KR101693469B1

KR101693469B1 - A pressure sensing device using a touch screen panel operation

Info

Publication number: KR101693469B1
Application number: KR1020150072264A
Authority: KR
Inventors: 이진국; 이영호
Original assignee: (주)이미지스테크놀로지
Priority date: 2015-05-23
Filing date: 2015-05-23
Publication date: 2017-01-09
Also published as: KR20160137913A

Abstract

본 발명은 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 터치스크린 패널(TSP) 동작을 이용한 압력 센싱 장치로서, 복수의 터치송신전극(Touch Tx)과 복수의 터치수신전극(Touch Rx)의 조합으로 교차하는 복수의 노드를 통해 채널을 형성하는 터치 센서가 배치 구성되고, 상기 터치 센서의 상부로 압력에 의해 정전용량 성분이 변화하는 정전용량 변화 구성부가 배치 구성되며, 상기 정전용량 변화 구성부의 상부로 복수의 압력전극을 형성하는 압력 센서가 배치 구성되고, 상기 압력 센서의 상부로 커버 윈도우가 배치되는 구조로 구성되는 TSP 터치부; 및 상기 TSP 터치부의 터치 센서와 전기적으로 연결 접속되어, 상기 TSP 터치부의 커버 윈도우에 손가락 또는 스타일러스 펜(터치 봉)이 터치됨에 따라 발생하는 상호 정전용량의 변화되는 값을 검출하여 터치 센싱 기능을 수행하는 터치 컨트롤러IC와, 상기 TSP 터치부의 압력 센서와 전기적으로 연결 접속되어, 상기 TSP 터치부의 커버 윈도우에 손가락 또는 스타일러스 펜(터치 봉)이 터치되는 터치 압(힘의 세기)에 따라 상기 정전용량 변화 구성부에 의해 변화하는 상호 정전용량 값을 검출하여 압력 센싱 기능을 수행하는 압력 컨트롤러IC를 포함하는 TSP 컨트롤러를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치에 따르면, 터치 센싱 기능을 위해 구성되는 기존의 터치스크린 패널(TSP) 상에 압력에 의해 정전용량이 변하는 정전용량 변화 구성부(유전체 or 에어 갭)를 구비하고, 정전용량 변화 구성부의 상부로 수신 전극으로 기능하는 복수의 압력전극이 형성된 압력 센서를 별도의 레이어(layer)에 형성되도록 구성함으로써, 터치 센싱 기능의 구현은 물론, 터치스크린 패널 상에 가해지는 터치 압에 의해 발생하는 압력에 따라 변화된 정전용량 값의 검출을 통해 압력 센싱 기능이 구현될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기존의 터치스크린 패널(TSP)에 하나의 레이어(layer)만을 추가하여 압력 센서를 구성하는 간단한 구조를 갖고, 기존 터치스크린 패널(TSP)에 있는 Tx 신호를 이용하여 압력 센싱 기능이 가능하도록 구성함으로써, 압력 센싱 기능의 구현을 위한 압력 센서의 설계 및 제어가 간단하게 구현됨은 물론, 압력 센서의 구현 비용의 절감을 통한 생산성이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.The present invention relates to a pressure sensing device using a touch screen panel operation, and more particularly, to a pressure sensing device using a touch screen panel (TSP), which includes a plurality of touch transmission electrodes (Touch Tx) Touch Rx), a capacitance change constituent part in which a capacitance component changes due to a pressure is arranged above the touch sensor, and the electrostatic capacitance change part is arranged above the touch sensor, A TSP touch part having a structure in which a pressure sensor for forming a plurality of pressure electrodes is disposed on the upper portion of the capacitance change forming part and a cover window is disposed above the pressure sensor; And a touch sensing function for sensing a value of a mutual capacitance generated as a finger or a stylus pen (touch stick) is touched on the cover window of the TSP touch unit by being electrically connected to the touch sensor of the TSP touch unit And a touch sensor which is electrically connected to the pressure sensor of the TSP touch unit and which has a capacitance change according to a touch pressure (strength of a force) with which a finger or a stylus pen And a TSP controller including a pressure controller IC that detects a mutual capacitance value changing by the configuration unit and performs a pressure sensing function.
According to the pressure sensing device using the touch screen panel operation proposed in the present invention, a capacitance change component (dielectric or orbital) having a capacitance changed by a pressure on a conventional touch screen panel (TSP) Air gap) and a pressure sensor having a plurality of pressure electrodes functioning as reception electrodes on the upper part of the electrostatic capacitance change constituting part is formed on a separate layer, thereby realizing a touch sensing function, The pressure sensing function can be realized by detecting the electrostatic capacity value changed according to the pressure generated by the touch pressure applied on the panel.
In addition, according to the present invention, there is a simple structure in which only one layer is added to an existing touch screen panel (TSP) to constitute a pressure sensor, and a pressure Sensing function, it is possible to simplify the design and control of the pressure sensor for realizing the pressure sensing function, and further improve the productivity by reducing the implementation cost of the pressure sensor.

Description

Technical Field [0001] The present invention relates to a pressure sensing device using a touch screen panel,

본 발명은 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 터치 센싱 기능을 위해 구성되는 기존의 터치스크린 패널(TSP) 상에 압력에 의해 정전용량이 변하는 정전용량 변화 구성부(유전체 or 에어 갭)를 구비하고, 정전용량 변화 구성부의 상부로 수신 전극으로 기능하는 복수의 압력전극이 형성된 압력 센서를 별도의 레이어(layer)에 형성되도록 구성함으로써, 터치 센싱 기능은 물론, 터치스크린 패널 상에 가해지는 터치 압에 의해 발생하는 압력에 따라 변화된 정전용량 값을 센싱하여 압력 센싱 기능의 구현이 가능하도록 하는 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pressure sensing device using a touch screen panel operation, and more particularly, A dielectric or air gap), and a pressure sensor having a plurality of pressure electrodes functioning as receiving electrodes on the upper portion of the electrostatic capacitance change forming portion is formed on a separate layer, thereby providing a touch sensing function, And more particularly, to a pressure sensing device using a touch screen panel operation that enables a pressure sensing function to be performed by sensing a capacitance value changed in accordance with a pressure generated by a touch pressure applied on a panel.

일반적으로 터치스크린 패널(Touch Screen Panel)은 손으로 접촉(touch)하면 그 위치를 입력받도록 하는 특수한 입력 장치를 장착한 화면으로서, 키보드를 사용하지 않고 화면(스크린)에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록 화면에서 직접 입력 자료를 받을 수 있게 한 화면을 말한다.
In general, a touch screen panel is a screen equipped with a special input device for receiving a position of a touch when the touch is performed by a hand, Refers to a screen that allows the user to directly input data on the screen so that the user can grasp the position of the hand or object and perform specific processing by the stored software.

