KR101553605B1 - Touch detecting apparatus and method - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 초기화 과정 후 기준전압에 응답하여 터치 상태에 따른 센싱 신호 를 출력하는 센서패드; 상기 센서패드와 연결된 제1 입력단 및 상기 기준전압을 수신하는 제2 입력단을 가지며, 상기 센싱 신호에 응답하여 서로 다른 신호를 출력하는 연산 증폭기; 상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 출력단 사이에 연결된 구동 정전용량 양단의 전위를 제어하는 제1 스위치; 상기 제1 스위치와 교번하여 온-오프되며 상기 센서패드와 상기 연산 증폭기의 제1 입력단 간의 연결을 스위칭하는 제2 스위치; 및 상기 센싱 신호를 기초로 상기 제2 스위치의 온/오프를 제어하는 제2 스위치 제어 회로를 포함 하는, 터치 검출 장치가 제공된다. According to an embodiment of the present invention, a sensor pad for outputting a sensing signal according to a touch state in response to a reference voltage after an initialization process; An operational amplifier having a first input connected to the sensor pad and a second input receiving the reference voltage and outputting different signals in response to the sensing signal; A first switch for controlling a potential at both ends of a driving capacitance connected between a first input terminal and an output terminal of the operational amplifier; A second switch which is alternately turned on and off with respect to the first switch and switches connection between the sensor pad and the first input terminal of the operational amplifier; And a second switch control circuit for controlling on / off of the second switch based on the sensing signal.

Description

터치 검출 장치 및 방법{TOUCH DETECTING APPARATUS AND METHOD}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a touch detection apparatus,

본 발명은 터치 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 선형성이 보장되면서도 노이즈에 대한 영향 또한 최소화된 터치 검출 장치 및 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a touch detection apparatus and method, and more particularly, to a touch detection apparatus and method with a minimized influence on noise while ensuring linearity.

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 센서패드(22) 및 센서패드(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 센서패드(22)에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 기판(21)의 아래 가장자리까지 뻗어 있다. 센서패드(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 센서패드(22)를 순차적으로 하나씩 선택하여 해당 센서패드(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 3은 도 2의 터치 검출 장치에 터치가 발생한 경우 터치 검출을 하는 동작을 설명하기 위한 등가 회로도이다. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram for explaining an operation of performing touch detection when a touch occurs in the touch detection apparatus of FIG. 2. FIG.

도 3을 참조하면, 터치가 발생할 경우 터치 발생 도구(예를 들면, 손가락)와 센서패드(22) 사이에는 터치 정전용량(Ct)이 형성되고, 센서패드(22)와 공통전극 사이에서는 공통 전압 정전용량(Cvcom)이 형성된다. 또한, 센서패드(22)에는 미지의 기생 정전용량(Cp)이 형성되며, 센서패드(22)와 교번전압(Vdrv) 공급 경로 사이에는 구동 정전용량(Cdrv)이 형성된다. 3, when a touch occurs, a touch capacitance Ct is formed between a touch generating tool (for example, a finger) and the sensor pad 22, and a common capacitance Ct is formed between the sensor pad 22 and the common electrode. A capacitance Cvcom is formed. An unknown parasitic capacitance Cp is formed in the sensor pad 22 and a driving capacitance Cdrv is formed between the sensor pad 22 and the alternate voltage Vdrv supply path.

터치 검출 장치의 터치 여부 검출 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. The touch detection method of the touch detection device will be described as follows.

먼저, 충전 신호(Vb)에 의해 센서패드(22)가 충전된다. 그 후, 트랜지스터에 의해 충전 신호(Vb)의 공급이 차단되면, 터치 정전용량(Ct), 기생 정전용량(Cp), 구동 정전용량(Cdrv) 및 공통 전압 정전용량(Cvcom)에 충전된 전하는 고립된다. 이러한 전하 고립 상태를 플로팅(Floating) 상태라 한다. 이때, 교번전압(Vdrv)이 인가되면 센서패드(22)의 출력 전압(Vo)은 교번전압(Vdrv)에 따라 그 레벨이 달라지게 된다. 이 때의 출력 전압(Vo) 레벨 상승과 강하는 연결된 정전 용량에 따라 상이한 값을 갖게 되는데, 이렇게 연결된 정전용량에 따라 전압 레벨의 상승 값 또는 하강 값이 바뀌는 현상을 "킥백(kick-back)"이라 부르기도 한다.First, the sensor pad 22 is charged by the charging signal Vb. Thereafter, when the supply of the charging signal Vb is interrupted by the transistor, the charges charged in the touch capacitance Ct, the parasitic capacitance Cp, the driving capacitance Cdrv and the common voltage capacitance Cvcom are isolated do. This charge isolated state is referred to as a floating state. At this time, when the alternating voltage Vdrv is applied, the output voltage Vo of the sensor pad 22 changes in accordance with the alternating voltage Vdrv. In this case, the rise and fall of the output voltage Vo have different values depending on the connected capacitances. The phenomenon that the rising or falling value of the voltage level changes depending on the connected capacitance is called a " kick-back " .

터치 검출 장치에 터치가 발생할 시 센서패드(22)의 출력 전압(Vo)의 전압 변동(ΔVo)은 다음과 같은 수학식 1로 나타낼 수 있다.The voltage variation (? Vo) of the output voltage (Vo) of the sensor pad (22) when a touch occurs in the touch detection apparatus can be expressed by the following Equation (1).

Figure 112013079332215-pat00001
Figure 112013079332215-pat00001

여기서 VdrvH와 VdrvL은 각각 교번전압(Vdrv)의 하이 레벨 전압 및 로우 레벨 전압이다.Here, VdrvH and VdrvL are the high level voltage and the low level voltage of the alternating voltage Vdrv, respectively.

수학식 1에서 터치 정전용량(Ct)이 분모에 위치하므로 터치 전후의 출력 전압 변동(ΔVo)(레벨 시프트값)과 터치 정전용량(Ct)은 선형 관계가 되지 않는다.Since the touch capacitance Ct is located in the denominator in Equation 1, the output voltage variation? Vo (level shift value) before and after the touch does not have a linear relationship with the touch capacitance Ct.

터치 전후의 레벨 시프트값(△Vo)은 터치 정전용량(Ct)과 관련되는 터치 면적에 상응하기 때문에 레벨 시프트값(△Vo)과 터치 정전용량(Ct) 사이의 선형성을 확보한다면 보다 용이하게 터치 좌표를 구할 수가 있다.Since the level shift value DELTA Vo before and after the touch corresponds to the touch area related to the touch capacitance Ct, if the linearity between the level shift value DELTA Vo and the touch capacitance Ct is secured, The coordinates can be obtained.

따라서, 터치 전후의 레벨 시프트값과 터치 정전용량 사이의 선형성을 확보할 수 있는 기술이 요구된다. 또한, 이러한 선형성을 확보하면서도 노이즈에 취약하지 않은 터치 검출 장치가 요구된다.Therefore, a technique capable of securing linearity between the level shift value before and after the touch and the touch capacitance is required. In addition, a touch detecting apparatus which is not vulnerable to noise is required while securing such linearity.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 레벨 시프트값과 터치 정전용량 간의 선형성이 보장되면서도 외부 노이즈 유입이 최소화되는 터치 검출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a touch detection apparatus and method in which linearity between a level shift value and a touch capacitance is ensured while external noise is minimized.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 초기화 과정 후 기준전압에 응답하여 터치 상태에 따른 센싱 신호 를 출력하는 센서패드; 상기 센서패드와 연결된 제1 입력단 및 상기 기준전압을 수신하는 제2 입력단을 가지며, 상기 센싱 신호에 응답하여 서로 다른 신호를 출력하는 연산 증폭기; 상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 출력단 사이에 연결된 구동 정전용량 양단의 전위를 제어하는 제1 스위치; 상기 제1 스위치와 교번하여 온-오프되며 상기 센서패드와 상기 연산 증폭기의 제1 입력단 간의 연결을 스위칭하는 제2 스위치; 및 상기 센싱 신호를 기초로 상기 제2 스위치의 온/오프를 제어하는 제2 스위치 제어 회로를 포함 하는, 터치 검출 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a touch sensing apparatus including: a sensor pad for outputting a sensing signal according to a touch state in response to a reference voltage after initialization; An operational amplifier having a first input connected to the sensor pad and a second input receiving the reference voltage and outputting different signals in response to the sensing signal; A first switch for controlling a potential at both ends of a driving capacitance connected between a first input terminal and an output terminal of the operational amplifier; A second switch which is alternately turned on and off with respect to the first switch and switches connection between the sensor pad and the first input terminal of the operational amplifier; And a second switch control circuit for controlling on / off of the second switch based on the sensing signal.

상기 제2 스위치 제어 회로는 상기 센서패드와 상기 제2 스위치가 연결된 제1 노드 또는 상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 상기 구동 정전용량이 연결된 제2 노드의 전위를 기초로 상기 제2 스위치의 온/오프를 제어할 수 있다.And the second switch control circuit controls the on / off state of the second switch based on the potential of the first node connected to the sensor pad and the second switch or the first node of the operational amplifier and the second node connected to the drive capacitance, Off.

