KR20140086477A - 터치 감지 장치 - Google Patents

터치 감지 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140086477A
KR20140086477A KR1020120157031A KR20120157031A KR20140086477A KR 20140086477 A KR20140086477 A KR 20140086477A KR 1020120157031 A KR1020120157031 A KR 1020120157031A KR 20120157031 A KR20120157031 A KR 20120157031A KR 20140086477 A KR20140086477 A KR 20140086477A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capacitance
electrodes
signal
driving
sensing
Prior art date
Application number
KR1020120157031A
Other languages
English (en)
Inventor
정문숙
조병학
권용일
박타준
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020120157031A priority Critical patent/KR20140086477A/ko
Priority to US13/800,463 priority patent/US9098157B2/en
Publication of KR20140086477A publication Critical patent/KR20140086477A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 터치 감지 장치에 관한 것이다. 본 발명의 터치 감지 장치는 복수의 구동 전극 및 복수의 감지전극이 마련되는 패널부; 상기 복수의 구동 전극 각각에 구동 신호 및 상기 구동 신호와 주파수가 다른 스캔 신호 중 하나를 인가하는 구동 회로부; 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 감지전극의 교차점에서 생성되는 복수의 노드 커패시터의 정전용량 변화를 측정하는 감지 회로부; 및 상기 정전용량 변화에 기초하여 터치 입력을 판단하는 연산부; 를 포함하고, 상기 연산부는 상기 스캔 신호가 상기 복수의 구동 전극에 인가되는 경우, 상기 복수의 노드 커패시터에서 발생하는 정전용량 변화의 편차로부터 상기 복수의 노드 커패시터의 커패시턴스 편차를 산출할 수 있다.

Description

터치 감지 장치{APPARATUS FOR SENSING TOUCH INPUT}
본 발명은 터치 패널에 형성되는 노드 커패시터의 커패시턴스 편차를 보상하여, 노드 커패시터에서 발생하는 정전용량 변화가 동일하게 유지될 수 있는 터치 감지 장치에 관한 것이다.
터치스크린, 터치패드 등과 같은 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치에 부착되어 사용자에게 직관적인 입력 방법을 제공할 수 있는 입력 장치로서, 최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 네비게이션 등과 같은 다양한 전자 기기에 널리 적용되고 있다. 특히 최근 스마트폰에 대한 수요가 증가하면서, 제한된 폼팩터에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 접촉 감지 장치로 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.
휴대용 기기에 적용되는 터치스크린은 터치 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구분할 수 있으며, 이 중 정전용량 방식은 상대적으로 수명이 길고 다양한 입력 방법과 제스처를 손쉽게 구현할 수 있는 장점으로 인해 그 적용 비율이 갈수록 높아지고 있다. 특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 멀티 터치 인터페이스를 구현하기가 용이하여 스마트폰 등의 기기에 폭넓게 적용된다.
정전용량 방식의 터치스크린은 일정한 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함하며, 터치 입력에 의해 정전용량 변화가 생성되는 복수의 노드가 상기 복수의 전극에 의해 정의된다. 2차원 평면에 분포하는 복수의 노드는, 터치 입력에 의해 자체 정전용량(Self-Capacitance) 또는 결합 정전용량(Mutual-Capacitance) 변화를 생성하며, 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화에 가중 평균 계산법 등을 적용하여 터치 입력의 좌표를 계산할 수 있다. 정확한 터치 입력의 좌표 계산을 위해서는 터치 입력에 의해 생성되는 정전용량 변화를 정확하게 감지할 수 있는 기술이 필요하나, 터치 패널의 제조시 공정 오차 등이 발생하여 노드 커패시터의 커패시턴스가 변동되는 경우, 정전용량 변화를 정확하게 감지하는 데에 방해가 될 수 있다.
하기의 선행기술문헌 중 특허문헌 1은 터치 패널의 제조 공정에서 발생한 센싱 커패시턴스의 편차를 보상하는 내용이 개시되어 있으나, 센싱 커패시턴스를 측정하기 위하여 구동 신호 보다 낮은 주파수를 가지는 주파수롤 이용하여 터치 패널을 스캔하는 내용이 개시되어 있지 않다.