이러한 터치스크린 패널은 일반 모니터 또는 모바일 기기의 화면에 터치 센서(Touch Sensor)라는 장치를 덧붙여서 기능을 발휘하는 것이다. 터치 센서는 Tx 및 Rx의 기능을 하는 투명 전극을 이용해 다수의 사각형 격자가 생기도록 하며 각 격자에는 Tx와 Rx 간의 전기장이 형성된다. 손끝이나 기타 물체(스타일러스 펜)로 이 격자에 접촉할 때 전기장의 변화는 정전용량의 변화를 발생시키며 이 변화를 감지함으로 접촉한 위치를 파악할 수 있도록 하는 기능을 가지고 있다. 따라서 터치 센서를 장착한 화면에 미리 나타낸 문자나 그림 정보를 손으로 접촉하면, 접촉한 화면의 위치에 따라 사용자가 선택한 사항이 무엇인지를 파악하고 이에 대응하는 명령을 컴퓨터로 처리하도록 하여, 아주 쉽게 자신이 원하는 정보를 얻을 수 있도록 할 수 있다. 터치스크린 패널의 이와 같은 특성 때문에 대중들이 많이 이용하는 장소 즉, 지하철, 백화점, 은행 등의 장소에서의 안내용 기기에도 많이 이용되며, 각종 점포에서 판매용 단말기에도 많이 응용될 뿐만 아니라, 일반 업무용으로도 활용되고 있다.
Such a touch screen panel performs a function by adding a device called a touch sensor to a screen of a general monitor or a mobile device. The touch sensor uses a transparent electrode functioning as Tx and Rx to generate a plurality of rectangular lattices, and an electric field between Tx and Rx is formed in each lattice. The change of the electric field when it touches this grid with the fingertip or other object (stylus pen) causes the change of the electrostatic capacitance and it has the function to detect the contact and to detect the contact position. Therefore, if a character or picture information displayed in advance on the screen equipped with the touch sensor is touched by hand, it is possible to grasp what the user has selected in accordance with the position of the contacted screen, So that the user can obtain desired information. Due to the characteristics of the touch screen panel, it is widely used in public places such as a subway, a department store, a bank, and the like, and is widely applied to terminals for sale in various shops. .

최근 급격히 보급되고 있는 스마트 폰 등의 모바일 기기는 대부분 터치 센서를 적용하여 다양한 기능을 구현하고 있다. 터치 센서에서 터치를 인식하는 방식은 크게 저항 막 방식과 정전용량 방식으로 나뉠 수 있다. 2008년도까지는 저항 막 방식이 경제적인 측면에서 저렴하기 때문에 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 거의 모든 기기에서 내구성이 우수하고 화면이 선명하며 멀티 터치가 가능한 정전용량 방식으로 교체되었다.
Recently, mobile devices such as smart phones, which are rapidly spreading, are implementing various functions by applying touch sensors. A touch sensor recognizes a touch by using a resistance film method or a capacitance method. Until 2008, the resistance film method has been widely used because it is inexpensive in terms of economy, but recently, it has been replaced with a capacitive type which has durability, sharpness and multi-touch capability in almost all devices.

정전용량 방식의 터치스크린 패널은, 사람의 몸에 있는 정전용량을 이용하는 방식으로, 교류 전압을 이용하여 사람의 정전용량에 의해 일어나는 저항과 전류의 변화를 측정하여 터치를 인식하는 방식과, 커패시터의 충전되는 양을 비교하여 터치 유무를 판단하는 방식으로 나눌 수 있다. 이와 같은 정전용량 방식의 터치스크린 패널은, 필름을 사용하는 저항 막 방식에 비해 내구성이 탁월하여 수분이나 작은 손상에도 동작에 지장이 없다. 또한 터치의 정확도가 비교적 높고, 광학적 특성이 우수하여 화면이 선명하다. 특히, 정전용량의 충전 방식을 이용하는 터치스크린 패널은 다중 포인트의 인식이 가능하고 소형으로 제작이 가능하여 모바일 스마트 기기에 많이 사용되고 있다.
The capacitive touch screen panel uses a capacitance in the body of a person to measure a change in resistance and current caused by a capacitance of a person using an AC voltage to recognize a touch, And a method of judging the presence or absence of touch by comparing the amount of charge. Such a capacitive touch screen panel has excellent durability as compared with a resistive film type using a film, so that it does not interfere with moisture or small damage. In addition, the accuracy of the touch is relatively high, and the optical characteristic is excellent and the screen is clear. In particular, the touch screen panel using the electrostatic capacity charging method is widely used in mobile smart devices because it can recognize multi points and can be manufactured in a small size.

그러나 현재까지의 터치 센싱 기능을 갖는 터치스크린 패널은 터치 센싱의 방식에서 주요 목적인 터치 위치를 감지하는 기능 외의 다른 기능은 지원하고 있지 못한 실정이다. 최근에는 단순한 터치 위치 인식이 아닌 압력 센싱 등의 추가적인 기능의 구현을 위한 연구가 다양한 방안으로 진행되고 있으나, 사용자가 터치하는 터치 압을 이용한 압력 센싱 방안에 대해서는 제공하지 못하고 있는 실정에 있다. 또한, 기존의 터치스크린 패널에서 압력 센싱이 구현되기 위해서는 압력 센서가 별도로 구비되고, 기존의 터치스크린 패널의 구조가 필수적으로 변경되어야 하므로, 터치스크린 패널의 설계 변경에 따른 압력 센서 구현 비용이 증가되는 문제가 있었다.However, the touch screen panel having the touch sensing function up to now does not support other functions other than the function of detecting the touch position which is the main object in the touch sensing method. In recent years, various researches have been conducted to implement additional functions such as pressure sensing instead of simple touch position recognition. However, there is a problem in providing a pressure sensing method using a touch pressure that a user touches. In addition, in order to realize pressure sensing in an existing touch screen panel, a pressure sensor is separately provided and the structure of the existing touch screen panel is necessarily changed. Therefore, the cost of implementing the pressure sensor due to the design change of the touch screen panel is increased There was a problem.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 터치 센싱 기능을 위해 구성되는 기존의 터치스크린 패널(TSP) 상에 압력에 의해 정전용량이 변하는 정전용량 변화 구성부(유전체 or 에어 갭)를 구비하고, 정전용량 변화 구성부의 상부로 수신 전극으로 기능하는 복수의 압력전극이 형성된 압력 센서를 별도의 레이어(layer)에 형성되도록 구성함으로써, 터치 센싱 기능의 구현은 물론, 터치스크린 패널 상에 가해지는 터치 압에 의해 발생하는 압력에 따라 변화된 정전용량 값의 검출을 통해 압력 센싱 기능이 구현될 수 있도록 하는, 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the previously proposed methods. The present invention relates to an electrostatic capacitance change part having a capacitance change by a pressure on an existing touch screen panel (TSP) (Dielectric or air gap), and a pressure sensor having a plurality of pressure electrodes functioning as reception electrodes is formed on the upper part of the electrostatic capacitance change constituent part is formed in a separate layer, thereby realizing a touch sensing function , And a pressure sensing function using a touch screen panel operation can be realized by detecting a capacitance value changed according to a pressure generated by a touch pressure applied on a touch screen panel. .

또한, 본 발명은, 기존의 터치스크린 패널(TSP)에 하나의 레이어(layer)만을 추가하여 압력 센서를 구성하는 간단한 구조를 갖고, 기존 터치스크린 패널(TSP)에 있는 Tx 신호를 이용하여 압력 센싱 기능이 가능하도록 구성함으로써, 압력 센싱 기능의 구현을 위한 압력 센서의 설계 및 제어가 간단하게 구현됨은 물론, 압력 센서의 구현 비용의 절감을 통한 생산성이 더욱 향상될 수 있도록 하는, 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention has a simple structure in which only one layer is added to an existing touch screen panel (TSP) to constitute a pressure sensor, and a pressure sensing function using a Tx signal in a conventional touch screen panel (TSP) So that the design and control of the pressure sensor for realizing the pressure sensing function can be easily implemented and the productivity of the pressure sensor can be further improved by reducing the implementation cost. Another object of the present invention is to provide a pressure sensing device using the same.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided a pressure sensing apparatus using a touch screen panel,

터치스크린 패널(TSP) 동작을 이용한 압력 센싱 장치로서,A pressure sensing device using a touch screen panel (TSP) operation,

복수의 터치송신전극(Touch Tx)과 복수의 터치수신전극(Touch Rx)의 조합으로 교차하는 복수의 노드를 통해 채널을 형성하는 터치 센서가 배치 구성되고, 상기 터치 센서의 상부로 압력에 의해 정전용량 성분이 변화하는 정전용량 변화 구성부가 배치 구성되며, 상기 정전용량 변화 구성부의 상부로 복수의 압력전극을 형성하는 압력 센서가 배치 구성되고, 상기 압력 센서의 상부로 커버 윈도우가 배치되는 구조로 구성되는 TSP 터치부; 및A touch sensor for forming a channel through a plurality of nodes intersecting with a combination of a plurality of touch transmitting electrodes (Touch Tx) and a plurality of touch receiving electrodes (Touch Rx) is arranged, Wherein a capacitance change constituent portion in which a capacitance component is changed is arranged and a pressure sensor for forming a plurality of pressure electrodes is arranged on the capacitance change constituent portion and a cover window is arranged on an upper portion of the pressure sensor portion A TSP touch part; And

상기 TSP 터치부의 터치 센서와 전기적으로 연결 접속되어, 상기 TSP 터치부의 커버 윈도우에 손가락 또는 스타일러스 펜(터치 봉)이 터치됨에 따라 발생하는 상호 정전용량의 변화되는 값을 검출하여 터치 센싱 기능을 수행하는 터치 컨트롤러IC와, 상기 TSP 터치부의 압력 센서와 전기적으로 연결 접속되어, 상기 TSP 터치부의 커버 윈도우에 손가락 또는 스타일러스 펜(터치 봉)이 터치되는 터치 압(힘의 세기)에 따라 상기 정전용량 변화 구성부에 의해 변화하는 상호 정전용량 값을 검출하여 압력 센싱 기능을 수행하는 압력 컨트롤러IC를 포함하는 TSP 컨트롤러를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
A touch sensing function is performed by detecting a value of a mutual capacitance generated as a finger or a stylus pen (touch stick) is touched on the cover window of the TSP touch unit, the touch sensing function being electrically connected to the touch sensor of the TSP touch unit The touch panel according to claim 1, further comprising: a touch controller IC, electrically connected to the pressure sensor of the TSP touch unit and configured to change the electrostatic capacitance according to a touch pressure (force intensity) of touching a finger or a stylus pen And a TSP controller including a pressure controller IC that detects a mutual capacitance value varying by a part and performs a pressure sensing function.

바람직하게는, 상기 정전용량 변화 구성부는,Preferably, the electrostatic capacitance variation forming unit includes:

상기 터치 센서와 상기 압력 센서 사이에 형성되며, 압력에 의해 두께가 변하고 그에 따른 정전용량이 변화되는 에어 갭(Air gap), 또는 압력에 의해 유전율이 변화하고 그에 따른 정전용량이 변화되는 유전체 중 어느 하나로 구성할 수 있다.
An air gap formed between the touch sensor and the pressure sensor and varying in thickness by a pressure to change a capacitance thereof or a dielectric material whose capacitance is changed by a pressure to change its capacitance, It can be configured as one.

바람직하게는, 상기 압력 센서는,Preferably, the pressure sensor includes:

상기 정전용량 변화 구성부를 매개로 상기 터치 센서와 분리된 형태로 배치 구성되고, 상기 복수의 압력 전극이 상기 터치 센서의 복수의 터치송신전극과의 상호 정전용량 감지를 위한 수신 전극으로 기능할 수 있다.
And the plurality of pressure electrodes may function as a receiving electrode for mutual capacitance sensing with a plurality of touch transmitting electrodes of the touch sensor .

더욱 바람직하게는, 상기 TSP 컨트롤러는,More preferably, the TSP controller comprises:

터치 센싱 기능을 위한 터치 컨트롤러IC와 압력 센싱 기능을 위한 압력 컨트롤러IC를 구비하되,Touch controller IC for touch sensing function and pressure controller IC for pressure sensing function,

상기 터치 컨트롤러IC는,The touch controller IC includes:

내부에 아날로그 회로(AFE)와 아날로그-디지털 변환회로(ADC)와 타이밍 제어부 및 Tx 드라이버를 구비하고, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜으로 이동되어 줄어든 상호 정전용량 값을 통해 터치 센싱 기능을 수행하고,A touch sensing function is performed through the mutual electrostatic capacitance value which is shifted by the finger or the stylus pen and is reduced by the analog circuit (AFE), the analog-digital conversion circuit (ADC), the timing control section and the Tx driver,

상기 압력 컨트롤러IC는,The pressure controller IC,

내부에 아날로그 회로(AFE)와 아날로그-디지털 변환회로(ADC) 및 타이밍 제어부를 구비하고, 상기 터치 컨트롤러IC로부터 동기(SYNC) 신호를 입력받으며, 상기 터치 센서의 터치송신전극과 압력 센서의 압력전극 사이에서 상기 정전용량 변화 구성부가 압력에 의해 변화되는 상호 정전용량 값을 검출하여 압력 센싱 기능을 수행할 수 있다.
(SYNC) signal is received from the touch controller IC, and a touch electrode of the touch sensor of the touch sensor and a pressure electrode of the pressure sensor It is possible to perform the pressure sensing function by detecting the mutual capacitance value in which the capacitance change constituent part is changed by the pressure.

상기 터치 컨트롤러IC는,The touch controller IC includes:

상기 압력 컨트롤러IC는,The pressure controller IC,

내부에 아날로그 회로(AFE)와 아날로그-디지털 변환회로(ADC)와 타이밍 제어부 및 타이밍 복원(Timing Recover) 회로를 구비하고, 상기 압력 센서의 해당 압력전극을 통해 유입되는 신호로 동기(SYNC) 신호를 복원하며, 상기 터치 센서의 터치송신전극과 압력 센서의 압력전극 사이에서 상기 정전용량 변화 구성부가 압력에 의해 변화되는 상호 정전용량 값을 검출하여 압력 센싱 기능을 수행할 수 있다.
And an analog circuit (AFE), an analog-to-digital conversion circuit (ADC), a timing control unit and a timing recovery circuit are provided in the internal circuit, and a SYNC signal is supplied to a signal input through the corresponding pressure electrode of the pressure sensor And a pressure sensing function can be performed by detecting the mutual electrostatic capacitance value which is changed by the pressure between the touch transmission electrode of the touch sensor and the pressure electrode of the pressure sensor.

더욱 바람직하게는, 상기 압력 센서는,More preferably, the pressure sensor comprises:

상기 터치 센서의 터치송신전극과 매칭 되는 복수의 압력 전극 중 하나를 동기(SYNC) 전용 센서 전극으로 구성할 수 있다.
And one of the plurality of pressure electrodes matched with the touch transmission electrode of the touch sensor may be configured as a sensor electrode dedicated to the synchronization (SYNC).

더욱 더 바람직하게는, 상기 TSP 컨트롤러는,Still more preferably, the TSP controller comprises:

상기 터치 컨트롤러IC는,The touch controller IC includes:

상기 압력 컨트롤러IC는,The pressure controller IC,

내부에 아날로그 회로(AFE)와 아날로그-디지털 변환회로(ADC)와 타이밍 제어부 및 타이밍 복원(Timing Recover) 회로를 구비하되, 상기 타이밍 복원 회로가 상기 동기 전용 센서 전극에 접속되어 동기(SYNC) 신호를 복원하며, 상기 터치 센서의 터치송신전극과 압력 센서의 압력전극 사이에서 상기 정전용량 변화 구성부가 압력에 의해 변화되는 상호 정전용량 값을 검출하여 압력 센싱 기능을 수행할 수 있다.Wherein the timing recovery circuit is connected to the synchronization-dedicated sensor electrode to generate a synchronization signal (SYNC) signal, And a pressure sensing function can be performed by detecting the mutual electrostatic capacitance value which is changed by the pressure between the touch transmission electrode of the touch sensor and the pressure electrode of the pressure sensor.

본 발명에서 제안하고 있는 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치에 따르면, 터치 센싱 기능을 위해 구성되는 기존의 터치스크린 패널(TSP) 상에 압력에 의해 정전용량이 변하는 정전용량 변화 구성부(유전체 or 에어 갭)를 구비하고, 정전용량 변화 구성부의 상부로 수신 전극으로 기능하는 복수의 압력전극이 형성된 압력 센서를 별도의 레이어(layer)에 형성되도록 구성함으로써, 터치 센싱 기능의 구현은 물론, 터치스크린 패널 상에 가해지는 터치 압에 의해 발생하는 압력에 따라 변화된 정전용량 값의 검출을 통해 압력 센싱 기능이 구현될 수 있도록 할 수 있다.
According to the pressure sensing device using the touch screen panel operation proposed in the present invention, a capacitance change component (dielectric or orbital) having a capacitance changed by a pressure on a conventional touch screen panel (TSP) Air gap) and a pressure sensor having a plurality of pressure electrodes functioning as reception electrodes on the upper part of the electrostatic capacitance change constituting part is formed on a separate layer, thereby realizing a touch sensing function, The pressure sensing function can be realized by detecting the electrostatic capacity value changed according to the pressure generated by the touch pressure applied on the panel.

또한, 본 발명에 따르면, 기존의 터치스크린 패널(TSP)에 하나의 레이어(layer)만을 추가하여 압력 센서를 구성하는 간단한 구조를 갖고, 기존 터치스크린 패널(TSP)에 있는 Tx 신호를 이용하여 압력 센싱 기능이 가능하도록 구성함으로써, 압력 센싱 기능의 구현을 위한 압력 센서의 설계 및 제어가 간단하게 구현됨은 물론, 압력 센서의 구현 비용의 절감을 통한 생산성이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.In addition, according to the present invention, there is a simple structure in which only one layer is added to an existing touch screen panel (TSP) to constitute a pressure sensor, and a pressure Sensing function, it is possible to simplify the design and control of the pressure sensor for realizing the pressure sensing function, and further improve the productivity by reducing the implementation cost of the pressure sensor.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치의 기능블록의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치에 적용되는 TSP 터치부의 적층 배치 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치의 회로 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치의 다른 일례의 회로 구성을 도시한 도면.
도 5는 도 4에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치의 동작 타이밍 다이어그램을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치의 또 다른 일례의 회로 구성을 도시한 도면.1 is a block diagram of a functional block of a pressure sensing device using a touch screen panel operation according to an embodiment of the present invention.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pressure sensing device using a touch screen panel, and more particularly,
3 is a circuit diagram of a pressure sensing device using a touch screen panel operation according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram showing another example of a pressure sensing device using a touch screen panel operation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a timing diagram illustrating the operation of the pressure sensing device using the touch screen panel operation according to FIG. 4; FIG.
6 is a circuit diagram showing another example of a pressure sensing device using a touch screen panel operation according to an embodiment of the present invention.

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

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

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치의 기능블록의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치에 적용되는 TSP 터치부의 적층 배치 구조를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치의 회로 구성을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치(100)는, TSP 터치부(110), 및 TSP 컨트롤러(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
FIG. 1 is a block diagram of a functional block of a pressure sensing device using a touch screen panel operation according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a pressure sensing device using a touch screen panel operation according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of a pressure sensing device using a touch screen panel operation according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 to 3, the pressure sensing apparatus 100 using the touch screen panel operation according to an embodiment of the present invention includes a TSP touch unit 110 and a TSP controller 120 Lt; / RTI >

TSP 터치부(110)는, 복수의 터치송신전극(111)(Touch Tx)과 복수의 터치수신전극(112)(Touch Rx)의 조합으로 교차하는 복수의 노드를 통해 채널을 형성하는 터치 센서(113)가 배치 구성되고, 터치 센서(113)의 상부로 압력에 의해 정전용량 성분이 변화하는 정전용량 변화 구성부(114)가 배치 구성되며, 정전용량 변화 구성부(114)의 상부로 복수의 압력전극(115)을 형성하는 압력 센서(116)가 배치 구성되고, 압력 센서(116)의 상부로 커버 윈도우(117)가 배치되는 구조로 구성된다. 여기서, 정전용량 변화 구성부(114)는 터치 센서(113)와 압력 센서(116) 사이에 형성되며, 압력에 의해 두께가 변하고 그에 따른 정전용량이 변화되는 에어 갭(Air gap), 또는 압력에 의해 유전율이 변화하고 그에 따른 정전용량이 변화되는 유전체 중 어느 하나로 구성할 수 있다. 즉, 터치 센서(113)와 압력 센서(116) 사이에는 압력에 의해 두께가 변하거나, 압력에 의해 유전율이 변하여 정전용량이 변하는 에어 갭(Air gap) 또는 유전체가 구성된다. 이때, 정전용량 변화 구성부(114)가 에어 갭으로 구성될 경우, 에어 갭에 충진 되는 물질은 공기, 유체, 또는 압력에 의하여 두께가 가별될 수 있는 겔(gel) 타입의 접착제 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 또한, 압력 센서(116)는 정전용량 변화 구성부(114)를 매개로 터치 센서(113)와 분리된 형태로 배치 구성되고, 복수의 압력전극(115)이 터치 센서(113)의 복수의 터치송신전극(111)과의 상호 정전용량 감지를 위한 수신 전극으로 기능할 수 있다. 본 발명에서는 정전용량 변화 구성부(114)가 터치 센서(113)의 상부에 배치되는 구조를 일례로 들어 설명하고 있으나, 이에 제한을 두지는 않으며, 설계자에 의해 터치 센서(113)의 하부로 정전용량 변화 구성부(114)가 배치되는 구조로 구성될 수도 있다.
The TSP touch unit 110 includes a touch sensor that forms a channel through a plurality of nodes intersecting with a combination of a plurality of touch transmitting electrodes 111 (Touch Tx) and a plurality of touch receiving electrodes 112 (Touch Rx) The electrostatic capacitance change forming section 114 is disposed above the touch sensor 113 and changes the electrostatic capacitance component by the pressure. A plurality of A structure in which the pressure sensor 116 forming the pressure electrode 115 is disposed and the cover window 117 is disposed above the pressure sensor 116 is constructed. Here, the capacitance change forming section 114 is formed between the touch sensor 113 and the pressure sensor 116, and has an air gap in which the thickness is changed by the pressure and the capacitance thereof is changed, And a dielectric whose dielectric constant is changed by the dielectric constant and the capacitance thereof is changed. That is, between the touch sensor 113 and the pressure sensor 116, an air gap or a dielectric is formed in which the thickness is changed by the pressure or the dielectric constant is changed by the pressure to change the capacitance. At this time, when the electrostatic capacity variation forming unit 114 is formed of an air gap, any one of gel-type adhesives whose thickness can be distinguished by air, fluid, Can be used. The pressure sensor 116 is arranged in a form separated from the touch sensor 113 via the capacitance change forming section 114. The plurality of pressure electrodes 115 are connected to a plurality of touches of the touch sensor 113 And serves as a receiving electrode for mutual capacitance sensing with the transmitting electrode 111. [ In the present invention, the structure in which the capacitance change forming unit 114 is disposed on the touch sensor 113 is described as an example. However, the present invention is not limited thereto, And the capacity change constituent part 114 may be disposed.

TSP 터치부(110)는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 터치 센서(113)의 터치송신전극(111)과 터치수신전극(112) 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치됨에 따라 해당 전기장이 손가락 또는 스타일러스 펜으로 이동되면서 상호 정전용량 값이 줄어들고, 그 줄어든 상호 정전용량 값이 TSP 컨트롤러(120)의 터치 컨트롤러IC(125)로 전달되어 터치 센싱 기능이 수행되도록 할 수 있다. 또한, TSP 터치부(110)는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 터치 센서(113)의 터치송신전극(111)과 압력 센서(116)의 압력전극(115) 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치되는 터치 압(힘의 세기)에 따라 압력에 의해 커패시터 성분이 변화하는 정전용량 변화 구성부(114)에 의해 변화하는 상호 정전용량 값이 TSP 컨트롤러(120)의 압력 컨트롤러IC(127)로 전달되어 압력 센싱 기능이 수행되도록 할 수 있다. 즉, 도 2의 (a)는 터치에 의해 변하는 상호 정전용량을 감지하여 터치 센싱을 수행하는 구조를 나타내고, 도 2의 (b)는 압력에 의해 변화하는 상호 정전용량을 감지하여 압력 세싱을 수행하는 구조를 나타낸다.
The TSP touch unit 110 generates an electric field between the touch transmitting electrode 111 and the touch receiving electrode 112 of the touch sensor 113 as shown in FIG. As the finger or the stylus pen is touched, the corresponding electric field is moved to the finger or the stylus pen, the mutual capacitance value decreases, and the reduced mutual capacitance value is applied to the touch controller IC (1) of the TSP controller 120 125 so that the touch sensing function can be performed. 2B, the TSP touch unit 110 generates an electric field between the touch transmitting electrode 111 of the touch sensor 113 and the pressure electrode 115 of the pressure sensor 116, Is formed and has a mutual capacitance value and is changed by a capacitance change forming section 114 in which a capacitor component is changed by a pressure in accordance with a touch pressure (force intensity) to which a finger or a stylus pen is touched May be transmitted to the pressure controller IC 127 of the TSP controller 120 to perform the pressure sensing function. That is, FIG. 2 (a) shows a structure in which touch sensing is performed by sensing the mutual capacitance varying by a touch, FIG. 2 (b) Lt; / RTI >

TSP 컨트롤러(120)는, TSP 터치부(110)의 터치 센서(113)와 전기적으로 연결 접속되어, TSP 터치부(110)의 커버 윈도우(117)에 손가락 또는 스타일러스 펜(터치 봉)이 터치됨에 따라 발생하는 상호 정전용량의 변화되는 값을 검출하여 터치 센싱 기능을 수행하는 터치 컨트롤러IC(125)와, TSP 터치부(110)의 압력 센서(116)와 전기적으로 연결 접속되어, TSP 터치부(110)의 커버 윈도우(117)에 손가락 또는 스타일러스 펜(터치 봉)이 터치되는 터치 압(힘의 세기)에 따라 정전용량 변화 구성부(114)에 의해 변화하는 상호 정전용량 값을 검출하여 압력 센싱 기능을 수행하는 압력 컨트롤러IC(127)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 TSP 컨트롤러(120)는 터치 센싱 기능을 위한 터치 컨트롤러IC(125)와 압력 센싱 기능을 위한 압력 컨트롤러IC(127)를 구비하되, 터치 컨트롤러IC(125)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 내부에 아날로그 회로(121)(AFE)와 아날로그-디지털 변환회로(122)(ADC)와 타이밍 제어부(123) 및 Tx 드라이버(124)를 구비하고, 손가락 또는 스타일러스 펜으로 이동되어 줄어든 상호 정전용량 값을 통해 터치 센싱 기능을 수행할 수 있다. 또한, 압력 컨트롤러IC(127)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 내부에 아날로그 회로(121)(AFE)와 아날로그-디지털 변환회로(122)(ADC) 및 타이밍 제어부(123)를 구비하고, 터치 컨트롤러IC(125)로부터 동기(SYNC) 신호를 입력받으며, 터치 센서(113)의 터치송신전극(111)과 압력 센서(116)의 압력전극(115) 사이에서 정전용량 변화 구성부(114)가 압력에 의해 변화되는 상호 정전용량 값을 검출하여 압력 센싱 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 터치 컨트롤러IC(125)는 아날로그 회로(121)(AFE)를 통해 전달되는 아날로그 파형의 신호를 받은 아날로그-디지털 변환회로(122)에서 상호 정전용량의 변화량을 디지털 코드의 신호로 수치화시켜 인식 처리하는 과정으로 터치 센싱을 처리할 수 있다. 또한 타이밍 제어부(123)는 터치 인식을 위한 타이밍 신호를 아날로그 회로(121)와 아날로그-디지털 변환회로(122)로 전달하고, Tx 드라이버(124)는 터치스크린 패널(TSP)의 터치에 따른 Tx 구동 신호를 발생시키는 역할을 한다. 한편, 압력 컨트롤러IC(127)는 아날로그 회로(121)(AFE)를 통해 전달되는 아날로그 파형의 신호를 받은 아날로그-디지털 변환회로(122)에서 상호 정전용량의 변화량을 디지털 코드의 신호로 수치화시켜 인식 처리하는 과정으로 압력 센싱을 처리할 수 있다. 압력 컨트롤러IC(127)의 내부 회로 구성인 아날로그 회로(121)와 아날로그-디지털 변환회로(122) 및 타이밍 제어부(123)는 터치 컨트롤러IC(125)의 내부 회로 구성과 동일한 구성으로 구현될 수 있다. 또한, 터치 컨트롤러IC(125) 및 압력 컨트롤러IC(127)의 아날로그-디지털 변환회로(122)의 각각의 후단으로는 센싱 처리된 터치 감지와 압력 감지에 대응한 터치스크린 패널(TSP) 상에서의 동작 처리를 위한 터치 감지 처리부(미도시)와 압력 감지 처리부(미도시)가 각각 연결 구성될 수 있다. 즉, 도 3의 TSP 컨트롤러(120)는 터치 컨트롤러IC(125)에서 동기(SYNC) 신호를 받은 압력 컨트롤러IC(127)에서 압력 센싱 동작을 수행하는 일례를 나타낸다.
The TSP controller 120 is electrically connected to the touch sensor 113 of the TSP touch unit 110 so that a finger or stylus pen (touch stick) is touched to the cover window 117 of the TSP touch unit 110 A touch controller IC 125 that detects a changed value of the mutual capacitance caused by the touch sensor IC 125 and performs a touch sensing function and a pressure sensor 116 of the TSP touch unit 110, The mutual electrostatic capacitance value which is changed by the electrostatic capacitance change part 114 according to the touch pressure (strength of the force) with which the finger or the stylus pen (touch rod) is touched is covered with the cover window 117 of the pressure sensor 110, And a pressure controller IC 127 that performs the function of the pressure controller. The TSP controller 120 includes a touch controller IC 125 for a touch sensing function and a pressure controller IC 127 for a pressure sensing function. (AFE), an analog-to-digital conversion circuit 122 (ADC), a timing control section 123 and a Tx driver 124, The touch sensing function can be performed through the capacitance value. 3 (b), the pressure controller IC 127 includes an analog circuit 121 (AFE), an analog-to-digital conversion circuit 122 (ADC) and a timing control section 123 And receives a synchronizing signal SYNC from the touch controller IC 125. The synchronous signal SYNC is inputted from the touch transmitting electrode 111 of the touch sensor 113 to the pressure electrode 115 of the pressure sensor 116, The pressure sensor 114 can detect the mutual capacitance value which is changed by the pressure to perform the pressure sensing function. Here, the touch controller IC 125 digitizes the amount of change in mutual electrostatic capacity as a digital code signal in the analog-to-digital conversion circuit 122 that receives the analog waveform signal transmitted through the analog circuit 121 (AFE) Touch sensing can be processed by the process. The timing controller 123 transmits a timing signal for touch recognition to the analog circuit 121 and the analog-to-digital converter circuit 122. The Tx driver 124 performs Tx driving according to the touch of the touch screen panel TSP And generates a signal. On the other hand, the pressure controller IC 127 converts the amount of mutual capacitance change into a digital code signal in the analog-to-digital conversion circuit 122 that receives the analog waveform signal transmitted through the analog circuit 121 (AFE) The pressure sensing can be processed by the process. The analog circuit 121, the analog-to-digital conversion circuit 122 and the timing control section 123 which are the internal circuit configurations of the pressure controller IC 127 can be implemented with the same configuration as the internal circuit configuration of the touch controller IC 125 . At the respective rear ends of the analog-to-digital conversion circuit 122 of the touch controller IC 125 and the pressure controller IC 127, operations on the touch screen panel TSP corresponding to the sensed touch sensation and pressure sensation A touch sensing processing unit (not shown) for processing and a pressure sensing processing unit (not shown) may be connected to each other. That is, the TSP controller 120 of FIG. 3 shows an example of performing the pressure sensing operation in the pressure controller IC 127 which receives the synchronization (SYNC) signal from the touch controller IC 125.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치의 다른 일례의 회로 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치의 동작 타이밍 다이어그램을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치(100)는, TSP 터치부(110), TSP 컨트롤러(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, TSP 터치부(110)는 도 2에 도시되는 TSP 터치부(110)의 배치구조와 동일한 구조로 구성되며, 다만 TSP 컨트롤러(120)의 동작 구현에만 일부 차이가 있다. 이하에서는 TSP 컨트롤러(120)의 작동원리를 상세히 설명하기로 한다.
FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit configuration of another example of a pressure sensing device using a touch screen panel operation according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration of the pressure sensing device using the touch screen panel operation 1 is a diagram showing a timing diagram. 4, the pressure sensing apparatus 100 using the touch screen panel operation according to an exemplary embodiment of the present invention may include a TSP touch unit 110 and a TSP controller 120. Referring to FIG. Here, the TSP touch unit 110 has the same structure as that of the TSP touch unit 110 shown in FIG. 2. However, only the operation of the TSP controller 120 is partially different. Hereinafter, the operation principle of the TSP controller 120 will be described in detail.

TSP 컨트롤러(120)는 터치 센싱 기능을 위한 터치 컨트롤러IC(125)와 압력 센싱 기능을 위한 압력 컨트롤러IC(127)를 구비한다. 터치 컨트롤러IC(125)는 내부에 아날로그 회로(121)(AFE)와 아날로그-디지털 변환회로(122)(ADC)와 타이밍 제어부(123) 및 Tx 드라이버(124)를 구비하고, 손가락 또는 스타일러스 펜으로 이동되어 줄어든 상호 정전용량 값을 통해 터치 센싱 기능을 수행할 수 있다. 압력 컨트롤러IC(127)는 내부에 아날로그 회로(121)(AFE)와 아날로그-디지털 변환회로(122)(ADC)와 타이밍 제어부(123) 및 타이밍 복원(Timing Recover) 회로(126)를 구비하고, 압력 센서(116)의 해당 압력전극(115)을 통해 유입되는 신호로 동기(SYNC) 신호를 복원하며, 터치 센서(113)의 터치송신전극(111)과 압력 센서(116)의 압력전극(115) 사이에서 정전용량 변화 구성부(114)가 압력에 의해 변화되는 상호 정전용량 값을 검출하여 압력 센싱 기능을 수행할 수 있도록 한다. 즉, 도 4에 따른 TSP 컨트롤러(120)는 압력 컨트롤러IC(127)에서 압력 센서(116)의 압력전극(PRx)로 유입되는 신호로 동기(SYNC) 신호를 발생시켜 압력 센싱 동작을 수행하는 일례를 나타낸다. 이는 TSP로부터 방사되는 Tx 신호를 복구하기 위한 타이밍 복원 회로(126)를 구비하여 Tx 타이밍 정보를 발생시켜 동작하는 압력 센서를 구현하게 된다.
The TSP controller 120 includes a touch controller IC 125 for a touch sensing function and a pressure controller IC 127 for a pressure sensing function. The touch controller IC 125 includes an analog circuit 121 (AFE), an analog-to-digital conversion circuit 122 (ADC), a timing control section 123 and a Tx driver 124, The touch sensing function can be performed through the reduced mutual capacitance value. The pressure controller IC 127 includes an analog circuit 121 (AFE), an analog-to-digital conversion circuit 122 (ADC), a timing control section 123 and a timing recovery circuit 126, The SYNC signal is restored by the signal input through the corresponding pressure electrode 115 of the pressure sensor 116 and the voltage of the voltage between the touch transmission electrode 111 of the touch sensor 113 and the pressure electrode 115 of the pressure sensor 116 The electrostatic capacitance change part 114 detects the mutual electrostatic capacitance value which is changed by the pressure so as to perform the pressure sensing function. 4, the TSP controller 120 generates a SYNC signal from a signal input from the pressure controller IC 127 to the pressure electrode PRx of the pressure sensor 116 to perform a pressure sensing operation . It includes a timing recovery circuit 126 for recovering a Tx signal radiated from the TSP to generate a Tx timing information to implement a pressure sensor that operates.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치의 또 다른 일례의 회로 구성을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치(100)는, TSP 터치부(110), TSP 컨트롤러(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, TSP 터치부(110)는 도 2에 도시되는 TSP 터치부(110)의 배치구조와 동일한 구조로 구성되며, 다만 압력 센서(116)를 구성함에 있어, 터치 센서(113)의 터치송신전극(111)과 매칭 되는 복수의 압력전극(115) 중 하나 이상을 동기(SYNC) 전용 센서 전극(115a)으로 구성함에 차이가 있다. 이하에서는 압력 센서(116)에 형성되는 복수의 압력전극(115) 중 하나 이상을 동기(SYNC) 전용 센서 전극(115a)으로 구성하여 동작하는 TSP 컨트롤러(120)의 작동원리를 상세히 설명하기로 한다.
6 is a diagram illustrating a circuit configuration of another example of a pressure sensing device using a touch screen panel operation according to an embodiment of the present invention. 6, the pressure sensing apparatus 100 using the touch screen panel operation according to an embodiment of the present invention may include a TSP touch unit 110 and a TSP controller 120. Referring to FIG. Here, the TSP touch unit 110 has the same structure as that of the TSP touch unit 110 shown in FIG. 2, except that, in the construction of the pressure sensor 116, And at least one of the plurality of pressure electrodes 115 matched with the sensor electrode 111 is constituted by the sensor electrode 115a dedicated to the synchronization (SYNC). Hereinafter, the operation principle of the TSP controller 120, which operates by configuring at least one of the plurality of pressure electrodes 115 formed on the pressure sensor 116 as the SYNC dedicated sensor electrode 115a, will be described in detail .

TSP 컨트롤러(120)는 터치 센싱 기능을 위한 터치 컨트롤러IC(125)와 압력 센싱 기능을 위한 압력 컨트롤러IC(127)를 구비하되, 터치 컨트롤러IC(125)는 내부에 아날로그 회로(121)(AFE)와 아날로그-디지털 변환회로(122)(ADC)와 타이밍 제어부(123) 및 Tx 드라이버(124)를 구비하고, 손가락 또는 스타일러스 펜으로 이동되어 줄어든 상호 정전용량 값을 통해 터치 센싱 기능을 수행할 수 있도록 한다. 또한, 압력 컨트롤러IC(127)는 내부에 아날로그 회로(121)(AFE)와 아날로그-디지털 변환회로(122)(ADC)와 타이밍 제어부(123) 및 타이밍 복원(Timing Recover) 회로(124)를 구비하되, 타이밍 복원 회로(124)가 동기 전용 센서 전극(115a)에 접속되어 동기(SYNC) 신호를 복원하며, 터치 센서(113)의 터치송신전극(111)과 압력 센서(116)의 압력전극(115) 사이에서 상기 정전용량 변화 구성부(114)가 압력에 의해 변화되는 상호 정전용량 값을 검출하여 압력 센싱 기능을 수행할 수 있도록 한다. 즉, 도 6의 TSP 컨트롤러(120)는 압력 컨트롤러IC(127)의 타이밍 복원 회로(126)에서 동기(SYNC) 전용 센서 전극(115a)으로부터 입력되는 신호를 통해 Tx 타이밍 정보를 추출 및 발생시켜 동작하는 압력 센서를 구현하게 된다. 즉, 도 6은 SYNC 전용 센서를 구비하여 압력 감지와 SYNC 복구 기능을 분리한 경우의 구현 예를 나타낸다.
The TSP controller 120 includes a touch controller IC 125 for a touch sensing function and a pressure controller IC 127 for a pressure sensing function. The touch controller IC 125 includes an analog circuit 121 (AFE) And a timing controller 123 and a Tx driver 124. The touch sensing function may be performed by a finger or a stylus pen through a reduced mutual capacitance value, do. The pressure controller IC 127 includes an analog circuit 121 (AFE), an analog-to-digital conversion circuit 122 (ADC), a timing control section 123 and a timing recovery circuit 124 The timing recovery circuit 124 is connected to the synchronous dedicated sensor electrode 115a to restore the synchronous SYNC signal and the voltage is applied to the touch transmission electrode 111 of the touch sensor 113 and the pressure electrode The capacitance changing unit 114 detects the mutual capacitance value which is changed by the pressure to perform the pressure sensing function. That is, the TSP controller 120 of FIG. 6 extracts and generates the Tx timing information through the signal input from the synchronizing (SYNC) sensor electrode 115a in the timing recovery circuit 126 of the pressure controller IC 127, Pressure sensor. That is, FIG. 6 shows an embodiment in which a pressure sensor and a SYNC recovery function are separated from each other by using a SYNC dedicated sensor.

상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널 동작을 이용한 압력 센싱 장치는, 기존 TSP에 사용되고 있는 Tx 신호를 이용하면 Rx 만을 구현하여도 압력에 의해 변하는 정전용량(CAP) 성분의 감지가 가능하게 되고, 또한 Tx~Rx 사이의 정전용량(CAP)을 측정하기 위해서는 Tx 신호가 어떤 형태(timing)로 방사되고 있는지를 알아야 가능하게 되며, TSP에서 방사되는 Tx의 타이밍 정보만 있으면 압력에 의해 변하는 정전용량(CAP) 성분의 감지가 가능한 원리가 적용된 구현 예를 나타내고 있다.
As described above, the pressure sensing device using the touch screen panel according to an embodiment of the present invention can detect the capacitance (CAP) component that varies depending on the pressure even if only the Rx is implemented by using the Tx signal used in the existing TSP In order to measure the capacitance CAP between Tx and Rx, it is necessary to know the timing with which the Tx signal is radiated. If there is only timing information of the Tx radiated from the TSP, (CAP) component varying depending on the capacitance of the capacitor.

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

100: 본 발명의 일실시예에 따른 압력 센싱 장치
110: TSP 터치부 111: 터치송신전극(Touch Tx)
112: 터치수신전극(Touch Rx) 113: 터치 센서
114: 정전용량 변화 구성부 115: 압력전극(PRX)
115a: 동지 전용 센서 전극 116: 압력 센서
117: 커버 윈도우 120: TSP 컨트롤러
121: 아날로그회로(AFE) 122: 아날로그-디지털 변환회로
123: 타이밍 제어부 124: Tx 드라이버
125: 터치 컨트롤러IC 126: 타이밍 복원 회로
127: 압력 컨트롤러IC100: A pressure sensing device according to an embodiment of the present invention
110: TSP touch unit 111: Touch transmit electrode (Touch Tx)
112: touch receiving electrode (Touch Rx) 113: touch sensor
114: capacitance change forming unit 115: pressure electrode (PRX)
115a: dedicated sensor electrode 116: pressure sensor
117: Cover window 120: TSP controller
121: analog circuit (AFE) 122: analog-to-digital conversion circuit
123: Timing control unit 124: Tx driver
125: Touch controller IC 126: Timing recovery circuit
127: Pressure controller IC

Claims

A pressure sensing device (100) using a touch screen panel (TSP) operation,
A touch sensor 113 for forming a channel through a plurality of nodes intersecting with a combination of a plurality of touch transmitting electrodes 111 (Touch Tx) and a plurality of touch receiving electrodes 112 (Touch Rx) The electrostatic capacity change part 114 is disposed above the touch sensor 113 to change the electrostatic capacitance component. A plurality of pressure electrodes 115 are formed on the electrostatic capacity change part 114 A TSP touch part 110 having a structure in which a pressure sensor 116 is disposed and a cover window 117 is disposed above the pressure sensor 116; And
The touch panel 100 is electrically connected to the touch sensor 113 of the TSP touch unit 110 and is electrically connected to the cover window 117 of the TSP touch unit 110, A touch controller IC 125 for detecting a changed value of the capacitance and performing a touch sensing function and a pressure sensor 116 electrically connected to the pressure sensor 116 of the TSP touch unit 110, The mutual electrostatic capacitance value changing by the electrostatic capacitance change forming unit 114 is detected according to the touch pressure (force intensity) to which the finger or the stylus pen (touch rod) is touched to the cover window 117, And a TSP controller (120) including a pressure controller IC (127)
The pressure sensor (116)
And the plurality of pressure electrodes 115 are arranged in a form separated from the touch sensor 113 via the capacitance change forming unit 114. The plurality of pressure electrodes 115 are connected to a plurality of touch transmitting electrodes 111 of the touch sensor 113 And serves as a receiving electrode for mutual capacitance sensing,
The TSP controller (120)
A touch controller IC 125 for a touch sensing function and a pressure controller IC 127 for a pressure sensing function,
The touch controller IC 125,
And an analog circuit 121 (AFE), an analog-to-digital conversion circuit 122 (ADC), a timing control section 123 and a Tx driver 124, The touch sensing function is performed through the value,
The pressure controller IC (127)
(ADC) and a timing control unit 123 and receives a synchronization (SYNC) signal from the touch controller IC 125. The analog circuit 121 (AFE), the analog-to-digital conversion circuit The capacitance change forming unit 114 detects the mutual capacitance value which is changed by the pressure between the touch transmitting electrode 111 of the touch sensor 113 and the pressure electrode 115 of the pressure sensor 116, Wherein the pressure sensing device performs the function of the pressure sensing device using the touch screen panel operation.

The electrostatic capacitance change forming unit (114) according to claim 1,
An air gap formed between the touch sensor 113 and the pressure sensor 116 and varying in thickness due to the pressure changes the capacitance, or the dielectric constant is changed by the pressure, Wherein the dielectric layer is made of any one of dielectric materials having different dielectric properties.

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The method of claim 1, wherein the TSP controller (120)
A touch controller IC 125 for a touch sensing function and a pressure controller IC 127 for a pressure sensing function,
The touch controller IC 125,
And an analog circuit 121 (AFE), an analog-to-digital conversion circuit 122 (ADC), a timing control section 123 and a Tx driver 124, The touch sensing function is performed through the value,
The pressure controller IC (127)
(ADC), a timing control section 123 and a timing recovery circuit 126 are provided in the internal circuit 121 and an analog circuit 121 (AFE) and an analog-to-digital conversion circuit 122 A synchronous signal SYNC is restored by a signal input through the corresponding pressure electrode 115 and a voltage is applied between the touch transmitting electrode 111 of the touch sensor 113 and the pressure electrode 115 of the pressure sensor 116, Wherein the capacity change unit (114) detects the mutual capacitance value that is changed by the pressure to perform the pressure sensing function.

The pressure sensor according to claim 1, wherein the pressure sensor (116)
Characterized in that one of the plurality of pressure electrodes (115) matched with the touch transmission electrode (111) of the touch sensor (113) is constituted by a sensor electrode (115a) Pressure sensing device.

The method of claim 6, wherein the TSP controller (120)
A touch controller IC 125 for a touch sensing function and a pressure controller IC 127 for a pressure sensing function,
The touch controller IC 125,
And an analog circuit 121 (AFE), an analog-to-digital conversion circuit 122 (ADC), a timing control section 123 and a Tx driver 124, The touch sensing function is performed through the value,
The pressure controller IC (127)
The timing recovery circuit 124 includes an analog circuit 121 (AFE), an analog-to-digital conversion circuit 122 (ADC), a timing control section 123 and a timing recovery circuit 124, Between the touch transmitting electrode 111 of the touch sensor 113 and the pressure electrode 115 of the pressure sensor 116 is connected to the synchronous dedicated sensor electrode 115a to restore the synchronous SYNC signal, Wherein the capacity change unit (114) detects the mutual capacitance value that is changed by the pressure to perform the pressure sensing function.