KR101461929B1 - Touch detecting apparatus and method using sinusoidal voltage - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정현파 전압을 이용한 터치를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 센서 패드에 정현파 전압을 인가하여 터치 여부를 검출하는 터치 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for detecting a touch using a sinusoidal voltage, and more particularly, to a touch detection apparatus and method for detecting a touch by applying a sinusoidal voltage to a sensor pad.
터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉 수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환하고, 변환된 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, and the converted electrical signal is used as an input signal.
터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전 용량 방식 등이 알려져 있다. 이 중 정전 용량 방식의 터치 패널은 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 감지 패턴이 주변의 다른 감지 패턴 또는 접지 전극 등과 형성하는 정전 용량의 변화를 감지함으로써 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. As a method of implementing a touch screen panel, a resistive film type, a light sensing type, and a capacitive type are known. Among them, the capacitive touch panel converts the contact position into an electrical signal by sensing a change in the capacitance that the conductive sensing pattern forms with other peripheral sensing patterns or the ground electrode when a human hand or an object touches.
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
제1 센서 패턴층(13)은 투명 기판(12) 위에 횡방향을 따라 연결될 수 있으며, 행 단위로 금속 배선(17)과 연결된다.The first
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
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
그러나 이러한 터치 스크린 패널(10)은 각 센서 패턴층(13, 15)에 인듐-틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 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
또한, 터치에 의해 미세하게 발생하는 정전용량의 변화를 수 차례 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
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
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
구동 장치(30)는 복수의 센서 패드들(22)을 순차적으로 하나씩 선택하여 해당 센서 패드(22)의 정전용량을 측정하고, 이를 통해 터치 발생 여부를 검출해낸다.The
도 2에 도시된 터치 검출 장치에서 터치 동작에 대한 응답 속도가 신속하고 정확하기 위해서는, 터치시 발생하는 노이즈와 각 센서 패드(22) 사이에서 발생하는 기생 정전용량을 제어해야만 한다. 정전용량 방식의 터치 검출 장치에서 발생하는 노이즈는, 외부적인 환경에 의한 노이즈(예, LCD 전원 노이즈 등), 센서 패드, 회로기판, 터치IC 등이 인접한 센서 패드(22)에 영향을 주면서 발생하게 된다. 또한, 기생 정전용량은 센서 패드(22) 사이의 정전용량 결합 또는 제조 공정 등에 의해 발생하게 되며, 터치 여부 검출에 악영향을 미치게 한다.In order for the response speed of the touch sensing device shown in FIG. 2 to be quick and accurate, it is necessary to control the noise generated during the touch and the parasitic capacitance generated between each
이러한 노이즈 및 기생 정전용량은, 터치 인식의 오류를 발생시킬 수 있고, 결과적으로 터치 검출 성능을 좌우하는 신호 대비 노이즈(SNR)를 작게 한다는 문제점이 있다.Such noise and parasitic capacitance may cause errors in touch recognition, resulting in a reduction in signal-to-noise (SNR) that determines the touch detection performance.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 정현파 전압을 이용하여, 터치 정전용량에 따른 전압 변동분에 기초하여 터치 여부를 검출하는 터치 검출 장치 및 방법을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional art, and it is an object of the present invention to provide a touch detection apparatus and method for detecting touch based on a voltage variation according to a touch capacitance using a sine wave voltage.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 터치입력수단과의 관계에서 터치 정전용량을 형성하는 복수의 센서 패드들; 상기 각 센서 패드에 정현파 전압을 인가하는 구동부; 상기 센서 패드의 출력과 연결된 제1입력단과 미리 설정된 기준 전압을 연결하는 제2입력단을 구비하는 증폭부; 상기 센서 패드의 출력과 상기 증폭부의 제1입력단을 연결하는 제1스위치와, 상기 증폭부의 제1입력단과 출력단 사이의 전위를 제어하는 제2스위치; 및 상기 터치 정전용량에 따른, 상기 증폭부의 출력단에서의 전압 변동분에 기초하여 터치 여부를 검출하는 터치 검출부를 포함하고, 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치는 교번하여 온 또는 오프 되는, 터치 검출 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a touch sensing device including: a plurality of sensor pads for forming a touch capacitance in relation to touch input means; A driver for applying a sinusoidal voltage to each sensor pad; An amplifier having a first input connected to an output of the sensor pad and a second input connected to a preset reference voltage; A first switch for connecting an output of the sensor pad and a first input terminal of the amplification unit; a second switch for controlling a potential between a first input terminal and an output terminal of the amplification unit; And a touch detection unit for detecting whether or not a touch is made based on a voltage variation at an output terminal of the amplification unit according to the touch capacitance, wherein the first switch and the second switch are alternately turned on or off, Lt; / RTI >
상기 제1스위치는, 상기 각 센서 패드에 인가되는 상기 정현파 전압의 순시값이 최대치가 되는 시점에 오프 될 수 있다. The first switch may be turned off when the instantaneous value of the sine wave voltage applied to each sensor pad reaches a maximum value.
상기 터치 검출부는 상기 센서 패드에 인가되는 상기 정현파 전압의 순시값이 최대치가 되는 시점에 상기 전압 변동분의 최대값을 측정하여 터치 여부를 검출할 수 있다. The touch detection unit may detect the touch by measuring a maximum value of the voltage variation at a moment when the instantaneous value of the sine wave voltage applied to the sensor pad becomes a maximum value.
상기 증폭부의 출력단에서의 전압 레벨 중 상기 정현파 전압의 주파수에 기초하여 미리 설정된 임계 범위에 포함되지 않는 주파수 성분을 제거하는 차단부를 더 포함할 수 있다. And a blocking unit for removing a frequency component that is not included in a predetermined threshold range based on the frequency of the sine wave voltage among the voltage levels at the output terminal of the amplifying unit.
상기 구동부는 상기 센서 패드에 인접하게 배치된 전도성 물체에 상기 정현파 전압을 인가할 수 있다. The driving unit may apply the sinusoidal voltage to a conductive object disposed adjacent to the sensor pad.