대한민국 공개특허공보 10-2011-0052423
본 발명의 과제는 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 터치 패널에 터치가 되지 않은 상태에서 구동 신호보다 낮은 주파수를 갖는 스캔 신호를 인가하여 터치 패널에 형성되는 노드 커패시터의 커패시턴스 편차를 산출하고, 산출된 커패시턴스 편차를 보상하여 각 노드 커패시터의 정전용량 변화가 동일하게 유지될 수 있는 터치 감지 장치를 제안한다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 복수의 구동 전극 및 복수의 감지전극이 마련되는 패널부; 상기 복수의 구동 전극 각각에 구동 신호 및 상기 구동 신호와 주파수가 다른 스캔 신호 중 하나를 인가하는 구동 회로부; 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 감지전극의 교차점에서 생성되는 복수의 노드 커패시터의 정전용량 변화를 측정하는 감지 회로부; 및 상기 정전용량 변화에 기초하여 터치 입력을 판단하는 연산부; 를 포함하고, 상기 연산부는 상기 스캔 신호가 상기 복수의 구동 전극에 인가되는 경우, 상기 복수의 노드 커패시터에서 발생하는 정전용량 변화의 편차로부터 상기 복수의 노드 커패시터의 커패시턴스 편차를 산출하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 스캔 신호는 상기 구동 신호보다 주파수가 낮은 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 스캔 신호는 상기 패널부가 터치되지 않은 상태에서 인가되는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부는, 상기 구동 신호가 상기 복수의 구동 전극에 인가되는 경우, 상기 복수의 노드 커패시터에서 발생하는 정전용량 변화가 동일하도록 상기 복수의 노드 커패시터의 커패시턴스 편차를 보상하기 위한 보상 데이터를 생성하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부는, 상기 보상 데이터에 따라 상기 감지 회로부의 이득을 조절하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 감지회로부는 상기 정전용량 변화를 측정하기 위한 적어도 하나의 커패시터를 포함하고, 상기 연산부는 상기 보상 데이터에 따라 상기 적어도 하나의 커패시터의 커패시턴스를 조절하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부는, 상기 정전용량 변화에 기초하여 상기 터치 입력의 갯수, 좌표 및 제스처 동작 중 적어도 하나를 판단하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 제1 축 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극과 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극이 마련되는 패널부; 및 상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극 사이에서 형성되는 복수의 노드 커패시터의 정전용량 변화를 검출하여 터치 입력을 판단하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는 소정의 주파수를 갖는 스캔 신호가 상기 복수의 제1 전극에 인가되는 경우 상기 복수의 노드 커패시터의 정전용량 변화의 편차로부터 상기 복수의 노드 커패시터의 커패시턴스 편차를 산출하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 스캔 신호는 상기 패널부가 터치되지 않은 상태에서 인가되는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 전극에 상기 스캔 신호 보다 주파수가 높은 구동 신호를 인가되는 경우, 상기 복수의 노드 커패시터에서 발생하는 정전용량 변화가 동일하도록 상기 복수의 커패시터의 커패시턴스 편차를 보상하기 위한 보상 데이터를 생성하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 보상 데이터에 따라 상기 정전용량 변화를 검출하기 위하여 마련되는 적어도 하나의 커패시터의 커패시턴스를 조절하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 정전용량 변화를 검출하여 상기 터치 입력의 개수, 좌표 및 제스처 동작 중 적어도 하나를 판단하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
본 발명에 따르면, 터치 패널에 터치가 되지 않은 상태에서 구동 신호보다 낮은 주파수를 갖는 스캔 신호를 인가함으로써, 터치 패널에 형성되는 노드 커패시터의 커패시턴스 편차를 정확하게 산출할 수 있고, 커패시턴스 편차를 보상하여 각 노드 커패시터의 정전용량 변화를 동일하게 유지할 수 있으므로 터치 입력을 오류 없이 판별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치에 포함될 수 있는 패널부를 나타낸 도이다.
