KR20130136413A - Touch detecting apparatus and method for eliminating noise - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터치를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 노이즈 영향을 최소화하면서 터치 신호를 검출하여 터치의 면적 및 좌표를 측정하는 터치 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for detecting a touch, and more particularly, to a touch detection apparatus and a method for measuring the area and coordinates of a touch by detecting a touch signal while minimizing noise effects.
터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. 상기 전기적 신호는 입력 신호로서 이용된다.The touch screen panel is a device for inputting a command of a user by touching a character or a figure displayed on the screen of the image display device with a finger or other contact means of a person, and is attached and used on the image display device. The touch screen panel converts a contact position that is touched by a human finger or the like into an electrical signal. The electrical signal is used as an input signal.
도 1은 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 분해 평면도이다.1 is an exploded top view of an example of a conventional capacitive touch screen panel.
도 1을 참고하면, 터치 스크린 패널(1)은 투명 기판(2)과 투명 기판(2) 위에 차례로 형성된 제1 센서 패턴층(3), 제1 절연막층(4), 제2 센서 패턴층(5) 및 제2 절연막층(6)과 금속 배선(7)으로 이루어진다.Referring to FIG. 1, the
제1 센서 패턴층(3)은 투명 기판(2) 위에 횡방향을 따라 연결될 수 있으며, 예를 들어 복수의 다이아몬드 모양이 일렬로 연결된 규칙적인 패턴으로 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 센서 패턴층(3)은 Y 좌표가 동일한 하나의 행에 위치하는 제1 센서 패턴층(3)끼리 서로 연결되도록 형성된 복수의 Y 패턴으로 이루어질 수 있으며, 행 단위로 금속 배선(7)과 연결된다.The first
제2 센서 패턴층(5)은 제1 절연막층(4) 위에 열방향을 따라 연결될 수 있으며, 예를 들어 제1 센서 패턴층(3)과 동일한 다이아몬드 모양으로 형성될 수 있다. 제2 센서 패턴층(5)은 X 좌표가 동일한 하나의 열에 위치하는 제2 센서 패턴층(5)끼리 서로 연결되며, 제1 센서 패턴층(3)과 중첩되지 않도록 제1 센서 패턴층(3)과 교호로 배치된다.? 또한 제2 센서 패턴층(5)은 열 단위로 금속 배선(7)과 연결된다.The second
제1 및 제2 센서 패턴층(3, 5)은 인듐-틴 옥사이드(ITO)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 제1 절연막층(4)은 투명한 절연 물질로 이루어질 수 있다.The first and second
하나의 센서 패턴층(3, 5)은 각각 금속 배선(7)을 통해 구동회로와 전기적으로 연결된다.One
터치 스크린 패널(1)에 사람의 손가락이나 접촉 수단이 접촉되면 제1 및 제2 센서 패턴층(3, 5) 및 금속 배선(7)을 통하여 구동 회로 측으로 접촉 위치에 따른 정전 용량의 변화가 전달된다.? 그리고 이렇게 전달된 정전 용량의 변화가 X 및 Y 입력 처리 회로 등에 의하여 전기적 신호로 변환됨에 따라 접촉 위치가 파악된다.When a finger or a contact means of a person is brought into contact with the
그러나 이러한 터치 스크린 패널(1)은 각 센서 패턴층(3, 5)에 ITO 패턴을 별도로 구비하여야 하고, 센서 패턴층(3, 5) 사이에 절연막층(4)을 구비하여야 하므로 두께가 증가한다.However, since the
또한 종래 기술은 터치에 의해 미세하게 발생하는 정전 용량의 변화를 수차례 축적하여야 터치 검출이 가능하기 때문에 높은 주파수로 정전 용량 변화를 감지하여야 하므로 이를 위해서 복잡한 연산 및 통계 처리 과정이 요구된다.In addition, since the conventional technology requires touch accumulation by capturing a small change in capacitance generated by touch several times, it is necessary to detect a change in capacitance at a high frequency, which requires complicated computational and statistical processing.
그리고 종래 기술은 정전 용량의 변화를 정해진 시간 내에 충분히 축적해야 하기 때문에 낮은 저항을 유지하기 위하여 금속 배선을 필요로 한다.? 이러한 금속 배선은 터치 스크린의 테두리에 베젤을 두껍게 하고 추가의 마스크 공정을 발생시킨다.And the prior art requires metal wiring to maintain a low resistance since the capacitance change must be accumulated sufficiently within a predetermined time. This metal wiring thickens the bezel at the edges of the touch screen and creates an additional mask process.
또한 종래의 터치 스크린 패널(1)의 터치 검출은 저항 값에 크게 의존하며 노이즈에 민감하기 때문에 터치 검출 감도를 증가시키는 데 많은 어려움이 존재한다. 특히 터치 시 정전 용량이 접지되는 것이 아니라 인체가 안테나로 감응하여 환경 주파수 성분의 노이즈 신호가 터치 스크린 패널(1)에 입력으로서 유입된다. 실제로 50Hz 또는 60Hz 가정 전원을 사용하는 환경에서 손 끝에 걸리는 전기 신호는 가정 전원에서 발생되는 전기장의 간섭을 받아 해당 주파수의 입력 신호가 터치 스크린 패널(1)에 유입된다. 인체 방사 노이즈 신호가 터치 스크린 패널(1)에 유입되면, 터치에 의한 터치 검출 값이 크게 변화되어 터치 여부를 분간할 수 없게 된다.In addition, since touch detection of the conventional
더욱이 종래의 터치 스크린 패널(1)은 복잡한 연산을 통해 수 차례 축적된 정전 용량의 미세한 변화를 이용하여 터치를 검출하므로 정확한 터치 면적을 산출할 수 없었다. 따라서, 사용자는 터치 면적을 사용자 입력의 하나의 수단으로 이용하는 것이 현실적으로 불가능하였다.Furthermore, the conventional
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 노이즈에 의한 영향을 최소화할 수 있으며, 정확한 터치 면적 및 터치 좌표를 검출할 수 있는 터치 검출 장치 및 터치 검출 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a touch detection apparatus and a touch detection method capable of minimizing the influence of noise and capable of detecting an accurate touch area and touch coordinates.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 터치 검출 장치는, 매트릭스 형태로 배치된 투명 소재의 복수의 센서 패드; 상기 복수의 센서 패드와 전기적으로 연결된 스위치와 구동 커패시터를 포함하고, 상기 센서 패드의 전압 변화를 출력하는 구동부; 상기 구동부의 출력 전압의 중간값에 대응하는 추적 전압을 산출하고 상기 추적 전압보다 큰 상기 구동부의 출력 전압을 비반전시켜 출력하고, 상기 추적 전압보다 작은 상기 구동부의 출력 전압을 반전시켜 출력하는 노이즈 보정부; 및 상기 노이즈 보정부로부터의 출력에 기초하여 터치 여부를 판단하는 터치 정보 처리부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a touch sensing apparatus including: a plurality of sensor pads of a transparent material arranged in a matrix; A driver including a switch and a driving capacitor electrically connected to the plurality of sensor pads, and outputting a voltage change of the sensor pads; A noise voltage for calculating a tracking voltage corresponding to an intermediate value of the output voltage of the driving unit, outputting the non-inverting output voltage of the driving unit larger than the tracking voltage, and inverting and outputting the output voltage of the driving unit smaller than the tracking voltage. government; And a touch information processor that determines whether or not the touch is based on the output from the noise correction unit.
상기 노이즈 보정부는 상기 구동부의 출력 전압과 상기 추적 전압을 각각 + 단자와 - 단자로 입력 받는 제1 차동 증폭기와 상기 구동부의 출력 전압과 상기 추적 전압을 각각 - 단자와 + 단자로 입력 받는 제2 차동 증폭기를 포함할 수 있다.The noise compensator may include a first differential amplifier configured to receive the output voltage and the tracking voltage of the driving unit through a + terminal and a-terminal, respectively, and a second differential that receives the output voltage of the driving unit and the tracking voltage through a-terminal and a + terminal, respectively. It may include an amplifier.
상기 노이즈 보정부는 상기 구동부의 출력 전압의 최댓값에서 상기 구동부의 출력 전압의 최솟값을 뺀 값을 2로 나누어 상기 추적 전압을 산출할 수 있다.The noise correction unit may calculate the tracking voltage by dividing the maximum value of the output voltage of the driver by subtracting the minimum value of the output voltage of the driver by two.
상기 노이즈 보정부는 저역 필터를 더 포함하며, 상기 저역 필터를 통과한 상기 비반전 출력과 상기 반전 출력을 합하여 출력할 수 있다.The noise correction unit may further include a low pass filter, and output the sum of the non-inverted output and the inverted output that have passed through the low pass filter.
