KR20170026068A - Touch force sensing apparatus - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 따르면, 터치 검출을 위한 복수개의 전극; 터치 압력 검출을 위한 일 이상의 압력 센서; 및 상기 복수개의 전극 및 일 이상의 압력 센서 중 적어도 하나로서 선택되는 로드와 선택적으로 연결되며, 연산 증폭기, 상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 출력단 사이에 연결되는 보상 정전용량을 포함하는 구동 회로를 포함하는, 터치 압력 검출 장치가 제공된다.According to an embodiment, a plurality of electrodes for touch detection; One or more pressure sensors for touch pressure detection; And a driving circuit selectively connected to a load selected as at least one of the plurality of electrodes and one or more pressure sensors and including an operational amplifier and a compensating electrostatic capacitance connected between a first input end and an output end of the operational amplifier , A touch pressure detecting device is provided.
Description
본 발명은 터치 압력 검출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 터치 검출 및 터치 압력 검출이 모두 가능한 구동 회로를 포함하는 터치 압력 검출 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a touch pressure detecting device, and more particularly, to a touch pressure detecting device including a driving circuit capable of both touch detection and touch pressure detection.
터치패널(touch panel)은 디스플레이 표면에 장착되어 사용자의 손가락 등의 물리적 접촉을 전기적 신호로 변환하여 제품을 작동시키는 입력장치로서, 각종 디스플레이 장치에 폭넓게 응용될 수 있으며, 근래에 와서는 그 수요가 비약적으로 성장하고 있다.BACKGROUND ART A touch panel is an input device mounted on a surface of a display to convert a physical contact of a user's finger into an electrical signal to operate the product. The touch panel can be widely applied to various display devices. In recent years, It is growing rapidly.
이러한 터치패널은 동작원리에 따라 저항막 방식(Resistive), 정전용량 방식(Capacitive), 초음파 방식(SAW), 적외선 방식(IR)등으로 구분될 수 있다.Such a touch panel can be classified into a resistive type, a capacitive type, an ultrasonic type (SAW), and an infrared type (IR) according to the operation principle.
이 중, 종래 정전용량 방식 터치패널은 기본적으로 기판, 금속배선층, 패턴층을 구비한다. 패턴층은 복수개의 패턴 전극(터치패턴)들로 구성되어 있으며, 각각의 패턴 전극은 외부의 물리적 접촉에 대응해 전기적 신호를 발생시킨다. 그리고 발생된 전기적 신호는 패턴 전극과 연결된 금속배선들을 통해 제품의 제어부로 전달되어 제품을 작동시킨다.Among them, the conventional capacitance type touch panel basically includes a substrate, a metal wiring layer, and a pattern layer. The pattern layer is composed of a plurality of pattern electrodes (touch patterns), and each pattern electrode generates an electrical signal corresponding to external physical contact. Then, the generated electrical signal is transmitted to the control unit of the product through the metal wires connected to the pattern electrode to operate the product.
최근에는, 스마트폰, 스마트TV 등에서 다양한 기능을 하는 다양한 종류의 애플리케이션(application)이 등장함에 따라, 터치패널에 있어서 다양한 터치 방식에 대한 수요가 급증하고 있는 실정이다.In recent years, various types of applications having various functions in smart phones, smart TVs, and the like have emerged, so that demand for various touch methods in touch panels is increasing rapidly.
따라서, 단순히 터치 위치를 판단해내는 데에서 그치는 것이 아니라, 그 터치의 다양한 특성, 구체적으로는, 터치 압력을 판단하여, 그에 기초한 동작을 하도록 하는 기술이 요구되고 있다. Therefore, there is a demand for a technique for judging various characteristics of the touch, specifically, the touch pressure, and performing an operation based thereon, instead of simply determining the touch position.