도 3은 도 2에 도시한 패널부의 단면을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치를 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치에 포함될 수 있는 패널부에 형성되는 노드 커패시터를 등가적으로 나타낸 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 시뮬레이션 데이터를 나타낸 그래프이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기(100)는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치(110), 입력부(120), 음성 출력을 위한 오디오부(130) 등을 포함하며, 디스플레이 장치(110)와 일체화되어 터치 감지 장치를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모바일 기기 같은 경우 터치 감지 장치가 디스플레이 장치에 일체화되어 구비되는 것이 일반적이며, 터치 감지 장치는 디스플레이 장치가 표시하는 화면이 투과할 수 있을 정도로 높은 빛 투과율을 가져야 한다. 따라서 터치 감지 장치는 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide) 등과 같이 투명한 필름 재질의 베이스 기판에 투명하고 전기 전도성을 갖는 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube), 또는 그라핀(Graphene)과 같은 물질로 감지 전극을 형성함으로써 구현될 수 있다. 디스플레이 장치의 베젤 영역에는 투명 전도성 물질로 형성된 감지 전극과 연결되는 배선 패턴이 배치되며, 배선 패턴은 베젤 영역에 의해 시각적으로 차폐되므로 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 금속 물질로도 형성이 가능하다.
본 발명에 따른 터치 감지 장치는 정전용량 방식에 따라 동작하는 것을 가정하므로, 소정의 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 또한 복수의 전극에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하기 위한 정전용량 감지 회로와, 정전용량 감지 회로의 출력 신호를 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환 회로, 디지털 값으로 변환된 데이터를 이용하여 터치 입력을 판단하는 연산 회로 등을 포함할 수 있다. 이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치에 포함될 수 있는 패널부를 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 패널부(200)는 기판(210), 기판(210) 상에 마련되는 복수의 전극(220, 230)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않았으나, 복수의 감전극(220, 230) 각각은 배선 및 본딩 패드를 통해 기판(210)의 일단에 부착되는 회로 기판의 배선 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판에는 컨트롤러 집적회로가 실장되어 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 터치 입력을 판단할 수 있다.
터치스크린 장치의 경우, 기판(210)은 복수의 전극(220, 230)이 형성되기 위한 투명한 기판일 수 있으며, PI(Polyimide), PMMA(Polymethylmethacrylate), PET(Polyethyleneterephthalate), PC(Polycarbonate)과 같은 플라스틱 재료, 또는 강화 글라스(tempered glass)로 마련될 수 있다. 또한, 복수의 전극(220, 230)이 형성되는 영역 이외에, 복수의 전극(220, 230)과 연결되는 배선이 마련되는 영역에 대해서는 통상 불투명한 금속 물질로 형성되는 배선을 시각적으로 차폐하기 위한 소정의 인쇄 영역이 기판(210)에 형성될 수 있다.
복수의 전극(220, 230)은 기판(210)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 터치스크린 장치의 경우 투명하고 전도성을 갖는 ITO(Indium Tin-Oxide), IZO(Indium Zinc-Oxide), ZnO(Zinc Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), 그라핀 계열 물질 등으로 형성될 수 있다. 도 2에는 마름모, 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 복수의 전극(220, 230)이 도시되었으나, 이 외에 직사각형, 삼각형 등의 다양한 다각형 형상의 패턴을 가질 수 있음은 물론이다.
복수의 전극(220, 230)은 X 축 방향으로 연장되는 제1 전극(220)과, Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극(230)을 포함한다. 제1 전극(220)과 제2 전극(230)은 기판(210)의 양면에 마련되거나, 또는 서로 다른 기판(210)에 마련되어 교차될 수 있으며, 기판(210)의 일면에 모두 마련되는 경우에는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)의 교차 지점에 부분적으로 소정의 절연층을 형성할 수 있다.