상기 제2 스위치는, 상기 각 센서 패드에 인가되는 상기 정현파 전압의 순시값이 최저치가 되는 시점에 소정의 시간 동안 온 되어, 터치 여부를 검출하기 위한 기준 값을 셋팅할 수 있다.The second switch may be turned on for a predetermined time at a time point when the instantaneous value of the sine wave voltage applied to each of the sensor pads becomes a minimum value, thereby setting a reference value for detecting whether or not the touch is detected.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 증폭부의 제1입력단과 연결된 센서 패드에 정현파 전압을 인가하는 단계; 상기 정현파 전압의 순시값이 최대값을 가질 때, 터치입력도구의 터치 여부에 따른 상기 센서 패드의 출력과 상기 증폭부의 제1 입력단 간의 연결을 차단하는 단계; 및 상기 증폭부의 제2 입력단에 인가되는 기준 전압 대비 상기 증폭부의 출력단 전압에 기초하여 터치 여부를 검출하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of driving a plasma display panel, comprising: applying a sinusoidal voltage to a sensor pad connected to a first input terminal of an amplifier; Blocking the connection between the output of the sensor pad and the first input of the amplifier when the instantaneous value of the sinusoidal voltage has a maximum value; And detecting whether or not the touch is detected on the basis of an output terminal voltage of the amplifier relative to a reference voltage applied to a second input terminal of the amplifier.
상기 정현파 전압 인가 단계는, 상기 센서 패드에 인접하게 배치된 전도성 물체에 상기 정현파 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.The step of applying the sinusoidal voltage may include applying the sinusoidal voltage to a conductive object disposed adjacent to the sensor pad.
상기 정현파 전압 인가 단계 이전에, 상기 센서 패드와 상기 제1 입력단 간의 연결을 차단하고, 상기 증폭부의 제1 입력단과 출력단을 소정의 시간 동안 서로 연결하여 상기 제1 입력단과 상기 출력단 사이에 연결된 피드백 정전용량의 전하량을 초기화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Wherein the control unit disconnects the connection between the sensor pad and the first input terminal before the sine wave voltage application step and connects the first input terminal and the output terminal of the amplification unit to each other for a predetermined time, The step of initializing the amount of charge of the capacitance may be further included.
본 발명의 터치 검출 장치 및 그 방법에 따르면, 정현파 전압을 센서 패드에 인가할 뿐 아니라, 센서 패드에 인가된 정현파 전압의 주파수 성분을 제외한 다른 주파수 성분을 차단하여 터치 스크린 패널 구동시 발생하게 되는 노이즈 및 기생 정전용량에 대한 영향을 최소화할 수 있다.According to the touch detection apparatus and method of the present invention, not only a sinusoidal voltage is applied to a sensor pad, but also other frequency components excluding a frequency component of a sinusoidal voltage applied to a sensor pad are blocked, And the influence on the parasitic capacitance can be minimized.
본 발명의 효과는 상기 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the description of the present invention or the composition of the invention described in the claims.
도 1은 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 분해 평면도이다.
도 2는 통상적인 터치 검출 장치의 분해 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부의 예시적인 파형도이다.
도 6은 터치가 발생하는 경우에 정현파 전압에 따른 증폭부의 출력단 전압의 변화를 예시한 파형도이다.1 is an exploded plan view of an example of an electrostatic touch screen panel.
2 is an exploded top view of a conventional touch detection device.
3 is a diagram illustrating a structure of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram illustrating a touch detection unit according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary waveform diagram of a touch detection unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a waveform diagram illustrating a change in the output terminal voltage of the amplifying part according to a sinusoidal voltage when a touch is generated.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 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 of the present invention.
도 3을 참조하면, 터치 검출 장치는 터치 스크린 패널(100)과 구동 장치(200)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the touch detection apparatus includes a
터치 스크린 패널(100)은 복수의 센서 패드들(110) 및 센서 패드(110)에 연결되어 있는 복수의 신호 배선들(120)을 포함한다. The
각 센서 패드(110)는 터치 입력을 검출하기 위하여 기판 상에 패터닝 된 전극으로서 손가락이나 도전체와 같은 터치입력도구와의 사이에서 터치 정전용량(Ct)을 형성한다. 또한, 각 센서 패드(110)는 정현파 전압(Vg1)에 응답하여 터치입력도구의 터치 상태에 따른 센싱신호를 출력한다. 여기서, 센싱신호 는 다양한 실시예에 따라, 터치 정전용량(Ct)에 의한 터치 검출부(210)에서의 출력 전압의 전압 변화량 또는 터치 검출, 터치 좌표 산출에 이용되는 미리 정해진 데이터 또는 실시간 수신되는 데이터일 수 있다.Each
예를 들어, 복수의 센서 패드들(110)는 사각형 또는 마름모꼴일 수 있으나 이와 다른 형태일 수도 있으며, 균일한 형태의 다각형 형태일 수도 있다. 복수의 센서 패드들(110)은 인접한 다각형의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.For example, the plurality of