본 발명의 목적은, 터치 위치 검출 및 터치 압력 검출이 가능하면서도, 기존의 터치 위치 검출을 위한 회로를 그대로 활용함으로써, 그 회로 구성의 간소화를 달성할 수 있도록 하는 것이다. An object of the present invention is to make it possible to achieve the simplification of the circuit configuration by using the circuit for detecting the touch position, while enabling touch position detection and touch pressure detection.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 터치 검출을 위한 복수개의 전극; 터치 압력 검출을 위한 일 이상의 압력 센서; 및 상기 복수개의 전극 및 일 이상의 압력 센서 중 적어도 하나로서 선택되는 로드와 선택적으로 연결되며, 연산 증폭기, 상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 출력단 사이에 연결되는 보상 정전용량을 포함하는 구동 회로를 포함하는, 터치 압력 검출 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a touch sensing apparatus including: a plurality of electrodes for touch detection; One or more pressure sensors for touch pressure detection; And a driving circuit selectively connected to a load selected as at least one of the plurality of electrodes and one or more pressure sensors and including an operational amplifier and a compensating electrostatic capacitance connected between a first input end and an output end of the operational amplifier , A touch pressure detecting device is provided.
상기 구동 회로는, 상기 로드와 그라운드 전위 사이에 연결되는 제1 스위치; 상기 로드와 상기 연산 증폭기의 제1 입력단 사이에 연결되는 제2 스위치; 상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 상기 출력단 사이에 직렬로 연결되는 제3 스위치와 저항; 및 상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되는 제4 스위치를 더 포함할 수 있다. The driving circuit comprising: a first switch connected between the rod and the ground potential; A second switch coupled between the load and a first input of the operational amplifier; A third switch connected in series between the first input terminal and the output terminal of the operational amplifier; And a fourth switch connected between the first input terminal and the output terminal of the operational amplifier.
본 발명에 따르면, 터치 위치 검출 및 터치 압력 검출이 가능하면서도, 기존의 터치 위치 검출을 위한 회로를 그대로 활용함으로써, 그 회로 구성의 간소화가 달성될 수 있다. According to the present invention, the touch position detection and the touch pressure detection can be performed, and the circuit for the conventional touch position detection can be used as it is, thereby simplifying the circuit configuration.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 압력 검출이 가능한 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로의 구성을 나타내는 회로도이다. FIG. 1 is a view showing a configuration of a display device capable of touch pressure detection according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a configuration of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram showing a configuration of a driving circuit according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 압력 검출 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a schematic configuration of a touch pressure detecting device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 터치 압력 검출 장치를 포함하는 디스플레이 장치는, 유리 기판(100), 유리 기판(100) 하부에 형성되는 블랙 매트릭스(200), 블랙 매트릭스(200) 하부에 형성되는 투명 전극층(300)을 포함한다. 투명전극층(300)에는 유리 기판(100) 상면에서의 터치를 검출하기 위한 복수개의 전극이 구비된다. Referring to FIG. 1, a display device including a touch pressure detecting device according to an embodiment includes a