상기 제2 스위치 제어 회로는, 임계전압과 상기 센싱 신호를 비교하여, 상기 센싱 신호가 제1 전위 이상인 경우 제1 신호를 출력하고 상기 센싱 신호가 제2 전위 미만인 경우 제2 신호를 출력하는 비교기; 및 상기 제1 신호에 응답하여 상기 제2 스위치를 오프하고, 상기 제2 신호에 응답하여 상기 제2 스위치를 온 되도록 제어하는 제2 스위치 제어부를 포함할 수 있다. Wherein the second switch control circuit compares the sensing signal with a threshold voltage to output a first signal when the sensing signal is greater than or equal to the first potential and output a second signal when the sensing signal is less than the second potential; And a second switch control unit for turning off the second switch in response to the first signal and controlling the second switch to be turned on in response to the second signal.

상기 제1 전위는 상기 기준전압 이하의 전위이며, 상기 제2 전위는 상기 제1 전위보다 낮은 전위일 수 있다. The first potential may be a potential lower than the reference voltage, and the second potential may be lower than the first potential.

상기 제2 스위치 제어 회로는, 임계전압과 상기 센싱 신호를 비교하여, 상기 센싱 신호의 전위 변동폭이 임계치 이상인 경우 제1 신호를 출력하고 상기 센싱 신호의 전위 변동폭이 임계치 미만인 경우 제2 신호를 출력하는 비교기; 및 상기 제1 신호에 응답하여 상기 제2 스위치의 개폐가 반복되도록 제어하고, 상기 제2 신호에 응답하여 상기 제2 스위치가 오프 상태로 유지되도록 제어하는 제2 스위치 제어부를 포함할 수 있다. The second switch control circuit outputs a first signal when the potential fluctuation width of the sensing signal is equal to or greater than the threshold value and outputs a second signal when the potential fluctuation width of the sensing signal is less than the threshold value A comparator; And a second switch control unit for controlling the switching of the second switch to be repeated in response to the first signal and for controlling the second switch to be in the off state in response to the second signal.

상기 임계전압은 상기 기준전압 이하일 수 있다. The threshold voltage may be less than or equal to the reference voltage.

상기 터치 검출 장치는, 상기 기준전압에 따른 상기 연산 증폭기 출력단에서의 전압 변동분을 기초로 터치 여부를 검출하는 레벨 시프트 검출부를 더 포함할 수 있다. The touch detection apparatus may further include a level shift detection section for detecting whether or not the touch is detected based on a voltage variation at the output terminal of the operational amplifier according to the reference voltage.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 센서패드 및 상기 센서패드와의 연결이 스위칭되는 구동 정전용량을 초기화시키는 단계; 연산 증폭기의 제1 입력단과 연결된 상기 센서패드를 상기 구동 정전용량과 연결시키는 단계; 및 상기 연산 증폭기의 제2 입력단에 인가되는 기준전압에 응답하여 상기 센서패드에서 출력되는 센싱 신호를 기초로 상기 센서패드와 상기 구동 정전용량 간 연결을 스위칭 제어하는 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: initializing a driving capacitance in which a connection between a sensor pad and a sensor pad is switched; Coupling the sensor pad coupled to the first input of the operational amplifier to the driving capacitance; And switching the connection between the sensor pad and the driving capacitance based on a sensing signal output from the sensor pad in response to a reference voltage applied to a second input of the operational amplifier, / RTI >

상기 스위칭 제어 단계는, 상기 센서패드의 출력단 전위 또는 상기 제1 입력단의 전위를 기초로 상기 센서패드와 상기 구동 정전용량 간 연결을 스위칭 제어하는 단계를 포함할 수 있다. The switching control step may include switching the connection between the sensor pad and the driving capacitance based on an output terminal potential of the sensor pad or a potential of the first input terminal.

상기 스위칭 제어 단계는, 임계전압과 상기 센싱 신호를 비교하여, 상기 센싱 신호가 제1 전위 이상인 경우 또는 상기 센싱 신호가 제2 전위 미만인 경우 각각 상기 센서패드와 상기 구동 정전용량을 차단 및 연결시키는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the switching control step comprises the step of comparing and intercepting the sensor pad and the driving capacitance when the sensing signal is greater than or equal to the first potential or when the sensing signal is less than the second potential, . ≪ / RTI >

상기 제1 전위는 상기 기준전압의 전위 이하의 전위이며, 상기 제2 전위는 상기 제1 전위보다 낮은 전위일 수 있다. The first potential may be a potential lower than the potential of the reference voltage, and the second potential may be lower than the first potential.

상기 스위칭 제어 단계는, 임계전압과 상기 센싱 신호를 비교하여, 상기 센싱 신호의 전위 변동폭이 임계치 이상인 경우에는 상기 센서패드와 상기 구동 정전용량 간의 연결 및 차단을 반복하고, 상기 센싱 신호의 전위 변동폭이 상기 임계치 미만인 경우에는 상기 센서패드와 상기 구동 정전용량 간의 차단을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the switching control step comprises the step of comparing the threshold voltage with the sensing signal and repeating the connection and disconnection between the sensor pad and the driving electrostatic capacitance when the potential fluctuation width of the sensing signal is equal to or greater than the threshold value, And maintaining the blocking between the sensor pad and the driving capacitance when the threshold is less than the threshold.

상기 임계전압은 상기 기준전압 이하일 수 있다. The threshold voltage may be less than or equal to the reference voltage.

상기 터치 검출 방법은, 상기 기준전압에 따른 상기 연산 증폭기 출력단에서의 전압 변동분을 기초로 터치 여부를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. The touch detection method may further include a step of detecting whether or not the touch is detected based on a voltage variation at the output terminal of the operational amplifier according to the reference voltage.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 터치 입력도구와의 관계에서 터치 정전용량을 형성하는 센서패드; 상기 센서패드와 그라운드 단자 사이에 연결되어, 상기 센서패드를 초기화시키는 과정에만 온(ON) 상태인 제1 스위치; 상기 터치 정전용량에 기초하여 상기 센서패드가 출력하는 센싱 신호가 입력되는 제1 입력단 및 기준전압이 인가되는 제2 입력단을 가지며, 터치 검출 신호를 출력하는 연산 증폭기; 상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 출력단 사이에 연결되는 구동 정전용량; 상기 구동 정전용량 양단에 연결되어, 상기 센서패드가 충전되는 동안에만 온(ON) 상태인 제2 스위치; 상기 센서패드와 상기 연산 증폭기의 제1 입력단 사이에 연결되어, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치와 교번하여 온-오프 되는 제3 스위치; 및 상기 센싱 신호와 기설정된 임계전압을 비교하여 상기 제3 스위치의 온-오프를 제어하는 제3 스위치 제어부를 포함하는, 터치 검출 장치가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a touch pad device including: a sensor pad forming a touch capacitance in relation to a touch input tool; A first switch connected between the sensor pad and the ground terminal, the first switch being ON only in the process of initializing the sensor pad; An operational amplifier having a first input terminal receiving a sensing signal output from the sensor pad and a second input terminal receiving a reference voltage based on the touch capacitance and outputting a touch detection signal; A driving electrostatic capacitance connected between the first input terminal and the output terminal of the operational amplifier; A second switch connected to both ends of the driving capacitance, the second switch being ON only while the sensor pad is being charged; A third switch connected between the sensor pad and a first input terminal of the operational amplifier, the third switch being alternately turned on and off with respect to the first switch and the second switch; And a third switch control unit for comparing the sensing signal with a preset threshold voltage to control on-off of the third switch.

본 발명의 실시예에 의하면, 터치 검출의 기초가 되는 레벨 시프트값과 터치 정전용량이 선형성을 갖게 되기 때문에 선형 관계의 출력값을 쉽게 구할 수 있다는 이점을 얻을 수 있는 한편, 외부 터치 패널과 연결되는 시간이 최적화되기 때문에 외부 노이즈에 대한 영향도 감소될 수 있다. According to the embodiment of the present invention, since the level shift value serving as a basis of touch detection and the touch capacitance have linearity, it is possible to easily obtain an output value in a linear relationship. On the other hand, The influence on external noise can also be reduced.

도 1은 통상적인 터치 스크린 패널의 분해 평면도이다.
도 2는 통상적인 터치 검출 장치의 분해 평면도이다.
도 3은 도 2의 터치 검출 장치에 터치가 발생한 경우 터치 검출을 하는 동작을 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치 검출 장치를 예시한 회로도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치를 예시한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치를 예시한 회로도이다.
도 7은 도 6에 도시된 터치 검출 장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치를 예시한 회로도이다.
도 9는 도 8에 도시된 터치 검출 장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
1 is an exploded top view of a conventional touch screen panel.
2 is an exploded top view of a conventional touch detection device.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram for explaining an operation of performing touch detection when a touch occurs in the touch detection apparatus of FIG. 2. FIG.
4 is a circuit diagram illustrating a touch detection apparatus according to an embodiment.
5 is a circuit diagram illustrating a touch detection apparatus according to another embodiment.
6 is a circuit diagram illustrating a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a waveform diagram for explaining the operation of the touch detection apparatus shown in Fig.
8 is a circuit diagram illustrating a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
9 is a waveform diagram for explaining the operation of the touch detection apparatus shown in Fig.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.The terms used in this specification will be briefly described and the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Also, in certain cases, there may be a term selected arbitrarily by the applicant, in which case the meaning thereof will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term, not on the name of a simple term, but on the entire contents of the present invention.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 그리고 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 시스템을 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.When an element is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements as well, without departing from the spirit or scope of the present invention. Also, the terms "part," " module, "and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software . When a part is "connected" to another part, it includes not only a direct connection but also a connection with another system in the middle.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, 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. 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.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 일 실시예에 따른 터치 검출 장치를 예시한 회로도이다. 4 is a circuit diagram illustrating a touch detection apparatus according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 터치 검출 장치(400)는 센서패드(410), 터치 정전용량(Ct), 기생 정전용량(Cp), 구동 정전용량(Cdrv), 트랜지스터(Q), 연산 증폭기(OP-amp), 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함할 수 있다.4, the touch sensing device 400 includes a sensor pad 410, a touch capacitance Ct, a parasitic capacitance Cp, a driving capacitance Cdrv, a transistor Q, an operational amplifier OP- amp, and an analog-to-digital converter (ADC).

