KR20140010788A - Touch detecting apparatus for minimizing deadzone and method - Google Patents

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KR20140010788A
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김준윤
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크루셜텍 (주)
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    • G06F2203/04112Electrode mesh in capacitive digitiser: electrode for touch sensing is formed of a mesh of very fine, normally metallic, interconnected lines that are almost invisible to see. This provides a quite large but transparent electrode surface, without need for ITO or similar transparent conductive material

Abstract

The present invention relates to a touch detection device. A touch panel includes a plurality of sensor pads which are made of transparent materials and arranged in a matrix form and arranges signal lines which electrically connect the sensor pads and a touch IC alternately from different sensor pad rows, thereby expanding the available touch area and minimizing the dead zone.

Description

데드존 최소화를 위한 터치 검출 장치 및 터치 검출 방법{TOUCH DETECTING APPARATUS FOR MINIMIZING DEADZONE AND METHOD}TOUCH DETECTING APPARATUS FOR MINIMIZING DEADZONE AND METHOD}

본 발명은 터치를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 데드존(Dead Zone) 최소화를 위한 터치 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device and a method for detecting a touch, and more particularly, to a touch detection device and a method for minimizing a dead zone.

터치 스크린 패널은 영상 표시 장치에 의해 표시된 내용에 기초하여 사람의 손 또는 다른 접촉수단으로 터치하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력 장치이다.The touch screen panel is an input device for inputting a user's command by touching with a human hand or other contact means based on the content displayed by the image display device.

이를 위하여 터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 다른 접촉수단으로 직접 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라 접촉 위치에서 선택된 지시 내용이 입력 신호로 받아들여진다.To this end, the touch screen panel is provided on the front face of the image display device to convert a contact position directly contacted by a human hand or other contact means into an electrical signal. Accordingly, the instruction selected at the contact position is received 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.

종래의 터치 스크린 패널(1)은 투명 기판(2), 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)을 포함한다.The conventional touch screen panel 1 includes a transparent substrate 2, a first sensor pattern layer 3, a first insulating layer layer 4, a second sensor pattern layer 5, and a first layer formed sequentially on the transparent substrate 2. 2, the insulating film layer 6 and the metal wiring 7 are included.

제1 센서 패턴(3)은 투명 기판(2)의 일면 위에 횡방향을 따라 연결되도록 형성된다. 예를 들면, 제1 센서 패턴(3)은 투명 기판(2) 위에 복수의 다이아몬드 모양이 일렬로 연결된 규칙적인 패턴으로 형성될 수 있다.The first sensor pattern 3 is formed to be connected in a transverse direction on one surface of the transparent substrate 2. For example, the first sensor pattern 3 may be formed in a regular pattern in which a plurality of diamond shapes are lined up on the transparent substrate 2.

이와 같은 제1 센서 패턴(3)은 Y 좌표가 동일한 하나의 행에 위치하는 제1 센서 패턴(3)끼리 서로 연결되도록 형성된 복수의 Y 패턴으로 이루어질 수 있으며, 행 단위로 위치 검출 라인(7)과 연결된다.The first sensor pattern 3 may be formed of a plurality of Y patterns formed so that the first sensor patterns 3 positioned in one row having the same Y coordinate are connected to each other, and the position detection line 7 is provided in units of rows. Connected with

제2 센서 패턴(5)은 제1 절연막(4) 위에 열방향을 따라 연결되도록 형성되며, 제1 센서 패턴(3)과 중첩되지 않도록 제1 센서 패턴(3)과 교호로 배치된다.  예를 들면, 제2 센서 패턴(5)은 제1 센서 패턴(3)과 동일한 다이아몬드 패턴으로 형성될 수 있으며, X 좌표가 동일한 하나의 열에 위치하는 제2 센서 패턴(5)끼리 서로 연결된다. 또한 제2 센서 패턴(5)은 열 단위로 위치 검출 라인(7)과 연결된다.The second sensor pattern 5 is formed to be connected in the column direction on the first insulating film 4, and is alternately disposed with the first sensor pattern 3 so as not to overlap the first sensor pattern 3. For example, the second sensor pattern 5 may be formed in the same diamond pattern as the first sensor pattern 3, and the second sensor patterns 5 positioned in one column having the same X coordinate are connected to each other. In addition, the second sensor pattern 5 is connected to the position detection line 7 in units of columns.

한편 제1 및 제2 센서 패턴(3, 5)은 인듐-틴 옥사이드(이하, ITO)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어지고, 제1 절연막(4)은 투명한 절연 물질로 이루어진다.Meanwhile, the first and second sensor patterns 3 and 5 are made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO), and the first insulating film 4 is made of a transparent insulating material.

단위의 센서 패턴(3, 5)은 각각 위치 검출 라인(7)과 전기적으로 연결되어 구동 회로(도시하지 않음) 등으로 접촉 위치 신호를 공급한다.The sensor patterns 3 and 5 of the unit are respectively electrically connected to the position detection line 7 to supply a contact position signal to a driving circuit (not shown) or the like.

도 1에 도시된 터치 스크린 패널(1)에 손 또는 물체가 접촉되면 제1 및 제2 센서 패턴(3, 5) 및 위치 검출 라인(7)을 경유하여 구동 회로 측으로 접촉 위치에 따른 정전 용량의 변화가 전달된다.  그리고 X 및 Y 입력 처리 회로(도시하지 않음) 등에 의하여 정전 용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 따라 접촉 위치가 파악된다.When a hand or an object comes into contact with the touch screen panel 1 illustrated in FIG. 1, the capacitance of the capacitance according to the contact position is moved to the driving circuit side via the first and second sensor patterns 3 and 5 and the position detection line 7. Change is communicated. And the contact position is grasped | ascertained as the change of capacitance is converted into an electrical signal by X and Y input processing circuits (not shown) etc.

그러나 종래의 터치 스크린 패널(1)은 X 및 Y에 대한 각각의 레이어에 ITO 패턴을 구비하여야 하고, X 레이어와 Y 레이어 사이에 절연층을 구비하여야 하므로 두께가 증가한다. 더불어 터치에 의해 미세하게 발생하는 정전 용량의 변화를 수차례 축적하여야 터치 검출이 가능하기 때문에 높은 주파수로 정전 용량 변화를 감지하여야 한다. 이를 위해서 복잡한 연산 및 통계 처리 과정이 필요하다.However, the conventional touch screen panel 1 must have an ITO pattern in each layer for X and Y, and an insulating layer must be provided between the X layer and the Y layer, thereby increasing thickness. In addition, since capacitive changes generated by touch are accumulated several times, touch detection is required to detect capacitive changes at a high frequency. This requires complex computational and statistical processing.