투명 전극층(300)의 가장자리의 적어도 일부에는 유리 기판(100) 상면에서 발생한 터치의 압력을 감지하는 압력 센서(310)가 복수개 구비된다. At least a part of the edge of the
상기 디스플레이 장치의 제고 과정을 설명하면 다음과 같다. The process of improving the display device will now be described.
먼저, 유리 기판(100) 상에 블랙 매트릭스(200)를 인쇄 방식 또는 스퍼터링 방식으로 형성한 후, 전면에 스퍼터링 방식으로 투명 전극층(300)을 형성한다. First, a
그 후, 습식 에칭, 건식 에칭 또는 레이저 방식을 통해 투명 전극층(300)에 터치 검출을 위한 전극 및 압력 검출을 위한 전극 패턴을 형성한다. 압력 검출을 위한 전극 패턴은 압력 센서(310)의 일부분이 된다. 즉, 투명 전극층(300)의 일부분은 압력 센서(310)의 제1 전극(311)으로서 기능한다. Thereafter, an electrode for touch detection and an electrode pattern for pressure detection are formed in the
압력 센서(310)의 제1 전극(311) 상에는 압전 재료(312)를 인쇄하여 형성한다. 필요 시에는 블랙 매트릭스(200)와 압전 재료(312) 사이에 카본층 등의 인쇄층이 더 형성될 수 있다.A
압전 재료(312) 상에는 제1 전극(311)과 대향하도록 제2 전극(313)을 형성하고, 그 상부에는 내부 전극들을 보호하기 위한 보호층(314)으로서 절연층을 형성한다.A
도 2는 일 실시예에 다른 압력 센서(310)의 제조 과정을 더욱 상세히 나타내는 도면이다. 도 2에는 압력 센서(310)의 형태로서 원형인 것이 예시되었으나, 압력 센서(310)는 원형 또는 사각형 등 여러가지 모양으로 형성될 수 있다. FIG. 2 is a view showing the manufacturing process of the
도 2의 (a)를 참조하면, 압력 센서(310)의 제1 전극(311)은 유리 기판(100, 도 1 참조)에 블랙 매트릭스(200, 도 1 참조)가 형성된 상태에서 투명 전극층(300, 도 1 참조)의 재료가 되는 ITO 또는 기타 투명 전극재로 형성된다. Referring to FIG. 2A, the
도 2의 (b)를 참조하면, 압력 센서(310)의 제1 전극(311)의 빈 공간에 압전 재료(312)를 형성한다. 압전 재료(312)는 인쇄, 증착, 잉크젯 방식 등으로 형성된다. Referring to FIG. 2 (b), a
도 2의 (c)를 참조하면, 압전 재료(312) 상에 압력 센서(310)의 제2 전극(313)을 형성한다. 제2 전극(313)은 은(Ag) 또는 카본(Carbon) 등으로 이루어지고, 격자형 패턴으로 형성된다. 제2 전극(313)은 제1 전극(311)과 전기적 결전을 형성한다.Referring to FIG. 2 (c), a
도 2의 (d)를 참조하면, 완성된 압력 센서(310)를 보호 및 절연하기 위해 보호막층(314)을 형성한다. Referring to FIG. 2 (d), a
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 압력 검출 장치의 구동 회로를 나타내는 회로도이다. 도 3에 도시되는 구동 회로는 투명 전극층(300, 도 1 참조)에 형성된 터치 검출을 위한 전극 및 터치 압력 검출을 위한 전극과 신호배선(미도시됨)을 통해 선택적으로 연결된다. 3 is a circuit diagram showing a driving circuit of a touch pressure detecting device according to an embodiment of the present invention. 3 is selectively connected to electrodes for touch detection formed on the transparent electrode layer 300 (see FIG. 1) and electrodes for touch pressure detection and signal lines (not shown).
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 구동 회로(400)는 연산 증폭기(A), 연산 증폭기(A)의 제1 입력단(N1) 및 출력단(N2) 사이에 연결되는 보상 정전용량(Ccomp), 연산 증폭기(A)의 제1 입력단(N1) 및 출력단(N2) 사이에 선택적으로 연결되는 저항(Rf)을 포함한다. 연산 증폭기(A)의 제2 입력단에는 기준 전위(Vref)가 인가된다. 3, the
도 3의 로드(410)는 터치 검출을 위한 전극 또는 터치 압력 검출을 위한 압력 센서(310, 도 1 참조)를 지칭한다. 구동 회로(200)는 이러한 로드(410)와 그라운드 전위 사이를 연결/차단시키는 제1 스위치(SW1), 로드(410)와 연산 증폭기(A)의 제1 입력단(N1)을 연결/차단시키는 제2 스위치(SW2), 연산 증폭기(A)의 제1 입력단(N1)과 저항(Rf)의 일단을 연결/차단시키는 제3 스위치(SW3), 연산 증폭기(A)의 제1 입력단(N1)과 출력단(N2) 사이에 연결된 제4 스위치(SW4)를 포함한다.The
먼저, 로드(410)가 터치 검출을 위한 터치 검출을 위한 전극인 경우에 대해 설명한다. 이 때에는 디스플레이 장치 상에 발생한 터치에 의해 전극과 터치 발생 수단(손가락 등) 사이에 터치 정전용량이 형성된다. 즉, 로드(410)가 터치 정전용량이 된다. First, a case where the
제4 스위치(SW4)가 온 상태로 됨에 따라 보상 정전용량(Ccomp)에 충전된 전하가 리셋되고, 연산 증폭기(A)의 제1 입력단(N1) 및 출력단(N2) 전위가 기준 전위(Vref)와 동일해진다. The charge charged in the compensation capacitance Ccomp is reset as the fourth switch SW4 is turned on and the first input terminal N1 and the output terminal N2 of the operational amplifier A become the reference potential Vref, .
그 후, 제4 스위치(SW4)가 오프 상태로 전환되고 제2 스위치(SW2)가 온 상태로 전환되면 로드(410)인 터치 정전용량에 충전되었던 전하 중 일부가 보상 정전용량(Ccomp)으로 흘러들어간다. 연산 증폭기(A)의 제1 입력단(N1) 전위는 기준 전위(Vref)로 유지되기 때문에, 연산 증폭기(A) 출력단(N2) 전위가 변화하게 되고, 연산 증폭기(A) 출력단(N2) 전위 변화를 통해 터치 정전용량의 크기를 파악할 수 있게 된다. 터치 검출 시에는 제3 스위치(SW3)가 항상 오프 상태에서 동작한다. Thereafter, when the fourth switch SW4 is switched to the OFF state and the second switch SW2 is switched to the ON state, a part of the charges charged in the touch capacitance as the
다음으로, 로드(410)가 터치 압력 검출을 위한 압력 센서인 경우에 대해 설명한다. 이 때에는 압력 센서의 특성 상 가해진 압력에 따라 로드(410)의 저항이 달라지게 된다. 상기 터치 감지 동작과 동일한 동작을 하게 되면, 로드(410)의 저항 변화에 따라 특정 시간 동안 보상 정전용량(Ccomp)으로 흘러들어간 전하량이 달라지게 된다. 구체적으로, 로드(410)의 저항이 커지면, 보상 정전용량(Ccomp)으로 흘러들어가는 전하량이 작아질 것이고, 반대로, 로드(410)의 저항이 작아지면, 보상 정전용량(Ccomp)으로 흘러들어가는 전하량이 커질 것이다. 특정 시간 동안 이동한 전하량, 즉, 1/R 컨덕턴스를 감지함으로써, 로드(410)의 저항값을 파악할 수 있게 되고, 이에 따라, 현재의 터치 압력을 판단할 수 있다. Next, the case where the
일 실시예에서는, 보다 넓은 대역과 여러 애플리케이션 구조에 대응하기 위해서 제3 스위치(SW3)와 저항(Rf)이 추가된다. 구동 회로(200)가 압력 센서(310)와 연결되었을 때, 제3 스위치(SW3)를 온 상태로 유지시킨다. 저항(Rf)은 보상 정전용량(Ccomp)과 마찬가지로 여러가지 설정 값에서 선택하여 적용할 수 있도록 한다.In one embodiment, the third switch SW3 and the resistor Rf are added to accommodate a wider band and various application structures. When the driving
또한, 하드웨어적인 수동 부품을 연결하는 방법을 사용할 경우를 대비하여, 외부 회로에 저항(Rf)을 고정된 값으로 적용할 수 있도록 할 수도 있다. In addition, a resistance Rf can be applied to an external circuit as a fixed value in case of using a method of connecting a passive component by hardware.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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 will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. 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 발명의 범위는 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.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
Claims (2)
터치 압력 검출을 위한 일 이상의 압력 센서; 및
상기 복수개의 전극 및 일 이상의 압력 센서 중 적어도 하나로서 선택되는 로드와 선택적으로 연결되며, 연산 증폭기, 상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 출력단 사이에 연결되는 보상 정전용량을 포함하는 구동 회로를 포함하는, 터치 압력 검출 장치. A plurality of electrodes for touch detection;
One or more pressure sensors for touch pressure detection; And
And a compensating capacitance connected between a first input and an output of the operational amplifier, the compensating capacitance being selectively connected to a load selected as at least one of the plurality of electrodes and one or more pressure sensors. Touch pressure detecting device.
상기 구동 회로는,
상기 로드와 그라운드 전위 사이에 연결되는 제1 스위치;
상기 로드와 상기 연산 증폭기의 제1 입력단 사이에 연결되는 제2 스위치;
상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 상기 출력단 사이에 직렬로 연결되는 제3 스위치와 저항; 및
상기 연산 증폭기의 제1 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되는 제4 스위치를 더 포함하는, 터치 압력 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the driving circuit comprises:
A first switch connected between the load and the ground potential;
A second switch coupled between the load and a first input of the operational amplifier;
A third switch connected in series between the first input terminal and the output terminal of the operational amplifier; And
And a fourth switch connected between the first input terminal and the output terminal of the operational amplifier.
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PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20160218 |
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PC1203 | Withdrawal of no request for examination |