복수의 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 터치 입력을 감지하는 장치는, 터치 입력에 의해 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하고 그로부터 터치 입력을 감지한다. 제1 전극(220)은 컨트롤러 집적 회로에서 D1~D8로 정의되는 채널에 연결되어 소정의 구동 신호를 인가받을 수 있으며, 제2 전극(230)은 S1~S8로 정의되는 채널에 연결되어 터치 감지 장치가 감지 신호를 검출하는 데에 이용될 수 있다. 이때, 컨트롤러 집적 회로는 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화를 감지 신호로 검출할 수 있으며, 제1 전극(220) 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 제2 전극(230)에서 동시에 정전용량 변화를 검출하는 방식으로 동작할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시한 패널부의 단면을 나타낸 도이다.
도 3은 도 2에 도시한 패널부(200)을 Y-Z 평면으로 잘라서 나타낸 단면도이며, 도 2에서 설명한 기판(310), 복수의 감지 전극(320, 330) 이외에 접촉을 인가받는 커버 렌즈(340, Cover Lens)를 더 포함할 수 있다. 커버 렌즈(340)는 감지 신호 검출에 이용되는 제2 전극(330) 상에 마련되어 손가락 등의 접촉 물체(350)로부터 터치 입력을 인가받는다.
채널 D1~D8을 통해 순차적으로 제1 전극(320)에 구동 신호가 인가되면, 구동 신호가 인가된 제1 전극(320)과, 제2 전극(330) 사이에서 결합 정전용량이 생성된다. 제1 전극(320)에 순차적으로 구동 신호가 인가되면, 접촉 물체(350)가 접촉된 영역과 인접한 제1 전극(320)과 제2 전극(330) 사이에서 생성되는 결합 정전용량에서 정전용량 변화가 발생한다. 상기 정전용량 변화는 접촉 물체(350)와 구동 신호가 인가된 제1 전극(320) 및 제2 전극(330) 사이의 중첩된 영역의 면적에 비례할 수 있으며, 도 3에서는 채널 D2 및 D3에 각각 연결된 제1 전극(320)과 제2 전극(330) 사이에서 생성된 결합 정전용량이 접촉 물체(350)에 의해 영향을 받는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치를 나타낸 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 감지 장치는 패널부(410), 구동 회로부(420), 감지 회로부(430), 신호 변환부(440), 및 연산부(450)를 포함한다. 패널부(410)는 제1축 - 도 4의 가로 방향 - 방향으로 연장되는 m개의 제1 전극과, 제1축에 교차하는 제2축 - 도 4의 세로 방향 - 방향으로 연장되는 n개의 제2 전극을 포함하며, 제1 전극과 제2 전극이 교차하는 복수의 노드에서 정전용량 변화가 발생한다. 복수의 노드에서 발생하는 정전용량 변화는 구동 회로부(420)에 의해 제1 전극에 인가되는 구동 신호에 의해 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화일 수 있다. C11~Cmn는 제1 전극 및 제2 전극에 의해 형성되는 커패시턴스 성분을 등가적으로 표현한 노드 커패시터에 해당하고, 노드 커패시터 C11~Cmn은 복수의 노드에서 발생하는 정전용량 변화에 의해 전하가 충전 또는 방전될 수 있다. 한편, 구동 회로부(420), 감지 회로부(430), 신호 변환부(440), 및 연산부(450)는 하나의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다.
구동 회로부(420)는 패널부(410)의 제1 전극에 소정의 구동 신호를 인가한다. 구동 신호는 소정 주기와 진폭을 갖는 구형파(Square Wave), 사인파(Sine Wave), 삼각파(Triangle Wave) 등일 수 있으며, 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 인가될 수 있다. 도 4에는 구동 신호를 생성 및 인가하기 위한 회로가 복수의 제1 전극 각각에 개별적으로 연결되는 것으로 도시하였으나, 하나의 구동 신호 생성 회로를 구비하고 스위칭 회로를 이용하여 복수의 제1 전극 각각에 구동 신호를 인가하는 구성 또한 가능함은 물론이다.