각 센서 패드(110)는 투명 도전체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 각 센서 패드(110)는 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 물질로 형성될 수 있다. 그러나, 다른 예에서는 각 센서 패드(110)가 금속성 물질로 형성될 수도 있다.Each
구동 장치(200)는 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230) 및 제어부(240) 등을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 집적회로(IC) 칩으로 구현될 수 있다. The
터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다.The
터치 검출부(210)는 복수의 센서 패드들(110) 및 복수의 신호 배선들(120) 각각과 연결된 복수의 스위치와 복수의 정전용량을 포함할 수 있다. 터치 검출부(210)는 제어부(240)로부터 구동제어신호 를 받아 터치 검출을 위한 회로들 (예, 복수의 스위치, 복수의 정전용량 등)을 구동하고, 터치 검출 결과, 즉, 센싱신호에 대응하는 전압을 출력한다. 또한 터치 검출부(210)는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 더 포함할 수 있으며, 각 센서 패드(110)의 전압 변화의 차이를 변환, 증폭 또는 디지털화하여 메모리(230)에 기억시킬 수 있다.The
터치 정보 처리부(220)는 메모리(230)에 기억된 디지털 전압을 처리하여 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표 등의 필요한 정보를 생성한다. 예를 들어, 터치 정보 처리부(220)는 제어부(240)의 구동제어신호에 응답하여 터치 검출부(210)에서 출력된 출력값을 메모리(230)에 기억된 디지털 전압과 비교한 결과를 출력할 수 있다.The touch
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
제어부(240)는 터치 검출부(210) 및 터치 정보 처리부(220)를 제어한다. 제어부(240)는 마이크로 컨트롤 유닛(micro control unit, MCU)을 포함할 수 있으며, 펌 웨어(Firm ware)를 통해 정해진 신호 처리를 수행할 수 있다.The
도 4 및 도 5를 참고하여 도 3에 도시되는 터치 스크린 패널 및 터치 검출부의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.The operation of the touch screen 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 일 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이고, 도 5는 본 발명의 일 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 각 신호 배선(120)을 통하여 각 센서 패드(110)에 연결되어 있으며, 스위칭 동작을 하는 제1스위치(211) 및 제2스위치(212), 피드백 정전용량(C_FB), 증폭부(213) 및 차단부(214)를 포함한다.4, the
스위칭 동작을 하는 제1스위치(211) 및 제2스위치(212), 피드백 정전용량(C_FB), 증폭부(213) 및 차단부(214)는 각 센서 패드(110) 및 각 신호 배선(120) 당 하나씩 그룹을 이룰 수 있다.The
제1스위치(211)는 각 센서 패드(110)와 증폭부(213)의 제1입력단(P) 사이에 연결된다. 제1스위치(211)는 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor)로서, 게이트(gate)에는 구동 제어 신호(FDRV_S)가 인가되고, 소스(source)에는 정현파 신호(Vg1)가 인가될 수 있으며 드레인(drain)은 증폭부(213)의 제1입력단에 연결될 수 있다. 물론 제1 스위치(211)의 소스가 증폭부(213)의 제1입력단에 연결되고 드레인에 정현파 신호(Vg1)가 인가될 수도 있다. 여기서, 구동 제어 신호(FDRV_S)와 정현파 신호(Vg1)는 제어부(240)에 의해 제어될 수 있다.The
제2스위치(212)는 증폭부(213)의 제1입력단(P)과 출력단(Q) 사이의 전위를 제어할 수 있다. 제2스위치(212)는 도 4에 도시된 바와 같이 적어도 2개의 전계 효과 트랜지스터(212-1, 212-2)로 구성될 수 있으며, 2개의 전계 효과 트랜지스터(212-1, 212-2)는 직렬 형태로 서로 연결될 수 있다. 이 경우, 제1트랜지스터(212-1)는 증폭부(213)의 제1입력단(P)과 제2 트랜지스터(212-2) 사이에 연결될 수 있으며, 제2트랜지스터(212-2)는 제1트랜지스터(212-1)와 증폭부(213)의 출력단(Q) 사이에 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(212-1)와 제2 트랜지스터(212-2) 모두 제어 신호(FB_S)에 의해 동기화되어 제어된다. 한편, 제1트랜지스터(212-1)와 제2트랜지스터(212-2) 사이에는 기준 전압(Vref)이 인가될 수 있다.The second switch 212 can control the potential between the first input terminal P and the output terminal Q of the
제어 신호(FB_S)와 기준 신호(Vref)는 제어부(240)에 의해 제어될 수 있는데, 기준 신호(Vref)는 제1트랜지스터(212-1) 및 제2트랜지스터(212-1)가 턴 온 될 시에 증폭부(213)의 제1입력단(P) 및 출력단(Q)의 전압이 기준 전압(Vref)이 되도록 하기 위해 인가된다.The control signal FB_S and the reference signal Vref may be controlled by the
한편, 도 4에서는, 제2스위치(212)가 2개의 트랜지스터를 포함하고 있으나, 이에 한정되지 않고 단일 트랜지스터로 구성될 수도 있다.In FIG. 4, the second switch 212 includes two transistors, but the present invention is not limited to this, and the second switch 212 may be formed of a single transistor.
예를 들어, 제2스위치(212)는 피드백 정전용량(C_FB)과 병렬로 연결될 수 있으며, 제어 신호(FB_S)에 의해 제어될 수 있다. 이 경우, 제2스위치(212)가 턴 온 되면 증폭부(213)의 제2입력단에 연결된 기준 전압(Vref)이 피드백 되어 증폭부(213)의 제1입력단(P) 및 출력단(Q)의 전압이 기준 전압(Vref)이 될 수 있다.For example, the second switch 212 may be connected in parallel with the feedback capacitance C_FB and may be controlled by the control signal FB_S. In this case, when the second switch 212 is turned on, the reference voltage Vref connected to the second input terminal of the
즉, 2개의 트랜지스터(212-1, 212-2)로 구성된 경우와 단일 트랜지스터인 경우, 제2스위치(212)의 동작은 동일함을 알 수 있다. 이하에서는, 제2스위치(212)가 2개의 트랜지스터(212-1, 212-2)로 구성된 경우로 설명하기로 한다.That is, it can be seen that the operation of the second switch 212 is the same in the case of the two transistors 212-1 and 212-2 and in the case of the single transistor. Hereinafter, the case where the second switch 212 is composed of two transistors 212-1 and 212-2 will be described.