또한 터치 전후의 전기적 신호의 차이가 극히 미세하므로 배선 저항의 영향을 받으며 이 때문에 낮은 저항을 유지하기 위하여 금속 배선을 필요로 한다. 이러한 금속 배선은 터치 스크린의 테두리에 베젤을 두껍게 하고 추가의 마스크 공정을 발생시킨다.In addition, since the difference between the electrical signals before and after the touch is extremely minute, it is affected by the wiring resistance, which requires metal wiring to maintain low resistance. This metal wiring thickens the bezel at the edges of the touch screen and creates an additional mask process.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 정확한 터치 면적 및 터치 좌표를 검출할 수 있는 터치 검출 장치 및 터치 검출 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a touch detection device and a touch detection method that can detect the correct touch area and touch coordinates.

또한, 복수의 센서 패드와 터치 구동장치(터치 IC)를 각각 연결하는 복수의 신호 배선들이 단방향으로만 배치됨으로 인해 터치 패널 일측에서 데드존(Dead Zone)이 확장되는 문제점을 해결하는 것이다.In addition, since a plurality of signal wires connecting the plurality of sensor pads and the touch driver (touch IC) are disposed only in one direction, the dead zone is expanded on one side of the touch panel.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 터치 검출 장치는, 매트릭스 형태로 배치된 투명 소재의 복수의 센서 패드들을 구비하는 터치 패널; 상기 복수의 센서 패드와 신호 배선을 통해 전기적으로 연결된 스위치와 구동 커패시터를 포함하고, 상기 스위치를 이용하여 상기 센서 패드를 충전 및 플로팅 시킨 후 상기 구동 커패시터에 인가된 교번 전압에 응답하는 전압 변화를 출력하는 구동부; 터치 전후의 상기 출력된 전압 변화의 차이에 기초하여 레벨 시프트 값을 출력하는 레벨 시프트 검출부; 및 상기 레벨 시프트 값을 이용하여 터치 면적을 산출하고, 상기 터치 면적을 이용하여 터치 좌표를 산출하는 터치 정보 처리부를 포함하고, 상기 터치 패널에서 특정 열(Column)에 위치한 센서 패드들은 하나 이상의 센서 패드를 포함하도록 복수의 패드 그룹으로 그루핑(Grouping)되고, 상기 패드 그룹간 신호 배선 배치 방향은 교번적으로 엇갈리게 형성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a touch detection apparatus, including: a touch panel including a plurality of sensor pads of a transparent material disposed in a matrix form; And a switch and a driving capacitor electrically connected to the plurality of sensor pads through a signal wire, and outputs a voltage change in response to an alternating voltage applied to the driving capacitor after charging and floating the sensor pad using the switch. A driving unit; A level shift detector for outputting a level shift value based on a difference between the output voltage changes before and after the touch; And a touch information processor configured to calculate a touch area using the level shift value, and calculate touch coordinates using the touch area, wherein the sensor pads positioned in a specific column of the touch panel are one or more sensor pads. Grouping is grouped into a plurality of pad groups to include, and the direction of the signal wiring arrangement between the pad groups are alternately alternately formed.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에 의하면, 동일한 사이즈의 터치 패널에서 터치 가능 영역을 확장시키고 데드존을 최소화할 수 있는 효과가 있다.Thus, according to the touch detection apparatus according to the embodiment of the present invention, there is an effect that can extend the touchable area and minimize the dead zone in the touch panel of the same size.

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 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 정보 처리부의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 센서 패드에 관한 정보가 저장된 메모리의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 패널의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.
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.
7 is a block diagram of a touch information processing unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic view for explaining a structure of a memory in which information on a sensor pad according to an embodiment of the present invention is stored.
9 is a flowchart illustrating a touch detection method according to an embodiment of the present invention.
10 is a plan view illustrating a configuration of a touch panel according to another exemplary embodiment of the present invention.
11 is a plan view illustrating a configuration of a touch panel according to still another 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 실시예에 따른 터치 검출 장치는 터치 패널(100)과 구동 장치(200) 및 이 둘을 연결하는 회로 기판(20)을 포함한다.2 and 3, the touch detection apparatus according to the present embodiment includes a touch panel 100, a driving device 200, and a circuit board 20 connecting the two.

터치 패널(100)은 투명 소재의 유리 또는 플라스틱 필름 등의 기판(15) 위에 형성되어 있는 복수의 센서 패드(110)와 이에 연결되어 있는 복수의 신호 배선(120)을 포함한다.The touch panel 100 includes a plurality of sensor pads 110 formed on a substrate 15 such as glass or plastic film of transparent material and a plurality of signal wires 120 connected thereto.

복수의 센서 패드(110)는 예를 들어 사각형 또는 마름모꼴일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 센서 패드(110)는 균일한 형태의 다각형 형태로 구현될 수 있다. 센서 패드(110)는 실질적으로 인접한 다각형의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.The plurality of sensor pads 110 may be, for example, rectangular or rhombic, but is not limited thereto. The sensor pad 110 may be implemented in a polygonal shape of a uniform shape. The sensor pads 110 may be arranged in a matrix form of substantially adjacent polygons.

각각의 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~수십 마이크로 미터 수준으로 상당히 좁게 설계될 수 있다.Each signal wire 120 has one end connected to the sensor pad 110 and the other end extending to the bottom edge of the substrate 15. The line width of the signal wire 120 may be designed to be quite narrow, on the order of several tens to several tens of micrometers.

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 도전 물질로 만들어질 수 있다.The sensor pad 110 and the signal wire 120 may be formed of indium-tin-oxide (ITO), antimony tin oxide (ATO), indium-zinc-oxide (IZO), carbon nanotube (CNT), and graphene. It can be made of a transparent conductive material.

센서 패드(110)와 신호 배선(120)은, 예를 들어 ITO막을 기판(15) 위에 스퍼터링 등의 방법으로 적층한 다음 포토리소그래피 등의 에칭 방법을 사용하여 패터닝함으로써 동시에 형성할 수 있다.The sensor pad 110 and the signal wiring 120 can be formed simultaneously by, for example, laminating an ITO film on the substrate 15 by a sputtering method or the like and then patterning the same using an etching method such as photolithography.

센서 패드(110)와 신호 배선(120)은 투명한 절연막(10)으로 덮일 수 있다.The sensor pad 110 and the signal wire 120 may be covered with a transparent insulating film 10.

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)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 있으며, 하나 이상의 직접회로(IC) 칩으로 구현될 수 있다.The driving device 200 for driving the touch panel 100 may be formed on a circuit board 20 such as a printed circuit board or a flexible circuit film, but is not limited thereto and may be directly mounted on a part of the substrate 15. have. The driving device 200 may include a touch detector 210, a touch information processor 220, a memory 230, a controller 240, and the like, and may be implemented as one or more integrated circuit (IC) chips.