감지 회로부(430)는 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화 C11~Cmn을 감지하기 위한 적분 회로를 포함할 수 있으며, 적분 회로는 복수의 제2 전극에 연결될 수 있다. 적분 회로는 적어도 하나의 연산 증폭기와 소정 용량을 갖는 커패시터 C1을 포함할 수 있으며, 연산 증폭기의 반전 입력단이 제2 전극과 연결되어 정전용량 변화 C11~Cmn을 전압 신호 등와 같은 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하는 경우, 복수의 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 동시에 검출할 수 있으므로, 적분 회로는 제2 전극의 갯수 n개 만큼 구비될 수 있다.
신호 변환부(440)는 적분 회로가 생성하는 아날로그 신호로부터 디지털 신호 SD를 생성한다. 일례로, 신호 변환부(440)는 전압 형태로 감지 회로부(430)가 출력하는 아날로그 신호가 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter) 회로 또는 감지 회로부(430)가 출력하는 아날로그 신호의 레벨이 소정 시간 동안 변화하는 양을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 회로를 포함할 수 있다. 연산부(450)는 디지털 신호 SD를 이용하여 패널부(410)에 인가된 터치 입력을 판단한다. 일 실시예로, 연산부(450)는 패널부(410)에 인가된 터치 입력의 갯수, 좌표, 제스처 동작 등을 판단할 수 있다.
연산부(450)가 터치 입력을 판단하는 데에 기초가 되는 디지털 신호 SD는 정전용량 변화 C11~Cmn을 수치화한 데이터일 수 있으며, 특히 터치 입력이 발생하지 않은 경우와 터치 입력이 발생한 경우의 정전용량 차이를 나타내는 데이터일 수 있다. 통상적으로 정전용량 방식의 터치 감지 장치에서, 전도성 물체가 접촉된 영역은 접촉이 발생하지 않은 영역에 비해 정전용량이 감소하는 것으로 나타난다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치에 포함될 수 있는 패널부에 형성되는 노드 커패시터를 등가적으로 나타낸 회로도이다. 이 하, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
커패시터(Cx) 및 기생 성분(PR_R1, PR_R2, PR_C1, PR_C2)은 도 4의 노드 커패시터 C11 ~ Cmn에 대응하는 것으로서 개략적으로 도시한 것으로서, 도 4의 구동 회로부(420)는 Tx단에 연결되고, 도 4의 감지 회로부(430)는 Rx단에 연결된다.
복수의 전극의 교차점에서 생성되는 복수의 노드 커패시터 C11 ~ Cmn는 커패시터(Cx)와 등가되어 모든 커패시턴스가 동일한 값을 갖는 것이 바람직하나, 패널부(410)의 제조시 발생하는 불가피한 공정 오차로 인하여 현실적으로 커패시터(Cx)이 외에도 기생 성분(PR_R1, PR_R2, PR_C1, PR_C2)이 패널부(410)에 형성된다. 일반적으로 공정 오차로 인한 노드 커패시터 C11 ~ Cmn의 커패시턴스 편차는 10 ~ 40% 에 해당한다.
이러한 노드 커패시터 C11 ~ Cmn의 커패시턴스 편차는 커패시터(Cx)에 직병렬로 형성되는 기생 성분(PR_R1, PR_R2, PR_C1, PR_C2)으로부터 기인하는데, 기생 성분(PR_R1, PR_R2, PR_C1, PR_C2)은 Tx단으로부터 인가되는 구동 신호의 지연을 발생시키고, 구동 신호의 레벨을 낮추게 되는 요인으로 작용하여 노드 커패시터 C11 ~ Cmn의 커패시턴스 편차를 발생시킨다. 즉, 동일한 성능을 가지는 감지 회로를 이용하는 경우에도 기생 성분(PR_R1, PR_R2, PR_C1, PR_C2)에 의한 영향이 존재하는 경우 정확한 터치 입력을 판단할 수 없게 된다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 터치 감지 장치의 동작에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명의 구동 회로부(420)는 구동 신호 이외에도 구동 신호보다 주파수가 낮은 스캔 신호를 m개의 제1 전극에 인가하고, 감지 회로부(430)는 스캔 신호가 인가된 제1 전극과 교차하는 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하며, 연산부(450)는 정전용량 변화로부터 생성되는 m X n 개의 디지털 데이터를 이용하여, 복수의 노드 커패시터 C11 ~ Cmn의 커패시턴스 편차를 측정하게 된다. 이 때, 스캔 신호는 패널부(410)에 터치가 되지 않는 상태에서 인가될 수 있다.