한편, 제1스위치(211) 및 제2스위치(212)는 트랜지스터로 도시하였으나, 트랜지스터 대신에 스위칭 동작을 할 수 있는 다른 소자가 사용될 수 있다. 예를 들어 릴레이(Relay), MOS(Metal Oxide Semiconductor) 스위치, BJT(Bipolar Junction Transistor), MOSTET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), TFT(Thin Film Transistor), OP AMP(Operational Amplifier)일 수 있으며, 이들끼리의 동종간 또는 이종간의 결합에 의해 형성될 수도 있다. 릴레이는 3단자형 소자 외에 4단자형 소자도 사용될 수 있다. Meanwhile, although the
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 제1스위치(211) 및 제2스위치(212)는 공급되는 제어 신호(FDRV_S, FB_S)에 따라 턴 온 또는 턴 오프 되는 것에 대하여, 간략히 해당 스위치가 온 또는 오프 된다고 칭하기로 한다.Hereinafter, for convenience of explanation, the
기준 전압(Vref)은 터치 발생 여부에 따른 증폭부(213)의 출력단(Q)에서의 전압 변동분(△V)을 비교하기 위해 사전에 설정되는 전압으로, 초기에는 증폭부(213)의 전압이 기준 전압(Vref)으로 조정될 수 있으며, 이로 인해 기준 전압(Vref)과의 전압 차이에 따라 터치 여부가 검출될 수 있다.The reference voltage Vref is a voltage that is set in advance to compare the voltage variation? V at the output terminal Q of the
도 4에서 터치 정전용량(Ct)은 사용자가 센서 패드(110)를 터치할 경우에 센서 패드(110)와 사용자의 손가락 등의 터치입력도구 사이에 형성되는 정전용량을 나타낸 것이다.In FIG. 4, the touch capacitance Ct represents a capacitance formed between the
한편, 증폭부(213)는 센서 패드(110)의 출력과 연결된 제1입력단(P)과 기준 전압(Vref)을 연결하는 제2입력단을 구비한다. 또한, 증폭부(213)의 제1입력단(P)과 출력단(Q) 사이에는 피드백 정전용량(C_FB)을 포함할 수 있다. 증폭부(213)의 출력단(Q)은 차단부(214)에 연결될 수 있다.The amplifying
차단부(214)는 증폭부(213)의 출력단에서의 전압 레벨 중 정현파 전압(Vg1)의 주파수에 기초하여 미리 설정된 임계 범위에 포함되지 않는 주파수 성분을 제거할 수 있다. 여기서, 차단부(214)는 터치 검출시 주변에서 발생할 수 있는 기생 정전용량과 노이즈 신호를 제거하는 역할을 한다. 예를 들어, 차단부(214)는 정현파 신호(Vg1)의 주파수를 포함하는 일정 범위를 임계 범위로 설정하고, 설정된 해당 주파수를 제외한 다른 주파수들을 제거하도록 하여, 노이즈와 기생 정전용량에 의한 영향(예, 터치 인식 오류 등)을 최소화할 수 있다. 이때, 차단부(214)는 저역통과필터, 고역통과필터 및 대역통과필터 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The blocking
여기서, 노이즈는 외부 환경에 의한 노이즈(LCD 전원 노이즈 등), 센서 패드, 회로 기판, 터치IC 등에 의한 노이즈 등을 포함할 수 있고, 기생 정전용량은 센서 패드(110), 신호 배선(120) 등에 의해 형성되는 일종의 기생 용량으로, 터치 검출부(210), 터치 스크린 패널, 영상 표시 장치에 의해 발생하는 임의의 기생 용량을 포함할 수 있다.Here, the noise may include noise due to the external environment (such as LCD power supply noise), noise due to the sensor pad, circuit board, touch IC, etc., and parasitic capacitance may occur in the
구동부(215)는 센서 패드(110)에 정현파 전압(Vg1)을 인가한다. 이때, 구동부(215)는 센서 패드(110) 대신에 센서 패드(110)에 인접하게 배치된 전도성 물체에 정현파 전압(Vg1)을 인가함으로써, 센서 패드(110)에 신호가 유기되도록 할 수도 있다. 정현파 전압(Vg1)은 교류 형태의 사인파(sine) 신호와 같이 소정의 주기와 단일 주파수를 유지하는 신호일 수 있다.The driving
이하에서는, 도 5를 참조하여 도 4에 도시된 회로의 동작을 설명하기로 한다. 이때, 정현파 전압(Vg1)은 최저치가 0V, 최고치가 1.8V인 사인파 형태의 신호이고, 기준 전압(Vref)이 0.9V 인 경우로 가정하여 설명하기로 한다. 여기서, 제어 신호(FB_S)가 저전압(0V)일 때 제2스위치(212)가 오프 되고, 고전압(1.8V)일 때 제2스위치(212)가 온 되며, 제어 신호(FDRV_S)가 저전압(0V)일 때 제1스위치(211)가 오프 되고, 고전압(1.8V)일 때 제1스위치(211)가 온 될 수 있다.Hereinafter, the operation of the circuit shown in Fig. 4 will be described with reference to Fig. At this time, the sine wave voltage Vg1 is a sine wave signal having a minimum value of 0V and a maximum value of 1.8V, and the reference voltage Vref is assumed to be 0.9V. Here, when the control signal FB_S is a low voltage (0V), the second switch 212 is turned off. When the control signal FB_S is a high voltage (1.8V), the second switch 212 is turned on and the control signal FDRV_S becomes a low voltage , The
한편, 설명의 편의를 위해, 터치가 발생하지 않은 경우(No Touch)에 대한 설명에 앞서, 센서 패드(110)에 터치가 발생한 경우(Full Touch 및 1/2 Touch)에 대하여 먼저 설명하기로 한다.In the meantime, for convenience of explanation, the case where a touch occurs in the sensor pad 110 (Full Touch and 1/2 Touch) will be described first before a description of the case where no touch occurs (No Touch) .