터치 검출부(210)는 신호 배선(120)과 연결되어 있으며, 제어부(240)로부터 신호를 받아 터치 검출을 위한 회로들을 구동하고, 터치 검출의 판단 결과에 대응하는 전압을 출력한다. 터치 검출부(210)는 센서 패드(110)와 연결된 다수의 스위치와 커패시터를 포함할 수 있다.The touch detector 210 is connected to the signal wire 120, receives a signal from the controller 240, drives circuits for touch detection, and outputs a voltage corresponding to the determination result of the touch detection. The touch detector 210 may include a plurality of switches and capacitors connected to the sensor pad 110.

또한 터치 검출부(210)는 센서 패드(110)의 전압 변화의 차이를 변환, 증폭 또는 디지털화하여 메모리(230)에 기억시키며, 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있다.In addition, the touch detector 210 converts, amplifies, or digitizes the difference in the voltage change of the sensor pad 110 and stores the difference in the memory 230, and may include an amplifier and an analog-digital converter.

터치 정보 처리부(220)는 메모리(230)에 기억된 디지털 전압을 처리하여 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표 등의 필요한 정보를 생성한다.The touch information processor 220 processes the digital voltage stored in the memory 230 to generate necessary information such as whether or not it is touched, a touch area, and touch coordinates.

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 control unit 240 controls the touch detection unit 210 and the touch information processing unit 220 and may include a micro control unit (MCU), and may perform predetermined signal processing through the firmware.

메모리(240)는 터치 검출부(210)로부터 검출된 전압 변화의 차이에 기초한 디지털 전압과 터치 검출, 면적 산출, 터치 산출에 이용되는 미리 정해진 데이터 또는 실시간 수신되는 데이터를 기억한다.The memory 240 stores the digital voltage based on the difference in the voltage change detected by the touch detector 210 and predetermined data used for touch detection, area calculation, and touch calculation or data received in real time.

전술한 바와 같이, 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다.As described above, the touch detector 210, the touch information processor 220, the memory 230, and the controller 240 may be separated from each other, or two or more components may be integrated and implemented.

도 4 및 도 5를 참고하여 터치 패널 및 터치 검출부의 구체적인 실시예 및 그 동작에 대하여 상세하게 설명한다.A detailed embodiment of the touch panel and the touch detector and its operation will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.

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 스위칭 동작을 하는 복수의 트랜지스터(211), 복수의 기생 커패시터(Cp), 복수의 구동 커패시터(Cdrv), 복수의 공통 전압 커패시터(Cvcom) 및 복수의 레벨 시프트 검출부(212)를 포함하며, 신호 배선(120)을 통하여 센서 패드(110)에 연결되어 있다. 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 셀"이라 한다. 상기 터치 셀은 각각의 구성요소가 멀티플렉서에 의해 레벨 시프트 검출부(212)에 전기적으로 연결된 경우를 포함하는 개념이다. 이하 편의상 커패시터와 그 정전용량의 도면 부호는 동일하게 사용한다.Referring to FIG. 4, the touch detector 210 includes a plurality of transistors 211, a plurality of parasitic capacitors Cp, a plurality of driving capacitors Cdrv, a plurality of common voltage capacitors Cvcom, and a plurality of switching operations. The level shift detector 212 is connected to the sensor pad 110 through the signal line 120. The transistor 211, the parasitic capacitor Cp, the driving capacitor Cdrv, the common voltage capacitor Cvcom, and the level shift detection unit 212 may be grouped one per sensor pad 110 and the signal wire 120. The sensor pad 110, the signal wire 120, the transistor 211, the parasitic capacitor Cp, the driving capacitor Cdrv, and the common voltage capacitor Cvcom are collectively referred to as a “touch cell”. The touch cell is a concept including a case where each component is electrically connected to the level shift detector 212 by a multiplexer. For convenience, the same reference numerals are used for capacitors and their capacitances.

트랜지스터(211)는 예를 들어 전계 효과 트랜지스터로서, 게이트에는 제어 신호(Vg)가 인가되고, 소스(또는 드레인)에는 충전 신호(Vb)가 인가될 수 있으며, 드레인(또는 소스)은 신호 배선(120)에 연결될 수 있다. 제어 신호(Vg)와 충전 신호(Vb)는 제어부(240)의 제어에 의해 인가될 수 있다. 여기에서 트랜지스터(211) 대신 스위칭을 할 수 있는 다른 소자가 사용되어도 무방하다.The transistor 211 is a field effect transistor, for example, a control signal Vg may be applied to a gate, a charging signal Vb may be applied to a source (or drain), and a drain (or source) may be a signal wire ( 120). The control signal Vg and the charging signal Vb may be applied by the control of the controller 240. Instead of the transistor 211, other devices capable of switching may be used.

기생정전용량(Cp)은 센서 패드(110)에 부수되는 정전용량을 의미하는 것으로 센서 패드(110), 신호 배선(120) 등에 의해 형성되는 일종의 기생 용량이다. 기생정전용량(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 sensor pad 110 and is a kind of parasitic capacitance formed by the sensor pad 110, the signal wire 120, and the like. The parasitic capacitance Cp may include any parasitic capacitance generated by the touch detector 210, the touch panel, and the image display device.

공통 전압 정전용량(Cvcom)은 터치 패널(100)이 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 기생정전용량(Cp)에 포함될 수 있으며, 이하 CVcom에 대한 별도로 언급이 없으면 공통 전압 정전용량(Cvcom)은 기생정전용량(Cp)에 포함되는 것으로 하여 설명한다.The common voltage capacitance Cvcom is a capacitance formed between the common electrode (not shown) and the touch panel 100 of the display device when the touch panel 100 is mounted on the display device (not shown). A common voltage Vcom such as a square wave is applied to the common electrode by the display device. The common voltage capacitance (Cvcom) may also be included in the parasitic capacitance (Cp) as a parasitic capacitance, and the common voltage capacitance (Cvcom) is included in the parasitic capacitance (Cp) unless otherwise mentioned for CVcom. Will be explained.

구동정전용량(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 sensor pad 110. The alternating voltage Vdrv applied to the driving capacitor Cdrv is preferably a square wave signal. The alternating voltage Vdrv may be a clock signal having the same duty ratio, but different duty ratios. The alternating voltage Vdrv may be provided by a separate alternating voltage generating means, but may also use the common voltage Vcom.

한편, 도 4에서 터치정전용량(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 sensor pad 110 and a touch input tool such as a user's finger when the user touches the sensor pad 110.

