KR102248984B1 - High sensitivity touch sensor - Google Patents

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KR102248984B1 KR1020190089315A KR20190089315A KR102248984B1 KR 102248984 B1 KR102248984 B1 KR 102248984B1 KR 1020190089315 A KR1020190089315 A KR 1020190089315A KR 20190089315 A KR20190089315 A KR 20190089315A KR 102248984 B1 KR102248984 B1 KR 102248984B1
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김윤기
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Abstract

본 발명은 구동 인가전압의 손실량을 보상하여 터치 감도를 향상시킴과 동시에 터치 감도 센싱 시간을 단축시킨 고감도 터치 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 제1커패시터를 포함하는 전압누적부; 터치커패시터와 상기 터치커패시터에 병렬연결된 제2커패시터를 포함하는 터치 감지부; 상기 제2커패시터의 용량과 동일한 크기의 용량을 가지도록 한 제3커패시터를 포함하는 전압손실 보상부; 설정 상태에 따라 일반 모드, 고감도 모드, 보정 모드로 동작하는 스위칭부; 및 상기 제1커패시터의 다른 일 단자의 전압준위를 미리 설정한 기준전압(VREF)과 비교하여 비교신호(Vcom)를 생성하는 신호비교부;를 포함하는 고감도 터치 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a high-sensitivity touch sensor in which a touch sensitivity is improved by compensating for a loss of a driving applied voltage and a touch sensitivity sensing time is shortened, and more particularly, a voltage accumulating unit including a first capacitor; A touch sensing unit including a touch capacitor and a second capacitor connected in parallel to the touch capacitor; A voltage loss compensating unit including a third capacitor having a capacity equal to that of the second capacitor; A switching unit operating in a normal mode, a high sensitivity mode, and a correction mode according to a setting state; And a signal comparison unit configured to generate a comparison signal Vcom by comparing the voltage level of the other terminal of the first capacitor with a preset reference voltage VREF.

Figure R1020190089315
Figure R1020190089315

Description

고감도 터치 센서{HIGH SENSITIVITY TOUCH SENSOR}High sensitivity touch sensor {HIGH SENSITIVITY TOUCH SENSOR}

본 발명은 고감도 터치 센서에 관한 것으로서, 특히, 구동전압의 손실량을 보상하여 터치 감도를 향상시킴과 동시에 터치 감도 센싱 시간을 단축시킨 고감도 터치 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a high-sensitivity touch sensor, and more particularly, to a high-sensitivity touch sensor in which touch sensitivity is improved by compensating for a loss of a driving voltage and a touch sensitivity sensing time is shortened.

터치스크린 패널(touchscreen panel)이란 접촉식 패널이라고도 하는데, 디스플레이에 표시되어 있는 버튼을 접촉함으로써, 대화적이고 직감적인 조작을 가능하게 하여 손쉽게 컴퓨터를 조작할 수 있게 하는 컴퓨팅 입력 장치를 말한다. 정전용량 방식의 터치 패널은 사람의 몸에 있는 정전용량을 이용하는 방식이다. 정전용량 방식의 터치 패널은, 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 터치 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 터치 패널은, 다중 포인트가 가능하고 소형으로 제작이 가능하여 모바일 스마트 기기에 많이 사용되고 있다.The touchscreen panel, also referred to as a touch panel, refers to a computing input device that enables interactive and intuitive operation by touching a button displayed on a display so that a computer can be easily operated. The capacitive touch panel is a method that uses the capacitance of a person's body. The capacitive touch panel is a method of recognizing a touch by measuring the change in resistance and current caused by a person's capacitance using an alternating voltage, and a method of determining the presence or absence of a touch by comparing the amount of a capacitor charged. I can share. Such a capacitive touch panel has excellent durability compared to a resistive film using a film and does not interfere with operation even with moisture or small damage. In addition, the touch accuracy is relatively high, and the optical characteristics are excellent, so the screen is clear. In particular, a touch panel using a capacitive charging method is widely used in mobile smart devices because it can be manufactured in a small size and multiple points.

한편, 정전용량 방식으로 전하분배(charge sharing) 방식을 많이 사용하고 있으나, 종래의 전하분배 방식에 의한 터치 센서로는 미세한 터치를 감지하기 위한 고감도 특성이 떨어진다는 문제점이 제기되었다.On the other hand, although a charge sharing method is widely used as a capacitive method, a problem has been raised that a touch sensor according to a conventional charge distribution method is inferior in high sensitivity characteristics for detecting a fine touch.

또한, 다양한 종류의 전자 장치가 최근 정전용량 터치센서 IC를 사용하여 개발 및 제작되고 있으나, 이에 따라 터치센서 IC를 실장 및 개발할 때마다 각 센싱 채널마다 감도 측정, 튜닝 및 기준점(Threshold) 레벨(THD Level) 설정 작업을 일일이 수행해야 하므로 개발 시간이 길어지고 개발 방법이 불편하다는 문제점도 함께 제기되었다.In addition, various types of electronic devices have recently been developed and manufactured using capacitive touch sensor ICs. Accordingly, whenever a touch sensor IC is mounted and developed, sensitivity measurement, tuning, and threshold level (THD) are measured for each sensing channel. Level) setting work has to be performed one by one, so the development time is lengthened and the development method is inconvenient.

(0001) 국내등록특허 제10-1285686호(0001) Domestic registered patent No. 10-1285686

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 구동전압의 손실률을 일정 부분 보상하여 설정된 기준전압까지 떨어지는 시간을 딜레이시킴으로써 터치 감도를 향상시킴은 물론, 터치 감지 시간을 단축시킨 고감도 터치 센서를 제공하는데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a high-sensitivity touch sensor in which a loss rate of a driving voltage is partially compensated and the time to fall to a set reference voltage is delayed, thereby improving touch sensitivity and shortening the touch sensing time.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 회로 설계 시 각 정전용량 센싱 채널의 배선 길이 차이에 따른 기생 정전용량 값 차이로 인한 감도 튜닝 개발 절차를 간소화하기 위해, 각 채널의 정전용량 값을 미리 설정한 기준 정전용량이 되도록 자동 보정하는 고감도 터치 센서를 제공하는데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to set the capacitance value of each channel in advance in order to simplify the process of developing sensitivity tuning due to the difference in parasitic capacitance value according to the difference in wiring length of each capacitance sensing channel when designing a circuit. It is to provide a high-sensitivity touch sensor that automatically compensates to become a standard capacitance.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명인 고감도 터치 센서는, 일 단자에 제1구동전압(VDD)이 인가되는 제1커패시터를 포함하는 전압누적부; 일 단자로 사용자의 터치(Touch) 여부를 감지하는 터치커패시터와 상기 터치커패시터에 병렬연결된 제2커패시터를 포함하는 터치 감지부; 복수의 스위칭제어신호(SVD, SVS)에 응답하여 동작하며, 미리 설정한 용량세팅단계를 수행함으로써 상기 제2커패시터의 용량과 동일한 크기의 용량을 가지도록 한 제3커패시터를 포함하는 전압손실 보상부; 복수의 스위칭제어신호(S1N~S3N, S1D~S3D)에 응답하여 동작하며, 일반 모드에서는 제1구동전압과 상기 제1커패시터의 타 단자 사이의 스위칭동작 및 상기 전압누적부와 상기 터치 감지부 사이의 스위칭동작을 통해 상기 제1커패시터와 상기 제2커패시터 사이의 전하분배(charge sharing) 동작을 수행하고, 고감도 모드에서는 제2구동전압(VHS)과 상기 제1커패시터의 타 단자 사이의 스위칭동작과 상기 전압누적부, 상기 터치 감지부 및 상기 전압손실 보상부 사이의 스위칭동작을 통해 상기 전하분배 동작과정에서 발생하는 상기 제1커패시터와 상기 제2커패시터에서의 상기 제1구동전압에 대한 손실분을 상기 제3커패시터를 이용한 전하보상 동작을 수행하여 상기 제1커패시터의 다른 일 단자로 전달하는 스위칭부; 및 상기 제1커패시터의 다른 일 단자의 전압준위를 미리 설정한 기준전압(VREF)과 비교하여 비교신호(Vcom)를 생성하는 신호비교부;를 포함하며, 상기 제1구동전압의 전압준위는 상기 제2구동전압의 전압준위에 비해 높은 것을 특징으로 한다.A high-sensitivity touch sensor according to the present invention for achieving the above technical problem includes: a voltage accumulating unit including a first capacitor to which a first driving voltage (VDD) is applied to one terminal; A touch sensing unit including a touch capacitor that senses a user's touch through one terminal and a second capacitor connected in parallel to the touch capacitor; Voltage loss compensation unit including a third capacitor that operates in response to a plurality of switching control signals (SVD, SVS) and has a capacity equal to that of the second capacitor by performing a preset capacity setting step ; Operates in response to a plurality of switching control signals (S1N to S3N, S1D to S3D), and in normal mode, a switching operation between a first driving voltage and other terminals of the first capacitor and between the voltage accumulating unit and the touch sensing unit A charge sharing operation is performed between the first capacitor and the second capacitor through a switching operation of, and in the high-sensitivity mode, a switching operation between the second driving voltage VHS and the other terminal of the first capacitor and The loss of the first driving voltage in the first capacitor and the second capacitor generated during the charge distribution operation through a switching operation between the voltage accumulating unit, the touch sensing unit, and the voltage loss compensating unit is calculated. A switching unit for performing a charge compensation operation using a third capacitor and transferring the charge to the other terminal of the first capacitor; And a signal comparing unit for generating a comparison signal Vcom by comparing a voltage level of the other terminal of the first capacitor with a preset reference voltage VREF, wherein the voltage level of the first driving voltage is the It is characterized in that it is higher than the voltage level of the second driving voltage.

또한, 상기 비교신호(Vcom)를 가공하여, 상기 비교신호의 일정 범위에서의 변동을 반영한 터치여부판단신호(VOUT)를 생성하는 터치여부판단신호 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it further comprises a; touch determination signal generation unit for processing the comparison signal (Vcom) to generate a touch determination signal (VOUT) reflecting the variation in a certain range of the comparison signal.

