WO2013183926A1 - Touch detection apparatus having function for controlling parasitic capacitance, and touch detection method - Google Patents

Touch detection apparatus having function for controlling parasitic capacitance, and touch detection method Download PDF

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WO2013183926A1
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parasitic capacitance
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touch
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안병식
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주식회사 아이피시티
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    • G06F3/0446Digitisers, 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

Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting a touch, and more particularly, to a touch detection device for attenuating parasitic capacitance by applying an output terminal voltage of a sensor pad for detecting a touch to another adjacent sensor pad.
  • the touch screen panel is a device for inputting a user's command by touching a character or a figure displayed on a screen of the image display device with a human finger or other contact means, and is attached to and used on the image display device.
  • the touch screen panel converts a contact position touched by a human finger or the like into an electrical signal, and the converted electrical signal is used as an input signal.
  • the capacitive touch panel converts a contact position into an electrical signal by detecting a change in capacitance that a conductive sensing pattern forms with other surrounding sensing patterns or ground electrodes when a human hand or an object comes in contact.
  • FIG. 1 is an exploded plan view of an example of a capacitive touch screen panel according to the related art.
  • the touch screen panel 10 may include a first sensor pattern layer 13, a first insulating layer 14, and a second sensor pattern layer sequentially formed on the transparent substrate 12 and the transparent substrate 12. 15) and the second insulating film layer 16 and the metal wiring 17. As shown in FIG.
  • the first sensor pattern layer 13 may be connected along the transverse direction on the transparent substrate 12 and may be connected to the metal lines 17 in units of rows.
  • the second sensor pattern layer 15 may be connected along the column direction on the first insulating layer 14, and are alternately disposed with the first sensor pattern layer 13 so as not to overlap the first sensor pattern layer 13. .
  • the second sensor pattern layer 15 is connected to the metal wires 17 in units of columns.
  • the touch screen panel 10 must separately include a pattern made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) on each of the sensor pattern layers 13 and 15, and between the sensor pattern layers 13 and 15. Since the insulating film layer 14 must be provided, the thickness increases.
  • ITO indium tin oxide
  • the touch detection device illustrated in FIG. 2 includes a touch panel 20, a driving device 30, and a circuit board 40 connecting the two.
  • the touch panel 20 includes a plurality of sensor pads 22 formed on the substrate 21 and arranged in a polygonal matrix form and connected to the sensor pads 22.
  • Each signal wire 23 has one end connected to the sensor pad 22 and the other end extending to the lower edge of the substrate 21.
  • the sensor pad 22 and the signal wire 23 may be patterned on the cover glass 50.
  • the driving device 30 sequentially selects the plurality of sensor pads 22 one by one to measure the capacitance of the corresponding sensor pads 22, and detects whether or not a touch occurs.
  • parasitic capacitance may exist. Parasitic capacitances adversely affect the detection of touch occurrence.
  • the present invention is to control the parasitic capacitance due to the relationship between the sensor pads so that the sensitivity of touch detection is improved.
  • the touch detection device of the touch panel including a plurality of sensor pads and signal wires connected to each of the plurality of sensor pads, touch of the plurality of sensor pads; And a parasitic capacitance control unit for controlling parasitic capacitance generated between a specific sensor pad to be detected and another adjacent sensor pad, wherein the parasitic capacitance control unit has an output terminal voltage of the specific sensor pad.
  • a touch detection device is provided, which is applied to another sensor pad connected with a signal wire adjacent to a signal wire of a.
  • the parasitic capacitance controller may allow an output terminal voltage of the specific sensor pad to be applied to the other sensor pad at the time of detecting the specific sensor pad.
  • the parasitic capacitance controller may include a buffer, an input terminal of the buffer may be connected to an output terminal of the specific sensor pad, and an output terminal of the buffer may be connected to the other sensor pad, respectively.
  • the parasitic capacitance controller may allow one of the output terminal voltages of the specific sensor pad detected in the first frame and the second frame to be selectively applied to the other sensor pad in the second frame.
  • the parasitic capacitance controller includes a buffer and a multiplexer, an input end of the buffer is connected to an output end of the specific sensor pad, an output end of the buffer is connected to an input end of the multiplexer, and an output end of the multiplexer is the other sensor. Can be connected to the pads respectively.
  • the parasitic capacitance controller may select one of output terminal voltages of the specific sensor pad detected in the first frame and the second frame and apply the voltage to the other sensor pad, respectively.
  • the parasitic capacitance controller may allow an output terminal voltage of the specific sensor pad to be applied to the other sensor pad in the first frame.
  • the parasitic capacitance controller applies the output terminal voltage of the specific sensor pad to the other sensor pad in the second frame. You can do that.
  • the plurality of sensor pads may be disposed in a row and column direction, and a dummy line may be formed between the columns and columns to suppress parasitic capacitance generation due to a relationship between sensor pads belonging to adjacent columns.
  • the plurality of sensor pads may have a larger area as they are farther from the driving device for driving the sensor pads.
  • the touch detection of the plurality of sensor pads may be performed. Controlling parasitic capacitance by applying an output terminal voltage of a specific sensor pad to another sensor pad connected to a signal wire adjacent to a signal wire of the specific sensor pad; And detecting whether a touch is made based on a difference in an output terminal voltage change of the specific sensor pad, wherein the attenuation step includes outputting a signal of the specific sensor pad at a time when the specific sensor pad is detected.
  • a touch detection method is provided, which is applied to another sensor pad having signal wiring adjacent to the wiring.
  • the parasitic capacitance control step may include applying an output terminal voltage of the specific sensor pad to the other sensor pad at the time of detecting the specific sensor pad.
  • the parasitic capacitance control step may include selectively applying one of an output terminal voltage of the specific sensor pad detected in the first frame and the second frame to the other sensor pad in the second frame.
  • the parasitic capacitance control step may include applying an output terminal voltage of the specific sensor pad to the other sensor pad in the first frame when the first frame is the first frame.
  • the output terminal voltage of the specific sensor pad detected in the second frame is higher than the reference value for the touch detection, the output terminal voltage of the specific sensor pad is changed to the other sensor pad in the second frame. And may be allowed to be applied.
  • the parasitic capacitance may be attenuated by applying the output terminal voltage of the sensor pad to be detected to another adjacent sensor pad, and thus touch sensitivity. Can be improved.
  • the output terminal voltage of the sensor pad which is the detection target detected in the first frame is applied to another sensor pad during touch detection in the second frame.
  • the parasitic capacitance can be adjusted, whereby the touch sensitivity can be improved.
  • the parasitic capacitance may be further reduced by forming a dummy line between the rows of the sensor pads.
  • FIG. 1 is an exploded plan view of an example of a capacitive touch screen panel according to the related art.
  • FIG. 2 is an exploded plan view of a conventional touch detection apparatus.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a touch detector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exemplary waveform diagram of a touch detector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a touch detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of arrangement of sensor pads and signal wires.
  • FIG. 9 is a simplified circuit diagram of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a touch detection device according to another embodiment of the present invention.
  • 11 is a diagram illustrating n sensor pads belonging to one column.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a parasitic capacitance controller of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a simplified circuit diagram of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a dummy line formed according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Embodiments of the present invention relate to a touch detection scheme that improves touch sensitivity by adjusting parasitic capacitance.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the touch detection apparatus includes a touch panel 100 and a driving device 200.
  • the touch panel 100 includes a plurality of sensor pads 110 and a plurality of signal wires 120 connected to the sensor pads 110.
  • the plurality of sensor pads 110 may be rectangular or rhombic, but may be different from each other, or may be polygonal in a uniform shape.
  • the sensor pads 110 may be arranged in a matrix form of adjacent polygons.
  • 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.
  • IC integrated circuit
  • 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.
  • the touch detector 210 may include a plurality of switches and a plurality of capacitors connected to the sensor pad 110 and the signal wire 120, and drive circuits for touch detection by receiving a signal from the controller 240. The voltage corresponding to the detection result is output.
  • the touch detector 210 may include an amplifier and an analog-to-digital converter, and may convert, amplify, or digitize the difference in the voltage change of the sensor pad 110 into the memory 230.
  • 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.
  • the memory 230 stores digital voltages and predetermined data used for touch detection, area calculation, and touch coordinate calculation or data received in real time based on the difference in the voltage change detected by the touch detector 210.
  • the controller 240 may control the touch detector 210 and the touch information processor 220, may include a micro control unit (MCU), and perform predetermined signal processing through firmware.
  • MCU micro control unit
  • FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a touch detector according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is an exemplary waveform diagram of a touch detector according to an embodiment of the present invention.
  • the touch detector 210 is connected to the sensor pad 110 through a signal wire 120, and performs a switching operation 211, a parasitic capacitor Cp, a driving capacitor Cdrv, The common voltage capacitor Cvcom and the level shift detector 212 are included.
  • 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 sensing unit". .
  • the touch sensing unit is a concept including a case where each component is electrically connected by a multiplexer.
  • non-touch reference value an electrical characteristic or data value when no touch occurs.
  • the transistor 211 is, for example, a field effect transistor, in which a control signal Vg is applied to a gate, a charging signal Vb is applied to a source, and a drain is applied. ) May be connected to the signal wire 120.
  • the source may be connected to the signal line 120 and the charging signal Vb may be applied to the drain.
  • the control signal Vg and the charging signal Vb may be controlled by the controller 240, and other devices capable of performing a switching operation may be used instead of the transistor 211.
  • 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.
  • 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 a display device (not shown) such as an LCD. to be.
  • 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.
  • the common voltage capacitance Cvcom may be a parasitic capacitance ( It demonstrates as included in Cp).
  • 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.
  • 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.
  • the charging signal Vb and the control signal Vg are applied to the source and the gate of the transistor 211, respectively.
  • 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.
  • the input terminal of the level shift detector 212 may have a high impedance to stably isolate the charged charge.
  • the state in which the charges charged in the sensor pad 110 and the like are isolated is called a floating state.
  • the alternating voltage Vdrv applied to the driving capacitor Cdrv increases, for example, from 0 V to 5 V
  • the output voltage Vo of the sensor pad 110 is raised to a voltage level and then 5 V again.
  • the level of the output voltage Vo drops instantaneously.
  • the rise and fall of the voltage level at this time will have different values depending on the connected capacitance.
  • the rising or falling value of the voltage level according to the connected capacitance is also called "kick-back".
  • VdrvH and VdrvL are the high level voltage and the low level voltage of the alternating voltage Vdrv, respectively.
  • ⁇ Vo1 of Equation 1 corresponds to an electrical characteristic of the sensor pad 110 in which no touch occurs, and thus may be set to the “non-touch reference value” described above.
  • 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.
  • the voltage variation ⁇ Vo2 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.
  • the level shift is measured by measuring the variation ⁇ Vo1 of the output voltage Vo at the sensor pad 110 when no touch occurs and the variation ⁇ Vo2 of the output voltage Vo at the sensor pad 110 when the touch occurs. It can be detected whether or not it occurred, and it can be detected whether or not the touch occurs.
  • the parasitic capacitance Cp is present in the denominator by referring to the formula of the variation of the output voltage Vo ⁇ Vo1 and ⁇ Vo2 according to the alternating voltage Vdrv. Can be.
  • One embodiment of the present invention is to adjust the value of the parasitic capacitance (Cp), to the magnitude of the variation of the output voltage (Vo) ( ⁇ Vo2) in the sensor pad 110 when a touch occurs due to the application of the alternating voltage (Vdrv)
  • Cp parasitic capacitance
  • Vo output voltage
  • Vdrv alternating voltage
  • the capacitance C When the vicinity of conductors charged with different polarities is surrounded by a material having a dielectric constant ( ⁇ ), the amount of charge (Q) collected in the conductor according to the magnitude of the potential between the conductors is called the capacitance (C). That is, the capacitance C may be expressed by Equation 3 below.
  • the capacitance C is proportional to the area A of the conductor and inversely proportional to the distance d between the conductors.
  • a dielectric material such as glass or OCA exists between the sensor pads or the signal wires, and the sensor pads or signal wires are insulated from each other through the dielectric material. . Since the sensor pad and the signal wiring are conductors, the touch detection apparatus has a structure including a large number of conductors and a dielectric material present around them, that is, a capacitor structure forming a capacitance.
  • the undesired capacitance is formed by the width of each conductor (sensor pad or signal wiring), the distance between the conductors, and the dielectric constant ( ⁇ ) of the dielectric material present between the conductors. do.
  • FIG. 6 illustrates a touch detection device according to an embodiment of the present invention.
  • the parasitic capacitance controller 250 may be further included in the driving device 200 in the touch detection apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • the parasitic capacitance control unit 250 has a signal line adjacent to a signal line of a specific sensor pad that outputs a voltage of an output terminal of a specific sensor pad to be detected as a current touch among the plurality of sensor pads 110. Supply to other sensor pads. For this reason, the parasitic capacitance controller 250 may attenuate the parasitic capacitance generated between a specific sensor pad which is a touch detection object among a plurality of sensor pads and another adjacent sensor pad.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating n sensor pads belonging to one column and illustrating the principle of parasitic capacitance attenuation.
  • the parasitic capacitance control unit 250 may change the output terminal voltages of the sensor pads 110-i that are currently detected as touch targets among the plurality of sensor pads belonging to the same column to different sensor pads 110-1 and 110-. 2, ..., 110-n).
  • the parasitic capacitance controller 250 may include a buffer 251 for preventing short between the sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n that are arranged in isolation. . That is, the output terminal voltage of the sensor pad 110-i, which is the current touch detection object, is input to the buffer 251, and the output terminal of the buffer 251 is connected to the other sensor pads 110-1, 110-2,. -n).
  • C is the capacitance value of the structure
  • V is the potential difference between the two conductors.
  • the capacitance C is proportional to the charge capacity of the charge, if the amount of charge Q to be charged is close to zero, it means that the capacitance C formed by the relationship between conductors also converges close to zero.
  • an embodiment of the present invention uses the above principle, and when detecting whether a specific sensor pad 110-i is touched, the sensor pad 110-i may be located around the sensor pad 110-i.
  • the parasitic capacitance Cp affecting the detection of touch is compensated to be close to '0'. will be.
  • the output terminal voltage of the sensor pad 110-i which is the current touch detection target among the sensor pads belonging to the same column, may be changed through another buffer pad 251 through the buffer 251 of the attenuation unit 250.
  • the potential difference between the sensor pad 110-i and the other sensor pads 110-1, 110-2, ..., 110-n is minimized. Accordingly, the parasitic capacitance generated by the relationship between the sensor pads can be effectively attenuated.
  • the output terminal of the sensor pad 110-i is connected to other sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n belonging to the same row as the sensor pad 110-i which is the touch detection target.
  • the present invention is not limited thereto, and the sensor is applied to other sensor pads belonging to the same row as the plurality of sensor pads 110-i according to the connection form of the signal wires connecting the respective sensor pads and the driving device.
  • the output terminal voltage of the pad 110-i may be applied.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a touch detection apparatus including a plurality of sensor pad columns including a plurality of sensor pads, and illustrating an arrangement of each sensor pad and signal wires connected thereto.
  • the size of the parasitic capacitance Cp generated between the sensor pad 110 and the signal wire 120 connected to the sensor pad 110 increases in a section in which the density of the mutual electric flux is high.