상기 구동부는 상기 스위치를 이용하여 상기 센서 패드를 충전 및 플로팅 시킨 후 상기 구동 커패시터에 인가된 교번 전압에 응답하는 전압 변화를 출력하고, 터치 전후의 상기 출력된 전압 변화의 차이에 기초하여 레벨 시프트 값을 출력하는 레벨 시프트 검출부를 더 포함할 수 있다.The driving unit charges and floats the sensor pad using the switch, and outputs a voltage change in response to an alternating voltage applied to the driving capacitor, and a level shift value based on a difference between the output voltage changes before and after the touch. The apparatus may further include a level shift detector configured to output a.
상기 터치 정보 처리부는 상기 레벨 시프트 값을 이용하여 터치 면적을 산출하고, 상기 터치 면적을 이용하여 터치 좌표를 산출할 수 있다.The touch information processor may calculate a touch area using the level shift value, and calculate touch coordinates using the touch area.
본 발명의 제2측면에 따른 터치 검출 방법은, 매트릭스 형태로 배치된 투명 소재의 센서 패드에 대응하는 터치 센싱 유닛을 구동하여 상기 센서 패드의 전압 변화를 출력하는 단계; 상기 전압 변화 출력 단계에서 출력된 제1 전압의 중간값에 대응하는 추적 전압을 산출하는 단계; 상기 추적 전압보다 큰 상기 제1 전압을 비반전시켜 출력하고, 상기 추적 전압보다 작은 상기 제1 전압을 반전시켜 출력하는 단계; 및 상기 비반전 출력 및 상기 반전 출력에 기초하여 터치 여부를 판단하는 단계를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a touch detection method, comprising: driving a touch sensing unit corresponding to a sensor pad of a transparent material arranged in a matrix to output a voltage change of the sensor pad; Calculating a tracking voltage corresponding to an intermediate value of the first voltage output in the voltage change output step; Non-inverting and outputting the first voltage that is greater than the tracking voltage, and inverting and outputting the first voltage that is less than the tracking voltage; And determining whether a touch is made based on the non-inverted output and the inverted output.
상기 비반전 및 반전 출력 단계는 상기 제1 전압과 상기 추적 전압을 각각 제1 차동 증폭기의 + 단자와 - 단자에 입력하고, 상기 제1 전압과 상기 추적 전압을 각각 제2 차동 증폭기의 - 단자와 + 단자로 입력하는 단계를 포함할 수 있다.In the non-inverting and inverting output steps, the first voltage and the tracking voltage are respectively input to the + terminal and the-terminal of the first differential amplifier, and the first voltage and the tracking voltage are respectively connected to the-terminal of the second differential amplifier. It may include the step of input to the + terminal.
상기 추적 전압 산출 단계는 상기 제1 전압의 최댓값에서 상기 제1 전압의 최솟값을 뺀 값을 2로 나누어 상기 추적 전압을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the tracking voltage may include calculating the tracking voltage by dividing the maximum value of the first voltage by subtracting the minimum value of the first voltage by two.
상기 비반전 출력과 상기 반전 출력을 저역 통과 필터링시키고, 상기 필터링된 상기 비반전 출력과 상기 필터링된 반전 출력을 합하여 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include low pass filtering the non-inverted output and the inverted output, and outputting the sum of the filtered non-inverted output and the filtered inverted output.
상기 전압 변화 출력 단계는 상기 센서 패드와 전기적으로 연결된 스위치를 이용하여 상기 센서 패드를 충전 및 플로팅 시킨 후 상기 구동 커패시터에 인가된 교번 전압에 응답하는 전압 변화를 출력하는 단계를 포함하고, 터치 전후의 상기 출력된 전압 변화의 차이에 기초하여 레벨 시프트 값을 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of outputting a voltage change may include outputting a voltage change in response to an alternating voltage applied to the driving capacitor after charging and floating the sensor pad by using a switch electrically connected to the sensor pad. The method may further include outputting a level shift value based on the difference of the output voltage change.
상기 레벨 시프트 값을 이용하여 터치 면적을 산출하고, 상기 터치 면적을 이용하여 터치 좌표를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include calculating a touch area by using the level shift value, and calculating touch coordinates by using the touch area.
본 발명의 제3측면에 따른 터치 검출 장치에 이용되는 집적 회로(IC)는, 매트릭스 형태로 배치된 복수의 센서 패드에 전기적으로 연결된 스위치와 구동 커패시터를 포함하고, 상기 전압 변화를 출력하는 구동부; 상기 구동부의 출력 전압의 중간값에 대응하는 추적 전압을 산출하고 상기 추적 전압보다 큰 상기 구동부의 출력 전압을 비반전시켜 출력하고, 상기 추적 전압보다 작은 상기 구동부의 출력 전압을 반전시켜 출력하는 노이즈 보정부; 및 상기 노이즈 보정부로부터의 출력에 기초하여 터치 여부를 판단하는 터치 정보 처리부를 포함한다.An integrated circuit (IC) used in the touch detection apparatus according to the third aspect of the present invention includes a driver including a switch and a driving capacitor electrically connected to a plurality of sensor pads arranged in a matrix, and outputting the voltage change; A noise voltage for calculating a tracking voltage corresponding to an intermediate value of the output voltage of the driving unit, outputting the non-inverting output voltage of the driving unit larger than the tracking voltage, and inverting and outputting the output voltage of the driving unit smaller than the tracking voltage. government; And a touch information processor that determines whether or not the touch is based on the output from the noise correction unit.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에 의하면 노이즈의 영향을 최소화할 수 있으며, 터치 면적 및 터치 좌표를 정확하게 검출할 수 있다.As described above, according to the touch detection apparatus according to the embodiment of the present invention, the influence of noise can be minimized, and the touch area and the touch coordinate can be detected accurately.
도 1은 종래의 터치 스크린 패널의 분해 평면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 장치의 분해 평면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출부의 예시적인 파형도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 레벨 시프트 검출부의 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시한 버퍼부 및 증폭부의 예시적인 회로도이다.
도 8은 도 7에 도시한 회로에 의한 입출력 신호를 도시한 개략도이다.
도 9는 도 7에 도시한 회로의 출력 신호를 필터링 처리하여 도시한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 정보 처리부의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 센서 패드에 관한 정보가 저장된 메모리의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 방법을 도시한 흐름도이다.1 is an exploded plan view of a conventional touch screen panel.
2 is an exploded plan view of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram illustrating a touch detector according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is an exemplary waveform diagram of a touch detection unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a level shift detection unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exemplary circuit diagram of the buffer unit and the amplifier unit shown in FIG. 6.
FIG. 8 is a schematic diagram showing input and output signals by the circuit shown in FIG.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a filtering process of an output signal of the circuit illustrated in FIG. 7.
10 is a block diagram of a touch information processor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a structure of a memory in which information about a sensor pad is stored, according to an exemplary embodiment.