또한, 상기 복수의 스위칭제어신호(SVD, SVS, S1N~S3N, S1D~S3D)를 생성하는 디지털 처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it further comprises a; digital processing unit for generating the plurality of switching control signals (SVD, SVS, S1N ~ S3N, S1D ~ S3D).

또한, 상기 고감도 모드시 상기 제2구동전압을 생성하여 상기 전압누적부로 공급하는 제2구동전압 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, in the high-sensitivity mode, a second driving voltage generation unit generating the second driving voltage and supplying the second driving voltage to the voltage accumulating unit;

또한, 상기 스위칭부는, 상기 제1구동전압과 상기 신호비교부의 (+)입력단 사이를 개폐시키는 제1스위치; 상기 제2구동전압과 상기 신호비교부의 (+)입력단 사이를 개폐시키는 제2스위치; 상기 터치 감지부와 접지 사이를 개폐시키는 제3스위치; 상기 터치 감지부와 상기 전압누적부 사이를 개폐시키는 제4스위치; 및 상기 전압손실 보상부와 상기 전압누적부 사이를 개폐시키는 제5스위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the switching unit may include a first switch opening and closing between the first driving voltage and the (+) input terminal of the signal comparison unit; A second switch opening and closing between the second driving voltage and the (+) input terminal of the signal comparison unit; A third switch opening and closing between the touch sensing unit and the ground; A fourth switch opening and closing between the touch sensing unit and the voltage accumulating unit; And a fifth switch opening and closing between the voltage loss compensating unit and the voltage accumulating unit.

또한, 상기 전압손실 보상부는, 상기 제3커패시터; 상기 제3커패시터와 병렬연결된 제6스위치; 상기 고감도 모드시 타 단자에 제1구동전압이 연결되는 제7스위치; 및 타 단자가 접지로 연결되는 제8스위치;를 포함하며, 상기 제3커패시터와 상기 제6스위치 각각의 일 단자에 연결된 공통단자는 상기 제5스위치와 연결되고, 상기 제3커패시터와 상기 제6스위치 각각의 타 단자에 연결된 공통단자는 상기 제7스위치와 상기 제8스위치 각각의 일 단자에 연결된 공통단자와 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the voltage loss compensation unit may include the third capacitor; A sixth switch connected in parallel with the third capacitor; A seventh switch to which a first driving voltage is connected to another terminal in the high-sensitivity mode; And an eighth switch in which the other terminal is connected to the ground, wherein a common terminal connected to one terminal of each of the third capacitor and the sixth switch is connected to the fifth switch, and the third capacitor and the sixth switch A common terminal connected to the other terminal of each switch is connected to a common terminal connected to one terminal of each of the seventh switch and the eighth switch.

또한, 상기 신호비교부는, (+)입력단이 상기 전압누적부에 연결되고, (-)입력단이 상기 기준전압을 생성하는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)에 연결된 것을 특징으로 한다.In addition, the signal comparison unit is characterized in that a (+) input terminal is connected to the voltage accumulating unit, and a (-) input terminal is connected to a digital-to-analog converter (DAC) that generates the reference voltage.

또한, 상기 제2구동전압 생성부는, (+)입력단이 상기 제2구동전압을 생성하는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)에 연결된 버퍼로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second driving voltage generator is characterized in that the (+) input terminal is configured with a buffer connected to a digital-to-analog converter (DAC) generating the second driving voltage.

또한, 상기 용량세팅단계에서는, 일반 모드시 상기 제2커패시터의 카운트값을 저장 후 저장된 카운트값에 대응되는 용량을 상기 제3커패시터에 세팅하는 것을 특징으로 한다.In the capacity setting step, in the normal mode, after storing the count value of the second capacitor, a capacity corresponding to the stored count value is set in the third capacitor.

또한, 보정 모드시에는, 다수의 상기 터치 감지부와 상기 전압손실 보상부가 연결되며, 상기 터치 감지부 각각의 상기 제2커패시터의 용량을 파악한 후 가장 큰 용량의 제2커패시터 값에 맞춰 나머지 다른 제2커패시터의 용량을 상기 제3커패시터를 이용한 전하보상 동작을 수행하여 동일하게 조정하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the correction mode, a plurality of the touch sensing units and the voltage loss compensating unit are connected, and after determining the capacity of the second capacitor of each of the touch sensing units, It is characterized in that the capacity of the second capacitor is equally adjusted by performing a charge compensation operation using the third capacitor.

또한, 상기 제1커패시터, 제2커패시터 및 제3커패시터는 가변커패시터로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first capacitor, the second capacitor and the third capacitor are characterized in that it is composed of a variable capacitor.

이상에서 상술한 본 발명에 의한 고감도 터치 센서는 다음과 같은 효과가 있다.The high-sensitivity touch sensor according to the present invention described above has the following effects.

먼저, 스위칭 제어를 통해 일반 모드, 고감도 모드 및 보정 모드시로 동작할 수 있으므로 하나의 시스템으로 멀티 모드 구현이 가능하며, 사용 편의성을 향상시킴은 물론, 제작 비용을 절감시킬 수 있다.First, since it can operate in a normal mode, a high sensitivity mode, and a correction mode through switching control, it is possible to implement a multi-mode with a single system, improve usability, and reduce manufacturing cost.

또한, 제1구동전압에 대한 손실분을 제3커패시터를 이용한 전하보상 동작을 수행하여 감도를 향상시킬 수 있으며, 이때, 제2구동전압 생성부를 통해 생성된 제2구동전압을 이용하여 향상된 감도 감지 시간을 단축시킴으로써 고감도 감지가 가능하다.In addition, it is possible to improve the sensitivity by performing a charge compensation operation using a third capacitor for the loss of the first driving voltage, and at this time, improved sensitivity detection time by using the second driving voltage generated through the second driving voltage generator. High sensitivity detection is possible by shortening the value.

또한, 10비트 디지털 아날로그 컨버터를 이용한 전원공급으로 미세한 전압 조정이 가능하다.In addition, fine voltage adjustment is possible by supplying power using a 10-bit digital-to-analog converter.

또한, 각 채널 고유의 보정 정전용량을 해당 채널에 각각 부가하는 C값 관련 자동 보정(Auto-calibration) 기능을 이용함으로써, 서로 다른 배선 길이를 갖는 터치 센서(Touch Sensor)에 상관없이 채널 별로 동일한 감도 값을 형성시킬 수 있으며, 이에 따른 동일한 단일 THD(Threshold) 레벨을 설정할 수 있으므로 감도 튜닝 개발 절차를 간소화함으로써 개발이 용이함은 물론, 개발 기간을 더욱 단축시킬 수 있다.In addition, by using the C value-related auto-calibration function that adds each channel's own corrective capacitance to the corresponding channel, the sensitivity is the same for each channel regardless of touch sensors having different wire lengths. A value can be formed, and the same single THD (Threshold) level can be set accordingly, thus simplifying the sensitivity tuning development procedure, thus facilitating development and further shortening the development period.

도 1은 본 발명에 따른 고감도 터치 센서의 기본 회로 구성상태를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 고감도 터치 센서의 기본 회로를 블록별로 구성한 도면,
도 3은 도 2의 블록 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 일반 모드시 회로 연결상태를 나타낸 도면,
도 5는 도 4의 실제 회로 연결상태를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 일반 모드시 동작 타이밍을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 옵셋 캘리브레이션 모드시 회로 연결상태를 나타낸 도면,
도 8은 도 7의 실제 회로 연결상태를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 옵셋 캘리브레이션 모드시 동작 타이밍을 나타낸 도면,
도 10은 본 발명에 따른 고감도 모드시 회로 연결상태를 나타낸 도면,
도 11은 도 10의 실제 회로 연결상태를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명에 따른 고감도 모드시 동작 타이밍을 나타내 도면,
도 13은 본 발명에 따른 일반 모드시와 고감도 모드시 감도 차이를 나타낸 도면,
도 14는 본 발명에 따른 보정 모드시 회로 연결상태를 나타낸 도면,
도 15는 도 14의 실제 회로 연결상태를 나타낸 도면,
도 16은 본 발명에 따른 보정 모드시 동작 타이밍을 나타낸 도면,
도 17은 본 발명에 따른 각각의 모드시 스위칭 상태를 나타낸 도면.
1 is a diagram showing a basic circuit configuration state of a high-sensitivity touch sensor according to the present invention;
2 is a block diagram of a basic circuit of a high-sensitivity touch sensor according to the present invention,
3 is a block diagram of FIG. 2;
4 is a diagram showing a circuit connection state in a normal mode according to the present invention;
5 is a view showing an actual circuit connection state of FIG. 4;
6 is a diagram showing an operation timing in a normal mode according to the present invention;
7 is a diagram showing a circuit connection state in an offset calibration mode according to the present invention;
8 is a view showing an actual circuit connection state of FIG. 7;
9 is a diagram showing an operation timing in an offset calibration mode according to the present invention;
10 is a diagram showing a circuit connection state in a high-sensitivity mode according to the present invention;
11 is a view showing an actual circuit connection state of FIG. 10;
12 is a diagram showing an operation timing in a high-sensitivity mode according to the present invention;
13 is a diagram showing a difference in sensitivity in a normal mode and a high-sensitivity mode according to the present invention;
14 is a diagram showing a circuit connection state in a correction mode according to the present invention;
15 is a view showing an actual circuit connection state of FIG. 14;
16 is a diagram showing an operation timing in a correction mode according to the present invention;
17 is a view showing a switching state in each mode according to the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements are assigned the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function obstructs the understanding of the embodiments of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the constituent elements of the embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are for distinguishing the constituent element from other constituent elements, and the nature, order, or order of the constituent element is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to that other component, but another component between each component It should be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected”.