  • the parasitic capacitance Cp is largely generated due to the relationship between the signal wires 120 between the adjacent sensor pads 110.
  • the signal wires 120 of the sensor pads 110 belonging to the same column are arranged in close proximity.
  • the first signal wire 120 connected to the first sensor pad 110-1 is described.
  • the second signal wire 120-2 connected to the second sensor pad 110-2 are arranged side by side at a very close distance, and the total length of the second signal pads 110-2 adjacent to each other is adjacent to the second sensor pad 110-2.
  • the parasitic capacitance Cp is formed relatively small because the distance between the signal wires 120 connected to each sensor pad 110 is far apart. .
  • the size of the parasitic capacitance Cp between the sensor pads 110 becomes larger as the sensor pad 110 is disposed at a far distance from the driving device 200 (see FIG. 6).
  • the length of each signal wire 120 connected to the corresponding sensor pad 110 and the neighboring sensor pad 110 that is, the signal wire connected to each sensor pad 110 is increased. This is because the length of the 120 arranged side by side becomes longer.
  • the touch area (Ct) generated between the touch means (for example, a finger) and the sensor pad 110 is grasped to detect the touch area.
  • the magnitude of the touch capacitance Ct should be clearly calculated. Therefore, it is desirable to be relatively unaffected by the size of the parasitic capacitance Cp.
  • the sensor pad 110 disposed farther from the driving device 200 has a larger area.
  • FIG. 9 is a simplified circuit diagram of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the output terminal voltage Vo of the sensor pad 110 selected by the touch detector 210 as the current touch detection object passes through the buffer 251 of the parasitic capacitance controller 250 to signal wiring of a specific sensor pad. It can be seen that it is input to other sensor pads 110 'having a signal wire adjacent to the.
  • an input terminal of the buffer 251 may be connected to an output terminal of the sensor pad 110 that is a current touch detection target, and an output terminal of the buffer 251 may be connected to another sensor pad 110 ′, respectively.
  • the buffer 251 may be implemented as a buffer amplifier that functions to prevent short circuits, adjust signals, and prevent interference between the sensor pad 110 and the other sensor pad 110 ′ currently being detected. Can be.
  • the gain of the buffer amplifier should be 1, It may be changed as necessary. That is, the gain of the buffer 251 included in the parasitic capacitance controller 250 may be changed to bring the potential difference between the sensor pads 110 close to '0'.
  • the parasitic capacitance Cp which is the largest contributing part of the parasitic capacitance Cp, that is formed according to the relationship between adjacent sensor pads, may be reduced to a minimum.
  • all of the sensor pads 110 'including the sensor pads 110 to be touch detected have been collectively set to any one of floating, ground, or precharge. .
  • the output terminal voltage Vo of the specific sensor pad 110 to be detected by the touch is connected to the specific sensor pad 110 and the specific sensor pad through the parasitic capacitance controller 250.
  • Each is applied to another sensor pad 110 'having a signal line and an adjacent signal line. Therefore, the sensor pad 110 and the other sensor pads 110 ′ which are the touch detection targets may both be in a floating state.
  • the sensor pads 110 and the sensor pads that do not belong to the other sensor pads 110 ′ may be set to any one of floating, ground, or precharge as in the conventional method. Can be.
  • the parasitic capacitance control unit may adjust the parasitic capacitance existing between the sensor pads 110 in a different manner.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a touch detection device according to another embodiment of the present invention.
  • the driving device 200 of the touch detection apparatus may further include a parasitic capacitance controller 260.
  • the parasitic capacitance control unit 260 may determine the output terminal voltage of the specific sensor pad detected in the first frame and the specific sensor pad in the second frame with respect to the specific sensor pad that is currently detected as a touch target among the plurality of sensor pads 110. When a touch is detected, the signal is supplied to another sensor pad connected to the signal wire adjacent to the signal wire of the specific sensor pad. For this reason, the parasitic capacitance controller 260 may adjust the parasitic capacitance generated between the specific sensor pad which is a touch detection object among the plurality of sensor pads and another adjacent sensor pad.
  • the frame refers to one period of detecting voltage values for the plurality of sensor pads 110 to detect the touch position.
  • the parasitic capacitance controller 260 may include a buffer 261 (see FIG. 12) and a multiplexer 262 (see FIG. 12), which will be described later with reference to FIGS. 12 to 13.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating n sensor pads belonging to one column and illustrating the principle of parasitic capacitance adjustment.
  • the parasitic capacitance controller 260 may include a buffer 261 for preventing short between the sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n that are arranged in isolation.
  • increasing the capacitance (C) reduces the voltage (V), that is, the potential difference between the two conductors in the absence of the inflow or outflow of the charge (Q).
  • an embodiment of the present invention uses the above principle, and when detecting a touch on a specific sensor pad 110-i that is a touch detection target, the specific sensor pad 110-in the previous frame. i) By inputting the output voltage to the sensor pads (110-1, 110-2, ..., 110-n) in the periphery through the buffer 261 in the current frame, the output terminal voltage of the sensor pad (110-i) and The capacitance is generated between the other sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n, thereby reducing the change range of the value of the output terminal voltage of the sensor pad 110-i.
  • the output terminal voltage 2V of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame is touched on the specific sensor pad 110-i in the second frame, the other sensor pads 110-1, 110-2,. , 110-n), the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i is 0V in the second frame, or 2V is applied to the other sensor pads 110-1, 110-2, ..., 110-n. do.
  • a potential difference occurs between the specific sensor pad 110-i and the other sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n, and the capacitance C is generated.
  • the charge amount Q is not newly generated or lost, the voltage V decreases when the capacitance C is generated and increased in a constant state.
  • the voltage V is the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected when the touch is detected on the specific sensor pad 110-i in the second frame and the specific sensor pad 110 detected in the first frame.
  • -i) means the potential difference between the output terminal voltage. Therefore, as a result, the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame and the touch of the specific sensor pad 110-i detected when the touch is detected on the specific sensor pad 110-i in the second frame. The potential difference between the output terminal voltages is reduced.
  • the touch sensitivity may be improved by reducing an error range with respect to a value between output terminal voltages of a specific sensor pad detected in a frame.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a parasitic capacitance controller of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the parasitic capacitance control unit 260 measures the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i that is a touch detection object among the plurality of sensor pads detected in the first frame, and the sensor pad in the second frame. Upon touch detection for 110-i, it is supplied to other sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n.
  • the parasitic capacitance controller 260 may include a buffer 261 and a multiplexer 262.
  • the buffer 261 is for preventing short between each of the sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n that are arranged in isolation, and the multiplexer 262 is used for another sensor pad ( To select the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i supplied to 110-1, 110-2,. Specifically, the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i to be detected as touch is input to the buffer 261, the output terminal of the buffer 261 is connected to the input terminal of the multiplexer 262, and the multiplexer 262. The output terminal of may be connected to the other sensor pads (110-1, 110-2, ..., 110-n).
  • the multiplexer 262 selects one of an output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame and an output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the second frame. It can be selectively applied to the other sensor pad (110-1, 110-2, ..., 110-n), respectively.
  • the multiplexer 262 may change the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame to be different from the sensor pads 110-1 and 110. -2, ..., 110-n). However, the multiplexer 262 may change the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the second frame when the touch of the specific sensor pad 110-i is detected in the second frame only under a predetermined condition.
  • the sensor pads 110-1, 110-2, ..., 110-n can be supplied.
  • the multiplexer 262 detects touch on a specific sensor pad 110-i in the second frame when the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i is higher than a reference value for touch detection in the second frame.
  • the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the second frame may be supplied to other sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n.
  • the reference value may be set in advance to a value of an output terminal voltage of the sensor pad 110-i that is detectable when a touch occurs.
  • the multiplexer 262 may determine the specific sensor in the second frame.
  • the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i in the second frame instead of the first frame is set as the peripheral sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n. ) Can be entered.
  • the state change occurred from touch to non-touch or non-touch to touch between the first frame and the second frame it is necessary to reduce the output terminal voltage difference of the sensor pad 110 detected in both frames. Because there is no.
  • the multiplexer 262 when the first frame is the first frame when detecting the touch of the specific sensor pad 110-i in the first frame, the multiplexer 262 outputs the voltage of the output terminal of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame. Can be supplied to other sensor pads 110-1, 110-2, ..., 110-n. This is because when there is no output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i for the previous frame when the first frame is the first frame, the multiplexer 262 detects the specific sensor detected in the first frame through the buffer 261. The output terminal voltage of the pad 110-i is supplied to the other sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n.
  • the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i is described in such a manner that one of the output terminal voltages of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame and the second frame is selected through the multiplexer 262.
  • the present invention is not limited thereto, and the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i may be stored in the memory 230 and then input to the multiplexer 262. That is, the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i may be stored in the memory 230 (see FIG. 3), and the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i stored in the memory 230 may be the multiplexer 262. Can be entered.
  • the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame is pre-stored in the memory 230 by analog-to-digital conversion, and for the specific sensor pad 110-i in the second frame.
  • the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame is digital-analog converted and input to the multiplexer 262, other sensor pads 110-1, 110-2,. 110-n), respectively.
  • the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the second frame may be analog-digital converted and stored in the memory 230.
  • FIG. 13 is a simplified circuit diagram of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the output terminal voltage Vo of the sensor pad 110 detected in the first frame is detected in the second frame with respect to the sensor pad 110 selected as the current touch detection target by the touch detector 210.
  • the other sensor pads 110 ′ connected to the signal wires adjacent to the signal wires of the sensor pad 110 through the buffer 261 and the multiplexer 262 of the parasitic capacitance controller 260 when the touch on the pad 110 is detected. Is entered.
  • the input terminal of the buffer 261 is connected to the output terminal of the sensor pad 110 to be the current touch detection target
  • the output terminal of the buffer 261 is connected to the input terminal of the multiplexer 262, the output terminal of the multiplexer 262 May be connected to different sensor pads 110 ', respectively.
  • the buffer 261 may be implemented as a buffer amplifier that functions to prevent shorts, adjust signals, and prevent interference between the sensor pad 110 and the other sensor pad 110 'that are currently detected as touches. Can be.
  • the output terminal voltage Vo of the sensor pad 110 which is the detection target detected in the first frame, must be applied to the other sensor pad 110 ′ when the touch of the sensor pad 110 is detected in the second frame.
  • the gain of the buffer amplifier should be 1, but may be changed as necessary. That is, the gain of the buffer 261 included in the parasitic capacitance controller 260 may be changed to reduce the potential difference between the sensor pad 110 in the first frame and the second frame.
  • the parasitic capacitance control unit 260 adjusts the parasitic capacitance Cp that contributes the most, that is, the parasitic capacitance Cp formed according to the relationship between adjacent sensor pads, thereby detecting the sensor pad 110 during touch detection. It is possible to improve the sensitivity to touch detection by reducing the error range of the output terminal voltage value.
  • the parasitic capacitance generated by the parasitic capacitance controller 260 between adjacent sensor pads may be suppressed or generated.
  • the parasitic capacitance can be adjusted, thereby reducing the error range of the output terminal voltage value of the sensor pad, thereby improving the sensitivity of detecting the touch occurrence.
  • a dummy line 300 may be further formed between a column composed of a plurality of sensor pads and a neighboring column.
  • the signal wires 120 connected to the sensor pads 110 belonging to a specific column also have a parasitic capacitance Cp even in a relationship with the signal wires 120 ′′ connected to the sensor pads 110 ′′ belonging to another column. Can be generated.
  • the sensor wires 110 that are farther from the driving device 200 are connected to the sensor wires 110 in the neighboring rows. Because it is in close proximity to the signal line 120 '' connected to ''), a more severe parasitic capacitance Cp is generated in relation to the sensor pad 110 '' belonging to the neighboring column.
  • a dummy line 300 may be formed between the columns.
  • the dummy line 300 may extend in a direction away from the driving device 200 (see FIGS. 6 and 10), that is, in a column direction between rows.
  • the signal may be applied from the driving device 200 (see FIGS. 6 and 10).
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention, and illustrates a principle in which a driving signal is applied to a dummy line 300 disposed between columns.
  • N multiplexers MUX are provided in the touch detection unit 210 of the driving device 200. Include.
  • one multiplexer MUX is provided for one column, and the multiplexer MUX selects one of the M sensor pads 110 belonging to one column.
  • M multiple sensor pad selection pins SP are provided in the multiplexer MUX, and M sensor pad selection pins SP are connected to M sensor pads 110 belonging to one column through signal lines. .
  • the sensor pad 110 selected by the multiplexer MUX is supplied with a driving signal to detect whether a touch is made.
  • the corresponding driving signal may be supplied to the dummy line 300 disposed on the left and right of the column to which the sensor pad 110 to be touch detected belongs.
  • the multiplexer MUX may further include a dummy line driving pin DP.
  • the dummy line driving pin DP allows the corresponding driving signal to be supplied to the dummy line 300 when the driving signal for detecting the touch of the sensor pad 110 is applied. That is, the dummy line 300 may be connected to the dummy line driving pin DP provided in the multiplexer MUX of the touch detector 210.
  • the sensor pads belonging to a column adjacent to the sensor pad 110 may have different potentials, and thus, parasitics may be caused by the relationship between the sensor pads belonging to the neighboring rows. Capacitance Cp may occur. However, as shown in FIG. 15, if a driving signal is also applied to the dummy line 300 during the touch detection operation on the specific sensor pad 110, the dummy line 300 which is the closest conductor to the corresponding sensor pad 110. ) Has substantially the same potential, so that parasitic capacitance Cp due to the relationship between heat and heat can also be prevented.

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Abstract

According to one embodiment of the present invention, a touch detection apparatus for a touch panel, including a plurality of sensor pads and signal wires connected to the plurality of sensor pads, respectively, is provided. The touch detection apparatus comprises a parasitic capacitance control unit for controlling the parasitic capacitance generated between a specific sensor pad which is to be an object of touch detection from among the plurality of sensor pads and another adjacent sensor pad. The parasitic capacitance control unit enables the output voltage of the specific sensor pad to be applied to another sensor pad connected to the signal wire that is adjacent to the signal wire of the specific sensor pad.

Description

기생 정전용량 제어 기능을 갖는 터치 검출 장치 및 방법Touch detection device and method having parasitic capacitance control function
본 발명은 터치를 검출하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 터치를 검출하는 센서 패드의 출력단 전압을 인접한 다른 센서 패드에 인가하여 기생 정전용량을 감쇄하는 터치 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for detecting a touch, and more particularly, to a touch detection device for attenuating parasitic capacitance by applying an output terminal voltage of a sensor pad for detecting a touch to another adjacent sensor pad.
터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉 수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적 신호는 입력 신호로서 이용된다.The touch screen panel is a device for inputting a user's command by touching a character or a figure displayed on a screen of the image display device with a human finger or other contact means, and is attached to and used on the image display device. The touch screen panel converts a contact position touched by a human finger or the like into an electrical signal, and the converted electrical signal is used as an input signal.