12 is a flowchart illustrating a touch detection method according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.The terms used in this specification will be briefly described and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Also, in certain cases, there may be a term selected arbitrarily by the applicant, in which case the meaning thereof will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meanings of the terms and the contents throughout the present invention, rather than the names of the simple terms.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 그리고 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 시스템을 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.When an element is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, without departing from the spirit or scope of the present invention. In addition, the terms "... unit", "module", etc. described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. . When a part is "connected" to another part, it includes not only a direct connection but also a connection with another system in the middle.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 도 2 및 도 3을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 장치에 대하여 상세하게 설명한다.First, a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 장치의 분해 평면도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.2 is an exploded plan view of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 터치 패널(100)과 구동 장치(200) 및 이 둘을 연결하는 회로 기판(20)을 포함한다.Referring to FIGS. 2 and 3, the touch detection apparatus according to the embodiment of the present invention includes a
터치 패널(100)은 기판(15) 위에 형성되어 있는 복수의 센서 패드(110) 및 센서 패드(110)에 연결되어 있는 복수의 신호 배선(120)을 포함한다. 기판(15)은 투명한 소재의 유리 또는 플라스틱 필름 등으로 만들어질 수 있다.The
예를 들어 복수의 센서 패드(110)는 사각형 또는 마름모꼴일 수 있으나 이와 다른 형태일 수도 있으며, 균일한 형태의 다각형 형태일 수도 있다. 센서 패드(110)는 인접한 다각형의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.For example, the plurality of
각 신호 배선(120)은 한 쪽 끝이 센서 패드(110)에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 기판(15)의 아래 가장자리까지 뻗어 있다. 신호 배선(120)의 선폭은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터 수준으로 상당히 좁게 형성될 수 있다.Each
센서 패드(110)와 신호 배선(120)은 ITO(indium-tin-oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), IZO(indium-zinc-oxide), CNT(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등의 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.The
센서 패드(110)와 신호 배선(120)은, 예를 들어 ITO막을 기판(15) 위에 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 적층한 다음 포토리소그래피 (photolithography) 등의 에칭 방법을 사용하여 패터닝함으로써 동시에 형성할 수 있다. 기판(15)은 투명 필름이 이용될 수 있다.The
한편, 커버 유리(10)에 센서 패드(110)와 신호 배선(120)이 직접 패터닝 될 수 있다. 이 경우 커버 유리(10), 센서 패드(110), 신호 배선(120)이 일체형으로 구현되기 때문에 기판(15)은 생략될 수 있다.On the other hand, the
터치 패널(100)을 구동하기 위한 구동 장치(200)는 인쇄 회로 기판이나 가요성 회로 필름과 같은 회로 기판(20) 위에 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 기판(15) 또는 커버 유리(10)의 일부에 직접 실장될 수도 있다. 구동 장치(200)는 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230) 및 제어부(240) 등을 포함할 수 있고, 하나 이상의 직접회로(IC) 칩으로 구현될 수 있으며, 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다.The
터치 검출부(210)는 센서 패드(110) 및 신호 배선(120)과 연결된 복수의 스위치와 복수의 커패시터를 포함할 수 있으며, 제어부(240)로부터 신호를 받아 터치 검출을 위한 회로들을 구동하고, 터치 검출 결과에 대응하는 전압을 출력한다. 또한 터치 검출부(210)는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있으며, 센서 패드(110)의 전압 변화의 차이를 변환, 증폭 또는 디지털화하여 메모리(230)에 기억시킬 수 있다.The
터치 정보 처리부(220)는 메모리(230)에 기억된 디지털 전압을 처리하여 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표 등의 필요한 정보를 생성한다.The
제어부(240)는 터치 검출부(210) 및 터치 정보 처리부(220)를 제어하며, 마이크로 컨트롤 유닛(micro control unit, MCU)을 포함할 수 있으며, 펌 웨어를 통해 정해진 신호 처리를 수행할 수 있다.The
메모리(240)는 터치 검출부(210)로부터 검출된 전압 변화의 차이에 기초한 디지털 전압과 터치 검출, 면적 산출, 터치 좌표 산출에 이용되는 미리 정해진 데이터 또는 실시간 수신되는 데이터를 기억한다.The
도 4 및 도 5를 참고하여 터치 패널 및 터치 검출부의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.The operation of the touch panel and the touch detection unit will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출부의 예시적인 파형도이다.FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a touch detection unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an exemplary waveform diagram of a touch detection unit according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 터치 검출부(210)는 신호 배선(120)을 통하여 센서 패드(110)에 연결되어 있으며, 스위칭 동작을 하는 트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv), 공통 전압 커패시터(Cvcom) 및 레벨 시프트 검출부(212)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv), 공통 전압 커패시터(Cvcom) 및 레벨 시프트 검출부(212)는 센서 패드(110) 및 신호 배선(120) 당 하나씩 그룹을 이룰 수 있으며, 앞으로 센서 패드(110), 신호 배선(120), 트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)를 합하여 "터치 센싱 유닛(touch sensing unit)"이라 한다. 이 터치 센싱 유닛은 각각의 구성요소가 멀티플렉서에 의해 전기적으로 연결된 경우를 포함하는 개념이다.The
한편, 본 발명의 실시예에서는 터치가 발생하지 않았을 경우의 전기적 특성 또는 데이터 값을 “비터치 기준값 (non-touch reference value)”이라고 칭한다.Meanwhile, in the exemplary embodiment of the present invention, an electrical characteristic or data value when no touch occurs is referred to as a "non-touch reference value".
이하 편의상 커패시터와 그 정전용량의 도면 부호는 동일하게 사용한다.For convenience, the same reference numerals are used for capacitors and their capacitances.
트랜지스터(211)는 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor)로서, 게이트(gate)에는 제어 신호(Vg)가 인가되고, 소스(source)에는 충전 신호(Vb)가 인가될 수 있으며 드레인(drain)은 신호 배선(120)에 연결될 수 있다. 물론 소스가 신호 배선(120)에 연결되고 드레인에 충전 신호(Vb)가 인가될 수도 있다. 제어 신호(Vg)와 충전 신호(Vb)는 제어부(240)에 의해 제어될 수 있으며, 트랜지스터(211) 대신 스위칭 동작을 할 수 있는 다른 소자가 사용될 수도 있다.The
기생 정전용량(Cp)은 센서 패드(110)에 부수되는 정전용량을 의미하는 것으로 센서 패드(110), 신호 배선(120) 등에 의해 형성되는 일종의 기생 용량이다. 기생 정전용량(Cp)은 터치 검출부(210), 터치 패널, 영상 표시 장치에 의해 발생하는 임의의 기생 용량을 포함할 수 있다.The parasitic capacitance Cp refers to the capacitance accompanying the
공통 전압 정전용량(Cvcom)은 터치 패널(100)이 LCD와 같은 표시 장치(도시하지 않음) 위에 장착될 때 표시 장치의 공통 전극(도시하지 않음)과 터치 패널(100) 사이에 형성되는 정전용량이다. 공통 전극에는 구형파 등의 공통 전압(Vcom)이 표시 장치에 의하여 인가된다. 한편 공통 전압 정전용량(Cvcom)도 일종의 기생 용량으로서 기생 정전용량(Cp)에 포함될 수 있으며, 이하 공통 전압 정전용량(Cvcom)에 대하여 별도로 언급이 없으면 공통 전압 정전용량(Cvcom)은 기생 정전용량(Cp)에 포함되는 것으로 하여 설명한다.The common voltage capacitance Cvcom is a capacitance formed between the common electrode (not shown) and the
구동 정전용량(Cdrv)은 센서 패드(110)별 소정 주파수로 교번하는 교번 전압(Vdrv)을 공급하는 경로에 형성되는 정전용량이다. 구동 커패시터(Cdrv)에 인가되는 교번 전압(Vdrv)은 바람직하게는 구형파 신호이다. 교번 전압(Vdrv)은 듀티비(duty ratio)가 동일한 클럭 신호일 수도 있으나 듀티비가 상이할 수도 있다. 교번 전압(Vdrv)은 별도의 교번 전압 생성 수단에 의하여 제공될 수도 있으나, 공통 전압(Vcom)을 이용할 수도 있다.The driving capacitance Cdrv is a capacitance formed in a path for supplying an alternating voltage Vdrv alternately at a predetermined frequency for each