도 1은 본 발명에 따른 고감도 터치 센서의 기본 회로 구성상태를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 고감도 터치 센서의 기본 회로를 블록별로 구성한 도면이며, 도 3은 도 2의 블록 개념도이다.1 is a diagram showing a basic circuit configuration state of a high-sensitivity touch sensor according to the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating a basic circuit of a high-sensitivity touch sensor according to the present invention for each block, and FIG. 3 is a block conceptual diagram of FIG.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 고감도 터치 센서의 구성 상태를 설명하면 다음과 같다.First, a configuration state of the high-sensitivity touch sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

본 발명인 고감도 터치 센서는 전압누적부(100), 터치감지부, 전압손실 보상부(300), 스위칭부(400), 신호비교부(500), 터치여부판단신호 생성부(600) 및 제2구동전압 생성부(700)를 포함하여 구성된다. 또한, 미도시 하였으나, 상기 열거한 각각의 구성부와 연결되어 각각의 구성부를 제어하는 디지털 처리부가 더 포함되며, 상기 디지탈 처리부의 구조, 연결 상태 및 기능 등은 공지 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다. 또한, 도 1의 센싱 채널 PAD 구성 및 CAPN PAD 구성 부분도 일반적인 공지 기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 하며, 본 발명의 주요 구성부는 도 2에 도시하였다.The high-sensitivity touch sensor of the present invention includes a voltage accumulating unit 100, a touch sensing unit, a voltage loss compensation unit 300, a switching unit 400, a signal comparison unit 500, a touch determination signal generation unit 600, and a second It is configured to include a driving voltage generator 700. In addition, although not shown, a digital processing unit connected to each of the above-listed components to control each component is further included, and the structure, connection state, and function of the digital processing unit are known technologies, so detailed descriptions thereof will be omitted. Do it. In addition, since the sensing channel PAD configuration and the CAPN PAD configuration of FIG. 1 are also generally known techniques, detailed descriptions will be omitted, and the main components of the present invention are illustrated in FIG. 2.

전압누적부(100)는 수십 나노패럿(nF) 용량의 제1커패시터(110)를 포함한다. 제1커패시터(110)의 일 단자에는 제1구동전압(VDD)이 인가되며, 제1커패시터(110)의 타 단자는 신호비교부(500)의 (+)입력단과 연결된다. 제1커패시터(110)는 응용에 따라 커패시터 값을 다르게 구성하는 것이 바람직하다. 전압누적부(100)는 센싱 신호가 차지 쉐어링(charge sharing), 즉, 전하분배 방식에 의해 용량이 큰 커패시터에 의해 모듈레이션(modulation) 되는 부분으로 칩 외부에 실장되는 부분이다. 참고로, 도 1에서 빨간색 부분은 칩 외부에 구성되는 부분이며, 녹색과 파란색 부분은 칩 내부에 구성되는 부분이다.The voltage accumulating unit 100 includes a first capacitor 110 having a capacity of several tens of nanofarads (nF). A first driving voltage VDD is applied to one terminal of the first capacitor 110, and the other terminal of the first capacitor 110 is connected to the (+) input terminal of the signal comparison unit 500. It is preferable that the first capacitor 110 has a different capacitor value depending on the application. The voltage accumulating unit 100 is a part that is mounted outside a chip as a part in which a sensing signal is modulated by a capacitor having a large capacity by charge sharing, that is, a charge distribution method. For reference, in FIG. 1, the red part is a part configured outside the chip, and the green and blue parts are part built inside the chip.

터치 감지부(200)는 터치커패시터(210)와 제2커패시터(220)를 포함한다. 제2커패시터(220)는 일 단자로 사용자의 터치(Touch) 여부를 감지한다. 즉, 터치 센싱이 이루어져 신호를 감지하는 부분으로 보통 수십 피코패럿(pF) 용량의 커패시터로 구성되며, PCB line이나 센싱 패턴 등이 포함된다. 제2커패시터(220)에 사람의 손이 닿게 되면 발생하는 커패시터 성분이 터치커패시터(210)로 나타나게 되며, 작게는 수십 팸토패럿(fF)에서 수 피코패럿(pF)의 커패시턴스가 발생되어 그 차이를 감지하는 구조를 갖는다. 사람의 손에 의해 발생되는 터치커패시터(210)는 제2커패시터(220)에 병렬로 연결된다. 터치커패시터(210)와 제2커패시터(220)는 스위칭부(400)에 의해 제1커패시터(110)와 연결되어 전하분배 동작을 수행한다.The touch sensing unit 200 includes a touch capacitor 210 and a second capacitor 220. The second capacitor 220 senses whether a user touches with one terminal. That is, a part that senses a signal by performing touch sensing, and is usually composed of a capacitor having a capacity of tens of picofarads (pF), and includes a PCB line or a sensing pattern. When a person's hand touches the second capacitor 220, a capacitor component that is generated appears as the touch capacitor 210, and a capacitance of several picofarads (pF) is generated from several tens of femtofarads (fF) as a minimum, and the difference is corrected. It has a structure to detect. The touch capacitor 210 generated by a human hand is connected to the second capacitor 220 in parallel. The touch capacitor 210 and the second capacitor 220 are connected to the first capacitor 110 by the switching unit 400 to perform a charge distribution operation.

전압손실 보상부(300)는 제3커패시터(310), 제6스위치(320), 제7스위치(330) 및 제8스위치(340)를 포함하여 구성된다.The voltage loss compensation unit 300 includes a third capacitor 310, a sixth switch 320, a seventh switch 330, and an eighth switch 340.

전압손실 보상부(300)는 고감도 센싱을 위해 터치 감지부(200)와 동일한 커패시턴스로 설정할 수 있도록 조절된다. 즉, 상기 디지털 처리부에서 생성한 복수의 스위칭제어신호(SVD, SVS)에 응답하여 동작하며, 미리 설정한 용량세팅단계를 수행함으로써 제2커패시터(220)의 용량과 동일한 크기의 용량을 가지도록 한 제3커패시터(310)가 포함된다. 용량세팅단계에서는 일반 모드시 제2커패시터(220)의 카운트값을 저장 후 저장된 카운트값에 대응되는 용량을 제3커패시터(310)에 세팅한다.The voltage loss compensation unit 300 is adjusted to be set to have the same capacitance as the touch sensing unit 200 for high-sensitivity sensing. That is, it operates in response to a plurality of switching control signals (SVD, SVS) generated by the digital processing unit, and performs a preset capacity setting step to have a capacity equal to the capacity of the second capacitor 220. A third capacitor 310 is included. In the capacity setting step, after storing the count value of the second capacitor 220 in the normal mode, a capacity corresponding to the stored count value is set in the third capacitor 310.

제3커패시터(310)의 일 단자에는 저항(도면 부호 미기재)이 연결될 수 있으며, 제6스위치(320)는 'S2D' 신호에 응답하여 동작하며, 제3커패시터(310)와 병렬로 연결된다. 제3커패시터(310)도 가변커패시터로 구성하는 것이 바람직하다. 제7스위치(330)는 'SVD' 신호에 응답하여 동작하며, 고감도 모드시 타 단자에 제1구동전압이 연결된다. 제8스위치(340)는 'SVS' 신호에 응답하여 동작하며, 타 단자가 접지로 연결된다. 제3커패시터(310)와 제6스위치(320) 각각의 일 단자에 연결된 공통단자는 제5스위치(450)와 연결된다. 또한, 제3커패시터(310)와 제6스위치(320) 각각의 타 단자에 연결된 공통단자는 제7스위치(330)와 제8스위치(340) 각각의 일 단자에 연결된 공통단자와 연결된다.A resistor (not shown) may be connected to one terminal of the third capacitor 310, and the sixth switch 320 operates in response to a'S2D' signal and is connected in parallel with the third capacitor 310. It is preferable that the third capacitor 310 is also configured as a variable capacitor. The seventh switch 330 operates in response to the'SVD' signal, and the first driving voltage is connected to the other terminal in the high sensitivity mode. The eighth switch 340 operates in response to the'SVS' signal, and the other terminal is connected to the ground. A common terminal connected to one terminal of each of the third capacitor 310 and the sixth switch 320 is connected to the fifth switch 450. In addition, a common terminal connected to the other terminal of each of the third capacitor 310 and the sixth switch 320 is connected to a common terminal connected to one terminal of each of the seventh switch 330 and the eighth switch 340.

스위칭부(400)는 제1스위치(410), 제2스위치(420), 제3스위치(430), 제4스위치(440) 및 제5스위치(450)를 포함하여 구성된된다.The switching unit 400 includes a first switch 410, a second switch 420, a third switch 430, a fourth switch 440, and a fifth switch 450.

제1스위치(410)는 일단이 제1구동전압와 연결되고, 타단이 신호비교부(500)의 (+)입력단과 연결되며, 'S1N' 신호에 응답하여 동작하여 제1구동전압과 신호비교부(500)의 (+)입력단 사이를 개폐시킨다.The first switch 410 has one end connected to the first driving voltage, the other end connected to the (+) input terminal of the signal comparison unit 500, and operates in response to the'S1N' signal to compare the first driving voltage and the signal. Opens and closes between the (+) input terminals of (500).

제2스위치(420)는 일단이 제2구동전압과 연결되고, 타단이 신호비교부(500)의 (+)입력단과 연결되며, 'S1D' 신호에 응답하여 동작하여 제2구동전압과 신호비교부(500)의 (+)입력단 사이를 개폐시킨다.The second switch 420 has one end connected to the second driving voltage, the other end connected to the (+) input terminal of the signal comparison unit 500, and operates in response to the'S1D' signal to compare the signal with the second driving voltage. Opens and closes between the (+) input terminals of the sub 500.

제3스위치(430)는 일단이 터치 감지부(200)와 연결되고, 타단이 접지로 연결되며, 'S2N' 신호에 응답하여 동작하여 터치 감지부(200)와 접지 사이를 개폐시킨다.The third switch 430 has one end connected to the touch sensing unit 200 and the other end connected to the ground, and operates in response to a'S2N' signal to open and close between the touch sensing unit 200 and the ground.