도 5에서는, 센서 패드(110)의 전체 면적이 터치된 경우의 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압 값(V(Q))의 최저치는 0.2V이고, 센서 패드(110)의 면적 절반이 터치된 경우의 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압 값(V(Q))은 0.6V로 가정하여 설명하기로 한다. 실제로는, 센서 패드(110)에 터치입력도구가 터치되는 터치 면적에 따라 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압 값(V(Q))이 상이해지므로, 센서 패드(110)의 터치 면적 별로 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압 값(V(Q))이 미리 측정되거나 설정될 수 있다.5, the minimum value of the voltage value V (Q) of the output terminal Q of the
먼저, 도 5를 참조하여 터치입력도구가 센서 패드(110)의 전체 면적(Full Touch)을 터치한 경우에 대하여 살펴본다. 터치 발생 시에는 센서 패드(110)와 터치입력도구 사이에 터치 정전용량(Ct)이 형성된다.First, a case where the touch input tool touches the entire area of the sensor pad 110 (full touch) will be described with reference to FIG. When a touch is generated, a touch capacitance Ct is formed between the
T1 구간에서는, 제1스위치(211)는 오프(OFF) 된 상태에서 제2스위치(212)가 온(ON) 되면, 기준 전압(Vref)이 제2스위치(212)를 통해 연결되면서 증폭부(213)의 제1입력단(P)과 출력단(Q)의 전압(V(Q))이 기준 전압(Vref)인 0.9V가 된다. 이때 피드백 정전용량의 양단은 기준 전압(Vref)이 인가되어 전위차가 없으므로, 피드백 정전용량(C_FB)의 전하량()은 초기화된다. 또한, 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압(V(Q))은 기준 전압(Vref)인 상태로서, 터치 여부를 검출하기 위한 기준 값이 된다. T1 구간에서의 피드백 정전용량(C_FB) 전하량()을 수학식으로 나타내면 다음과 같다.In the T1 interval, when the second switch 212 is turned on while the
[수학식 1][Equation 1]
T2 구간에서는, 제2스위치(212)가 오프 된 후에 제1스위치(211)가 온 되면, 증폭부(213)의 제1입력단(P)에 센서 패드(110)가 연결되면서, 의 전하량은 터치 정전 용량과 피드백 정전용량에서 공유되어 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압(Vout)이 점차 감소하게 된다. 즉, 센서 패드(110)에 인가되는 정현파 전압(Vg1) 및 터치 정전용량(Ct)의 전하량 변화에 의해 증폭부(213)의 피드백 정전용량에서의 전하량은 다음 [수학식 2]와 같이 되고, 피드백 정전용량에서의 전압 변동분(△V)으로 정리하면 [수학식 3]과 같이 된다.The
[수학식 2]&Quot; (2) "
[수학식 3] &Quot; (3) "
여기서, Vref는 기준 전압이고, Ct는 터치 정전용량, C_FB는 피드백 정전용량, Vg1은 정현파 전압의 순시값, △V는 피드백 정전용량(C_FB)에서의 전압 변동분이다.Here, Vref is the reference voltage, Ct is the touch capacitance, C_FB is the feedback capacitance, Vg1 is the instantaneous value of the sine wave voltage, and DELTA V is the voltage variation in the feedback capacitance C_FB.
[수학식 3]에 의하면, △V는 T1 구간에서 기준 전압(Vref)을 유지하다가, T2 구간에서 터치 정전용량(Ct)과 정현파 전압의 순시값(Vg1)의 크기에 따라 점차 변하게 된다. 특히, 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압(V(Q))은 정현파 전압의 순시값(Vg1)이 최대치(1.8V)가 되는 시점에 최저치인 0.2V가 된다.According to Equation (3), DELTA V maintains the reference voltage Vref in the T1 interval, and gradually changes in accordance with the magnitude of the touch capacitance Ct and the instantaneous value Vg1 of the sinusoidal voltage in the T2 interval. Particularly, the voltage V (Q) of the output terminal Q of the
T3 구간에서는, 제1스위치(211)가 오프 된다. 제1스위치(211)가 오프 되면, 증폭부(213)의 제1입력단(P)에 정현파 전압(Vg1)이 인가되는 센서 패드(110)가 연결되지 않는다. 정현파 전압(Vg1)이 최대치(1.8V)가 되는 시점, 즉, 제1스위치(211)가 오프 되어, 증폭부(213)의 제1입력단(P)에 정현파 전압(Vg1)이 인가되는 센서 패드(110)가 연결되지 않으면, △V가 최대인 상태에서, 즉 [수학식 3]에 따라 기준 전압(Vref)과의 전압 차이가 0.7V(0.9V-0.2V)인 상태를 유지하게 된다.In the T3 period, the
즉, 터치 검출부(210)는 센서 패드(110)에 인가되는 정현파 전압(Vg1)의 순시값이 최대치가 되는 시점에 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압 차이가 최대인 상태에서 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압 변동분(△V)의 최대값을 측정할 수 있다.That is, when the instantaneous value of the sinusoidal voltage Vg1 applied to the
이로 인해, 도 5에 도시된 바와 같이 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압(V(Q)) 값이 최저 값인 0.2V이고, 전압 변동분의 최대값이 0.7V가 된다. 즉, 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압(V(Q)) 값이 최저치로 측정되어, 센서 패드(110)에 터치가 발생하였을 뿐 아니라, 센서 패드(110)의 전체 면적(Full Touch)에 터치되었음을 알 수 있다.5, the voltage V (Q) of the output Q of the amplifying
이후, 제2스위치(212)가 온 되면, 증폭부(213)의 출력단(Q) 전압은 다시 초기 상태인 기준 전압(Vref)이 될 수 있다.Thereafter, when the second switch 212 is turned on, the voltage of the output terminal Q of the
한편, 터치입력도구가 센서 패드(110)의 절반 면적(1/2 Touch)을 터치한 경우에 대하여 살펴본다.Meanwhile, a case where the touch input tool touches a half area (1/2 touch) of the
T4 구간에서는, 제1스위치(211)가 오프 되고 제2스위치(212)가 온 되면, 증폭부(213)의 제1입력단(P)과 출력단(Q)의 전압은 기준 전압(Vref)인 0.9V가 된다.When the
T5 구간에서는, 제2스위치(212)가 오프 된 후에 제1스위치(211)가 온 되면서, 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압(V(Q))이 [수학식 3]에 따라 변하게 된다. 여기서, 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압(V(Q))은 정현파 전압의 순시값(Vg1)이 최대치(1.8V)가 되는 시점에 최저치가 0.6V이다.The
T6 구간에서는, 제1스위치(211)가 오프 되고, 증폭부(213)의 제1입력단(P)에 정현파 전압(Vg1)이 인가되는 센서 패드(110)가 연결되지 않는다 . 즉, 정현파 전압(Vg1)이 최대치(1.8V)가 되는 시점에 제1스위치(211)가 오프 되면서 증폭부(213)의 제1입력단(P)에 정현파 전압(Vg1)이 인가되는 센서 패드(110)가 연결되지 않으면 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압 변동분은 0.3V(0.9V-0.6V)인 상태를 유지하게 된다.The
도 5에 도시된 바와 같이, 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압(V(Q)) 값이 0.6V이고, 전압 변동분의 최대값이 0.3V가 된다. 즉, 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압(V(Q)) 값이 최저치로 측정되었으므로, 센서 패드(110)의 면적에 절반(1/2 Touch)이 터치되었음을 알 수 있다.The voltage V (Q) of the output terminal Q of the
즉, 센서 패드(110)의 면적에 절반이 터치된 경우에는, 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압 변동분이 0.3V로, 센서 패드(110)의 전체 면적이 터치된 경우의 0.7V 보다 전압 차이가 더 작다.That is, when half of the area of the
이는, [수학식 3]에 따라, 증폭부(213)의 출력단(Q) 전압이 터치 정전용량(Ct)의 값에 따라 달라지기 때문이다. 센서 패드(110)에 터치입력도구가 터치되는 면적이 커지면 터치 정전용량(Ct) 값이 커짐에 따라, △V 값이 작아지게 되어, V(Q)값이 전체면적을 터치한 경우보다 큰 값이 되는 것이다. 즉, 센서 패드(110)에 터치입력도구가 터치되는 면적에 따라 증폭부(213)의 출력단(Q) 전압 변동분(△V)이 상이해진다.This is because the voltage of the output terminal Q of the
따라서, 터치 검출부(210)는 터치 정전용량(Ct) 값에 따른 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압 변동분(△V)을 측정하게 되면, 터치 여부 검출뿐 아니라 터치 면적을 산출할 수 있다.Accordingly, when the
다음으로, 센서 패드(110)에 터치입력도구가 터치되지 않은 경우(No touch)에 대하여 살펴본다.Next, a case where the touch input tool is not touched to the sensor pad 110 (No touch) will be described.
제1스위치(211)가 오프 되고 제2스위치(212)가 온 되면, 증폭부(213)의 제1입력단(P)과 출력단(Q)의 전압은 기준 전압(Vref)인 0.9V가 된다.When the
제2스위치(212)가 오프 된 후에 제1스위치(211)가 온이 되면, 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압(V(Q))은 [수학식 3]에 따라 산출된다. 그러나, 증폭부(213)의 제1입력단(P)에 센서 패드(110)가 연결되어 정현파 전압(Vg1)이 인가되지만, 터치 정전용량(Ct) 값이 0이므로, 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압(V(Q))은 0.9V를 그대로 유지하게 된다.When the
이후, 정현파 전압(Vg1)이 최대치(1.8V)가 되는 시점, 즉 제1스위치(211)가 오프 되어, 증폭부(213)의 제1입력단(P)에 정현파 전압(Vg1)이 인가되는 센서 패드(110)가 연결되지 않는 경우에도 증폭부(213)의 출력단(Q)의 전압(V(Q))은 기준 전압(Vref)을 그대로 유지하게 되며, 전압 차이 또한 없다. Thereafter, when the sine wave voltage Vg1 reaches the maximum value (1.8 V), that is, when the
즉, 센서 패드(110)에 터치입력도구가 터치되지 않은 경우(No Touch)에는, 도 5에 도시된 바와 같이 제1스위치(211)와 제2스위치(212)가 온 또는 오프 됨과 관계 없이 증폭부(213)의 출력단(Q) 전압이 기준 전압(Vref)을 지속적으로 유지하게 된다.5, the
따라서, 터치 검출부(210)는 터치 정전용량에 따른 증폭부(213)의 출력단에서의 전압 변동분에 기초하여 터치 여부를 검출할 수 있다. 이때, 터치 검출부(210)는 센서 패드(110)에 정현파 전압을 인가하고, 복수 개의 스위치를 제어하여 기준 전압과 정현파 전압에 의한 증폭부(213)의 출력단 전압(V(Q)) 변동분을 통해 터치 여부 검출 및 터치 면적을 산출할 수 있다. 일례로서 터치되지 않은 경우(No Touch)의 증폭부(213)의 출력단(Q) 전압이 터치 여부 검출의 기초가 되는 전압 변동분의 기준 값이 될 수 있다. Accordingly, the
도 6은 터치 발생시 정현파 전압에 따른 증폭부의 출력단 전압의 변화를 예시한 파형도이다. 도 6은, 도 5에 도시된 파형도를 참고하여 터치가 발생한 경우(Full Touch 및 1/2 Touch)에 정현파 전압(Vg1)의 변화에 따라 증폭부의 출력단 전압이 변화되는 것을 상대적으로 보여주기 위한 도면이다. 여기서, 가로축은 시간(Time)이고, 세로축은 증폭부의 출력단 전압값(Vout)이다. 또한, 정현파 전압(Vg1)은 교류 형태의 사인파(sine) 신호이고, Full Touch는 센서 패드(110)의 전체 면적이 터치된 경우 증폭부의 출력단 전압 변화를 나타내는 파형이며, Half Touch는 센서 패드(110)의 면적에 절반이 터치된 경우 증폭부의 출력단 전압 변화를 나타내는 파형이다.6 is a waveform diagram illustrating a change in the output terminal voltage of the amplifying part according to a sinusoidal voltage when a touch is generated. 6 is a graph showing the relationship between the output voltage of the amplifying part and the output voltage of the amplifying part according to the variation of the sine wave voltage Vg1 when a touch occurs (Full Touch and 1/2 Touch) FIG. Here, the horizontal axis represents time (Time) and the vertical axis represents the output terminal voltage value (Vout) of the amplification section. The full touch is a waveform showing the change of the output terminal voltage of the amplifying part when the entire area of the
설명의 편의를 위해, 도 6은, 도 5에 도시된 파형도 중에서 터치 발생시 정현파 전압(Vg1)과 터치가 발생한 경우의 증폭부의 출력단 전압을 하나의 도면에 도시하기로 한다.For convenience of explanation, FIG. 6 shows a sinusoidal voltage Vg1 at the time of touch generation and an output terminal voltage of the amplification unit when a touch occurs in the waveform diagram shown in FIG. 5 in one drawing.
먼저, 터치입력도구가 센서 패드(110)의 전체 면적(Full Touch)에 터치된 경우를 살펴본다.First, a case where the touch input tool is touched to the entire area (full touch) of the
제1스위치(211)가 오프 된 상태에서 제2스위치(212)가 온 되면, 기준 전압이 제2스위치를 통해 연결되면서 증폭부의 출력단 전압(Vout) 값이 초기에는 V(Q).max가 된다.When the second switch 212 is turned on in the state that the
다음으로, 제2스위치(212)가 오프 된 후에 제1스위치(211)가 온 되면, 정현파 전압(Vg1)이 인가되는 센서 패드(110)가 연결되면서, 증폭부의 출력단 전압(Vout)이 점차 감소하다가, 정현파 전압의 순시값(Vg1)이 최대치(Vg1.max)일 때, 증폭부의 출력단 전압(Vout)이 최저치(V(Q).min)가 된다.Next, when the
이후, 제1스위치(211)가 오프 되고, 제2스위치(212)가 온 되면서, 정현파 전압의 순시값(Vg1)이 최저치(Vg1.min)일 때, 증폭부의 출력단 전압(Vout)은 다시 초기 상태인 V(Q).max 값이 된다. 실제로는, 도 5에서 설명한 바와 같이, 제1스위치(211)가 오프 되면, 정현파 전압(Vg1)이 인가되는 센서 패드가 연결되지 않고, 출력단의 전압(Vout)이 최저치(V(Q).min1)인 상태를 유지하다가, 그 이 후에 제2스위치(212)가 온 되면서, 곧바로 증폭부의 출력단 전압(Vout)이 V(Q).max 값이 될 수 있다.Thereafter, when the instantaneous value Vg1 of the sine-wave voltage is the lowest value (Vg1.min) while the
마찬가지로, 터치입력도구가 센서 패드(110)의 절반 면적(1/2 Touch)을 터치한 경우에 대하여 살펴보면, 센서 패드(110)의 전체 면적(Full Touch)이 터치된 경우와 유사하게 정현파 전압의 순시값(Vg1)이 최대치(Vg1.max)일 때, 증폭부의 출력단 전압(Vout)이 최저치(V(Q).min2)가 되고, 정현파 전압의 순시값(Vg1)이 최저치(Vg1.min)일 때, 증폭부의 출력단 전압(Vout)은 다시 초기 상태인 V(Q).max 값이 된다.Similarly, in the case where the touch input tool touches half the area (1/2 touch) of the
증폭부의 출력단 전압(Vout)의 최저치 값(V(Q).min2)이 센서 패드(110)의 전체 면적(Full Touch)이 터치된 경우(V(Q).min1)에 비하여 더 큰 값을 가진다. 다시 말해, 센서 패드(110)의 절반 면적(1/2 Touch)이 터치된 경우의 증폭부 출력단의 전압 변동분(△V₂)이, 센서 패드(110)의 전체 면적(Full Touch)이 터치된 경우의 전압 변동분(△V₁) 보다 1/2 정도 더 작음을 알 수 있다.The minimum value V (Q) .min2 of the output terminal voltage Vout of the amplifying part has a larger value than the case where the entire area of the
이로 인해, 터치 발생시 정현파 전압(Vg1)의 변화에 따라 출력단 전압이 변화하는 형태는 유사하나, 터치 면적에 따라 전압 변동분(△V)이 상이해진다는 것을 알 수 있다.Accordingly, it is understood that the output terminal voltage changes in accordance with the change of the sinusoidal voltage Vg1 when the touch is generated, but it is understood that the voltage variation? V varies depending on the touch area.
이상에서는, 정현파 전압(Vg1)이 센서 패드(110)에 직접 인가되는 것에 한정하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 센서 패드(110)에 인접하게 배치된 전도성 물체에 정현파 전압(Vg1)이 인가될 수도 있다. 이로 인해, 상기 전도성 물체와 센서 패드(110) 사이에 전기장(Electric Field)이 형성되고, 전기장에 의해 센서 패드(110)에 신호가 유기될 수도 있다. 즉, 본 발명은 뮤추얼(Mutual) 방식으로 터치 검출하는 경우에도 적용 가능하다.The present invention is not limited to this. However, the present invention is not limited to this, and the sine wave voltage Vg1 may be applied to the conductive object disposed adjacent to the
또한, 이상에서는, 정현파 전압(Vg1)을 0 내지 1.8V, 기준전압(Vref)을 0.9인 경우로 각각 예시하여 설명하였으나, 본 발명의 범위가 상기 수치에 한정되는 것은 아닌 것으로 이해해야 한다.In the above description, the sine wave voltage Vg1 is 0 to 1.8 V and the reference voltage Vref is 0.9. However, it should be understood that the scope of the present invention is not limited to the above values.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 검출 장치는 센서 패드(110)에 구형파 형태(예, Rectangular 형태의 신호)의 신호 대신에 정현파 신호(예, Sine 형태의 교류 신호)를 이용하고, 정현파 신호의 주파수 외의 다른 주파수를 제거하여, 터치 스크린 패널 구동시 발생하게 되는 노이즈와 기생 정전용량에 의한 영향을 최소화할 수 있다.The touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention uses a sine wave signal (e.g., Sine type AC signal) instead of a rectangular wave type signal (e.g., a rectangular wave type signal) By eliminating frequencies other than the frequency, it is possible to minimize the influence of noise and parasitic capacitance generated when the touch screen panel is driven.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
Claims (9)
상기 각 센서 패드에 특정 주파수를 갖는 정현파 전압을 인가하는 구동부;
상기 복수의 센서 패드들 중 특정 센서 패드의 출력과 연결되는 제1입력단과 미리 설정된 기준 전압을 연결하는 제2입력단을 구비하는 증폭부;
상기 특정 센서 패드의 출력과 상기 증폭부의 제1입력단을 연결하는 제1스위치와, 상기 증폭부의 제1입력단과 출력단 사이의 전위를 제어하며 상기 제1 스위치와 교번하여 온 또는 오프되는 제2스위치; 및
상기 증폭부의 제1 입력단과 출력단 사이에 연결되며, 상기 제1 스위치가 온 상태일 때, 상기 특정 센서 패드에 형성된 터치 정전용량과 전하를 공유하는 피드백 정전용량; 및
상기 전하 공유 후 제1 스위치가 오프 상태로 전환된 상태에서, 상기 터치 정전용량에 따른, 상기 증폭부의 출력단에서의 전압 변동분에 기초하여 터치 여부를 검출하는 터치 검출부를 포함하는,
터치 검출 장치.
A plurality of sensor pads forming a touch capacitance in relation to the touch input means;
A driver for applying a sinusoidal voltage having a specific frequency to each sensor pad;
An amplifier having a first input connected to an output of a specific one of the plurality of sensor pads and a second input connected to a predetermined reference voltage;
A second switch for controlling the potential between the first input terminal and the output terminal of the amplification unit and being turned on or off alternately with the first switch, the first switch connecting the output of the specific sensor pad and the first input terminal of the amplification unit; And
A feedback capacitance connected between a first input terminal and an output terminal of the amplification unit and sharing a charge and a touch capacitance formed on the specific sensor pad when the first switch is in an ON state; And
And a touch detection unit for detecting whether or not a touch is made based on a voltage variation at an output terminal of the amplification unit according to the touch capacitance in a state that the first switch is turned off after the charge sharing,
Touch detection device.
상기 제1스위치는, 상기 각 센서 패드에 인가되는 상기 정현파 전압의 순시값이 최대치가 되는 시점에 오프 되는, 터치 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first switch is turned off when the instantaneous value of the sine wave voltage applied to each sensor pad reaches a maximum value.
상기 터치 검출부는 상기 센서 패드에 인가되는 상기 정현파 전압의 순시값이 최대치가 되는 시점에 상기 전압 변동분의 최대값을 측정하여 터치 여부를 검출하는, 터치 검출 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the touch detection unit detects the touch by measuring a maximum value of the voltage variation at a moment when an instantaneous value of the sine wave voltage applied to the sensor pad becomes a maximum value.
상기 증폭부의 출력단에서의 전압 레벨 중 상기 정현파 전압의 주파수에 기초하여 미리 설정된 임계 범위에 포함되지 않는 주파수 성분을 제거하는 차단부를 더 포함하는, 터치 검출 장치.
The method according to claim 1,
And a blocking section for removing a frequency component that is not included in a preset threshold range based on the frequency of the sine wave voltage among the voltage levels at the output terminal of the amplifying section.
상기 구동부는 상기 센서 패드에 인접하게 배치된 전도성 물체에 상기 정현파 전압을 인가하는, 터치 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the driving unit applies the sine wave voltage to a conductive object disposed adjacent to the sensor pad.
상기 제2 스위치는, 상기 각 센서 패드에 인가되는 상기 정현파 전압의 순시값이 최저치가 되는 시점에 소정의 시간 동안 온 되어, 터치 여부를 검출하기 위한 기준 값을 셋팅하는, 터치 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the second switch is turned on for a predetermined time at a time point when the instantaneous value of the sine wave voltage applied to each of the sensor pads becomes a minimum value to set a reference value for detecting whether or not the touch is detected.
상기 정현파 전압의 순시값이 최대값을 가질 때, 터치입력도구의 터치 여부에 따른 상기 센서 패드의 출력과 상기 증폭부의 제1 입력단 간의 연결을 차단하는 단계; 및
상기 증폭부의 제2 입력단에 인가되는 기준 전압 대비 상기 증폭부의 출력단 전압에 기초하여 터치 여부를 검출하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.
Applying a sinusoidal voltage to a sensor pad connected to a first input of the amplifying unit;
Blocking the connection between the output of the sensor pad and the first input of the amplifier when the instantaneous value of the sinusoidal voltage has a maximum value; And
Detecting whether or not a touch is made based on an output terminal voltage of the amplifying part with respect to a reference voltage applied to a second input terminal of the amplifying part.
상기 정현파 전압 인가 단계는,
상기 센서 패드에 인접하게 배치된 전도성 물체에 상기 정현파 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the step of applying the sinusoidal voltage comprises:
And applying the sinusoidal voltage to a conductive object disposed adjacent the sensor pad.
상기 정현파 전압 인가 단계 이전에,
상기 센서 패드와 상기 제1 입력단 간의 연결을 차단하고, 상기 증폭부의 제1 입력단과 출력단을 소정의 시간 동안 서로 연결하여 상기 제1 입력단과 상기 출력단 사이에 연결된 피드백 정전용량의 전하량을 초기화시키는 단계를 더 포함하는, 터치 검출 방법.8. The method of claim 7,
Before the step of applying the sinusoidal voltage,
The step of disconnecting the connection between the sensor pad and the first input terminal and connecting the first input terminal and the output terminal of the amplification unit to each other for a predetermined time to initialize the amount of charge of the feedback capacitance connected between the first input terminal and the output terminal ≪ / RTI >
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