구동 신호 보다 낮은 주파수를 가지는 스캔 신호를 복수의 제1 전극에 인가함으로써 기생 성분(PR_R1, PR_R2, PR_C1, PR_C2)에 의한 영향을 최소화할 수 있고, 이로써 복수의 노드 커패시터 C11 ~ Cmn 각각의 커패시턴스를 정확하게 측정하는 것이 가능하다. 일 예로써, 스캔 신호의 주파수는 동작 신호의 주파수의 1/2, 1/4 에 해당할 수 있다.
연산부(450)는 측정된 노드 커패시터 C11 ~ Cmn의 커패시턴스로부터 커패시턴스 편차를 산출하고, 커패시턴스 편차에도 불구하고 동일한 정전용량 변화를 갖기 위한 보상 데이터를 생성한다. 연산부(450)는 보상 데이터를 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있으며, 메모리에 저장된 보상 데이터에 따라 감지 회로부(430)의 이득을 조절한다. 구체적으로, 감지 회로부(430)에 구비되는 적어도 하나의 커패시터 C1의 커패시터의 커패시턴스가 조절될 수 있다.
즉, 연산부(450)는 복수의 노드 커패시터 C11 ~ Cmn에서 발생하는 정전용량 변화를 검출시, 복수의 노드 커패시터 C11 ~ Cmn에 대응되는 보상 데이터에 따라 감지 회로부(430)의 적어도 하나의 커패시터 C1을 조절함으로써, 터치(TOUCH)시 및 논-터치(NON-TOUCH)시, 각 노드 커패시터 C11 ~ Cmn의 감지회로부(430)의 출력값의 차이, 즉 정전용량 변화를 동일하게 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 시뮬레이션 데이터를 나타낸 그래프이다. 도 6의 그래프는 도 4의 감지회로부의 시간에 따른 출력 전압의 그래프로서, A는 논-터치(NON-TOUCH)시, B는 터치(TOUCH)시 발생하는 출력전압을 나타낸 그래프이다.
도 6(a)의 노드 커패시터의 커패시턴스는 3.3pF이고, 도 6(b)의 노드 커패시터의 커패시턴스는 3.3pF이고, 도 6(c)의 노드 커패시터의 커패시턴스는 2.7pF로서, 기생 성분에 의해 발생할 수 있는 영향을 고려하여 서로 다른 커패시턴스를 갖는 것으로 설정되어 있다.
도 6(a)(b)(c)를 살펴보면, 각 노드 커패시터의 커패시턴스 차이에 의해 출력전압의 레벨은 차이가 있으나, 63us 에서 A와 B의 전압 레벨의 차이는 각각 628.238mV, 627.812mV, 627.924mV로 각 노드 커패시터의 정전용량 변화가 비교적 일정하게 유지됨을 알 수 있다.
410 : 패널부
420 : 구동 회로부
430 : 감지 회로부
440 : 신호 변환부
450 : 연산부

Claims (12)

  1. 복수의 구동 전극 및 복수의 감지전극이 마련되는 패널부;
    상기 복수의 구동 전극 각각에 구동 신호 및 상기 구동 신호와 주파수가 다른 스캔 신호 중 하나를 인가하는 구동 회로부;
    상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 감지전극의 교차점에서 생성되는 복수의 노드 커패시터의 정전용량 변화를 측정하는 감지 회로부; 및
    상기 정전용량 변화에 기초하여 터치 입력을 판단하는 연산부; 를 포함하고,
    상기 연산부는 상기 스캔 신호가 상기 복수의 구동 전극에 인가되는 경우, 상기 복수의 노드 커패시터에서 발생하는 정전용량 변화의 편차로부터 상기 복수의 노드 커패시터의 커패시턴스 편차를 산출하는 터치 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스캔 신호는 상기 구동 신호보다 주파수가 낮은 터치 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스캔 신호는 상기 패널부가 터치되지 않은 상태에서 인가되는 터치 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 구동 신호가 상기 복수의 구동 전극에 인가되는 경우, 상기 복수의 노드 커패시터에서 발생하는 정전용량 변화가 동일하도록 상기 복수의 노드 커패시터의 커패시턴스 편차를 보상하기 위한 보상 데이터를 생성하는 터치 감지 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 보상 데이터에 따라 상기 감지 회로부의 이득을 조절하는 터치 감지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 감지회로부는 상기 정전용량 변화를 측정하기 위한 적어도 하나의 커패시터를 포함하고, 상기 연산부는 상기 보상 데이터에 따라 상기 적어도 하나의 커패시터의 커패시턴스를 조절하는 터치 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 정전용량 변화에 기초하여 상기 터치 입력의 갯수, 좌표 및 제스처 동작 중 적어도 하나를 판단하는 접촉 감지 장치.