제4스위치(440)는 일단이 터치 감지부(200)에 연결되고, 타단이 전압누적부(100)에 연결되며, 'S3N' 신호에 응답하여 동작하여 터치 감지부(200)와 전압누적부(100) 사이를 개폐시킨다.The fourth switch 440 has one end connected to the touch sensing unit 200, the other end connected to the voltage accumulating unit 100, and operates in response to the'S3N' signal to provide the touch sensing unit 200 and the voltage accumulating unit. (100) to open and close the space.

제5스위치(450)는 일단이 전압누적부(100)에 연결되고, 타단이 전압손실 보상부(300)의 제3커패시터(310)와 제6스위치(320)의 일 단부 공통단자에 연결되며, 'S3D' 신호에 응답하여 동작하여 전압손실 보상부(300)와 전압누적부(100) 사이를 개폐시킨다.The fifth switch 450 has one end connected to the voltage accumulating unit 100, the other end connected to a common terminal at one end of the third capacitor 310 and the sixth switch 320 of the voltage loss compensating unit 300. , Opens and closes between the voltage loss compensating unit 300 and the voltage accumulating unit 100 by operating in response to the'S3D' signal.

스위칭부(400)는 제1커패시터(110)의 초기화 및 제1커패시터(110)와 제2커패시터(220) 간의 스위칭 동작으로 전하분배 동작을 발생시킨다. 즉, 스위칭부(400)는 상기 디지털 처리부(미도시)에서 생성한 복수의 스위칭제어신호(S1N~S3N, S1D~S3D)에 응답하여 동작하며, 일반 모드시와 고감도 모드시 및 보정 모드시로 동작한다.The switching unit 400 generates a charge distribution operation through initialization of the first capacitor 110 and a switching operation between the first capacitor 110 and the second capacitor 220. That is, the switching unit 400 operates in response to a plurality of switching control signals (S1N to S3N, S1D to S3D) generated by the digital processing unit (not shown), and operates in a normal mode, a high sensitivity mode, and a correction mode. It works.

일반 모드시는 종래의 전하분배 방식과 동일한 것으로, 제1구동전압과 제1커패시터(110)의 타 단자 사이의 스위칭동작 및 전압누적부(100)와 터치 감지부(200) 사이의 스위칭동작을 통해 제1커패시터(110)와 제2커패시터(220) 사이의 전하분배(charge sharing) 동작을 수행한다.In the normal mode, it is the same as the conventional charge distribution method, and the switching operation between the first driving voltage and the other terminals of the first capacitor 110 and the switching operation between the voltage accumulating unit 100 and the touch sensing unit 200 is performed. Through this, a charge sharing operation is performed between the first capacitor 110 and the second capacitor 220.

고감도 모드시에는 제2구동전압(VHS)과 제1커패시터(110)의 타 단자 사이의 스위칭동작과 전압누적부(100), 터치 감지부(200) 및 전압손실 보상부(300) 사이의 스위칭동작을 통해 상기 전하분배 동작과정에서 발생하는 제1커패시터(110)와 제2커패시터(220)에서의 제1구동전압에 대한 손실분을 제3커패시터(310)를 이용한 전하보상 동작을 수행하여 제1커패시터(110)의 다른 일 단자로 전달한다.In the high-sensitivity mode, switching between the second driving voltage (VHS) and the other terminals of the first capacitor 110 and switching between the voltage accumulating unit 100, the touch sensing unit 200, and the voltage loss compensating unit 300 Through the operation, the loss of the first driving voltage in the first capacitor 110 and the second capacitor 220 generated during the charge distribution operation is performed by performing a charge compensation operation using the third capacitor 310 to perform the first It is transmitted to the other terminal of the capacitor 110.

보정 모드시에는 다수의 터치 감지부(200), 즉 다수의 터치 채널과 전압손실 보상부(300)가 연결된다. 보정 모드에서는 터치 감지부(200) 각각의 제2커패시터(220)의 용량을 파악한 후 가장 큰 용량의 제2커패시터(220) 값에 맞춰 나머지 다른 제2커패시터(220)의 용량을 제3커패시터(310)를 이용한 전하보상 동작을 수행하여 동일한 값을 갖도록 조정한다.In the correction mode, a plurality of touch sensing units 200, that is, a plurality of touch channels and a voltage loss compensation unit 300 are connected. In the correction mode, after determining the capacity of each second capacitor 220 of the touch sensing unit 200, the capacity of the other second capacitors 220 is adjusted according to the value of the second capacitor 220 having the largest capacity. Adjust to have the same value by performing the charge compensation operation using 310).

신호비교부(500)는 제1커패시터(110)의 다른 일 단자의 전압준위를 미리 설정한 기준전압(VREF)과 비교하여 비교신호(Vcom)를 생성한다. 신호비교부(500)의 (+)입력단에는 제1구동전압(VDD) 또는 제2구동전압(VHS)이 연결되며, 신호비교부(500)의 (-)입력단에는 지준전압(VREF)을 생성하는 VREF 생성회로(도면부호 미기재)가 연결된다. 상기 VREF 생성회로는 기준전압을 생성하는 10비트 디지털 아날로그 컨버터(DAC)를 사용하는 것이 바람직하며, 10b DAC를 통해 미세한 전압 조정 및 설정이 가능하다. 신호비교부(500)는 전하분배에 의해 만들어진 전압과 내부 10b DAC에 의해 결정된 기준전압을 비교하여 출력신호를 결정한다.The signal comparison unit 500 generates a comparison signal Vcom by comparing the voltage level of the other terminal of the first capacitor 110 with a preset reference voltage VREF. A first driving voltage (VDD) or a second driving voltage (VHS) is connected to the (+) input terminal of the signal comparison unit 500, and a reference voltage (VREF) is generated at the (-) input terminal of the signal comparison unit 500. The VREF generation circuit (not shown in the drawing) is connected. It is preferable to use a 10-bit digital-to-analog converter (DAC) that generates a reference voltage as the VREF generation circuit, and minute voltage adjustment and setting are possible through a 10b DAC. The signal comparison unit 500 determines an output signal by comparing a voltage generated by charge distribution with a reference voltage determined by an internal 10b DAC.

한편, 제1구동전압의 전압준위는 제2구동전압의 전압준위에 비해 높게 설정된다. 제2구동전압은 고감도 모드시 인가되는 전압으로 제1구동전압보다 낮은 전압준위를 갖도로 함으로써 일반 모드 대비 향상된 감도의 감지 시간을 단축시킬 수 있다.Meanwhile, the voltage level of the first driving voltage is set higher than that of the second driving voltage. The second driving voltage is a voltage applied in the high-sensitivity mode and has a voltage level lower than that of the first driving voltage, thereby reducing the detection time of improved sensitivity compared to the normal mode.

터치여부판단신호 생성부(600)는 슈미트 트리거(schmitt triger) 회로를 사용하여 신호비교부(500)에서 생성된 비교신호(Vcom)를 가공하여, 비교신호의 일정 범위에서의 변동을 반영한 터치여부판단신호(VOUT)를 생성한다. 즉, 신호비교부(500)를 통한 전압이 안정적이지 못한 신호일 경우 그 신호를 필터링하여 안정된 신호로 가공한다.The touch presence determination signal generation unit 600 processes the comparison signal Vcom generated by the signal comparison unit 500 using a Schmitt trigger circuit, and reflects the variation in a certain range of the comparison signal. A determination signal VOUT is generated. That is, when the voltage through the signal comparison unit 500 is an unstable signal, the signal is filtered and processed into a stable signal.

제2구동전압 생성부(700)는 고감도 모드시 제2구동전압을 생성하여 전압누적부(100)로 공급한다. 제2구동전압 생성부(700)는 (+)입력단이 2구동전압을 생성하는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)에 연결된 버퍼로 구성되어 안정적인 전원을 제공한다.The second driving voltage generation unit 700 generates a second driving voltage in the high-sensitivity mode and supplies it to the voltage accumulating unit 100. The second driving voltage generation unit 700 is composed of a buffer connected to a digital-to-analog converter (DAC) in which the (+) input terminal generates two driving voltages, thereby providing stable power.

이하, 일반 모드시, 고감도 모드시 및 보정 모드시에 따른 회로 동작 상태를 설명하도록 한다.Hereinafter, a circuit operation state according to the normal mode, the high sensitivity mode, and the correction mode will be described.

도 4는 본 발명에 따른 일반 모드시 회로 연결상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 실제 회로 연결상태를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 일반 모드시 동작 타이밍을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a circuit connection state in a normal mode according to the present invention, FIG. 5 is a diagram illustrating an actual circuit connection state of FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram illustrating an operation timing in a normal mode according to the present invention.

도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 일반 모드 동작시 회로 동작 상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to FIGS. 4 to 6, a circuit operation state during normal mode operation according to the present invention will be described as follows.

일반 모드는 종래 전하분배 방식과 동일한 것으로 가장 기본적인 센싱 구조이다. 먼저, 도 4에서 빨간색 신호가 인가되는 부분이 실제 개폐되는 스위치를 나타내고, 검은색 신호가 인가되는 부분은 동작하지 않도록 개방된 상태로 존재하는 스위치를 나타낸다. 따라서, 실제 동작 회로로만 구성한 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.The general mode is the same as the conventional charge distribution method and is the most basic sensing structure. First, in FIG. 4, a part to which a red signal is applied represents a switch that is actually open/closed, and a part to which a black signal is applied represents a switch that exists in an open state so as not to operate. Therefore, it will be described with reference to FIGS. 5 and 6 configured only with an actual operation circuit.