앞으로, 사용자가 터치할 수 없는 위치에 배치되거나, 항상 터치되지 않는 전기적 특성을 갖는 셀을 배치할 수 있는데, 앞으로 이를 "기준 셀"이라 한다. "기준 셀"은 물리적으로 존재할 수도 있지만, 데이터 값만 갖는 가상의 채널이 될 수도 있다.In the future, the cell may be disposed at a position where the user cannot touch or may have a cell having electrical characteristics that are not always touched. The "reference cell" may exist physically, but may be a virtual channel having only data values.

도 5를 참고하면, 제어부(240)는 충전 신호(Vb)와 제어 신호(Vg)를 각각 트랜지스터(211)의 소스와 게이트에 인가할 수 있다.Referring to FIG. 5, the controller 240 may apply the charging signal Vb and the control signal Vg to the source and gate of the transistor 211, respectively.

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 올라가면서 충전 구간(T1)이 시작되면 트랜지스터(211)가 턴온된다. 이에 따라 센서 패드(110)는 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, the case in which the touch input tool is not touched to the sensor pad 110 will be described. After the charge signal Vb rises to 5V, for example, the control signal Vg applied to the gate of the transistor 211 rises from the low voltage VL to the high voltage VH, and when the charge section T1 starts, the transistor (211) is turned on. Accordingly, the sensor pad 110 is charged with the charging signal Vb, and the output voltage Vo becomes the charging voltage Vb. The parasitic capacitor Cp, the driving capacitor Cdrv, and the common voltage capacitor Cvcom are also charged with the charge voltage Vb. In the charging period T1, since the transistor 211 is turned on, the alternate voltage Vdrv does not affect the output voltage Vo.

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. 이때, 충전된 신호를 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 transistor 211 is turned off, the touch capacitor Ct, the parasitic capacitor Cp, and the driving. The capacitor Cdrv and the common voltage capacitor Cvcom are isolated in a charged state. In this case, in order to stably isolate the charged signal, the input terminal of the level shift detector 212 may have a high impedance.

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. 이렇게 전압 레벨이 상승 또는 강하되는 현상은 "kick-back"이라고 불리기도 한다.The state in which the charges charged in the sensor pad 110 and the like are isolated is called a floating state. At this time, when the alternating voltage Vdrv applied to the driving capacitor Cdrv increases from 0 V to 5 V, for example, the voltage level of the output voltage Vo of the sensor pad 110 is instantaneously raised, The level of the output voltage Vo drops instantaneously. This rise or fall in voltage levels is sometimes called "kick-back."

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(ΔVo)은,When there is no touch on the sensor pad 110, that is, when only the driving capacitor Cdrv and the parasitic capacitor Cp are connected to the sensor pad 110, the output voltage Vo by these capacitors Cdrv and Cp is applied. The voltage variation of ΔVo is

Figure pat00001
Figure pat00001

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

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(ΔVo)은 다음 [수학식 2]와 같아진다.Next, a case in which the touch input tool is touched on the sensor pad 110 will be described. When a touch occurs, a touch capacitor Ct is formed between the sensor pad 110 and the touch input tool. Accordingly, the capacitor connected to the sensor pad 110 may include a touch capacitor (in addition to the driving capacitor Cdrv and the parasitic capacitor Cp). Ct) is added. As in the above-described method, the voltage variation ΔVo of the sensor pad 110 due to these three capacitors Cdrv, Cp, and Ct in the sensing period T4 through the charging period T3 is expressed by Equation 2 below. Lose.

Figure pat00002
Figure pat00002

[수학식 1]과 [수학식 2]를 비교하면, [수학식 2]의 분자 항목에 터치정전용량(Ct)이 추가된 것이므로, 결국, 터치가 있는 경우의 전압 변동(ΔVo)은 터치가 없는 경우의 전압 변동(ΔVo)에 비하여 작고, 그 차이는 터치 용량(Ct)에 따라 달라진다. 이와 같이 터치 전후의 전압 변동(ΔVo)의 차이를 "레벨 시프트"라고 칭한다.Comparing [Equation 1] and [Equation 2], since the touch capacitance (Ct) is added to the molecular item of [Equation 2], the voltage fluctuation (ΔVo) when there is a touch is the touch is It is small compared to the voltage fluctuation ΔVo in the absence, and the difference depends on the touch capacitance Ct. Thus, the difference of the voltage fluctuation (DELTA) Vo before and behind a touch is called "level shift."

일반적으로 커패시터의 정전용량(C)은 전극의 면적(A)에 비례하고 전극 사이의 거리(d)에 비례하므로, 즉 C=εA/d (ε은 유전 상수)이다. 따라서, 터치 면적이 커질수록 터치정전용량(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 차이를 이용하여 터치 여부 및 터치 면적을 산출할 수 있다.In general, the capacitance C of the capacitor is proportional to the area A of the electrode and proportional to the distance d between the electrodes, that is, C = εA / d (ε is the 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 transistor 211 is turned off, A voltage change occurs. By using such a relationship, whether or not the touch and the touch area may be calculated using the difference in the voltage variation ΔVo of the output voltage Vo before and after the touch.

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(ΔVo) 및 터치 발생시 센서 패드(110)에서의 출력 전압(Vo)의 변동분(ΔVo)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 변동 보다 작은 값을 가진다. 따라서, 레벨 시프트 검출부(212)는 터치 전후의 출력 전압(Vo) 레벨을 비교함으로써 레벨 시프트를 검출한다. 또한, 레벨 시프트 검출부(212)는 전압 변동분의 차분에 기초하여 터치 신호를 획득할 수 있다.Referring back to FIG. 4, the level shift detector 212 detects a level shift generated by an alternating voltage Vdrv in a floating state. In detail, the level shift detection unit 212 may include a change ΔVo of the output voltage Vo at the sensor pad 110 when no touch occurs and a change variance of the output voltage Vo at the sensor pad 110 when the touch occurs. [Delta] Vo) can be measured to detect whether a level shift has occurred. That is, the potential of the sensor pad 110 is raised or lowered by the applied alternating voltage Vdrv. The voltage level variation in the case of a touch is smaller than the voltage level variation in the case of no touch. Therefore, the level shift detector 212 detects the level shift by comparing the output voltage Vo levels before and after the touch. In addition, the level shift detector 212 may acquire a touch signal based on the difference between the voltage variations.

그러면 레벨 시프트 검출부(212)에 대하여 좀 더 상세하게 설명한다.The level shift detection unit 212 will now be described in more detail.