한편 도 4에서 터치 정전용량(Ct)은 사용자가 센서 패드(110)를 터치할 경우에 센서 패드(110)와 사용자의 손가락 등의 터치 입력 도구 사이에 형성되는 정전용량을 나타낸 것이다.Meanwhile, in FIG. 4, the touch capacitance Ct represents the capacitance formed between the
도 5를 참고하면, 충전 신호(Vb)와 제어 신호(Vg)가 각각 트랜지스터(211)의 소스와 게이트에 인가되어 있다.Referring to FIG. 5, the charging signal Vb and the control signal Vg are applied to the source and the gate of the
먼저, 센서 패드(110)에 터치 입력 도구가 터치되지 않은 경우(non-touch)에 대하여 살펴본다. 충전 신호(Vb)가 예를 들면 5V로 상승한 후에, 트랜지스터(211)의 게이트에 인가되는 제어 신호(Vg)가 저전압(VL)에서 고전압(VH)으로 올라가면 트랜지스터(211)가 턴온되면서 충전 구간(T1)이 시작된다. 이에 따라 센서 패드(110)는 5V의 충전 신호(Vb)로 충전되며, 출력 전압(Vo)은 충전 전압(Vb)이 된다. 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)에도 충전 전압(Vb)에 의하여 전하가 충전된다. 충전 구간(T1)에서는 트랜지스터(211)가 턴온되므로 교번 전압(Vdrv)은 출력 전압(Vo)에 영향을 미치지 않는다.First, a case in which a touch input tool is not touched on the
다음, 제어 신호(Vg)가 고전압(VH)에서 저전압(VL)으로 내려가면서 센싱 구간(T2)이 시작되면 트랜지스터(211)가 턴 오프되고, 터치 커패시터(Ct), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)가 충전된 상태로 고립된다. 이 때, 충전된 전하를 안정적으로 고립시키기 위하여 레벨 시프트 검출부(212)의 입력단은 하이 임피던스를 가질 수 있다.Next, when the sensing period T2 starts while the control signal Vg goes from the high voltage VH to the low voltage VL, the
이와 같이 센서 패드(110) 등에 충전된 전하가 고립되어 있는 상태를 플로팅(floating) 상태라 칭한다. 이때, 구동 커패시터(Cdrv)에 인가된 교번 전압(Vdrv)이, 예를 들면 0V에서 5V로, 상승하면 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)은 전압 레벨이 순간적으로 상승되고, 다시 5V에서 0V로 하강하면 출력 전압(Vo)의 레벨은 순간적으로 강하된다. 이 때의 전압 레벨의 상승과 강하는 연결된 정전 용량에 따라 상이한 값을 갖게 된다. 이렇게 연결된 정전 용량에 따라 전압 레벨의 상승 값 또는 하강 값이 바뀌는 현상은 "kick-back"이라고 불리기도 한다.The state in which the charges charged in the
센서 패드(110)에 터치가 없는 경우, 즉 센서 패드(110)에 연결된 커패시터가 구동 커패시터(Cdrv)와 기생 커패시터(Cp)밖에 없는 경우에는 이들 커패시터(Cdrv, Cp)에 의한 출력 전압(Vo)의 전압 변동(ΔVo1)은 다음 [수학식 1]과 같다.When there is no touch on the
[수학식 1][Equation 1]
여기서 VdrvH와 VdrvL은 각각 교번 전압(Vdrv)의 하이 레벨 전압 및 로우 레벨 전압이다. [수학식 1]의 ΔVo1는 터치가 발생하지 않은 센서 패드(110)의 전기적 특성에 대응하므로, 앞서 설명한 “비터치 기준값”으로 설정될 수 있다.Where VdrvH and VdrvL are the high level voltage and the low level voltage of the alternating voltage Vdrv, respectively. ΔVo1 of
다음으로 센서 패드(110)에 터치 입력 도구가 터치된 경우에 대하여 살펴본다. 터치 발생 시에는 센서 패드(110)와 터치 입력 도구 사이에 터치 커패시터(Ct)가 형성되며, 이에 따라 센서 패드(110)에 연결된 커패시터는 구동 커패시터(Cdrv)와 기생 커패시터(Cp) 외에도 터치 커패시터(Ct)가 더해진다. 앞서 설명한 방식과 마찬가지로 충전 구간(T3)을 거쳐 센싱 구간(T4)에서 이들 세 커패시터(Cdrv, Cp, Ct)에 의한 센서 패드(110)의 전압 변동(ΔVo2)은 다음 [수학식 2]와 같아진다.Next, a case in which the touch input tool is touched on the
[수학식 2]&Quot; (2) "
[수학식 1]과 [수학식 2]를 비교하면, [수학식 2]의 분모 항목에 터치 정전용량(Ct)이 추가된 것이므로, 결국, 터치가 있는 경우의 전압 변동(ΔVo2)은 터치가 없는 경우의 전압 변동(ΔVo1)에 비하여 작고, 그 차이는 터치 용량(Ct)에 따라 달라진다. 이와 같이 터치 전후의 전압 변동(ΔVo)의 차이(ΔVo1 - ΔVo2)를 "레벨 시프트"라고 칭한다. 본 명세서에서는 "레벨 시프트"는 전압 변동(ΔVo) 차이의 디지털 값을 의미하는 경우도 있다.Comparing [Equation 1] and [Equation 2], since the touch capacitance (Ct) is added to the denominator item of [Equation 2], the voltage fluctuation (ΔVo2) when there is a touch, the touch is It is small compared to the voltage fluctuation ΔVo1 in the absence, and the difference depends on the touch capacitance Ct. Thus, the difference (DELTA) Vo1-(DELTA) Vo2 of the voltage fluctuation (DELTA) Vo before and behind a touch is called "level shift." In the present specification, the "level shift" may mean a digital value of the voltage variation ([Delta] Vo) difference.
커패시터의 정전용량(C)은 C=ε*A/d 로서, 전극의 면적(A)에 비례하고 전극 사이의 거리(d)에 반비례한다(ε은 유전 상수). 따라서, 터치 면적이 커질수록 터치 정전용량(Ct)이 커진다. 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(211)가 턴 오프 되는 센싱 구간(T2, T4)에서 구동 커패시터(Cdrv)에 인가되는 교번 전압(Vdrv)의 변동이 발생하면, 출력 전압(Vo)의 전압 변화가 발생한다. 이와 같은 관계를 이용하여, 터치 전후의 출력 전압(Vo)의 전압 변동(ΔVo)의 차이(ΔVo1- ΔVo2)를 이용하여 터치 여부 및 터치 면적을 산출할 수 있다.The capacitance C of the capacitor is C = ε * A / d, which is proportional to the area A of the electrode and inversely proportional to the distance d between the electrodes (ε is a dielectric constant). Therefore, as the touch area increases, the touch capacitance Ct increases. 5, when the variation of the alternating voltage Vdrv applied to the driving capacitor Cdrv occurs in the sensing periods T2 and T4 during which the
다시 도 4를 참고하면, 레벨 시프트 검출부(212)는 플로팅 상태에서 교번 전압(Vdrv)에 의해 발생하는 레벨 시프트를 검출한다. 구체적으로, 레벨 시프트 검출부(212)는 터치 미발생 시의 센서 패드(110)에서의 출력 전압(Vo)의 변동분(ΔVo1) 및 터치 발생시 센서 패드(110)에서의 출력 전압(Vo)의 변동분(ΔVo2)을 측정하여 레벨 시프트가 발생하였는지를 검출할 수 있다. 즉, 센서 패드(110)의 전위는 인가된 교번 전압(Vdrv)에 의해 상승 또는 하강하게 되는데, 터치가 발생한 경우의 전압 레벨 변동은 터치가 발생하지 않은 경우의 전압 레벨 변동보다 작은 값을 가진다. 따라서, 레벨 시프트 검출부(212)는 플로팅 상태에서 교번 전압(Vdrv)의 상승 직후의 출력 전압(Vo) 레벨을 비교함으로써 레벨 시프트를 검출한다. 이 때 레벨 시프트값이 0이 아닌 경우에는 터치가 발생한 것이므로 터치 신호로서 레벨 시프트 값을 이용할 수 있다. 한편, 플로팅 상태에서 교번 전압(Vdrv) 하강이 먼저 발생하는 경우에는 하강 직후의 출력 전압(Vo) 레벨을 비교함으로써 레벨 시프트를 검출할 수도 있다.Referring back to FIG. 4, the
그러면 레벨 시프트 검출부(212)에 대하여 좀 더 상세하게 설명한다.The level
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 레벨 시프트 검출부의 블록도이다.6 is a block diagram of a level shift detection unit according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 레벨 시프트 검출부(212)는 증폭부(2121), 버퍼부(2122), 기준값 제공부(2123), 아날로그-디지털 변환부(ADC)(2124), 레벨 시프트 출력부(2125), 레벨 시프트 보정부(2126) 및 노이즈 보정부(2127)를 포함한다. 레벨 시프트 검출부(212)는 필요에 따라 이들 중 적어도 하나의 요소를 생략할 수 있으며, 이 외에도 주파수 전압 변환기(Voltage to Frequency Converter, VFC), 플립플롭(Flip-Flop), 래치(Latch), 트랜지스터(Transistor), 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor), 비교기 등 중 적어도 하나를 더 조합하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the level
증폭부(2121)는 터치 센싱 유닛의 출력 전압(Vo)을 증폭한다. 증폭부(2121)는 단일 입력 증폭기 또는 차동 증폭기일 수 있다. 만약 차동 증폭기인 경우, 차동 증폭기의 두 입력은 터치 센싱 유닛의 출력 전압(Vo)과 터치 기준 소자의 기준 전압(Vr)일 수 있으며, 증폭부(2121)는 두 전압(Vo, Vr)의 차를 증폭하여 출력할 수 있다.The
버퍼부(2122)는 출력 전압(Vo)을 버퍼링하며, 증폭부(2121)의 증폭 동작을 수행할 수도 있다.The
여기에서 앞서 언급한 것처럼 터치 센싱 유닛은 도 4에 도시한 센서 패드(110), 신호 배선(120), 트랜지스터(212), 구동 커패시터(Cdrv) 및 기생 커패시터(Cp)를 포함하고, 터치가 있는 경우에는 터치 커패시터(Ct)를 더 포함한다.As described above, the touch sensing unit includes the
터치 센싱 유닛의 출력 전압(Vo)과 비터치 기준값에 대응하는 기준 전압(Vr)의 전압 차이(ΔV = Vr - Vo)는 교번 전압(Vdrv)이 상승 또는 하강 할 때의 전압 차이를 의미하고, 이 전압 차이(ΔV)는 레벨 시프트의 아날로그 값과 같고, 다음 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다.The voltage difference (? V = Vr - Vo) between the output voltage Vo of the touch sensing unit and the reference voltage Vr corresponding to the non-touch reference value means a voltage difference when the alternating voltage Vdrv rises or falls, This voltage difference? V is equal to the analog value of the level shift, and can be expressed by the following equation (3).
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서 ΔVr=Vr-Vb, ΔVo=Vo-Vb이다.Where ΔVr = Vr-Vb and ΔVo = Vo-Vb.