먼저, 'S1N' 신호를 통해 제1스위치(410)를 폐쇄시켜 제1구동전압으로 세팅하며, 이때, 'S2N' 신호와 'S3N' 신호를 통해 제3스위치(430)와 제4스위치(440)는 개방된다. 이후 'S1N'신호를 통해 제1스위치(410)를 개방시키고, 'S2N' 신호와 'S3N' 신호를 통해 제3스위치(430)와 제4스위치(440)를 교대로 개폐시킨다. 즉, 최초 CAPN인 제1커패시터(110)에는 제1구동전압에 의한 큰 차지(charge)가 형성된다. 이후 'S3N' 신호를 통해 제4스위치(440)를 개방시키고 'S2N' 신호를 통해 제3스위치(430)를 폐쇄시켜 제2커패시터(220)의 전위를 제로로 만든다. 이후 'S2N' 신호를 통해 제3스위치(430)를 개방시키고 'S3N' 신호를 통해 제4스위치(440)를 폐쇄시키면 제1커패시터(110)와 제2커패시터(220)가 연결되어 제1커패시터(110)의 큰 차지가 제2커패시터(220)의 용량만큼 제2커패시터(220)로 이동한다. 제2커패시터(220)에 제1커패시터(110)로부터 이동한 차지가 형성되면 다시 'S2N' 신호를 통해 제3스위치(430)를 폐쇄시키고, 'S3N' 신호를 통해 제4스위치(440)를 개방함으로써 제2커패시터(220)에 형성된 차지를 접지를 통해 흘려보내 다시 전위를 제로로 형성한다. 이후 전술한 동작을 반복하게 되면 제1커패시터(110)의 큰 차지가 제2커패시터(220)의 용량만큼씩 감소하면서 제1구동전압(VDD)은 설정한 기준전압(VREF)까지 감소한다. 이때, 제1스위치(410)를 통해 리셋 전압을 세팅한 후 제3스위치(430)를 동작시킨 상태부터 시작하여 제1구동전압(VDD)이 기준전압(VREF)까지 떨어지는 지점까지의 시간을 체크하여 체크된 제1카운트값을 저장한다. 체크된 제1카운트값을 일반적인 상황에서의 카운트값이 되며, 사용자가 손으로 터치커패시터(210)를 터치하게 되면 터치 감지부(200) 전체의 커패시터 용량이 커진다. 따라서, 전술한 동작 반복시에 제1구동전압(VDD)이 기준전압(VREF)까지 떨어지는 시간이 짧아지게 되는데, 마찬가지로 터치 시에도 제1구동전압(VDD)이 기준전압(VREF)까지 떨어지는 지점까지의 시간을 체크하여 체크된 제2카운트값을 저장한다. 상기 디지털 처리부에서는 제1카운트값과 제2카운트값을 통해 터치 여부를 판별한다.First, the first switch 410 is closed through the'S1N' signal and is set as the first driving voltage. At this time, the third switch 430 and the fourth switch 440 are applied through the'S2N' signal and the'S3N' signal. ) Is open. Thereafter, the first switch 410 is opened through the'S1N' signal, and the third switch 430 and the fourth switch 440 are alternately opened and closed through the'S2N' signal and the'S3N' signal. That is, a large charge by the first driving voltage is formed in the first capacitor 110, which is the first CAPN. Thereafter, the fourth switch 440 is opened through the'S3N' signal and the third switch 430 is closed through the'S2N' signal, thereby making the potential of the second capacitor 220 zero. Thereafter, when the third switch 430 is opened through the'S2N' signal and the fourth switch 440 is closed through the'S3N' signal, the first capacitor 110 and the second capacitor 220 are connected to the first capacitor. A large charge of 110 moves to the second capacitor 220 by the capacity of the second capacitor 220. When the charge moved from the first capacitor 110 is formed in the second capacitor 220, the third switch 430 is closed again through the'S2N' signal, and the fourth switch 440 is opened through the'S3N' signal. By opening, the charge formed in the second capacitor 220 flows through the ground to form a potential of zero again. Thereafter, when the above-described operation is repeated, the large charge of the first capacitor 110 decreases by the capacity of the second capacitor 220, and the first driving voltage VDD decreases to the set reference voltage VREF. At this time, after setting the reset voltage through the first switch 410, starting from the state in which the third switch 430 is operated, the time until the point where the first driving voltage VDD falls to the reference voltage VREF is checked. Then, the checked first count value is stored. The checked first count value becomes a count value in a general situation, and when the user touches the touch capacitor 210 by hand, the capacitor capacity of the entire touch sensing unit 200 increases. Accordingly, the time when the first driving voltage VDD falls to the reference voltage VREF is shortened when the above-described operation is repeated. Likewise, until the point where the first driving voltage VDD falls to the reference voltage VREF even when touched. Check the time of and store the checked second count value. The digital processing unit determines whether a touch has been made based on a first count value and a second count value.

그러나, 일반 모드시는 일반적인 상황에서의 터치 감지 모드를 나타내며, 터치 패드의 면적이 작거나 제2커패시터(220)의 용량이 아주 작은 미세한 터치까지 감지해야 하는 경우에는 다음의 고감도 모드시로 전환하여 사용할 수 있다.However, in the normal mode, it indicates a touch sensing mode in a general situation, and when the area of the touch pad is small or when it is necessary to detect even a fine touch with a very small capacity of the second capacitor 220, it is switched to the next high-sensitivity mode. Can be used.

한편, 고감도 모드시 전환을 위해서는 옵셋 캘리브레이션(Offset-Calibration) 센싱 모드 작업을 반드시 먼저 수행해야 한다.On the other hand, in order to switch in the high-sensitivity mode, the offset-calibration sensing mode operation must be performed first.

도 7은 본 발명에 따른 옵셋 캘리브레이션 모드시 회로 연결상태를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 실제 회로 연결상태를 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 옵셋 캘리브레이션 모드시 동작 타이밍을 나타낸 도면이다.7 is a diagram showing a circuit connection state in an offset calibration mode according to the present invention, FIG. 8 is a view showing an actual circuit connection state of FIG. 7, and FIG. 9 is a view showing an operation timing in an offset calibration mode according to the present invention to be.

도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 옵셋 캘리브레이션 모드시 회로 동작 상태를 설명하면 다음과 같다.A circuit operation state in the offset calibration mode according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 9.

옵셋 캘리브레이션 센싱 모드는 칩 외부에 있는 제2커패시터(220)(Cpad)와 칩 내부의 제3커패시터(310)(Cint)의 용량을 동일하게 설정하는 작업이다. 먼저, 도 7에서 빨간색 신호가 인가되는 부분이 실제 개폐되는 스위치를 나타내고, 검은색 신호가 인가되는 부분은 동작하지 않도록 개방된 상태로 존재하는 스위치를 나타낸다. 따라서, 실제 동작 회로로만 구성한 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.The offset calibration sensing mode is an operation of equally setting the capacities of the second capacitor 220 (Cpad) outside the chip and the third capacitor 310 (Cint) inside the chip. First, in FIG. 7, a part to which a red signal is applied represents a switch that is actually open/closed, and a part to which a black signal is applied represents a switch that exists in an open state so as not to operate. Therefore, it will be described with reference to FIGS. 8 and 9 configured only with an actual operation circuit.

먼저, 일반 모드로 진행하여 노 터치 시 카운트값, 즉, 상기 제1카운트값을 저장한다. 그후 일반 모드시 제1카운트값과 동일한 옵셋 캘리브레이션 카운트값에 해당하는 제3커패시터(310)의 값을 찾는 과정이다.First, it proceeds to the normal mode and stores a count value when no-touch, that is, the first count value. Thereafter, in the normal mode, a process of finding the value of the third capacitor 310 corresponding to the offset calibration count value equal to the first count value.

즉, 옵셋 캘리브레이션 카운트값은, 도 9를 참조하면, 'S1N' 신호를 통해 제1스위치(410)를 폐쇄시켜 제1구동전압으로 세팅하며, 이때, 'S3D' 신호와 'S2D' 신호를 통해 제5스위치(450)와 제6스위치(320)는 개방된다. 이후 'S1N' 신호를 통해 제1스위치(410)를 개방시키고, 'S3D' 신호와 'S2D' 신호를 통해 제5스위치(450)와 제6스위치(320)를 교대로 개폐시킨다. 즉, 최초 CAPN인 제1커패시터(110)에는 제1구동전압에 의한 큰 차지(charge)가 형성된다. 이후 'S3D' 신호를 통해 제5스위치(450)를 개방시키고 'S2D' 신호를 통해 제6스위치(320)를 폐쇄시켜 제3커패시터(310)의 전위를 제로로 만든다. 이후 'S3D' 신호를 통해 제5스위치(450)를 폐쇄시키고 'S2D' 신호를 통해 제6스위치(320)를 개방시키면 제1커패시터(110)와 제3커패시터(310)가 연결되어 제1커패시터(110)의 큰 차지가 제3커패시터(310)의 용량만큼 제3커패시터(310)로 이동한다. 제3커패시터(310)에 제1커패시터(110)로부터 이동한 차지가 형성되면 다시 'S3D' 신호를 통해 제5스위치(450)를 개방시키고 'S2D' 신호를 통해 제6스위치(320)를 폐쇄시킴으로써 제3커패시터(310)에 형성된 차지를 접지를 통해 흘려보내 다시 전위를 제로로 형성한다. 이후 전술한 동작을 반복하게 되면 제1커패시터(110)의 큰 차지가 제3커패시터(310)의 용량만큼씩 감소하면서 제1구동전압(VDD)은 설정한 기준전압(VREF)까지 감소한다. 이때, 제1스위치(410)를 통해 제1구동전압(VDD)을 세팅한 후 제6스위치(320)를 동작시킨 상태부터 시작하여 제1구동전압(VDD)이 기준전압(VREF)까지 떨어지는 지점까지의 시간을 체크하여 체크된 카운트값을 저장한다. 체크된 카운트값이 옵셋 캘리브레이션 카운트값이 된다.That is, the offset calibration count value, referring to FIG. 9, is set as the first driving voltage by closing the first switch 410 through the'S1N' signal, and at this time, through the'S3D' signal and the'S2D' signal. The fifth switch 450 and the sixth switch 320 are opened. Thereafter, the first switch 410 is opened through the'S1N' signal, and the fifth switch 450 and the sixth switch 320 are alternately opened and closed through the'S3D' signal and the'S2D' signal. That is, a large charge by the first driving voltage is formed in the first capacitor 110, which is the first CAPN. Thereafter, the fifth switch 450 is opened through the'S3D' signal and the sixth switch 320 is closed through the'S2D' signal to make the potential of the third capacitor 310 to zero. Thereafter, when the fifth switch 450 is closed through the'S3D' signal and the sixth switch 320 is opened through the'S2D' signal, the first capacitor 110 and the third capacitor 310 are connected to the first capacitor. A large charge of 110 moves to the third capacitor 310 as much as the capacity of the third capacitor 310. When the charge moved from the first capacitor 110 is formed in the third capacitor 310, the fifth switch 450 is opened again through the'S3D' signal and the sixth switch 320 is closed through the'S2D' signal. By doing so, the charge formed in the third capacitor 310 flows through the ground to form a potential of zero again. Thereafter, when the above-described operation is repeated, the large charge of the first capacitor 110 decreases by the capacity of the third capacitor 310, and the first driving voltage VDD decreases to the set reference voltage VREF. At this time, starting from the state in which the sixth switch 320 is operated after setting the first driving voltage VDD through the first switch 410, the point where the first driving voltage VDD falls to the reference voltage VREF Check the time until and save the checked count value. The checked count value becomes the offset calibration count value.

상기와 같은 옵셋 캘리브레이션 센싱 모드 수행 후에 고감도 모드를 수행한다.After performing the offset calibration sensing mode as described above, the high sensitivity mode is performed.

도 10은 본 발명에 따른 고감도 모드시 회로 연결상태를 나타낸 도면이고, 도 11은 도 10의 실제 회로 연결상태를 나타낸 도면이며, 도 12는 본 발명에 따른 고감도 모드시 동작 타이밍을 나타내 도면이고, 도 13은 본 발명에 따른 일반 모드시와 고감도 모드시 감도 차이를 나타낸 도면이다.10 is a diagram showing a circuit connection state in a high-sensitivity mode according to the present invention, FIG. 11 is a diagram showing an actual circuit connection state of FIG. 10, and FIG. 12 is a view showing an operation timing in a high-sensitivity mode according to the present invention, 13 is a diagram showing a difference in sensitivity in a normal mode and a high-sensitivity mode according to the present invention.

고감도 모드는 전술한 옵셋 캘리브레이션 센싱 모드 수행 후에 진행된다.The high-sensitivity mode is performed after performing the offset calibration sensing mode described above.

먼저, 도 10에서 빨간색 신호가 인가되는 부분이 실제 개폐되는 스위치를 나타내고, 검은색 신호가 인가되는 부분은 동작하지 않도록 개방된 상태로 존재하는 스위치를 나타낸다. 따라서, 실제 동작 회로로만 구성한 도 11 및 도 12를 참조하여 설명하도록 한다.First, in FIG. 10, a part to which a red signal is applied represents a switch that is actually open/closed, and a part to which a black signal is applied represents a switch that exists in an open state so as not to operate. Therefore, it will be described with reference to FIGS. 11 and 12 configured only with an actual operation circuit.

고감도 모드는 감도(△T)를 증가시키는 구조로써, 먼저 제3커패시터(310)와 제2커패시터(220)가 동일한 값을 갖도록 조정작업을 수행하여 제3커패시터(310)의 값을 설정한다. 이후 제1커패시터(110)의 차지(charge)가 제2커패시터(220)에 의한 전하분배에 의해 감소하면서 제3커패시터(310)가 제2커패시터(220)와 반대로 동작하여 제2커패시터(220)에 의해 감소된 제1커패시터(110)의 차지를 보상함으로써 감도를 증가시킨다. 즉, 제2구동전압(VHS)이 기준전압(VREF)까지 떨어지는 시간을 지연시킴으로써 감도를 증가시키는 구조이다.The high-sensitivity mode is a structure to increase the sensitivity (ΔT), and first, the third capacitor 310 is set by performing an adjustment operation so that the third capacitor 310 and the second capacitor 220 have the same value. Thereafter, as the charge of the first capacitor 110 decreases due to the charge distribution by the second capacitor 220, the third capacitor 310 operates in the opposite direction to the second capacitor 220, and the second capacitor 220 Sensitivity is increased by compensating for the charge of the first capacitor 110 which is reduced by. That is, by delaying the time when the second driving voltage VHS falls to the reference voltage VREF, the sensitivity is increased.

먼저, 'S1D' 신호를 통해 제2스위치(420)를 폐쇄시켜 제2구동전압(VHS)으로 세팅하며, 이때, 'S2N' 신호와 'S2D' 신호를 통해 제3스위치(430)와 제6스위치(320)를 동시에 개방시키고, 'S3N' 신호와 'S3D' 신호를 통해 제4스위치(440)와 제5스위치(450)도 동시에 개방시킨다. 이후 제3스위치(430)와 제6스위치(320) 및 제4스위치(440)와 제5스위치(450)를 교대로 개폐시킨다. 즉, 최초 CAPN인 제1커패시터(110)에는 제2구동전압(VHS)에 의한 제1구동전압(VDD)보다는 작은 차지(charge)가 형성된다. 이후 'S2N' 신호와 'S2D' 신호를 통해 제3스위치(430)와 제6스위치(320)를 동시에 폐쇄시킴으로써 제2커패시터(220)의 전위를 제로로 만들고 제3커패시터(310)를 제2커패시터(220)의 용량에 대응되는 전위로 구성한다. 이후 'S2N' 신호와 'S2D' 신호를 통해 제3스위치(430)와 제6스위치(320)를 동시에 개방시키고, 'S3N' 신호와 'S3D' 신호를 통해 제4스위치(440)와 제5스위치(450)를 동시에 폐쇄시키면 제1커패시터(110)와 제2커패시터(220)가 연결되어 제1커패시터(110)의 큰 차지가 제2커패시터(220)의 용량만큼 제2커패시터(220)로 이동함과 동시에 제3커패시터(310)와 제1커패시터(110)도 연결되어 제3커패시터(310)의 값으로 제1커패시터(110)의 값을 보상하게 되며, 전술한 동작은 반복된다.First, the second switch 420 is closed through the'S1D' signal and is set to the second driving voltage (VHS). At this time, the third switch 430 and the sixth switch are connected through the'S2N' signal and the'S2D' signal. The switch 320 is simultaneously opened, and the fourth switch 440 and the fifth switch 450 are also simultaneously opened through the'S3N' signal and the'S3D' signal. Thereafter, the third switch 430 and the sixth switch 320 and the fourth switch 440 and the fifth switch 450 are alternately opened and closed. That is, a charge smaller than the first driving voltage VDD by the second driving voltage VHS is formed in the first capacitor 110, which is the first CAPN. Thereafter, the third switch 430 and the sixth switch 320 are simultaneously closed through the'S2N' signal and the'S2D' signal, thereby reducing the potential of the second capacitor 220 to zero and making the third capacitor 310 second. It is composed of a potential corresponding to the capacity of the capacitor 220. Thereafter, the third switch 430 and the sixth switch 320 are simultaneously opened through the'S2N' signal and the'S2D' signal, and the fourth switch 440 and the fifth switch are simultaneously opened through the'S3N' signal and the'S3D' signal. When the switch 450 is closed at the same time, the first capacitor 110 and the second capacitor 220 are connected, so that a large charge of the first capacitor 110 is transferred to the second capacitor 220 as much as the capacity of the second capacitor 220. While moving, the third capacitor 310 and the first capacitor 110 are also connected to compensate the value of the first capacitor 110 with the value of the third capacitor 310, and the above-described operation is repeated.

따라서, 최초 인가된 제2구동전압(VHS)이 설정한 기준전압(VREF)까지 감소하기까지 일반 모드에 비해 좀더 많은 시간이 소요된다. 도 13을 참조하면, 점선은 터치시 상태를 나타내며, 실선은 노터치시 상태를 나타낸다. 도13의 (A)는 일반 모드에서의 감도(1)와 센싱시간(1)을 보인 것이며, 도13의 (B)는 고감도 모드에서의 감도(2)와 센싱시간(2)를 보인 것이다. 고감도 모드에서도 초기 전압이 VDD일 경우에는 전압손실보상부의 제3커패시터의 보상차지가 거의 없어 일반 모드와 유사한 동작을 하지만, 전압이 점점 떨어지게 되면 보상 차지도 점점 커지게 되어 감도도 증가하여 점점 고감도 모드로 동작하게 된다. 고감도 모드에서의 감도(2)는 확실하게 증가하였지만, 일반 모드에 비해 센싱시간(2)도 상당히 증가함을 알 수 있다. 고감도 모드에서 제2전압생성부의 전압인 VHS를 인가하게 되면 일반 모드의 동작을 제거하고 곧바로 고감도 모드만으로 동작시킬 수 있기 때문에 센싱시간을 줄일 수 있게 된다. 도13의 (C)의 경우가 제2전원전압을 이용한 고감도 모드를 동작시켰을 때의 감도(3)와 센싱시간(3)을 도시한 것이다.Therefore, it takes more time than the normal mode before the first applied second driving voltage VHS decreases to the set reference voltage VREF. Referring to FIG. 13, a dotted line indicates a touch state, and a solid line indicates a no-touch state. Fig. 13(A) shows the sensitivity (1) and the sensing time (1) in the normal mode, and Fig. 13(B) shows the sensitivity (2) and the sensing time (2) in the high-sensitivity mode. Even in the high-sensitivity mode, when the initial voltage is VDD, the voltage loss compensator has almost no compensation charge for the third capacitor, so it operates similarly to the normal mode. Will work. Although the sensitivity (2) in the high-sensitivity mode has clearly increased, it can be seen that the sensing time (2) is also significantly increased compared to the normal mode. When VHS, which is the voltage of the second voltage generator, is applied in the high-sensitivity mode, the operation in the normal mode can be eliminated and the operation in the high-sensitivity mode can be immediately operated, thereby reducing the sensing time. 13C shows the sensitivity (3) and the sensing time (3) when the high-sensitivity mode using the second power supply voltage is operated.

이때, 제2스위치(420)를 통해 리셋 전압인 제2구동전압(VHS)을 세팅한 후 제3스위치(430)와 제6스위치(320)를 동작시킨 상태부터 시작하여 제2구동전압(VHS)이 기준전압(VREF)까지 떨어지는 지점까지의 시간을 체크하여 체크된 제1카운트값을 저장한다. 체크된 제1카운트값은 노 터치시에서의 카운트값이 되며, 고감도 동작시에도 동일하게 사용자가 손으로 터치커패시터(210)를 터치하게 되면 터치 감지부(200) 전체의 커패시터 용량이 커진다. 따라서, 전술한 동작 반복시에 제2구동전압(VHS)이 기준전압(VREF)까지 떨어지는 시간이 노 터치시에 비해 짧아지게 되는데, 터치 시에도 제2구동전압(VDD)이 기준전압(VREF)까지 떨어지는 지점까지의 시간을 체크하여 체크된 제2카운트값을 저장한다. 상기 디지털 처리부에서는 고감도 센싱 모드에 따른 제1카운트값과 제2카운트값을 통해 터치 여부를 판별한다.At this time, after setting the second driving voltage VHS, which is the reset voltage through the second switch 420, starting from the state in which the third switch 430 and the sixth switch 320 are operated, the second driving voltage VHS is The time until the point where) falls to the reference voltage VREF is checked and the checked first count value is stored. The checked first count value becomes a count value at the time of no-touch, and when the user touches the touch capacitor 210 with a hand even during a high-sensitivity operation, the capacitor capacity of the entire touch sensing unit 200 increases. Accordingly, the time when the second driving voltage VHS falls to the reference voltage VREF when the above-described operation is repeated is shorter than that in the no-touch operation, but the second driving voltage VDD is the reference voltage VREF even when the touch is performed. The time to the point falling to is checked and the checked second count value is stored. The digital processing unit determines whether a touch has been made through a first count value and a second count value according to the high-sensitivity sensing mode.

마지막으로, 보정 모드는 각 채널마다 동일한 제2커패시터(220) 값을 갖도로 구현한 구조이다.Finally, the correction mode is a structure implemented so that each channel has the same value of the second capacitor 220.

도 14는 본 발명에 따른 보정 모드시 회로 연결상태를 나타낸 도면이고, 도 15는 도 14의 실제 회로 연결상태를 나타낸 도면이며, 도 16은 본 발명에 따른 보정 모드시 동작 타이밍을 나타낸 도면이다.14 is a diagram illustrating a circuit connection state in a correction mode according to the present invention, FIG. 15 is a diagram illustrating an actual circuit connection state of FIG. 14, and FIG. 16 is a view showing an operation timing in a correction mode according to the present invention.

도 14 내지 도 16을 참조하여, 본 발명에 따른 보정 모드시를 설명하도록 한다.With reference to FIGS. 14 to 16, a description will be given of a correction mode according to the present invention.

도 14에서 빨간색 신호가 인가되는 부분이 실제 개폐되는 스위치를 나타내고, 검은색 신호가 인가되는 부분은 동작하지 않도록 개방된 상태로 존재하는 스위치를 나타낸다. 따라서, 실제 동작 회로로만 구성한 도 15 및 도 16을 참조하여 설명하도록 한다.In FIG. 14, a part to which a red signal is applied represents a switch that is actually open/closed, and a part to which a black signal is applied represents a switch that exists in an open state so as not to operate. Therefore, it will be described with reference to FIGS. 15 and 16 configured only with an actual operation circuit.

보정 모드는 제3커패시터(310)를 이용하여 각 채널의 제2커패시터(220) 값을 모두 동일하게 설정함으로써 채널마다 동일한 감도를 만들 수 있다. 즉, 보정 모드는 옵셋 캘리브레이션 센싱 모드를 수행하여 각 채널의 제2커패시터(220)의 용량을 확인한 후 가장 큰 용량을 갖는 제2커패시터(220)의 값을 기준값으로 정한 후 칩 내부의 제3커패시터(310)를 이용하여 각 채널의 정전용량 값을 상기 기준값으로 동일하게 설정하는 작업이다. 일례로, 1채널부터 3채널까지 있다고 가정하고, 제1채널의 제2커패시터(220) 값이 30pF이고, 제2채널의 제2커패시터(220) 값은 20pF이며, 제3채널의 제3커패시터(310) 값이 10pF으로 측정되었다. 이와 같이 각각의 정전용량 값이 다르면 기준점(Threshold) 레벨(THD Level) 설정 작업을 모두 다르게 설정해야 한다. 따라서, 동일한 기준점 레벨을 설정할 수 있도록 채널마다 동일한 감도를 갖도록 해야 한다. 즉, 정전용량이 가장 큰 제1채널의 제2커패시터(220) 값을 기준으로 제2채널에는 제3커패시터(310)를 통해 10pF을 보상해주며, 제3채널에는 20pF을 보상하여 모두 동일하게 30pF이 되도록 조정한다. 이때, 제3커패시터(310)는 제2커패시터(220)에 병렬로 연결되어 정전용량 값을 합산하게 된다. 이를 위해 각 채널마다 'S1N' 신호를 통해 제1스위치(410)를 폐쇄시켜 제1구동전압(VDD)으로 세팅하며, 이때, 'S2N' 신호와 'S2D' 신호를 통해 제3스위치(430)와 제6스위치(320)를 동시에 개방시키고, 'S3N' 신호와 'S3D' 신호를 통해 제4스위치(440)와 제5스위치(450)도 동시에 개방시킨다. 이후 제3스위치(430)와 제6스위치(320) 및 제4스위치(440)와 제5스위치(450)를 교대로 개폐시킨다. 즉, 제2커패시터(220)의 용량을 확인한 후에 제3커패시터(310)의 용량을 설정하고 나서 'S2N' 신호와 'S2D' 신호를 통해 제3스위치(430)와 제6스위치(320)를 동시에 개방시키고, 'S3N' 신호와 'S3D' 신호를 통해 제4스위치(440)와 제5스위치(450)도 동시에 폐쇄시키면 제2커패시터(220)와 제3커패시터(310)가 병렬로 연결되면서 정전용량 값이 합산되는 구조이다.In the correction mode, by using the third capacitor 310 to set all the values of the second capacitor 220 of each channel to be the same, the same sensitivity can be created for each channel. That is, in the correction mode, after checking the capacity of the second capacitor 220 of each channel by performing the offset calibration sensing mode, the value of the second capacitor 220 having the largest capacity is determined as the reference value, and then the third capacitor inside the chip. This is an operation of equally setting the capacitance value of each channel to the reference value using (310). For example, assuming that there are from 1 channel to 3 channels, the value of the second capacitor 220 of the first channel is 30 pF, the value of the second capacitor 220 of the second channel is 20 pF, and the third capacitor of the third channel The (310) value was measured to be 10pF. In this way, if each capacitance value is different, the threshold level setting tasks must all be set differently. Therefore, it is necessary to have the same sensitivity for each channel so that the same reference point level can be set. That is, based on the value of the second capacitor 220 of the first channel having the largest capacitance, 10 pF is compensated for the second channel through the third capacitor 310, and 20 pF is compensated for the third channel. Adjust to 30pF. At this time, the third capacitor 310 is connected to the second capacitor 220 in parallel to add up the capacitance values. To this end, the first switch 410 is closed through the'S1N' signal for each channel and is set to the first driving voltage (VDD). At this time, the third switch 430 is made through the'S2N' signal and the'S2D' signal. And the sixth switch 320 are simultaneously opened, and the fourth switch 440 and the fifth switch 450 are also simultaneously opened through the'S3N' signal and the'S3D' signal. Thereafter, the third switch 430 and the sixth switch 320 and the fourth switch 440 and the fifth switch 450 are alternately opened and closed. That is, after confirming the capacity of the second capacitor 220, after setting the capacity of the third capacitor 310, the third switch 430 and the sixth switch 320 are connected through the'S2N' signal and the'S2D' signal. When opening at the same time and closing the fourth switch 440 and the fifth switch 450 through the'S3N' signal and the'S3D' signal at the same time, the second capacitor 220 and the third capacitor 310 are connected in parallel. It is a structure in which capacitance values are summed.

도 17은 이상에서 설명한 본 발명에 따른 각각의 모드시 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.17 is a view showing a switching state in each mode according to the present invention described above.

본 발명에 따르면 도 17과 같이 모드를 사용자가 설정하여 사용할 수 있으며, 각각의 모드를 선택하게 되면 도 17과 같이 신호가 세팅되어 작업을 수행하게 된다. S2 vs. S3는 non-overlap clock을 나타낸다(max 4MHz, 이하 분주 clock 적용). SVD & SVS는 static control signal이며, High-Sense Sensing의 S1은 좀 더 긴 시간이 필요하다.According to the present invention, a user can set and use a mode as shown in FIG. 17, and when each mode is selected, a signal is set as shown in FIG. 17 to perform a task. S2 vs. S3 represents a non-overlap clock (max 4MHz, applied to the divided clock below). SVD & SVS are static control signals, and S1 of High-Sense Sensing needs a little longer time.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 감도 향상은 물론 감지 시간을 단축하여 고감도 감지가 가능하다.According to the present invention described above, high sensitivity detection is possible by shortening the detection time as well as improving the sensitivity.

또한, 채널별 정전용량 값을 동일하게 설정하여 사용할 수 있으므로 동일한 단일 THD(Threshold) 레벨을 설정하여 감도 튜닝 개발 절차를 간소화할 수 있으며, 개발이 용이함은 물론, 개발 기간을 더욱 단축시킬 수 있다.In addition, since the same capacitance value for each channel can be set and used, the sensitivity tuning development process can be simplified by setting the same single THD (Threshold) level, and development can be facilitated and the development period can be further shortened.