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) 및 보정부(2126)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.6, the level shift detector 212 according to the present embodiment includes an amplifier 2121, a buffer 2122, a reference value provider 2123, an analog-to-digital converter (ADC) 2124, A shift output section 2125 and a correction section 2126. [ The level shift detector 212 may omit at least one of these elements as necessary. In addition, the level shift detection unit 212 may include a voltage to frequency converter (VFC), a flip-flop, a latch, and a transistor. (Transistor), a thin film transistor (Thin Film Transistor), it may be configured by combining at least one of a comparator.

증폭부(2121)는 터치 셀의 출력 전압(Vo)을 증폭한다. 증폭부(2121)는 단 입력 증폭기 또는 차동 증폭기일 수 있다. 만약 차동 증폭기인 경우, 차동 증폭기의 두 입력은 터치 셀의 출력 전압(Vo)과 기준 셀의 기준 전압(Vr)일 수 있으며, 증폭부(2121)는 두 전압(Vo, Vr)의 차를 증폭하여 출력한다. The amplifier 2121 amplifies the output voltage Vo of the touch cell. The amplifier 2121 may be a single input amplifier or a differential amplifier. In the case of a differential amplifier, the two inputs of the differential amplifier may be the output voltage Vo of the touch cell and the reference voltage Vr of the reference cell, and the amplifier 2121 amplifies the difference between the two voltages Vo and Vr. To print.

버퍼부(2122)는 출력 전압(Vo)를 버퍼링한다. 버퍼부(2122)는 증폭부(2121)의 증폭 동작을 수행할 수도 있다. The buffer unit 2122 buffers the output voltage Vo. The buffer unit 2122 may perform an amplification operation of the amplifier 2121.

여기에서 앞서 언급한 것처럼 터치 셀은 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 포함하는 통상의 터치 셀을 의미하고, 기준 셀은 사용자의 터치가 발생하지 않아 터치 커패시터(Ct)를 포함하지 않는 터치 셀을 의미한다.As mentioned above, the touch cell includes the sensor pad 110, the signal wiring 120, the transistor 212, the driving capacitor Cdrv, and the parasitic capacitor Cp shown in FIG. 4, and when there is a touch. Refers to a conventional touch cell further including a touch capacitor Ct, and the reference cell refers to a touch cell that does not include a touch capacitor Ct because a user's touch does not occur.

터치 셀의 출력 전압(Vo)과 기준 셀의 기준 전압(Vr)의 전압 차이(ΔV = Vr - Vo)는 교번 전압(Vdrv)이 고전압(VdrvH)일 때의 전압 차이를 의미하고, 이 전압 차이(ΔV)는 터치 전후의 전압 변동(ΔVo)의 차이(레벨 시프트)와 같고, 다음 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다.The voltage difference (ΔV = Vr-Vo) between the output voltage Vo of the touch cell and the reference voltage Vr of the reference cell refers to the voltage difference when the alternating voltage Vdrv is the high voltage VdrvH. (ΔV) is equal to the difference (level shift) of the voltage variation ΔVo before and after the touch, and may be expressed as Equation 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서 ΔVr=Vr-Vb, ΔVo=Vo-Vb이다.Where ΔVr = Vr-Vb and ΔVo = Vo-Vb.

터치정전용량(Ct)이 0일 때, 즉 미터치 시 전압 차이(ΔV)는 0이고, 터치정전용량(Ct)이 증가할수록 전압 차이(ΔV)도 증가한다. 터치정전용량(Ct)은 터치 면적(A)에 비례하고 터치 수단과 센서 패드(110) 사이의 거리(d)에 반비례하므로, 즉 Ct=εA/d (ε은 유전 상수)이므로, 거리(d)가 일정한 경우 터치 면적(A)과 터치정전용량(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 zero, that is, the voltage difference ΔV at the metric is 0, and as the touch capacitance Ct increases, the voltage difference ΔV also increases. Since the touch capacitance Ct is proportional to the touch area A and inversely proportional to the distance d between the touch means and the sensor pad 110, that is, since Ct = εA / d (ε is the dielectric constant), the distance d Is constant, the touch area A and the touch capacitance Ct are linearly proportional. Therefore, it can be understood that the larger the voltage difference? V, the larger the touch area A is.

한편, 기준값 제공부(2123)는 기준 셀을 대신하여 증폭부(2121)에 기준 전압(Vr)을 제공할 수 있다. 기준값 제공부(2123)는 센서 패드(110)별로 메모리(230)에 기준 전압(Vr)의 디지털 값을 기억해 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 수 있다.The reference value provider 2123 may provide the reference voltage Vr to the amplifier 2121 in place of the reference cell. The reference value provider 2123 stores the digital value of the reference voltage Vr in the memory 230 for each sensor pad 110, reads the digital value, and provides an analog reference voltage Vr to the differential amplifier through digital-to-analog conversion. can do. When the amplifying unit 2121 is a single input amplifier, the reference value providing unit 2123 may include a subtracting circuit and may output a value obtained by subtracting the output value of the amplifying unit 2121 from the reference voltage Vr . Alternatively, the reference value provider 2123 may provide the reference voltage Vr directly to the analog-digital converter 2124.

아날로그-디지털 변환부(2124)는 버퍼부(2122) 또는 증폭부(2121)의 아날로그 출력값을 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 아날로그-디지털 변환부(2124)는 버퍼부(2122)의 출력 전압을 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 4 비트, 8 비트, 10 비트 등 다른 비트 수도 가능하다.The analog-to-digital conversion section 2124 can convert the analog output values of the buffer section 2122 or the amplification section 2121 into digital signals and output them. For example, the analog-to-digital converter 2124 divides the output voltage of the buffer unit 2122 into four sections, and assigns two bits of digital values in order of magnitude to each section. However, setting the digital value to 2 bits is just one example, and other bits such as 4 bits, 8 bits, and 10 bits may be possible.

레벨 시프트 출력부(2125)는 아날로그-디지털 변환부(2124)로부터 수신한 디지털 값에 기초하여 터치 전후의 전압 차이(ΔV)에 해당하는 레벨 시프트 값을 출력한다. 아날로그-디지털 변환부(2124)가 직접 레벨 시프트 값을 출력하는 경우에는 아날로그-디지털 변환부(2124)가 레벨 시프트 출력부(2125)와 동일한 기능을 수행한다. The level shift output section 2125 outputs a level shift value corresponding to a voltage difference (? V) before and after the touch based on the digital value received from the analog-digital conversion section 2124. When the analog-to-digital conversion section 2124 directly outputs the level shift value, the analog-to-digital conversion section 2124 performs the same function as the level shift output section 2125.

한편, [수학식 3]에서 터치정전용량(Ct) 값이 분모에 위치하므로 터치 전후의 전압 차이(ΔV)인 레벨 시프트 값은 터치정전용량(Ct) 값이 상승함에 따라 상승하지만 완전한 선형성을 갖지 않는다. 보정부(2126)는 터치 셀의 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.On the other hand, since the value of the touch capacitance (Ct) is located in the denominator in [Equation 3], the level shift value, which is the voltage difference (ΔV) before and after the touch, increases as the value of the touch capacitance (Ct) increases but does not have perfect linearity. Do not. The corrector 2126 corrects the non-linearity of the touch cell to correct the output value of the analog-to-digital converter 2124 or the output value of the level shift output unit 2125 so that the area according to the touch and the output value may be linearly related. do.

일 예로서, 보정부(2126)는 레벨 시프트 값과 터치정전용량(Ct) 값이 일대일로 대응하는 테이블을 포함할 수 있으며, 레벨 시프트 값에 대응하는 터치정전용량(Ct) 값을 추출하여 내보낼 수 있다.As an example, the compensator 2126 may include a table in which the level shift value and the touch capacitance Ct value correspond one-to-one, and extract and export the touch capacitance value Ct corresponding to the level shift value. Can be.

다른 예로서, 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 correction unit 2126 may divide the level shift value by intervals, generate a linear function in each interval, and may match the output value of the generated linear function with respect to each voltage difference? V.

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 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 corrector 2126 may be omitted from the level shift detector 212. [

레벨 시프트 값 또는 그 보정값은 메모리(230)에 저장된다.The level shift value or its correction value is stored in the memory 230.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 레벨 시프트 검출부(212)에 의하면 터치 전후의 레벨 시프트와 터치 면적(A)은 선형 비례 관계에 있으므로, 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 level shift detection unit 212 according to the embodiment of the present invention, since the level shift before and after the touch is in linear relation with the touch area A, using this linear proportional relationship, The detection device can detect a very accurate touch area and touch coordinates.

그러면 도 7내지 도 9를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치가 터치 면적 및 터치 좌표를 검출하는 동작에 대하여 상세하게 설명한다.7 to 9, the operation of detecting the touch area and the touch coordinates by the touch detection apparatus according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 정보 처리부의 블록도이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 센서 패드에 관한 정보가 저장된 메모리의 구조를 설명하기 위한 개략도이며, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 방법을 도시한 흐름도이다.FIG. 7 is a block diagram of a touch information processing unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a schematic view for explaining a structure of a memory in which information about a sensor pad according to an embodiment of the present invention is stored, FIG. 4 is a flowchart illustrating a touch detection method according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 정보 처리부(220)는 터치가 발생한 터치 셀을 검출하는 터치 셀 검출부(221), 터치가 발생한 터치 셀의 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 잇다.As illustrated in FIG. 7, the touch information processor 220 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a touch cell detector 221 for detecting a touch cell in which a touch occurs, and a touch area for calculating a touch area of a touch cell in which a touch occurs. The calculator 222 includes a touch coordinate calculator 223 that calculates touch coordinates using the calculated touch area. The touch information processor 220 may be implemented in software or firmware to operate in conjunction with an MCU.

도 8에 도시한 메모리(230)는 예를 들어 터치 셀에 대응하는 주소를 가지는 복수의 메모리 셀을 포함할 수 있으며, 각 메모리 셀은 레벨 시프트 검출부(212)를 통하여 증폭, 디지털화 및 보정된 레벨 시프트 값(ΔVD)을 기억할 수 있다.The memory 230 illustrated in FIG. 8 may include, for example, a plurality of memory cells having addresses corresponding to touch cells, and each memory cell is amplified, digitized, and corrected by the level shift detector 212. The shift value ΔVD can be stored.

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 취급하도록 한다. 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 memory 230 is linearly proportional to the touch area occupied by the sensor pad 110. [ Therefore, this level shift value [Delta] VD is treated the same as the touched digital area value. The level shift value ΔVD may have four values of 00, 01, 10, and 11, for example, when digitized to 2 bits. Here, 00 means no touch, and 11 means that the entire sensor pad 110 is touched and covered. As described above, the magnitude of the level shift value ΔVD corresponds to the magnitude of the touch area for one sensor pad 110.

도 8에는 M11 내지 M54의 메모리 셀이 도시되어 있으며, 이는 각각 터치 셀 C11 내지 C54에 대응한다. 터치 셀(C11, C12, C21, C22, C34, C44)에 터치가 발생되었다면 터치가 없거나 거의 없는 터치 셀에 대응하는 메모리 셀(M13, M14, M23, M24, M31, M32, M33, M41, M42, M43, M51, M52, M53, M54)에는 00이 기억되고, 터치가 발생된 터치 셀(C11, C12, C21, C22, C34, C44)에 대응하는 메모리 셀(M11, M12, M21, M22, M34, M44)에는 접촉 면적에 따른 디지털 값이 기억되어 있을 것이다.8 shows memory cells of M11 to M54, which correspond to touch cells C11 to C54, respectively. If a touch occurs in the touch cells C11, C12, C21, C22, C34, and C44, memory cells M13, M14, M23, M24, M31, M32, M33, M41, and M42 corresponding to touch cells that have little or no touch. 00 is stored in M43, M51, M52, M53, and M54, and memory cells M11, M12, M21, M22, corresponding to touch cells C11, C12, C21, C22, C34, and C44 where touch is generated. In M34 and M44, digital values according to the contact area will be stored.

터치 정보 처리부(220)는 메모리(230)로부터 이러한 터치 셀(C11~C54)의 디지털 면적값들을 읽어 와서 접촉 면적과 접촉 위치를 판단할 수 있다. 예를 들어, 00이 아닌 터치 셀의 전체 터치 면적의 무게 중심을 터치 좌표로 산출할 수 있다. The touch information processor 220 may read the digital area values of the touch cells C11 to C54 from the memory 230 to determine the contact area and the contact location. For example, the center of gravity of the entire touch area of the touch cell other than 00 may be calculated as touch coordinates.

또한, 터치 정보 처리부(220)는 00이 아닌 터치 셀들을 복수개의 그룹으로 그룹핑하는 경우에는 멀티 터치의 면적 및 좌표도 검출할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된바와 같이, 제1터치는 M11, M12, M21, M22에 걸쳐 발생하였으며, 제2터치는 M34, M44에 걸쳐 발생한 것을 검출할 수 있다.Also, when the touch information processor 220 groups non-00 touch cells into a plurality of groups, the touch information processor 220 may also detect areas and coordinates of the multi-touch. For example, as shown in FIG. 8, the first touch is generated over M11, M12, M21, and M22, and the second touch may be detected over M34 and M44.

도 9를 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. 9, the touch detection method according to the present embodiment first detects the common voltage (Vcom) period of the 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 alternate 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 transistor 211 to charge the sensor pad 110 with the charge signal Vb. Charge to (S110).