터치 정전용량(Ct)이 0일 때, 즉 비터치 시 전압 차이(ΔV)는 0이고, 터치 정전용량(Ct)이 증가할수록 전압 차이(ΔV)도 증가한다. 터치 정전용량(Ct)은 터치 면적(A)에 비례하고 터치 수단과 센서 패드(110) 사이의 거리(d)에 반비례하므로, 즉 Ct=εA/d이므로, 거리(d)가 일정한 경우 터치 면적(A)과 터치 정전용량(Ct)은 선형 비례 관계이다. 따라서 전압 차이(ΔV)가 클수록 터치 면적(A)도 큰 것으로 이해할 수 있다.When the touch capacitance Ct is 0, that is, when the non-touch voltage difference? V is 0, and as the touch capacitance Ct is increased, the voltage difference? V also increases. Since the touch capacitance Ct is proportional to the touch area A and inversely proportional to the distance d between the
한편, 기준값 제공부(2123)는 증폭부(2121)에 기준 전압(Vr)을 제공할 수 있다. 기준값 제공부(2123)는 센서 패드(110)별로 기준 전압(Vr)의 디지털 값을 메모리(230)에 저장해 두고 이를 독출한 후 디지털-아날로그 변환을 거쳐 아날로그 기준 전압(Vr)을 차동 증폭기에 제공할 수 있다. 증폭부(2121)가 단일 입력 증폭기인 경우에는, 기준값 제공부(2123)는 감산 회로를 포함할 수 있으며, 기준 전압(Vr)에서 증폭부(2121)의 출력값을 감산한 값을 출력할 수 있다. 또는 기준값 제공부(2123)는 기준 전압(Vr)을 직접 아날로그-디지털 변환부(2124)에 제공할 수도 있다.On the other hand, the reference
그러면 도 7 내지 도 9를 참고하여 노이즈 보정부(2127)에 대하여 좀 더 상세하게 설명한다.Next, the
도 7은 도 6에 도시한 버퍼부(2122) 및 노이즈 보정부(2127)의 예시적인 회로도이고, 도 8은 도 7에 도시한 회로에 의한 입출력 신호를 도시한 개략도이며, 도 9는 도 7에 도시한 회로의 출력 신호를 필터링 처리하여 도시한 개략도이다.FIG. 7 is an exemplary circuit diagram of the
버퍼부(2122)는 증폭부(2121)로부터 출력된 증폭 전압(Vod)이 변동되지 않도록 증폭 전압(Vod)을 유지하여 출력 전압(Vob)을 출력하며, 예를 들면 레일 투 레일(rail to rail) 버퍼일 수 있다.The
노이즈 보정부(2127)는 버퍼부(2122)의 출력 전압(Vob)으로부터 터치 접촉 수단의 접촉에 따라 유입된 노이즈 성분을 제거하고 버퍼부(2122)의 출력 전압(Vob)을 보정한다.The
도 7을 참고하면 노이즈 보정부(2127)는 두 개의 차동 증폭기(2127a, 2127b)를 포함한다. 버퍼부(2122)의 출력 전압(Vob)은 차동 증폭기(2127a)의 + 단자와 차동 증폭기(2127b)의 - 단자에 입력되며, 추적 전압(Vtr)은 차동 증폭기(2127a)의 - 단자와 차동 증폭기(2127b)의 + 단자에 입력된다. 따라서, 차동 증폭기(2127a)는 버퍼부(2122)의 출력 전압(Vob) 중에서 추적 전압(Vtr)보다 큰 부분을 증폭하여 전압값(Vop)을 출력하고, 차동 증폭기(2127b)는 출력 전압(Vob) 중에서 추적 전압(Vtr)보다 작은 부분을 반전 증폭하여 전압값(Vom)을 출력한다.Referring to FIG. 7, the
노이즈 보정부(2127)는, 도 8에 도시한 것처럼, 차동 증폭기(2127a)의 출력 신호(Vop)와 차동 증폭기(2127b)의 출력 신호(Vom)의 진폭이 실질적으로 동일하도록 추적 전압(Vtr)을 설정한다. 예를 들면 버퍼부(2122) 출력 신호(Vob)의 최댓값에서 최솟값을 뺀 값을 2로 나눈 값을 추적 전압(Vtr) 값으로 할 수 있다. 이와 같이 추적 전압(Vtr)을 설정함으로써 추적 전압(Vtr)을 기준으로 버퍼부(2122)의 출력 전압(Vob)의 + 피크값과 - 피크값의 크기는 실질적으로 동일하게 된다.As illustrated in FIG. 8, the
노이즈 보정부(2127)는 아날로그 또는 디지털 저역 필터를 더 포함할 수 있으며, 차동 증폭기(2127a)의 출력 신호(Vop) 및 차동 증폭기(2127b)의 출력 신호(Vom)를 각각 저역 필터에 통과시켜 얻은 신호(Vop', Vom')를 합산한다. 그러면 도 9에 도시한 것처럼, 정류기를 통과한 것과 유사하게 평탄한 파형을 가진 출력 신호(Vop'+Vom')를 얻게 되며, 이 신호가 노이즈 보정된 레벨 시프트 값에 대응하게 된다.The
도 4에서 손가락 등의 터치 입력 수단이 센서 패드(110)에 접촉되면 인체 방사 노이즈가 센서 패드(110)를 통하여 유입되고 이것은 출력 전압(Vo)에 영향을 미치게 되어 터치 여부를 판단하기 어렵게 된다. 도 8의 첫 번째 파형과 같이 인체 방사 노이즈가 포함된 버퍼부(2122) 출력 전압(Vob)을 그대로 사용한다면 추적 전압(Vtr) 아래 부분의 파형에서 터치가 발생하여도 미터치로 판단될 수 있고, 또한 정확한 터치 면적을 산출하기도 어렵다. 그러나 추적 전압(Vtr)을 기준으로 하여 버퍼부(2122) 출력 전압(Vob)의 하측 부분을 반전시키고 이를 상측 부분과 합산하면 노이즈에 대한 영향을 제거할 수 있으며 정확한 터치 면적을 산출할 수 있다.4, when a touch input means such as a finger touches the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 레벨 시프트 검출부(212)의 증폭부(2121)는 생략될 수 있다. 이 경우 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)은 버퍼부(2122)에 직접 입력되고, 노이즈 보정부(2127)의 차동 증폭기(2127a, 2127b)를 이용하여 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)을 증폭할 수 있다. 또한 터치 기준 소자에 대하여도 노이즈 보정부(2127)를 거쳐 터치 기준 소자의 기준 전압(Vr)을 증폭할 수 있으며, 증폭된 출력 전압(Vo)과 증폭된 기준 전압(Vr)을 이용하여 레벨 시프트를 산출할 수 있다.On the other hand, the
아날로그-디지털 변환부(2124)는 노이즈 보정부(2127)에서 이용되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 필요에 따라 차동 증폭기(2127a) 및 차동 증폭기(2127b)의 출력 신호(Vop, Vom)를 변환하거나 이들의 합 신호(Vop+Vom)를 변환 할 수도 있으며, 필터 처리된 후의 신호를 디지털 변환할 수도 있다. 아날로그-디지털 변환부(2124)는 노이즈 보정부(2127)의 출력 신호를 4 개의 구간으로 나누고 각 구간에 대하여 크기 순서대로 2 비트의 디지털 값을 부여할 수 있다. 그러나 디지털 값을 2 비트로 한다는 것은 하나의 예일 뿐 3 비트, 4 비트, 8 비트, 10 비트 등 다른 비트 수도 가능하다.The analog-to-
앞으로 설명의 편의를 위하여 어떠한 방식으로 처리되든지, 노이즈 보정부(2127)의 최종 출력 신호(Vop'+Vom')가 디지털 변환된 값을 "레벨 시프트 값"이라 한다.The value obtained by digitally converting the final output signal (Vop '+ Vom') of the
레벨 시프트 출력부(2125)는 터치 전후의 전압 차이(ΔV)에 해당하는 레벨 시프트 값을 아날로그-디지털 변환부(2124)로부터 수신하여 출력한다. 아날로그-디지털 변환부(2124)가 직접 레벨 시프트 값을 출력하는 경우에는 아날로그-디지털 변환부(2124)가 레벨 시프트 출력부(2125)의 기능을 포함한다.The level
한편, [수학식 3]에서 터치 정전용량(Ct) 값이 분모에 위치하므로 터치 전후의 전압 차이(ΔV)인 레벨 시프트 값은 터치 정전용량(Ct) 값이 상승함에 따라 상승하지만 완전한 선형성을 갖지 않는다. 레벨 시프트 보정부(2126)는 터치 센싱 유닛의 비선형성을 보정하여 터치에 따른 면적과 출력값이 선형적인 관계가 될 수 있도록 아날로그-디지털 변환부(2124)의 출력값 또는 레벨 시프트 출력부(2125)의 출력값을 보정한다.Since the touch capacitance Ct is located in the denominator in Equation (3), the level shift value before and after touching increases as the touch capacitance Ct increases, but has a complete linearity Do not. The level
일 예로서, 레벨 시프트 보정부(2126)는 레벨 시프트 값과 터치 정전용량(Ct) 값이 일대일로 대응하는 테이블을 포함할 수 있으며, 레벨 시프트 값에 대응하는 터치 정전용량(Ct) 값을 추출하여 내보낼 수 있다.As an example, the level
다른 예로서, 레벨 시프트 보정부(2126)는 레벨 시프트 값을 구간별로 나누고 각 구간에서 선형 함수를 생성하고 각각의 전압 차이(ΔV)에 대해 상기 생성된 선형 함수의 출력 값을 매칭시킬 수도 있다.As another example, the level
또 다른 방법으로는, 각각의 전압 차이(ΔV)의 출력에 미리 정해진 가중치를 부여하여 보정함으로써, 전압 차이(ΔV)와 터치 면적(A) 사이에 선형성을 부여할 수 있다.As another method, linearity can be imparted between the voltage difference ΔV and the touch area A by applying a predetermined weight to the output of each voltage difference ΔV.