센서패드(410)는 터치 입력 검출을 위해 기판 상에 패터닝된 전극으로서 터치 입력 도구와의 사이에서 터치 정전용량(Ct)을 형성하며, 터치 상태에 따른 센싱 신호를 출력한다. 센서패드(410)는 각각 독립 상태의 다각형으로 복수 개가 형성될 수 있으며, 투명 도전체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 센서패드(410)는 ITO(indium-tin-oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), IZO(indium-zinc-oxide), CNT(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등의 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.The sensor pad 410 forms a touch capacitance Ct with the touch input tool as a patterned electrode on the substrate for touch input detection, and outputs a sensing signal according to the touch state. The sensor pads 410 may be formed in a plurality of independent polygons, and may be formed of a transparent conductive material. For example, the sensor pad 410 may be formed of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO), antimony tin oxide (ATO), indium zinc-oxide (IZO), carbon nanotube (CNT), or graphene ≪ / RTI >

트랜지스터(Q), 기생 정전용량(Cp), 구동 정전용량(Cdrv)은 센서패드(410) 및 이와 연결된 신호배선(미도시됨) 당 하나씩 그룹을 이룰 수 있다. 센서패드(410), 신호배선, 트랜지스터(Q), 기생 정전용량(Cp), 구동 정전용량(Cdrv)을 합하여 "터치 센싱 유닛(touch sensing unit)"라 한다. 이 터치 센싱 유닛은 각각의 구성요소가 멀티플렉서에 의해 전기적으로 연결된 경우를 포함하는 개념이다.The transistor Q, the parasitic capacitance Cp and the driving capacitance Cdrv can be grouped into one each for the sensor pad 410 and the signal wiring (not shown) connected thereto. The sensor pad 410, the signal wiring, the transistor Q, the parasitic capacitance Cp, and the driving capacitance Cdrv 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.

트랜지스터(Q)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 복수의 센서패드(410) 각각과 연결되는 신호배선에 연결될 수 있다. 물론 소스가 신호 배선에 연결되고 드레인에 충전 신호(Vb)가 인가될 수도 있다. 트랜지스터(Q)는 소정의 제어 신호에 따라 스위칭 동작을 할 수 있는 다른 소자로 대체될 수도 있다. The transistor Q 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 signal lines connected to each of the plurality of sensor pads 410. Of course, the source may be connected to the signal line and the charge signal Vb may be applied to the drain. The transistor Q may be replaced with another element capable of switching according to a predetermined control signal.

기생 정전용량(Cp)은 센서패드(410)에 부수되는 정전용량을 의미하는 것으로 센서패드(410) 또는 신호배선 등에 의해 형성되는 일종의 기생 용량이다. 기생 정전용량(Cp)은 터치 검출 장치(400)가 LCD 등의 표시 장치 위에 장착될 때 표시 장치의 공통 전극과의 사이에서 형성되는 정전용량을 포함하는 개념일 수 있다. The parasitic capacitance Cp means a capacitance attached to the sensor pad 410 and is a kind of parasitic capacitance formed by the sensor pad 410 or signal wiring. The parasitic capacitance Cp may be a concept including capacitance formed between the touch sensing device 400 and the common electrode of the display device when the touch sensing device 400 is mounted on a display device such as an LCD.

구동 정전용량(Cdrv)은 센서패드(410)에 기준전압(Vref)을 공급하는 경로에 형성되는 정전용량이다. 기준전압(Vref)은 구형파 신호일 수 있다. 기준전압(Vref)은 듀티비(duty ratio)가 동일한 클럭 신호일 수도 있으나 듀티비가 상이할 수도 있다.The driving electrostatic capacitance Cdrv is a capacitance formed in a path that supplies the reference voltage Vref to the sensor pad 410. [ The reference voltage Vref may be a square wave signal. The reference voltage Vref may be a clock signal having the same duty ratio, but may have a different duty ratio.

연산 증폭기(OP-amp)의 제1 입력단(N2)은 복수의 센서패드들 중 터치 검출 대상이 되는 센서패드(410)의 출력단(N1)과 연결되어 센싱신호가 인가되고 제2 입력단에는 기준 전압(Vref)이 인가된다. 연산 증폭기(OP-amp)의 제1 입력단(N2)과 출력단(N3) 사이에는 구동 정전용량(Cdrv)이 연결되며, 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단(N3)에는 충전 신호(Vb)가 공급되는데, 제1 스위치(SW1)에 의해 상기 충전 신호(Vb)의 공급과 차단이 제어된다. 한편, 연산 증폭기(OP-amp)의 제1 입력단(N2)과 센서패드(410) 출력단(N1) 사이에는 제2 스위치(SW2)가 연결된다. 또한, 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단(N3)은 센서패드(410)의 출력단(N1)으로부터 출력되는 센싱 신호에 기초하여 서로 다른 신호를 출력하며, 레벨 시프트 검출부와 연결된다. 레벨 시프트 검출부는 아날로그-디지털 변환기(ADC), VFC(Voltage to Frequency Converter), 플립플롭(flip-flop), 래치(Latch), 버퍼(Buffer), TR(Transistor), TFT(Thin Film Transistor), 비교기, DAC(Digtal to Analog Converter), 적분기, 미분기 등으로 구성되거나 이러한 구성요소들의 조합으로 구성될 수 있다. 레벨 시프트 검출부는 터치 정전용량에 따라 달라지는 연산 증폭기(OP-amp) 출력단(N3) 전압 변동분에 기초하여 터치 여부를 검출해낸다. The first input terminal N2 of the operational amplifier OP-amp is connected to the output terminal N1 of the sensor pad 410 which is the touch detection object among the plurality of sensor pads and a sensing signal is applied. (Vref) is applied. A driving capacitance Cdrv is connected between the first input terminal N2 and the output terminal N3 of the operational amplifier OP-amp and a charging signal Vb is connected to the output terminal N3 of the operational amplifier OP- And the supply and cutoff of the charging signal (Vb) is controlled by the first switch (SW1). The second switch SW2 is connected between the first input terminal N2 of the operational amplifier OP-amp and the output terminal N1 of the sensor pad 410. The output terminal N3 of the operational amplifier OP-amp outputs different signals based on the sensing signal output from the output terminal N1 of the sensor pad 410 and is connected to the level shift detection unit. The level shift detection unit may include an analog-to-digital converter (ADC), a voltage to frequency converter (VFC), a flip-flop, a latch, a buffer, a TR, a TFT, A comparator, a digital to analog converter (DAC), an integrator, a differentiator, or the like, or a combination of these components. The level shift detection unit detects whether or not the touch is detected based on the voltage variation of the operational amplifier (OP-amp) output terminal N3 that varies depending on the touch capacitance.

이하, 도 4에 도시되는 터치 검출 장치(400)의 동작을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the touch detection apparatus 400 shown in Fig. 4 will be described.

먼저, 트랜지스터(Q)를 턴 온 하여 충전 신호(Vb)를 공급하여, 센서패드(410), 기생 정전용량(Cp)을 충전시킨다. 센서패드(410)에 터치가 발생한 경우에는 충전 신호(Vb)에 의해 터치 정전용량(Ct)이 충전되며, 터치 미발생인 경우에는 터치 정전용량(Ct)이 존재하지 않기 때문에 기생 정전용량(Cp)만이 충전된다. 설명의 편의를 위해 이하에서의 모든 실시예는 센서패드(410)에 터치가 발생하여 터치 정전용량(Ct)이 존재하는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.First, the transistor Q is turned on to supply the charging signal Vb to charge the sensor pad 410 and the parasitic capacitance Cp. The touch capacitance Ct is charged by the charging signal Vb when the touch is generated in the sensor pad 410. Since the touch capacitance Ct does not exist when the touch pad 410 is not touch generated, the parasitic capacitance Cp Is charged. For convenience of description, all embodiments will be described on the assumption that the touch pad 410 has a touch capacitance Ct.

이 후, 트랜지스터(Q)를 턴 오프 하면 충전된 전하가 고립된다. 전하의 안정적인 고립을 위해 연산 증폭기(OP-map)의 입력단(N2) 및 아날로그-디지털 변환기(ADC)의 입력단(N3)은 하이 임피던스(Hi-Z)로 형성되는 것이 바람직하며, 이에 따라, 센서패드(410)의 출력단(N1) 전위는 일정하게 유지될 수 있다. 이와 같이, 전하가 충전되어 고립된 상태를 플로팅(Floating) 상태라고 부른다. 이후, 연산 증폭기(OP-amp)의 제2 입력단에 전압 상승 또는 하강이 발생하는 기준전압(Vref)이 인가되면, 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단(N3) 전압의 레벨은 특정 레벨로 상승 또는 강하하게 되는데, 이러한 현상을 "킥백(kick-back)"이라 부른다. Thereafter, when the transistor Q is turned off, the charged charge is isolated. The input terminal N2 of the operational amplifier OP-map and the input terminal N3 of the analog-to-digital converter ADC are preferably formed to have a high impedance Hi-Z for stable isolation of charges, The potential at the output terminal N1 of the pad 410 can be kept constant. The state in which the charge is charged and isolated as described above is called a floating state. Thereafter, when a reference voltage Vref causing a voltage rise or a voltage drop is applied to the second input terminal of the operational amplifier OP-amp, the level of the output terminal N3 voltage of the operational amplifier OP- Or drop, which is referred to as "kick-back ".