터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전 용량 방식 등이 알려져 있다. 이 중 정전 용량 방식의 터치 패널은 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 감지 패턴이 주변의 다른 감지 패턴 또는 접지 전극 등과 형성하는 정전 용량의 변화를 감지함으로써 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. As a method of implementing a touch screen panel, a resistive film method, a light sensing method, and a capacitive method are known. The capacitive touch panel converts a contact position into an electrical signal by detecting a change in capacitance that a conductive sensing pattern forms with other surrounding sensing patterns or ground electrodes when a human hand or an object comes in contact.
도 1은 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 분해 평면도이다.1 is an exploded plan view of an example of a capacitive touch screen panel according to the related art.
도 1을 참고하면, 터치 스크린 패널(10)은 투명 기판(12)과 투명 기판(12) 위에 차례로 형성된 제1 센서 패턴층(13), 제1 절연막층(14), 제2 센서 패턴층(15) 및 제2 절연막층(16)과 금속 배선(17)으로 이루어진다.Referring to FIG. 1, the touch screen panel 10 may include a first sensor pattern layer 13, a first insulating layer 14, and a second sensor pattern layer sequentially formed on the transparent substrate 12 and the transparent substrate 12. 15) and the second insulating film layer 16 and the metal wiring 17. As shown in FIG.
제1 센서 패턴층(13)은 투명 기판(12) 위에 횡방향을 따라 연결될 수 있으며, 행 단위로 금속 배선(17)과 연결된다.The first sensor pattern layer 13 may be connected along the transverse direction on the transparent substrate 12 and may be connected to the metal lines 17 in units of rows.
제2 센서 패턴층(15)은 제1 절연막층(14) 위에 열방향을 따라 연결될 수 있으며, 제1 센서 패턴층(13)과 중첩되지 않도록 제1 센서 패턴층(13)과 교호로 배치된다. 또한, 제2 센서 패턴층(15)은 열 단위로 금속 배선(17)과 연결된다.The second sensor pattern layer 15 may be connected along the column direction on the first insulating layer 14, and are alternately disposed with the first sensor pattern layer 13 so as not to overlap the first sensor pattern layer 13. . In addition, the second sensor pattern layer 15 is connected to the metal wires 17 in units of columns.
터치 스크린 패널(10)에 사람의 손가락이나 접촉 수단이 접촉되면 제1 및 제2 센서 패턴층(13, 15) 및 금속 배선(17)을 통하여 구동 회로 측으로 접촉 위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그리고 이렇게 전달된 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 따라 접촉 위치가 파악된다.When a human finger or a contact means contacts the touch screen panel 10, a change in capacitance according to a contact position is transmitted to the driving circuit through the first and second sensor pattern layers 13 and 15 and the metal wire 17. do. As the change in capacitance thus transferred is converted into an electrical signal, the contact position is identified.
그러나 이러한 터치 스크린 패널(10)은 각 센서 패턴층(13, 15)에 인듐-틴 옥사이드(ITO)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어진 패턴을 별도로 구비하여야 하고, 센서 패턴층(13, 15) 사이에 절연막층(14)을 구비하여야 하므로 두께가 증가한다.However, the touch screen panel 10 must separately include a pattern made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) on each of the sensor pattern layers 13 and 15, and between the sensor pattern layers 13 and 15. Since the insulating film layer 14 must be provided, the thickness increases.
또한, 터치에 의해 미세하게 발생하는 정전용량의 변화를 수차례 축적하여야 터치 검출이 가능하기 때문에 높은 주파수로 정전용량 변화를 감지하여야 한다. 그리고, 정전용량의 변화를 정해진 시간 내에 충분히 축적하기 위해서는 낮은 저항을 유지하기 위한 금속 배선을 필요로 하는데, 이러한 금속 배선은 터치 스크린의 테두리에 베젤을 두껍게 하고 추가의 마스크 공정을 발생시킨다.In addition, since touch detection is possible only by accumulating a small change in capacitance generated by touch several times, it is necessary to detect a change in capacitance at a high frequency. In addition, in order to sufficiently accumulate the change in capacitance within a predetermined time, metal wiring for maintaining a low resistance is required, which causes a thick bezel on the edge of the touch screen and generates an additional mask process.
이러한 문제점을 해결하기 위해 도 2에 도시되는 바와 같은 터치 검출 장치가 제안되었다. In order to solve this problem, a touch detection apparatus as shown in FIG. 2 has been proposed.
도 2에 도시되는 터치 검출 장치는 터치 패널(20)과 구동 장치(30) 및 이 둘을 연결하는 회로 기판(40)을 포함한다.The touch detection device illustrated in FIG. 2 includes a touch panel 20, a driving device 30, and a circuit board 40 connecting the two.
터치 패널(20)은 기판(21) 위에 형성되며 다각형의 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 센서 패드(22) 및 센서 패드(22)에 연결되어 있는 복수의 신호 배선(23)을 포함한다. The touch panel 20 includes a plurality of sensor pads 22 formed on the substrate 21 and arranged in a polygonal matrix form and connected to the sensor pads 22.
각 신호 배선(23)은 한쪽 끝이 센서 패드(22)에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 기판(21)의 아래 가장자리까지 뻗어 있다. 센서 패드(22)와 신호 배선(23)은 커버 유리(50)에 패터닝 될 수 있다.Each signal wire 23 has one end connected to the sensor pad 22 and the other end extending to the lower edge of the substrate 21. The sensor pad 22 and the signal wire 23 may be patterned on the cover glass 50.
구동 장치(30)는 복수의 센서 패드(22)를 순차적으로 하나씩 선택하여 해당 센서 패드(22)의 정전용량을 측정하고, 이를 통해 터치 발생 여부를 검출해낸다.The driving device 30 sequentially selects the plurality of sensor pads 22 one by one to measure the capacitance of the corresponding sensor pads 22, and detects whether or not a touch occurs.
복수의 센서 패드(22)는 도전체로 형성되어 있으며, 각 센서 패드(22) 간 거리가 매우 가깝기 때문에, 기생 정전용량이 존재할 수 밖에 없다. 기생 정전용량은 터치 발생 여부 검출에 악영향을 미치게 한다. Since the plurality of sensor pads 22 are formed of a conductor, and the distances between the respective sensor pads 22 are very close, parasitic capacitance may exist. Parasitic capacitances adversely affect the detection of touch occurrence.
따라서, 이러한 기생 정전용량을 최소화하여 터치 발생 여부 검출에의 오류를 방지하는 기술이 필요하다. Accordingly, there is a need for a technique for minimizing such parasitic capacitance to prevent an error in detecting whether a touch occurs.
본 발명은, 복수의 센서 패드를 포함하는 터치 검출 장치에 있어서, 센서 패드 사이의 관계에 의한 기생 정전용량을 제어하여 터치 여부 검출의 감도가 향상되도록 하는 것이다. In the touch detection device including a plurality of sensor pads, the present invention is to control the parasitic capacitance due to the relationship between the sensor pads so that the sensitivity of touch detection is improved.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 복수 개의 센서 패드 및 상기 복수 개의 센서 패드 각각에 연결된 신호 배선을 포함하는 터치 패널의 터치 검출 장치에 있어서, 상기 복수 개의 센서 패드 중 터치 여부 검출 대상이 되는 특정 센서 패드와 인접한 다른 센서 패드 사이에 발생하는 기생 정전용량을 제어하기 위한 기생 정전용량 제어부를 포함하되, 상기 기생 정전용량 제어부는, 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 특정 센서 패드의 신호 배선에 인접한 신호 배선과 연결된 다른 센서 패드에 인가되도록 하는, 터치 검출 장치가 제공된다. According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, in the touch detection device of the touch panel including a plurality of sensor pads and signal wires connected to each of the plurality of sensor pads, touch of the plurality of sensor pads; And a parasitic capacitance control unit for controlling parasitic capacitance generated between a specific sensor pad to be detected and another adjacent sensor pad, wherein the parasitic capacitance control unit has an output terminal voltage of the specific sensor pad. A touch detection device is provided, which is applied to another sensor pad connected with a signal wire adjacent to a signal wire of a.
상기 기생 정전용량 제어부는, 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 특정 센서 패드의 검출 시기에 상기 다른 센서 패드에 인가되도록 할 수 있다. The parasitic capacitance controller may allow an output terminal voltage of the specific sensor pad to be applied to the other sensor pad at the time of detecting the specific sensor pad.
상기 기생 정전용량 제어부는 버퍼를 포함하며, 상기 버퍼의 입력단은 상기 특정 센서 패드의 출력단과 연결되고, 상기 버퍼의 출력단은 상기 다른 센서 패드에 각각 연결될 수 있다. The parasitic capacitance controller may include a buffer, an input terminal of the buffer may be connected to an output terminal of the specific sensor pad, and an output terminal of the buffer may be connected to the other sensor pad, respectively.
상기 기생 정전용량 제어부는, 제1 프레임 및 제2 프레임에서 검출된 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압 중 하나가 상기 제2 프레임에서 상기 다른 센서 패드에 선택적으로 인가되도록 할 수 있다. The parasitic capacitance controller may allow one of the output terminal voltages of the specific sensor pad detected in the first frame and the second frame to be selectively applied to the other sensor pad in the second frame.
상기 기생 정전용량 제어부는, 버퍼 및 멀티플렉서를 포함하며, 상기 버퍼의 입력단은 상기 특정 센서 패드의 출력단과 연결되고, 상기 버퍼의 출력단은 상기 멀티플렉서의 입력단에 연결되며, 상기 멀티플렉서의 출력단은 상기 다른 센서 패드에 각각 연결될 수 있다. The parasitic capacitance controller includes a buffer and a multiplexer, an input end of the buffer is connected to an output end of the specific sensor pad, an output end of the buffer is connected to an input end of the multiplexer, and an output end of the multiplexer is the other sensor. Can be connected to the pads respectively.
상기 기생 정전용량 제어부는, 상기 제1프레임 및 상기 제2프레임에서 검출된 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압 중 하나를 선택하여, 상기 다른 센서 패드에 각각 인가되도록 할 수 있다. The parasitic capacitance controller may select one of output terminal voltages of the specific sensor pad detected in the first frame and the second frame and apply the voltage to the other sensor pad, respectively.
상기 기생 정전용량 제어부는, 상기 제1프레임이 최초 프레임인 경우, 상기 제1프레임에서 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 다른 센서 패드에 인가되도록 할 수 있다. When the first frame is the first frame, the parasitic capacitance controller may allow an output terminal voltage of the specific sensor pad to be applied to the other sensor pad in the first frame.
상기 기생 정전용량 제어부는, 상기 제2프레임에서 검출된 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 터치 검출을 위한 기준치 보다 높은 경우, 상기 제2프레임에서 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 다른 센서 패드에 인가되도록 할 수 있다. When the output terminal voltage of the specific sensor pad detected in the second frame is higher than a reference value for touch detection, the parasitic capacitance controller applies the output terminal voltage of the specific sensor pad to the other sensor pad in the second frame. You can do that.
상기 복수 개의 센서 패드는 행 및 열 방향으로 배치되며, 상기 열과 열 사이에는 열 방향으로 배치되어 인접한 열에 속하는 센서 패드 간 관계에 따른 기생 정전용량 발생을 억제하는 더미 라인이 형성될 수 있다. The plurality of sensor pads may be disposed in a row and column direction, and a dummy line may be formed between the columns and columns to suppress parasitic capacitance generation due to a relationship between sensor pads belonging to adjacent columns.
상기 복수 개의 센서 패드는 상기 센서 패드를 구동하는 구동 장치로부터 멀리 떨어질수록 큰 면적을 가질 수 있다. The plurality of sensor pads may have a larger area as they are farther from the driving device for driving the sensor pads.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수 개의 센서 패드 및 상기 복수 개의 센서 패드 각각에 연결된 신호 배선을 포함하는 터치 패널의 터치 검출 방법에 있어서, 상기 복수 개의 센서 패드 중 터치 여부 검출 대상이 되는 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 특정 센서 패드의 신호 배선에 인접한 신호 배선과 연결된 다른 센서 패드에 인가되도록 하여 기생 정전용량을 제어하는 단계; 및 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압 변화의 차이에 기초하여 터치 여부를 검출하는 단계를 포함하되, 상기 감쇄 단계는 상기 특정 센서 패드의 검출 시기에 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 특정 센서 패드의 신호 배선과 인접한 신호 배선을 가진 다른 센서 패드에 인가되도록 하는, 터치 검출 방법이 제공된다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, in the touch detection method of a touch panel including a plurality of sensor pads and signal wires connected to each of the plurality of sensor pads, the touch detection of the plurality of sensor pads may be performed. Controlling parasitic capacitance by applying an output terminal voltage of a specific sensor pad to another sensor pad connected to a signal wire adjacent to a signal wire of the specific sensor pad; And detecting whether a touch is made based on a difference in an output terminal voltage change of the specific sensor pad, wherein the attenuation step includes outputting a signal of the specific sensor pad at a time when the specific sensor pad is detected. A touch detection method is provided, which is applied to another sensor pad having signal wiring adjacent to the wiring.
상기 기생 정전용량 제어 단계는, 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 특정 센서 패드의 검출 시기에 상기 다른 센서 패드에 인가되도록 하는 단계를 포함할 수 있다. The parasitic capacitance control step may include applying an output terminal voltage of the specific sensor pad to the other sensor pad at the time of detecting the specific sensor pad.
상기 기생 정전용량 제어 단계는, 제1 프레임 및 제2 프레임에서 검출된 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압 중 하나가 상기 제2 프레임에서 상기 다른 센서 패드에 선택적으로 인가되도록 하는 단계를 포함할 수 있다. The parasitic capacitance control step may include selectively applying one of an output terminal voltage of the specific sensor pad detected in the first frame and the second frame to the other sensor pad in the second frame.
상기 기생 정전용량 제어 단계는, 상기 제1프레임이 최초 프레임인 경우, 상기 제1프레임에서 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 다른 센서 패드에 인가되도록 하는 단계를 포함할 수 있다. The parasitic capacitance control step may include applying an output terminal voltage of the specific sensor pad to the other sensor pad in the first frame when the first frame is the first frame.
상기 기생 정전용량 제어 단계는, 상기 제2프레임에서 검출된 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 터치 검출을 위한 기준치 보다 높은 경우, 상기 제2프레임에서 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 다른 센서 패드에 인가되도록 하는 단계를 포함할 수 있다. In the parasitic capacitance control step, when the output terminal voltage of the specific sensor pad detected in the second frame is higher than the reference value for the touch detection, the output terminal voltage of the specific sensor pad is changed to the other sensor pad in the second frame. And may be allowed to be applied.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 센서 패드를 포함하는 터치 검출 장치에 있어서, 검출 대상인 센서 패드의 출력단 전압을 인접한 다른 센서 패드에 인가함으로써, 기생 정전용량이 감쇄될 수 있으며, 이에 따라 터치 감도가 향상될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the touch detection device including a plurality of sensor pads, the parasitic capacitance may be attenuated by applying the output terminal voltage of the sensor pad to be detected to another adjacent sensor pad, and thus touch sensitivity. Can be improved.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 센서 패드를 포함하는 터치 검출 장치에 있어서, 제1프레임에서 검출된 검출 대상인 센서 패드의 출력단 전압을, 제2프레임에서 터치 검출시 다른 센서 패드에 인가함으로써, 기생 정전용량이 조정될 수 있으며, 이에 따라 터치 감도가 향상될 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, in the touch detection device including a plurality of sensor pads, the output terminal voltage of the sensor pad which is the detection target detected in the first frame is applied to another sensor pad during touch detection in the second frame. By doing so, the parasitic capacitance can be adjusted, whereby the touch sensitivity can be improved.