한편, 전압 차이(ΔV)와 터치 면적(A)의 관계가 완벽한 선형 비례가 아니더라도 기울기가 충분히 완만하여 면적 산출에 충분한 정확도를 제공하는 경우, 실질적으로 선형 비례하는 것으로 취급하고, 특별한 보정 처리 없이 전압 차이(ΔV)를 터치 면적(A) 산출에 이용할 수 있다. 이 경우 레벨 시프트 보정부(2126)는 레벨 시프트 검출부(212)에서 생략될 수 있다.On the other hand, even if the relationship between the voltage difference ΔV and the touch area A is not a perfectly linear proportion, if the slope is sufficiently gentle to provide sufficient accuracy for calculating the area, it is treated as being substantially linear proportional, and the voltage is not treated without special correction. The difference ΔV can be used to calculate the touch area A. In this case, the level
레벨 시프트 값 또는 그 보정값은 메모리(230)에 저장된다.The level shift value or its correction value is stored in the
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 레벨 시프트 검출부(212)에 의하면, 인체 접촉으로부터 발생되는 노이즈 유입을 적절하게 보상할 수 있고, 또한 터치 전후의 레벨 시프트와 터치 면적(A)은 선형 비례 관계에 있게 된다. 따라서 이러한 선형 비례 관계를 이용하면 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 매우 정확한 터치 면적과 터치 좌표를 검출할 수 있다.As described above, according to the
그러면 도 10내지 도 12를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치가 터치 면적 및 터치 좌표를 검출하는 동작에 대하여 상세하게 설명한다.Next, an operation of detecting the touch area and the touch coordinates by the touch detection apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 10 to 12.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 정보 처리부의 블록도이고, 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 센서 패드에 관한 정보가 저장된 메모리의 구조를 설명하기 위한 개략도이며, 도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 방법을 도시한 흐름도이다.10 is a block diagram of a touch information processor according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a structure of a memory in which information about a sensor pad according to an embodiment of the present invention is stored. A flowchart illustrating a touch detection method according to an embodiment of the present invention.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 정보 처리부(220)는 터치가 발생한 센서 패드를 검출하는 터치 센서 패드 검출부(221), 터치가 발생한 터치 패드의 터치 면적을 산출하는 터치 면적 산출부(222), 그리고 산출된 터치 면적을 이용하여 터치 좌표를 산출하는 터치 좌표 산출부(223)를 포함한다. 터치 정보 처리부(220)는 소프트웨어나 펌 웨어 형태로 구현되어 MCU와 연계되어 동작될 수 있다.As illustrated in FIG. 10, the
도 11에 도시한 메모리(230)는 예를 들어 센서 패드(110)에 대응하는 주소를 가지는 복수의 메모리 소자를 포함할 수 있으며, 각 메모리 소자는 레벨 시프트 검출부(212)를 통하여 증폭, 디지털화 및 보정된 레벨 시프트 값(ΔVD)을 기억할 수 있다.The
앞서 설명한 바와 같이, 메모리(230)에 기억되어 있는 레벨 시프트 값(ΔVD)은 센서 패드(110)를 점유하는 터치 면적과 선형 비례한다. 따라서, 이러한 레벨 시프트 값(ΔVD)을 터치된 디지털 면적 값과 동일하게 취급할 수 있다. 레벨 시프트 값(ΔVD)은 예를 들어 2bit로 디지털화되었을 때, 00, 01, 10, 11의 4개의 값을 가질 수 있다. 여기서, 00은 터치가 되지 않은 것을 의미하며, 11은 센서 패드(110) 전체가 터치되어 덮인 것을 의미한다. 전술한 바와 같이, 레벨 시프트 값(ΔVD)의 크기는 하나의 센서 패드(110)에 대한 터치 면적의 크기와 대응한다.As described above, the level shift value DELTA VD stored in the
도 11에는 M11 내지 M54의 메모리 소자가 도시되어 있으며, 설명의 편의 상 4×5 형태로 배치된 센서 패드와 동일한 위치에 각각 배치되어 있다고 가정한다. 터치가 없거나 거의 없는 센서 패드에 대응하는 메모리 소자(M13, M14, M23, M24, M31, M32, M33, M41, M42, M43, M51, M52, M53, M54)에는 00이 기억되고, 터치가 발생된 센서 패드에 대응하는 메모리 소자(M11, M12, M21, M22, M34, M44)에는 접촉 면적에 따른 디지털 값이 기억되어 있을 것이다.11, memory elements M11 to M54 are illustrated, and for convenience of explanation, it is assumed that they are disposed at the same positions as the sensor pads arranged in a 4 × 5 form. 00 is stored in the memory elements M13, M14, M23, M24, M31, M32, M33, M41, M42, M43, M51, M52, M53 and M54 corresponding to the sensor pads M12, M21, M22, M34, and M44 corresponding to the sensor pads corresponding to the sensor area, the digital value corresponding to the contact area will be stored.
터치 정보 처리부(220)는 메모리(230)로부터 이러한 센서 패드 각각에 터치된 디지털 면적값들을 읽어 와서 접촉 면적과 접촉 위치를 판단할 수 있다. 예를 들어, 00이 아닌 센서 패드의 전체 터치 면적의 무게 중심을 터치 좌표로 산출할 수 있다.The touch
또한, 터치 정보 처리부(220)는 00이 아닌 센서 패드들을 복수개의 그룹으로 그룹핑하는 경우에는 멀티 터치의 면적 및 좌표도 검출할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 터치는 M11, M12, M21, M22에 걸쳐 발생하였으며, 제2 터치는 M34, M44에 걸쳐 발생한 것으로 검출할 수 있다.In addition, when the non-00 sensor pads are grouped into a plurality of groups, the touch
도 12를 참고하면, 본 실시예에 따른 터치 검출 방법은 먼저, 터치 검출 장치가 장착되는 표시 장치의 공통 전압(Vcom) 주기를 검출한다(S100). 터치 검출 장치는 공통 전압(Vcom) 주기 검출을 위한 별도의 회로를 포함할 수 있으나, 이와 달리 공통 전압(Vcom)의 주기 및 상승(또는 하강) 에지 시점과 같은 공통 전압(Vcom)에 대한 정보를 표시 장치로부터 제공받을 수도 있다.Referring to FIG. 12, the touch detection method according to the present embodiment first detects a common voltage Vcom cycle of a display device on which the touch detection device is mounted (S100). The touch detection apparatus may include a separate circuit for detecting the common voltage Vcom period. Alternatively, the touch detection apparatus may provide information about the common voltage Vcom such as the period and the rising (or falling) edge point of the common voltage Vcom. It may be provided from a display device.