본 발명의 실시예에 따르면, 터치 검출 장치(400)에는 별도의 위상(phase)을 갖는 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)가 포함될 수 있다. 스위칭 소자의 실시예로 단순 스위치만을 도시하였으나, 다른 실시예로 MOS(Metal Oxide Semiconductor), BJT나 FET등의 3단자 소자가 사용될 수 있다. 스위칭 소자로 3단자 소자가 사용될 경우, 제1 스위치(SW)가 온(ON)되는 구간과 제2 스위치(SW2)가 온(ON)되는 구간이 오버랩(Overlap)되지 않도록 제어신호가 각각 인가된다. 일 예로 3단자 소자의 제어단자에 입력되는 제어신호는 로우 레벨 구간에서는 제1 스위치가 온 되고, 하이 레벨 구간에서는 제2 스위치가 온 되도록 설정될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the touch sensing device 400 may include a first switch SW1 and a second switch SW2 having separate phases. Although only a simple switch is shown as an example of the switching device, in other embodiments, a three-terminal device such as a metal oxide semiconductor (MOS), a BJT, or a FET may be used. When a three-terminal device is used as the switching device, a control signal is applied so that a section in which the first switch SW is turned on and a section in which the second switch SW2 is turned on do not overlap each other . For example, the control signal input to the control terminal of the three-terminal device can be set such that the first switch is turned on in the low level interval and the second switch is turned on in the high level interval.

제 1 스위치(SW1)를 온(ON) 하고, 제 2 스위치(SW2)를 오프(OFF) 상태로 유지하면, 구동 정전용량(Cdrv)은 초기화되어 충전 전압(Vb)에 의해 최초 전하량이 충전된다. 한편, 터치 정전용량(Ct) 및 기생 정전용량(Cp)은 트랜지스터(Q)를 턴 온 시켜 동일한 충전 전압(Vb)을 통해 충전시킬 수 있다. 구동 정전용량(Cdrv) 양단의 전압은 연산 증폭기(OP-amp)의 입력단(N2)에 인가되는 기준전압(Vref)의 하이 레벨 전압과 로우 레벨 전압의 차이, 즉, VrefH-VrefL이 되고, 연산 증폭기(OP-amp) 출력단(N3) 전압은 충전 전압(Vb)이 된다.When the first switch SW1 is turned on and the second switch SW2 is kept off, the drive capacitance Cdrv is initialized and the initial charge amount is charged by the charge voltage Vb . On the other hand, the touch capacitance Ct and the parasitic capacitance Cp can be charged through the same charging voltage Vb by turning the transistor Q on. The voltage across the driving capacitance Cdrv becomes the difference between the high level voltage and the low level voltage of the reference voltage Vref applied to the input terminal N2 of the operational amplifier OP-amp, that is, VrefH-VrefL, And the voltage of the amplifier (OP-amp) output terminal N3 becomes the charging voltage Vb.

터치 정전용량(Ct) 및 기생 정전용량(Cp)에 충전된 전하량을 Q1, 구동 정전용량(Cdrv)에 충전된 전하량을 Q2라 하고 (VdrvH-VdrvL)을 △Vdrv 라고 하면, 각 전하량에 대한 수식은 아래와 같아진다. 여기서, 전하 보존 법칙을 나타내는 Q = CV의 수식을 이용하였다. Assuming that the amount of charge charged in the touch capacitance Ct and the parasitic capacitance Cp is Q 1 and the amount of charge in the drive capacitance Cdrv is Q 2 and VdrvH-VdrvL is ΔVdrv, The formula for this is as follows. Here, the equation of Q = CV representing the charge conservation law is used.

Figure 112013079332215-pat00002
Figure 112013079332215-pat00002

Figure 112013079332215-pat00003
Figure 112013079332215-pat00003

한편, 제 2 스위치(SW2)를 온 하고, 제 1 스위치(SW1)를 오프 하면, 터치 정전용량(Ct) 및 기생 정전용량(Cp)에 충전된 전하는 구동 정전용량(Cdrv)과 공유된다. 이에 대한 전하량을 수식으로 나타내면 아래와 같다.On the other hand, when the second switch SW2 is turned on and the first switch SW1 is turned off, the charges charged in the touch capacitance Ct and the parasitic capacitance Cp are shared with the drive capacitance Cdrv. The charge amount is expressed by the following formula.

Figure 112013079332215-pat00004
Figure 112013079332215-pat00004

여기서, Vo는 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단 전압이다. 제 2 스위치(SW2)만을 온 하였을 때의 전하량(Q)은 제 1 스위치(SW1)만을 온 하였을 때 터치 정전용량(Ct) 및 기생 정전용량(Cp)에 충전된 전하량(Q1) 및 구동 정전용량(Cdrv)에 충전된 전하량(Q2)의 합과 같으므로, Q=Q1+Q2가 성립될 수 있다. 여기에, 수학식 2 및 수학식 3을 대입하면 아래의 수학식 4와 같이 전개된다.Here, Vo is the output terminal voltage of the operational amplifier OP-amp. The second amount of charge (Q) has a first switch (SW1), when only hayeoteul one touch capacitance (Ct) and the parasitic amount of charge (Q 1) and the driving electrostatic charging of the electrostatic capacitance (Cp) of the time only hayeoteul on switch (SW2) Is equal to the sum of the amount of charge Q 2 charged in the capacitor Cdrv, so that Q = Q 1 + Q 2 can be established. Substituting Equations (2) and (3) into Equation (4) yields Equation (4).

Figure 112013079332215-pat00005
Figure 112013079332215-pat00005

양 변에 공통으로 존재하는 Cdrv△Vref을 삭제하고, 좌변에 Vo만 남도록 수식을 전개하면 아래의 수학식 5와 같다.Cdrv DELTA Vref, which is common to both sides, is deleted, and the equation is expanded so that Vo remains on the left side.

Figure 112013079332215-pat00006
Figure 112013079332215-pat00006

Figure 112013079332215-pat00007
Figure 112013079332215-pat00007

Figure 112013079332215-pat00008
Figure 112013079332215-pat00008

연산 증폭기(OP-amp) 출력단(N3) 전압의 변동분(△Vo)은 충전 전압(Vb)과 출력 전압(Vo) 간 차이와 같아진다. 제1 스위치(SW1)가 온(ON) 되어 있을 때에는 연산 증폭기(OP-amp) 출력단(N3) 전압이 충전 전압(Vb)과 같기 때문에, 제1 스위치(SW1)가 오프(OFF) 상태인 현재 연산 증폭기(OP-amp) 출력단(N3) 전압을 Vo로 표현한다면, △Vo=Vb-Vo가 되는 것이다. 한편, 수학식 5에서 (△Verf-Vb)는 전압의 크기가 일정한 값을 취하는 상수(constant)이므로, 상수 A로 치환하게 되면(A=△Vref-Vb) 아래와 같다. The variation? Vo of the voltage at the output terminal N3 of the operational amplifier OP-amp becomes equal to the difference between the charging voltage Vb and the output voltage Vo. When the first switch SW1 is turned on, since the voltage of the output terminal N3 of the operational amplifier OP-amp is equal to the charging voltage Vb, the first switch SW1 is turned off, If the voltage of the operational amplifier (OP-amp) output terminal N3 is represented by Vo,? Vo = Vb-Vo. In Equation (5), (DELTA Verf-Vb) is a constant that takes a constant value of the voltage. Therefore, when the constant A is replaced with (A = DELTA Vref-Vb)

Figure 112013079332215-pat00009
Figure 112013079332215-pat00009

기생 정전용량(Cp), 구동 정전용량(Cdrv) 및 A는 일정한 값을 취하는 상수에 해당하므로

Figure 112013079332215-pat00010
를 상수 B로 치환할 수 있다(B=
Figure 112013079332215-pat00011
)The parasitic capacitance Cp, the drive electrostatic capacitance Cdrv, and A correspond to constants taking a constant value
Figure 112013079332215-pat00010
Can be replaced with a constant B (B =
Figure 112013079332215-pat00011
)

상기 수학식 6에 따르면, 연산 증폭기(OP-amp) 출력단 전압의 변동분(△Vo)은 터치 정전용량(Ct)에 비례하게 된다. 이에 따라, 터치 전후의 연산 증폭기(OP-amp) 출력단 전압 변동분, 즉, 레벨 시프트값(△Vo) 또한 터치 정전용량(Ct)에 비례하는 관계가 성립될 수 있다. 또한, 레벨 시프트값(△Vo)을 입력으로 하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)의 출력값 역시 터치 정전용량(Ct)에 선형적으로 비례하게 되어 선형성을 확보할 수 있다.According to Equation (6), the variation? Vo of the output voltage of the operational amplifier (OP-amp) is proportional to the touch capacitance Ct. Accordingly, the relationship between the voltage variation of the operational amplifier (OP-amp) output terminal before and after the touch, that is, the level shift value? Vo and the touch capacitance Ct can be established. In addition, the output value of the analog-to-digital converter (ADC) receiving the level shift value? Vo is also linearly proportional to the touch capacitance Ct, thereby securing the linearity.

한편, 도 5는 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치를 예시한 회로도이다.5 is a circuit diagram illustrating a touch detection apparatus according to another embodiment.