한편, 본 발명에 실시예에 따르면, 복수의 센서 패드를 포함하는 터치 검출 장치에 있어서, 센서 패드의 열과 열 사이에 더미 라인을 형성함으로써 기생 정전용량을 더욱 감쇄시킬 수 있다.Meanwhile, according to the exemplary embodiment of the present invention, in the touch detection apparatus including the plurality of sensor pads, the parasitic capacitance may be further reduced by forming a dummy line between the rows of the sensor pads.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 분해 평면도이다.1 is an exploded plan view of an example of a capacitive touch screen panel according to the related art.
도 2는 통상적인 터치 검출 장치의 분해 평면도이다. 2 is an exploded plan view of a conventional touch detection apparatus.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구조를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a structure of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a touch detector according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부의 예시적인 파형도이다.5 is an exemplary waveform diagram of a touch detector according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치를 나타내는 도면이다.6 illustrates a touch detection device according to an embodiment of the present invention.
도 7은 하나의 열에 속해 있는 n개의 센서 패드를 도시한 도면이다.7 illustrates n sensor pads belonging to one column.
도 8은 센서 패드와 신호 배선의 배치에 관한 일 예를 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating an example of arrangement of sensor pads and signal wires.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 회로도를 간략화하여 나타낸 도면이다. 9 is a simplified circuit diagram of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치를 나타내는 도면이다.10 is a diagram illustrating a touch detection device according to another embodiment of the present invention.
도 11은 하나의 열에 속해 있는 n개의 센서 패드를 도시한 도면이다.11 is a diagram illustrating n sensor pads belonging to one column.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 기생 정전용량 제어부를 나타내는 도면이다.12 is a diagram illustrating a parasitic capacitance controller of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 회로도를 간략화하여 나타낸 도면이다. 13 is a simplified circuit diagram of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 형성된 더미 라인의 일 예에 관한 도면이다.14 is a diagram illustrating an example of a dummy line formed according to an embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.15 is a diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus 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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts 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 "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예는 기생 정전용량을 조정하여 터치 감도를 향상시키는 터치 검출 방식과 관련된다.Embodiments of the present invention relate to a touch detection scheme that improves touch sensitivity by adjusting parasitic capacitance.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating a structure of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 터치 검출 장치는 터치 패널(100)과 구동 장치(200)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the touch detection apparatus includes a touch panel 100 and a driving device 200.
터치 패널(100)은 복수의 센서 패드(110) 및 센서 패드(110)에 연결되어 있는 복수의 신호 배선(120)을 포함한다. The touch panel 100 includes a plurality of sensor pads 110 and a plurality of signal wires 120 connected to the sensor pads 110.
예를 들어 복수의 센서 패드(110)는 사각형 또는 마름모꼴일 수 있으나 이와 다른 형태일 수도 있으며, 균일한 형태의 다각형 형태일 수도 있다. 센서 패드(110)는 인접한 다각형의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.For example, the plurality of sensor pads 110 may be rectangular or rhombic, but may be different from each other, or may be polygonal in a uniform shape. The sensor pads 110 may be arranged in a matrix form of adjacent polygons.
구동 장치(200)는 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230) 및 제어부(240) 등을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 집적회로(IC) 칩으로 구현될 수 있다. 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), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다.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.
터치 검출부(210)는 센서 패드(110) 및 신호 배선(120)과 연결된 복수의 스위치와 복수의 커패시터를 포함할 수 있으며, 제어부(240)로부터 신호를 받아 터치 검출을 위한 회로들을 구동하고, 터치 검출 결과에 대응하는 전압을 출력한다. 또한 터치 검출부(210)는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있으며, 센서 패드(110)의 전압 변화의 차이를 변환, 증폭 또는 디지털화하여 메모리(230)에 기억시킬 수 있다.The touch detector 210 may include a plurality of switches and a plurality of capacitors connected to the sensor pad 110 and the signal wire 120, and drive circuits for touch detection by receiving a signal from the controller 240. The voltage corresponding to the detection result is output. In addition, the touch detector 210 may include an amplifier and an analog-to-digital converter, and may convert, amplify, or digitize the difference in the voltage change of the sensor pad 110 into the memory 230.
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.
메모리(230)는 터치 검출부(210)로부터 검출된 전압 변화의 차이에 기초한 디지털 전압과 터치 검출, 면적 산출, 터치 좌표 산출에 이용되는 미리 정해진 데이터 또는 실시간 수신되는 데이터를 기억한다.The memory 230 stores digital voltages and predetermined data used for touch detection, area calculation, and touch coordinate calculation or data received in real time based on the difference in the voltage change detected by the touch detector 210.
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 controller 240 may control the touch detector 210 and the touch information processor 220, may include a micro control unit (MCU), and perform predetermined signal processing through firmware.
도 4 및 도 5를 참고하여 도 3에 도시되는 터치 패널 및 터치 검출부의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.An operation of the touch panel and the touch detector shown in FIG. 3 will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부의 예시적인 파형도이다.4 is a circuit diagram illustrating a touch detector according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an exemplary waveform diagram of a touch detector according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 터치 검출부(210)는 신호 배선(120)을 통하여 센서 패드(110)에 연결되어 있으며, 스위칭 동작을 하는 트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv), 공통 전압 커패시터(Cvcom) 및 레벨 시프트 검출부(212)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the touch detector 210 is connected to the sensor pad 110 through a signal wire 120, and performs a switching operation 211, a parasitic capacitor Cp, a driving capacitor Cdrv, The common voltage capacitor Cvcom and the level shift detector 212 are included.
트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv), 공통 전압 커패시터(Cvcom) 및 레벨 시프트 검출부(212)는 센서 패드(110) 및 신호 배선(120) 당 하나씩 그룹을 이룰 수 있으며, 앞으로 센서 패드(110), 신호 배선(120), 트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)를 합하여 "터치 센싱 유닛(touch sensing unit)"이라 한다. 이 터치 센싱 유닛은 각각의 구성요소가 멀티플렉서에 의해 전기적으로 연결된 경우를 포함하는 개념이다.The 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 sensing unit". . The touch sensing unit is a concept including a case where each component is electrically connected by a multiplexer.
한편, 본 발명의 실시예에서는 터치가 발생하지 않았을 경우의 전기적 특성 또는 데이터 값을 "비터치 기준값 (non-touch reference value)"이라고 칭한다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, an electrical characteristic or data value when no touch occurs is referred to as a "non-touch reference value".
이하 편의상 커패시터와 그 정전용량의 도면 부호는 동일하게 사용한다.For convenience, the same reference numerals are used for capacitors and their capacitances.
트랜지스터(211)는 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor)로서, 게이트(gate)에는 제어 신호(Vg)가 인가되고, 소스(source)에는 충전 신호(Vb)가 인가될 수 있으며 드레인(drain)은 신호 배선(120)에 연결될 수 있다. 물론 소스가 신호 배선(120)에 연결되고 드레인에 충전 신호(Vb)가 인가될 수도 있다. 제어 신호(Vg)와 충전 신호(Vb)는 제어부(240)에 의해 제어될 수 있으며, 트랜지스터(211) 대신 스위칭 동작을 할 수 있는 다른 소자가 사용될 수도 있다.The transistor 211 is, for example, a field effect transistor, in which a control signal Vg is applied to a gate, a charging signal Vb is applied to a source, and a drain is applied. ) May be connected to the signal wire 120. Of course, the source may be connected to the signal line 120 and the charging signal Vb may be applied to the drain. The control signal Vg and the charging signal Vb may be controlled by the controller 240, and other devices capable of performing a switching operation may be used instead of the transistor 211.
기생 정전용량(Cp)은 센서 패드(110)에 부수되는 정전용량을 의미하는 것으로 센서 패드(110), 신호 배선(120) 등에 의해 형성되는 일종의 기생 용량이다. 기생 정전용량(Cp)은 터치 검출부(210), 터치 패널, 영상 표시 장치에 의해 발생하는 임의의 기생 용량을 포함할 수 있다.The parasitic capacitance Cp refers to the capacitance accompanying the 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 LCD와 같은 표시 장치(도시하지 않음) 위에 장착될 때 표시 장치의 공통 전극(도시하지 않음)과 터치 패널(100) 사이에 형성되는 정전용량이다. 공통 전극에는 구형파 등의 공통 전압(Vcom)이 표시 장치에 의하여 인가된다. 한편 공통 전압 정전용량(Cvcom)도 일종의 기생 용량으로서 기생 정전용량(Cp)에 포함될 수 있으며, 이하 공통 전압 정전용량(CVcom)에 대한 별도로 언급이 없으면 공통 전압 정전용량(Cvcom)은 기생 정전용량(Cp)에 포함되는 것으로 하여 설명한다.The common voltage capacitance Cvcom is a capacitance formed between the common electrode (not shown) and the touch panel 100 of the display device when the touch panel 100 is mounted on a display device (not shown) such as an LCD. to be. A common voltage Vcom such as a square wave is applied to the common electrode by the display device. Meanwhile, the common voltage capacitance Cvcom may also be included in the parasitic capacitance Cp as a parasitic capacitance. Hereinafter, unless otherwise mentioned, the common voltage capacitance Cvcom may be a parasitic capacitance ( It demonstrates as included in Cp).
구동 정전용량(Cdrv)은 센서 패드(110)별 소정 주파수로 교번하는 교번 전압(Vdrv)을 공급하는 경로에 형성되는 정전용량이다. 구동 커패시터(Cdrv)에 인가되는 교번 전압(Vdrv)은 바람직하게는 구형파 신호이다. 교번 전압(Vdrv)은 듀티비(duty ratio)가 동일한 클럭 신호일 수도 있으나 듀티비가 상이할 수도 있다. 교번 전압(Vdrv)은 별도의 교번 전압 생성 수단에 의하여 제공될 수도 있으나, 공통 전압(Vcom)을 이용할 수도 있다.The driving capacitance Cdrv is a capacitance formed in a path for supplying an alternating voltage Vdrv alternately at a predetermined frequency for each 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 터치 정전용량(Ct)은 사용자가 센서 패드(110)를 터치할 경우에 센서 패드(110)와 사용자의 손가락 등의 터치 입력 도구 사이에 형성되는 정전용량을 나타낸 것이다.Meanwhile, in FIG. 4, the touch capacitance Ct represents the capacitance formed between the sensor pad 110 and a touch input tool such as a user's finger when the user touches the sensor pad 110.
도 5를 참고하면, 충전 신호(Vb)와 제어 신호(Vg)가 각각 트랜지스터(211)의 소스와 게이트에 인가되어 있다.Referring to FIG. 5, the charging signal Vb and the control signal Vg are applied to the source and the gate of the 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 올라가면 트랜지스터(211)가 턴 온되면서 충전 구간(T1)이 시작된다. 이에 따라 센서 패드(110)는 5V의 충전 신호(Vb)로 충전되며, 출력 전압(Vo)은 충전 전압(Vb)이 된다. 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)에도 충전 전압(Vb)에 의하여 전하가 충전된다. 충전 구간(T1)에서는 트랜지스터(211)가 턴 온되므로 교번 전압(Vdrv)은 출력 전압(Vo)에 영향을 미치지 않는다.First, a case in which a touch input tool is not touched on the sensor pad 110 will be described. After the charge signal Vb rises to 5V, for example, when the control signal Vg applied to the gate of the transistor 211 rises from the low voltage VL to the high voltage VH, the transistor 211 is turned on and the charging section is turned on. (T1) starts. Accordingly, the sensor pad 110 is charged with the charging signal Vb of 5V, 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 alternating 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. 이 때, 충전된 전하를 안정적으로 고립시키기 위하여 레벨 시프트 검출부(212)의 입력단은 하이 임피던스를 가질 수 있다.Next, when the sensing period T2 starts while the control signal Vg goes from the high voltage VH to the low voltage VL, the 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, the input terminal of the level shift detector 212 may have a high impedance to stably isolate the charged charge.
이와 같이 센서 패드(110) 등에 충전된 전하가 고립되어 있는 상태를 플로팅(floating) 상태라 한다. 이 때, 구동 커패시터(Cdrv)에 인가된 교번 전압(Vdrv)이, 예를 들면 0V에서 5V로, 상승하면 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)은 전압 레벨이 순간적으로 상승되고, 다시 5V에서 0V로 하강하면 출력 전압(Vo)의 레벨은 순간적으로 강하된다. 이 때의 전압 레벨의 상승과 강하는 연결된 정전 용량에 따라 상이한 값을 갖게 된다. 이렇게 연결된 정전 용량에 따라 전압 레벨의 상승 값 또는 하강 값이 바뀌는 현상은 "kick-back"이라고 불리기도 한다.The state in which the charges charged in the 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, for example, from 0 V to 5 V, the output voltage Vo of the sensor pad 110 is raised to a voltage level and then 5 V again. At 0V, the level of the output voltage Vo drops instantaneously. The rise and fall of the voltage level at this time will have different values depending on the connected capacitance. The rising or falling value of the voltage level according to the connected capacitance is also 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(ΔVo1)은 다음 [수학식 1]과 같다.When there is no touch on the sensor pad 110, that is, when the capacitor connected to the sensor pad 110 has only the driving capacitor Cdrv and the parasitic capacitor Cp, the output voltage Vo by these capacitors Cdrv and Cp The voltage variation of ΔVo1 is expressed by Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
Figure PCTKR2013004939-appb-I000001
Figure PCTKR2013004939-appb-I000001
여기서 VdrvH와 VdrvL은 각각 교번 전압(Vdrv)의 하이 레벨 전압 및 로우 레벨 전압이다. [수학식 1]의 ΔVo1는 터치가 발생하지 않은 센서 패드(110)의 전기적 특성에 대응하므로, 앞서 설명한 “비터치 기준값”으로 설정될 수 있다.Where VdrvH and VdrvL are the high level voltage and the low level voltage of the alternating voltage Vdrv, respectively. ΔVo1 of Equation 1 corresponds to an electrical characteristic of the sensor pad 110 in which no touch occurs, and thus may be set to the “non-touch reference value” described above.
다음으로 센서 패드(110)에 터치 입력 도구가 터치된 경우에 대하여 살펴본다. 터치 발생 시에는 센서 패드(110)와 터치 입력 도구 사이에 터치 커패시터(Ct)가 형성되며, 이에 따라 센서 패드(110)에 연결된 커패시터는 구동 커패시터(Cdrv)와 기생 커패시터(Cp) 외에도 터치 커패시터(Ct)가 더해진다. 앞서 설명한 방식과 마찬가지로 충전 구간(T3)을 거쳐 센싱 구간(T4)에서 이들 세 커패시터(Cdrv, Cp, Ct)에 의한 센서 패드(110)의 전압 변동(ΔVo2)은 다음 [수학식 2]와 같아진다.Next, a case in which the touch input tool is touched on the 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 ΔVo2 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.
[수학식 2][Equation 2]
Figure PCTKR2013004939-appb-I000002
Figure PCTKR2013004939-appb-I000002
[수학식 1]과 [수학식 2]를 비교하면, [수학식 2]의 분모 항목에 터치 정전용량(Ct)이 추가된 것이므로, 결국, 터치가 있는 경우의 전압 변동(ΔVo2)은 터치가 없는 경우의 전압 변동(ΔVo1)에 비하여 작고, 그 차이는 터치 용량(Ct)에 따라 달라진다. 이와 같이 터치 전후의 전압 변동(ΔVo)의 차이(ΔVo1 - ΔVo2)를 "레벨 시프트"라고 칭한다. Comparing [Equation 1] and [Equation 2], since the touch capacitance (Ct) is added to the denominator item of [Equation 2], the voltage fluctuation (ΔVo2) when there is a touch, the touch is It is small compared to the voltage fluctuation ΔVo1 in the absence, and the difference depends on the touch capacitance Ct. Thus, the difference (DELTA) Vo1-(DELTA) Vo2 of the voltage fluctuation (DELTA) Vo before and behind a touch is called "level shift."
따라서, 터치 미발생 시의 센서 패드(110)에서의 출력 전압(Vo)의 변동분(ΔVo1) 및 터치 발생시 센서 패드(110)에서의 출력 전압(Vo)의 변동분(ΔVo2)을 측정하여 레벨 시프트가 발생하였는지를 파악할 수 있으며, 이를 통해 터치 발생 여부를 검출할 수 있다.Accordingly, the level shift is measured by measuring the variation ΔVo1 of the output voltage Vo at the sensor pad 110 when no touch occurs and the variation ΔVo2 of the output voltage Vo at the sensor pad 110 when the touch occurs. It can be detected whether or not it occurred, and it can be detected whether or not the touch occurs.
레벨 시프트 값이 클수록 터치 시와 비터치 시를 명확히 구분할 수 있음은 당연하다. 그러나, 센서 패드(110)가 플로팅 상태일 때 교번 전압(Vdrv) 인가에 따른 출력 전압(Vo) 변동분(ΔVo1, ΔVo2)의 수식을 참조하면, 분모에 기생 정전용량(Cp)이 존재한다는 것을 알 수 있다. Naturally, the larger the level shift value, the more distinction is made between touch and non-touch. However, when the sensor pad 110 is in the floating state, the parasitic capacitance Cp is present in the denominator by referring to the formula of the variation of the output voltage Vo ΔVo1 and ΔVo2 according to the alternating voltage Vdrv. Can be.
본 발명의 일 실시예는 이러한 기생 정전용량(Cp)의 값을 조정하여, 교번 전압(Vdrv) 인가에 따른 터치 발생시 센서 패드(110)에서의 출력 전압(Vo) 변동분(ΔVo2)의 크기에 대한 오차 범위를 줄여, 터치 감도를 향상시키고 노이즈에 대한 내성을 강화하고자 한다.One embodiment of the present invention is to adjust the value of the parasitic capacitance (Cp), to the magnitude of the variation of the output voltage (Vo) (ΔVo2) in the sensor pad 110 when a touch occurs due to the application of the alternating voltage (Vdrv) By reducing the margin of error, we want to improve touch sensitivity and enhance noise immunity.
먼저, 정전용량이 발생하는 원리에 대해 설명하면 다음과 같다. First, the principle of generating the capacitance is as follows.
서로 다른 극성으로 대전된 도체의 근처가 유전율(ε)을 갖는 물질로 둘러싸여 있을 때, 각 도체 간 전위의 크기에 따라 도체에 모이는 전하의 양(Q)을 정전용량(C)이라고 한다. 즉, 정전용량(C)은 다음의 [수학식 3]으로 표현될 수 있다.When the vicinity of conductors charged with different polarities is surrounded by a material having a dielectric constant (ε), the amount of charge (Q) collected in the conductor according to the magnitude of the potential between the conductors is called the capacitance (C). That is, the capacitance C may be expressed by Equation 3 below.
[수학식 3][Equation 3]
C=ε*A/dC = ε * A / d
[수학식 3]을 참조하면, 정전용량(C)은 도체의 면적(A)에 비례하고 도체 사이의 거리(d)에 반비례한다. Referring to Equation 3, the capacitance C is proportional to the area A of the conductor and inversely proportional to the distance d between the conductors.
도 2에 도시되는 바와 같은 터치 검출 장치에 있어서, 센서 패드 또는 신호 배선 사이에는 유리(Glass) 또는 OCA 등과 같은 유전 물질이 존재하며, 상기 센서 패드 또는 신호 배선들은 서로 이러한 유전 물질을 통해 절연되어 있다. 센서 패드와 신호 배선은 도체이므로, 터치 검출 장치는 수많은 도체와 그 주변에 존재하는 유전 물질을 포함하는 구조, 즉, 정전용량을 형성하는 커패시터 구조를 갖게 된다. In the touch detection device as shown in FIG. 2, a dielectric material such as glass or OCA exists between the sensor pads or the signal wires, and the sensor pads or signal wires are insulated from each other through the dielectric material. . Since the sensor pad and the signal wiring are conductors, the touch detection apparatus has a structure including a large number of conductors and a dielectric material present around them, that is, a capacitor structure forming a capacitance.
각 도체(센서 패드 또는 신호 배선)의 넓이와 도체 간 거리, 도체 사이에 존재하는 유전물질의 유전율(ε)에 의해 원하지 않는 정전용량이 형성되게 되며, 이러한 정전용량이 기생 정전용량(Cp)이 된다.The undesired capacitance is formed by the width of each conductor (sensor pad or signal wiring), the distance between the conductors, and the dielectric constant (ε) of the dielectric material present between the conductors. do.
특히, 복수의 센서 패드가 행 및 열로 밀집하여 배치되는 터치 스크린 패널에서는 도체의 배열이 매우 조밀하고, 또한, 다수가 분포되어 있으므로, 이에 따라 발생하는 기생 정전용량(Cp)의 양은 매우 커지게 된다. 따라서, 이러한 기생 정전용량(Cp)을 조정하는 것은 터치 스크린 패널에 있어서 터치 검출과 관련된 성능에 영향을 미치는 중요한 요소가 된다.In particular, in a touch screen panel in which a plurality of sensor pads are arranged in a row and a column, the arrangement of the conductors is very dense and many are distributed, and thus the amount of parasitic capacitance Cp generated is very large. . Therefore, adjusting the parasitic capacitance Cp becomes an important factor affecting the performance related to touch detection in the touch screen panel.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치를 나타내는 도면이다.6 illustrates a touch detection device according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치에 있어서의 구동 장치(200)에는 기생 정전용량 제어부(250)가 더 포함될 수 있다. Referring to FIG. 6, the parasitic capacitance controller 250 may be further included in the driving device 200 in the touch detection apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 기생 정전용량 제어부(250)는 복수의 센서 패드(110) 중 현재 터치 여부 검출 대상이 되는 특정 센서 패드의 출력단 전압을 특정 센서 패드의 신호 배선과 인접한 신호 배선을 가진 다른 센서 패드에 공급한다. 이로 인해, 기생 정전용량 제어부(250)는 복수 개의 센서 패드 중 터치 여부 검출 대상이 되는 특정 센서 패드와 인접한 다른 센서 패드 사이에 발생하는 기생 정전용량을 감쇄시킬 수 있다.The parasitic capacitance control unit 250 according to an exemplary embodiment of the present invention has a signal line adjacent to a signal line of a specific sensor pad that outputs a voltage of an output terminal of a specific sensor pad to be detected as a current touch among the plurality of sensor pads 110. Supply to other sensor pads. For this reason, the parasitic capacitance controller 250 may attenuate the parasitic capacitance generated between a specific sensor pad which is a touch detection object among a plurality of sensor pads and another adjacent sensor pad.
도 7은 하나의 열에 속해 있는 n개의 센서 패드를 도시한 것으로, 기생 정전용량 감쇄의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 기생 정전용량 제어부(250)는 동일한 열에 속하는 복수의 센서 패드 중 현재 터치 여부 검출 대상이 되는 센서 패드(110-i)의 출력단 전압을 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 공급한다. 또한, 기생 정전용량 제어부(250)는 격리되어 배치되는 각 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n) 간의 쇼트(short) 방지 등을 위한 버퍼(251)를 포함할 수 있다. 즉, 현재 터치 여부 검출 대상이 되는 센서 패드(110-i)의 출력단 전압이 버퍼(251)에 입력되고, 버퍼(251)의 출력단은 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)들과 연결될 수 있다. FIG. 7 is a diagram illustrating n sensor pads belonging to one column and illustrating the principle of parasitic capacitance attenuation. Referring to FIG. 7, the parasitic capacitance control unit 250 may change the output terminal voltages of the sensor pads 110-i that are currently detected as touch targets among the plurality of sensor pads belonging to the same column to different sensor pads 110-1 and 110-. 2, ..., 110-n). In addition, the parasitic capacitance controller 250 may include a buffer 251 for preventing short between the sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n that are arranged in isolation. . That is, the output terminal voltage of the sensor pad 110-i, which is the current touch detection object, is input to the buffer 251, and the output terminal of the buffer 251 is connected to the other sensor pads 110-1, 110-2,. -n).
기생 정전용량 제어부(250)에 의해 기생 정전용량이 감쇄되는 이유에 대해 설명하면 다음과 같다. When the parasitic capacitance is attenuated by the parasitic capacitance control unit 250 will be described.
2개의 도체와 그 사이에 존재하는 유전 물질로 이루어지는 커패시터 구조에 있어서, 해당 구조에 충전되는 전하량(Q)은 Q=CV와 같은 수식으로 표현될 수 있다. 여기서, C는 해당 구조의 정전용량 값이며, V는 양 도체 사이의 전위차이다. In a capacitor structure composed of two conductors and a dielectric material present therebetween, the charge amount Q charged in the structure may be expressed by a formula such as Q = CV. Where C is the capacitance value of the structure, and V is the potential difference between the two conductors.
상기 수식에서, 전압(V)을 0에 가깝도록 수렴시키면, 도체간 전위 차에 의해 끌려지는 전하량(Q)도 0에 가깝게 수렴시킬 수 있다. 정전용량(C)은 전하의 충전 능력에 비례하는 것이므로, 충전되는 전하량(Q)이 0에 가깝게 된다면, 도체 간 관계에 의해 형성되는 정전용량(C)도 0에 가깝게 수렴한다는 의미가 된다. In the above formula, when the voltage V is converged to be close to zero, the amount of charge Q drawn by the potential difference between conductors can also be converged to be close to zero. Since the capacitance C is proportional to the charge capacity of the charge, if the amount of charge Q to be charged is close to zero, it means that the capacitance C formed by the relationship between conductors also converges close to zero.
다시 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예는 상기의 원리를 이용한 것으로, 특정 센서 패드(110-i)에 대해 터치 여부 검출을 하는 경우, 해당 센서 패드(110-i)와 주변에 존재하는 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)의 전위를 동일 레벨에 가깝도록 제어하여, 터치 여부 검출에 영향을 미치는 기생 정전용량(Cp)을 '0'에 가깝도록 보상하는 것이다. Referring back to FIG. 7, an embodiment of the present invention uses the above principle, and when detecting whether a specific sensor pad 110-i is touched, the sensor pad 110-i may be located around the sensor pad 110-i. By controlling the potentials of the sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n to be close to the same level, the parasitic capacitance Cp affecting the detection of touch is compensated to be close to '0'. will be.
예컨대, 도 7에 도시되는 바와 같이, 동일한 열에 속하는 센서 패드들 중 현재 터치 검출 대상이 되는 센서 패드(110-i)의 출력단 전압을 감쇄부(250)의 버퍼(251)를 통해 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 각각 인가하면, 센서 패드(110-i)와 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n) 간 전위차가 최소화되며, 이에 따라, 센서 패드 간 관계에 의해 발생하였던 기생 정전용량이 효과적으로 감쇄될 수 있다.For example, as illustrated in FIG. 7, the output terminal voltage of the sensor pad 110-i, which is the current touch detection target among the sensor pads belonging to the same column, may be changed through another buffer pad 251 through the buffer 251 of the attenuation unit 250. When applied to 110-1, 110-2, ..., 110-n, respectively, the potential difference between the sensor pad 110-i and the other sensor pads 110-1, 110-2, ..., 110-n is minimized. Accordingly, the parasitic capacitance generated by the relationship between the sensor pads can be effectively attenuated.
한편, 도 7에서는 터치 검출 대상이 되는 센서 패드(110-i)와 동일한 열에 속해 있는 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 센서 패드(110-i)의 출력단 전압을 인가하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 각각의 센서 패드와 구동 장치를 연결하는 신호 배선의 연결 형태에 따라 복수 센서 패드(110-i)와 동일한 행에 속해 있는 다른 센서 패드들에 센서 패드(110-i)의 출력단 전압을 인가할 수도 있다.Meanwhile, in FIG. 7, the output terminal of the sensor pad 110-i is connected to other sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n belonging to the same row as the sensor pad 110-i which is the touch detection target. Although described as applying a voltage, the present invention is not limited thereto, and the sensor is applied to other sensor pads belonging to the same row as the plurality of sensor pads 110-i according to the connection form of the signal wires connecting the respective sensor pads and the driving device. The output terminal voltage of the pad 110-i may be applied.
도 8은 복수의 센서 패드로 구성되는 센서 패드 열이 복수 개 포함되는 터치 검출 장치를 간략화하여 나타낸 도면으로서, 각각의 센서 패드와 이에 각각 연결된 신호 배선의 배치를 나타낸 도면이다. FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a touch detection apparatus including a plurality of sensor pad columns including a plurality of sensor pads, and illustrating an arrangement of each sensor pad and signal wires connected thereto.
센서 패드(110) 및 이와 연결되는 신호 배선(120) 상호 간에 발생하는 기생 정전용량(Cp)의 크기는 상호 전기 플럭스(Electric Flux)의 밀도가 높게 존재하는 구간일수록 커진다. 전술한 바와 같이, 정전용량의 크기는 도체 간 거리가 가까울수록 커지기 때문에 근접한 센서 패드(110) 간 신호 배선(120) 사이의 관계에 의해 기생 정전용량(Cp)은 크게 발생하게 된다. The size of the parasitic capacitance Cp generated between the sensor pad 110 and the signal wire 120 connected to the sensor pad 110 increases in a section in which the density of the mutual electric flux is high. As described above, since the capacitance increases as the distance between conductors increases, the parasitic capacitance Cp is largely generated due to the relationship between the signal wires 120 between the adjacent sensor pads 110.
도 8을 참조하면, 동일한 열에 속해있는 센서 패드(110)의 신호 배선(120)들은 매우 근접하게 배치되어 있다. 예를 들어, 동일한 열에 배치되어 있는 제1 센서 패드(110-1)와 제2 센서 패드(110-2) 간의 관계를 살펴보면, 제1 센서 패드(110-1)에 연결된 제1 신호 배선(120-1)과 제2 센서 패드(110-2)에 연결된 제2 신호 배선(120-2)이 매우 근접한 거리로 나란하게 배치되어 있으며, 서로 인접하게 배치된 총 길이는 제2 센서 패드(110-2)와 구동 장치(200; 도 6 참조)까지의 거리인 것을 알 수 있다. 한편, 이와 비교하여 볼 때, 서로 다른 열에 속하는 센서 패드 간 관계에 있어서는 각 센서 패드(110)에 연결된 신호 배선(120) 간 거리가 멀리 떨어져 있기 때문에 기생 정전용량(Cp)이 상대적으로 작게 형성된다. Referring to FIG. 8, the signal wires 120 of the sensor pads 110 belonging to the same column are arranged in close proximity. For example, referring to the relationship between the first sensor pad 110-1 and the second sensor pad 110-2 arranged in the same column, the first signal wire 120 connected to the first sensor pad 110-1 is described. 2 and the second signal wire 120-2 connected to the second sensor pad 110-2 are arranged side by side at a very close distance, and the total length of the second signal pads 110-2 adjacent to each other is adjacent to the second sensor pad 110-2. 2) and the driving device 200 (see FIG. 6). On the other hand, in comparison with each other, in the relationship between the sensor pads belonging to different columns, the parasitic capacitance Cp is formed relatively small because the distance between the signal wires 120 connected to each sensor pad 110 is far apart. .
즉, 각 센서 패드의 신호 배선(120) 간 거리가 멀리 떨어져 있는 서로 다른 열에 속하는 센서 패드 사이에 발생하는 기생 정전용량(Cp) 보다 센서 패드의 신호 배선(120) 간 거리가 인접한 동일한 열에 속하는 센서 패드 사이에 발생하는 기생 정전용량(Cp)이 상대적으로 매우 커지게 된다. That is, a sensor belonging to the same column having a distance between the signal wires 120 of the sensor pads closer to the parasitic capacitance Cp generated between the sensor pads belonging to different columns having a farther distance between the signal wires 120 of each sensor pad. The parasitic capacitance Cp occurring between the pads becomes relatively large.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 인접한 센서 패드(110) 간에 형성되는 기생 정전용량(Cp)을 최소화하기 위해, 터치 여부 검출 대상이 되는 센서 패드(110)의 출력단 전압을 해당 센서 패드의 신호 배선과 인접한 신호 배선을 가진 다른 센서 패드(110)에 공급하여 준다. Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, in order to minimize the parasitic capacitance Cp formed between the adjacent sensor pads 110, the output terminal voltage of the sensor pad 110 to be detected whether the touch is detected and the signal wires of the corresponding sensor pads. It is supplied to another sensor pad 110 having an adjacent signal line.
한편, 센서 패드(110) 간 기생 정전용량(Cp)의 크기는 해당 센서 패드(110)가 구동 장치(200; 도 6 참조)로부터 먼 거리에 배치되어 있을수록 커지게 된다. 구동 장치(200)와 먼 거리에 있을수록 해당 센서 패드(110) 및 이와 이웃한 센서 패드(110)에 연결된 각각의 신호 배선(120)의 길이, 즉, 각 센서 패드(110)에 연결된 신호 배선(120)이 나란하게 배치된 길이가 길어지기 때문이다.On the other hand, the size of the parasitic capacitance Cp between the sensor pads 110 becomes larger as the sensor pad 110 is disposed at a far distance from the driving device 200 (see FIG. 6). As the distance from the driving device 200 increases, the length of each signal wire 120 connected to the corresponding sensor pad 110 and the neighboring sensor pad 110, that is, the signal wire connected to each sensor pad 110 is increased. This is because the length of the 120 arranged side by side becomes longer.
터치 여부 검출 시에는 터치 수단(예를 들면, 손가락 등)과 센서 패드(110) 간에 발생하는 터치 정전용량(Ct)의 크기를 파악하여 그 터치 면적 또한 검출하게 되는데, 터치 면적 검출의 정확성을 위해서는 터치 정전용량(Ct)의 크기가 명확하게 산출되어야 한다. 따라서, 상대적으로 기생 정전용량(Cp)의 크기에 영향을 받지 않는 것이 바람직하다. At the time of detecting whether the touch is detected, the touch area (Ct) generated between the touch means (for example, a finger) and the sensor pad 110 is grasped to detect the touch area. The magnitude of the touch capacitance Ct should be clearly calculated. Therefore, it is desirable to be relatively unaffected by the size of the parasitic capacitance Cp.
전술한 바와 같이, 구동 장치(200)와 먼 거리에 배치되어 있는 센서 패드(110)들 간의 관계에서 상대적으로 큰 기생 정전용량(Cp)이 형성되게 되므로, 이러한 영향을 더욱 감쇄시키기 위해서는 도 8에 도시되는 바와 같이 구동 장치(200)와 먼 거리에 배치되어 있는 센서 패드(110)일수록 넓은 면적을 갖는 것이 바람직하다.As described above, since a relatively large parasitic capacitance Cp is formed in the relationship between the driving device 200 and the sensor pads 110 disposed at a long distance, in order to further reduce this effect, As shown in the figure, the sensor pad 110 disposed farther from the driving device 200 has a larger area.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 회로도를 간략화하여 나타낸 도면이다. 9 is a simplified circuit diagram of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 터치 검출부(210)에서 현재 터치 검출 대상으로 선택한 센서 패드(110)의 출력단 전압(Vo)이 기생 정전용량 제어부(250)의 버퍼(251)를 거쳐 특정 센서 패드의 신호 배선과 인접한 신호 배선을 가진 다른 센서 패드(110')들로 입력된다는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 버퍼(251)의 입력단은 현재 터치 검출 대상이 되는 센서 패드(110)의 출력단과 연결되고, 버퍼(251)의 출력단은 다른 센서 패드(110')에 각각 연결될 수 있다. 버퍼(251)는 현재 터치 여부 검출 대상이 되는 센서 패드(110)와 다른 센서 패드(110') 간 쇼트의 방지, 신호의 조정 및 간섭 방지 등의 기능을 하는 버퍼 증폭기(Buffer Amplifier)로 구현될 수 있다. 이 때, 검출 대상인 센서 패드(110)의 출력단 전압(Vo)을 그대로 다른 센서 패드(110')에 인가해 주어 센서 패드 간 전위를 동일 레벨로 만들어야 하므로, 버퍼 증폭기의 이득은 1이 되어야 하나, 필요에 따라 변경될 수도 있다. 즉, 센서 패드(110) 간 전위차를 '0'에 가깝게 하기 위해 기생 정전용량 제어부(250)에 포함되는 버퍼(251)의 이득은 변경될 수도 있다. Referring to FIG. 9, the output terminal voltage Vo of the sensor pad 110 selected by the touch detector 210 as the current touch detection object passes through the buffer 251 of the parasitic capacitance controller 250 to signal wiring of a specific sensor pad. It can be seen that it is input to other sensor pads 110 'having a signal wire adjacent to the. In detail, an input terminal of the buffer 251 may be connected to an output terminal of the sensor pad 110 that is a current touch detection target, and an output terminal of the buffer 251 may be connected to another sensor pad 110 ′, respectively. The buffer 251 may be implemented as a buffer amplifier that functions to prevent short circuits, adjust signals, and prevent interference between the sensor pad 110 and the other sensor pad 110 ′ currently being detected. Can be. At this time, since the output terminal voltage Vo of the sensor pad 110 to be detected is applied to another sensor pad 110 'as it is, the potential between the sensor pads must be made at the same level. Therefore, the gain of the buffer amplifier should be 1, It may be changed as necessary. That is, the gain of the buffer 251 included in the parasitic capacitance controller 250 may be changed to bring the potential difference between the sensor pads 110 close to '0'.
기생 정전용량 제어부(250)를 통해 기생 정전용량(Cp) 중 가장 크게 기여하는 부분, 즉, 인접한 센서 패드 간 관계에 따라 형성되는 기생 정전용량(Cp)이 최소한으로 감쇄될 수 있다. Through the parasitic capacitance control unit 250, the parasitic capacitance Cp, which is the largest contributing part of the parasitic capacitance Cp, that is formed according to the relationship between adjacent sensor pads, may be reduced to a minimum.
터치 검출부(210)의 다른 구성요소에 대한 설명 및 터치 검출 동작은 도 4를 참조하여 상세히 설명한 바와 같으므로, 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다. Since the description of the other components of the touch detector 210 and the touch detection operation have been described in detail with reference to FIG. 4, the description thereof will be omitted.
종래에는 터치 검출 대상이 되는 센서 패드(110)를 포함한 모든 센서 패드(110')는 플로팅(Floating), 접지(Gnd) 또는 프리 차지(Pre-charge) 중 어느 하나의 상태로 일괄적으로 설정되었었다.Conventionally, all of the sensor pads 110 'including the sensor pads 110 to be touch detected have been collectively set to any one of floating, ground, or precharge. .
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 터치 검출 대상이 되는 특정 센서 패드(110)에서의 출력단 전압(Vo)이 기생 정전용량 제어부(250)를 통해 특정 센서 패드(110)와 특정 센서 패드의 신호 배선과 인접한 신호 배선을 가진 다른 센서 패드(110')에 각각 인가된다. 따라서, 터치 검출 대상이 되는 센서 패드(110) 및 다른 센서 패드(110')들은 모두 플로팅 상태가 될 수 있다. 또한, 센서 패드(110) 및 다른 센서 패드(110')에 속하지 않는 센서 패드들은 종래 방식과 마찬가지로 플로팅(Floating), 접지(Gnd) 또는 프리 차지(Pre-charge) 중 어느 하나의 상태로 설정될 수 있다. However, according to an exemplary embodiment of the present invention, the output terminal voltage Vo of the specific sensor pad 110 to be detected by the touch is connected to the specific sensor pad 110 and the specific sensor pad through the parasitic capacitance controller 250. Each is applied to another sensor pad 110 'having a signal line and an adjacent signal line. Therefore, the sensor pad 110 and the other sensor pads 110 ′ which are the touch detection targets may both be in a floating state. In addition, the sensor pads 110 and the sensor pads that do not belong to the other sensor pads 110 ′ may be set to any one of floating, ground, or precharge as in the conventional method. Can be.
한편, 기생 정전용량 제어부는 이와는 다른 방법으로 센서 패드(110) 간 존재하는 기생 정전용량을 조정할 수 있다. On the other hand, the parasitic capacitance control unit may adjust the parasitic capacitance existing between the sensor pads 110 in a different manner.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치를 나타내는 도면이다.10 is a diagram illustrating a touch detection device according to another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구동 장치(200) 또한 기생 정전용량 제어부(260)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10, the driving device 200 of the touch detection apparatus according to another exemplary embodiment may further include a parasitic capacitance controller 260.
기생 정전용량 제어부(260)는 복수의 센서 패드(110) 중 현재 터치 여부 검출 대상이 되는 특정 센서 패드에 대하여, 제1프레임에서 검출된 특정 센서 패드의 출력단 전압을, 제2프레임에서 특정 센서 패드에 대한 터치 검출시, 상기 특정 센서 패드의 신호 배선과 인접한 신호 배선과 연결된 다른 센서 패드에 공급한다. 이로 인해, 기생 정전용량 제어부(260)는 복수 개의 센서 패드 중 터치 여부 검출 대상이 되는 특정 센서 패드와 인접한 다른 센서 패드 사이에 발생하는 기생 정전용량을 조정할 수 있다. 여기서, 프레임은 터치 위치를 검출하기 위해 복수의 센서 패드(110)에 대한 전압값을 검출하는 한 주기를 의미한다.The parasitic capacitance control unit 260 may determine the output terminal voltage of the specific sensor pad detected in the first frame and the specific sensor pad in the second frame with respect to the specific sensor pad that is currently detected as a touch target among the plurality of sensor pads 110. When a touch is detected, the signal is supplied to another sensor pad connected to the signal wire adjacent to the signal wire of the specific sensor pad. For this reason, the parasitic capacitance controller 260 may adjust the parasitic capacitance generated between the specific sensor pad which is a touch detection object among the plurality of sensor pads and another adjacent sensor pad. Here, the frame refers to one period of detecting voltage values for the plurality of sensor pads 110 to detect the touch position.
이를 위해, 기생 정전용량 제어부(260)는 버퍼(261; 도 12 참조) 및 멀티플렉서(262; 도 12 참조)를 포함할 수 있으며, 이와 관련하여 도 12 내지 도 13을 참조하여 후술하기로 한다.To this end, the parasitic capacitance controller 260 may include a buffer 261 (see FIG. 12) and a multiplexer 262 (see FIG. 12), which will be described later with reference to FIGS. 12 to 13.
도 11은 하나의 열에 속해 있는 n개의 센서 패드를 도시한 것으로, 기생 정전용량 조정의 원리를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating n sensor pads belonging to one column and illustrating the principle of parasitic capacitance adjustment.
기생 정전용량 제어부(260)는 격리되어 배치되는 각 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n) 간의 쇼트(short) 방지 등을 위한 버퍼(261)를 포함할 수 있다. The parasitic capacitance controller 260 may include a buffer 261 for preventing short between the sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n that are arranged in isolation.
2개의 도체와 그 사이에 존재하는 유전 물질로 이루어지는 커패시터 구조에 있어서, 해당 구조에 충전되는 전하량(Q)은 Q=CV와 같다는 것은 앞서 설명한 바와 같다. 이 수식에서 정전용량(C)을 증가시키면 전하량(Q)의 유입 또는 유출이 없는 상황에서 전압(V), 즉 두 도체 간 전위차는 줄어들게 된다.In a capacitor structure composed of two conductors and a dielectric material present therebetween, the charge amount Q charged in the structure is equal to Q = CV as described above. In this equation, increasing the capacitance (C) reduces the voltage (V), that is, the potential difference between the two conductors in the absence of the inflow or outflow of the charge (Q).
다시 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예는 상기의 원리를 이용한 것으로, 터치 검출 대상이 되는 특정 센서 패드(110-i)에 대한 터치 검출시, 이전 프레임에서의 상기 특정 센서 패드(110-i) 출력 전압을 현재 프레임에서 버퍼(261)를 통해 주변에 존재하는 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 입력함으로써, 센서 패드(110-i)의 출력단 전압과 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n) 간에 정전용량을 생성시키고, 이에 따라 센서 패드(110-i)의 출력단 전압의 값의 변화 범위를 줄인다.Referring back to FIG. 11, an embodiment of the present invention uses the above principle, and when detecting a touch on a specific sensor pad 110-i that is a touch detection target, the specific sensor pad 110-in the previous frame. i) By inputting the output voltage to the sensor pads (110-1, 110-2, ..., 110-n) in the periphery through the buffer 261 in the current frame, the output terminal voltage of the sensor pad (110-i) and The capacitance is generated between the other sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n, thereby reducing the change range of the value of the output terminal voltage of the sensor pad 110-i.
구체적으로, 제1프레임에서 검출되는 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압이 2V, 제2프레임에서 검출되는 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압이 0V인 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. Specifically, the case where the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame is 2V and the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the second frame is 0 V will be described below. Same as
제1프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압 2V을 제2프레임에서 특정 센서 패드(110-i)에 대한 터치 검출시, 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 인가하게 되면, 제2프레임에서 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압이 0V이나 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에는 2V가 인가된다. 이로 인해, 특정 센서 패드(110-i)와 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n) 간에 전위차가 발생하게 되어, 정전용량(C)이 발생하게 된다. 이 때, 전하량(Q)은 새로 생기거나 없어지지 않으므로, 전하량(Q)이 일정한 상태에서 정전용량(C)이 생성되어 증가하게 되면 전압(V)은 줄어들게 된다. 이 때, 전압(V)은 제2프레임에서 특정 센서 패드(110-i)에 대한 터치 검출시 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압과 제1프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압 간의 전위차를 의미한다. 따라서, 결과적으로 제1프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압과 제2프레임에서 특정 센서 패드(110-i)에 대한 터치 검출시 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압 간의 전위차가 줄어들게 되는 것이다.When the output terminal voltage 2V of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame is touched on the specific sensor pad 110-i in the second frame, the other sensor pads 110-1, 110-2,. , 110-n), the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i is 0V in the second frame, or 2V is applied to the other sensor pads 110-1, 110-2, ..., 110-n. do. As a result, a potential difference occurs between the specific sensor pad 110-i and the other sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n, and the capacitance C is generated. At this time, since the charge amount Q is not newly generated or lost, the voltage V decreases when the capacitance C is generated and increased in a constant state. At this time, the voltage V is the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected when the touch is detected on the specific sensor pad 110-i in the second frame and the specific sensor pad 110 detected in the first frame. -i) means the potential difference between the output terminal voltage. Therefore, as a result, the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame and the touch of the specific sensor pad 110-i detected when the touch is detected on the specific sensor pad 110-i in the second frame. The potential difference between the output terminal voltages is reduced.
즉, 현재 특정 센서 패드에 대한 터치 검출시, 이전에 검출된 특정 센서 패드의 출력단 전압을 다른 센서 패드에 인가하게 되면, 현재 검출되는 특정 센서 패드의 출력단 전압을 다른 센서 패드에 인가하는 경우보다 각각의 프레임에서 검출되는 특정 센서 패드의 출력단 전압 간의 값에 대한 오차 범위를 줄여, 터치 감도를 향상시킬 수 있다.That is, when the touch detection for the current specific sensor pad is applied, when the output terminal voltage of the previously detected specific sensor pad is applied to another sensor pad, the output terminal voltage of the currently detected specific sensor pad is applied to other sensor pads, respectively. The touch sensitivity may be improved by reducing an error range with respect to a value between output terminal voltages of a specific sensor pad detected in a frame.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 기생 정전용량 제어부의 일례를 도시한 도면이다.12 is a diagram illustrating an example of a parasitic capacitance controller of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 기생 정전용량 제어부(260)는 제1프레임에서 검출된 복수의 센서 패드 중 터치 여부 검출 대상이 되는 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압을, 제2프레임에서 센서 패드(110-i)에 대한 터치 검출시, 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 공급한다. Referring to FIG. 12, the parasitic capacitance control unit 260 measures the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i that is a touch detection object among the plurality of sensor pads detected in the first frame, and the sensor pad in the second frame. Upon touch detection for 110-i, it is supplied to other sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n.
또한, 기생 정전용량 제어부(260)는 버퍼(261) 및 멀티플렉서(262)를 포함할 수 있다. 이 때, 버퍼(261)는 격리되어 배치되는 각 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n) 간의 쇼트(short) 방지 등을 위한 것이며, 멀티플렉서(262)는 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 공급되는 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압을 선택하기 위한 것이다. 구체적으로, 터치 여부 검출 대상이 되는 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압이 버퍼(261)에 입력되고, 버퍼(261)의 출력단은 멀티플렉서(262)의 입력단에 연결되며, 멀티플렉서(262)의 출력단은 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)들과 연결될 수 있다. 이 때, 멀티플렉서(262)는, 제1프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압 및 제2프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압 중 하나를 선택하여, 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 각각 선택적으로 인가되도록 할 수 있다.In addition, the parasitic capacitance controller 260 may include a buffer 261 and a multiplexer 262. At this time, the buffer 261 is for preventing short between each of the sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n that are arranged in isolation, and the multiplexer 262 is used for another sensor pad ( To select the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i supplied to 110-1, 110-2,. Specifically, the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i to be detected as touch is input to the buffer 261, the output terminal of the buffer 261 is connected to the input terminal of the multiplexer 262, and the multiplexer 262. The output terminal of may be connected to the other sensor pads (110-1, 110-2, ..., 110-n). At this time, the multiplexer 262 selects one of an output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame and an output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the second frame. It can be selectively applied to the other sensor pad (110-1, 110-2, ..., 110-n), respectively.
멀티플렉서(262)는 제2프레임에서 특정 센서 패드(110-i)에 대한 터치 검출시, 제1프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압을 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 공급할 수 있다. 다만, 멀티플렉서(262)는 소정의 조건에 한하여, 제2프레임에서 특정 센서 패드(110-i)에 대한 터치 검출시, 제2프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압을 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 멀티플렉서(262)는 제2프레임에서 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압이 터치 검출을 위한 기준치 보다 높은 경우, 제2프레임에서 특정 센서 패드(110-i)에 대한 터치 검출시, 제2프레임에서 검출되는 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압을 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 공급할 수 있다. 이 때, 기준치는 터치가 발생한 경우에 검출 가능한 센서 패드(110-i)의 출력단 전압의 값으로 미리 설정될 수 있다.When the multiplexer 262 detects a touch on the specific sensor pad 110-i in the second frame, the multiplexer 262 may change the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame to be different from the sensor pads 110-1 and 110. -2, ..., 110-n). However, the multiplexer 262 may change the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the second frame when the touch of the specific sensor pad 110-i is detected in the second frame only under a predetermined condition. The sensor pads 110-1, 110-2, ..., 110-n can be supplied. For example, the multiplexer 262 detects touch on a specific sensor pad 110-i in the second frame when the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i is higher than a reference value for touch detection in the second frame. The output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the second frame may be supplied to other sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n. In this case, the reference value may be set in advance to a value of an output terminal voltage of the sensor pad 110-i that is detectable when a touch occurs.
즉, 제1프레임에서 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압과 제2 프레임에서 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압의 차가 임계치 이상인 경우, 멀티플렉서(262)는 제2프레임에서 특정 센서 패드(110-i)에 대한 터치 검출시 제1프레임이 아닌 제2프레임에서의 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압을 주변 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 입력할 수 있다. 이는, 상기의 경우 제1프레임과 제2프레임 사이에 터치에서 비터치, 또는 비터치에서 터치로 상태 변화가 일어났다는 것이므로, 양 프레임에서 검출되는 센서 패드(110)의 출력단 전압차를 감소시킬 필요가 없기 때문이다.That is, when the difference between the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i in the first frame and the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i in the second frame is greater than or equal to the threshold value, the multiplexer 262 may determine the specific sensor in the second frame. When the touch of the pad 110-i is detected, the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i in the second frame instead of the first frame is set as the peripheral sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n. ) Can be entered. In this case, since the state change occurred from touch to non-touch or non-touch to touch between the first frame and the second frame, it is necessary to reduce the output terminal voltage difference of the sensor pad 110 detected in both frames. Because there is no.
또한, 멀티플렉서(262)는 제1프레임에서 특정 센서 패드(110-i)에 대한 터치 검출시 제1프레임이 최초 프레임인 경우, 제1프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압을, 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 공급할 수 있다. 이는, 제1프레임이 최초 프레임인 경우에는, 이전 프레임에 대한 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압이 없기 때문에, 멀티플렉서(262)가 버퍼(261)를 통해 제1프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압을, 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 공급하게 된다. 이로 인해, 제1프레임에서는 센서 패드 간 관계에 의해 발생하는 기생 정전용량을 감쇄시켜, 터치 여부 검출에 오류를 방지할 수 있다. 구체적으로, Q=CV의 수식에서 전압(V)이 0으로 수렴하므로, 정전용량(C), 즉 특정 센서 패드(110-i)와 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n) 사이의 기생 정전용량이 줄어든다. 따라서, [수학식 2]를 통해 산출되는 전압 변동(ΔVo2)이 증가하게 되어, 초기 터치 검출에 대한 정확도가 향상될 수 있다.In addition, when the first frame is the first frame when detecting the touch of the specific sensor pad 110-i in the first frame, the multiplexer 262 outputs the voltage of the output terminal of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame. Can be supplied to other sensor pads 110-1, 110-2, ..., 110-n. This is because when there is no output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i for the previous frame when the first frame is the first frame, the multiplexer 262 detects the specific sensor detected in the first frame through the buffer 261. The output terminal voltage of the pad 110-i is supplied to the other sensor pads 110-1, 110-2,..., 110-n. For this reason, in the first frame, parasitic capacitance generated by the relationship between the sensor pads can be attenuated, thereby preventing errors in the detection of touch. Specifically, since the voltage V converges to 0 in the formula of Q = CV, the capacitance C, that is, the sensor pads 110-1, 110-2, ..., 110 different from the specific sensor pad 110-i. parasitic capacitance between -n) is reduced. Therefore, the voltage variation ΔVo2 calculated through Equation 2 is increased, so that the accuracy of initial touch detection may be improved.
한편, 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압이 멀티플렉서(262)를 통해 제1프레임과 제2프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압 중 하나가 선택되는 방식으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압이 메모리(230)에 저장되었다가 멀티플렉서(262)에 입력될 수도 있다. 즉, 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압은 메모리(230; 도 3 참조)에 저장될 수 있으며, 메모리(230)에 저장된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압이 멀티플렉서(262)로 입력될 수 있다. 예를 들어, 제1프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압은 아날로그-디지털 변환하여 메모리(230)에 미리 저장되고, 제2프레임에서 특정 센서 패드(110-i)에 대한 터치 검출시, 제1프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압이 디지털-아날로그 변환하여 멀티플렉서(262)로 입력됨에 따라, 다른 센서 패드(110-1, 110-2, …, 110-n)에 각각 공급될 수 있다. 이 때, 제2프레임에서 검출된 특정 센서 패드(110-i)의 출력단 전압은 아날로그-디지털 변환하여 메모리(230)에 저장될 수 있다.Meanwhile, the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i is described in such a manner that one of the output terminal voltages of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame and the second frame is selected through the multiplexer 262. However, the present invention is not limited thereto, and the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i may be stored in the memory 230 and then input to the multiplexer 262. That is, the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i may be stored in the memory 230 (see FIG. 3), and the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i stored in the memory 230 may be the multiplexer 262. Can be entered. For example, the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame is pre-stored in the memory 230 by analog-to-digital conversion, and for the specific sensor pad 110-i in the second frame. When the touch is detected, as the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the first frame is digital-analog converted and input to the multiplexer 262, other sensor pads 110-1, 110-2,. 110-n), respectively. In this case, the output terminal voltage of the specific sensor pad 110-i detected in the second frame may be analog-digital converted and stored in the memory 230.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 회로도를 간략화하여 나타낸 도면이다. 13 is a simplified circuit diagram of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 터치 검출부(210)에서 현재 터치 검출 대상으로 선택한 센서 패드(110)에 대하여, 제1프레임에서 검출된 센서 패드(110)의 출력단 전압(Vo)이, 제2프레임에서 센서 패드(110)에 대한 터치 검출시 기생 정전용량 제어부(260)의 버퍼(261) 및 멀티플렉서(262)를 거쳐 센서 패드(110)의 신호 배선과 인접한 신호 배선과 연결된 다른 센서 패드(110')들로 입력된다. 구체적으로, 버퍼(261)의 입력단은 현재 터치 검출 대상이 되는 센서 패드(110)의 출력단과 연결되고, 버퍼(261)의 출력단은 멀티플렉서(262)의 입력단에 연결되며, 멀티플렉서(262)의 출력단은 다른 센서 패드(110')에 각각 연결될 수 있다. Referring to FIG. 13, the output terminal voltage Vo of the sensor pad 110 detected in the first frame is detected in the second frame with respect to the sensor pad 110 selected as the current touch detection target by the touch detector 210. The other sensor pads 110 ′ connected to the signal wires adjacent to the signal wires of the sensor pad 110 through the buffer 261 and the multiplexer 262 of the parasitic capacitance controller 260 when the touch on the pad 110 is detected. Is entered. Specifically, the input terminal of the buffer 261 is connected to the output terminal of the sensor pad 110 to be the current touch detection target, the output terminal of the buffer 261 is connected to the input terminal of the multiplexer 262, the output terminal of the multiplexer 262 May be connected to different sensor pads 110 ', respectively.
버퍼(261)는 현재 터치 여부 검출 대상이 되는 센서 패드(110)와 다른 센서 패드(110') 간 쇼트의 방지, 신호의 조정 및 간섭 방지 등의 기능을 하는 버퍼 증폭기(Buffer Amplifier)로 구현될 수 있다. 이 때, 제1프레임에서 검출된 검출 대상인 센서 패드(110)의 출력단 전압(Vo)을, 제2프레임에서 센서 패드(110)에 대한 터치 검출시, 다른 센서 패드(110')에 인가해야 하므로, 버퍼 증폭기의 이득은 1이 되어야 하나, 필요에 따라 변경될 수도 있다. 즉, 제1프레임과 제2프레임에서의 센서 패드(110) 간 전위차를 줄이기 위해 기생 정전용량 제어부(260)에 포함되는 버퍼(261)의 이득은 변경될 수도 있다.The buffer 261 may be implemented as a buffer amplifier that functions to prevent shorts, adjust signals, and prevent interference between the sensor pad 110 and the other sensor pad 110 'that are currently detected as touches. Can be. In this case, the output terminal voltage Vo of the sensor pad 110, which is the detection target detected in the first frame, must be applied to the other sensor pad 110 ′ when the touch of the sensor pad 110 is detected in the second frame. However, the gain of the buffer amplifier should be 1, but may be changed as necessary. That is, the gain of the buffer 261 included in the parasitic capacitance controller 260 may be changed to reduce the potential difference between the sensor pad 110 in the first frame and the second frame.
기생 정전용량 제어부(260)를 통해 기생 정전용량(Cp) 중 가장 크게 기여하는 부분, 즉, 인접한 센서 패드 간 관계에 따라 형성되는 기생 정전용량(Cp)을 조정함으로써, 터치 검출시 센서 패드(110)의 출력단 전압값에 대한 오차 범위를 줄여 터치 검출에 대한 감도를 향상시킬 수 있다. The parasitic capacitance control unit 260 adjusts the parasitic capacitance Cp that contributes the most, that is, the parasitic capacitance Cp formed according to the relationship between adjacent sensor pads, thereby detecting the sensor pad 110 during touch detection. It is possible to improve the sensitivity to touch detection by reducing the error range of the output terminal voltage value.
본 발명의 실시예에 따르면, 기생 정전용량 제어부(260)에 의해 인접한 센서 패드 사이에 발생하는 기생 정전용량 발생이 억제 또는 생성될 수 있다. 이로 인해, 기생 정전용량을 조정할 수 있고, 이에 따라, 센서 패드의 출력단 전압값에 대한 오차 범위를 줄여 터치 발생 여부 검출의 감도를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the parasitic capacitance generated by the parasitic capacitance controller 260 between adjacent sensor pads may be suppressed or generated. As a result, the parasitic capacitance can be adjusted, thereby reducing the error range of the output terminal voltage value of the sensor pad, thereby improving the sensitivity of detecting the touch occurrence.
한편, 도 14을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에 있어서는 복수의 센서 패드로 구성되는 열과 이웃하는 열 사이에 더미 라인(300)이 더 형성될 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 14, in the touch detection apparatus according to the embodiment of the present invention, a dummy line 300 may be further formed between a column composed of a plurality of sensor pads and a neighboring column.
이는 특정 센서 패드(110)와 이웃하는 열에 속하는 센서 패드(110'') 간의 관계에 의한 기생 정전용량(Cp)을 감쇄시키기 위한 것이다. This is to attenuate the parasitic capacitance Cp due to the relationship between the specific sensor pad 110 and the sensor pad 110 ″ belonging to the neighboring heat.
구체적으로, 특정 열에 속하는 센서 패드(110)와 연결된 신호 배선(120)은 다른 열에 속하는 센서 패드(110'')와 연결된 신호 배선(120'')과의 관계에 있어서도 기생 정전용량(Cp)을 발생시킬 수 있다. 특히, 신호 배선(120)의 배치 형태로 비추어 보았을 때 구동 장치(200; 도 6 및 도 10 참조)로부터 멀리 떨어져 있는 센서 패드(110)일수록 그에 연결된 신호 배선(120)이 이웃 열의 센서 패드(110'')와 연결된 신호 배선(120'')과 매우 근접해 있기 때문에, 이웃 열에 속하는 센서 패드(110'')와의 관계에서 더욱 심한 기생 정전용량(Cp)을 발생시킨다.Specifically, the signal wires 120 connected to the sensor pads 110 belonging to a specific column also have a parasitic capacitance Cp even in a relationship with the signal wires 120 ″ connected to the sensor pads 110 ″ belonging to another column. Can be generated. In particular, in the light of the arrangement of the signal wires 120, the sensor wires 110 that are farther from the driving device 200 (see FIGS. 6 and 10) are connected to the sensor wires 110 in the neighboring rows. Because it is in close proximity to the signal line 120 '' connected to ''), a more severe parasitic capacitance Cp is generated in relation to the sensor pad 110 '' belonging to the neighboring column.
이러한 이웃한 열 간의 관계에서 발생하는 기생 정전용량(Cp) 또한 감쇄시키기 위해, 열과 열 사이에는 더미 라인(300)이 형성될 수 있다.In order to attenuate the parasitic capacitance Cp generated in the relationship between neighboring columns, a dummy line 300 may be formed between the columns.
더미 라인(300)은 열과 열 사이에서 구동 장치(200; 도 6 및 도 10 참조)로부터 멀어지는 방향, 즉, 열 방향으로 연장될 수 있다.The dummy line 300 may extend in a direction away from the driving device 200 (see FIGS. 6 and 10), that is, in a column direction between rows.
열과 열 사이에 배치된 더미 라인(300)에는 아무런 신호도 인가되지 않을 수 있으나(고립 상태로 유지), 구동 장치(200; 도 6 및 도 10 참조)로부터 구동 신호가 인가될 수도 있다. Although no signal may be applied to the dummy line 300 disposed between the column and the column, the signal may be applied from the driving device 200 (see FIGS. 6 and 10).
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 나타내는 도면으로서, 열과 열 사이에 배치된 더미 라인(300)에 구동 신호가 인가되는 원리를 설명하는 도면이다. FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention, and illustrates a principle in which a driving signal is applied to a dummy line 300 disposed between columns.
도 15를 참조하면, 터치 패널(100)에 복수의 센서 패드(110)가 N×M의 매트릭스 형태로 배열되는 경우, 구동 장치(200)의 터치 검출부(210)에는 N개의 멀티플렉서(MUX)를 포함한다. Referring to FIG. 15, when the plurality of sensor pads 110 are arranged in a matrix form of N × M in the touch panel 100, N multiplexers MUX are provided in the touch detection unit 210 of the driving device 200. Include.
즉, 하나의 열에 대해 하나의 멀티플렉서(MUX)가 구비되며, 멀티플렉서(MUX)는 하나의 열에 속하는 M개의 센서 패드(110) 중 하나를 선택한다. 이를 위해 멀티플렉서(MUX)에는 센서 패드 선택 핀(SP)이 M개 구비되고, M개의 센서 패드 선택 핀(SP)은 하나의 열에 속하는 M개의 센서 패드(110)들과 신호 배선을 통해 각각 연결된다. 멀티플렉서(MUX)에 의해 선택된 센서 패드(110)에는 구동 신호가 공급되어 터치 여부 검출이 이루어진다. 이 때, 해당 구동 신호가 터치 검출 대상이 되는 센서 패드(110)가 속하는 열의 좌우에 배치되어 있는 더미 라인(300)에도 공급될 수 있다. 이를 위해 멀티플렉서(MUX)는 더미 라인 구동 핀(DP)을 더 구비할 수 있다. 더미 라인 구동 핀(DP)은 센서 패드(110)에의 터치 여부 검출을 위한 구동 신호 인가 시, 해당 구동 신호가 더미 라인(300)에도 공급될 수 있도록 한다. 즉, 더미 라인(300)은 터치 검출부(210)의 멀티플렉서(MUX)에 구비된 더미 라인 구동 핀(DP)과 연결되어 있을 수 있다. That is, one multiplexer MUX is provided for one column, and the multiplexer MUX selects one of the M sensor pads 110 belonging to one column. To this end, M multiple sensor pad selection pins SP are provided in the multiplexer MUX, and M sensor pad selection pins SP are connected to M sensor pads 110 belonging to one column through signal lines. . The sensor pad 110 selected by the multiplexer MUX is supplied with a driving signal to detect whether a touch is made. In this case, the corresponding driving signal may be supplied to the dummy line 300 disposed on the left and right of the column to which the sensor pad 110 to be touch detected belongs. To this end, the multiplexer MUX may further include a dummy line driving pin DP. The dummy line driving pin DP allows the corresponding driving signal to be supplied to the dummy line 300 when the driving signal for detecting the touch of the sensor pad 110 is applied. That is, the dummy line 300 may be connected to the dummy line driving pin DP provided in the multiplexer MUX of the touch detector 210.
특정 센서 패드(110)에 대해 터치 여부 검출 동작이 이루어질 때, 이 센서 패드(110)와 인접한 열에 속하는 센서 패드는 서로 다른 전위를 가질 수 있으며, 이에 따라 이웃한 열에 속하는 센서 패드 간 관계에 의해 기생 정전용량(Cp)이 발생할 수 있다. 그러나, 도 15에 도시되는 바와 같이 특정 센서 패드(110)에 대한 터치 여부 검출 동작 시, 더미 라인(300)에도 구동 신호가 인가된다면, 해당 센서 패드(110)와 가장 인접한 도체인 더미 라인(300)은 실질적으로 동일한 전위를 갖게 되어, 열과 열 사이의 관계에 따른 기생 정전용량(Cp) 발생 또한 방지될 수 있다.When a touch detection operation is performed on a specific sensor pad 110, the sensor pads belonging to a column adjacent to the sensor pad 110 may have different potentials, and thus, parasitics may be caused by the relationship between the sensor pads belonging to the neighboring rows. Capacitance Cp may occur. However, as shown in FIG. 15, if a driving signal is also applied to the dummy line 300 during the touch detection operation on the specific sensor pad 110, the dummy line 300 which is the closest conductor to the corresponding sensor pad 110. ) Has substantially the same potential, so that parasitic capacitance Cp due to the relationship between heat and heat can also be prevented.
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.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may 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 represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention.

Claims (15)

  1. 복수 개의 센서 패드 및 상기 복수 개의 센서 패드 각각에 연결된 신호 배선을 포함하는 터치 패널의 터치 검출 장치에 있어서,In the touch detection device of the touch panel comprising a plurality of sensor pads and signal wires connected to each of the plurality of sensor pads,
    상기 복수 개의 센서 패드 중 터치 여부 검출 대상이 되는 특정 센서 패드와 인접한 다른 센서 패드 사이에 발생하는 기생 정전용량을 제어하기 위한 기생 정전용량 제어부를 포함하되,Parasitic capacitance control unit for controlling the parasitic capacitance generated between the specific sensor pad to be detected whether the touch of the plurality of sensor pads and the other adjacent sensor pad,
    상기 기생 정전용량 제어부는, 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 특정 센서 패드의 신호 배선에 인접한 신호 배선과 연결된 다른 센서 패드에 인가되도록 하는, 터치 검출 장치.And the parasitic capacitance controller is configured to apply an output terminal voltage of the specific sensor pad to another sensor pad connected to a signal wire adjacent to a signal wire of the specific sensor pad.
  2. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 기생 정전용량 제어부는, The parasitic capacitance control unit,
    상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 특정 센서 패드의 검출 시기에 상기 다른 센서 패드에 인가되도록 하는, 터치 검출 장치.And an output terminal voltage of the specific sensor pad is applied to the other sensor pad at the time of detecting the specific sensor pad.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 기생 정전용량 제어부는 버퍼를 포함하며, The parasitic capacitance control unit includes a buffer,
    상기 버퍼의 입력단은 상기 특정 센서 패드의 출력단과 연결되고, 상기 버퍼의 출력단은 상기 다른 센서 패드에 각각 연결되는, 터치 검출 장치.And an input terminal of the buffer is connected to an output terminal of the specific sensor pad, and an output terminal of the buffer is connected to the other sensor pad, respectively.
  4. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 기생 정전용량 제어부는, The parasitic capacitance control unit,
    제1 프레임 및 제2 프레임에서 검출된 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압 중 하나가 상기 제2 프레임에서 상기 다른 센서 패드에 선택적으로 인가되도록 하는, 터치 검출 장치.And one of the output terminal voltages of the specific sensor pad detected in the first frame and the second frame is selectively applied to the other sensor pad in the second frame.
  5. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein
    상기 기생 정전용량 제어부는, 버퍼 및 멀티플렉서를 포함하며,The parasitic capacitance controller includes a buffer and a multiplexer,
    상기 버퍼의 입력단은 상기 특정 센서 패드의 출력단과 연결되고, 상기 버퍼의 출력단은 상기 멀티플렉서의 입력단에 연결되며, 상기 멀티플렉서의 출력단은 상기 다른 센서 패드에 각각 연결되는, 터치 검출 장치.And an input terminal of the buffer is connected to an output terminal of the specific sensor pad, an output terminal of the buffer is connected to an input terminal of the multiplexer, and an output terminal of the multiplexer is respectively connected to the other sensor pad.
  6. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein
    상기 기생 정전용량 제어부는, 상기 제1프레임 및 상기 제2프레임에서 검출된 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압 중 하나를 선택하여, 상기 다른 센서 패드에 각각 인가되도록 하는, 터치 검출 장치.The parasitic capacitance controller selects one of an output terminal voltage of the specific sensor pad detected in the first frame and the second frame and applies the applied voltage to the other sensor pad, respectively.
  7. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 기생 정전용량 제어부는, 상기 제1프레임이 최초 프레임인 경우, 상기 제1프레임에서 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 다른 센서 패드에 인가되도록 하는, 터치 검출 장치.The parasitic capacitance controller is configured to apply an output terminal voltage of the specific sensor pad to the other sensor pad in the first frame when the first frame is the first frame.
  8. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 기생 정전용량 제어부는, 상기 제2프레임에서 검출된 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 터치 검출을 위한 기준치 보다 높은 경우, 상기 제2프레임에서 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 다른 센서 패드에 인가되도록 하는, 터치 검출 장치.When the output terminal voltage of the specific sensor pad detected in the second frame is higher than a reference value for touch detection, the parasitic capacitance controller applies the output terminal voltage of the specific sensor pad to the other sensor pad in the second frame. Touch detection device.
  9. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 복수 개의 센서 패드는 행 및 열 방향으로 배치되며, 상기 열과 열 사이에는 열 방향으로 배치되어 인접한 열에 속하는 센서 패드 간 관계에 따른 기생 정전용량 발생을 억제하는 더미 라인이 형성되는, 터치 검출 장치.The plurality of sensor pads are disposed in a row and a column direction, and a dummy line is disposed between the columns and the columns to suppress parasitic capacitance generation due to a relationship between sensor pads belonging to adjacent columns.
  10. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 복수 개의 센서 패드는 상기 센서 패드를 구동하는 구동 장치로부터 멀리 떨어질수록 큰 면적을 갖는, 터치 검출 장치.And the plurality of sensor pads have a larger area away from the driving device for driving the sensor pads.
  11. 복수 개의 센서 패드 및 상기 복수 개의 센서 패드 각각에 연결된 신호 배선을 포함하는 터치 패널의 터치 검출 방법에 있어서,In the touch detection method of a touch panel comprising a plurality of sensor pads and signal wires connected to each of the plurality of sensor pads,
    상기 복수 개의 센서 패드 중 터치 여부 검출 대상이 되는 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 특정 센서 패드의 신호 배선에 인접한 신호 배선과 연결된 다른 센서 패드에 인가되도록 하여 기생 정전용량을 제어하는 단계; 및Controlling parasitic capacitance by applying an output terminal voltage of a specific sensor pad, which is a touch detection object, of the plurality of sensor pads to another sensor pad connected to a signal wire adjacent to a signal wire of the specific sensor pad; And
    상기 특정 센서 패드의 출력단 전압 변화의 차이에 기초하여 터치 여부를 검출하는 단계를 포함하되,Detecting whether or not the touch based on the difference in the output terminal voltage change of the specific sensor pad,
    상기 감쇄 단계는 상기 특정 센서 패드의 검출 시기에 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 특정 센서 패드의 신호 배선과 인접한 신호 배선을 가진 다른 센서 패드에 인가되도록 하는, 터치 검출 방법.And the attenuation step causes the output terminal voltage of the specific sensor pad to be applied to another sensor pad having a signal wiring adjacent to the signal wiring of the specific sensor pad at the detection timing of the specific sensor pad.
  12. 제11항에 있어서, The method of claim 11,
    상기 기생 정전용량 제어 단계는, The parasitic capacitance control step,
    상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 특정 센서 패드의 검출 시기에 상기 다른 센서 패드에 인가되도록 하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.And causing the output terminal voltage of the specific sensor pad to be applied to the other sensor pad at the time of detecting the specific sensor pad.
  13. 제11항에 있어서, The method of claim 11,
    상기 기생 정전용량 제어 단계는, The parasitic capacitance control step,
    제1 프레임 및 제2 프레임에서 검출된 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압 중 하나가 상기 제2 프레임에서 상기 다른 센서 패드에 선택적으로 인가되도록 하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.And causing one of the output terminal voltages of the specific sensor pad detected in the first frame and the second frame to be selectively applied to the other sensor pad in the second frame.
  14. 제13항에 있어서, The method of claim 13,
    상기 기생 정전용량 제어 단계는, The parasitic capacitance control step,
    상기 제1프레임이 최초 프레임인 경우, 상기 제1프레임에서 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 다른 센서 패드에 인가되도록 하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.And if the first frame is the first frame, causing the output terminal voltage of the specific sensor pad to be applied to the other sensor pad in the first frame.
  15. 제13항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 기생 정전용량 제어 단계는, The parasitic capacitance control step,
    상기 제2프레임에서 검출된 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 터치 검출을 위한 기준치 보다 높은 경우, 상기 제2프레임에서 상기 특정 센서 패드의 출력단 전압이 상기 다른 센서 패드에 인가되도록 하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법.If the output terminal voltage of the specific sensor pad detected in the second frame is higher than a reference value for touch detection, causing the output terminal voltage of the specific sensor pad to be applied to the other sensor pad in the second frame. Touch detection method.
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