그러고 터치 검출 장치는 각각의 터치 셀에 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)이 저전압(VdrvL)에서 고전압(VdrvH)으로 상승하면 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)을 측정하여 각각의 센서 패드(110)를 미리 정해진 순서로 스캔한다(S120).Then, the touch detection apparatus lowers the control signal Vg from the high voltage VH to the low voltage VL for each touch cell to make the sensor pad 110 in a floating state. Thereafter, when the common voltage Vcom or the alternating voltage Vdrv rises from the low voltage VdrvL to the high voltage VdrvH, the output voltage Vo of the sensor pad 110 is measured to determine each sensor pad 110 in advance. Scan in order (S120).

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 해당한다. 검출된 레벨 시프트 값(ΔVD)은 각각의 터치 셀에 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 ΔVD corresponds to a difference in the voltage variation ΔVo before and after the touch. The detected level shift value ΔVD is recorded in the memory 230 corresponding to each touch cell.

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 터치 셀은 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, when the level shift value ΔVD is 0, the touch cell does not generate a touch and thus detects the level shift value ΔVD until a touch occurs.

레벨 시프트 값(ΔVD)이 0이 아니면, 레벨 시프트 값(ΔVD)이 0이 아닌 인접 터치 셀로 이루어진 터치 셀 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 터치 셀을 그룹핑하는 단계가 필요하다.If the level shift value ΔVD is not 0, the touch cell group including adjacent touch cells whose level shift value ΔVD is not 0 is extracted (S150). According to an embodiment of the present invention, since the sensor pads 110 are each implemented in an isolated matrix form, the sensor pads 110 provide a multi-touch sensing function. Therefore, when multi-touch occurs, it is necessary to group touch cells in which touch occurs in order to calculate respective touch areas and coordinates.

이어 터치 셀 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 터치 셀 그룹 내의 레벨 시프트 값(ΔVD)을 합산함으로써 터치 면적을 산출할 수 있다.Next, the area of the touch area is calculated based on the level shift value ΔVD of the touch cell group (S160). As described above, since the level shift value ΔVD and the touch area are proportional to each other, the touch area may be calculated by summing the level shift value ΔVD in the touch cell 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 된다. 따라서, 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 touch panel 100 according to the exemplary embodiment of the present invention, the sensor pad 110 has a polygonal shape with a uniform size, and is arranged in a matrix form. Therefore, each of the sensor pads 110 covers the display device in a state having a predetermined area and address. Therefore, the occupation area of the sensor pad 110 may be matched with the coordinates of the image display device.

단계(S170)에서 산출된 터치 면적으로부터 각각의 센서 패드(110)에 대해 터치 점유 면적에 관한 정보가 산출되면, 센서 패드 매트릭스의 X축과 Y축의 터치 면적 분포를 구할 수 있다. 상기 면적 분포에 기초하여 X축 및 Y축의 면적 중심점을 구하면 전체 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.If information on the touch occupancy area is calculated for each sensor pad 110 from the touch area calculated in step S170, the touch area distribution of the X-axis and Y-axis of the sensor pad matrix may be obtained. When the area center points of the X and Y axes are obtained based on the area distribution, touch coordinates corresponding to the center points of the entire touch area may be calculated. By using the structure of the touch panel 100 and the calculated touch area, touch coordinates can be calculated very accurately.

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 the touch is made, the touch area and the touch coordinates.

이하 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 터치 검출 장치에 적용 가능한 터치 패널의 구성에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the structure of the touch panel applicable to the touch detection apparatus of this invention is demonstrated in detail.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널의 구성을 설명하기 위한 평면도이고, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 패널의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.10 is a plan view for explaining the configuration of a touch panel according to another embodiment of the present invention, Figure 11 is a plan view for explaining the configuration of a touch panel according to another embodiment of the present invention.

도 10 및 도 11을 참조하면, 터치 패널(100)은 투명 소재의 유리 또는 플라스틱 필름 등의 기판 위에 형성되어 있는 복수의 센서 패드(110)와 이에 연결되어 있는 복수의 신호 배선(120)을 포함한다.10 and 11, the touch panel 100 includes a plurality of sensor pads 110 formed on a substrate such as glass or plastic film made of transparent material and a plurality of signal wires 120 connected thereto. do.

복수의 센서 패드(110)는 예를 들어 사각형 또는 마름모꼴일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 센서 패드(110)는 균일한 형태의 다각형 형태로 구현될 수 있다. 센서 패드(110)는 실질적으로 인접한 다각형의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.The plurality of sensor pads 110 may be, for example, rectangular or rhombic, but is not limited thereto. The sensor pad 110 may be implemented in a polygonal shape of a uniform shape. The sensor pads 110 may be arranged in a matrix form of substantially adjacent polygons.

각각의 신호 배선(120)은 한 쪽 끝이 센서 패드(110)에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 기판(15)의 아래 가장자리까지 뻗어 구동 장치의 터치 검출부(도시 생략)에 연결되며, 신호 배선(120)의 선폭은 수~수십 마이크로 미터 수준으로 상당히 좁게 설계될 수 있다.Each signal wire 120 has one end connected to the sensor pad 110 and the other end extended to the bottom edge of the substrate 15 to be connected to the touch detection unit (not shown) of the driving device. The line width of 120) can be designed to be quite narrow, on the order of tens to tens of micrometers.

이때, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 센서 패드(110)에 연결되어 있는 신호 배선(120)을 모두 단방향으로(예컨대, 센서 패드를 중심으로 우측 방향)만 배치 설계하는 경우, 우측 가장자리 또는 좌측 가장자리 부분에서 터치 감지가 불가능한 영역(즉, 데드존:Dead Zone)이 증가하게 된다.In this case, as shown in FIG. 2, when the signal wires 120 connected to the sensor pads 110 are all arranged in one direction (for example, right direction with respect to the sensor pads), the right edge or the left side The area where the touch sensing is not possible at the edge portion (ie, the dead zone) increases.

즉, 전술한 데드존은 특정 센서 패드 열(column)을 중심으로 한방향으로만 신호 배선들을 배치하는 경우에 증가하게 되며, 데드존의 폭이 증가할수록 그 데드존을 커버하기 위한 터치 패널 상의 베젤(Bezel) 사이즈 또한 커지게 된다.That is, the aforementioned dead zone increases when signal wirings are arranged in only one direction centering on a specific sensor pad column, and as the width of the dead zone increases, the bezel on the touch panel for covering the dead zone ( Bezel) also increases in size.

따라서, 본 발명에 따른 터치 패널에서는 특정 센서 패드 열(column)에 포함되어 있는 복수의 센서 패드들을 하나 이상의 센서 패드를 포함하도록 복수의 패드 그룹으로 그루핑(Grouping)되고, 패드 그룹간 신호 배선 배치 방향은 교번적으로 엇갈리게 형성되며, 동일 패드 그룹에 속해 있는 센서 패드의 신호 배선 배치 방향은 모두 동일하다.Accordingly, in the touch panel according to the present invention, a plurality of sensor pads included in a specific sensor pad column is grouped into a plurality of pad groups to include one or more sensor pads, and signal wiring arrangement directions between pad groups are provided. Are alternately formed, and the signal wiring arrangement directions of the sensor pads belonging to the same pad group are all the same.

예를 들어, 제1패드 그룹에 속해있는 센서 패드는 제1방향(예컨대, 센서 패드를 기준으로 오른쪽 방향)으로 동일하게 신호 배선(120)을 배치하고, 제2패드 그룹에 속해있는 센서 패드는 제2방향(예컨대, 센서 패드를 기준으로 왼쪽 방향)으로 동일하게 신호 배선(120)을 배치한다. 마찬가지로, 제3패드 그룹에 속해있는 센서패드는 제1방향으로 동일하게 신호 배선(120)을 배치한다. 이러한 식으로 각 패드 그룹의 신호 배선 배치 방향을 교번적으로 엇갈리게 형성한다.For example, the sensor pads belonging to the first pad group arrange the signal wires 120 in the first direction (eg, to the right of the sensor pads), and the sensor pads belonging to the second pad group include the same. The signal wires 120 are disposed in the same direction in the second direction (for example, the left direction based on the sensor pad). Similarly, the sensor pads belonging to the third pad group arrange the signal wires 120 in the first direction. In this way, the signal wiring arrangement directions of the respective pad groups are alternately formed.

이때, 좌측 또는 우측 가장자리 부분의 데드존을 최소화하기 위해서는 특정 센서 패드 열을 중심으로, 제1방향과 제2방향으로 배치되는 신호 배선의 수를 동일하게 하는 것이 바람직하다.At this time, in order to minimize the dead zone of the left or right edge portion, it is preferable to equalize the number of signal wires arranged in the first direction and the second direction around the specific sensor pad row.

예를 들어, 10 x 5 매트릭스 형태로 복수의 센서 패드가 구성된 터치 패널이 있다고 가정할 때(도 10 참조), 이 중 첫 번째 열(column)에 포함된 10개의 센서 패드들 중 상부에 위치한 5개의 센서 패드들과 연결된 신호 배선들은 첫 번째 열을 기준으로 오른쪽 방향에 배치하고, 나머지 5개의 센서 패드들과 연결된 신호 배선들은 왼쪽 방향으로 배치한다.For example, suppose that there is a touch panel configured with a plurality of sensor pads in a 10 x 5 matrix form (see FIG. 10), 5 located at the top of the 10 sensor pads included in the first column is shown. The signal wires connected to the two sensor pads are arranged in the right direction with respect to the first row, and the signal wires connected to the other five sensor pads are arranged in the left direction.

도 11은 하나의 센서 패드가 하나의 패드 그룹을 형성하는 경우를 나타낸 것으로서, 도시한 바와 같이, 패드 그룹들은 교번적으로 신호 배선의 배치 방향을 달리하며 엇갈리게 형성된다.FIG. 11 illustrates a case in which one sensor pad forms one pad group. As illustrated, the pad groups are alternately formed while alternately arranging signal wires.

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 도전 물질로 만들어질 수 있다.The sensor pad 110 and the signal wire 120 may be formed of indium-tin-oxide (ITO), antimony tin oxide (ATO), indium-zinc-oxide (IZO), carbon nanotube (CNT), and graphene. It can be made of a transparent conductive material.

센서 패드(110)와 신호 배선(120)은, 예를 들어 ITO막을 기판(15) 위에 스퍼터링 등의 방법으로 적층한 다음 포토리소그래피 등의 에칭 방법을 사용하여 패터닝함으로써 동시에 형성할 수 있다.The sensor pad 110 and the signal wiring 120 can be formed simultaneously by, for example, laminating an ITO film on the substrate 15 by a sputtering method or the like and then patterning the same using an etching method such as photolithography.

센서 패드(110)와 신호 배선(120)은 투명한 절연막(10)으로 덮일 수 있다.
The sensor pad 110 and the signal wire 120 may be covered with a transparent insulating film 10.

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: 절연막, 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: 보정부
220: 터치 정보 처리부, 221: 터치셀 검출부,
222: 터치 면적 산출부, 223: 터치 좌표 산출부,
230: 메모리, 240: 제어부,
10: insulating film, 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:
220: touch information processor, 221: touch cell detector,
222: Touch Area Calculation Unit, 223: Touch Coordinate Calculation Unit,
230: memory, 240: control unit,

Claims (1)

매트릭스 형태로 배치된 투명 소재의 복수의 센서 패드들을 구비하는 터치 패널;
상기 복수의 센서 패드와 신호 배선을 통해 전기적으로 연결된 스위치와 구동 커패시터를 포함하고, 상기 스위치를 이용하여 상기 센서 패드를 충전 및 플로팅 시킨 후 상기 구동 커패시터에 인가된 교번 전압에 응답하는 전압 변화를 출력하는 구동부;
터치 전후의 상기 출력된 전압 변화의 차이에 기초하여 레벨 시프트 값을 출력하는 레벨 시프트 검출부; 및
상기 레벨 시프트 값을 이용하여 터치 면적을 산출하고, 상기 터치 면적을 이용하여 터치 좌표를 산출하는 터치 정보 처리부를 포함하고,
상기 터치 패널에서 특정 열(Column)에 위치한 센서 패드들은 하나 이상의 센서 패드를 포함하도록 복수의 패드 그룹으로 그루핑(Grouping)되고, 상기 패드 그룹간 신호 배선 배치 방향은 교번적으로 엇갈리게 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
A touch panel including a plurality of sensor pads of a transparent material disposed in a matrix form;
And a switch and a driving capacitor electrically connected to the plurality of sensor pads through a signal wire, and outputs a voltage change in response to an alternating voltage applied to the driving capacitor after charging and floating the sensor pad using the switch. A driving unit;
A level shift detector for outputting a level shift value based on a difference between the output voltage changes before and after the touch; And
A touch information processor configured to calculate a touch area using the level shift value, and calculate touch coordinates using the touch area;
The sensor pads positioned in a specific column of the touch panel are grouped into a plurality of pad groups to include one or more sensor pads, and the direction of arranging signal lines between the pad groups is alternately alternately formed. Touch detection device.
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