도 5에 도시한 회로도 또한 스위치를 포함하며, 제1 스위치(SW1)가 구동 정전용량(Cdrv) 양단(N12, N13) 사이에 연결되어 있다는 것을 제외하고는 도 4에 도시한 회로도와 동일하다. 도 5의 회로도에서 또한 터치 전후의 연산 증폭기(OP-amp) 출력 전압 변동분의 차분, 즉, 레벨 시프트값(△Vo)이 터치 정전용량에 대해 선형 관계가 된다. The circuit shown in Fig. 5 also includes a switch, which is the same as the circuit shown in Fig. 4, except that the first switch SW1 is connected between both ends N12 and N13 of the driving capacitance Cdrv. In the circuit diagram of Fig. 5, the difference between the operational amplifier (OP-amp) output voltage variations before and after the touch, that is, the level shift value? Vo, is linear with respect to the touch capacitance.

제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)는 도 4에 도시된 실시예와 동일한 방식으로 교번하여 온/오프 된다. 도 5에 도시된 실시예에서도 전하 보존 법칙(Q=CV)을 이용하여 연산 증폭기(OP-amp)의 출력 전압(Vo)을 정리하면, 아래의 수학식과 같이 터치 정전용량(Ct)과의 선형 관계를 도출할 수 있다.The first switch SW1 and the second switch SW2 are alternately turned on / off in the same manner as the embodiment shown in Fig. 5, when the output voltage Vo of the operational amplifier OP-amp is summarized using the charge conservation law (Q = CV), the output voltage Vo of the operational amplifier OP- The relationship can be derived.

Figure 112013079332215-pat00012
Figure 112013079332215-pat00012

(여기서,

Figure 112013079332215-pat00013
)(here,
Figure 112013079332215-pat00013
)

한편, 상기의 방식에서 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)의 온/오프를 제어하는 방식이 문제된다.On the other hand, a method of controlling on / off of the first switch SW1 and the second switch SW2 in the above method is problematic.

가장 쉬운 방법으로 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 미리 정해진 시간동안 온/오프 할 수 있다. 제1 스위치(SW1)는 터치 정전용량(Ct), 기생 정전용량(Cp), 구동 정전용량(Cdrv)이 충분히 충전될 수 있는 최소한의 시간만큼 온 상태를 유지하도록 하고, 제2 스위치(SW2)는 충전된 전하들이 공유될 수 있는 적절한 시간만큼 온 상태를 유지하도록 그 시간 간격을 미리 정할 수 있다. 예를 들면, 터치 검출 대상 노드의 임피던스를 반복 측정하여 시간 정수(τ)를 미리 측정하고 통계적으로 최적화된 시간 간격을 정하는 방법 등이 이용될 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 통계적으로 안전하다고 판단된 시간 간격을 선택하는 방식일 뿐이므로 실제로 최적화된 시간이 적용될 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 각 센서패드 간 편차가 심한 경우에는 통계치의 신뢰도가 떨어질 수 있으며, 이를 보완하기 위해서는 각 스위치의 개폐시간을 최적치보다 상당한 정도로 크게 설정하여야 한다. 만약, 제2 스위치(SW2)가 최적 시간보다 오랫동안 온 상태로 유지된다면, 터치 측정 노드가 외부 네트워크와 불필요하게 오랜 시간 연결되게 되며, 이에 따라 외부 노이즈의 유입 가능성이 높아질 수 있다. The first switch SW1 and the second switch SW2 can be turned on / off for a predetermined time in the easiest manner. The first switch SW1 maintains the ON state for a minimum time period in which the touch capacitance Ct, the parasitic capacitance Cp and the drive capacitance Cdrv can be sufficiently charged, Lt; RTI ID = 0.0 > on < / RTI > state for a suitable period of time in which charged charges can be shared. For example, a method of measuring the impedance of the touch target node repeatedly and measuring the time constant tau in advance and determining a statistically optimized time interval may be used. However, this method has a problem that the optimized time can not be applied because it is only a method of selecting a time interval determined to be statistically safe. In addition, when the deviation between sensor pads is severe, the reliability of the statistics may be degraded. To compensate for this, the switching time of each switch should be set to be considerably larger than the optimum value. If the second switch SW2 is kept on for a longer time than the optimum time, the touch measurement node is connected to the external network for an unnecessary long time, thereby increasing the possibility of influx of external noise.

따라서, 본 발명에서는 스위치 동작의 제어를 최적화시키고자 한다. Therefore, in the present invention, it is desired to optimize the control of the switch operation.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치를 예시한 회로도이다. 6 is a circuit diagram illustrating a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 도 5의 회로도에서 제2 스위치 제어 회로(600)가 추가되었음을 알 수 있다. Referring to FIG. 6, it can be seen that the second switch control circuit 600 is added in the circuit diagram of FIG.

제2 스위치 제어 회로(600)는 비교기(610) 및 제2 스위치 제어부(620)를 포함한다. 임계 전압(Vdc)이 비교기(610)의 제1 입력단에 입력되고, 제2 스위치(SW2)와 센서패드(410)의 연결 노드(S)가 비교기(610)의 제2 입력단에 입력된다. 즉, 비교기(610)는 제2 스위치(SW2)와 센서패드(410)가 연결된 노드(S)의 전압(Vsens)을 계속적으로 관찰한다. 한편, 제2 스위치(SW2)와 센서패드(410)가 연결된 노드(S)는 제1 스위치(SW1)를 통해 그라운드 단자와 연결된다. The second switch control circuit 600 includes a comparator 610 and a second switch control unit 620. The threshold voltage Vdc is input to the first input terminal of the comparator 610 and the connection node S of the second switch SW2 and the sensor pad 410 is input to the second input terminal of the comparator 610. [ That is, the comparator 610 continuously observes the voltage Vsens of the node S to which the second switch SW2 and the sensor pad 410 are connected. Meanwhile, the node S to which the second switch SW2 and the sensor pad 410 are connected is connected to the ground terminal through the first switch SW1.

도 6에서는 도 5의 회로도를 기반으로 하여 제2 스위치 제어 회로(600)가 추가된 형태를 예시하였으나, 도 4의 회로도에서도 동일하게 제2 스위치 제어 회로(600)가 추가될 수 있다. 즉, 도 4의 회로도에서도 제2 스위치(SW2)와 센서패드(410)가 연결된 노드(S)의 전위(Vsens)를 관찰하여 제2 스위치(SW2)의 동작을 제어하는 제2 스위치 제어 회로(600)가 동일하게 추가될 수 있다. Although FIG. 6 illustrates a mode in which the second switch control circuit 600 is added based on the circuit diagram of FIG. 5, the second switch control circuit 600 may be added in the circuit diagram of FIG. 4, a second switch control circuit (not shown) for controlling the operation of the second switch SW2 by observing the potential Vsens of the node S to which the second switch SW2 and the sensor pad 410 are connected 600 may be added equally.

도 7은 도 6에 도시된 회로도에서 비교기가 관찰하는 노드(S)의 전압 파형(Vsens) 및 스위치(SW1, SW2)의 개폐상태를 예시하는 도면이다. Fig. 7 is a diagram illustrating the voltage waveform Vsens of the node S observed by the comparator in the circuit diagram shown in Fig. 6 and the opening and closing states of the switches SW1 and SW2.

도 6 및 도 7을 참조하여, 제2 스위치 제어 회로(600)의 동작을 설명하면 다음과 같다. 6 and 7, the operation of the second switch control circuit 600 will be described below.

먼저, 제1 스위치(SW1)가 온 상태이고, 제2 스위치(SW2)가 오프 상태일 때(T1 구간)에는 트랜지스터(Q)가 턴 온 되어 터치 정전용량(Ct) 및 기생 정전용량(Cp)이 충전 신호(Vb)에 의해 충전된다. 도 6에서는 충전 신호(Vb)가 공급되는 경우를 예시하였으나, 충전 신호(Vb)는 공급되지 않을 수도 있다. 즉, 센서패드(410)의 출력단(N21)에 연결되는 트랜지스터(Q), 및 트랜지스터(Q)를 통해 인가되는 충전 신호(Vb)가 생략될 수도 있다. 이 경우, 제1 스위치(SW1)가 온 되면, 센서패드(410) 및 이와 연결된 정전용량(Ct, Cp)에 존재하는 모든 전하가 방전되게 된다. First, when the first switch SW1 is in the on state and the second switch SW2 is in the off state (T1 period), the transistor Q is turned on to turn on the touch capacitance Ct and the parasitic capacitance Cp, Is charged by the charging signal Vb. Although FIG. 6 illustrates the case where the charging signal Vb is supplied, the charging signal Vb may not be supplied. That is, the transistor Q connected to the output terminal N21 of the sensor pad 410 and the charging signal Vb applied through the transistor Q may be omitted. In this case, when the first switch SW1 is turned on, all the charges existing in the sensor pad 410 and the capacitances Ct and Cp connected thereto are discharged.

제1 스위치(SW1)가 온 상태일 때 비교기(610)의 관찰 노드(S)는 접지와 연결되기 때문에 그 전위(Vsens)가 0V로 유지된다. 한편, 구동 정전용량(Cdrv)의 양단은 제1 스위치(SW1)에 의해 동전위로 유지된다.Since the observation node S of the comparator 610 is connected to the ground when the first switch SW1 is on, its potential Vsens is maintained at 0V. On the other hand, both ends of the driving electrostatic capacitance Cdrv are held on the same potential by the first switch SW1.