  8. 제1 축 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극과 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극이 마련되는 패널부; 및
    상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극 사이에서 형성되는 복수의 노드 커패시터의 정전용량 변화를 검출하여 터치 입력을 판단하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제어부는 소정의 주파수를 갖는 스캔 신호가 상기 복수의 제1 전극에 인가되는 경우 상기 복수의 노드 커패시터의 정전용량 변화의 편차로부터 상기 복수의 노드 커패시터의 커패시턴스 편차를 산출하는 터치 감지 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스캔 신호는 상기 패널부가 터치되지 않은 상태에서 인가되는 터치 감지 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 전극에 상기 스캔 신호 보다 주파수가 높은 구동 신호를 인가되는 경우, 상기 복수의 노드 커패시터에서 발생하는 정전용량 변화가 동일하도록 상기 복수의 커패시터의 커패시턴스 편차를 보상하기 위한 보상 데이터를 생성하는 터치 감지 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 보상 데이터에 따라 상기 정전용량 변화를 검출하기 위하여 마련되는 적어도 하나의 커패시터의 커패시턴스를 조절하는 터치 감지 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 정전용량 변화를 검출하여 상기 터치 입력의 개수, 좌표 및 제스처 동작 중 적어도 하나를 판단하는 터치 감지 장치.
KR1020120157031A 2012-12-28 2012-12-28 터치 감지 장치 KR20140086477A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120157031A KR20140086477A (ko) 2012-12-28 2012-12-28 터치 감지 장치
US13/800,463 US9098157B2 (en) 2012-12-28 2013-03-13 Touch sensing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120157031A KR20140086477A (ko) 2012-12-28 2012-12-28 터치 감지 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140086477A true KR20140086477A (ko) 2014-07-08

Family

ID=51016645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120157031A KR20140086477A (ko) 2012-12-28 2012-12-28 터치 감지 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9098157B2 (ko)
KR (1) KR20140086477A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170084836A (ko) * 2016-01-13 2017-07-21 에릭슨엘지엔터프라이즈 주식회사 터치 감도 교정 방법 및 장치

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140086477A (ko) * 2012-12-28 2014-07-08 삼성전기주식회사 터치 감지 장치
CN108958523A (zh) * 2017-05-18 2018-12-07 京东方科技集团股份有限公司 一种触控显示面板、显示装置及触控显示面板的驱动方法
WO2019127313A1 (zh) * 2017-12-29 2019-07-04 深圳市汇顶科技股份有限公司 节点电容的校准方法
CN111610872B (zh) * 2019-02-26 2023-07-07 敦泰电子有限公司 触控控制方法、电路系统及触控装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4698461A (en) * 1986-08-26 1987-10-06 Tektronix, Inc. Touch panel with automatic frequency control
JP3910019B2 (ja) * 2000-07-04 2007-04-25 アルプス電気株式会社 入力装置
JP2002366304A (ja) * 2001-06-07 2002-12-20 Alps Electric Co Ltd 座標入力装置
JP3666662B2 (ja) * 2002-12-13 2005-06-29 シャープ株式会社 表示装置
US7567240B2 (en) * 2005-05-31 2009-07-28 3M Innovative Properties Company Detection of and compensation for stray capacitance in capacitive touch sensors
US8040142B1 (en) * 2006-03-31 2011-10-18 Cypress Semiconductor Corporation Touch detection techniques for capacitive touch sense systems
US9507465B2 (en) * 2006-07-25 2016-11-29 Cypress Semiconductor Corporation Technique for increasing the sensitivity of capacitive sensor arrays
US8692776B2 (en) * 2008-09-19 2014-04-08 Apple Inc. Correction of parasitic capacitance effect in touch sensor panels