터치 검출 장치는 공통 전압(Vcom) 의 상승 에지 및 하강 에지를 회피하여 고전압(또는 저전압)인 상태에서 교번 전압(Vdrv)의 상승 에지와 하강 에지가 발생되도록 교번 전압(Vdrv)의 타이밍을 제어한다. 이와 같이 함으로써 교번 전압(Vdrv)에 의한 레벨 시프트가 공통 전압(Vcom)에 의하여 왜곡되지 않도록 할 수 있다.The touch detection apparatus avoids the rising edge and the falling edge of the common voltage Vcom and controls the timing of the alternating voltage Vdrv so that the rising edge and the falling edge of the alternating voltage Vdrv are generated in the high voltage state . In this way, it is possible to prevent the level shift caused by the alternating voltage Vdrv from being distorted by the common voltage Vcom.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 공통 전압(Vcom)은 터치 검출을 위한 교번 전압(Vdrv)으로 이용될 수 있으며, 이 경우 공통 전압(Vcom)의 상승 에지 및 하강 에지가 제어 신호(Vg)가 턴 오프(VL) 상태에 발생하도록 제어 신호(Vg)의 타이밍이 제어 될 수 있다. 터치 검출 장치는 충전 신호(Vb)가 상승된 상태에서 제어 신호(Vg)를 저전압(VL)에서 고전압(VH)으로 상승시켜 트랜지스터(211)를 턴온하여 센서 패드(110)를 충전 신호(Vb)로 충전한다(S110).As described above, the common voltage Vcom can be used as the alternating voltage Vdrv for touch detection. In this case, the rising edge and the falling edge of the common voltage Vcom are set to the turn-off state VL) state, the timing of the control signal Vg can be controlled. The touch detection apparatus raises the control signal Vg from the low voltage VL to the high voltage VH while the charge signal Vb is raised, thereby turning on the
그러고 터치 검출 장치는 각각의 터치 센싱 유닛에 대하여 제어 신호(Vg)를 고전압(VH)에서 저전압(VL)으로 하강시켜 센서 패드(110)를 플로팅 상태로 만든다. 그 후 공통 전압(Vcom) 또는 교번 전압(Vdrv)을 저전압(VdrvL)에서 고전압(VdrvH)으로 상승시키고 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)을 측정함에 의해 각각의 센서 패드(110)를 미리 정해진 순서로 스캔한다(S120). 한편, 반대로 공통 전압(Vcom) 또는 교번 전압(Vdrv)을 고전압(VdrvH)에서 고전압(VdrvL)으로 하강시키고 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)을 측정함에 의해 스캔을 수행할 수도 있다.Then, the touch detection apparatus lowers the control signal Vg from the high voltage VH to the low voltage VL with respect to each touch sensing unit, thereby bringing the
터치 검출 장치는 출력 전압(Vo)을 증폭하고 출력 전압의 변동분(ΔVo)을 아날로그-디지털 변환함으로써 레벨 시프트 값(ΔVD)을 검출한다(S130). 레벨 시프트 값(ΔVD)은 터치 전후의 전압 변동분(ΔVo)의 차이에 대응하는 값이다. 검출된 레벨 시프트 값(ΔVD)은 각각의 센서 패드에 대응되어 메모리(230)에 기록된다.The touch detection apparatus detects the level shift value DELTA VD by amplifying the output voltage Vo and analog-to-digital converting the variation (? Vo) of the output voltage (S130). The level shift value DELTA VD is a value corresponding to the difference of the voltage change amount? Vo before and after the touch. The detected level shift value DELTA VD is recorded in the
레벨 시프트 값(ΔVD)이 0인지 판단하여(S140) 0인 경우는 단계(S110) 내지 단계(S130)를 반복한다(S140). 즉, 레벨 시프트 값(ΔVD)이 0이면 센서 패드는 터치가 발생되지 않은 것이므로 터치가 발생될 때까지 레벨 시프트 값(ΔVD)을 검출한다.It is determined whether the level shift value ΔVD is 0 (S140), and when it is 0, steps S110 to S130 are repeated (S140). That is, if the level shift value DELTA VD is 0, since the sensor pad does not generate a touch, the level shift value DELTA VD is detected until a touch occurs.
레벨 시프트 값(ΔVD)이 0이 아니면, 레벨 시프트 값(ΔVD)이 0이 아닌 인접 센서 패드로 이루어진 센서 패드 그룹을 추출해낸다(S150). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서 패드(110)는 각각 고립된 매트릭스 형태로 구현되기 때문에 멀티 터치 감지 기능을 제공한다. 따라서, 멀티 터치가 발생했을 경우, 각각의 터치 면적과 좌표를 산출하기 위하여 터치가 발생한 센서 패드들을 그룹핑한다.If the level shift value DELTA VD is not 0, the sensor pad group consisting of adjacent sensor pads whose level shift value DELTA VD is not 0 is extracted (S150). According to an embodiment of the present invention, since the
이어 터치된 센서 패드 그룹의 레벨 시프트 값(ΔVD)을 기초로 하여, 터치 영역의 면적을 산출한다(S160). 전술한 바와 같이, 레벨 시프트 값(ΔVD)과 터치 면적은 상호 비례하기 때문에 센서 패드 그룹 내의 레벨 시프트 값(ΔVD)을 합산함으로써 터치 면적을 산출할 수 있다.Then, the area of the touch area is calculated based on the level shift value DELTA VD of the touched sensor pad group (S160). As described above, since the level shift value DELTA VD and the touch area are mutually proportional, the touch area can be calculated by summing the level shift value DELTA VD in the sensor pad group.
다음, 산출된 터치 영역의 면적으로부터 터치 영역의 좌표를 산출한다(S170). 본 발명의 일 실시예에서 따른 터치 패널(100)은 센서 패드(110)가 크기가 균일한 다각형의 형태를 가지며, 촘촘하게 매트릭스 형태로 배치된다. 따라서, 센서 패드(110) 각각은 미리 정해진 면적과 주소를 가진 상태에서 표시 장치를 덮게 되므로 센서 패드(110)의 점유 면적은 영상 표시 장치의 좌표와 매칭될 수 있다.Next, the coordinates of the touch area are calculated from the calculated area of the touch area (S170). In the
단계(S170)에서 산출된 터치 면적으로부터 각각의 센서 패드(110)에 대해 터치 점유 면적에 관한 정보가 산출되면, 센서 패드 매트릭스상에서 터치된 센서 패드 그룹의 X축과 Y축의 터치 면적 분포를 구할 수 있다. 상기 면적 분포에 기초하여 X축 및 Y축의 면적 중심점을 구하면 터치된 센서 패드 그룹의 터치 면적의 중심점에 대응하는 터치 좌표를 산출할 수 있다. 이러한 터치 패널(100)의 구조와 상기 산출된 터치 면적을 이용하여 터치 좌표를 매우 정확하게 산출할 수 있다.When information on the touch occupation area is calculated for each
이러한 단계[(S110) 내지 (S170)]를 반복함으로써 지속적으로 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표를 검출할 수 있다.By repeating these steps (S110 to S170), it is possible to continuously detect whether or not the touch is performed, the touch area, and the touch coordinates.
전술한 본 개시의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It is to be understood that the foregoing description of the disclosure is for the purpose of illustration and that those skilled in the art will readily appreciate that other embodiments may be readily devised without departing from the spirit or essential characteristics of the disclosure will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 개시의 보호 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is to be understood that the scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing description and that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalents thereof are included in the scope of the present invention .
10: 커버 유리, 15: 기판,
20: 회로 기판, 100: 터치 패널,
110: 센서 패드, 120: 신호 배선,
200: 구동 장치, 210: 터치 검출부,
212: 트랜지스터, 212: 레벨 시프트 검출부,
2121: 증폭부, 2122: 버퍼부,
2123: 기준값 제공부, 2124: 아날로그-디지털 변환부,
2125: 레벨 시프트 출력부,2126: 레벨 시프트 보정부
2127: 노이즈 보정부,220: 터치 정보 처리부,
221: 터치 센서 패드 검출부,
222: 터치 면적 산출부, 223: 터치 좌표 산출부,
230: 메모리, 240: 제어부10: cover glass, 15: substrate,
20: circuit board, 100: touch panel,
110: sensor pad, 120: signal wiring,
200: drive unit, 210: touch detection unit,
212: transistor, 212: level shift detector,
2121: amplification unit, 2122: buffer unit,
2123: reference value providing unit, 2124: analog-to-digital conversion unit,
2125: level shift output unit, 2126: level shift correction unit
2127: noise correction unit, 220: touch information processing unit,
221: touch sensor pad detection unit,
222: Touch Area Calculation Unit, 223: Touch Coordinate Calculation Unit,
230: memory, 240: control unit
Claims (16)
상기 복수의 센서 패드와 전기적으로 연결된 스위치와 구동 커패시터를 포함하고, 상기 센서 패드의 전압 변화를 출력하는 구동부;
상기 구동부의 출력 전압의 중간값에 대응하는 추적 전압을 산출하고 상기 추적 전압보다 큰 상기 구동부의 출력 전압을 비반전시켜 출력하고, 상기 추적 전압보다 작은 상기 구동부의 출력 전압을 반전시켜 출력하는 노이즈 보정부; 및
상기 노이즈 보정부로부터의 출력에 기초하여 터치 여부를 판단하는 터치 정보 처리부
를 포함하는 터치 검출 장치.A plurality of sensor pads of transparent material arranged in a matrix form;
A driver including a switch and a driving capacitor electrically connected to the plurality of sensor pads, and outputting a voltage change of the sensor pads;
A noise voltage for calculating a tracking voltage corresponding to an intermediate value of the output voltage of the driving unit, outputting the non-inverting output voltage of the driving unit larger than the tracking voltage, and inverting and outputting the output voltage of the driving unit smaller than the tracking voltage. government; And
A touch information processor that determines whether a touch is based on an output from the noise correction unit
Touch detection device comprising a.
상기 노이즈 보정부는 상기 구동부의 출력 전압과 상기 추적 전압을 각각 + 단자와 - 단자로 입력 받는 제1 차동 증폭기와 상기 구동부의 출력 전압과 상기 추적 전압을 각각 - 단자와 + 단자로 입력 받는 제2 차동 증폭기를 포함하는 터치 검출 장치.The method of claim 1,
The noise compensator may include a first differential amplifier configured to receive the output voltage and the tracking voltage of the driving unit through a + terminal and a-terminal, respectively, and a second differential that receives the output voltage of the driving unit and the tracking voltage through a-terminal and a + terminal, respectively. Touch detection device comprising an amplifier.
상기 노이즈 보정부는 상기 구동부의 출력 전압의 최댓값에서 상기 구동부의 출력 전압의 최솟값을 뺀 값을 2로 나누어 상기 추적 전압을 산출하는 터치 검출 장치.3. The method of claim 2,
And the noise correcting unit calculates the tracking voltage by dividing the maximum value of the output voltage of the driver by subtracting the minimum value of the output voltage of the driver by two.
상기 노이즈 보정부는 저역 필터를 더 포함하며, 상기 저역 필터를 통과한 상기 비반전 출력과 상기 반전 출력을 합하여 출력하는 터치 검출 장치.The method of claim 1,
The noise correction unit further includes a low pass filter, the touch detection device for outputting the sum of the non-inverted output and the inverted output passing through the low pass filter.
상기 구동부는 상기 스위치를 이용하여 상기 센서 패드를 충전 및 플로팅 시킨 후 상기 구동 커패시터에 인가된 교번 전압에 응답하는 전압 변화를 출력하고,
터치 전후의 상기 출력된 전압 변화의 차이에 기초하여 레벨 시프트 값을 출력하는 레벨 시프트 검출부를 더 포함하는 터치 검출 장치.The method of claim 1,
The driving unit charges and floats the sensor pad using the switch and outputs a voltage change in response to an alternating voltage applied to the driving capacitor.
And a level shift detector for outputting a level shift value based on the difference in the output voltage change before and after the touch.
상기 터치 정보 처리부는 상기 레벨 시프트 값을 이용하여 터치 면적을 산출하고, 상기 터치 면적을 이용하여 터치 좌표를 산출하는 터치 검출 장치.The method of claim 5,
And the touch information processing unit calculates a touch area using the level shift value, and calculates touch coordinates using the touch area.
상기 전압 변화 출력 단계에서 출력된 제1 전압의 중간값에 대응하는 추적 전압을 산출하는 단계;
상기 추적 전압보다 큰 상기 제1 전압을 비반전시켜 출력하고, 상기 추적 전압보다 작은 상기 제1 전압을 반전시켜 출력하는 단계; 및
상기 비반전 출력 및 상기 반전 출력에 기초하여 터치 여부를 판단하는 단계
를 포함하는 터치 검출 방법.Outputting a voltage change of the sensor pad by driving a touch sensing unit corresponding to the sensor pad of a transparent material arranged in a matrix form;
Calculating a tracking voltage corresponding to an intermediate value of the first voltage output in the voltage change output step;
Non-inverting and outputting the first voltage that is greater than the tracking voltage, and inverting and outputting the first voltage that is less than the tracking voltage; And
Determining whether a touch is made based on the non-inverted output and the inverted output
And a touch detection method.
상기 비반전 및 반전 출력 단계는 상기 제1 전압과 상기 추적 전압을 각각 제1 차동 증폭기의 + 단자와 - 단자에 입력하고, 상기 제1 전압과 상기 추적 전압을 각각 제2 차동 증폭기의 - 단자와 + 단자로 입력하는 단계를 포함하는 터치 검출 방법.The method of claim 7, wherein
In the non-inverting and inverting output steps, the first voltage and the tracking voltage are respectively input to the + terminal and the-terminal of the first differential amplifier, and the first voltage and the tracking voltage are respectively connected to the-terminal of the second differential amplifier. Touch detection method comprising the step of input to the + terminal.
상기 추적 전압 산출 단계는 상기 제1 전압의 최댓값에서 상기 제1 전압의 최솟값을 뺀 값을 2로 나누어 상기 추적 전압을 산출하는 단계를 포함하는 터치 검출 방법.9. The method of claim 8,
The tracking voltage calculating step includes calculating the tracking voltage by dividing the maximum value of the first voltage by subtracting the minimum value of the first voltage by two.
상기 비반전 출력과 상기 반전 출력을 저역 통과 필터링시키고, 상기 필터링된 상기 비반전 출력과 상기 필터링된 반전 출력을 합하여 출력하는 단계를 더 포함하는 터치 검출 방법.The method of claim 7, wherein
And performing low pass filtering on the non-inverted output and the inverted output, and outputting a sum of the filtered non-inverted output and the filtered inverted output.
상기 전압 변화 출력 단계는 상기 센서 패드와 전기적으로 연결된 스위치를 이용하여 상기 센서 패드를 충전 및 플로팅 시킨 후 상기 구동 커패시터에 인가된 교번 전압에 응답하는 전압 변화를 출력하는 단계를 포함하고,
터치 전후의 상기 출력된 전압 변화의 차이에 기초하여 레벨 시프트 값을 출력하는 단계를 더 포함하는
터치 검출 방법.The method of claim 7, wherein
The step of outputting a voltage change includes charging and floating the sensor pad using a switch electrically connected to the sensor pad and outputting a voltage change in response to an alternating voltage applied to the driving capacitor,
Outputting a level shift value based on a difference in the output voltage change before and after the touch;
Touch detection method.
상기 레벨 시프트 값을 이용하여 터치 면적을 산출하고, 상기 터치 면적을 이용하여 터치 좌표를 산출하는 단계를 더 포함하는 터치 검출 방법.12. The method of claim 11,
Calculating a touch area by using the level shift value, and calculating touch coordinates by using the touch area.
매트릭스 형태로 배치된 복수의 센서 패드에 전기적으로 연결된 스위치와 구동 커패시터를 포함하고, 상기 전압 변화를 출력하는 구동부;
상기 구동부의 출력 전압의 중간값에 대응하는 추적 전압을 산출하고 상기 추적 전압보다 큰 상기 구동부의 출력 전압을 비반전시켜 출력하고, 상기 추적 전압보다 작은 상기 구동부의 출력 전압을 반전시켜 출력하는 노이즈 보정부; 및
상기 노이즈 보정부로부터의 출력에 기초하여 터치 여부를 판단하는 터치 정보 처리부
를 포함하는 집적 회로.In an integrated circuit (IC) used in a touch detection device,
A driver including a switch and a driving capacitor electrically connected to the plurality of sensor pads arranged in a matrix form, and outputting the voltage change;
A noise voltage for calculating a tracking voltage corresponding to an intermediate value of the output voltage of the driving unit, outputting the non-inverting output voltage of the driving unit larger than the tracking voltage, and inverting and outputting the output voltage of the driving unit smaller than the tracking voltage. government; And
A touch information processor that determines whether a touch is based on an output from the noise correction unit
Integrated circuit comprising a.
상기 노이즈 보정부는 상기 구동부의 출력 전압과 상기 추적 전압을 각각 + 단자와 - 단자로 입력 받는 제1 차동 증폭기와 상기 구동부의 출력 전압과 상기 추적 전압을 각각 - 단자와 + 단자로 입력 받는 제2 차동 증폭기를 포함하는 집적 회로.The method of claim 13,
The noise compensator may include a first differential amplifier configured to receive the output voltage and the tracking voltage of the driving unit through a + terminal and a-terminal, respectively, and a second differential that receives the output voltage of the driving unit and the tracking voltage through a-terminal and a + terminal, respectively. Integrated circuit comprising an amplifier.
상기 노이즈 보정부는 상기 추적 전압을 상기 구동부의 출력 전압의 최댓값에서 상기 구동부의 출력 전압의 최솟값을 뺀 값을 2로 나누어 산출하는 집적 회로.15. The method of claim 14,
And the noise correction unit calculates the tracking voltage by dividing the tracking voltage by 2 minus the maximum value of the output voltage of the driving unit minus the minimum value of the output voltage of the driving unit.
상기 노이즈 보정부는 저역 필터를 더 포함하며, 상기 저역 필터를 통과한 상기 비반전 출력과 상기 반전 출력을 합하여 출력하는 집적 회로.The method of claim 13,
The noise correction unit further includes a low pass filter, and outputs the sum of the non-inverted output and the inverted output passing through the low pass filter.
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