정전용량에 충전 신호가 공급되거나, 정전용량 양단이 동전위가 되어 전하가 모두 방전되는 과정을 "초기화 과정”이라 칭하기로 한다. 제1 스위치(SW1)가 온 상태일 때에는 센서패드(410), 센서패드(410)와 연결된 정전용량(Ct, Cp), 구동 정전용량(Cdrv)이 모두 초기화된다. The process in which the charge signal is supplied to the electrostatic capacity or both ends of the electrostatic capacity are placed on the same potential and all of the charge is discharged will be referred to as "initialization process ". When the first switch SW1 is on, The capacitances Ct and Cp and the driving capacitance Cdrv connected to the sensor pad 410 are all initialized.

제1 스위치(SW1)가 오프 상태로 바뀌고, 제2 스위치(SW2)가 온 되면(T2 구간), 터치 정전용량(Ct) 및 기생 정전용량(Cp)에 충전되었던 전하는 구동 정전용량(Cdrv)과 함께 공유된다. 트랜지스터(Q)도 오프 상태로 전환되어 충전 신호(Vb)의 공급이 차단된다. T1 구간에서 구동 정전용량(Cdrv) 양단(N22, N23)은 제1 스위치(SW1)에 의해 동전위로 유지되었기 때문에 구동 정전용량(Cdrv)에는 전하가 충전되어 있지 못하다가, T2 구간이 되면, 터치 정전용량(Ct) 및 기생 정전용량(Cp)에 충전된 전하가 구동 정전용량(Cdrv)으로 유입된다. 이에 따라 구동 정전용량(Cdrv) 양단의 전압은 상승하게 되고, 관찰 노드(S)의 전위(Vsens) 또한 함께 상승한다. When the first switch SW1 is turned off and the second switch SW2 is turned on in the period T2, the charges charged in the touch capacitance Ct and the parasitic capacitance Cp become equal to the drive capacitance Cdrv Shared together. The transistor Q is also turned off and the supply of the charging signal Vb is interrupted. The drive capacitance Cdrv is not charged because the both ends N22 and N23 of the drive capacitance Cdrv are held on the same potential by the first switch SW1 in the T1 interval, The electric charge charged in the electrostatic capacitance Ct and the parasitic electrostatic capacitance Cp flows into the driving electrostatic capacity Cdrv. As a result, the voltage across the driving capacitance Cdrv rises and the potential Vsens of the observation node S also rises.

비교기(610)는 임계 전압(Vdc) 대비 관찰 노드(S)의 전위(Vsens)를 지속적으로 관찰하며, 관찰 노드(S)의 전위(Vsens)가 상승하는 경우에는 제1 전위(V1)보다 작을 때 제1 신호, 제1 전위(V1) 이상일 때 제2 신호를 출력한다. 또한, 관찰 노드의 전위(Vsens)가 하강하는 경우에는 제2 전위(V2)보다 클 때 제3 신호, 제2 전위(V2) 이하일 때 제4 신호를 출력한다.The comparator 610 continuously observes the potential Vsens of the observation node S with respect to the threshold voltage Vdc and when the potential Vsens of the observation node S rises, it is smaller than the first potential V1 And outputs a second signal when the first signal is higher than the first potential V1. Further, when the potential Vsens of the observation node falls, the third signal is outputted when it is larger than the second potential V2 and the fourth signal when the potential is lower than the second potential V2.

제1 전위(V1)와 제2 전위(V2)는 이상적인 경우 동일할 수 있지만, 실제로는 비교기(610)의 오프셋 크기에 따라 달라질 수 있다. 제1 전위(V1)가 제2 전위(V2)보다 큰 값일 수 있다. 제2 스위치 제어부(620)는 비교기(610)의 출력 신호에 따라서 제2 스위치(SW2)의 온/오프를 제어한다. The first potential V1 and the second potential V2 may be identical in an ideal case, but may actually vary depending on the offset size of the comparator 610. [ The first potential V1 may be a value larger than the second potential V2. The second switch control unit 620 controls on / off of the second switch SW2 in accordance with the output signal of the comparator 610. [

T2 구간에서 관찰 노드(S)의 전위(Vsens)는 상승하는데 제1 전위(V1)보다 낮은 구간에서는 비교기(610)가 제1 신호를 출력한다. 제2 스위치 제어부(620)는 상기 제1 신호에 기초하여 제2 스위치(SW2)를 온 상태로 지속시킨다. 관찰 노드의 전위(Vsens)가 지속적으로 상승하여 제1 전위(V1) 이상이 되면, 비교기(610)는 제2 신호를 출력한다. 제2 스위치 제어부(620)는 상기 제2 신호에 기초하여 제2 스위치(SW2)를 오프 상태로 전환한다(T3 구간).The potential Vsens of the observation node S increases in the T2 interval and the comparator 610 outputs the first signal in a period lower than the first potential V1. The second switch control unit 620 keeps the second switch SW2 on in accordance with the first signal. The comparator 610 outputs the second signal when the potential Vsens of the observation node continuously rises and becomes equal to or higher than the first potential V1. The second switch control unit 620 switches the second switch SW2 to the OFF state based on the second signal (T3 section).

제2 스위치(SW2)가 오프 상태로 전환되면(T3 구간), 터치 정전용량(Ct), 기생 정전용량(Ct) 및 주위 도선에 존재하는 저항들 때문에 관찰 노드(S)의 전위(Vsens)는 하강하게 된다. 관찰 노드의 전위(Vsens)가 하강하는 레벨이 제2 전위(V2)보다 클 때에는 비교기(610)로부터 제3 신호가 출력된다. 제2 스위치 제어부(620)는 상기 제3 신호에 기초하여 제2 스위치(SW2)를 지속적으로 오프 상태로 유지한다. 관찰 노드의 전위(Vsens)의 하강이 계속되고, 그 전위가 제2 전위(V2) 밑으로 떨어지면, 비교기(610)는 제4 신호를 출력한다. 제2 스위치 제어부(620)는 상기 제4 신호에 기초하여 제2 스위치(SW2)를 온 상태로 전환한다. The potential Vsens of the observation node S due to the resistances existing in the touch capacitance Ct, the parasitic capacitance Ct and the peripheral conductor is changed to the potential Vsens at the time of the turn-off of the second switch SW2 . When the level at which the potential Vsens of the observation node falls is larger than the second potential V2, the third signal is outputted from the comparator 610. [ The second switch control unit 620 keeps the second switch SW2 in the OFF state based on the third signal. The falling of the potential Vsens of the observation node continues, and when the potential falls below the second potential V2, the comparator 610 outputs the fourth signal. The second switch control unit 620 switches the second switch SW2 to the ON state based on the fourth signal.

제2 스위치(SW2)가 온 상태로 전환되면, 관찰 노드의 전위(Vsens)는 제1 전위(V1)까지 다시 상승한다(T4 구간). 이는 구동 정전용량(Cdrv)이 기준동전압(Vref)에 의해 다시 충전되기 때문이다. T3 구간 내지 T4 구간과 같은 동작을 반복하면서 관찰 노드의 전위(Vsens)는 제1 전위(V1)와 제2 전위(V2) 사이에서 유지되게 된다.When the second switch SW2 is turned on, the potential Vsens of the observation node rises to the first potential V1 again (T4 section). This is because the driving electrostatic capacitance Cdrv is charged again by the reference copper voltage Vref. The potential Vsens of the observation node is maintained between the first potential V1 and the second potential V2 while repeating the same operation as the period from the period T3 to the period T4.

도 7에서는 제1 전위(V1)가 기준전압(Vref)의 전위와 동일한 것으로 예시하였으나, 그보다 작은 전위로 선택할 수도 있다. 제1 전위(V1)가 작게 설정될수록 도 7에서의 T1 구간이 짧아질 수 있고, 제2 스위치(SW2)가 온 상태로 유지되는 시간 또한 단축되며, 이에 따라 터치 검출의 속도가 향상될 수 있다.In FIG. 7, the first potential V1 is illustrated as being equal to the potential of the reference voltage Vref, but it may be selected as a potential smaller than the first potential V1. The smaller the first potential V1 is set, the shorter the T1 interval in Fig. 7 and the shorter the time that the second switch SW2 is maintained in the on state, thereby improving the speed of touch detection .

도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따르면 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 방식에 비해 제2 스위치(SW2)가 온 상태로 유지되는 시간이 단축되어, 외부 노이즈의 영향을 상대적으로 적게 받을 수 있다. 또한, 제2 스위치(SW2)의 개폐 시간은 전기적 조건에 의해 자동적으로 결정되며, 통계적인 방식 등에 의해 결정된 개폐 시간 등을 저장할 필요가 없어지게 되므로, 회로 내 저장장치 등의 크기를 최적화할 수 있게 된다. 그러나, 도 6에 도시되는 바와 같이, 관찰 노드(S)가 센서패드(410)와 연결된 지점, 즉, 외부 지점에 존재하기 때문에 완벽한 노이즈의 차단은 불가능하다는 측면 역시 존재한다.According to the embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 6 and 7, the time for which the second switch SW2 is maintained in the ON state is shortened as compared with the method described with reference to FIGS. 4 and 5, Can be relatively small. Further, the open / close time of the second switch SW2 is automatically determined by the electrical condition, and it becomes unnecessary to store the open time and the like determined by a statistical method or the like, so that the size of the in-circuit storage device can be optimized do. However, as shown in FIG. 6, since the observation node S exists at a point connected to the sensor pad 410, that is, at an external point, there is also the aspect that perfect noise can not be blocked.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치를 예시하는 회로도이다. 8 is a circuit diagram illustrating a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 제2 스위치 제어 회로(800)의 비교기(810)가 관찰하는 노드의 위치가 다르다는 것 외에는 도 6을 참조하여 설명한 회로도와 동일함을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the circuit diagram is the same as that described with reference to FIG. 6 except that the position of the node observed by the comparator 810 of the second switch control circuit 800 is different.