US8629852B2 (en) * 2009-11-12 2014-01-14 Electronics And Telecommunications Research Institute Touch screen and method for compensating sensing capacitance variations and offset variations thereof
KR101360000B1 (ko) 2009-11-12 2014-02-11 한양대학교 산학협력단 터치스크린 및 그것의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법
TWI417778B (zh) * 2010-02-26 2013-12-01 Raydium Semiconductor Corp 補償電容偏差之電子裝置
US20110210942A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 Sanyo Electric Co., Ltd. Display apparatus and vending machine
JP5387469B2 (ja) * 2010-03-19 2014-01-15 富士通株式会社 情報処理装置
KR20110112128A (ko) * 2010-04-06 2011-10-12 삼성전자주식회사 터치 패널의 기생 커패시턴스 보상 방법 및 장치
CN102222456B (zh) * 2010-04-16 2013-05-29 北京京东方光电科技有限公司 公共电极驱动方法和电路以及液晶显示器
US8542215B2 (en) * 2010-04-30 2013-09-24 Microchip Technology Incorporated Mutual capacitance measurement in a multi-touch input device
KR101114221B1 (ko) 2010-05-28 2012-03-05 주식회사 켐트로닉스 터치 감지 장치, 터치 감지 장치에서 센싱 주파수 제어 방법 및 이를 구현하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체
JP5231605B2 (ja) * 2011-06-10 2013-07-10 シャープ株式会社 タッチパネルコントローラ、及びこれを用いた電子機器
WO2013107474A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Touch screen, portable electronic device, and method of operating a touch screen
KR20140086477A (ko) * 2012-12-28 2014-07-08 삼성전기주식회사 터치 감지 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170084836A (ko) * 2016-01-13 2017-07-21 에릭슨엘지엔터프라이즈 주식회사 터치 감도 교정 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20140184557A1 (en) 2014-07-03
US9098157B2 (en) 2015-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101514522B1 (ko) 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치
US9329710B2 (en) Touchscreen panel and touchscreen device
US9851850B2 (en) Touch panel and touchscreen device including the same
KR101444548B1 (ko) 터치 감지 방법 및 터치 감지 장치
US20140168171A1 (en) Touch sensing device and touch sensing method
US9389735B2 (en) Touch sensing device and touchscreen device
US20150153870A1 (en) Touchscreen device and method of sensing touch
KR20130120815A (ko) 터치스크린 패널 및 터치스크린 장치
US9146643B2 (en) Touch sensing apparatus and method thereof
US20140292708A1 (en) Touchscreen apparatus
US20140160057A1 (en) Touch sensing method and touch sensing apparatus
US20140146000A1 (en) Touch sensing device and touchscreen device
KR101339490B1 (ko) 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법
KR20140070211A (ko) 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법
KR20140086477A (ko) 터치 감지 장치
US9417727B2 (en) Touchscreen device and method of driving the same
KR20150103455A (ko) 터치스크린 장치 및 터치 감지 방법
KR101512568B1 (ko) 터치 패널 및 이를 포함하는 터치스크린 장치
US20150268750A1 (en) Touchscreen apparatus and touch sensing method
US20150153869A1 (en) Touchscreen device
US20140168112A1 (en) Touch sensing method and touch sensing apparatus
KR101444533B1 (ko) 터치스크린 패널 및 터치스크린 장치
KR101504031B1 (ko) 터치스크린 장치
KR20150006328A (ko) 터치스크린 장치
KR20160022583A (ko) 터치스크린 장치 및 터치 감지 방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid