KR101733893B1 - 하나의 감지 회로로 복수의 모드들을 구현하는 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법 - Google Patents

하나의 감지 회로로 복수의 모드들을 구현하는 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101733893B1
KR101733893B1 KR1020150187180A KR20150187180A KR101733893B1 KR 101733893 B1 KR101733893 B1 KR 101733893B1 KR 1020150187180 A KR1020150187180 A KR 1020150187180A KR 20150187180 A KR20150187180 A KR 20150187180A KR 101733893 B1 KR101733893 B1 KR 101733893B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capacitance
touch
sensing
touch panel
capacitor
Prior art date
Application number
KR1020150187180A
Other languages
English (en)
Inventor
권오경
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020150187180A priority Critical patent/KR101733893B1/ko
Priority to US15/780,488 priority patent/US10627954B2/en
Priority to PCT/KR2016/015201 priority patent/WO2017116082A1/ko
Priority to CN201680072879.8A priority patent/CN108475133B/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR101733893B1 publication Critical patent/KR101733893B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G06F3/041662—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving using alternate mutual and self-capacitive scanning
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

하나의 감지 회로로 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드를 선택적으로 구현할 수 있는 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법이 개시된다. 상기 구동 회로는 스위칭 동작을 통하여 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드를 선택적으로 수행시키는 모드 선택 동작부 및 상기 모드 선택 동작부와 연결된 변환부를 포함한다. 여기서, 상기 모드 선택 동작부는 상기 선택된 모드로 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하며, 상기 변환부는 상기 감지된 캐패시턴스 변화를 터치 데이터로 변환한다.

Description

하나의 감지 회로로 복수의 모드들을 구현하는 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법{DRIVING CIRCUIT FOR A TOUCH PANEL FOR ACHIEVING MODES WITH ONE SENSING CIRCUIT AND METHOD OF SENSING TOUCH USING THE SAME}
본 발명은 하나의 감지 회로로 상호 용량 감지 모드 및 자기 용량 감지 모드를 선택적으로 실현할 수 있는 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법에 관한 것이다.
터치 패널의 터치를 감지하기 위한 방법으로는 상호 용량 감지 방법 및 자기 용량 감지 방법이 존재한다.
종래의 터치 패널의 구동 회로는 상호 용량 감지 방법에 따른 감지 회로와 자기 용량 감지 방법에 따른 감지 회로를 별도로 포함한다. 따라서, 구동 회로의 사이즈가 증가되고 구동 회로가 복잡하여질 수밖에 없다.
한국공개특허공보 제2015-0037193호 (공개일 : 2015년 4월 8일)
본 발명은 하나의 감지 회로로 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드를 선택적으로 구현할 수 있는 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널용 구동 회로는 스위칭 동작을 통하여 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드를 선택적으로 수행시키는 모드 선택 동작부; 및 상기 모드 선택 동작부와 연결된 변환부를 포함한다. 여기서, 상기 모드 선택 동작부는 상기 선택된 모드로 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하며, 상기 변환부는 상기 감지된 캐패시턴스 변화를 터치 데이터로 변환한다.
본 발명의 일 실시예에 다른 터치 패널용 구동 회로에 사용되는 감지 회로는 상호 용량 감지 모드로 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하기 위한 제 1 경로부; 및 자기 용량 감지 모드로 상기 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하기 위한 제 2 경로부를 포함한다. 여기서, 상기 상호 용량 감지 모드와 상기 자기 용량 감지 모드는 선택적으로 동작하며, 상기 상호 용량 감지 모드 또는 상기 자기 용량 감지 모드시 상기 제 1 경로부와 상기 제 2 경로부가 모두 사용된다.
본 발명의 다른 실시예에 다른 터치 패널용 구동 회로에 사용되는 감지 회로는 상호 용량 감지 모드로 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하기 위한 상호 용량 경로부; 및 자기 용량 감지 모드로 상기 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하기 위한 자기 용량 경로부를 포함한다. 상기 상호 용량 경로부는 상기 터치 패널의 터치에 따라 변화되는 캐패시턴스를 가지는 제 1 캐패시터; 및 터치 감지를 위한 전극에 해당하는 제 2 캐패시터를 포함한다. 여기서, 상기 자기 용량 경로부는 상기 제 2 캐패시터의 캐패시턴스를 적어도 일부 상쇄시킬 수 있는 캐패시턴스를 가지는 제 3 캐패시터를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 터치에 따라 가변되는 캐패시턴스를 가지는 캐패시터를 포함하는 제 1 경로부, 가변 캐패시터를 포함하는 제 2 경로부, 상기 제 1 경로부와 변환부 사이에 연결된 제 1 스위치 및 상기 제 2 경로부와 상기 변환부 사이에 연결된 제 2 스위치를 포함하는 터치 패널의 터치 감지 방법은 상기 캐패시터와 상기 제 1 스위치 사이의 제 1 노드와 상기 가변 캐패시터와 상기 제 2 스위치 사이의 제 2 노드를 충전시키는 단계; 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 전하를 공유시켜 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드가 동일한 전압을 가지도록 하는 단계; 및 상기 노드들이 동일한 전압을 가지는 상태에서 상기 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 충전을 위한 구간과 상기 공유시키는 구간이 오버랩되지 않는다.
본 발명에 따른 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법은 하나의 감지 회로로 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드를 선택적으로 실현할 수 있으며, 따라서 상기 구동 회로의 사이즈 및 복잡도가 감소할 수 있어서 효용성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 구동 회로가 터치 감지를 위한 전극에 해당하는 캐패시턴스를 상쇄할 수 있는 가변 캐패시터를 사용하므로, 상기 구동 회로가 대형 터치 패널에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널용 구동 회로를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널용 구동 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널용 구동 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로의 동작을 도시한 회로도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 용량 감지 모드에 따른 구동 회로의 동작을 도시한 회로도들이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 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.
본 발명은 정전용량 터치 패널용 구동 회로, 특히 감지 회로에 관한 것으로서, 하나의 감지 회로를 통하여 상호 용량 감지 모드(Mutual capacitance sensing mode)와 자기 용량 감지 모드(Self capacitance sensing mode)를 모두 실현할 수 있다. 다만, 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드는 선택적으로 구현된다.
종래 구동 회로는 상호 용량 감지 방법으로 터치를 감지하기 위한 감지 회로와 자기 용량 감지 방법으로 터치를 검출하기 위한 감지 회로를 별도로 포함하였다. 따라서, 상기 구동 회로의 사이즈 및 복잡도가 증가되었다.
반면에, 본 발명은 하나의 감지 회로로 상호 용량 감지 모드 및 자기 용량 감지 모드를 모두 실현할 수 있으며, 따라서 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드를 선택적으로 활성화시켜 터치를 감지할 수 있다. 결과적으로, 상기 구동 회로의 사이즈 및 복잡도가 낮아질 수 있으며, 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드를 선택적으로 사용할 수 있어서 터치 좌표의 센싱 효율을 확보할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 대형 터치 패널에서 터치 좌표를 검출하는 것이 어려웠던 종래 기술과 달리, 본 발명의 구동 회로는 대형 터치 패널에서도 터치 좌표를 정확하게 검출할 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널용 구동 회로를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1은 상기 구동 회로 중 터치 좌표를 검출하기 위해 사용되는 엘리먼트들만 도시하였다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 터치 패널용 구동 회로는 정전용량 터치 패널에 사용되는 것으로서, 감지 회로(100) 및 좌표 추출부(102)를 포함한다.
일반적으로, 터치 패널은 저항막 방식과 정전 용량 방식으로 나눌 수 있는데, 정전 용량 터치 패널은 감지 전극에 터치 수단이 접근하거나 터치될 때 검출판과 터치 수단 사이에 형성되는 정전 용량의 변화를 검출하고 검출 결과에 따라 터치 여부를 판단하는 패널을 의미한다. 본 발명의 구동 회로는 이러한 정전 용량 터치 패널에 적용될 수 있다.
감지 회로(100)는 손가락, 터치펜 등의 터치 수단을 감지하는 회로로서, 모드 선택 동작부(110) 및 변환부(112)를 포함한다.
모드 선택 동작부(110)는 다양한 모드로 터치 수단의 터치를 감지하는 기능을 하며, 바람직하게는 상호 용량 감지 모드 및 자기 용량 감지 모드 중 어느 하나를 이용하여 터치 감지 동작을 수행할 수 있다.
상기 상호 용량 감지 모드 및 상기 자기 용량 감지 모드의 선택은 설정에 따라 자동으로 수행될 수도 있고, 사용자의 요청에 따라 수행될 수도 있다.
상호 용량 감지 모드에 따른 터치 좌표 감지 방법을 간략히 살펴보면, 터치수단이 터치 패널을 터치하였을 때, 절연막(유전체)를 통하여 송신 전극(transmitter electrode)와 수신 전극(receiver electrode) 사이의 기생 캐패시터 성분이 변하게 되고, 이 때 송신 전극에서 수신 전극으로 흐르는 전류의 값을 검출하여 터치 유무를 판단한다. 터치 유무를 판단하는 방식으로는 순차 구동방식(scan driving method)과 다전극 구동방식(parallel driving method)이 있다.
순차 구동방식으로는, 하나의 송신 전극에 신호가 인가될 때 나머지 송신 전극은 접지된 상태이고, 수신 전극 전체가 동시에 기생 캐패시턴스에 의해 유기되는 전류를 검출한다. 따라서, 항상 하부 전극인 송신 전극에 의하여 신호가 묶여 있으므로, 수신 전극에서는 안정적인 전류를 검출할 수 있다. 즉, 정전 차폐 기능을 가질 수 있다.
또한, 송신 전극에서 인가된 신호를 수신 전극 전체에서 동시에 독출하기 때문에 멀티 터치를 완벽하게 인식할 수 있다. 스캐닝 방식으로 신호를 순차적으로 인가하기 때문에, 상호 용량 감지 모드에 따른 감지 회로는 데이터를 줄 단위로 읽어서 터치 패널의 터치를 스캐닝하듯이 인식하게 된다. (순차 구동 방식)
다전극 구동방식으로는 모든 송신 전극에 직교형태의 매트릭스 (orthogonal matrix)를 인가하여 수신 전극 전체에서 독출한 후, 좌표추출부에서 이 신호와 역변환된 직교형태의 매트릭스를 이용하여 터치 유무를 판단한다.
자기 용량 감지 모드에 따른 터치 좌표 감지 방법을 간략히 살펴보면, 터치 수단이 터치 패널을 터치하였을 때 절연막을 통하여 해당 전극의 캐패시턴스가 변하게 되고 이 때 흐르는 전류의 값을 검출하여 터치 유무를 판별한다. 수신 단자에서 전류를 읽은 상호 용량 감지 모드와 달리, 자기 용량 감지 모드는 송신 단자에서 전류를 읽는다.
구체적으로는, 전극과 연결된 배선을 통하여 교류 신호가 전극에 순차적으로 입력되며, X축 및 Y축으로 인가된 신호에 의하여 전류 변화가 감지되는 전극을 X축 및 Y축 방향으로 판별하여 터치 좌표를 구한다. 이러한 방식은 순차적으로 신호가 입력되므로, 멀티 터치를 판별하기는 어렵다.
즉, 모드 선택 동작부(110)는 전혀 다르게 동작하는 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드를 선택적으로 동작시킬 수 있다. 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드가 유용한 사용 필드가 다르며, 따라서 본 발명의 구동 회로는 상황에 따라 적절한 모드를 선택하여 사용할 수 있으므로 효율적이다. 물론, 상기 구동 회로는 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드를 동시에 수행하지는 않지만 순차적으로 수행시킬 수도 있다.
특히, 모드 선택 동작부(110)는 후술하는 바와 같이 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드를 위하여 일정한 경로를 공유할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 모드 선택 동작부(110)는 후술하는 바와 같이 대형 터치 패널에 사용가능하도록 송신 전극 또는 수신 전극의 캐패시턴스를 상쇄시킬 수 있는 별도의 캐패시턴스를 사용할 수 있다.
변환부(112)는 모드 선택 동작부(110)에 의해 감지된 캐패시턴스 변화를 터치 데이터로 변환시킨다. 예를 들어, 변환부(112)는 상호 용량 감지 모드에 따라 상기 감지된 캐패시턴스를 터치 데이터로 변환시킨다.
좌표 추출부(102)는 변환부(112)로부터 출력된 터치 데이터를 분석하여 터치 수단의 터치 지점의 좌표(터치 좌표)를 추출한다.
정리하면, 본 실시예의 터치 패널용 구동 회로는 하나의 감지 회로(100)를 통하여 상호 용량 감지 모드 및 자기 용량 감지 모드를 모두 실현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널용 구동 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 구동 회로의 모드 선택 동작부(110)는 상호 용량 경로부(200), 자기 용량 경로부(202) 및 스위치들(SELmutual 및 SELself)을 포함한다.
상호 용량 감지 모드시, 스위치들(SELmutual)이 턴-온(turn-on)되고 스위치들(SELself)이 오프(off)된다. 결과적으로, 터치 수단의 터치 패널 터치시 상호 용량 경로부(200)가 상기 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지할 수 있다.
자기 용량 감지 모드시, 스위치들(SELself)이 턴-온되고 스위치들(SELmutual)이 오프된다. 결과적으로, 터치 수단의 터치 패널 터치시 자기 용량 경로부(202)가 상기 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지할 수 있다.
변환부(112)는 모드에 따라 감지된 캐패시턴스를 터치 데이터로 변환하고, 변환된 터치 데이터를 좌표 추출부(102)로 전송한다.
정리하면, 본 실시예의 모드 선택 동작부(110)는 모드에 따라 해당 경로를 스위치의 스위칭을 통하여 선택하고, 상시 선택된 경로를 통하여 터치 수단의 터치에 따른 캐패시턴스를 감지할 수 있다. 여기서, 상호 용량 감지 경로와 자기 용량 감지 경로가 별도로 존재한다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널용 구동 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 실시예의 터치 패널용 구동 회로의 모드 선택 동작부(110)는 제 1 경로부(310), 제 2 경로부(312) 및 스위치들(SW1 내지 SW3)을 포함한다. 여기서, 경로부(310)는 스위치(SW1)를 통하여 여기 회로(Excitation circuit, 300)에 연결될 수도 있고, 스위치(SW1) 없이 직접적으로 여기 회로(300)에 연결될 수도 있다. 여기 회로(300)는 여기 신호(예를 들어 펄스)를 제 1 경로부(310)로 제공한다.
일 실시예에 따르면, 제 1 모드, 예를 들어 상호 용량 감지 모드시, 스위치들(SW1 및 SW2)은 온되고 스위치(SW3)가 오프된다. 결과적으로, 제 1 경로부(310)가 여기 회로(300)와 변환부(112)에 연결된다. 이 경우, 터치 수단이 터치 패널을 터치하면, 제 1 경로부(310)는 여기 회로(300)로부터 전송된 여기 신호에 따라 변화되는 캐패시턴스를 감지한다.
제 2 모드, 예를 들어 자기 용량 감지 모드시, 스위치들(SW1 내지 SW3)이 모두 온된다. 여기서, 제 2 경로부(312)의 캐패시턴스가 제 2 경로부(310)의 송신 전극 또는 수신 전극의 캐패시턴스와 동일하도록 설정될 수 있다. 결과적으로, 송신 전극 또는 수신 전극의 캐패시턴스가 제 2 경로부(312)의 캐패시턴스와 상쇄되며, 모드 선택 동작부(110)는 터치 수단의 터치에 따라 변화된 캐패시턴스를 감지한다.
이러한 모드 선택 동작부(110)의 구조는 대형 터치 패널의 터치를 감지하는데 적합하다.
캐패시턴스 상쇄 구조가 없으면, 터치 수단의 터치에 따른 캐패시컨스의 변화율이 송신 전극 또는 수신 전극의 캐패시턴스로 인하여 상대적으로 작아지게 된다. 따라서, 송신 전극 또는 수신 전극의 캐패시턴스가 상대히 큰 대형 터치 패널의 경우, 모드 선택 동작부(110)가 터치 수단의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하지 못할 수도 있다.
반면에, 본 실시예의 모드 선택 동작부(110)는 송신 전극 또는 수신 전극의 캐패시턴스를 제 2 경로부(312)의 캐패시턴스로 상쇄시키며, 그 결과 터치 수단의 터치에 따라 캐패시턴스의 변화율이 캐패시턴스 상쇄 구조가 없을 때에 비하여 상대적으로 커진다. 결과적으로, 모드 선택 동작부(110)는 캐패시턴스 상쇄 구조가 없을 때에 비하여 더 민감하게 캐패시턴스 변화를 감지할 수 있어서 송신 전극 또는 수신 전극의 캐패시턴스가 상대히 큰 대형 터치 패널에 적용 가능하다.
정리하면, 본 실시예의 모드 선택 동작부(110)는 특정 모드, 예를 들어 자기 용량 감지 모드에서는 특정 경로(예를 들어, 제 1 경로부에 해당하는 경로)를 공유할 수 있으며, 특히 대형 터치 패널에 사용 가능하도록 경로 공유를 통하여 송신 전극 또는 수신 전극의 캐패시턴스를 상쇄시킨다.
이하, 상호 용량 감지 모드에 따른 터치 감지 동작 및 자기 용량 감지 모드에 따른 터치 감지 동작을 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다.
우선, 상호 용량 감지 모드에 따른 터치 감지 동작을 살펴보겠다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로의 동작을 도시한 회로도이다. 특히, 도 4는 상호 용량 감지 모드에 따른 구동 회로의 동작을 보여준다.
도 4를 참조하면, 제 1 경로부(310)는 터치 패널의 터치시 변화되는 캐패시터(Cmutual), 송신 전극에 따른 캐패시턴스(Cstray,tx) 및 수신 전극에 따른 캐패시턴스(Cstray,rx)를 포함하고, 제 2 경로부(312)는 가변 캐패시터(Ccomp)를 포함할 수 있다.
캐패시터(Cmutual)의 일단은 여기 회로(300)에 연결되고, 타단은 스위치(PH1)을 통하여 전원(VH 또는 VL)에 연결되거나 스위치(PH2)를 통하여 변환부(112)에 연결된다.
상호 용량 감지 모드시, 스위치들(PH1 및 PH2_self)은 오프되고 스위치(PH2)는 온된다. 이 때, 스위치(PH2_self)가 오프되었기 때문에, 스위치(PH1_self)는 온되든 오프되든 상관이 없다.
이러한 연결 구조에서, 터치 수단이 터치 패널을 터치하면, 여기 회로(300)로부터 출력된 여기 신호에 따라 캐패시터(Cmutual)의 캐패시턴스가 변화된다.
변화된 캐패시턴스는 변환부(112)에 의해 터치 데이터로 변환되고, 좌표 추출부(102)는 터치 데이터를 분석하여 터치 좌표를 추출한다.
다음으로, 자기 용량 감지 모드에 따른 터치 감지 동작을 살펴보겠다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 용량 감지 모드에 따른 구동 회로의 동작을 도시한 회로도들이며, 자기 용량 감지 모드시 구동 회로는 도 4에 보여진 회로와 동일하다.
도 4 및 도 5를 참조하여 자기 용량 감지를 위한 터치 전 동작(프리차징 동작)을 살펴보면, 전원에 연결하기 위한 스위치들(PH1 및 PH1_self)과 캐패시터들(Cmutual 및 Ccomp)을 변환부(312)에 연결시키기 위한 스위치들(PH2 및 PH2_self)이 도 5에 도시된 바와 같이 오버랩되지 않는다.
또한, 가변 캐패시터(Ccomp)는 송신 전극에 따른 캐패시턴스(Cstray,tx) 또는 수신 전극에 따른 캐패시턴스(Cstray,rx)에 해당하거나 캐패시턴스(Cstray,tx)와 캐패시턴스(Cstray,rx)의 합에 해당할 수 있다. 바람직하게는, 가변 캐패시터(Ccomp)는 구동 회로 제작시 전극에 해당하는 캐패시턴스로 설정된다. 이와 같이 가변 캐패시터(Ccomp)를 설정하면, 전극에 해당하는 캐패시턴스와 가변 캐패시터(Ccomp)의 캐패시턴스가 적어도 일부 상쇄되며, 따라서 터치 수단의 터치시 캐패시턴스의 변화를 더 민감하게 감지할 수 있으며 소형 패널뿐만 아니라 대형 패널에도 상기 구동 회로의 사용이 가능하다.
터치 전 동작을 구체적으로 살펴보면, 우선 전원(VH 또는 VL)에 의해 노드들(A 및 B)이 일정한 전압원 또는 전류원으로 충전된다. 이 때, 스위치들(PH2 및 PH2_self)은 오프된 상태이다.
이어서, 스위치들(PH2 및 PH2_self)이 턴-온되고 스위치들(PH1 및 PH1_self)이 턴 오프된다. 결과적으로, 노드들(A 및 B) 사이에 전하 공유(Charge sharing)가 이루어진다.
위 과정들이 도 5에 도시된 바와 같이 반복적으로 이루어지며, 그 결과 각 노드들(A 및 B)의 전압이 (VH-VL)/2로 수렴하게 된다.
이러한 프리차징 동작 후 터치에 따른 동작을 살펴보면, 터치 수단으로 터치 패널을 터치하면 상기 터치에 해당하는 캐패시턴스만큼 캐패시터(Cmutual)의 캐패시턴스가 상승하게 된다. 결과적으로, 노드(A)의 전압이 상승한다. 이 때, 노드(B)의 전압은 터치 전 전압과 동일하다.
이어서, 스위치들(PH2 및 PH2_self)이 온 되어 있고 스위치들(PH1 및 PH1_self)이 오프되어 있기 때문에, 전하 공유 동작이 수행된다. 구체적으로는, 노드들(A 및 B)의 전하가 공유된다. 따라서, 노드들(A 및 B)의 전압이 동일한 값을 가지되, 도 6에 도시된 바와 같이 (VH-VL)/2 보다 상승하게 된다.
변환부(112)는 이렇게 상승된 전압에 해당하는 캐패시턴스의 변화량을 감지하고 감지 결과를 터치 데이터로 변환한다.
좌표 추출부(102)는 변환부(112)로부터 출력된 터치 데이터를 분석하여 좌표를 추출한다.
정리하면, 본 발명의 구동 회로는 자기 용량 감지 모드시 제 2 경로뿐만 아니라 상호 용량 감지 모드시 사용되는 제 1 경로를 함께 사용한다. 특히, 제 1 경로에 가변 캐패시터(Ccomp)의 캐패시턴스를 전극의 캐패시턴스와 동일하게 하여 대형 패널에서도 터치 감지를 가능하게 할 수 있다.
한편, 전극의 공정 편차로 인하여 전극에 대한 캐패시턴스와 가변 캐패시터(Ccomp)의 캐패시턴스가 정확하게 일치하지 않을 수 있다. 따라서, 본 실시예의 구동 회로는 원하는 전압 범위로 가변 캐패시터(Ccomp)를 조절할 수 있도록 병렬로 연결된 캐패시터들을 선택적으로 노드(B)에 연결시킬 수 있는 회로로 구현할 수 있다. 구체적으로는, 캐패시터들(C 내지 2N-1C)을 병렬로 배열하고, 각 캐패시터들(C 내지 2N-1C)의 일단은 스위치들(D<0> 내지 D<N-1>)을 통하여 노드(B)에 연결시키고, 각 캐패시터들(C 내지 2N-1C)의 타단은 스위치들(D<0> 내지 D<N-1>)을 통하여 접지에 연결될 수 있다. 한편, 각 캐패시터들(C 내지 2N-1C)의 일단과 타단에 연결되는 스위치들이 동시에 온 또는 오프되므로, 일단과 타단에 연결되는 스위치들(D<0> 내지 D<N-1>)은 동일한 부호를 사용하였다.
이러한 가변 캐패시터(Ccomp)는 도 8에 도시된 바와 같이 하나의 채널을 위해 사용될 수도 있지만, 복수의 채널들을 위해 사용될 수도 있다. 여기서, 각 채널들은 도 8의 감지 회로와 동일하거나 유사한 구조를 가질 수 있다.
위에 설명하지 않았지만, 가변 캐패시터(Ccomp)의 캐패시턴스에 따라 전하 공유 기간 동안 노드들(A 및 B)의 전압이 (VH-VL)/2에 수렴하지 않을 수 있다. 구체적으로는, 가변 캐패시터(Ccomp)의 캐패시턴스가 너무 작거나 크면 전하 공유 기간 동안 노드들(A 및 B)의 전압이 (VH-VL)/2로 수렴하지 않을 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 구동 회로는 스위치들(D<0> 내지 D<N-1>)을 순차적으로 스위칭시키면서 차지 공유 시간 동안 노드들(A 및 B)의 전압이 (VH-VL)/2에 수렴하도록 조절할 수 있다. 이러한 동작의 일 실시예가 도 9에 도시되어 있다. 즉, 자기 용량 감지 구간 전에 위의 동작을 수행하는 보상 구간이 존재한다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
또한, 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 감지 회로 102 : 좌표 추출부
110 : 모드 선택 동작부 112 : 변환부
200 : 상호 용량 경로부 202 : 자기 용량 경로부
310 : 제 1 경로부 312 : 제 2 경로부

Claims (15)

  1. 스위칭 동작을 통하여 상호 용량 감지 모드와 자기 용량 감지 모드를 선택적으로 수행시키는 모드 선택 동작부; 및
    상기 모드 선택 동작부와 연결된 변환부를 포함하며,
    상기 모드 선택 동작부는 상기 선택된 모드로 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하며, 상기 변환부는 상기 감지된 캐패시턴스 변화를 터치 데이터로 변환하되,
    상기 모드 선택 동작부는,
    상기 상호 용량 감지 모드로 상기 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하기 위한 제 1 경로부; 및
    상기 자기 용량 감지 모드로 상기 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하기 위한 제 2 경로부를 포함하며,
    상기 자기 용량 감지 모드시 상기 제 2 경로부뿐만 아니라 상기 제 1 경로부도 활성화되는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모드 선택 동작부는,
    상기 상호 용량 감지 모드로 상기 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하기 위한 상호 용량 경로부; 및
    상기 자기 용량 감지 모드로 상기 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하기 위한 자기 용량 경로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 구동 회로.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제 1 경로부는 상기 터치 패널의 터치에 따라 캐패시턴스가 변화되는 제 1 캐패시터 및 터치 감지를 위한 전극에 해당하는 캐패시턴스를 가지는 제 2 캐패시터를 포함하고,
    상기 제 2 경로부는 가변 캐패시터를 포함하되,
    상기 가변 캐패시터의 캐패시턴스는 상기 제 2 캐패시터의 캐패시턴스와 동일한 것을 특징으로 하는 터치 패널용 구동 회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제 1 캐패시터와 상기 가변 캐패시터는 상기 변환부를 기준으로 하여 상호 병렬로 연결되되,
    상기 제 1 캐패시터의 일단에 연결된 제 1 노드와 상기 가변 캐패시터의 일단에 연결된 제 2 노드가 상기 터치 전에 전하 공유 동작에 따라 동일한 전압을 가지는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 구동 회로.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드는 각기 전원에 연결되되,
    상기 노드들이 상기 전원에 연결될 때의 구간과 상기 노드들이 상기 변환부에 연결될 때의 구간이 상호 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 구동 회로.
  7. 제5항에 있어서, 상기 가변 캐패시터는 상기 제 2 노드에 스위치들을 통하여 상호 병렬로 연결된 복수의 캐패시터들을 포함하되,
    상기 가변 캐패시터의 캐패시턴스는 상기 스위치들을 순차적으로 바꾸어 가면서 동작시킴에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 구동 회로.
  8. 상호 용량 감지 모드로 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하기 위한 제 1 경로부; 및
    자기 용량 감지 모드로 상기 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하기 위한 제 2 경로부를 포함하되,
    상기 상호 용량 감지 모드와 상기 자기 용량 감지 모드는 선택적으로 동작하며, 상기 상호 용량 감지 모드 또는 상기 자기 용량 감지 모드시 상기 제 1 경로부와 상기 제 2 경로부가 모두 사용되는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 구동 회로에 사용되는 감지 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 경로부와 변환부 사이를 연결하는 제 1 스위치; 및
    상기 제 2 경로부와 상기 변환부 사이를 연결하는 제 2 스위치를 포함하되,
    상기 경로부들은 상기 변환부를 기준으로 상호 병렬로 연결되며, 상기 상호 용량 감지 모드시 상기 제 1 스위치는 온되고 상기 제 2 스위치는 오프되고, 상기 자기 용량 감지 모드시 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치가 모두 온되는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 구동 회로에 사용되는 감지 회로.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제 1 경로부는 상기 터치 패널의 터치에 따라 변화되는 캐패시터 및 터치 감지를 위한 전극의 캐패시턴스에 해당하는 캐패시터를 포함하고, 상기 제 2 경로부는 상기 전극의 캐패시턴스를 적어도 일부 상쇄시킬 수 있는 캐패시턴스를 가지는 가변 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 구동 회로에 사용되는 감지 회로.
  11. 상호 용량 감지 모드로 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하기 위한 상호 용량 경로부; 및
    자기 용량 감지 모드로 상기 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하기 위한 자기 용량 경로부를 포함하고,
    상기 상호 용량 경로부는,
    상기 터치 패널의 터치에 따라 변화되는 캐패시턴스를 가지는 제 1 캐패시터; 및
    터치 감지를 위한 전극에 해당하는 제 2 캐패시터를 포함하되,
    상기 자기 용량 경로부는 상기 제 2 캐패시터의 캐패시턴스를 적어도 일부 상쇄시킬 수 있는 캐패시턴스를 가지는 제 3 캐패시터를 가지는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 구동 회로에 사용되는 감지 회로.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제 3 캐패시터는 가변 캐패시터이며, 상기 제 3 캐패시터의 캐패시턴스는 상기 전극의 공정 편차를 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 구동 회로에 사용되는 감지 회로.
  13. 터치 패널의 터치에 따라 가변되는 캐패시턴스를 가지는 캐패시터를 포함하는 제 1 경로부, 가변 캐패시터를 포함하는 제 2 경로부, 상기 제 1 경로부와 변환부 사이에 연결된 제 1 스위치 및 상기 제 2 경로부와 상기 변환부 사이에 연결된 제 2 스위치를 포함하는 터치 패널의 터치 감지 방법에 있어서,
    상기 캐패시터와 상기 제 1 스위치 사이의 제 1 노드와 상기 가변 캐패시터와 상기 제 2 스위치 사이의 제 2 노드를 충전시키는 단계;
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 전하를 공유시켜 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드가 동일한 전압을 가지도록 하는 단계; 및
    상기 노드들이 동일한 전압을 가지는 상태에서 상기 터치 패널의 터치에 따른 캐패시턴스 변화를 감지하는 단계를 포함하되,
    상기 충전을 위한 구간과 상기 공유시키는 구간이 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 터치 감지 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 터치 감지를 위한 전극에 해당하는 캐패시턴스와 동일하여지도록 상기 가변 캐패시터를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 터치 감지 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상호 용량 감지 모드시 상기 제 1 경로부는 활성화되고 상기 제 2 경로부는 활성화되지 않으며, 자기 용량 감지 모드시 상기 제 2 경로부와 상기 제 2 경로부가 모두 활성화되는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 터치 감지 방법.











KR1020150187180A 2015-12-28 2015-12-28 하나의 감지 회로로 복수의 모드들을 구현하는 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법 KR101733893B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150187180A KR101733893B1 (ko) 2015-12-28 2015-12-28 하나의 감지 회로로 복수의 모드들을 구현하는 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법
US15/780,488 US10627954B2 (en) 2015-12-28 2016-12-23 Driving circuit for a touch panel realizing modes using a sensing circuit and touch sensing method using the same
PCT/KR2016/015201 WO2017116082A1 (ko) 2015-12-28 2016-12-23 하나의 감지 회로로 복수의 모드들을 구현하는 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법
CN201680072879.8A CN108475133B (zh) 2015-12-28 2016-12-23 触摸板用驱动电路及利用其的触摸感测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150187180A KR101733893B1 (ko) 2015-12-28 2015-12-28 하나의 감지 회로로 복수의 모드들을 구현하는 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101733893B1 true KR101733893B1 (ko) 2017-05-08

Family

ID=59225341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150187180A KR101733893B1 (ko) 2015-12-28 2015-12-28 하나의 감지 회로로 복수의 모드들을 구현하는 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10627954B2 (ko)
KR (1) KR101733893B1 (ko)
CN (1) CN108475133B (ko)
WO (1) WO2017116082A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102260333B1 (ko) * 2019-08-16 2021-06-03 주식회사 지니틱스 터치입력 검출장치
US10908641B1 (en) * 2019-10-09 2021-02-02 Sigmasense, Llc. Display generated data transmission from user device to touchscreen via user

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI528250B (zh) * 2009-06-25 2016-04-01 Elan Microelectronics Corp Object Detector and Method for Capacitive Touchpad
US9069405B2 (en) * 2009-07-28 2015-06-30 Cypress Semiconductor Corporation Dynamic mode switching for fast touch response
KR101715858B1 (ko) * 2010-12-31 2017-03-13 엘지디스플레이 주식회사 터치 센서 구동 장치
KR20120086811A (ko) * 2011-01-27 2012-08-06 삼성전자주식회사 터치 스크린을 구비한 단말기 및 그 단말기에서 터치 모드 전환 방법
US20130082973A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Apple Inc. Display deformation detection
US8913021B2 (en) * 2012-04-30 2014-12-16 Apple Inc. Capacitance touch near-field—far field switching
KR102216554B1 (ko) * 2014-03-14 2021-02-17 삼성디스플레이 주식회사 터치 패널 및 이를 포함하는 표시 장치
CN104375733B (zh) * 2014-12-05 2017-11-21 合肥鑫晟光电科技有限公司 用于触摸显示屏的驱动电路和驱动方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017116082A1 (ko) 2017-07-06
US10627954B2 (en) 2020-04-21
CN108475133B (zh) 2021-04-23
CN108475133A (zh) 2018-08-31
US20180364855A1 (en) 2018-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180292922A1 (en) Capacitive cordless writing device
JP5792334B2 (ja) 静電容量式パネルの制御点検出方法及び装置
US8913017B2 (en) Touch sensing system, electronic touch apparatus, and touch sensing method
US9577614B2 (en) Detecting method and device for suppressing interference of low-frequency noise
US8519975B2 (en) Detector and detection method for a capacitive touchpad to identify a real touch point
CN103729073B (zh) 主动式电容笔
EP3495932B1 (en) Coordinate indicating apparatus and coordinate measurement apparatus for measuring input position of coordinate indicating apparatus
CN102693052B (zh) 触控感测装置及其扫描方法
US8970527B2 (en) Capacitive touch panel having mutual capacitance and self capacitance sensing modes and sensing method thereof
EP2570897A2 (en) Edge grip detection method of a touch panel and a device using the same
KR102174487B1 (ko) 터치시스템, 터치패널 및 표시장치
KR20160025440A (ko) 터치 패널 및 이를 구비한 좌표 측정 시스템
TWI526917B (zh) 電容式觸控裝置以及於電容式觸控面板上同時偵測主動筆與物體的方法
US20150103039A1 (en) Touch sensing system and display apparatus
US10627950B2 (en) Touch control panel, terminal device and method for detecting touch point
KR20140095734A (ko) 터치 스크린 제어 장치 및 그의 제어 방법
JP2009508086A (ja) 近接度の検出のために電荷移動静電容量センサを保護するための方法およびシステム
US20140145998A1 (en) Touch device and driving method thereof
CN104898907A (zh) 半导体装置以及电子设备
KR101733893B1 (ko) 하나의 감지 회로로 복수의 모드들을 구현하는 터치 패널용 구동 회로 및 이를 이용한 터치 감지 방법
KR101844848B1 (ko) 터치 검출 방법 및 이를 이용하는 터치 검출 장치
CN102436333A (zh) 兼容电容定位和电磁定位的输入装置及其输入方法
KR20160018194A (ko) 터치처리장치 및 그를 이용한 터치스크린장치
KR20160143943A (ko) 정전용량 터치센서에서 인터레이스 방식의 스캔 방법
CN106293187A (zh) 一种触摸控制方法、装置及终端

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant