WO2021172730A1 - Touch sensor and driving method therefor - Google Patents

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WO2021172730A1
WO2021172730A1 PCT/KR2020/095037 KR2020095037W WO2021172730A1 WO 2021172730 A1 WO2021172730 A1 WO 2021172730A1 KR 2020095037 W KR2020095037 W KR 2020095037W WO 2021172730 A1 WO2021172730 A1 WO 2021172730A1
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sensing
touch
driving
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PCT/KR2020/095037
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박지헌
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주식회사 에이코닉
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    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means

Definitions

  • the present invention relates to a touch sensor and a driving method thereof, and more particularly, to a touch sensor capable of recovering capacitance without signal loss regardless of a phase delay and a driving method thereof.
  • the touch sensor senses a user's touch by using a resistive method, a capacitive method, or an infrared method.
  • a resistive method a capacitive method
  • an infrared method a capacitive method
  • the capacitive method especially the mutual capacitance method, which has advantages such as excellent visibility and multi-touch function, has been mainstream in the mid- and small-sized mobile products.
  • the ambient noise of the touch sensor typically includes noise caused by a display operation to which the touch sensor is mainly applied, noise generated from a fluorescent lamp, and noise generated from a three-wavelength lamp.
  • Such ambient noise has a specific frequency component, and when it overlaps with a frequency band used for the operation of the touch sensor, it causes interference, making it difficult to sense the touch position. Therefore, in order to avoid noise interference, a frequency hopping method of changing a frequency used for driving a touch sensor is used.
  • phase delay of the driving signal is generated due to the parasitic resistance component and the parasitic capacitance component of the touch sensor, a later sensing circuit reflects the phase delay and converts the capacitance modulated with the frequency of the driving signal to a mixer. must be restored through
  • An object of the present invention devised to solve the above problems is to provide a touch sensor capable of restoring capacitance without signal loss regardless of phase delay by demodulating a detection signal into an in-phase signal and a quadrature signal, and a method for driving the same it is to do
  • Another object of the present invention is to provide a touch sensor capable of distinguishing between a touch normally generated by a user and a touch abnormally generated by water droplets, and a method of driving the same.
  • a touch sensor includes a touch sensing unit including driving electrodes and sensing electrodes crossing each other, a touch driving unit supplying a touch driving signal to the driving electrodes, and an i-th sensing among the sensing electrodes.
  • the capacitive sensing unit includes an amplifier receiving the sensing signal of the i-th sensing electrode, and an output signal of the amplifier
  • a mixer circuit for demodulating into an in-phase signal and a quadrature signal, and calculating the magnitude of an I/Q signal composed of the in-phase signal and the quadrature signal, and the calculated I/Q and a signal magnitude calculator for outputting the magnitude of the signal as a capacitance corresponding to the detection signal of the i-th detection electrode.
  • the signal magnitude calculator may calculate the magnitude of the I/Q signal by adding a preset offset value to the I/Q signal.
  • the mixer circuit unit receives a first demodulated signal having the same phase as the touch driving signal and a second demodulated signal having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal, and generates the first demodulated signal and the second demodulated signal. can be used to perform the demodulation operation.
  • the touch driving unit may change the frequency of the touch driving signal.
  • the signal magnitude calculator may change the offset value in response to a change in the frequency of the touch driving signal.
  • the offset value may include an offset value added to the in-phase signal and an offset value added to the quadrature signal.
  • the mixer circuit unit includes a first mixer for mixing the output signal of the amplifier with the first demodulated signal to output the in-phase signal, and a first analog-to-digital converter for converting the in-phase signal into a digital signal and outputting it , a second mixer for mixing the output signal of the amplifier with the second demodulated signal to output the quadrature signal, and a second analog-to-digital converter for converting the quadrature signal into a digital signal and outputting it .
  • the mixer circuit unit includes an analog-to-digital converter for converting the output signal of the amplifier into a digital signal, and a first for demodulating a signal output from the analog-to-digital converter into the in-phase signal using the first demodulated signal. a multiplier, and a second multiplier that demodulates a signal output from the analog-to-digital converter into the quadrature signal using the second demodulated signal.
  • a method of driving a touch sensor includes supplying a touch driving signal of a first frequency to driving electrodes, and first sensing from an i-th sensing electrode among sensing electrodes crossing the driving electrodes. inputting a signal to an amplifier; demodulating an output signal of the amplifier into a first in-phase signal and a first quadrature signal; the first in-phase signal and the first quadrature signal The magnitude of the first I/Q signal is calculated by adding a first offset value to the first I/Q signal composed of the signal, and the calculated magnitude of the first I/Q signal corresponds to the first detection signal.
  • demodulating the output signal of the amplifier into a first in-phase signal and a first quadrature signal, and converting the output signal of the amplifier into a second in-phase signal and a second quadrature signal may include performing a demodulation operation using a first demodulated signal having the same phase as the touch driving signal and a second demodulating signal having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal.
  • a touch sensor capable of restoring capacitance without signal loss regardless of a phase delay by demodulating a detection signal into an in-phase signal and a quadrature signal, and a method for driving the same.
  • a touch sensor capable of distinguishing between a touch normally generated by a user and a touch abnormally generated by water droplets, and a method of driving the same.
  • FIG. 1 is a view showing a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating in more detail a touch sensing unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing in more detail the configuration of the capacitive sensing unit and the touch driving unit according to an embodiment of the present invention.
  • 4A and 4B are diagrams illustrating I/Q signals according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an I/Q signal when a normal touch and an abnormal touch occur together according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an I/Q signal in a state in which an offset value is added according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an I/Q signal in a state in which an offset value is added according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating in more detail the configurations of a capacitance sensing unit and a touch driving unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of driving a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
  • ⁇ unit (unit) means a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware and a combination of software.
  • terms such as “comprises”, “comprises” or “have” described in the present specification mean that the corresponding component may be embedded, so other components are excluded. Rather, it should be construed as being able to include other components further.
  • each constituent unit in the present specification is merely a classification for each main function that each constituent unit is responsible for. That is, two or more components to be described below may be combined into one component, or one component may be divided into two or more for each more subdivided function.
  • each of the constituent units to be described below may additionally perform some or all of the functions of other constituent units in addition to the main function it is responsible for. Of course, it may be carried out by being dedicated to it.
  • FIG. 1 is a view showing a touch sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a touch sensing unit according to an embodiment of the present invention in more detail.
  • a touch sensor 100 may include a touch sensing unit 110 and a touch control unit 120 .
  • the touch sensing unit 110 may perform a role of receiving a touch input by a user.
  • a plurality of electrodes may be provided to sense a change in capacitance due to the touch.
  • the touch control unit 120 controls the touch sensing unit 110, and by sensing a change in capacitance using a sensing signal output from the touch sensing unit 110, whether a touch event occurs, location, size, intensity, etc. can be detected.
  • the touch sensor 100 composed of the above-described touch sensing unit 110 and touch control unit 120 may operate as a capacitive touch sensor.
  • the touch sensing unit 110 and the touch control unit 120 may be formed on one substrate or may be electrically connected after being formed on different substrates.
  • the touch sensing unit 110 may include a plurality of touch electrodes Tx and Rx.
  • the touch electrodes Tx and Rx include a plurality of driving electrodes (or, referred to as transmitting electrodes, Tx1 to Txj) and a plurality of sensing electrodes (or, referred to as receiving electrodes, Rx1 to Rxk). can do.
  • the driving electrodes Tx1 to Txj may be elongated in a first direction (eg, X-axis direction) and arranged in plurality along a second direction (eg, Y-axis direction) intersecting the first direction. have.
  • the sensing electrodes Rx1 to Rxk may be elongated in the second direction (eg, the Y-axis direction) and arranged in plurality along the first direction (eg, the X-axis direction).
  • the driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk are positioned to cross each other, thereby operating as a capacitive touch sensor.
  • the intersection of the driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk may form a plurality of sensing nodes, and when a touch event occurs in the touch sensor 100 , a position associated with the touch event (sensing node) ) will change the mutual capacitance. A touch position may be detected by detecting a change in capacitance of the sensing node.
  • a plurality of sensing nodes including j rows and k columns may be formed through j driving electrodes Tx1 to Txj and k sensing electrodes Rx1 to Rxk that are intersected with each other.
  • Each of the driving electrodes Tx1 to Txj includes a plurality of first touch sensing cells 211 arranged at a predetermined interval along a first direction (eg, an X-axis direction), and the first touch sensing cell It may include a plurality of first connection patterns 212 that electrically connect the elements 211 to each other.
  • each of the sensing electrodes Rx1 to Rxk includes a plurality of second touch sensing cells 221 arranged at a predetermined interval along the second direction (eg, the Y-axis direction), and the second touch It may include a plurality of second connection patterns 222 that electrically connect the sensing cells 221 to each other.
  • the second touch sensing cells 221 may be dispersedly disposed between the first touch sensing cells 211 so as not to overlap the first touch sensing cells 211 .
  • first touch sensing cells 211 and the second touch sensing cells 221 have a polygonal shape, but the first touch sensing cells 211 and the second touch sensing cells ( 221) may be variously changed.
  • the driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk may include a conductive material.
  • it may include a metal or an alloy thereof.
  • the metal include gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), molybdenum (Mo), chromium (Cr), titanium (Ti), nickel (Ni), neodymium (Nd), copper (Cu), and platinum. (Pt) etc. are mentioned.
  • the driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk may be formed of a transparent conductive material.
  • the transparent conductive material include silver nanowires (AgNW), indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), antimony zinc oxide (AZO), indium tin zinc oxide (ITZO), zinc oxide (ZnO), and SnO2 ( tin oxide), carbon nanotubes, graphene, and the like.
  • Each of the driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk may be formed of a single layer or a multilayer.
  • the driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk may be made of the same material or different materials.
  • the driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk may be disposed on a substrate (not shown).
  • a substrate may be implemented as a separate substrate, and when the touch sensor 100 is included in the display device, it may be implemented as various components included in the display device.
  • the substrate may be a display panel included in the display device.
  • the touch control unit 120 may include a touch driving unit 121 , a capacitance sensing unit 122 , and a signal processing unit 123 .
  • the touch driving unit 121 may supply a touch driving signal Td to the touch sensing unit 110 to drive the touch sensor 100 .
  • the touch driving unit 121 may sequentially supply the touch driving signal Td from the first driving electrode Tx1 to the j-th driving electrode Txj.
  • the present invention is not limited thereto, and the touch driving unit 121 may time-divisionally supply the touch driving signal Td according to a different order, and may also supply the touch driving signal Td to the plurality of driving electrodes according to the characteristics of the touch driving signal Td.
  • a simultaneous supply method can also be used.
  • the touch driver 121 may have a frequency hopping function in order to avoid interference caused by external noise. That is, the touch driving unit 121 may change the frequency of the touch driving signal Td in response to a control signal supplied from the outside.
  • the touch driving unit 121 may supply the touch driving signal Td of a first frequency (eg, 150 kHz), and when it is necessary to change the driving frequency in response to external noise, a second frequency different from the first frequency
  • a touch driving signal Td having a frequency eg, 300 kHz
  • the touch driving unit 121 may supply a demodulation signal Dm for a demodulation operation of the capacitive sensing unit 122 to the capacitance sensing unit 122 .
  • the demodulated signal Dm may include a first demodulated signal having the same phase as the touch driving signal Td and a second demodulated signal having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal Td.
  • the capacitance sensing unit 122 may be electrically connected to the sensing electrodes Rx1 to Rxk, and may receive sensing signals from the sensing electrodes Rx1 to Rxk. In addition, capacitances C1 to Ck for each channel corresponding to the received sensing signals may be calculated and output. In this case, the capacitance sensing unit 122 may demodulate the sensing signals received by using the demodulation signal Dm transmitted from the touch driving unit 121 , thereby calculating the capacitance corresponding to the sensing signal. have.
  • the signal processing unit 123 performs a predetermined logic operation based on the capacitances C1 to Ck for each channel received from the capacitance detection unit 122, thereby performing a touch operation on the touch sensor 100 (touch event). occurred), the location where the touch operation was performed, and its strength, etc. can be determined. Also, the signal processing unit 123 may perform a control operation on the touch driving unit 121 and/or the capacitance sensing unit 122 .
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating I/Q signals according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A and 4B show a case in which an offset in a non-touch state is canceled.
  • I/ when a touch driving signal Td of 150 kHz is used.
  • a Q signal is shown
  • FIG. 4B shows an I/Q signal when a touch driving signal Td of 300 kHz is used.
  • the capacitance sensing unit 122 may include a multiplexer 210 , an amplifier 220 , a mixer circuit unit 230 , and a signal magnitude calculation unit 250 .
  • a multiplexer 210 may be included in the capacitance sensing unit 122 .
  • an amplifier 220 may be included in the capacitance sensing unit 122 .
  • a mixer circuit unit 230 may be included in the capacitance sensing unit 122 .
  • the multiplexer 210 is connected to the sensing electrodes Rx1 to Rxk of the touch sensing unit 110, and any one of the sensing electrodes Rx1 to Rxk (eg, the i-th sensing electrode 1 ⁇ i ⁇ k)), the sensing signal may be transmitted to the amplifier 220 .
  • one capacitance sensing unit 122 connected to the sensing electrodes Rx1 to Rxk through the multiplexer 210 is illustrated as an example, but the present invention is not limited thereto.
  • a plurality of capacitive sensing units 122 may be installed, and when the multiplexer 210 is omitted, the capacitive sensing units 122 may be installed for each channel.
  • the amplifier 220 may be connected to the multiplexer 210 to receive a sensing signal of a sensing electrode selected by the multiplexer 210 .
  • the sensing signal of the ith sensing electrode Ri may be input to the amplifier 220 through the multiplexer 210 .
  • the mixer circuit unit 230 is connected to the amplifier 220, and demodulates the output signal of the amplifier 220 into an in-phase signal (I) and a quadrature signal (Q) to calculate a signal level. (250) can be output.
  • the mixer circuit unit 230 receives a first demodulated signal Dm1 having the same phase as the touch driving signal Td and a second demodulated signal Dm2 having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal Td, A demodulation operation may be performed using the first demodulated signal Dm1 and the second demodulated signal Dm2.
  • the mixer circuit unit 230 may include a first mixer 231 , a first analog-to-digital converter 241 , a second mixer 232 , and a second analog-to-digital converter 242 .
  • the first mixer 231 may mix the output signal of the amplifier 220 with the first demodulated signal Dm1 to output the in-phase signal I.
  • the first analog-to-digital converter 241 may be connected to the first mixer 231 to convert the in-phase signal I output from the first mixer 231 into a digital signal and output the converted signal.
  • the second mixer 232 may output the quadrature signal Q by mixing the output signal of the amplifier 220 with the second demodulated signal Dm2.
  • the second analog-to-digital converter 242 may be connected to the second mixer 232 to convert the quadrature signal Q output from the second mixer 232 into a digital signal and output it.
  • the signal magnitude calculation unit 250 receives the in-phase signal (I) and the quadrature signal (Q) from the mixer circuit unit 230, and the I composed of the in-phase signal (I) and the quadrature signal (Q). It is possible to calculate the magnitude (T) of the /Q (In-phase/Quadrature) signal.
  • the magnitude (T) of the generated I/Q signal is not affected by the signal delay of the touch sensor 100 according to the driving frequency.
  • the signal magnitude calculator 250 may output the calculated magnitude T of the I/Q signal as a capacitance C corresponding to the detection signal of a specific detection electrode.
  • the capacitance Ci corresponding to the sensing signal of the i-th sensing electrode Ri may be output to the signal processing unit 123 . .
  • the signal magnitude calculator 250 may use a COordinate Rotation Digital Computer (CORDIC) algorithm when calculating the magnitude T of an I/Q signal that is a complex signal.
  • CORDIC COordinate Rotation Digital Computer
  • the present invention is not limited thereto, and various algorithms capable of calculating the magnitude of the complex signal may be employed.
  • the signal processing unit 123 may receive the capacitances C1 to Ck for each channel from the signal magnitude calculation unit 250 , and may find out the location and intensity of the touch event through this.
  • the touch driver 121 may include a signal generator 310 , a buffer circuit 320 , and a demultiplexer 330 .
  • the signal generator 310 may generate a touch driving signal Td having a specific frequency and supply it to the demultiplexer 330 through the buffer circuit 320 .
  • the demultiplexer 330 is connected to the driving electrodes Tx1 to Txj of the touch sensing unit 110 , and selects at least one driving electrode to supply the touch driving signal Td.
  • the signal generator 310 may change the frequency of the touch driving signal Td and may supply the first demodulated signal Dm1 and the second demodulated signal Dm2 to the mixer circuit unit 230 .
  • the first demodulated signal Dm1 may be set to the same signal as the touch driving signal Td
  • the second demodulated signal Dm2 may be set to a signal having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal Td.
  • the signal generator 310 may include a separate phase shifter.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an I/Q signal when a normal touch and an abnormal touch occur together according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is an I/Q signal obtained by adding an offset value according to an embodiment of the present invention. the drawing shown.
  • a normal touch (A) by a user and an abnormal touch (B) caused by water droplets or the like may occur together.
  • the normal touch A is a touch by a user's finger or the like related to the ground, and an I/Q signal related thereto may be located in the first quadrant of FIG. 5 .
  • the abnormal touch B is a touch caused by a water droplet in a floating state, and an I/Q signal related thereto may be located in a third quadrant opposite to the first quadrant.
  • the direction of capacitance change cannot be known only by the magnitude of the I/Q signal, and even if the magnitudes of the two I/Q signals are different, if the direction of capacitance change cannot be known, the two touches cannot be distinguished.
  • the signal magnitude calculator 250 may calculate the magnitude of the I/Q signal after adding a preset offset value (Voffset) to the I/Q signal transmitted from the mixer circuit part 230 .
  • the signal magnitude calculator 250 may change the offset value Voffset in response to a change in the frequency of the touch driving signal Td. That is, as described with reference to FIGS. 4A and 4B , the direction of the I/Q signal may vary according to the magnitude of the driving frequency. Accordingly, a plurality of offset values Voffset may be preset for each frequency of the touch driving signal Td and stored in a predetermined memory (not shown).
  • the offset value Voffset may include an offset value added to the in-phase signal I among the I/Q signals and an offset value added to the quadrature signal Q among the I/Q signals.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an I/Q signal in a state in which an offset value is added according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a case where the direction of the offset value Voffset does not coincide with the direction of the I/Q signal.
  • signal loss occurs according to the angle ⁇ between the offset value Voffset and the direction of the I/Q signal.
  • the signal ratio thus obtained is as follows. can be derived.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating in more detail the configurations of a capacitance sensing unit and a touch driving unit according to another embodiment of the present invention.
  • the capacitance sensing unit 122 ′ includes a multiplexer 210 , an amplifier 220 , a mixer circuit unit 230 ′, and a signal level calculation unit 250 . can do.
  • the capacitance sensing unit 122 performs a demodulation operation in the analog domain through the mixer circuit unit 230, but in this embodiment related to FIG. 8, the capacitance sensing unit ( There is a difference in that the 122' performs a demodulation operation in the digital domain through the mixer circuit unit 230'.
  • the mixer circuit unit 230' is connected to the amplifier 220, and demodulates the output signal of the amplifier 220 into an in-phase signal (I) and a quadrature signal (Q) to calculate a signal level. output to the unit 250 .
  • the mixer circuit unit 230' is supplied with a first demodulated signal Dm1 having the same phase as the touch driving signal Td and a second demodulated signal Dm2 having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal Td.
  • a demodulation operation may be performed using the first demodulated signal Dm1 and the second demodulated signal Dm2.
  • the mixer circuit unit 230 ′ may include an analog-to-digital converter 245 , a first multiplier 235 , and a second multiplier 236 .
  • the analog-to-digital converter 245 may convert the output signal of the amplifier 220 into a digital signal.
  • the first multiplier 235 may demodulate the signal output from the analog-to-digital converter 245 into an in-phase signal I using the first demodulated signal Dm1.
  • the second multiplier 236 may demodulate the signal output from the analog-to-digital converter 245 into a quadrature signal Q using the second demodulated signal Dm2.
  • the in-phase signal (I) and the quadrature signal (Q) demodulated by the mixer circuit unit 230 ′ are supplied to the signal magnitude calculation unit 250 , and the signal magnitude calculation unit 250 generates the in-phase signal (I). and a magnitude T of an in-phase/quadrature (I/Q) signal composed of a quadrature signal Q may be calculated.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of driving a touch sensor according to an embodiment of the present invention. A method of driving a touch sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8 and FIG. 9 mentioned above.
  • a method of driving a touch sensor includes a first frequency driving step ( S10 ), a first sensing signal amplification step ( S20 ), a first demodulation step ( S30 ), and a first capacitance It may include an output step ( S40 ), a second frequency driving step ( S50 ), a second detection signal amplification step ( S60 ), a second demodulation step ( S70 ), and a second capacitance output step ( S80 ).
  • the touch driving signal Td of the first frequency may be supplied to the driving electrodes Tx1 to Txj.
  • the first sensing signal from the i-th sensing electrode Rxi, 1 ⁇ i ⁇ k among the sensing electrodes Rx1 to Rxk intersecting the driving electrodes Tx1 to Txj may be input to the amplifier 220 of the capacitance sensing units 122 and 122'.
  • the output signal of the amplifier 220 may be demodulated into a first in-phase signal I1 and a first quadrature signal Q1 .
  • the first demodulation signal Dm1 having the same phase as the touch driving signal Td and the second demodulating signal Dm2 having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal Td are used.
  • a demodulation operation may be performed.
  • a predetermined first offset value Voffset1 is added to the first I/Q signal composed of the first in-phase signal I1 and the first quadrature signal Q1 to obtain the first capacitance.
  • the magnitude of one I/Q signal may be calculated, and the calculated magnitude of the first I/Q signal may be output as a capacitance corresponding to the first detection signal.
  • the touch driving signal Td having a second frequency different from the first frequency may be supplied to the driving electrodes Tx1 to Txj.
  • the second sensing signal from the i-th sensing electrode Rxi may be input to the amplifier 220 of the capacitance sensing units 122 and 122 ′.
  • the output signal of the amplifier 220 may be demodulated into a second in-phase signal I2 and a second quadrature signal Q2 .
  • the first demodulated signal Dm1 having the same phase as the touch driving signal Td and the second demodulating signal Dm2 having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal Td are used.
  • a demodulation operation may be performed.
  • a predetermined second offset value Voffset2 is added to the second I/Q signal composed of the second in-phase signal I2 and the second quadrature signal Q2 to obtain the second capacitance.
  • the magnitude of the 2 I/Q signals may be calculated, and the calculated magnitude of the second I/Q signal may be output as a capacitance corresponding to the second sensing signal.
  • the first offset value Voffset1 and the second offset value Voffset2 may be set to different values corresponding to the driving frequency.

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Abstract

The present invention relates to a touch sensor comprising: a touch sensing unit including driving electrodes and sensing electrodes that cross each other; a touch driving unit for supplying touch driving signals to the driving electrodes; and a capacitance sensing unit for receiving a sensing signal from an i-th sensing electrode of the sensing electrodes and outputting the capacitance corresponding to the sensing signal, wherein the capacitance sensing unit comprises: an amplifier for receiving the sensing signal of the i-th sensing electrode; a mixer circuit unit for demodulating the output signal of the amplifier so as to form an in-phase signal and a quadrature signal; and a signal magnitude calculation unit for calculating the magnitude of an I/Q signal including the in-phase signal and the quadrature signal, and outputting the calculated magnitude of I/Q signal as the capacitance corresponding to the sensing signal of the i-th sensing electrode.

Description

터치 센서 및 그의 구동 방법Touch sensor and driving method thereof
본 발명은 터치 센서 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위상 지연과 무관하게 신호 손실없이 정전용량을 복원할 수 있는 터치 센서 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a touch sensor and a driving method thereof, and more particularly, to a touch sensor capable of recovering capacitance without signal loss regardless of a phase delay and a driving method thereof.
터치 센서는 저항막 방식, 정전용량 방식 또는 적외선 방식 등을 이용하여 사용자의 터치를 감지한다. 최근에는 중형 및 소형 모바일 제품군에서 뛰어난 가시성과 멀티 터치 기능 등에 장점이 있는 정전용량 방식 특히 상호 정전용량 방식이 주류를 이루고 있다.The touch sensor senses a user's touch by using a resistive method, a capacitive method, or an infrared method. Recently, the capacitive method, especially the mutual capacitance method, which has advantages such as excellent visibility and multi-touch function, has been mainstream in the mid- and small-sized mobile products.
정전용량 방식의 터치 센서의 경우, 구동 원리에 의해 주변 노이즈(noise)의 영향으로 터치 인식에 오류가 발생할 수 있다. 터치 센서의 주변 노이즈는 대표적으로 터치 센서가 주로 적용되는 디스플레이 동작에 의한 노이즈, 형광등에서 발생하는 노이즈, 및 삼파장 램프에서 발생하는 노이즈가 있다. In the case of a capacitive touch sensor, an error may occur in touch recognition due to the influence of ambient noise due to the driving principle. The ambient noise of the touch sensor typically includes noise caused by a display operation to which the touch sensor is mainly applied, noise generated from a fluorescent lamp, and noise generated from a three-wavelength lamp.
이러한 주변 노이즈는 특정 주파수 성분을 가지고 있는데, 터치 센서의 동작에 사용되는 주파수 대역과 겹칠 경우 간섭을 일으켜 터치 위치 감지가 어렵게 된다. 따라서, 노이즈 간섭을 회피하기 위해 터치 센서 구동에 사용되는 주파수를 변화시키는 주파수 호핑(frequency hopping) 방식이 사용되고 있다. Such ambient noise has a specific frequency component, and when it overlaps with a frequency band used for the operation of the touch sensor, it causes interference, making it difficult to sense the touch position. Therefore, in order to avoid noise interference, a frequency hopping method of changing a frequency used for driving a touch sensor is used.
다만, 터치 센서의 기생 저항 성분 및 기생 정전용량 성분으로 인하여 구동 신호의 위상 지연이 발생되게 되므로, 추후 센싱 회로에서는 이러한 위상 지연을 반영하여 구동 신호의 주파수로 변조되어 있는 정전용량을 믹서(mixer)를 통해 복원하여야 한다. However, since the phase delay of the driving signal is generated due to the parasitic resistance component and the parasitic capacitance component of the touch sensor, a later sensing circuit reflects the phase delay and converts the capacitance modulated with the frequency of the driving signal to a mixer. must be restored through
그러나, 주파수 호핑 방식을 채용하는 경우 구동 주파수 별 위상 지연을 일일이 예상 및 산출하여야 하므로, 회로 구조의 복잡성이 증대되는 문제가 있었다.However, when the frequency hopping method is employed, since it is necessary to individually estimate and calculate the phase delay for each driving frequency, there is a problem in that the complexity of the circuit structure increases.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 감지 신호를 동위상 신호와 직교위상 신호로 복조함으로써 위상 지연과 무관하게 신호 손실없이 정전용량을 복원할 수 있는 터치 센서 및 그의 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention devised to solve the above problems is to provide a touch sensor capable of restoring capacitance without signal loss regardless of phase delay by demodulating a detection signal into an in-phase signal and a quadrature signal, and a method for driving the same it is to do
또한, 본 발명의 다른 목적은 사용자에 의해 정상적으로 발생된 터치와 물방울 등에 의해 비정상적으로 발생된 터치를 구별 가능한 터치 센서 및 그의 구동 방법을 제공하기 위함이다.Another object of the present invention is to provide a touch sensor capable of distinguishing between a touch normally generated by a user and a touch abnormally generated by water droplets, and a method of driving the same.
본 발명의 실시예에 의한 터치 센서는, 상호 교차하는 구동 전극들과 감지 전극들을 포함하는 터치 센싱부, 상기 구동 전극들로 터치 구동 신호를 공급하는 터치 구동부, 및 상기 감지 전극들 중 제i 감지 전극으로부터 감지 신호를 전달받고, 상기 감지 신호에 대응하는 정전용량을 출력하는 정전용량 감지부를 포함하고, 상기 정전용량 감지부는, 상기 제i 감지 전극의 감지 신호를 입력받는 증폭기, 상기 증폭기의 출력 신호를 동위상(In-phase) 신호와 직교위상(Quadrature) 신호로 복조하는 믹서 회로부, 및 상기 동위상 신호와 상기 직교위상 신호로 구성되는 I/Q 신호의 크기를 계산하고, 계산된 I/Q 신호의 크기를 상기 제i 감지 전극의 감지 신호에 대응하는 정전용량으로 출력하는 신호 크기 계산부를 포함할 수 있다.A touch sensor according to an embodiment of the present invention includes a touch sensing unit including driving electrodes and sensing electrodes crossing each other, a touch driving unit supplying a touch driving signal to the driving electrodes, and an i-th sensing among the sensing electrodes. and a capacitive sensing unit receiving a sensing signal from the electrode and outputting a capacitance corresponding to the sensing signal, wherein the capacitive sensing unit includes an amplifier receiving the sensing signal of the i-th sensing electrode, and an output signal of the amplifier A mixer circuit for demodulating into an in-phase signal and a quadrature signal, and calculating the magnitude of an I/Q signal composed of the in-phase signal and the quadrature signal, and the calculated I/Q and a signal magnitude calculator for outputting the magnitude of the signal as a capacitance corresponding to the detection signal of the i-th detection electrode.
또한, 상기 신호 크기 계산부는, 상기 I/Q 신호에 기설정된 오프셋 값을 더하여 상기 I/Q 신호의 크기를 계산할 수 있다.Also, the signal magnitude calculator may calculate the magnitude of the I/Q signal by adding a preset offset value to the I/Q signal.
또한, 상기 믹서 회로부는, 상기 터치 구동 신호와 위상이 동일한 제1 복조 신호 및 상기 터치 구동 신호와 90도 위상차를 갖는 제2 복조 신호를 공급받고, 상기 제1 복조 신호와 상기 제2 복조 신호를 이용하여 상기 복조 동작을 수행할 수 있다.In addition, the mixer circuit unit receives a first demodulated signal having the same phase as the touch driving signal and a second demodulated signal having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal, and generates the first demodulated signal and the second demodulated signal. can be used to perform the demodulation operation.
또한, 상기 터치 구동부는, 상기 터치 구동 신호의 주파수를 변경할 수 있다.Also, the touch driving unit may change the frequency of the touch driving signal.
또한, 상기 신호 크기 계산부는, 상기 터치 구동 신호의 주파수의 변경에 대응하여 상기 오프셋 값을 변경할 수 있다.Also, the signal magnitude calculator may change the offset value in response to a change in the frequency of the touch driving signal.
또한, 상기 오프셋 값은, 상기 동위상 신호에 더해지는 오프셋 값과 상기 직교위상 신호에 더해지는 오프셋 값을 포함할 수 있다. Also, the offset value may include an offset value added to the in-phase signal and an offset value added to the quadrature signal.
또한, 상기 믹서 회로부는, 상기 증폭기의 출력 신호를 상기 제1 복조 신호와 믹싱하여 상기 동위상 신호를 출력하는 제1 믹서, 상기 동위상 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 제1 아날로그-디지털 컨버터, 상기 증폭기의 출력 신호를 상기 제2 복조 신호와 믹싱하여 상기 직교위상 신호를 출력하는 제2 믹서, 및 상기 직교위상 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 제2 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다.In addition, the mixer circuit unit includes a first mixer for mixing the output signal of the amplifier with the first demodulated signal to output the in-phase signal, and a first analog-to-digital converter for converting the in-phase signal into a digital signal and outputting it , a second mixer for mixing the output signal of the amplifier with the second demodulated signal to output the quadrature signal, and a second analog-to-digital converter for converting the quadrature signal into a digital signal and outputting it .
또한, 상기 믹서 회로부는, 상기 증폭기의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터, 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터 출력되는 신호를 상기 제1 복조 신호를 이용하여 상기 동위상 신호로 복조하는 제1 곱셈기, 및 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터 출력되는 신호를 상기 제2 복조 신호를 이용하여 상기 직교위상 신호로 복조하는 제2 곱셈기를 포함할 수 있다. In addition, the mixer circuit unit includes an analog-to-digital converter for converting the output signal of the amplifier into a digital signal, and a first for demodulating a signal output from the analog-to-digital converter into the in-phase signal using the first demodulated signal. a multiplier, and a second multiplier that demodulates a signal output from the analog-to-digital converter into the quadrature signal using the second demodulated signal.
본 발명의 실시예에 의한 터치 센서의 구동 방법은, 제1 주파수의 터치 구동 신호를 구동 전극들로 공급하는 단계, 상기 구동 전극들과 교차하는 감지 전극들 중 제i 감지 전극으로부터의 제1 감지 신호가 증폭기로 입력되는 단계, 상기 증폭기의 출력 신호를 제1 동위상(In-phase) 신호와 제1 직교위상(Quadrature) 신호로 복조하는 단계, 상기 제1 동위상 신호와 상기 제1 직교위상 신호로 구성되는 제1 I/Q 신호에 기설정된 제1 오프셋 값을 더하여 상기 제1 I/Q 신호의 크기를 계산하고, 계산된 제1 I/Q 신호의 크기를 상기 제1 감지 신호에 대응하는 정전용량으로 출력하는 단계, 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수의 터치 구동 신호를 구동 전극들로 공급하는 단계, 상기 제i 감지 전극으로부터의 제2 감지 신호가 상기 증폭기로 입력되는 단계, 상기 증폭기의 출력 신호를 제2 동위상 신호와 제2 직교위상 신호로 복조하는 단계, 및 상기 제2 동위상 신호와 상기 제2 직교위상 신호로 구성되는 제2 I/Q 신호에 기설정된 제2 오프셋 값을 더하여 상기 제2 I/Q 신호의 크기를 계산하고, 계산된 제2 I/Q 신호의 크기를 상기 제2 감지 신호에 대응하는 정전용량으로 출력하는 단계를 포함하고, 상기 제2 오프셋 값은, 상기 제1 오프셋 값과 상이하게 설정될 수 있다.A method of driving a touch sensor according to an embodiment of the present invention includes supplying a touch driving signal of a first frequency to driving electrodes, and first sensing from an i-th sensing electrode among sensing electrodes crossing the driving electrodes. inputting a signal to an amplifier; demodulating an output signal of the amplifier into a first in-phase signal and a first quadrature signal; the first in-phase signal and the first quadrature signal The magnitude of the first I/Q signal is calculated by adding a first offset value to the first I/Q signal composed of the signal, and the calculated magnitude of the first I/Q signal corresponds to the first detection signal. outputting with a capacitance of demodulating the output signal of the amplifier into a second in-phase signal and a second quadrature signal, and a second offset preset to a second I/Q signal composed of the second in-phase signal and the second quadrature signal calculating the magnitude of the second I/Q signal by adding values, and outputting the calculated magnitude of the second I/Q signal as a capacitance corresponding to the second sensing signal, wherein the second offset value may be set to be different from the first offset value.
또한, 상기 증폭기의 출력 신호를 제1 동위상(In-phase) 신호와 제1 직교위상(Quadrature) 신호로 복조하는 단계 및 상기 증폭기의 출력 신호를 제2 동위상 신호와 제2 직교위상 신호로 복조하는 단계는, 상기 터치 구동 신호와 위상이 동일한 제1 복조 신호 및 상기 터치 구동 신호와 90도 위상차를 갖는 제2 복조 신호를 이용하여 복조 동작을 수행할 수 있다.In addition, demodulating the output signal of the amplifier into a first in-phase signal and a first quadrature signal, and converting the output signal of the amplifier into a second in-phase signal and a second quadrature signal The demodulation may include performing a demodulation operation using a first demodulated signal having the same phase as the touch driving signal and a second demodulating signal having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 감지 신호를 동위상 신호와 직교위상 신호로 복조함으로써 위상 지연과 무관하게 신호 손실없이 정전용량을 복원할 수 있는 터치 센서 및 그의 구동 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to provide a touch sensor capable of restoring capacitance without signal loss regardless of a phase delay by demodulating a detection signal into an in-phase signal and a quadrature signal, and a method for driving the same.
또한, 본 발명에 따르면 사용자에 의해 정상적으로 발생된 터치와 물방울 등에 의해 비정상적으로 발생된 터치를 구별 가능한 터치 센서 및 그의 구동 방법을 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a touch sensor capable of distinguishing between a touch normally generated by a user and a touch abnormally generated by water droplets, and a method of driving the same.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센싱부를 보다 자세히 나타낸 도면이다. 2 is a diagram illustrating in more detail a touch sensing unit according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 정전용량 감지부 및 터치 구동부의 구성을 보다 자세히 나타낸 도면이다. 3 is a diagram showing in more detail the configuration of the capacitive sensing unit and the touch driving unit according to an embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 I/Q 신호를 나타낸 도면이다.4A and 4B are diagrams illustrating I/Q signals according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정상 터치 및 비정상 터치가 함께 발생한 경우의 I/Q 신호를 나타낸 도면이다. 5 is a diagram illustrating an I/Q signal when a normal touch and an abnormal touch occur together according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 오프셋 값을 더한 상태의 I/Q 신호를 나타낸 도면이다. 6 is a diagram illustrating an I/Q signal in a state in which an offset value is added according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 오프셋 값을 더한 상태의 I/Q 신호를 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating an I/Q signal in a state in which an offset value is added according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 정전용량 감지부 및 터치 구동부의 구성을 보다 자세히 나타낸 도면이다. 8 is a diagram illustrating in more detail the configurations of a capacitance sensing unit and a touch driving unit according to another embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a method of driving a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명과 관련된 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments related to the present invention are illustrated in the drawings and will be described in detail through detailed description. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. .
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. "연결", "결합" 또는 "접속"의 경우, 물리적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것뿐만 아니라 필요에 따라 전기적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것으로 이해될 수 있다. In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the essence, order, or order of the components are not limited by the terms. In addition, in this specification, when it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but each component It should be understood that another element may be “connected”, “coupled” or “connected” between elements. In the case of "connected", "coupled" or "connected", it is understood to be physically "connected", "coupled" or "connected" as well as electrically "connected", "coupled" or "connected" as needed. can be
본 명세서에 기재된 "~부(유닛)", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Terms such as "~ unit (unit)", "~ group", "~ child", "~ module", etc. described in this specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware and a combination of software. In addition, terms such as "comprises", "comprises" or "have" described in the present specification, unless otherwise stated, mean that the corresponding component may be embedded, so other components are excluded. Rather, it should be construed as being able to include other components further.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주 기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. In addition, it is intended to clarify that the classification of the constituent parts in the present specification is merely a classification for each main function that each constituent unit is responsible for. That is, two or more components to be described below may be combined into one component, or one component may be divided into two or more for each more subdivided function. In addition, each of the constituent units to be described below may additionally perform some or all of the functions of other constituent units in addition to the main function it is responsible for. Of course, it may be carried out by being dedicated to it.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서 및 그의 구동 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a touch sensor and a driving method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to drawings related to embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센싱부를 보다 자세히 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a view showing a touch sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a touch sensing unit according to an embodiment of the present invention in more detail.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서(100)는 터치 센싱부(110) 및 터치 제어부(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a touch sensor 100 according to an embodiment of the present invention may include a touch sensing unit 110 and a touch control unit 120 .
터치 센싱부(110)는, 사용자에 의한 터치를 입력 받는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 터치에 의한 정전용량(capacitance)의 변화를 센싱하기 위하여 다수의 전극들을 구비할 수 있다. The touch sensing unit 110 may perform a role of receiving a touch input by a user. In addition, a plurality of electrodes may be provided to sense a change in capacitance due to the touch.
터치 제어부(120)는 터치 센싱부(110)를 제어하며, 터치 센싱부(110)로부터 출력되는 감지 신호를 이용하여 정전용량의 변화를 센싱함으로써 터치 이벤트의 발생 여부, 위치, 크기, 세기 등을 검출할 수 있다. The touch control unit 120 controls the touch sensing unit 110, and by sensing a change in capacitance using a sensing signal output from the touch sensing unit 110, whether a touch event occurs, location, size, intensity, etc. can be detected.
즉, 상술한 터치 센싱부(110)와 터치 제어부(120)로 구성된 터치 센서(100)는 정전용량 방식의 터치 센서로 동작할 수 있다. That is, the touch sensor 100 composed of the above-described touch sensing unit 110 and touch control unit 120 may operate as a capacitive touch sensor.
터치 센싱부(110)와 터치 제어부(120)는 하나의 기판 상에 형성될 수도 있고, 서로 다른 기판 상에 형성된 후 전기적으로 연결될 수도 있다. The touch sensing unit 110 and the touch control unit 120 may be formed on one substrate or may be electrically connected after being formed on different substrates.
도 2를 참조하면, 터치 센싱부(110)는 다수의 터치 전극들(Tx, Rx)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the touch sensing unit 110 may include a plurality of touch electrodes Tx and Rx.
예를 들어, 터치 전극들(Tx, Rx)은 다수의 구동 전극들(또는 송신 전극들이라고 함, Tx1~Txj)과 다수의 감지 전극들(또는 수신 전극들이라고 함, Rx1~Rxk)을 포함할 수 있다. For example, the touch electrodes Tx and Rx include a plurality of driving electrodes (or, referred to as transmitting electrodes, Tx1 to Txj) and a plurality of sensing electrodes (or, referred to as receiving electrodes, Rx1 to Rxk). can do.
구동 전극들(Tx1~Txj)은 제1 방향(예를 들어, X축 방향)으로 길게 형성되어 제1 방향과 교차하는 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)을 따라 복수개가 배열될 수 있다.The driving electrodes Tx1 to Txj may be elongated in a first direction (eg, X-axis direction) and arranged in plurality along a second direction (eg, Y-axis direction) intersecting the first direction. have.
감지 전극들(Rx1~Rxk)은 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)으로 길게 형성되어 제1 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 복수개가 배열될 수 있다.The sensing electrodes Rx1 to Rxk may be elongated in the second direction (eg, the Y-axis direction) and arranged in plurality along the first direction (eg, the X-axis direction).
구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 상호 교차하여 위치함으로써, 정전용량 방식의 터치 센서로 동작할 수 있다. The driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk are positioned to cross each other, thereby operating as a capacitive touch sensor.
구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)의 교차부는 다수의 센싱 노드를 형성할 수 있으며, 터치 센서(100)에 터치 이벤트가 발생하는 경우 터치 이벤트와 연관된 위치(센싱 노드)의 상호 정전용량이 변화하게 된다. 이러한 센싱 노드의 정전용량 변화를 검출하여 터치 위치를 검출할 수 있다. The intersection of the driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk may form a plurality of sensing nodes, and when a touch event occurs in the touch sensor 100 , a position associated with the touch event (sensing node) ) will change the mutual capacitance. A touch position may be detected by detecting a change in capacitance of the sensing node.
예를 들어, 상호 교차 배치되는 j개의 구동 전극들(Tx1~Txj)과 k개의 감지 전극들(Rx1~Rxk)을 통하여 j개의 행 및 k개의 열로 이루어지는 복수의 센싱 노드들이 형성될 수 있다.For example, a plurality of sensing nodes including j rows and k columns may be formed through j driving electrodes Tx1 to Txj and k sensing electrodes Rx1 to Rxk that are intersected with each other.
각각의 구동 전극들(Tx1~Txj)은 제1 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 소정 간격을 가지고 배열되는 복수개의 제1 터치 감지셀들(211)과, 상기 제1 터치 감지셀들(211)을 상호 전기적으로 연결하는 복수개의 제1 연결 패턴들(212)을 포함할 수 있다. Each of the driving electrodes Tx1 to Txj includes a plurality of first touch sensing cells 211 arranged at a predetermined interval along a first direction (eg, an X-axis direction), and the first touch sensing cell It may include a plurality of first connection patterns 212 that electrically connect the elements 211 to each other.
또한, 각각의 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)을 따라 소정 간격을 가지고 배열되는 복수개의 제2 터치 감지셀들(221)과, 상기 제2 터치 감지셀들(221)을 상호 전기적으로 연결하는 복수개의 제2 연결 패턴들(222)을 포함할 수 있다. In addition, each of the sensing electrodes Rx1 to Rxk includes a plurality of second touch sensing cells 221 arranged at a predetermined interval along the second direction (eg, the Y-axis direction), and the second touch It may include a plurality of second connection patterns 222 that electrically connect the sensing cells 221 to each other.
이때, 제2 터치 감지셀들(221)은 제1 터치 감지셀들(211)과 중첩되지 않도록 제1 터치 감지셀들(211) 사이에 분산 배치될 수 있다. In this case, the second touch sensing cells 221 may be dispersedly disposed between the first touch sensing cells 211 so as not to overlap the first touch sensing cells 211 .
도 2에서는 제1 터치 감지셀들(211)과 제2 터치 감지셀들(221)이 다각형의 형상을 갖는 경우를 도시하였으나, 제1 터치 감지셀들(211)과 제2 터치 감지셀들(221)의 형상은 다양하게 변화될 수 있다. 2 illustrates a case in which the first touch sensing cells 211 and the second touch sensing cells 221 have a polygonal shape, but the first touch sensing cells 211 and the second touch sensing cells ( 221) may be variously changed.
구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다. The driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk may include a conductive material. For example, it may include a metal or an alloy thereof. Examples of the metal include gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), molybdenum (Mo), chromium (Cr), titanium (Ti), nickel (Ni), neodymium (Nd), copper (Cu), and platinum. (Pt) etc. are mentioned.
또한, 구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다. 구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 각각 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 동일한 물질로 이루어지거나, 또는 상이한 물질로 이루어질 수 있다. In addition, the driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk may be formed of a transparent conductive material. Examples of the transparent conductive material include silver nanowires (AgNW), indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), antimony zinc oxide (AZO), indium tin zinc oxide (ITZO), zinc oxide (ZnO), and SnO2 ( tin oxide), carbon nanotubes, graphene, and the like. Each of the driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk may be formed of a single layer or a multilayer. The driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk may be made of the same material or different materials.
구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 기판(미도시) 상에 배치될 수 있다. 이러한 기판은 별도의 기판으로 구현될 수 있으며, 터치 센서(100)가 표시 장치에 포함되는 경우 표시 장치에 포함된 다양한 구성요소로 구현될 수 있다. 예를 들어, 기판은 표시 장치에 포함된 표시 패널일 수 있다. The driving electrodes Tx1 to Txj and the sensing electrodes Rx1 to Rxk may be disposed on a substrate (not shown). Such a substrate may be implemented as a separate substrate, and when the touch sensor 100 is included in the display device, it may be implemented as various components included in the display device. For example, the substrate may be a display panel included in the display device.
다음으로, 터치 제어부(120)는 터치 구동부(121), 정전용량 감지부(122), 및 신호 처리부(123)를 포함할 수 있다. Next, the touch control unit 120 may include a touch driving unit 121 , a capacitance sensing unit 122 , and a signal processing unit 123 .
터치 구동부(121)는 터치 센서(100)의 구동을 위하여 터치 센싱부(110)로 터치 구동 신호(Td)를 공급할 수 있다. The touch driving unit 121 may supply a touch driving signal Td to the touch sensing unit 110 to drive the touch sensor 100 .
예를 들어, 터치 구동부(121)는 제1 구동 전극(Tx1)부터 제j 구동 전극(Txj)까지 순차적으로 터치 구동 신호(Td)를 공급할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 터치 구동부(121)는 다른 순서에 따라 시분할적으로 터치 구동 신호(Td)를 공급할 수 있으며, 또한 터치 구동 신호(Td)의 특성에 따라 복수 개의 구동 전극들에 대하여 동시 공급하는 방식을 사용할 수도 있다. For example, the touch driving unit 121 may sequentially supply the touch driving signal Td from the first driving electrode Tx1 to the j-th driving electrode Txj. However, the present invention is not limited thereto, and the touch driving unit 121 may time-divisionally supply the touch driving signal Td according to a different order, and may also supply the touch driving signal Td to the plurality of driving electrodes according to the characteristics of the touch driving signal Td. A simultaneous supply method can also be used.
또한, 터치 구동부(121)는 외부 노이즈에 의한 간섭을 회피하기 위하여, 주파수 호핑(frequency hopping) 기능을 보유할 수 있다. 즉, 터치 구동부(121)는 외부로부터 공급되는 제어 신호에 대응하여 터치 구동 신호(Td)의 주파수를 변경할 수 있다.In addition, the touch driver 121 may have a frequency hopping function in order to avoid interference caused by external noise. That is, the touch driving unit 121 may change the frequency of the touch driving signal Td in response to a control signal supplied from the outside.
일례로, 터치 구동부(121)는 제1 주파수(예를 들어, 150kHz)의 터치 구동 신호(Td)를 공급할 수 있으며, 외부 노이즈에 대응하여 구동 주파수의 변경이 필요한 경우 제1 주파수와 상이한 제2 주파수(예를 들어, 300kHz)의 터치 구동 신호(Td)를 공급할 수 있다. For example, the touch driving unit 121 may supply the touch driving signal Td of a first frequency (eg, 150 kHz), and when it is necessary to change the driving frequency in response to external noise, a second frequency different from the first frequency A touch driving signal Td having a frequency (eg, 300 kHz) may be supplied.
또한, 터치 구동부(121)는 정전용량 감지부(122)의 복조 동작을 위한 복조 신호(Dm)를 정전용량 감지부(122)로 공급할 수 있다. 일례로, 복조 신호(Dm)는 터치 구동 신호(Td)와 위상이 동일한 제1 복조 신호 및 터치 구동 신호(Td)와 90도 위상차를 갖는 제2 복조 신호를 포함할 수 있다. Also, the touch driving unit 121 may supply a demodulation signal Dm for a demodulation operation of the capacitive sensing unit 122 to the capacitance sensing unit 122 . For example, the demodulated signal Dm may include a first demodulated signal having the same phase as the touch driving signal Td and a second demodulated signal having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal Td.
정전용량 감지부(122)는 감지 전극들(Rx1~Rxk)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 감지 전극들(Rx1~Rxk)로부터 감지 신호들을 전달받을 수 있다. 또한, 수신된 감지 신호들에 대응하는 각 채널별 정전용량(C1~Ck)을 산출하여 출력할 수 있다. 이때, 정전용량 감지부(122)는 터치 구동부(121)로부터 전달된 복조 신호(Dm)를 이용하여 수신한 감지 신호들을 복조할 수 있으며, 이를 통해 해당 감지 신호에 대응하는 정전용량을 산출할 수 있다. The capacitance sensing unit 122 may be electrically connected to the sensing electrodes Rx1 to Rxk, and may receive sensing signals from the sensing electrodes Rx1 to Rxk. In addition, capacitances C1 to Ck for each channel corresponding to the received sensing signals may be calculated and output. In this case, the capacitance sensing unit 122 may demodulate the sensing signals received by using the demodulation signal Dm transmitted from the touch driving unit 121 , thereby calculating the capacitance corresponding to the sensing signal. have.
신호 처리부(123)는 정전용량 감지부(122)로부터 수신된 채널별 정전용량(C1~Ck)에 기반하여 소정의 논리 연산을 수행함으로써, 터치 센서(100) 상에 터치 동작이 수행(터치 이벤트 발생)되었는지 여부와 터치 동작이 수행된 위치 및 그 강도 등을 판별할 수 있다. 또한, 신호 처리부(123)는 터치 구동부(121) 및/또는 정전용량 감지부(122)에 대한 제어 동작을 수행할 수 있다.The signal processing unit 123 performs a predetermined logic operation based on the capacitances C1 to Ck for each channel received from the capacitance detection unit 122, thereby performing a touch operation on the touch sensor 100 (touch event). occurred), the location where the touch operation was performed, and its strength, etc. can be determined. Also, the signal processing unit 123 may perform a control operation on the touch driving unit 121 and/or the capacitance sensing unit 122 .
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 정전용량 감지부 및 터치 구동부의 구성을 보다 자세히 나타낸 도면이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 I/Q 신호를 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating in more detail the configuration of a capacitance sensing unit and a touch driving unit according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating I/Q signals according to an embodiment of the present invention.
특히, 도 4a 및 도 4b는 논-터치(non-touch) 상태에서의 오프셋(offset)을 상쇄한 경우를 도시한 것으로, 도 4a에서는 150kHz의 터치 구동 신호(Td)를 이용하였을 때의 I/Q 신호를 도시하였으며, 도 4b에서는 300kHz의 터치 구동 신호(Td)를 이용하였을 때의 I/Q 신호를 도시하였다. In particular, FIGS. 4A and 4B show a case in which an offset in a non-touch state is canceled. In FIG. 4A, I/ when a touch driving signal Td of 150 kHz is used. A Q signal is shown, and FIG. 4B shows an I/Q signal when a touch driving signal Td of 300 kHz is used.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 정전용량 감지부(122)는 멀티플렉서(multiplexer, 210), 증폭기(220), 믹서 회로부(230), 및 신호 크기 계산부(250)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the capacitance sensing unit 122 according to the embodiment of the present invention may include a multiplexer 210 , an amplifier 220 , a mixer circuit unit 230 , and a signal magnitude calculation unit 250 . can
멀티플렉서(210)는 터치 센싱부(110)의 감지 전극들(Rx1~Rxk)과 연결되어, 감지 전극들(Rx1~Rxk) 중 어느 하나의 감지 전극(예를 들어, 제i 감지 전극(1≤i≤k))으로부터의 감지 신호를 증폭기(220)로 전달시킬 수 있다. The multiplexer 210 is connected to the sensing electrodes Rx1 to Rxk of the touch sensing unit 110, and any one of the sensing electrodes Rx1 to Rxk (eg, the i-th sensing electrode 1≤ i≤k)), the sensing signal may be transmitted to the amplifier 220 .
도 3에서는 멀티플렉서(210)를 통해 감지 전극들(Rx1~Rxk)과 연결되는 하나의 정전용량 감지부(122)를 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되지는 않는다. In FIG. 3 , one capacitance sensing unit 122 connected to the sensing electrodes Rx1 to Rxk through the multiplexer 210 is illustrated as an example, but the present invention is not limited thereto.
필요에 따라 정전용량 감지부(122)는 다수개가 설치될 수 있으며, 멀티플렉서(210)가 생략되는 경우 정전용량 감지부(122)는 각 채널별로 설치될 수 있다. If necessary, a plurality of capacitive sensing units 122 may be installed, and when the multiplexer 210 is omitted, the capacitive sensing units 122 may be installed for each channel.
증폭기(220)는 멀티플렉서(210)에 연결되어, 멀티플렉서(210)에 의해 선택된 감지 전극의 감지 신호를 입력받을 수 있다. 예를 들어, 멀티플렉서(210)를 통해 제i 감지 전극(Ri)의 감지 신호가 증폭기(220)로 입력될 수 있다. The amplifier 220 may be connected to the multiplexer 210 to receive a sensing signal of a sensing electrode selected by the multiplexer 210 . For example, the sensing signal of the ith sensing electrode Ri may be input to the amplifier 220 through the multiplexer 210 .
믹서 회로부(230)는 증폭기(220)와 연결되며, 증폭기(220)의 출력 신호를 동위상(In-phase) 신호(I)와 직교위상(Quadrature) 신호(Q)로 복조하여 신호 크기 계산부(250)로 출력할 수 있다. The mixer circuit unit 230 is connected to the amplifier 220, and demodulates the output signal of the amplifier 220 into an in-phase signal (I) and a quadrature signal (Q) to calculate a signal level. (250) can be output.
이를 위하여, 믹서 회로부(230)는 터치 구동 신호(Td)와 위상이 동일한 제1 복조 신호(Dm1) 및 터치 구동 신호(Td)와 90도 위상차를 갖는 제2 복조 신호(Dm2)를 공급받고, 상기 제1 복조 신호(Dm1)와 제2 복조 신호(Dm2)를 이용하여 복조 동작을 수행할 수 있다. To this end, the mixer circuit unit 230 receives a first demodulated signal Dm1 having the same phase as the touch driving signal Td and a second demodulated signal Dm2 having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal Td, A demodulation operation may be performed using the first demodulated signal Dm1 and the second demodulated signal Dm2.
일례로, 믹서 회로부(230)는 제1 믹서(231), 제1 아날로그-디지털 컨버터(241), 제2 믹서(232), 및 제2 아날로그-디지털 컨버터(242)를 포함할 수 있다. For example, the mixer circuit unit 230 may include a first mixer 231 , a first analog-to-digital converter 241 , a second mixer 232 , and a second analog-to-digital converter 242 .
제1 믹서(231)는 증폭기(220)의 출력 신호를 제1 복조 신호(Dm1)와 믹싱하여 동위상 신호(I)를 출력할 수 있다. The first mixer 231 may mix the output signal of the amplifier 220 with the first demodulated signal Dm1 to output the in-phase signal I.
제1 아날로그-디지털 컨버터(241)는 제1 믹서(231)와 연결되어, 제1 믹서(231)로부터 출력된 동위상 신호(I)를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다. The first analog-to-digital converter 241 may be connected to the first mixer 231 to convert the in-phase signal I output from the first mixer 231 into a digital signal and output the converted signal.
제2 믹서(232)는 증폭기(220)의 출력 신호를 제2 복조 신호(Dm2)와 믹싱하여 직교위상 신호(Q)를 출력할 수 있다. The second mixer 232 may output the quadrature signal Q by mixing the output signal of the amplifier 220 with the second demodulated signal Dm2.
제2 아날로그-디지털 컨버터(242)는 제2 믹서(232)와 연결되어, 제2 믹서(232)로부터 출력된 직교위상 신호(Q)를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다. The second analog-to-digital converter 242 may be connected to the second mixer 232 to convert the quadrature signal Q output from the second mixer 232 into a digital signal and output it.
신호 크기 계산부(250)는 믹서 회로부(230)로부터 동위상 신호(I)와 직교위상 신호(Q)를 전달받고, 상기 동위상 신호(I)와 상기 직교위상 신호(Q)로 구성되는 I/Q(In-phase/Quadrature) 신호의 크기(T)를 계산할 수 있다. The signal magnitude calculation unit 250 receives the in-phase signal (I) and the quadrature signal (Q) from the mixer circuit unit 230, and the I composed of the in-phase signal (I) and the quadrature signal (Q). It is possible to calculate the magnitude (T) of the /Q (In-phase/Quadrature) signal.
이렇게 생성된 I/Q 신호의 크기(T)는 구동 주파수에 따른 터치 센서(100)의 신호 지연(delay)에 영향을 받지 않는다.The magnitude (T) of the generated I/Q signal is not affected by the signal delay of the touch sensor 100 according to the driving frequency.
또한, 신호 크기 계산부(250)는 계산된 I/Q 신호의 크기(T)를 특정 감지 전극의 감지 신호에 대응하는 정전용량(C)으로 출력할 수 있다. Also, the signal magnitude calculator 250 may output the calculated magnitude T of the I/Q signal as a capacitance C corresponding to the detection signal of a specific detection electrode.
예를 들어, 멀티플렉서(210)를 통해 제i 감지 전극(Ri)이 선택된 경우, 제i 감지 전극(Ri)의 감지 신호에 대응하는 정전용량(Ci)이 신호 처리부(123)로 출력될 수 있다. For example, when the i-th sensing electrode Ri is selected through the multiplexer 210 , the capacitance Ci corresponding to the sensing signal of the i-th sensing electrode Ri may be output to the signal processing unit 123 . .
신호 크기 계산부(250)는 복소 신호인 I/Q 신호의 크기(T)를 계산할 때 CORDIC(COordinate Rotation DIgital Computer) 알고리즘을 사용할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 복소 신호의 크기를 계산 가능한 다양한 알고리즘이 채용될 수 있다.The signal magnitude calculator 250 may use a COordinate Rotation Digital Computer (CORDIC) algorithm when calculating the magnitude T of an I/Q signal that is a complex signal. However, the present invention is not limited thereto, and various algorithms capable of calculating the magnitude of the complex signal may be employed.
신호 처리부(123)는 신호 크기 계산부(250)로부터 각 채널별 정전용량(C1~Ck)을 전달받을 수 있으며, 이를 통해 터치 이벤트의 위치 및 강도를 알아낼 수 있다. The signal processing unit 123 may receive the capacitances C1 to Ck for each channel from the signal magnitude calculation unit 250 , and may find out the location and intensity of the touch event through this.
한편, 터치 구동부(121)는 신호 발생부(310), 버퍼 회로(320), 및 디멀티플렉서(demultiplexer, 330)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the touch driver 121 may include a signal generator 310 , a buffer circuit 320 , and a demultiplexer 330 .
신호 발생부(310)는 특정 주파수를 갖는 터치 구동 신호(Td)를 생성하여, 버퍼 회로(320)를 통해 디멀티플렉서(330)로 공급할 수 있다. The signal generator 310 may generate a touch driving signal Td having a specific frequency and supply it to the demultiplexer 330 through the buffer circuit 320 .
디멀티플렉서(330)는 터치 센싱부(110)의 구동 전극들(Tx1~Txj)과 연결되며, 적어도 하나의 구동 전극을 선택하여 터치 구동 신호(Td)를 공급할 수 있다. The demultiplexer 330 is connected to the driving electrodes Tx1 to Txj of the touch sensing unit 110 , and selects at least one driving electrode to supply the touch driving signal Td.
이때, 신호 발생부(310)는 터치 구동 신호(Td)의 주파수를 변경할 수 있으며, 제1 복조 신호(Dm1)와 제2 복조 신호(Dm2)를 믹서 회로부(230)로 공급할 있다. 제1 복조 신호(Dm1)는 터치 구동 신호(Td)와 동일한 신호로 설정될 수 있으며, 제2 복조 신호(Dm2)는 터치 구동 신호(Td)와 90도 위상차를 가지는 신호로 설정될 수 있다. 제2 복조 신호(Dm2)의 생성을 위하여, 신호 발생부(310)는 별도의 위상 시프터(phase shifter)를 포함할 수 있다.In this case, the signal generator 310 may change the frequency of the touch driving signal Td and may supply the first demodulated signal Dm1 and the second demodulated signal Dm2 to the mixer circuit unit 230 . The first demodulated signal Dm1 may be set to the same signal as the touch driving signal Td, and the second demodulated signal Dm2 may be set to a signal having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal Td. To generate the second demodulated signal Dm2 , the signal generator 310 may include a separate phase shifter.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정상 터치 및 비정상 터치가 함께 발생한 경우의 I/Q 신호를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 오프셋 값을 더한 상태의 I/Q 신호를 나타낸 도면이다. 5 is a diagram illustrating an I/Q signal when a normal touch and an abnormal touch occur together according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an I/Q signal obtained by adding an offset value according to an embodiment of the present invention. the drawing shown.
특정 환경에서는 사용자에 의한 정상 터치(A)와 물방울 등에 의한 비정상 터치(B)가 함께 발생할 수 있다. 이때, 정상 터치(A)는 접지(ground)와 연관된 사용자 손가락 등에 의한 터치로서, 이와 관련된 I/Q 신호는 도 5 기준 제1 사분면에 위치할 수 있다. 또한, 비정상 터치(B)는 플로팅(floating) 상태인 물방울 등에 의한 터치로서, 이와 관련된 I/Q 신호는 제1 사분면과 반대인 제3 사분면에 위치할 수 있다. In a specific environment, a normal touch (A) by a user and an abnormal touch (B) caused by water droplets or the like may occur together. In this case, the normal touch A is a touch by a user's finger or the like related to the ground, and an I/Q signal related thereto may be located in the first quadrant of FIG. 5 . Also, the abnormal touch B is a touch caused by a water droplet in a floating state, and an I/Q signal related thereto may be located in a third quadrant opposite to the first quadrant.
이러한 두 개의 I/Q 신호는 그 크기가 동일하므로, 크기 계산만을 통해서는 정상 터치(A)와 비정상 터치(B)의 구분이 불가능하다.Since these two I/Q signals have the same size, it is impossible to distinguish between the normal touch A and the abnormal touch B only through size calculation.
즉, I/Q 신호의 크기만으로는 정전용량의 변화 방향을 알 수 없으며, 두 개의 I/Q 신호의 크기가 상이하더라도 정전용량의 변화 방향을 알 수 없다면 두 개의 터치의 구분이 불가능하다.That is, the direction of capacitance change cannot be known only by the magnitude of the I/Q signal, and even if the magnitudes of the two I/Q signals are different, if the direction of capacitance change cannot be known, the two touches cannot be distinguished.
이에, 신호 크기 계산부(250)에서는 믹서 회로부(230)로부터 전달된 I/Q 신호에 기설정된 오프셋 값(Voffset)을 더한 후 I/Q 신호의 크기를 계산할 수 있다.Accordingly, the signal magnitude calculator 250 may calculate the magnitude of the I/Q signal after adding a preset offset value (Voffset) to the I/Q signal transmitted from the mixer circuit part 230 .
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 두 개의 I/Q 신호에 각각 오프셋 값(Voffset)을 더한 후, 각 I/Q 신호의 크기를 산출한다면 그 크기가 상이하므로, 정상 터치(A)와 비정상 터치(B)의 구분이 가능해진다. That is, if the size of each I/Q signal is calculated after adding the offset value Voffset to the two I/Q signals as shown in FIG. 6 , the sizes are different, so the normal touch A and the abnormal touch The distinction of (B) becomes possible.
한편, 신호 크기 계산부(250)는 터치 구동 신호(Td)의 주파수 변경에 대응하여 오프셋 값(Voffset)을 변경할 수 있다. 즉, 도 4a 및 도 4b와 관련하여 살펴본 바와 같이, 구동 주파수의 크기에 따라 I/Q 신호의 방향이 달라질 수 있다. 이에 따라, 오프셋 값(Voffset)은 터치 구동 신호(Td)의 주파수 별로 다수개가 미리 설정되어 소정의 메모리(미도시)에 저장될 수 있다.Meanwhile, the signal magnitude calculator 250 may change the offset value Voffset in response to a change in the frequency of the touch driving signal Td. That is, as described with reference to FIGS. 4A and 4B , the direction of the I/Q signal may vary according to the magnitude of the driving frequency. Accordingly, a plurality of offset values Voffset may be preset for each frequency of the touch driving signal Td and stored in a predetermined memory (not shown).
또한, 오프셋 값(Voffset)은 I/Q 신호 중 동위상 신호(I)에 더해지는 오프셋 값과, I/Q 신호 중 직교위상 신호(Q)에 더해지는 오프셋 값을 포함할 수 있다.Also, the offset value Voffset may include an offset value added to the in-phase signal I among the I/Q signals and an offset value added to the quadrature signal Q among the I/Q signals.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 오프셋 값을 더한 상태의 I/Q 신호를 나타낸 도면이다. 특히, 도 7에서는 오프셋 값(Voffset)의 방향과 I/Q 신호의 방향이 일치하지 않은 경우를 도시하였다. 7 is a diagram illustrating an I/Q signal in a state in which an offset value is added according to another embodiment of the present invention. In particular, FIG. 7 illustrates a case where the direction of the offset value Voffset does not coincide with the direction of the I/Q signal.
이 경우, 오프셋 값(Voffset)과 I/Q 신호의 방향이 이루는 각도(θ)에 따라 신호 손실이 발생하게 된다. In this case, signal loss occurs according to the angle θ between the offset value Voffset and the direction of the I/Q signal.
이때, 오프셋 값(Voffset)의 크기를 E, I/Q 신호의 크기를 F, 오프셋 값(Voffset)과 I/Q 신호의 방향이 이루는 각도를 θ라고 할 때, 이렇게 얻은 신호 비율은 하기와 같이 도출될 수 있다. At this time, when the magnitude of the offset value (Voffset) is E, the magnitude of the I/Q signal is F, and the angle between the offset value (Voffset) and the direction of the I/Q signal is θ, the signal ratio thus obtained is as follows. can be derived.
Figure PCTKR2020095037-appb-img-000001
Figure PCTKR2020095037-appb-img-000001
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 정전용량 감지부 및 터치 구동부의 구성을 보다 자세히 나타낸 도면이다. 8 is a diagram illustrating in more detail the configurations of a capacitance sensing unit and a touch driving unit according to another embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 정전용량 감지부(122')는 멀티플렉서(210), 증폭기(220), 믹서 회로부(230'), 및 신호 크기 계산부(250)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the capacitance sensing unit 122 ′ according to another embodiment of the present invention includes a multiplexer 210 , an amplifier 220 , a mixer circuit unit 230 ′, and a signal level calculation unit 250 . can do.
앞서 설명한 도 3과 관련한 실시예에서는 정전용량 감지부(122)가 믹서 회로부(230)를 통해 아날로그 도메인(analog domain)에서 복조 동작을 수행하나, 도 8과 관련한 본 실시예에서는 정전용량 감지부(122')가 믹서 회로부(230')를 통해 디지털 도메인(digital domain)에서 복조 동작을 수행하는 차이점이 있다. In the embodiment related to FIG. 3 described above, the capacitance sensing unit 122 performs a demodulation operation in the analog domain through the mixer circuit unit 230, but in this embodiment related to FIG. 8, the capacitance sensing unit ( There is a difference in that the 122' performs a demodulation operation in the digital domain through the mixer circuit unit 230'.
따라서, 앞서 실시예와 변경된 구성요소인 믹서 회로부(230')를 중심으로 설명을 진행하도록 한다. Therefore, the description will be conducted focusing on the mixer circuit unit 230', which is a component changed from the previous embodiment.
믹서 회로부(230')는 증폭기(220)와 연결되며, 증폭기(220)의 출력 신호를 동위상(In-phase) 신호(I)와 직교위상(Quadrature) 신호(Q)로 복조하여 신호 크기 계산부(250)로 출력할 수 있다. The mixer circuit unit 230' is connected to the amplifier 220, and demodulates the output signal of the amplifier 220 into an in-phase signal (I) and a quadrature signal (Q) to calculate a signal level. output to the unit 250 .
이를 위하여, 믹서 회로부(230')는 터치 구동 신호(Td)와 위상이 동일한 제1 복조 신호(Dm1) 및 터치 구동 신호(Td)와 90도 위상차를 갖는 제2 복조 신호(Dm2)를 공급받고, 상기 제1 복조 신호(Dm1)와 제2 복조 신호(Dm2)를 이용하여 복조 동작을 수행할 수 있다. To this end, the mixer circuit unit 230' is supplied with a first demodulated signal Dm1 having the same phase as the touch driving signal Td and a second demodulated signal Dm2 having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal Td. , a demodulation operation may be performed using the first demodulated signal Dm1 and the second demodulated signal Dm2.
일례로, 믹서 회로부(230')는 아날로그-디지털 컨버터(245), 제1 곱셈기(235), 및 제2 곱셈기(236)를 포함할 수 있다. For example, the mixer circuit unit 230 ′ may include an analog-to-digital converter 245 , a first multiplier 235 , and a second multiplier 236 .
아날로그-디지털 컨버터(245)는 증폭기(220)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. The analog-to-digital converter 245 may convert the output signal of the amplifier 220 into a digital signal.
제1 곱셈기(235)는 아날로그-디지털 컨버터(245)로부터 출력되는 신호를 제1 복조 신호(Dm1)를 이용하여 동위상 신호(I)로 복조할 수 있다. The first multiplier 235 may demodulate the signal output from the analog-to-digital converter 245 into an in-phase signal I using the first demodulated signal Dm1.
제2 곱셈기(236)는 아날로그-디지털 컨버터(245)로부터 출력되는 신호를 제2 복조 신호(Dm2)를 이용하여 직교위상 신호(Q)로 복조할 수 있다.The second multiplier 236 may demodulate the signal output from the analog-to-digital converter 245 into a quadrature signal Q using the second demodulated signal Dm2.
믹서 회로부(230')에 의해 복조된 동위상 신호(I)와 직교위상 신호(Q)는 신호 크기 계산부(250)로 공급되며, 신호 크기 계산부(250)는 상기 동위상 신호(I)와 직교위상 신호(Q)로 구성되는 I/Q(In-phase/Quadrature) 신호의 크기(T)를 계산할 수 있다.The in-phase signal (I) and the quadrature signal (Q) demodulated by the mixer circuit unit 230 ′ are supplied to the signal magnitude calculation unit 250 , and the signal magnitude calculation unit 250 generates the in-phase signal (I). and a magnitude T of an in-phase/quadrature (I/Q) signal composed of a quadrature signal Q may be calculated.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다. 앞서 언급한 도 1 내지 도 8과 상기 도 9를 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서의 구동 방법을 설명하도록 한다. 9 is a flowchart illustrating a method of driving a touch sensor according to an embodiment of the present invention. A method of driving a touch sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8 and FIG. 9 mentioned above.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서의 구동 방법은 제1 주파수 구동 단계(S10), 제1 감지 신호 증폭 단계(S20), 제1 복조 단계(S30), 제1 정전용량 출력 단계(S40), 제2 주파수 구동 단계(S50), 제2 감지 신호 증폭 단계(S60), 제2 복조 단계(S70), 및 제2 정전용량 출력 단계(S80)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9 , a method of driving a touch sensor according to an embodiment of the present invention includes a first frequency driving step ( S10 ), a first sensing signal amplification step ( S20 ), a first demodulation step ( S30 ), and a first capacitance It may include an output step ( S40 ), a second frequency driving step ( S50 ), a second detection signal amplification step ( S60 ), a second demodulation step ( S70 ), and a second capacitance output step ( S80 ).
제1 주파수 구동 단계(S10)에서는 제1 주파수의 터치 구동 신호(Td)를 구동 전극들(Tx1~Txj)로 공급할 수 있다. In the first frequency driving step S10 , the touch driving signal Td of the first frequency may be supplied to the driving electrodes Tx1 to Txj.
제1 감지 신호 증폭 단계(S20)에서는 구동 전극들(Tx1~Txj)과 교차 위치하는 감지 전극들(Rx1~Rxk) 중 제i 감지 전극(Rxi, 1≤i≤k)으로부터의 제1 감지 신호가 정전용량 감지부(122, 122')의 증폭기(220)로 입력될 수 있다. In the first sensing signal amplification step S20 , the first sensing signal from the i-th sensing electrode Rxi, 1≤i≤k among the sensing electrodes Rx1 to Rxk intersecting the driving electrodes Tx1 to Txj may be input to the amplifier 220 of the capacitance sensing units 122 and 122'.
제1 복조 단계(S30)에서는 증폭기(220)의 출력 신호를 제1 동위상(In-phase) 신호(I1)와 제1 직교위상(Quadrature) 신호(Q1)로 복조할 수 있다. 이때, 제1 복조 단계(S30)에서는 터치 구동 신호(Td)와 위상이 동일한 제1 복조 신호(Dm1) 및 터치 구동 신호(Td)와 90도 위상차를 갖는 제2 복조 신호(Dm2)를 이용하여 복조 동작을 수행할 수 있다.In the first demodulation step S30 , the output signal of the amplifier 220 may be demodulated into a first in-phase signal I1 and a first quadrature signal Q1 . In this case, in the first demodulation step S30 , the first demodulation signal Dm1 having the same phase as the touch driving signal Td and the second demodulating signal Dm2 having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal Td are used. A demodulation operation may be performed.
제1 정전용량 출력 단계(S40)에서는 제1 동위상 신호(I1)와 제1 직교위상 신호(Q1)로 구성되는 제1 I/Q 신호에 기설정된 제1 오프셋 값(Voffset1)을 더하여 상기 제1 I/Q 신호의 크기를 계산하고, 계산된 제1 I/Q 신호의 크기를 상기 제1 감지 신호에 대응하는 정전용량으로 출력할 수 있다. In the first capacitance output step S40, a predetermined first offset value Voffset1 is added to the first I/Q signal composed of the first in-phase signal I1 and the first quadrature signal Q1 to obtain the first capacitance. The magnitude of one I/Q signal may be calculated, and the calculated magnitude of the first I/Q signal may be output as a capacitance corresponding to the first detection signal.
제2 주파수 구동 단계(S50)에서는 제1 주파수와 상이한 제2 주파수의 터치 구동 신호(Td)를 구동 전극들(Tx1~Txj)로 공급할 수 있다. In the second frequency driving step S50 , the touch driving signal Td having a second frequency different from the first frequency may be supplied to the driving electrodes Tx1 to Txj.
제2 감지 신호 증폭 단계(S60)에서는 상기 제i 감지 전극(Rxi)으로부터의 제2 감지 신호가 정전용량 감지부(122, 122')의 증폭기(220)로 입력될 수 있다.In the second sensing signal amplification step S60 , the second sensing signal from the i-th sensing electrode Rxi may be input to the amplifier 220 of the capacitance sensing units 122 and 122 ′.
제2 복조 단계(S70)에서는 증폭기(220)의 출력 신호를 제2 동위상 신호(I2)와 제2 직교위상(Quadrature) 신호(Q2)로 복조할 수 있다. 이때, 제2 복조 단계(S70)에서는 터치 구동 신호(Td)와 위상이 동일한 제1 복조 신호(Dm1) 및 터치 구동 신호(Td)와 90도 위상차를 갖는 제2 복조 신호(Dm2)를 이용하여 복조 동작을 수행할 수 있다.In the second demodulation step S70 , the output signal of the amplifier 220 may be demodulated into a second in-phase signal I2 and a second quadrature signal Q2 . In this case, in the second demodulation step S70 , the first demodulated signal Dm1 having the same phase as the touch driving signal Td and the second demodulating signal Dm2 having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal Td are used. A demodulation operation may be performed.
제2 정전용량 출력 단계(S80)에서는 제2 동위상 신호(I2)와 제2 직교위상 신호(Q2)로 구성되는 제2 I/Q 신호에 기설정된 제2 오프셋 값(Voffset2)을 더하여 상기 제2 I/Q 신호의 크기를 계산하고, 계산된 제2 I/Q 신호의 크기를 상기 제2 감지 신호에 대응하는 정전용량으로 출력할 수 있다. In the second capacitance output step S80, a predetermined second offset value Voffset2 is added to the second I/Q signal composed of the second in-phase signal I2 and the second quadrature signal Q2 to obtain the second capacitance. The magnitude of the 2 I/Q signals may be calculated, and the calculated magnitude of the second I/Q signal may be output as a capacitance corresponding to the second sensing signal.
이때, 제1 오프셋 값(Voffset1)와 제2 오프셋 값(Voffset2)은 구동 주파수에 대응하여 각각 다른 값으로 설정될 수 있다. In this case, the first offset value Voffset1 and the second offset value Voffset2 may be set to different values corresponding to the driving frequency.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims described later rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention. should be interpreted

Claims (10)

  1. 상호 교차하는 구동 전극들과 감지 전극들을 포함하는 터치 센싱부; a touch sensing unit including driving electrodes and sensing electrodes that cross each other;
    상기 구동 전극들로 터치 구동 신호를 공급하는 터치 구동부; 및a touch driver supplying a touch driving signal to the driving electrodes; and
    상기 감지 전극들 중 제i 감지 전극으로부터 감지 신호를 전달받고, 상기 감지 신호에 대응하는 정전용량을 출력하는 정전용량 감지부; 를 포함하고, a capacitance sensing unit receiving a sensing signal from an i-th sensing electrode among the sensing electrodes and outputting a capacitance corresponding to the sensing signal; including,
    상기 정전용량 감지부는,The capacitive sensing unit,
    상기 제i 감지 전극의 감지 신호를 입력받는 증폭기; an amplifier receiving the sensing signal of the i-th sensing electrode;
    상기 증폭기의 출력 신호를 동위상(In-phase) 신호와 직교위상(Quadrature) 신호로 복조하는 믹서 회로부; 및a mixer circuit unit for demodulating the output signal of the amplifier into an in-phase signal and a quadrature signal; and
    상기 동위상 신호와 상기 직교위상 신호로 구성되는 I/Q 신호의 크기를 계산하고, 계산된 I/Q 신호의 크기를 상기 제i 감지 전극의 감지 신호에 대응하는 정전용량으로 출력하는 신호 크기 계산부; 를 포함하는 터치 센서. Calculating the magnitude of an I/Q signal composed of the in-phase signal and the quadrature signal, and outputting the calculated magnitude of the I/Q signal as a capacitance corresponding to the sensing signal of the i-th sensing electrode. wealth; A touch sensor comprising a.
  2. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 신호 크기 계산부는, The signal magnitude calculator,
    상기 I/Q 신호에 기설정된 오프셋 값을 더하여 상기 I/Q 신호의 크기를 계산하는 것을 특징으로 하는 터치 센서. A touch sensor, characterized in that for calculating the magnitude of the I/Q signal by adding a preset offset value to the I/Q signal.
  3. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 믹서 회로부는, The mixer circuit unit,
    상기 터치 구동 신호와 위상이 동일한 제1 복조 신호 및 상기 터치 구동 신호와 90도 위상차를 갖는 제2 복조 신호를 공급받고, 상기 제1 복조 신호와 상기 제2 복조 신호를 이용하여 상기 복조 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서. A first demodulated signal having the same phase as the touch driving signal and a second demodulated signal having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal are supplied, and the demodulation operation is performed using the first demodulated signal and the second demodulated signal. A touch sensor, characterized in that.
  4. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 터치 구동부는, The touch driver,
    상기 터치 구동 신호의 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 터치 센서. Touch sensor, characterized in that for changing the frequency of the touch driving signal.
  5. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 신호 크기 계산부는, The signal magnitude calculator,
    상기 터치 구동 신호의 주파수의 변경에 대응하여 상기 오프셋 값을 변경하는 것을 특징으로 하는 터치 센서. The touch sensor, characterized in that the offset value is changed in response to a change in the frequency of the touch driving signal.
  6. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 오프셋 값은,The offset value is
    상기 동위상 신호에 더해지는 오프셋 값과 상기 직교위상 신호에 더해지는 오프셋 값을 포함하는 터치 센서. A touch sensor comprising an offset value added to the in-phase signal and an offset value added to the quadrature signal.
  7. 제3항에 있어서, 4. The method of claim 3,
    상기 믹서 회로부는, The mixer circuit unit,
    상기 증폭기의 출력 신호를 상기 제1 복조 신호와 믹싱하여 상기 동위상 신호를 출력하는 제1 믹서; a first mixer for mixing the output signal of the amplifier with the first demodulated signal to output the in-phase signal;
    상기 동위상 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 제1 아날로그-디지털 컨버터;a first analog-to-digital converter for converting the in-phase signal into a digital signal and outputting it;
    상기 증폭기의 출력 신호를 상기 제2 복조 신호와 믹싱하여 상기 직교위상 신호를 출력하는 제2 믹서; 및a second mixer for mixing the output signal of the amplifier with the second demodulated signal to output the quadrature signal; and
    상기 직교위상 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 제2 아날로그-디지털 컨버터; 를 포함하는 터치 센서. a second analog-to-digital converter converting the quadrature signal into a digital signal and outputting it; A touch sensor comprising a.
  8. 제3항에 있어서, 4. The method of claim 3,
    상기 믹서 회로부는, The mixer circuit unit,
    상기 증폭기의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터; an analog-to-digital converter converting the output signal of the amplifier into a digital signal;
    상기 아날로그-디지털 컨버터로부터 출력되는 신호를 상기 제1 복조 신호를 이용하여 상기 동위상 신호로 복조하는 제1 곱셈기; 및a first multiplier for demodulating the signal output from the analog-to-digital converter into the in-phase signal using the first demodulated signal; and
    상기 아날로그-디지털 컨버터로부터 출력되는 신호를 상기 제2 복조 신호를 이용하여 상기 직교위상 신호로 복조하는 제2 곱셈기; 를 포함하는 터치 센서. a second multiplier for demodulating the signal output from the analog-to-digital converter into the quadrature signal using the second demodulated signal; A touch sensor comprising a.
  9. 제1 주파수의 터치 구동 신호를 구동 전극들로 공급하는 단계; supplying a touch driving signal of a first frequency to the driving electrodes;
    상기 구동 전극들과 교차하는 감지 전극들 중 제i 감지 전극으로부터의 제1 감지 신호가 증폭기로 입력되는 단계; inputting a first sensing signal from an i-th sensing electrode among sensing electrodes crossing the driving electrodes to an amplifier;
    상기 증폭기의 출력 신호를 제1 동위상(In-phase) 신호와 제1 직교위상(Quadrature) 신호로 복조하는 단계; demodulating the output signal of the amplifier into a first in-phase signal and a first quadrature signal;
    상기 제1 동위상 신호와 상기 제1 직교위상 신호로 구성되는 제1 I/Q 신호에 기설정된 제1 오프셋 값을 더하여 상기 제1 I/Q 신호의 크기를 계산하고, 계산된 제1 I/Q 신호의 크기를 상기 제1 감지 신호에 대응하는 정전용량으로 출력하는 단계; The magnitude of the first I/Q signal is calculated by adding a preset first offset value to a first I/Q signal including the first in-phase signal and the first quadrature signal, and the calculated first I/Q signal is calculated. outputting the magnitude of the Q signal as a capacitance corresponding to the first detection signal;
    상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수의 터치 구동 신호를 구동 전극들로 공급하는 단계; supplying a touch driving signal of a second frequency different from the first frequency to the driving electrodes;
    상기 제i 감지 전극으로부터의 제2 감지 신호가 상기 증폭기로 입력되는 단계;inputting a second sensing signal from the i-th sensing electrode to the amplifier;
    상기 증폭기의 출력 신호를 제2 동위상 신호와 제2 직교위상 신호로 복조하는 단계; 및demodulating the output signal of the amplifier into a second in-phase signal and a second quadrature signal; and
    상기 제2 동위상 신호와 상기 제2 직교위상 신호로 구성되는 제2 I/Q 신호에 기설정된 제2 오프셋 값을 더하여 상기 제2 I/Q 신호의 크기를 계산하고, 계산된 제2 I/Q 신호의 크기를 상기 제2 감지 신호에 대응하는 정전용량으로 출력하는 단계; 를 포함하고, The magnitude of the second I/Q signal is calculated by adding a preset second offset value to a second I/Q signal composed of the second in-phase signal and the second quadrature signal, and the calculated second I/Q signal is calculated. outputting the magnitude of the Q signal as a capacitance corresponding to the second detection signal; including,
    상기 제2 오프셋 값은, The second offset value is
    상기 제1 오프셋 값과 상이한 것을 특징으로 하는 터치 센서의 구동 방법.The driving method of the touch sensor, characterized in that different from the first offset value.
  10. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 증폭기의 출력 신호를 제1 동위상(In-phase) 신호와 제1 직교위상(Quadrature) 신호로 복조하는 단계 및 상기 증폭기의 출력 신호를 제2 동위상 신호와 제2 직교위상 신호로 복조하는 단계는, demodulating the output signal of the amplifier into a first in-phase signal and a first quadrature signal, and demodulating the output signal of the amplifier into a second in-phase signal and a second quadrature signal step is,
    상기 터치 구동 신호와 위상이 동일한 제1 복조 신호 및 상기 터치 구동 신호와 90도 위상차를 갖는 제2 복조 신호를 이용하여 복조 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서의 구동 방법.A method of driving a touch sensor, characterized in that the demodulation operation is performed using a first demodulated signal having the same phase as the touch driving signal and a second demodulated signal having a phase difference of 90 degrees from the touch driving signal.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130009957A (en) * 2010-02-26 2013-01-24 시냅틱스, 인코포레이티드 Varying demodulation to avoid interference
KR20140017663A (en) * 2011-06-22 2014-02-11 애플 인크. Active stylus
US20140375595A1 (en) * 2013-06-25 2014-12-25 Himax Technologies Limited Touch system
KR20160053302A (en) * 2014-11-03 2016-05-13 엘지디스플레이 주식회사 Touch sensing system and driving method thereof
KR20180049630A (en) * 2016-11-03 2018-05-11 엘지전자 주식회사 Touch input apparatus using a stylus pen and method for removing noise thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8493331B2 (en) * 2007-06-13 2013-07-23 Apple Inc. Touch detection using multiple simultaneous frequencies
KR101327451B1 (en) * 2013-04-25 2013-11-11 주식회사 아나패스 Method of reducing effect of noise and apparatus for detecting touch using the same
KR102111274B1 (en) * 2013-09-26 2020-05-15 엘지디스플레이 주식회사 Touch sensing system and driving method thereof
KR102140197B1 (en) * 2013-10-23 2020-08-03 삼성디스플레이 주식회사 Capacitive type touch sensor
KR101496183B1 (en) * 2014-01-27 2015-02-27 성균관대학교산학협력단 Touchscreen apparatus and touch sensing method for removing noise of touchscreen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130009957A (en) * 2010-02-26 2013-01-24 시냅틱스, 인코포레이티드 Varying demodulation to avoid interference
KR20140017663A (en) * 2011-06-22 2014-02-11 애플 인크. Active stylus
US20140375595A1 (en) * 2013-06-25 2014-12-25 Himax Technologies Limited Touch system
KR20160053302A (en) * 2014-11-03 2016-05-13 엘지디스플레이 주식회사 Touch sensing system and driving method thereof
KR20180049630A (en) * 2016-11-03 2018-05-11 엘지전자 주식회사 Touch input apparatus using a stylus pen and method for removing noise thereof

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