이상에서, 본 발명의 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In the above, even if all the constituent elements constituting the embodiments of the present invention have been described as being combined into one or operating in combination, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the object of the present invention, all the constituent elements may be selectively combined and operated in one or more. In addition, terms such as "include", "consist of" or "have" described above mean that the corresponding component may be present unless otherwise stated, excluding other components. It should not be construed as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art, unless otherwise defined. Terms generally used, such as terms defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the meaning of the context of the related technology, and are not interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments posted in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 전압누적부 110 : 제1커패시터
200 : 터치감지부 210 : 터치커패시터
220 : 제2커패시터
300 : 전압손실 보상부 310 : 제3커패시터
320 : 제6스위치 330 : 제7스위치
340 : 제8스위치
400 : 스위칭부 410 : 제1스위치
420 : 제2스위치 430 : 제3스위치
440 : 제4스위치 450 : 제5스위치
500 : 신호비교부
600 : 터치여부판단신호 생성부
700 : 제2구동전압 생성부
100: voltage accumulating unit 110: first capacitor
200: touch sensing unit 210: touch capacitor
220: second capacitor
300: voltage loss compensation unit 310: third capacitor
320: sixth switch 330: seventh switch
340: 8th switch
400: switching unit 410: first switch
420: second switch 430: third switch
440: fourth switch 450: fifth switch
500: signal comparison unit
600: touch determination signal generation unit
700: second driving voltage generation unit

Claims (11)

일 단자에 제1구동전압(VDD)이 인가되는 제1커패시터를 포함하는 전압누적부;
일 단자로 사용자의 터치(Touch) 여부를 감지하는 터치커패시터와 상기 터치커패시터에 병렬연결된 제2커패시터를 포함하는 터치 감지부;
복수의 스위칭제어신호(SVD, SVS)에 응답하여 동작하며, 미리 설정한 용량세팅단계를 수행함으로써 상기 제2커패시터의 용량과 동일한 크기의 용량을 가지도록 한 제3커패시터를 포함하는 전압손실 보상부;
복수의 스위칭제어신호(S1N~S3N, S1D~S3D)에 응답하여 동작하며, 일반 모드에서는 제1구동전압과 상기 제1커패시터의 타 단자 사이의 스위칭동작 및 상기 전압누적부와 상기 터치 감지부 사이의 스위칭동작을 통해 상기 제1커패시터와 상기 제2커패시터 사이의 전하분배(charge sharing) 동작을 수행하고, 고감도 모드에서는 제2구동전압(VHS)과 상기 제1커패시터의 타 단자 사이의 스위칭동작과 상기 전압누적부, 상기 터치 감지부 및 상기 전압손실 보상부 사이의 스위칭동작을 통해 상기 전하분배 동작과정에서 발생하는 상기 제1커패시터와 상기 제2커패시터에서의 상기 제1구동전압에 대한 손실분을 상기 제3커패시터를 이용한 전하보상 동작을 수행하여 상기 제1커패시터의 다른 일 단자로 전달하는 스위칭부; 및
상기 제1커패시터의 다른 일 단자의 전압준위를 미리 설정한 기준전압(VREF)과 비교하여 비교신호(Vcom)를 생성하는 신호비교부;를 포함하며,
상기 제1구동전압의 전압준위는 상기 제2구동전압의 전압준위에 비해 높은 고감도 터치 센서.
A voltage accumulating unit including a first capacitor to which a first driving voltage VDD is applied to one terminal;
A touch sensing unit including a touch capacitor that senses a user's touch through one terminal and a second capacitor connected in parallel to the touch capacitor;
Voltage loss compensation unit including a third capacitor that operates in response to a plurality of switching control signals (SVD, SVS) and has a capacity equal to that of the second capacitor by performing a preset capacity setting step ;
Operates in response to a plurality of switching control signals (S1N to S3N, S1D to S3D), and in normal mode, a switching operation between a first driving voltage and other terminals of the first capacitor and between the voltage accumulating unit and the touch sensing unit A charge sharing operation is performed between the first capacitor and the second capacitor through a switching operation of, and in the high-sensitivity mode, a switching operation between the second driving voltage VHS and the other terminal of the first capacitor and The loss of the first driving voltage in the first capacitor and the second capacitor generated during the charge distribution operation through a switching operation between the voltage accumulating unit, the touch sensing unit, and the voltage loss compensating unit is calculated. A switching unit for performing a charge compensation operation using a third capacitor and transferring the charge to the other terminal of the first capacitor; And
And a signal comparison unit for generating a comparison signal Vcom by comparing the voltage level of the other terminal of the first capacitor with a preset reference voltage VREF, and
A high-sensitivity touch sensor having a voltage level of the first driving voltage higher than that of the second driving voltage.
제1항에 있어서,
상기 비교신호(Vcom)를 가공하여, 상기 비교신호의 일정 범위에서의 변동을 반영한 터치여부판단신호(VOUT)를 생성하는 터치여부판단신호 생성부;를 더 포함하는 고감도 터치 센서.
The method of claim 1,
A high-sensitivity touch sensor further comprising a touch determination signal generator configured to process the comparison signal Vcom to generate a touch determination signal VOUT reflecting a variation in a certain range of the comparison signal.
제1항에 있어서,
상기 복수의 스위칭제어신호(SVD, SVS, S1N~S3N, S1D~S3D)를 생성하는 디지털 처리부;를 더 포함하는 고감도 터치 센서.
The method of claim 1,
A high-sensitivity touch sensor further comprising a; digital processing unit for generating the plurality of switching control signals (SVD, SVS, S1N ~ S3N, S1D ~ S3D).
제1항에 있어서,
상기 고감도 모드시 상기 제2구동전압을 생성하여 상기 전압누적부로 공급하는 제2구동전압 생성부;를 더 포함하는 고감도 터치 센서.
The method of claim 1,
A second driving voltage generation unit generating the second driving voltage and supplying the second driving voltage to the voltage accumulating unit in the high-sensitivity mode.
제1항에 있어서,
상기 스위칭부는,
상기 제1구동전압과 상기 신호비교부의 (+)입력단 사이를 개폐시키는 제1스위치;
상기 제2구동전압과 상기 신호비교부의 (+)입력단 사이를 개폐시키는 제2스위치;
상기 터치 감지부와 접지 사이를 개폐시키는 제3스위치;
상기 터치 감지부와 상기 전압누적부 사이를 개폐시키는 제4스위치; 및
상기 전압손실 보상부와 상기 전압누적부 사이를 개폐시키는 제5스위치;를 포함하는 고감도 터치 센서.
The method of claim 1,
The switching unit,
A first switch opening and closing between the first driving voltage and the (+) input terminal of the signal comparison unit;
A second switch opening and closing between the second driving voltage and the (+) input terminal of the signal comparison unit;
A third switch opening and closing between the touch sensing unit and the ground;
A fourth switch opening and closing between the touch sensing unit and the voltage accumulating unit; And
A fifth switch opening and closing between the voltage loss compensating unit and the voltage accumulating unit.
제5항에 있어서,
상기 전압손실 보상부는,
상기 제3커패시터;
상기 제3커패시터와 병렬연결된 제6스위치;
상기 고감도 모드시 타 단자에 제1구동전압이 연결되는 제7스위치; 및
타 단자가 접지로 연결되는 제8스위치;를 포함하며,
상기 제3커패시터와 상기 제6스위치 각각의 일 단자에 연결된 공통단자는 상기 제5스위치와 연결되고,
상기 제3커패시터와 상기 제6스위치 각각의 타 단자에 연결된 공통단자는 상기 제7스위치와 상기 제8스위치 각각의 일 단자에 연결된 공통단자와 연결되는 고감도 터치 센서.
The method of claim 5,
The voltage loss compensation unit,
The third capacitor;
A sixth switch connected in parallel with the third capacitor;
A seventh switch to which a first driving voltage is connected to another terminal in the high-sensitivity mode; And
Includes; an eighth switch to which the other terminal is connected to the ground,
A common terminal connected to one terminal of each of the third capacitor and the sixth switch is connected to the fifth switch,
A high-sensitivity touch sensor in which a common terminal connected to the third capacitor and the other terminal of each of the sixth switch is connected to a common terminal connected to one terminal of each of the seventh switch and the eighth switch.
제1항에 있어서,
상기 신호비교부는,
(+)입력단이 상기 전압누적부에 연결되고, (-)입력단이 상기 기준전압을 생성하는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)에 연결된 고감도 터치 센서.
The method of claim 1,
The signal comparison unit,
A high-sensitivity touch sensor in which a (+) input terminal is connected to the voltage accumulating part and a (-) input terminal is connected to a digital-to-analog converter (DAC) that generates the reference voltage.
제4항에 있어서,
상기 제2구동전압 생성부는,
(+)입력단이 상기 제2구동전압을 생성하는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)에 연결된 버퍼로 구성되는 고감도 터치 센서.
The method of claim 4,
The second driving voltage generation unit,
High-sensitivity touch sensor comprising a buffer connected to a digital-to-analog converter (DAC) in which a (+) input terminal generates the second driving voltage.
제1항에 있어서,
상기 용량세팅단계에서는,
일반 모드시 상기 제2커패시터의 카운트값을 저장 후 저장된 카운트값에 대응되는 용량을 상기 제3커패시터에 세팅하는 고감도 터치 센서.
The method of claim 1,
In the capacity setting step,
In the normal mode, after storing the count value of the second capacitor, a high-sensitivity touch sensor that sets a capacitance corresponding to the stored count value to the third capacitor.
제1항에 있어서,
보정 모드시에는,
다수의 상기 터치 감지부와 상기 전압손실 보상부가 연결되며,
상기 터치 감지부 각각의 상기 제2커패시터의 용량을 파악한 후 가장 큰 용량의 제2커패시터 값에 맞춰 나머지 다른 제2커패시터의 용량을 상기 제3커패시터를 이용한 전하보상 동작을 수행하여 동일하게 조정하는 고감도 터치 센서.
The method of claim 1,
In correction mode,
A plurality of the touch sensing unit and the voltage loss compensation unit are connected,
After grasping the capacity of the second capacitor of each of the touch sensing units, the capacity of the other second capacitor is adjusted according to the value of the second capacitor having the largest capacity by performing a charge compensation operation using the third capacitor. Touch sensor.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1커패시터, 제2커패시터 및 제3커패시터는 가변커패시터로 구성되는 고감도 터치 센서.
The method according to any one of claims 1 to 10,
The first capacitor, the second capacitor, and the third capacitor are a high-sensitivity touch sensor comprising a variable capacitor.
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