a voltage varying from the second level to the first level to the sense line during the discharge; And
Detecting whether or not a touch is made based on the sense line output node voltage according to at least one of the first alternating voltage supply step and the second alternate voltage supply step. 제1항에 있어서,
상기 터치 여부 검출 단계는,
상기 제1 교번 전압 공급 후와 상기 제2 교번 전압 공급 후의 상기 감지 라인 출력 노드 전압의 차를 기준값과 비교하여 터치 여부를 검출하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법. The method according to claim 1,
The touch detection step may include:
Detecting whether or not a touch is detected by comparing a difference between the voltage of the sensing line output node after the first alternating voltage supply and after the second alternating voltage supply with a reference value. 제1항에 있어서,
상기 충전 전 상기 교번 전압 공급 경로인 구동 라인과 상기 감지 라인 사이의 구동 커패시턴스 크기를 조절하는 단계를 더 포함하는, 터치 검출 방법. The method according to claim 1,
Further comprising the step of adjusting a magnitude of a driving capacitance between the drive line and the sense line, which is the alternate voltage supply path before charging. 제3항에 있어서,
상기 구동 커패시턴스 크기 조절 단계는,
일단이 상기 감지 라인에 연결되는 구동 커패시터의 타단을 접지와 상기 구동 라인 사이에서 스위칭하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법. The method of claim 3,
The step of adjusting the driving capacitance includes:
And switching one end of the drive capacitor connected to the sense line between the ground and the drive line. 제1항에 있어서,
상기 방전 단계 이전에,
상기 플로팅 상태에서의 상기 감지 라인 출력 노드 전압을 샘플링 후 축적하는 단계를 더 포함하고,
상기 터치 여부 검출 단계는, 상기 축적된 전압을 기준값과 비교하여 터치 여부를 검출하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법. The method according to claim 1,
Before the discharging step,
Further comprising the step of sampling and storing the sense line output node voltage in the floating state,
Wherein the touch detection step includes detecting whether the touch is detected by comparing the stored voltage with a reference value. 제1항에 있어서,
상기 제1 레벨 및 제2 레벨은 각각 하이 레벨과 로우 레벨인, 터치 검출 방법.The method according to claim 1,
Wherein the first level and the second level are respectively a high level and a low level. 감지 라인에 전하를 충전시킨 후 플로팅시키는 충전부;
일정 시간의 상기 플로팅 상태 후 상기 감지 라인에 충전된 전하를 방전시키는 방전부;
상기 플로팅 상태 및 상기 방전 중에 레벨이 변화하는 교번 전압을 상기 감지 라인에 공급하는 구동 라인; 및
상기 플로팅 상태에서의 교번 전압 공급 또는 상기 방전 중의 교번 전압 공급 중 적어도 하나에 따른 상기 감지 라인 출력 노드 전압을 기초로 터치 여부를 검출하는 검출부를 포함하는, 터치 검출 장치. A charging unit that charges the sensing line and charges the sensing line;
A discharging unit for discharging the charge charged in the sensing line after the floating state for a predetermined time;
A driving line for supplying the sensing line with the alternating voltage whose level changes during the floating state and the discharging; And
And a detection unit for detecting whether or not a touch is made on the basis of the sense line output node voltage according to at least one of an alternate voltage supply in the floating state or an alternate voltage supply during the discharge. 제7항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 플로팅 상태에서의 교번 전압 공급 후와 상기 방전 중 교번 전압 공급 후의 상기 감지 라인 출력 노드 전압의 차를 기준값과 비교하여 터치 여부를 검출하는, 터치 검출 장치. 8. The method of claim 7,
Wherein:
And detects whether or not a touch is detected by comparing a difference between the voltage of the sense line output node after the alternate voltage supply in the floating state and the alternate voltage supply after the discharge with the reference value. 제7항에 있어서,
상기 감지 라인과 상기 구동 라인 사이의 구동 커패시턴스 크기를 조절하는 모드 선택부를 더 포함하는, 터치 검출 장치. 8. The method of claim 7,
And a mode selection unit for adjusting a driving capacitance between the sensing line and the driving line. 제9항에 있어서,
상기 모드 선택부는,
일단이 상기 감지 라인에 연결되며 타단이 접지와 상기 구동 라인 사이에서 스위칭되는 구동 커패시터를 포함하는, 터치 검출 장치. 10. The method of claim 9,
Wherein the mode selector comprises:
And a drive capacitor having one end connected to the sense line and the other end switched between a ground and the drive line. 제7항에 있어서,
상기 플로팅 상태에서의 상기 감지 라인 출력 노드 전압을 샘플링 후 축적하는 샘플 앤 홀드부를 더 포함하고,
상기 검출부는, 샘플 앤 홀드부에 축적된 전압을 기준값과 비교하여 터치 여부를 검출하는, 터치 검출 장치. 8. The method of claim 7,
Further comprising a sample and hold section for sampling and accumulating the sense line output node voltage in the floating state,
Wherein the detection unit detects whether or not the touch is detected by comparing the voltage stored in the sample-and-hold unit with a reference value. 제7항에 있어서,
상기 교번 전압은 상기 플로팅 상태에서 로우 레벨로 전환되고, 상기 방전 중에 하이 레벨로 전환되는, 터치 검출 장치.

8. The method of claim 7,
Wherein the alternating voltage is switched from the floating state to a low level and is switched to a high level during the discharging.

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