구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 스위치 제어 회로(800)의 비교기(810)는 구동 정전용량(Cdrv) 일단(N32)과 연산 증폭기(OP-amp)의 제1 입력단이 연결된 노드(S)의 전위를 관찰한다. 연산 증폭기(OP-amp)의 제2 입력단에는 기준전압(Vref)이 입력되며, 연산 증폭기(OP-amp)의 출력단은 구동 정전용량(Cdrv)의 타단(N33)과 연결되는 것은 도 6에서와 같다.Specifically, the comparator 810 of the second switch control circuit 800 according to another embodiment of the present invention may include a comparator 810 for comparing the driving capacitance Cdrv of the first node N32 and the node N32 of the operational amplifier OP- (S) is observed. The reference voltage Vref is input to the second input terminal of the operational amplifier OP-amp and the output terminal of the operational amplifier OP-amp is connected to the other terminal N33 of the driving capacitance Cdrv. same.

도 8에서는 도 5의 회로도를 기반으로 하여 제2 스위치 제어 회로(800)가 추가된 형태를 예시하였으나, 도 4의 회로도에서도 동일하게 제2 스위치 제어 회로(800)가 추가될 수 있다. 즉, 도 4의 회로도에서도 구동 정전용량(Cdrv) 일단과 연산 증폭기(OP-amp)의 제1 입력단이 연결된 노드(S)의 전위를 관찰하여 제2 스위치(SW2)의 동작을 제어하는 제2 스위치 제어 회로(800)가 동일하게 추가될 수 있다. Although FIG. 8 illustrates a mode in which the second switch control circuit 800 is added based on the circuit diagram of FIG. 5, the second switch control circuit 800 may be added in the circuit diagram of FIG. That is, in the circuit diagram of FIG. 4, the second switch SW2 controls the operation of the second switch SW2 by observing the potential of the node S connected to one end of the driving capacitance Cdrv and the first input terminal of the operational amplifier OP- The switch control circuit 800 can be added equally.

도 9는 도 8에 도시된 터치 검출 장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다. 9 is a waveform diagram for explaining the operation of the touch detection apparatus shown in Fig.

도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다. 8 and 9, the operation of the touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention will be described as follows.

먼저, 제1 스위치(SW1)가 온 상태이고, 제2 스위치(SW2)가 오프 상태일 때(T1 구간)에는 센서패드(410)가 초기화된다. 전술한 바와 같이, 트랜지스터(Q)가 턴 온 되어 터치 정전용량(Ct) 및 기생 정전용량(Cp)이 충전 신호(Vb)에 의해 충전될 수도 있고, 충전 신호(Vb)가 존재하지 않는 경우 센서패드(410) 및 이와 연결된 정전용량(Ct, Cp)에 존재하는 모든 전하가 방전될 수도 있다. 연산 증폭기(OP-amp)의 제1 입력단과 연결된 관찰 노드의 전위(Vsens)는 상기 연산 증폭기(OP-amp)의 제2 입력단에 기준전압(Vref)이 입력되기 때문에 제1 스위치(SW1)가 온 상태로 유지되는 동안 기준전압(Vref)과 동일한 전위로 유지된다. First, the sensor pad 410 is initialized when the first switch SW1 is on and the second switch SW2 is off (T1 period). As described above, when the transistor Q is turned on so that the touch capacitance Ct and the parasitic capacitance Cp may be charged by the charging signal Vb and the charging signal Vb is not present, All of the charges present in the pad 410 and the capacitances Ct and Cp connected thereto may be discharged. The potential Vsens of the observation node connected to the first input terminal of the operational amplifier OP-amp is set to the reference potential Vref because the reference voltage Vref is input to the second input terminal of the operational amplifier OP- And remains at the same potential as the reference voltage Vref while being kept in the ON state.

제1 스위치(SW1)가 오프 상태로 바뀌고, 제2 스위치(SW2)가 오프 상태에서 온 상태로 바뀌면(T2 구간), 제2 스위치(SW2) 양단에는 상대적으로 큰 전위차가 발생하게 된다. 연산 증폭기(OP-amp)가 실제로는 무한대의 이득을 가지고 있지 않기 때문에, 터치 검출 장치가 기준전압(Vref)으로 정상 상태(Steady State)에 도달해 있지 않은 경우에는 관찰 노드의 전위(Vsens)가 순간적으로 떨어졌다가 다시 회복될 수 있다. 따라서, 제2 스위치(SW2)의 개폐가 반복될 때 관찰 노드의 전위(Vsens)가 순간적으로 변동된다면, 터치 검출 장치가 기준전압(Vref)의 정상 상태에 도달하지 않았음을 알 수 있다.A relatively large potential difference is generated across the second switch SW2 when the first switch SW1 is turned off and the second switch SW2 is switched from the off state to the on state. Since the operational amplifier OP-amp does not actually have an infinite gain, when the touch detection apparatus does not reach the steady state at the reference voltage Vref, the potential Vsens of the observation node becomes It can be instantly dropped and then recovered again. Therefore, if the potential Vsens of the observation node is instantaneously changed when the second switch SW2 is repeatedly opened and closed, it can be seen that the touch detection apparatus has not reached the steady state of the reference voltage Vref.

비교기(810)의 제1 입력단에는 임계전압(Vdc)이 입력되고, 제2 입력단은 관찰 노드(S)와 연결된다. 비교기(810)는 임계전압(Vdc)과 관찰 노드 전위(Vsens)를 비교하는데 임계전압(Vdc)은 기준전압(Vref) 또는 그보다 작은 전압으로 설정될 수 있다. 도 9에서는 임계전압(Vdc)이 기준전압(Vref)과 동일한 경우를 예시하였다. A threshold voltage Vdc is input to the first input terminal of the comparator 810 and a second input terminal is connected to the observation node S. [ The comparator 810 compares the threshold voltage Vdc with the observation node potential Vsens and the threshold voltage Vdc may be set to a voltage lower than or equal to the reference voltage Vref. In FIG. 9, the case where the threshold voltage Vdc is equal to the reference voltage Vref is exemplified.

비교기(810)는 임계전압(Vdc)과 관찰 노드 전위(Vsens)가 임계치 이상의 차이가 나는 경우에는 제1 신호를 출력하고, 제2 스위치 제어부(820)는 이 신호를 전달받아 제2 스위치(SW2)가 개폐를 반복하도록 제어한다(T3 구간). 제2 스위치(SW2)가 개폐를 반복하면 터치 검출 장치는 기준전압(Vref)의 정상 상태에 도달하게 된다. 이 상태에서는 제2 스위치(SW2)의 개폐를 반복하더라도 비교기(810)에 입력되는 임계전압(Vdc)과 관찰 노드 전위(Vsens) 간 차이가 임계치 미만으로 떨어지게 된다. 비교기(810)는 임계전압(Vdc)과 관찰 노드 전위(Vsens) 간 차이가 임계치 미만일 때 제2 신호를 출력하고, 제2 스위치 제어부(820)는 이 신호를 전달받아 제2 스위치(SW)로 하여금 개폐 반복 동작을 중지하고 오프 상태로 유지될 수 있도록 한다(T4 구간). The comparator 810 outputs a first signal when the threshold voltage Vdc and the observation node potential Vsens differ by more than a threshold value and the second switch control unit 820 receives the signal to receive the second switch SW2 (T3 section). When the second switch SW2 is repeatedly opened and closed, the touch detection device reaches the steady state of the reference voltage Vref. In this state, even if the second switch SW2 is repeatedly opened and closed, the difference between the threshold voltage Vdc input to the comparator 810 and the observation node potential Vsens falls below the threshold value. The comparator 810 outputs a second signal when the difference between the threshold voltage Vdc and the observation node potential Vsens is less than the threshold value and the second switch control unit 820 receives the signal and receives the signal to the second switch SW Thereby stopping the opening / closing repetitive operation and maintaining the OFF state (T4 section).

도 9를 참조하면, 제2 스위치(SW2)가 처음으로 온 상태로 지속되는 구간(T2 구간)이 상대적으로 길다는 것을 알 수 있는데, 이는 최초 시점에서 터치 검출 장치가 어느 정도는 충전될 수 있도록 하기 위함이다. 그러나, 반드시 그 충전 시간을 둘 필요는 없다. Referring to FIG. 9, it can be seen that the interval (T2 interval) during which the second switch SW2 is first turned on is relatively long. This is because the touch sensing device can be charged to some extent . However, it is not necessary to set the charging time.

도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 실시예에 따르면, 비교기(810)의 관찰 노드(S)가 외부와 연결되어 있지 않기 때문에 노이즈에 대한 영향을 더욱 줄일 수 있게 된다.According to the embodiment described with reference to FIGS. 8 and 9, since the observation node S of the comparator 810 is not connected to the outside, the influence on the noise can be further reduced.

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.

600, 800: 제2 스위치 제어 회로
610, 810: 비교기
620, 820: 제2 스위치 제어부
600, 800: Second switch control circuit
610, 810: comparator
620, 820: a second switch control section

Claims (15)

초기화 과정 후 기준전압에 응답하여 터치 상태에 따른 센싱 신호를 출력하는 센서패드;
상기 센서패드와 연결된 제1 입력단 및 상기 기준전압을 수신하는 제2 입력단을 가지며, 상기 센싱 신호에 응답하여 서로 다른 신호를 출력하는 연산 증폭기;
상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 출력단 사이에 연결된 구동 정전용량 양단의 전위를 제어하는 제1 스위치;
상기 제1 스위치와 교번하여 온-오프되며 상기 센서패드와 상기 연산 증폭기의 제1 입력단 간의 연결을 스위칭하는 제2 스위치; 및
상기 센싱 신호를 기초로 상기 제2 스위치의 온/오프를 제어하는 제2 스위치 제어 회로를 포함하는, 터치 검출 장치.
A sensor pad for outputting a sensing signal according to a touch state in response to a reference voltage after the initialization process;
An operational amplifier having a first input connected to the sensor pad and a second input receiving the reference voltage and outputting different signals in response to the sensing signal;
A first switch for controlling a potential at both ends of a driving capacitance connected between a first input terminal and an output terminal of the operational amplifier;
A second switch which is alternately turned on and off with respect to the first switch and switches connection between the sensor pad and the first input terminal of the operational amplifier; And
And a second switch control circuit for controlling on / off of the second switch based on the sensing signal.
제1항에 있어서,
상기 제2 스위치 제어 회로는 상기 센서패드와 상기 제2 스위치가 연결된 제1 노드 또는 상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 상기 구동 정전용량이 연결된 제2 노드의 전위를 기초로 상기 제2 스위치의 온/오프를 제어하는, 터치 검출 장치.
The method according to claim 1,
And the second switch control circuit controls the on / off state of the second switch based on the potential of the first node connected to the sensor pad and the second switch or the first node of the operational amplifier and the second node connected to the drive capacitance, OFF of the touch detection device.
제1항에 있어서,
상기 제2 스위치 제어 회로는,
임계전압과 상기 센싱 신호를 비교하여, 상기 센싱 신호가 제1 전위 이상인 경우 제1 신호를 출력하고 상기 센싱 신호가 제2 전위 미만인 경우 제2 신호를 출력하는 비교기; 및
상기 제1 신호에 응답하여 상기 제2 스위치를 오프하고, 상기 제2 신호에 응답하여 상기 제2 스위치를 온 되도록 제어하는 제2 스위치 제어부를 포함하는, 터치 검출 장치.
The method according to claim 1,
The second switch control circuit includes:
A comparator for comparing a threshold voltage with the sensing signal and outputting a first signal when the sensing signal is higher than the first potential and outputting a second signal when the sensing signal is lower than the second potential; And
And a second switch control section for turning off the second switch in response to the first signal and controlling the second switch to be turned on in response to the second signal.
제3항에 있어서,
상기 제1 전위는 상기 기준전압 이하의 전위이며, 상기 제2 전위는 상기 제1 전위보다 낮은 전위인, 터치 검출 장치.
The method of claim 3,
Wherein the first potential is a potential lower than the reference voltage and the second potential is lower than the first potential.
제1항에 있어서,
상기 제2 스위치 제어 회로는,
임계전압과 상기 센싱 신호를 비교하여, 상기 센싱 신호의 전위 변동폭이 임계치 이상인 경우 제1 신호를 출력하고 상기 센싱 신호의 전위 변동폭이 임계치 미만인 경우 제2 신호를 출력하는 비교기; 및
상기 제1 신호에 응답하여 상기 제2 스위치의 개폐가 반복되도록 제어하고, 상기 제2 신호에 응답하여 상기 제2 스위치가 오프 상태로 유지되도록 제어하는 제2 스위치 제어부를 포함하는, 터치 검출 장치.
The method according to claim 1,
The second switch control circuit includes:
A comparator comparing the threshold voltage with the sensing signal and outputting a first signal when the potential fluctuation width of the sensing signal is equal to or greater than a threshold value and outputting a second signal when the potential fluctuation width of the sensing signal is less than a threshold value; And
And a second switch control section for controlling the second switch so as to repeatedly open and close in response to the first signal and to control the second switch to remain in the OFF state in response to the second signal.
제5항에 있어서,
상기 임계전압은 상기 기준전압 이하인, 터치 검출 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the threshold voltage is equal to or lower than the reference voltage.
제1항에 있어서,
상기 기준전압에 따른 상기 연산 증폭기 출력단에서의 전압 변동분을 기초로 터치 여부를 검출하는 레벨 시프트 검출부를 더 포함하는, 터치 검출 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a level shift detecting section for detecting whether or not a touch is made based on a voltage variation at the output terminal of the operational amplifier according to the reference voltage.
센서패드 및 상기 센서패드와의 연결이 스위칭되는 구동 정전용량을 초기화시키는 단계;
연산 증폭기의 제1 입력단과 연결된 상기 센서패드를 상기 구동 정전용량과 연결시키는 단계; 및
상기 연산 증폭기의 제2 입력단에 인가되는 기준전압에 응답하여 상기 센서패드에서 출력되는 센싱 신호를 기초로 상기 센서패드와 상기 구동 정전용량 간 연결을 스위칭 제어하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.
Initializing a driving capacitance in which connection between the sensor pad and the sensor pad is switched;
Coupling the sensor pad coupled to the first input of the operational amplifier to the driving capacitance; And
And switching the connection between the sensor pad and the driving capacitance based on a sensing signal output from the sensor pad in response to a reference voltage applied to a second input of the operational amplifier.
제8항에 있어서,
상기 스위칭 제어 단계는, 상기 센서패드의 출력단 전위 또는 상기 제1 입력단의 전위를 기초로 상기 센서패드와 상기 구동 정전용량 간 연결을 스위칭 제어하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the switching control step includes switching control of connection between the sensor pad and the driving capacitance based on an output terminal potential of the sensor pad or a potential of the first input terminal.
제8항에 있어서,
상기 스위칭 제어 단계는,
임계전압과 상기 센싱 신호를 비교하여, 상기 센싱 신호가 제1 전위 이상인 경우 또는 상기 센싱 신호가 제2 전위 미만인 경우 각각 상기 센서패드와 상기 구동 정전용량을 차단 및 연결시키는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the switching control step comprises:
And comparing the sensed signal with the threshold voltage to disconnect and connect the sensor pad and the driving capacitance when the sensing signal is greater than or equal to the first potential or when the sensing signal is less than the second potential, Way.
제10항에 있어서,
상기 제1 전위는 상기 기준전압의 전위 이하의 전위이며, 상기 제2 전위는 상기 제1 전위보다 낮은 전위인, 터치 검출 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the first potential is a potential lower than the potential of the reference voltage, and the second potential is lower than the first potential.
제8항에 있어서,
상기 스위칭 제어 단계는,
임계전압과 상기 센싱 신호를 비교하여, 상기 센싱 신호의 전위 변동폭이 임계치 이상인 경우에는 상기 센서패드와 상기 구동 정전용량 간의 연결 및 차단을 반복하고, 상기 센싱 신호의 전위 변동폭이 상기 임계치 미만인 경우에는 상기 센서패드와 상기 구동 정전용량 간의 차단을 유지하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the switching control step comprises:
Comparing the threshold voltage with the sensing signal and repeating the connection and disconnection between the sensor pad and the driving electrostatic capacitance when the potential fluctuation width of the sensing signal is equal to or greater than the threshold value, and when the potential fluctuation width of the sensing signal is less than the threshold value, And maintaining an interruption between the sensor pad and the drive capacitance.
제12항에 있어서,
상기 임계전압은 상기 기준전압 이하인, 터치 검출 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the threshold voltage is equal to or less than the reference voltage.
제8항에 있어서,
상기 기준전압에 따른 상기 연산 증폭기 출력단에서의 전압 변동분을 기초로 터치 여부를 검출하는 단계를 더 포함하는, 터치 검출 방법.
9. The method of claim 8,
Further comprising the step of detecting whether or not the touch is based on the voltage variation at the output of the operational amplifier according to the reference voltage.
터치 입력도구와의 관계에서 터치 정전용량을 형성하는 센서패드;
상기 센서패드와 그라운드 단자 사이에 연결되어, 상기 센서패드를 초기화시키는 과정에만 온(ON) 상태인 제1 스위치;
상기 터치 정전용량에 기초하여 상기 센서패드가 출력하는 센싱 신호가 입력되는 제1 입력단 및 기준전압이 인가되는 제2 입력단을 가지며, 터치 검출 신호를 출력하는 연산 증폭기;
상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 출력단 사이에 연결되는 구동 정전용량;
상기 구동 정전용량 양단에 연결되어, 상기 센서패드가 충전되는 동안에만 온(ON) 상태인 제2 스위치;
상기 센서패드와 상기 연산 증폭기의 제1 입력단 사이에 연결되어, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치와 교번하여 온-오프 되는 제3 스위치; 및
상기 센싱 신호와 기설정된 임계전압을 비교하여 상기 제3 스위치의 온-오프를 제어하는 제3 스위치 제어부를 포함하는, 터치 검출 장치.
A sensor pad forming a touch capacitance in relation to the touch input tool;
A first switch connected between the sensor pad and the ground terminal, the first switch being ON only in the process of initializing the sensor pad;
An operational amplifier having a first input terminal receiving a sensing signal output from the sensor pad and a second input terminal receiving a reference voltage based on the touch capacitance and outputting a touch detection signal;
A driving electrostatic capacitance connected between the first input terminal and the output terminal of the operational amplifier;
A second switch connected to both ends of the driving capacitance, the second switch being ON only while the sensor pad is being charged;
A third switch connected between the sensor pad and a first input terminal of the operational amplifier, the third switch being alternately turned on and off with respect to the first switch and the second switch; And
And a third switch control unit for comparing the sensing signal with a preset threshold voltage to control on / off of the third switch.
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