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KR20130136357A - Device for detecting touch - Google Patents

Device for detecting touch Download PDF

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Publication number
KR20130136357A
KR20130136357A KR1020120117434A KR20120117434A KR20130136357A KR 20130136357 A KR20130136357 A KR 20130136357A KR 1020120117434 A KR1020120117434 A KR 1020120117434A KR 20120117434 A KR20120117434 A KR 20120117434A KR 20130136357 A KR20130136357 A KR 20130136357A
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KR
South Korea
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touch
sensor pad
sensor
unit
voltage
Prior art date
Application number
KR1020120117434A
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Korean (ko)
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KR101482988B1 (en
Inventor
김재흥
조인호
박동서
Original Assignee
크루셜텍 (주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 크루셜텍 (주) filed Critical 크루셜텍 (주)
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Abstract

According to one embodiment of the present invention, a touch detecting device having an enhanced touch detecting property and capable of extracting an exact touch coordinate is provided. The touch detecting device according to the embodiment of the present invention comprises a touch panel, a driving device and a circuit substrate. The touch panel comprises a substrate, multiple sensor pads of transparent material arranged on the substrate, and multiple signal wires connected respectively to the sensor pad. The driving device drives the touch panel. The sensor pads are repetitively arranged at two unit columns forming one basic column and the basic column is repetitively arranged in a row direction.

Description

터치 검출 장치{DEVICE FOR DETECTING TOUCH}Touch Detection Device {DEVICE FOR DETECTING TOUCH}

본 발명은 터치 검출 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터치 감도가 향상되고, 정확한 터치 좌표의 추출이 가능한 터치 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a touch detection device, and more particularly, to a touch detection device in which touch sensitivity is improved and accurate touch coordinates can be extracted.

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

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

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 센서 패턴이 주변의 다른 센서 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 formed by a conductive sensor pattern or other sensor pattern or ground electrode when a human hand or an object is touched.

도 1은 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 분해 평면도이다.1 is an exploded top view of an example of a conventional capacitive touch screen panel.

종래의 터치 스크린 패널(1)은 투명 기판(2), 투명 기판(2) 위에 차례로 형성된 제1 센서 패턴(3), 제1 절연막(4), 제2 센서 패턴(5) 및 제2 절연막(6)과 위치 검출 라인(7)을 포함한다.The conventional touch screen panel 1 includes a transparent substrate 2, a first sensor pattern 3, a first insulating film 4, a second sensor pattern 5, and a second insulating film sequentially formed on the transparent substrate 2. 6) and a position detection line 7.

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

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

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

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

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

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

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

또한 터치 전후의 전기적 신호의 차이가 극히 미세하므로 배선 저항의 영향을 받으며 이 때문에 낮은 저항을 유지하기 위하여 금속 배선을 필요로 한다.  이러한 금속 배선을 형성하기 위해 추가의 마스크 공정이 필요하다.In addition, since the difference between the electrical signals before and after the touch is extremely minute, it is affected by the wiring resistance, which requires metal wiring to maintain low resistance. An additional mask process is needed to form this metal wiring.

또한 종래의 터치 스크린 패널(1)의 터치 검출은 저항 값에 크게 의존하며 노이즈에 민감하기 때문에 터치 검출 감도를 증가시키는 데 많은 어려움이 존재한다. 특히 터치 시 터치정전용량이 접지되는 것이 아니라 인체가 안테나로 감응하여 환경 주파수 성분의 노이즈 신호가 터치 패널에 입력으로서 유입된다. 실제로 50Hz 또는 60Hz 가정 전원을 사용하는 환경에서 손 끝에 걸리는 전기 신호는 가정 전원에서 발생되는 전기장의 간섭을 받아 해당 주파수의 입력 신호가 터치 센싱 노드에 유입된다. 인체 방사 노이즈 신호가 터치 패널에 유입되면, 터치에 의한 터치 검출 값이 크게 변화되어 터치 여부를 분간할 수 없게 된다.In addition, since touch detection of the conventional touch screen panel 1 is highly dependent on the resistance value and sensitive to noise, there are many difficulties in increasing the touch detection sensitivity. In particular, the touch capacitance is not grounded when the touch is touched, but the human body responds to the antenna, and noise signals of environmental frequency components are introduced into the touch panel as input. In fact, in the environment using 50Hz or 60Hz home power, the electric signal from the fingertips is interrupted by the electric field generated from the home power, and the input signal of the corresponding frequency enters the touch sensing node. When the human body radiation noise signal is introduced into the touch panel, the touch detection value by the touch is greatly changed, and it is impossible to distinguish whether or not the touch is made.

더욱이 종래의 터치 스크린 패널(1)은 복잡한 연산을 통해 수 차례 축적된 정전용량의 미세한 변화를 이용하여 터치를 검출하므로 정확한 터치 면적을 산출할 수 없었다. 따라서, 사용자는 터치 면적을 사용자 입력의 하나의 수단으로 이용하는 것이 현실적으로 불가능하였다.Furthermore, the conventional touch screen panel 1 detects a touch by using a minute change of capacitance accumulated several times through complicated calculations, and thus it is not possible to calculate an accurate touch area. Thus, it was practically impossible for a user to use the touch area as one means of user input.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 터치 감도가 향상되고, 정확한 터치 좌표의 추출이 가능한 터치 검출 장치를 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a touch detection device that can improve the touch sensitivity, extract the correct touch coordinates.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 기판과, 상기 기판 위에 고립되어 배치된 투명 소재의 복수의 센서 패드와, 상기 센서 패드에 각각 연결되는 복수의 신호 배선을 가지는 터치 패널; 그리고 상기 터치 패널을 구동하는 구동 장치를 포함하여 이루어지고, 상기 센서 패드는 하나의 기본 열을 구성하는 두 개의 단위 열에 반복하여 배치되고, 상기 기본 열은 행 방향으로 반복하여 배치되는 터치 검출 장치를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention includes a touch panel having a substrate, a plurality of sensor pads of a transparent material disposed isolated on the substrate, and a plurality of signal wires respectively connected to the sensor pads; And a driving device for driving the touch panel, wherein the sensor pad is repeatedly disposed in two unit columns constituting one basic column, and the basic column is repeatedly disposed in a row direction. to provide.

여기서, 상기 센서 패드는, 열 방향으로 연장 형성되고, 중앙을 기준으로 서로 대칭되게 형성되며, 상기 하나의 기본 열에 상기 두 개의 단위 열로 반복하여 배치되는 제1센서 패드와, 열 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1센서 패드에 이웃하여 상기 제1센서 패드가 배치되는 상기 기본 열의 적어도 어느 하나의 단위 열에 배치되는 제2센서 패드로 구성될 수 있다.Here, the sensor pads are formed extending in the column direction, symmetrically formed with respect to each other with respect to the center, and are formed to extend in the column direction with a first sensor pad that is repeatedly arranged in the two unit rows in the one basic column. And a second sensor pad disposed in at least one unit column of the basic column in which the first sensor pad is disposed adjacent to the first sensor pad.

그리고, 상기 제1센서 패드는 중앙에서 일단부로 갈수록 면적이 넓어지도록 형성되는 제1단위센서 패드와, 중앙에서 타단부로 갈수록 면적이 넓어지도록 형성되는 제2단위센서 패드를 가질 수 있다.The first sensor pad may have a first unit sensor pad formed to have an area wider from the center to one end, and a second unit sensor pad formed to have a wider area from the center to the other end.

또한, 상기 제2센서 패드는 상기 제1단위센서 패드 또는 상기 제2단위센서 패드에 대응되는 형상으로 형성되고, 어느 한 개의 단위 열에 배치된 상기 제1단위센서 패드 또는 상기 제2단위센서 패드와 하나의 쌍을 이루어 나머지 한 개의 단위 열에 배치될 수 있다.The second sensor pad may be formed in a shape corresponding to the first unit sensor pad or the second unit sensor pad, and the first unit sensor pad or the second unit sensor pad may be disposed in one unit row. One pair may be arranged in the other unit column.

그리고, 상기 제1센서 패드는 오각형의 형상이고, 상기 제2센서 패드는 직각삼각형의 형상일 수 있다.The first sensor pad may have a pentagonal shape, and the second sensor pad may have a right triangle shape.

또한, 각각의 상기 기본 열에서 상기 구동 장치와 가장 가까이 구비되는 상기 제1센서 패드 및 상기 제2센서 패드의 면적은 나머지 제1센서 패드 및 제2센서 패드의 면적보다 작을 수 있다.In addition, an area of the first sensor pad and the second sensor pad provided closest to the driving device in each of the basic rows may be smaller than that of the remaining first sensor pad and the second sensor pad.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 기판과, 상기 기판 위에 고립되어 배치된 투명 소재의 복수의 센서 패드와, 상기 센서 패드에 각각 연결되는 복수의 신호 배선을 가지는 터치 패널, 그리고 상기 터치 패널을 구동하는 구동 장치를 포함하고, 상기 센서 패드 중 서로 인접한 제1센서 패드의 일부와 제2센서 패드의 일부의 영역을 포함하여 가상의 센싱 영역을 형성하는 터치 검출 장치를 제공한다. Meanwhile, in order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a touch having a substrate, a plurality of sensor pads of a transparent material disposed on the substrate, and a plurality of signal wires connected to the sensor pads, respectively. A touch detection device including a panel and a driving device for driving the touch panel, and including a portion of a first sensor pad and a portion of a second sensor pad adjacent to each other among the sensor pads to form a virtual sensing area. to provide.

여기서, 상기 가상의 센싱 영역의 개수는 센서 패드 개수보다 많을 수 있다.Here, the number of virtual sensing regions may be larger than the number of sensor pads.

본 발명에 따르면, 센서 패드의 수를 줄일 수 있으며, 이를 통해, 구동 장치의 크기를 감소시킬 수 있어 실장이 유리해지고, 신호 배선의 수도 줄일 수 있기 때문에 신호 배선 사이에서 발생하는 기생정전용량의 영향을 감소시켜 터치 감도가 향상될 수 있다.According to the present invention, the number of sensor pads can be reduced, and thus, the size of the driving device can be reduced, so that mounting is advantageous and the number of signal wires can be reduced, so that the influence of parasitic capacitance generated between the signal wires By reducing the touch sensitivity can be improved.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 종래의 터치 스크린 패널의 분해 평면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 장치의 분해 평면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출부의 예시적인 파형도이다.
도 6은 도 5에 도시한 파형도의 충전 구간에서 충전 전압이 축전기에 충전되는 상태를 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 레벨 시프트 검출부의 블록도이다.
도 8은 도 7에 도시한 버퍼부 및 증폭부의 예시적인 회로도이다.
도 9는 도 8에 도시한 회로에 의한 입출력 신호를 도시한 개략도이다.
도 10은 도 8에 도시한 회로의 출력 신호를 필터링 처리하여 도시한 개략도이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 정보 처리부의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 센서 패드에 관한 정보가 저장된 메모리의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 분해 예시도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 평면 예시도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 터치에 따른 터치감도를 나타낸 예시도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 센서 패드를 비교한 예시도이다.
1 is an exploded plan view of a conventional touch screen panel.
2 is an exploded plan view of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram illustrating a touch detector according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is an exemplary waveform diagram of a touch detection unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram illustrating a state in which a charging voltage is charged in a capacitor in a charging section of the waveform diagram shown in FIG. 5.
7 is a block diagram of a level shift detection unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an exemplary circuit diagram of the buffer unit and the amplifier unit shown in FIG. 7.
9 is a schematic diagram showing input and output signals by the circuit shown in FIG.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a filtering process of an output signal of the circuit shown in FIG. 8.
11 is a block diagram of a touch information processor according to an embodiment of the present invention.
12 is a schematic diagram illustrating a structure of a memory in which information about a sensor pad is stored according to an exemplary embodiment of the present invention.
13 is a flowchart illustrating a touch detection method according to an embodiment of the present invention.
14 is an exploded view illustrating a touch detection device according to another embodiment of the present invention.
15 is a plan view illustrating a touch detection device according to another embodiment of the present invention.
16 and 17 are diagrams illustrating touch sensitivities of a touch detection device according to another embodiment of the present invention.
18 is an exemplary view comparing sensor pads of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 장치의 분해 평면도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.2 is an exploded plan view of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 터치 검출 장치는 터치 패널(100)과 구동 장치(200) 및 이 둘을 연결하는 회로 기판(20)을 포함한다.2 and 3, the touch detection apparatus according to the present embodiment includes a touch panel 100, a driving device 200, and a circuit board 20 connecting the two.

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

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

각각의 신호 배선(120)은 한 쪽 끝이 센서 패드(110)에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 기판(15)의 아래 가장자리까지 뻗어 있다. 신호 배선(120)의 선폭은 수~수십 마이크로 미터 수준으로 상당히 좁게 설계될 수 있다.Each signal wire 120 has one end connected to the sensor pad 110 and the other end extending to the bottom edge of the substrate 15. The line width of the signal wire 120 may be designed to be quite narrow, on the order of several tens to several tens of micrometers.

센서 패드(110)와 신호 배선(120)은 ITO(indium-tin-oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), IZO(indium-zinc-oxide), CNT(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.The sensor pad 110 and the signal wire 120 may be formed of indium-tin-oxide (ITO), antimony tin oxide (ATO), indium-zinc-oxide (IZO), carbon nanotube (CNT), and graphene. It can be made of a transparent conductive material.

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

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

터치 패널(100)을 구동하기 위한 구동 장치(200)는 인쇄 회로 기판이나 가요성 회로 필름과 같은 회로 기판(20) 위에 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 기판(15)의 일부에 직접 실장될 수도 있다. 구동 장치(200)는 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230) 및 제어부(240) 등을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 직접회로(IC) 칩으로 구현될 수 있다.The driving device 200 for driving the touch panel 100 may be formed on a circuit board 20 such as a printed circuit board or a flexible circuit film, but is not limited thereto and may be directly mounted on a part of the substrate 15. have. The driving device 200 may include a touch detector 210, a touch information processor 220, a memory 230, a controller 240, and the like, and may be implemented as one or more integrated circuit (IC) chips.

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

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

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

제어부(240)는 터치 검출부(210) 및 터치 정보 처리부(220)를 제어하며, 마이크로 컨트롤 유닛(micro control unit, MCU)을 포함할 수 있으며, 펌 웨어를 통해 정해진 신호 처리를 수행할 수 있다.The control unit 240 controls the touch detection unit 210 and the touch information processing unit 220 and may include a micro control unit (MCU), and may perform predetermined signal processing through the firmware.

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

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

도 4 내지 도 6을 참고하여 터치 패널 및 터치 검출부의 구체적인 실시예 및 그 동작에 대하여 상세하게 설명한다.A detailed embodiment and operation of the touch panel and the touch detector will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출부의 예시적인 파형도이며, 도 6은 도 5에 도시한 파형도의 충전 구간에서 충전 전압이 축전기에 충전되는 상태를 도시한 개략도이다.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, and FIG. 6 is a waveform diagram of FIG. 5. A schematic diagram showing a state in which a charging voltage is charged in a capacitor in a charging section.

도 4를 참고하면, 터치 검출부(210)는, 선택 가능한 복수의 저항(R1~Rn), 스위칭 동작을 하는 복수의 트랜지스터(211), 복수의 기생 축전기(Cp), 복수의 구동 축전기(Cdrv), 복수의 공통 축전기(Cvcom) 및 복수의 레벨 시프트 검출부(212)를 포함하며, 신호 배선(120)을 통하여 센서 패드(110)에 연결되어 있다. 트랜지스터(211), 기생 축전기(Cp), 구동 축전기(Cdrv), 공통 축전기(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 축전기(Cp), 구동 축전기(Cdrv) 및 공통 축전기(Cvcom)를 합하여 "터치 셀"이라 한다. 상기 터치 셀은 각각의 구성요소가 멀티플렉서에 의해 전기적으로 연결된 경우를 포함하는 개념이다. 이하 편의상 축전기와 그 정전용량의 도면 부호는 동일하게 사용한다.Referring to FIG. 4, the touch detector 210 includes a plurality of selectable resistors R1 to Rn, a plurality of transistors 211 for switching operation, a plurality of parasitic capacitors Cp, and a plurality of driving capacitors Cdrv. And a plurality of common capacitors Cvcom and a plurality of level shift detection units 212, and are connected to the sensor pads 110 through the signal wires 120. The transistor 211, the parasitic capacitor Cp, the driving capacitor Cdrv, the common capacitor Cvcom, and the level shift detector 212 may be grouped one by one for the sensor pad 110 and the signal wiring 120. The sensor pad 110, the signal wiring 120, the transistor 211, the parasitic capacitor Cp, the driving capacitor Cdrv, and the common capacitor Cvcom are collectively referred to as a “touch cell”. The touch cell is a concept including a case where each component is electrically connected by a multiplexer. For convenience, the same reference numerals are used for capacitors and their capacitances.

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

복수의 저항(R1~Rn)은 그 중 어느 하나가 선택되어 충전 신호(Vb)와 트랜지스터(211) 사이에 연결된다.One of the plurality of resistors R1 to Rn is selected and connected between the charging signal Vb and the transistor 211.

기생정전용량(Cp)은 센서 패드(110)에 부수되는 정전용량을 의미하는 것으로 센서 패드(110), 신호 배선(120) 등에 의해 형성되는 일종의 기생 용량이다. 기생정전용량(Cp)은 터치 검출부(210), 터치 패널, 영상 표시 장치에 의해 발생하는 임의의 기생 용량을 포함할 수 있다.The parasitic capacitance Cp refers to the capacitance accompanying the sensor pad 110 and is a kind of parasitic capacitance formed by the sensor pad 110, the signal wire 120, and the like. The parasitic capacitance Cp may include any parasitic capacitance generated by the touch detector 210, the touch panel, and the image display device.

공통정전용량(Cvcom)은 터치 패널(100)이 표시 장치(도시하지 않음) 위에 장착될 때 표시 장치의 공통 전극(도시하지 않음)과 터치 패널(100) 사이에 형성되는 정전용량이다. 공통 전극에는 구형파 등의 공통 전압(Vcom)이 표시 장치에 의하여 인가된다. 한편 공통정전용량(Cvcom)도 일종의 기생 용량으로서 기생정전용량(Cp)에 포함될 수 있으며, 이하 별도로 언급이 없으면 공통정전용량(Cvcom)은 기생정전용량(Cp)에 포함되는 것으로 하여 설명한다.The common capacitance Cvcom is a capacitance formed between the common electrode (not shown) and the touch panel 100 of the display device when the touch panel 100 is mounted on the display device (not shown). A common voltage Vcom such as a square wave is applied to the common electrode by the display device. Meanwhile, the common capacitance Cvcom may also be included in the parasitic capacitance Cp as a parasitic capacitance, and unless otherwise stated, the common capacitance Cvcom will be described as being included in the parasitic capacitance Cp.

구동정전용량(Cdrv)은 센서 패드(110)별 소정 주파수로 교번하는 교번 전압(Vdrv)을 공급하는 경로에 형성되는 정전용량이다. 구동 축전기(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 drive capacitor Cdrv is preferably a square wave signal. The alternating voltage Vdrv may be a clock signal having the same duty ratio, but different duty ratios. The alternating voltage Vdrv may be provided by a separate alternating voltage generating means, but may also use the common voltage Vcom.

한편 도 4에서 터치정전용량(Ct)은 사용자가 센서 패드(110)를 터치할 경우에 센서 패드(110)와 사용자의 손가락 등의 터치 입력 도구 사이에 형성되는 정전용량을 나타낸 것이다.Meanwhile, in FIG. 4, the touch capacitance Ct represents the capacitance formed between the sensor pad 110 and a touch input tool such as a user's finger when the user touches the sensor pad 110.

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

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

먼저 센서 패드(110)에 터치 입력 도구가 터치되지 않은 경우(non-touch)에 대하여 살펴본다. 충전 신호(Vb)가 예를 들면 10V로 상승한 후에, 트랜지스터(211)의 게이트에 인가되는 제어 신호(Vg)가 저전압(VL)에서 고전압(VH)으로 올라가면서 충전 구간(T1)이 시작되면 트랜지스터(211)가 턴온된다. 이에 따라 센서 패드(110)는 충전 신호(Vb)에 의하여 충전되기 시작하며, 기생 축전기(Cp), 구동 축전기(Cdrv) 및 공통 축전기(Cvcom)에도 충전 전압(Vb)에 의하여 전하가 충전된다. 센서 패드(110)에 충전된 전하가 목표 전압(Vpc)에 이르면 제어부(240)는 제어 신호(Vg)를 고전압(VH)에서 저전압(VL)으로 강하시켜 트랜지스터(211)를 턴 오프시키고, 충전 구간(T1)을 마친다. 터치 검출부(210)는 비교기(도시하지 않음)를 구비하여 목표 전압(Vpc)과 출력 전압(Vo)을 비교기의 입력으로 하고 그 출력을 제어 신호(Vg)로 사용할 수도 있다.First, the case in which the touch input tool is not touched to the sensor pad 110 will be described. After the charge signal Vb rises to, for example, 10V, the control signal Vg applied to the gate of the transistor 211 rises from the low voltage VL to the high voltage VH, and the charge period T1 starts. (211) is turned on. Accordingly, the sensor pad 110 starts to be charged by the charging signal Vb, and charges are also charged by the charging voltage Vb in the parasitic capacitor Cp, the driving capacitor Cdrv, and the common capacitor Cvcom. When the charge charged in the sensor pad 110 reaches the target voltage Vpc, the controller 240 turns off the transistor 211 by lowering the control signal Vg from the high voltage VH to the low voltage VL. Finish section T1. The touch detector 210 may include a comparator (not shown) to use the target voltage Vpc and the output voltage Vo as inputs of the comparator and use the output as a control signal Vg.

도 6을 참고하면 충전 구간(T1)이 시작되어 트랜지스터(211)가 턴온되면 전체 축전기(C)에 충전되는 전압, V=Vb*e-t/(R*C)와 같다. 여기서 R은 복수의 저항(R1~R4) 중에서 선택된 저항값이고, C는 기생 축전기(Cp), 구동 축전기(Cdrv) 및 공통 축전기(Cvcom)의 정전용량의 합이다. 만약 충전 전압(Vb)이 목표 전압(Vpc)보다 충분히 큰 전위에 있으면, 위 수식에 의하여 목표 전압(Vpc)에 도달하는 시간을 단축할 수 있다.Referring to FIG. 6, when the charging period T1 starts and the transistor 211 is turned on, the voltage charged in the entire capacitor C is equal to V = Vb * e− t / (R * C) . R is a resistance value selected from the plurality of resistors R1 to R4, and C is a sum of capacitances of the parasitic capacitor Cp, the driving capacitor Cdrv, and the common capacitor Cvcom. If the charging voltage Vb is at a potential sufficiently larger than the target voltage Vpc, the time for reaching the target voltage Vpc may be shortened by the above equation.

예를 들어, 목표 전압(Vpc)이 5V일 때, 충전 전압(Vb)이 5V인 경우(V1)보다 충전 전압(Vb)이 10V 인 경우(V2) 목표 전압(Vpc)에 도달되는 시간은 전자의 절반 수준으로 단축시킬 수 있다. 이에 따라 터치 검출 속도를 빠르게 할 수 있다. 또한 복수의 저항(R1~Rn) 중에서 선택되는 저항값에 따라 축전기(C)에 충전되는 전압(V)의 파형은 V3과 같이 달라질 수 있다.For example, when the target voltage (Vpc) is 5V, when the charging voltage (Vb) is 10V (V2) than the charging voltage (Vb) is 5V (V2), the time to reach the target voltage (Vpc) is electronic Can be reduced to half the level. Accordingly, the touch detection speed can be increased. In addition, the waveform of the voltage V charged in the capacitor C may vary according to V3 according to a resistance value selected from the plurality of resistors R1 to Rn.

따라서, 터치 검출 시 특정 주파수 대역에서의 오동작이 발생할 경우, 복수의 저항(R1~Rn) 중에서 저항을 선택하여 오동작 대역의 회피 기동이 가능하도록 할 수 있다. 저항(V1~Vn)뿐만 아니라 목표 전압(Vpc)과 충전 전압(Vb)도 필요에 따라 가변시킬 수 있으며, 이에 따라 전하 충전 속도와 전류량을 제어할 수 있다. 충전 전압(Vb)이 충분히 고압인 경우 목표 전압(Vpc)을 높여 상대적인 강전류 검출이 가능하며, 이와 같이 강전류 검출 조건이 성립되면 터치 검출 시 축전기(C)의 충전 전위가 높기 때문에 인체로부터 방사되는 허압 상태의 방사 노이즈에 강한 특성을 갖게 된다.Therefore, when a malfunction occurs in a specific frequency band during touch detection, a resistance may be selected from a plurality of resistors R1 to Rn to enable the avoidance start of the malfunction band. In addition to the resistors V1 to Vn, the target voltage Vpc and the charging voltage Vb may be varied as necessary, thereby controlling the charge charging speed and the amount of current. When the charging voltage Vb is sufficiently high, the target voltage Vpc is increased to detect the relative strong current. If the strong current detection condition is established, the charging potential of the capacitor C is high when the touch is detected. It has a characteristic strong against radiation noise of the squeezed state.

다음, 제어 신호(Vg)가 고전압(VH)에서 저전압(VL)으로 내려가면서 센싱 구간(T2)이 시작되면 트랜지스터(211)가 턴 오프되고, 터치 축전기(Ct), 기생 축전기(Cp), 구동 축전기(Cdrv) 및 공통 축전기(Cvcom)가 충전된 상태로 고립된다. 이 때, 충전된 신호를 안정적으로 고립시키기 위하여 레벨 시프트 검출부(212)의 입력단은 하이 임피던스를 갖는 것이 바람직하지만, 센서 패드(110) 및 구동 축전기(Cdrv) 등에 충전된 신호를 방전시키면서 터치 입력을 관찰하거나, 다른 수단으로 충전 신호를 고립시키거나, 방전 개시 시점에서 신속한 관찰이 가능한 경우에는 레벨 시프트 검출부(212)의 입력단의 임피던스가 낮아도 무방하다.Next, when the sensing period T2 is started while the control signal Vg is lowered 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 are performed. Capacitor Cdrv and common capacitor Cvcom are isolated in a charged state. In this case, in order to stably isolate the charged signal, the input terminal of the level shift detection unit 212 preferably has a high impedance, but the touch input is discharged while discharging the signal charged in the sensor pad 110 and the driving capacitor Cdrv. When the charging signal is isolated by other means, or when the charging signal can be quickly observed at the start of discharge, the impedance of the input terminal of the level shift detector 212 may be low.

이와 같이 센서 패드(110) 등에 충전된 전하가 고립되어 있는 상태를 플로팅(floating) 상태라 칭한다. 이때, 구동 축전기(Cdrv)에 인가된 교번 전압(Vdrv)이, 예를 들면 0V에서 5V로, 상승하면 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)은 전압 레벨이 순간적으로 상승되고, 다시 5V에서 0V로 하강하면 출력 전압(Vo)의 레벨은 순간적으로 강하된다. 이렇게 전압 레벨이 상승 또는 강하되는 현상은 "킥 백(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 0V to 5V, the output voltage Vo of the sensor pad 110 may increase momentarily, and at 5V again. When it drops to 0V, the level of the output voltage Vo drops instantaneously. This rise or fall in voltage levels is sometimes referred to as "kick-back."

센서 패드(110)에 터치가 없는 경우, 즉 센서 패드(110)에 연결된 축전기가 구동 축전기(Cdrv)와 기생 축전기(Cp)밖에 없는 경우에는 이들 축전기(Cdrv, Cp)에 의한 출력 전압(Vo)의 전압 변동(ΔVo)은,When there is no touch on the sensor pad 110, that is, when the capacitor connected to the sensor pad 110 includes only the driving capacitor Cdrv and the parasitic capacitor Cp, the output voltage Vo by these capacitors Cdrv and Cp is present. The voltage variation of ΔVo is

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

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

다음으로 센서 패드(110)에 터치 입력 도구가 터치된 경우에 대하여 살펴본다. 터치 발생 시에는 센서 패드(110)와 터치 입력 도구 사이에 터치 축전기(Ct)가 형성되며, 이에 따라 센서 패드(110)에 연결된 축전기는 구동 축전기(Cdrv)와 기생 축전기(Cp) 외에도 터치 축전기(Ct)가 더해진다. 앞서 설명한 방식과 마찬가지로 충전 구간(T3)에서 충전 전압(Vb)에 의하여 충전을 시키고, 센싱 구간(T4)에서 이들 세 축전기(Cdrv, Cp, Ct)에 의한 센서 패드(110)의 전압 변동(ΔVo)은 다음 [수학식 2]와 같아진다.Next, a case in which the touch input tool is touched on the sensor pad 110 will be described. When a touch is generated, 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. In the same manner as described above, the charging voltage is charged by the charging voltage Vb in the charging period T3, and the voltage variation ΔVo of the sensor pad 110 by the three capacitors Cdrv, Cp, and Ct in the sensing period T4. ) Becomes the following [Equation 2].

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

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

일반적으로 축전기의 정전용량(C)은 전극의 면적(A)에 비례하고 전극 사이의 거리(d)에 비례하므로, 즉 C=εA/d (ε은 유전 상수)이다. 따라서, 터치 면적이 커질수록 터치정전용량(Ct)이 커진다. 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(211)가 턴 오프 되는 센싱 구간(T2, T4)에서 구동 축전기(Cdrv)에 인가되는 교번 전압(Vdrv)의 변동이 발생하면, 출력 전압(Vo)의 전압 변화가 발생한다. 이와 같은 관계를 이용하여, 터치 전후의 출력 전압(Vo)의 전압 변동(ΔVo)의 차이를 이용하여 터치 여부 및 터치 면적을 산출할 수 있다.In general, the capacitance C of the capacitor is proportional to the area A of the electrode and proportional to the distance d between the electrodes, that is, C = εA / d (ε is the dielectric constant). Therefore, as the touch area increases, the touch capacitance Ct increases. As illustrated in FIG. 5, when a change in the alternating voltage Vdrv applied to the driving capacitor Cdrv occurs in the sensing periods T2 and T4 where the transistor 211 is turned off, the output voltage Vo Voltage change occurs. By using such a relationship, whether or not the touch and the touch area may be calculated using the difference in the voltage variation ΔVo of the output voltage Vo before and after the touch.

다시 도 4를 참고하면, 레벨 시프트 검출부(212)는 플로팅 상태에서 교번 전압(Vdrv)에 의해 발생하는 레벨 시프트를 검출한다. 구체적으로, 레벨 시프트 검출부(212)는 터치 미발생 시의 센서 패드(110)에서의 출력 전압(Vo)의 변동분(ΔVo) 및 터치 발생시 센서 패드(110)에서의 출력 전압(Vo)의 변동분(ΔVo)을 측정하여 레벨 시프트가 발생하였는지를 검출할 수 있다. 즉, 센서 패드(110)의 전위는 인가된 교번 전압(Vdrv)에 의해 상승 또는 하강 하게 되는데, 터치가 발생한 경우의 전압 레벨 변동은 터치가 발생하지 않은 경우의 전압 레벨 변동 보다 작은 값을 가진다. 따라서, 레벨 시프트 검출부(212)는 터치 전후의 출력 전압(Vo) 레벨을 비교함으로써 레벨 시프트를 검출한다. 또한, 레벨 시프트 검출부(212)는 전압 변동분의 차분에 기초하여 터치 신호를 획득할 수 있다.Referring back to FIG. 4, the level shift detector 212 detects a level shift generated by an alternating voltage Vdrv in a floating state. In detail, the level shift detection unit 212 may include a change ΔVo of the output voltage Vo at the sensor pad 110 when no touch occurs and a change variance of the output voltage Vo at the sensor pad 110 when the touch occurs. [Delta] Vo) can be measured to detect whether a level shift has occurred. That is, the potential of the sensor pad 110 is raised or lowered by the applied alternating voltage Vdrv. The voltage level variation when the touch occurs is smaller than the voltage level variation when the touch does not occur. Therefore, the level shift detector 212 detects the level shift by comparing the output voltage Vo levels before and after the touch. In addition, the level shift detector 212 may acquire a touch signal based on the difference between the voltage variations.

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

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 레벨 시프트 검출부의 블록도이다.7 is a block diagram of a level shift detection unit according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 레벨 시프트 검출부(212)는 증폭부(2121), 버퍼부(2122), 기준 전압 제공부(2123), 아날로그-디지털 변환부(ADC)(2124), 레벨 시프트 출력부(2125), 레벨 시프트 보정부(2126) 및 노이즈 보정부(2127)를 포함한다. 레벨 시프트 검출부(212)는 필요에 따라 이들 중 적어도 하나의 요소를 생략할 수 있으며, 이 외에도 주파수 전압 변환기(Voltage to Frequency Converter, VFC), 플립플롭(Flip-Flop), 래치(Latch), 트랜지스터(Transistor), 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor), 비교기 등 중 적어도 하나를 더 조합하여 구성될 수 있다.7, the level shift detection unit 212 according to the present embodiment includes an amplification unit 2121, a buffer unit 2122, a reference voltage supply unit 2123, an analog-to-digital conversion unit (ADC) 2124, A level shift output section 2125, a level shift correction section 2126, and a noise correction section 2127. The level shift detector 212 may omit at least one of these elements as necessary. In addition, the level shift detection unit 212 may include a voltage to frequency converter (VFC), a flip-flop, a latch, and a transistor. (Transistor), a thin film transistor (Thin Film Transistor), it may be configured by combining at least one of a comparator.

증폭부(2121)는 터치 셀의 출력 전압(Vo)을 증폭한다. 증폭부(2121)는 차동 증폭기일 수 있고, 이 때 차동 증폭기의 두 입력은 터치 셀의 출력 전압(Vo)과 기준 셀의 기준 전압(Vr)일 수 있으며, 증폭부(2121)는 두 전압(Vo, Vr)의 차를 증폭하여 증폭 전압(Vop)을 출력한다.The amplifier 2121 amplifies the output voltage Vo of the touch cell. The amplifier 2121 may be a differential amplifier, and two inputs of the differential amplifier may be an output voltage Vo of a touch cell and a reference voltage Vr of a reference cell, and the amplifier 2121 may have two voltages. The difference between Vo and Vr is amplified and the amplified voltage Vop is output.

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

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

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00003
Figure pat00003

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

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

한편, 기준 전압 제공부(2123)는 기준 셀을 대신하여 증폭부(2121)에 기준 전압(Vr)을 제공할 수 있다. 기준 전압 제공부(2123)는 센서 패드(110)별로 메모리(230)에 기준 전압(Vr)의 디지털 값을 기억해 두고 이를 독출한 후 디지털-아날로그 변환을 거쳐 아날로그 기준 전압(Vr)을 차동 증폭기에 제공할 수 있다. 증폭부(2121)가 단일 입력 증폭기인 경우에는, 기준값 제공부(2123)는 감산 회로를 포함할 수 있으며, 증폭부(2121)의 증폭비와 동일한 수준으로 증폭된 기준 전압(Vr)에서 증폭부(2121)의 증폭 전압(Vop)을 감산한 값을 출력할 수도 있다.The reference voltage provider 2123 may provide the reference voltage Vr to the amplifier 2121 in place of the reference cell. The reference voltage provider 2123 stores the digital value of the reference voltage Vr in the memory 230 for each sensor pad 110, reads the digital value, and then converts the analog reference voltage Vr to the differential amplifier through digital-to-analog conversion. Can provide. When the amplifying unit 2121 is a single input amplifier, the reference value providing unit 2123 may include a subtraction circuit, and the amplifying unit at the reference voltage Vr amplified to the same level as the amplifying ratio of the amplifying unit 2121. A value obtained by subtracting the amplification voltage Vop of 2121 may be output.

버퍼부(2122)는 증폭부(2121)로부터의 증폭 전압(Vop)이 변동되지 않도록 증폭 전압(Vop)을 유지하여 출력 전압(Vob)으로 내보내며, 예를 들면 레일 투 레일(rail to rail) 버퍼일 수 있다.The buffer unit 2122 maintains the amplification voltage Vop and outputs it to the output voltage Vob so that the amplification voltage Vop from the amplifying unit 2121 is not changed. For example, the buffer unit 2122 may be a rail to rail. It may be a buffer.

노이즈 보정부(2127)는 버퍼부(2122)의 출력 전압(Vob)으로부터 터치 접촉 수단의 접촉에 따라 유입된 노이즈 성분을 제거하고 버퍼부(2122)의 출력 전압(Vob)을 보정한다.The noise corrector 2127 removes a noise component introduced by the touch contact means from the output voltage Vob of the buffer unit 2122 and corrects the output voltage Vob of the buffer unit 2122.

그러면 도 8 내지 도 10을 참고하여 노이즈 보정부(2127)에 대하여 좀 더 상세하게 설명한다.Next, the noise correction unit 2127 will be described in more detail with reference to FIGS. 8 to 10.

도 8은 도 7에 도시한 버퍼부(2122) 및 노이즈 보정부(2127)의 예시적인 회로도이고, 도 9는 도 8에 도시한 회로에 의한 입출력 신호를 도시한 개략도이며, 도 10은 도 8에 도시한 회로의 출력 신호를 필터링 처리하여 도시한 개략도이다.FIG. 8 is an exemplary circuit diagram of the buffer unit 2122 and the noise correction unit 2127 shown in FIG. 7, FIG. 9 is a schematic diagram showing input / output signals by the circuit shown in FIG. 8, and FIG. 10 is FIG. It is a schematic diagram which shows the filtering process of the output signal of the circuit shown in the figure.

도 8을 참고하면 노이즈 보정부(2127)는 두 개의 차동 증폭기(2127a, 2127b)를 포함한다. 증폭부(2121)의 증폭 전압(Vop)이 버퍼부(2122)에 입력되고, 버퍼부(2122)의 출력 전압(Vob)은 차동 증폭기(2127a)의 + 단자와 차동 증폭기(2127b)의 - 단자에 입력되며, 추적 전압(Vtr)은 차동 증폭기(2127a)의 - 단자와 차동 증폭기(2127b)의 + 단자에 입력된다. 따라서, 차동 증폭기(2127a)는 버퍼부(2122)의 출력 전압(Vob) 중에서 추적 전압(Vtr)보다 큰 부분을 증폭하여 전압(Vop)을 내보내고, 차동 증폭기(2127b)는 출력 전압(Vob) 중에서 추적 전압(Vtr)보다 작은 부분을 반전 증폭하여 전압(Vom)을 내보낸다.Referring to FIG. 8, the noise corrector 2127 includes two differential amplifiers 2127a and 2127b. The amplification voltage Vop of the amplifier 2121 is input to the buffer unit 2122, and the output voltage Vob of the buffer unit 2122 is connected to the + terminal of the differential amplifier 2127a and the − terminal of the differential amplifier 2127b. The tracking voltage Vtr is input to the negative terminal of the differential amplifier 2127a and the positive terminal of the differential amplifier 2127b. Accordingly, the differential amplifier 2127a amplifies a portion greater than the tracking voltage Vtr of the output voltage Vob of the buffer unit 2122 to output the voltage Vop, and the differential amplifier 2127b outputs the voltage Vop. The voltage Vom is output by inverting and amplifying a portion smaller than the tracking voltage Vtr.

노이즈 보정부(2127)는, 도 9에 도시한 것처럼, 차동 증폭기(2127a)의 출력 신호(Vop)와 차동 증폭기(2127b)의 출력 신호(Vom)의 진폭이 실질적으로 동일하도록 추적 전압(Vtr)을 설정한다. 예를 들면 차동 증폭기(2127a) 출력 신호(Vop)의 최댓값에서 차동 증폭기(2127b) 출력 신호(Vom)의 최댓값을 뺀 값을 2로 나눈 값을 추적 전압(Vtr) 값으로 할 수 있다. 이와 같이 추적 전압(Vtr)을 설정함으로써 추적 전압(Vtr)을 기준으로 버퍼부(2122)의 출력 전압(Vob)의 + 피크값과 - 피크값의 크기는 실질적으로 동일하게 된다.As illustrated in FIG. 9, the noise correction unit 2127 has a tracking voltage Vtr such that the amplitude of the output signal Vo of the differential amplifier 2127a and the output signal Vom of the differential amplifier 2127b are substantially the same. Set. For example, the value obtained by subtracting the maximum value of the differential amplifier 2127b output signal Vom from the maximum value of the differential amplifier 2127a output signal Vo can be set to the tracking voltage Vtr value. By setting the tracking voltage Vtr as described above, the magnitudes of the + peak value and the − peak value of the output voltage Vob of the buffer unit 2122 are substantially the same based on the tracking voltage Vtr.

노이즈 보정부(2127)는 아날로그 또는 디지털 저역 필터를 더 포함할 수 있으며, 차동 증폭기(2127a)의 출력 신호(Vop) 및 차동 증폭기(2127b)의 출력 신호(Vom)를 이 저역 필터에 통과시켜 얻은 신호(Vop', Vom')를 합산한다. 그러면 도 10에 도시한 것처럼, 정류기를 통과한 것과 유사하게 평탄한 파형을 가진 출력 신호(Vop'+Vom')를 얻게 되며, 이 신호가 노이즈 보정된 레벨 시프트 값에 대응하게 된다.The noise correction unit 2127 may further include an analog or digital low pass filter, which is obtained by passing the output signal Vo of the differential amplifier 2127a and the output signal Vom of the differential amplifier 2127b through the low pass filter. The signals Vop 'and Vom' are added up. Then, as shown in FIG. 10, an output signal Vop '+ Vom' having a flat waveform similar to passing through the rectifier is obtained, which corresponds to a noise corrected level shift value.

도 4에서 손가락 등의 터치 입력 수단이 센서 패드(110)에 접촉되면 인체 방사 노이즈가 센서 패드(110)를 통하여 유입되고 이것은 출력 전압(Vo)에 영향을 미치게 되어 터치 여부를 판단하기 어렵게 된다. 도 9의 첫 번째 파형과 같이 인체 방사 노이즈가 포함된 버퍼부(2122) 출력 전압(Vob)을 그대로 사용한다면 추적 전압(Vtr) 아래 부분의 파형에서 터치가 발생하여도 미터치로 판단될 수 있고, 또한 정확한 터치 면적을 산출하기도 어렵다. 그러나 추적 전압(Vtr)을 기준으로 하여 버퍼부(2122) 출력 전압(Vob)의 하측 부분을 반전시키고 이를 상측 부분과 합산하면 노이즈에 대한 영향을 제거할 수 있으며 정확한 터치 면적을 산출할 수 있다.4, when a touch input means such as a finger touches the sensor pad 110, human body radiation noise flows through the sensor pad 110, which affects the output voltage Vo, making it difficult to determine whether or not the touch is input. If the output voltage Vob of the buffer unit 2122 including the human body radiation noise is used as it is, as shown in the first waveform of FIG. 9, even if a touch occurs in the waveform below the tracking voltage Vtr, it may be determined as a metric value. It is also difficult to calculate the exact touch area. However, by inverting the lower part of the output voltage Vob of the buffer unit 2122 based on the tracking voltage Vtr and summing it with the upper part, the influence on noise can be eliminated and the accurate touch area can be calculated.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 레벨 시프트 검출부(212)의 증폭부(2121)는 생략될 수 있다. 이 경우 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)은 버퍼부(2122)에 직접 입력되고, 노이즈 보정부(2127)의 차동 증폭기(2127a, 2127b)를 이용하여 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)을 증폭할 수 있다. 또한 기준 셀에 대하여도 노이즈 보정부(2127)를 거쳐 기준 셀의 기준 전압(Vr)을 증폭할 수 있으며, 증폭된 출력 전압(Vo)과 증폭된 기준 전압(Vr)을 이용하여 레벨 시프트를 산출할 수 있다.On the other hand, the amplifier 2121 of the level shift detector 212 according to the embodiment of the present invention may be omitted. In this case, the output voltage Vo of the sensor pad 110 is directly input to the buffer unit 2122, and the output voltage of the sensor pad 110 using the differential amplifiers 2127a and 2127b of the noise correction unit 2127. Vo) can be amplified. In addition, the reference cell may be amplified by the noise correction unit 2127, and the reference voltage Vr of the reference cell may be amplified, and the level shift may be calculated using the amplified output voltage Vo and the amplified reference voltage Vr. can do.

아날로그-디지털 변환부(2124)는 노이즈 보정부(2127)에서 이용되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 필요에 따라 차동 증폭기(2127a) 및 차동 증폭기(2127b)의 출력 신호(Vop, Vom)를 변환하거나 이들의 합 신호(Vop+Vom)를 변환 할 수도 있으며, 필터 처리된 후의 신호를 디지털 변환할 수도 있다. 아날로그-디지털 변환부(2124)는 노이즈 보정부(2127)의 출력 신호를 4 개의 구간으로 나누고 각 구간에 대하여 크기 순서대로 2 비트의 디지털 값을 부여할 수 있다. 그러나 디지털 값을 2 비트로 한다는 것은 하나의 예일 뿐 4 비트, 8 비트, 10 비트 등 다른 비트 수도 가능하다.The analog-digital converter 2124 converts the analog signal used by the noise correction unit 2127 into a digital signal and outputs the digital signal. If necessary, the output signals (Vop, Vom) of the differential amplifier (2127a) and the differential amplifier (2127b) may be converted, or the sum signal (Vop + Vom) thereof may be converted, or the signal after the filtering process may be digitally converted. have. The analog-to-digital converter 2124 may divide the output signal of the noise corrector 2127 into four sections, and may assign a digital value of 2 bits in order of magnitude to each section. However, setting the digital value to 2 bits is just one example, and other bits such as 4 bits, 8 bits, and 10 bits may be possible.

앞으로 설명의 편의를 위하여 어떠한 방식으로 처리되든지, 노이즈 보정부(2127)의 최종 출력 신호(Vop'+Vom')가 디지털 변환된 값을 "레벨 시프트 출력값"이라 한다.In any way, for convenience of explanation, a value obtained by digitally converting the final output signal Vo '+ Vom' of the noise correction unit 2127 is referred to as a "level shift output value".

한편, [수학식 3]에서 터치정전용량(Ct) 값이 분모에 위치하므로 터치 전후의 전압 차이(ΔV)는 터치정전용량(Ct) 값이 상승함에 따라 상승하지만 완전한 선형성을 갖지 않는다. 레벨 시프트 보정부(2126)는 터치 셀의 비선형성을 보정하여 터치에 따른 면적과 출력값이 선형적인 관계가 될 수 있도록 레벨 시프트 출력값을 보정한다.On the other hand, since the touch capacitance (Ct) value is located in the denominator in [Equation 3], the voltage difference ΔV before and after the touch increases as the value of the touch capacitance (Ct) increases, but does not have complete linearity. The level shift correction unit 2126 corrects the nonlinearity of the touch cell to correct the level shift output value so that the area according to the touch and the output value may be linearly related.

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

다른 예로서, 레벨 시프트 보정부(2126)는 레벨 시프트 출력값을 구간별로 나누고 각 구간에서 선형 함수를 생성하고 각각의 전압 차이(ΔV)에 대해 상기 생성된 선형 함수의 출력 값을 매칭시킬 수도 있다.As another example, the level shift correction unit 2126 may divide the level shift output value into sections, generate a linear function in each section, and match the output value of the generated linear function with respect to each voltage difference ΔV.

또 다른 방법으로는, 각각의 전압 차이(ΔV)의 출력에 미리 정해진 가중치를 부여하여 보정함으로써, 전압 차이(ΔV)와 터치 면적(A) 사이에 선형성을 부여할 수 있다.As another method, linearity can be imparted between the voltage difference ΔV and the touch area A by applying a predetermined weight to the output of each voltage difference ΔV.

한편, 전압 차이(ΔV)와 터치 면적(A)의 관계가 완벽한 선형 비례가 아니더라도 기울기가 충분히 완만하여 면적 산출에 충분한 정확도를 제공하는 경우, 실질적으로 선형 비례하는 것으로 취급하고, 특별한 보정 처리 없이 전압 차이(ΔV)를 터치 면적(A) 산출에 이용할 수 있다. 이 경우 레벨 시프트 보정부(2126)는 레벨 시프트 검출부(212)에서 생략될 수 있다.On the other hand, even if the relationship between the voltage difference ΔV and the touch area A is not a perfectly linear proportion, if the slope is sufficiently gentle to provide sufficient accuracy for calculating the area, it is treated as being substantially linear proportional, and the voltage is not treated without special correction. The difference ΔV can be used to calculate the touch area A. In this case, the level shift correction unit 2126 may be omitted from the level shift detection unit 212.

레벨 시프트 출력부(2125)는 레벨 시프트 보정부(2126)에서 보정된 값을 출력하여 메모리(230)에 저장한다.The level shift output unit 2125 outputs the value corrected by the level shift corrector 2126 and stores it in the memory 230.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 레벨 시프트 검출부(212)에 의하면, 인체 접촉으로부터 발생되는 노이즈 유입을 적절하게 보상할 수 있고, 또한 터치 전후의 레벨 시프트와 터치 면적(A)은 선형 비례 관계에 있게 된다. 따라서 이러한 선형 비례 관계를 이용하면 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 매우 정확한 터치 면적과 터치 좌표를 검출할 수 있다.As described above, according to the level shift detector 212 according to the embodiment of the present invention, it is possible to appropriately compensate for the noise input generated from the human body contact, and the level shift before and after the touch and the touch area A are linearly proportional . Therefore, using such a linear proportional relationship, the touch detection apparatus according to the embodiment of the present invention can detect a very accurate touch area and touch coordinates.

그러면 도 11 내지 도 13을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치가 터치 면적 및 터치 좌표를 검출하는 동작에 대하여 상세하게 설명한다.Next, an operation of detecting the touch area and the touch coordinates by the touch detection apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 11 to 13.

도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 정보 처리부의 블록도이고, 도 12는 발명의 한 실시예에 따른 센서 패드에 관한 정보가 저장된 메모리의 구조를 설명하기 위한 개략도이며, 도 13은 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 방법을 도시한 흐름도이다.11 is a block diagram of a touch information processor according to an embodiment of the present invention. FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a structure of a memory in which information about a sensor pad is stored, and FIG. 13 is an invention. A flowchart illustrating a touch detection method according to an embodiment of the present invention.

도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 정보 처리부(220)는 터치 셀을 검출하는 터치 셀 검출부(221), 터치가 발생한 터치 셀의 터치 면적을 산출하는 터치 면적 산출부(222), 그리고 산출된 터치 면적을 이용하여 터치 좌표를 산출하는 터치 좌표 산출부(223)를 포함한다.As illustrated in FIG. 11, the touch information processor 220 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a touch cell detector 221 for detecting a touch cell, and a touch area calculator for calculating a touch area of a touch cell in which a touch occurs. 222, and a touch coordinate calculator 223 for calculating touch coordinates using the calculated touch area.

도 12에 도시한 메모리(230)는 예를 들어 터치 셀[엄밀하게 말하면 센서 패드(110)라고 해야 하나 설명의 편의상 터치 셀로 사용함]에 대응하는 주소를 가지는 복수의 메모리 셀을 포함할 수 있으며, 각 메모리 셀은 레벨 시프트 검출부(212)를 통하여 증폭, 디지털화 및 보정된 레벨 시프트 값(ΔVD)을 기억할 수 있다.The memory 230 illustrated in FIG. 12 may include, for example, a plurality of memory cells having an address corresponding to a touch cell (strictly speaking, the sensor pad 110 should be used as a touch cell for convenience of description). Each memory cell may store the level shift value ΔVD amplified, digitized, and corrected through the level shift detector 212.

앞서 설명한 바와 같이, 메모리(230)에 기억되어 있는 레벨 시프트 값(ΔVD)은 센서 패드(110)에 대한 터치 면적과 선형 비례한다. 따라서, 이러한 레벨 시프트 값(ΔVD)을 터치된 디지털 면적 값과 동일하게 취급하도록 한다. 레벨 시프트 값(ΔVD)은 예를 들어 2bit로 디지털화되었을 때, 00, 01, 10, 11의 4개의 값을 가질 수 있다. 여기서, 00은 터치가 되지 않은 것을 의미하며, 11은 센서 패드(110) 전체가 터치되어 덮인 것을 의미한다. 전술한 바와 같이, 레벨 시프트 값(ΔVD)의 크기는 하나의 센서 패드(110)에 대한 터치 면적의 크기와 대응한다.As described above, the level shift value ΔVD stored in the memory 230 is linearly proportional to the touch area with respect to the sensor pad 110. Therefore, this level shift value [Delta] VD is treated the same as the touched digital area value. The level shift value ΔVD may have four values of 00, 01, 10, and 11, for example, when digitized to 2 bits. Here, 00 means no touch, and 11 means that the entire sensor pad 110 is touched and covered. As described above, the magnitude of the level shift value ΔVD corresponds to the magnitude of the touch area for one sensor pad 110.

도 12에는 M11 내지 M54의 메모리 셀이 도시되어 있으며, 이는 각각 터치 셀 C11 내지 C54에 대응한다. 터치 셀(C11, C12, C21, C22, C34, C44)에 터치가 발생되었다면 터치가 없거나 거의 없는 터치 셀에 대응하는 메모리 셀(M13, M14, M23, M24, M31, M32, M33, M41, M42, M43, M51, M52, M53, M54)에는 00이 기억되고, 터치가 발생된 터치 셀(C11, C12, C21, C22, C34, C44)에 대응하는 메모리 셀(M11, M12, M21, M22, M34, M44)에는 접촉 면적에 따른 디지털 값이 기억되어 있을 것이다.12 shows memory cells of M11 to M54, which correspond to touch cells C11 to C54, respectively. If a touch occurs in the touch cells C11, C12, C21, C22, C34, and C44, memory cells M13, M14, M23, M24, M31, M32, M33, M41, and M42 corresponding to touch cells that have little or no touch. 00 is stored in M43, M51, M52, M53, and M54, and memory cells M11, M12, M21, M22, corresponding to touch cells C11, C12, C21, C22, C34, and C44 where touch is generated. In M34 and M44, digital values according to the contact area will be stored.

터치 정보 처리부(220)는 메모리(230)로부터 이러한 터치 셀(C11~C54)의 디지털 면적값들을 읽어 와서 접촉 면적과 접촉 위치를 판단할 수 있다.The touch information processor 220 may read the digital area values of the touch cells C11 to C54 from the memory 230 to determine the contact area and the contact location.

도 13을 참고하면, 본 실시예에 따른 터치 검출 장치는 먼저, 터치 검출 장치가 장착되는 표시 장치의 공통 전압(Vcom) 주기를 검출한다(S100). 터치 검출 장치는 공통 전압(Vcom) 주기 검출을 위한 별도의 회로를 포함할 수 있으나, 이와 달리 공통 전압(Vcom)의 주기 및 상승(또는 하강) 에지 시점과 같은 공통 전압(Vcom)에 대한 정보를 표시 장치로부터 제공받을 수도 있다.Referring to FIG. 13, the touch detection apparatus according to the present embodiment first detects a common voltage Vcom cycle of a display device on which the touch detection apparatus is mounted (S100). The touch detection apparatus may include a separate circuit for detecting the common voltage Vcom period. Alternatively, the touch detection apparatus may provide information about the common voltage Vcom such as the period and the rising (or falling) edge point of the common voltage Vcom. It may be provided from a display device.

터치 검출 장치는 공통 전압(Vcom)이 고전압(또는 저전압)인 상태에서 교번 전압(Vdrv)의 상승 에지와 하강 에지가 발생되도록 교번 전압(Vdrv)의 타이밍을 제어한다. 이와 같이 함으로써 교번 전압(Vdrv)에 의한 레벨 시프트가 공통 전압(Vcom)에 의하여 왜곡되지 않도록 할 수 있다.The touch detection apparatus controls the timing of the alternating voltage Vdrv such that the rising and falling edges of the alternating voltage Vdrv are generated while the common voltage Vcom is a high voltage (or low voltage). In this way, it is possible to prevent the level shift caused by the alternating voltage Vdrv from being distorted by the common voltage Vcom.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 공통 전압(Vcom)은 터치 검출 장치의 교번 전압(Vdrv)으로 이용될 수 있으며, 이 경우 교번 전압(Vdrv)을 생성하기 위한 별도의 수단은 생략될 수 있다. 공통 전압(Vcom)의 주기에 따라 제어 신호(Vg)의 주기가 결정되며, 바람직하게는 도 5에 도시한 바와 같이 제어 신호(Vg) 주기가 공통 전압(Vcom) 주기의 2배가 되도록 할 수 있다. 공통 전압(Vcom)이 고전압(VdrvH)인 상태에서 제어 신호(Vg)의 상승 에지 및 하강 에지가 발생하지 않도록 제어 신호(Vg)의 타이밍을 제어한다.Meanwhile, as described above, the common voltage Vcom may be used as the alternating voltage Vdrv of the touch detection apparatus, and in this case, a separate means for generating the alternating voltage Vdrv may be omitted. The period of the control signal Vg is determined according to the period of the common voltage Vcom. Preferably, as shown in FIG. 5, the period of the control signal Vg may be twice the period of the common voltage Vcom. . The timing of the control signal Vg is controlled so that the rising edge and the falling edge of the control signal Vg do not occur when the common voltage Vcom is the high voltage VdrvH.

터치 검출 장치는 충전 신호(Vb)가 상승된 상태에서 제어 신호(Vg)를 저전압(VL)에서 고전압(VH)으로 상승시켜 트랜지스터(211)를 턴온하여 센서 패드(110)를 충전 신호(Vb)로 충전한다(S110).The touch detection apparatus raises the control signal Vg from the low voltage VL to the high voltage VH while the charge signal Vb is raised, thereby turning on the transistor 211 to charge the sensor pad 110 with the charge signal Vb. Charge to (S110).

그러고 터치 검출 장치는 각각의 터치 셀에 대하여 제어 신호(Vg)를 고전압(VH)에서 저전압(VL)으로 하강시켜 센서 패드(110)를 플로팅 상태로 만든다. 그 후 공통 전압(Vcom)이 저전압(VdrvL)에서 고전압(VdrvH)으로 상승하면 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)을 측정하여 각각의 센서 패드(110)를 미리 정해진 순서로 스캔한다(S120).Then, the touch detection apparatus lowers the control signal Vg from the high voltage VH to the low voltage VL for each touch cell to make the sensor pad 110 in a floating state. Thereafter, when the common voltage Vcom rises from the low voltage VdrvL to the high voltage VdrvH, the output voltage Vo of the sensor pad 110 is measured to scan each sensor pad 110 in a predetermined order (S120). ).

터치 검출 장치는 출력 전압(Vo)을 증폭하고 아날로그-디지털 변환함으로써 레벨 시프트 값(ΔVD)을 검출한다(S130). 검출된 레벨 시프트 값(ΔVD)은 각각의 터치 셀에 대응되어 메모리(230)에 기록된다.The touch detection apparatus detects the level shift value ΔVD by amplifying the output voltage Vo and analog-to-digital conversion (S130). The detected level shift value ΔVD is recorded in the memory 230 corresponding to each touch cell.

레벨 시프트 값(ΔVD)이 0인지 판단하여(S140) 0인 경우는 단계(S110) 내지 단계(S130)를 반복한다(S140). 즉, 레벨 시프트 값(ΔVD)이 0이면 터치 셀은 터치가 발생되지 않은 것이므로 터치가 발생될 때까지 레벨 시프트 값(ΔVD)을 검출한다.It is determined whether the level shift value ΔVD is 0 (S140), and when it is 0, steps S110 to S130 are repeated (S140). That is, when the level shift value ΔVD is 0, the touch cell does not generate a touch and thus detects the level shift value ΔVD until a touch occurs.

레벨 시프트 값(ΔVD)이 0이 아니면, 레벨 시프트 값(ΔVD)이 0이 아닌 인접 터치 셀로 이루어진 터치 셀 그룹을 추출해낸다(S150). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서 패드(110)는 각각 고립된 매트릭스 형태로 구현되기 때문에 멀티 터치 감지 기능을 제공한다. 따라서, 멀티 터치가 발생했을 경우, 각각의 터치 면적과 좌표를 산출하기 위하여 터치가 발생한 터치 셀을 그룹핑하는 단계가 필요하다.If the level shift value ΔVD is not 0, the touch cell group including adjacent touch cells whose level shift value ΔVD is not 0 is extracted (S150). According to an embodiment of the present invention, since the sensor pads 110 are each implemented in an isolated matrix form, the sensor pads 110 provide a multi-touch sensing function. Therefore, when multi-touch occurs, it is necessary to group touch cells in which touch occurs in order to calculate respective touch areas and coordinates.

이어 터치 셀 그룹의 레벨 시프트 값(ΔVD)을 기초로 하여, 터치 영역의 면적을 산출한다(S160). 전술한 바와 같이, 레벨 시프트 값(ΔVD)과 터치 면적은 상호 비례하기 때문에 터치 셀 그룹 내의 레벨 시프트 값(ΔVD)을 합산함으로써 터치 면적을 산출할 수 있다.Next, the area of the touch area is calculated based on the level shift value ΔVD of the touch cell group (S160). As described above, since the level shift value ΔVD and the touch area are proportional to each other, the touch area may be calculated by summing the level shift value ΔVD in the touch cell group.

다음, 산출된 터치 영역의 면적으로부터 터치 영역의 좌표를 산출한다(S170). 본 발명의 일 실시예에서 따른 터치 패널(100)은 센서 패드(110)가 크기가 균일한 다각형의 형태를 가지며, 촘촘하게 매트릭스 형태로 배치된다. 따라서, 센서 패드(110) 각각은 미리 정해진 면적과 주소를 가진 상태에서 표시 장치를 덮게 된다. 따라서, 센서 패드(110)의 점유 면적은 영상 표시 장치의 좌표와 매칭될 수 있다.Next, the coordinates of the touch area are calculated from the calculated area of the touch area (S170). In the touch panel 100 according to the exemplary embodiment of the present invention, the sensor pad 110 has a polygonal shape with a uniform size, and is arranged in a matrix form. Therefore, each of the sensor pads 110 covers the display device in a state having a predetermined area and address. Therefore, the occupation area of the sensor pad 110 may be matched with the coordinates of the image display device.

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

이러한 단계[(S110) 내지 (S170)]를 반복함으로써 지속적으로 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표를 검출할 수 있다.By repeating these steps (S110 to S170), it is possible to continuously detect whether or not the touch is performed, the touch area, and the touch coordinates.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 분해 예시도이고, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 평면 예시도이고, 도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 터치에 따른 터치감도를 나타낸 예시도이다.14 is an exploded view of a touch detection device according to another embodiment of the present invention, FIG. 15 is a plan view illustrating a touch detection device according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 16 and 17 are different from the present invention. Exemplary diagrams illustrating touch sensitivity according to touch of the touch detection apparatus according to the embodiment.

도 14 내지 도 17에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치 검출 장치는, 기판(3015)과 기판(3015) 위에 고립되어 배치된 투명 소재의 복수의 센서 패드와 센서 패드에 각각 연결되는 복수의 신호 배선(3120)을 가지는 터치 패널(3001)과, 터치 패널(3001)을 구동하는 구동 장치(3200)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 센서 패드는, 하나의 기본 열(BC)을 구성하는 두 개의 단위 열(UC1,UC2)에 반복하여 배치될 수 있고, 기본 열(BC)은 행 방향(제1방향)으로 반복하여 배치될 수 있다.As shown in FIGS. 14 to 17, the touch detection apparatus according to the present embodiment includes a plurality of sensor pads and a plurality of sensor pads made of a transparent material disposed on the substrate 3015 and the substrate 3015, respectively. A touch panel 3001 having a signal wire 3120 and a driving device 3200 for driving the touch panel 3001 may be included. Here, the sensor pad may be repeatedly arranged in two unit columns UC1 and UC2 constituting one basic column BC, and the basic column BC is repeatedly arranged in the row direction (first direction). Can be.

상세히, 센서 패드는 제1센서 패드(3500)와 제2센서 패드(3600)로 구성될 수 있다.In detail, the sensor pad may include a first sensor pad 3500 and a second sensor pad 3600.

그리고, 제1센서 패드(3500)는 열 방향(제2방향)으로 연장 형성될 수 있으며, 제1센서 패드(3500)는 중앙을 기준으로 서로 대칭되게 형성될 수 있다.The first sensor pad 3500 may extend in the column direction (second direction), and the first sensor pad 3500 may be symmetrically formed with respect to the center thereof.

즉, 제1센서 패드(3500)는 중앙에서 일단부로 갈수록 면적이 넓어지도록 형성되는 제1단위센서 패드(3501)와, 중앙에서 타단부로 갈수록 면적이 넓어지도록 형성되는 제2단위센서 패드(3502)를 가질 수 있으며, 제1단위센서 패드(3501)와 제2단위센서 패드(3502)는 서로 대칭되게 형성될 수 있다. That is, the first sensor pad 3500 has a first unit sensor pad 3501 formed so as to have an area wider from the center to one end, and a second unit sensor pad 3502 formed so as to have an area wider from the center to the other end thereof. The first unit sensor pad 3501 and the second unit sensor pad 3502 may be formed to be symmetrical to each other.

제1단위센서 패드(3501) 및 제2단위센서 패드(3502)는 직각삼각형의 형상일 수 있으며, 따라서, 제1센서 패드(3500)는 오각형의 형상일 수 있다. The first unit sensor pads 3501 and the second unit sensor pads 3502 may have a right triangle shape, and thus, the first sensor pad 3500 may have a pentagon shape.

그리고, 제1센서 패드(3500)는 하나의 기본 열(BC)을 구성하는 두 개의 단위 열(UC1,UC2)에 반복하여 배치될 수 있다. The first sensor pad 3500 may be repeatedly arranged in two unit columns UC1 and UC2 constituting one basic column BC.

또한, 기본 열(BC)을 이루는 어느 하나의 단위 열(UC1 또는 UC2)의 제1단위센서 패드(3500)는 나머지 단위 열(UC2 또는 UC1)의 제1단위센서 패드(3500)와 하나의 쌍을 이루도록 배치될 수 있다.In addition, the first unit sensor pad 3500 of one unit column UC1 or UC2 constituting the basic column BC is one pair with the first unit sensor pad 3500 of the remaining unit column UC2 or UC1. It may be arranged to achieve.

따라서, 어느 하나의 단위 열(UC1 또는 UC2)의 제1센서 패드(3500)의 제1단위센서 패드(3501) 또는 제2단위센서 패드(3502)와 하나의 쌍을 이루도록 배치되는 나머지 단위 열(UC2 또는 UC1)의 제1센서 패드(3500)의 제2단위센서 패드(3502) 또는 제1단위센서 패드(3501)는 전체적으로는 직사각형의 형상을 이룰 수 있다.Accordingly, the remaining unit rows disposed to form a pair with the first unit sensor pad 3501 or the second unit sensor pad 3502 of the first sensor pad 3500 of any one unit column UC1 or UC2 ( The second unit sensor pad 3502 or the first unit sensor pad 3501 of the first sensor pad 3500 of UC2 or UC1 may have a rectangular shape as a whole.

그리고, 제2센서 패드(3600)는 열 방향으로 연장 형성될 수 있으며, 제1센서 패드(3500)에 이웃하여 제1센서 패드(3500)가 배치되는 기본 열(BC)의 적어도 어느 하나의 단위 열(UC1 또는 UC2)에 배치될 수 있다.The second sensor pad 3600 may extend in a column direction, and at least one unit of the basic column BC in which the first sensor pad 3500 is disposed adjacent to the first sensor pad 3500. May be arranged in rows UC1 or UC2.

이를 위해, 제2센서 패드(3600)는 제1단위센서 패드(3501) 또는 제2단위센서 패드(3502)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2센서 패드(3600)는 직각삼각형의 형상일 수 있다.To this end, the second sensor pad 3600 may be formed in a shape corresponding to the first unit sensor pad 3501 or the second unit sensor pad 3502. For example, the second sensor pad 3600 may have a shape of a right triangle.

그리고, 제2센서 패드(3600)는 기본 열(BC)의 어느 하나의 단위 열(UC1 또는 UC2)에 배치된 제1단위센서 패드(3501) 또는 제2단위센서 패드(3502)와 하나의 쌍을 이루어 나머지 한 개의 단위 열(UC2 또는 UC1)에 배치될 수 있다.The second sensor pad 3600 is paired with the first unit sensor pad 3501 or the second unit sensor pad 3502 disposed in one unit column UC1 or UC2 of the basic column BC. This can be arranged in the other unit row (UC2 or UC1).

즉, 제2센서 패드(3600)는 제1센서 패드(3500) 간에 서로 쌍이 지어지고 난 나머지 공간(단위 열의 빈 공간)에 배치되어 제1센서 패드(3500)의 제1단위센서 패드(3501) 또는 제2단위센서 패드(3502)와 쌍을 이룰 수 있게 된다.That is, the second sensor pads 3600 are disposed in the remaining spaces (empty spaces of the unit rows) that are paired with each other between the first sensor pads 3500, so that the first unit sensor pads 3501 of the first sensor pad 3500 are located. Or it may be paired with the second unit sensor pad 3502.

또한, 어느 하나의 단위 열(UC1 또는 UC2)의 제1단위센서 패드(3501) 또는 제2단위센서 패드(3502)와 하나의 쌍을 이루도록 배치되는 나머지 단위 열(UC2 또는 UC1)의 제2센서 패드(3600)도 전체적으로는 직사각형의 형상을 이룰 수 있다.In addition, the second sensor of the remaining unit row (UC2 or UC1) arranged to form a pair with the first unit sensor pad (3501) or the second unit sensor pad (3502) of any one unit row (UC1 or UC2) The pad 3600 may also have a rectangular shape as a whole.

그리고, 이와 같이 형성된 기본 열(BC)은 행 방향(제1방향)으로 반복하여 배치될 수 있다.The basic column BC formed as described above may be repeatedly arranged in the row direction (first direction).

한편, 도 16의 (a)에서 보는 바와 같이, 1지점(TP1)에서 사용자의 터치가 이루어지는 경우에는 제1센서 패드(3500)의 제1단위센서 패드(3501)에 의해 제1터치감도(TS1)를 얻을 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 16A, when a user touch is made at one point TP1, the first touch sensitivity TS1 is performed by the first unit sensor pad 3501 of the first sensor pad 3500. ) Can be obtained.

그리고, 2지점(TP2)에서 사용자의 터치가 이루어지는 경우에는 제2센서 패드(3600)와 제1센서 패드(3500)의 제1단위센서 패드(3501)에 의해 제2터치감도(TS2)를 얻을 수 있다.When the user's touch is made at the second point TP2, the second touch sensitivity TS2 is obtained by the first unit sensor pad 3501 of the second sensor pad 3600 and the first sensor pad 3500. Can be.

또한, 3지점(TP3)에서 사용자의 터치가 이루어지는 경우에는 제2센서 패드(3600) 및 제1센서 패드(3500a)의 제1단위센서 패드(3501a)에 의해 제3터치감도(TS3)를 얻을 수 있다.In addition, when the user's touch is made at the third point TP3, the third touch sensitivity TS3 is obtained by the first unit sensor pad 3501a of the second sensor pad 3600 and the first sensor pad 3500a. Can be.

그리고, 4지점(TP4)에서 사용자의 터치가 이루어지는 경우에는 제1센서 패드(3500)의 제2단위센서 패드(3502)와, 제1센서 패드(3500a)의 제1단위센서 패드(3501a)에 의해 제4터치감도(TS4)를 얻을 수 있다.When the user touches at the four points TP4, the second unit sensor pad 3502 of the first sensor pad 3500 and the first unit sensor pad 3501a of the first sensor pad 3500a may be touched. By this, the fourth touch sensitivity TS4 can be obtained.

즉, 2지점(TP2)에서 4지점(TP4)까지 이어지는 구간에서 행 방향으로 사용자 터치가 연속적으로 이루어질 때, 두 개의 센서 패드에 걸쳐 중첩적으로 터치가 이루어지기 때문에, 해당 구간 내에서 각 센서 패드에서 얻어지는 최대 터치 감도에 상응하는 터치 감도를 일정하게 얻을 수 있다.That is, when the user touch is continuously made in the row direction in the section extending from the two points TP2 to the four points TP4, since the touch is made overlapping over the two sensor pads, each sensor pad in the corresponding section. It is possible to obtain a constant touch sensitivity corresponding to the maximum touch sensitivity obtained from.

이러한 터치감도는 도 16의 (b) 및 (c)에서 보는 바와 같이, 터치감도에 미치는 영향이 하나의 센서 패드에 의한 것이 아니기 때문에 가능해질 수 있다.Such touch sensitivity may be enabled since the influence on the touch sensitivity is not caused by one sensor pad, as shown in FIGS. 16B and 16C.

즉, 도 16의 (b)에서 보는 바와 같이, 각각의 센서 패드(1100) 간의 간격(d1)이 넓은 경우, 간격이 넓을수록 접촉되는 면적이 작게 되기 때문에 터치감도의 변화가 낮게 되어(약 20% 정도) 정확한 터치 위치를 파악하기가 어려울 수 있다.16 (b), when the distance d1 between the sensor pads 1100 is wide, the contact area becomes smaller as the spacing becomes larger, so that the change of the touch sensitivity becomes lower (about 20 %) It may be difficult to grasp the exact touch location.

또한, 도 16의 (c)에서 보는 바와 같이, 각각의 센서 패드(1100) 간의 간격(d2)을 좁히게 되면 터치감도는 어느 정도 확보 가능하지만(약 40% 정도), 센서 패드(1100)의 수가 증가함으로 인해 센서 패드(1100)와 구동 장치를 연결하는 신호 배선의 수 또한 증가하게 된다. 즉, 신호 배선수의 증가는 신호 배선들 간에 발생하는 기생정전용량(Coupling Cp와 Parasitic Cp)을 증가시켜, 터치감도의 저하 및 좌표 검출의 정확성을 저하시키는 요인이 된다. 그리고, 신호 배선수의 증가에 따라 구동 장치에서의 채널 개수 또한 늘어나야 하기 때문에 구동 장치의 크기 증대가 불가피할 뿐만 아니라, 신호 배선의 배치를 위한 공간 확보를 위해 센서 패드의 형상을 불가피하게 변경해야 하는 경우가 발생할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 16C, when the distance d2 between the respective sensor pads 1100 is narrowed, the touch sensitivity can be secured to some extent (about 40%). As the number increases, the number of signal wires connecting the sensor pad 1100 and the driving device also increases. In other words, an increase in the number of signal wires increases parasitic capacitances (Coupling Cp and Parasitic Cp) generated between the signal wires, thereby degrading the touch sensitivity and reducing the accuracy of coordinate detection. In addition, as the number of signal wires increases, the number of channels in the driving device must also increase, so that the size of the driving device is inevitably increased, and the shape of the sensor pad must be inevitably changed in order to secure space for the arrangement of the signal wires. Cases may occur.

그러나, 도 16의 (a)에서 보는 바와 같이, 제1센서 패드(3500)는 제1단위센서 패드(3501)와 제2단위센서 패드(3502)로 형성되고, 각각의 단위 열에서 서로 쌍을 이루어 배치되기 때문에 센서 패드 간의 간격에 따라 터치감도에 미치는 영향이 줄어들 수 있다.However, as shown in FIG. 16A, the first sensor pad 3500 is formed of the first unit sensor pad 3501 and the second unit sensor pad 3502, and pairs with each other in each unit row. In this case, the influence on the touch sensitivity may be reduced according to the distance between the sensor pads.

즉, 하나의 쌍을 이루어 배치되는 센서 패드(3500,3600)에 터치되는 면적이 감지됨으로써 상호 보완적이 되어 터치감도의 저하를 보상할 수 있다. That is, the areas touched by the sensor pads 3500 and 3600 arranged in a pair are sensed to complement each other, thereby compensating for the deterioration of the touch sensitivity.

따라서, 터치감도의 안정화가 가능하며, 이를 통해, 더욱 정확한 터치 좌표가 추출될 수 있다.Therefore, the touch sensitivity can be stabilized, and through this, more accurate touch coordinates can be extracted.

또한, 하나의 쌍을 이루어 배치되는 두 개의 센서 패드(3500,3600)가 서로 상보적인 역할을 하기 때문에 터치감도의 저하를 보상해 줄 수 있게 된다.In addition, since the two sensor pads 3500 and 3600 arranged in a pair play a complementary role to each other, the touch sensitivity may be compensated for.

한편, 각각의 기본 열(BC)에서 구동 장치(3200)와 가장 가까이 구비되는 제1센서 패드(3500) 및 제2센서 패드(3600)의 면적은 나머지 제1센서 패드(3500) 및 제2센서 패드(3600)의 면적보다 작을 수 있다.Meanwhile, the areas of the first sensor pad 3500 and the second sensor pad 3600 which are provided closest to the driving device 3200 in each basic row BC are the remaining first sensor pad 3500 and the second sensor. It may be smaller than the area of the pad 3600.

즉, 각각의 기본 열(BC)에서 구동 장치(3200)와 가장 가까운 행(R1)에 구비되는 제1센서 패드(3500)의 제1단위센서 패드(혹은 제2단위센서 패드) 및 제2센서 패드(3600)는 신호 배선(3120)의 저항이 다른 센서 패드보다 낮기 때문에 신호 왜곡이 아주 적거나 거의 없어 터치 좌표를 추출하기 위한 충분한 터치 감도가 확보될 수 있다.That is, the first unit sensor pad (or the second unit sensor pad) and the second sensor of the first sensor pad 3500 provided in the row R1 closest to the driving device 3200 in each basic column BC. Since the pad 3600 has a lower resistance of the signal wire 3120 than other sensor pads, the pad 3600 may have little or no signal distortion, thereby ensuring sufficient touch sensitivity for extracting touch coordinates.

그리고, 도 17의 (a)에서 보는 바와 같이, 단위센서 패드(3501과 3502) 또는 단위센서 패드(3501 또는 3502)와 센서 패드(3600)가 한 쌍을 이루어 구성됨에 따라, 터치가 슬라이딩되면서 이루어지는 경우에는 선형적인 터치감도가 확보될 수 있다.And, as shown in (a) of FIG. 17, as the unit sensor pads 3501 and 3502 or the unit sensor pads 3501 or 3502 and the sensor pad 3600 are configured in pairs, the touch is made to slide. In this case, linear touch sensitivity may be secured.

이러한 선형적인 터치감도의 확보는 예를 들면, 볼륨(volume)을 높이거나 내리는 등의 신호전달시에 더욱 자연스러움을 제공할 수 있게 된다.Securing such a linear touch sensitivity can provide more naturalness in signal transmission, for example, raising or lowering the volume.

즉, 도 17의 (b)에서 보는 바와 같이, 센서 패드(1100)가 개별적으로 배치되는 경우에는 터치가 슬라이딩되면서 이루어지는 경우에 계단형의 터치감도, 즉, 선형적이지 못한 터치감도가 확보될 수 있기 때문에, 전술한 효과가 제공되기 어렵다.That is, as shown in (b) of FIG. 17, when the sensor pads 1100 are individually disposed, a stepped touch sensitivity, that is, a non-linear touch sensitivity, may be secured when the touch is made to slide. As such, the above-described effects are hardly provided.

도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 센서 패드를 비교한 예시도이다.18 is an exemplary view comparing sensor pads of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 18에서 보는 바와 같이, 센서 패드 중 서로 인접한 제1센서 패드(3500)의 일부와 제2센서 패드(3600)의 일부의 영역을 포함하여 가상의 센싱 영역(110b)이 형성될 수 있다.As shown in FIG. 18, a virtual sensing area 110b may be formed including a portion of the first sensor pad 3500 and a portion of the second sensor pad 3600 adjacent to each other among the sensor pads.

그리고, 가상의 센싱 영역(1100b)의 개수는 센서 패드(제1센서 패드(3500) 및 제2센서 패드(3600)) 개수보다 많을 수 있다.The number of virtual sensing regions 1100b may be larger than the number of sensor pads (the first sensor pad 3500 and the second sensor pad 3600).

여기서, 가상의 센싱 영역(1100b)은 센서 패드(1100; 도 16 참조)가 가지는 센싱 영역을 의미할 수 있다.Here, the virtual sensing area 1100b may mean a sensing area of the sensor pad 1100 (see FIG. 16).

예를 들면, 도 18에서 보는 바와 같이, 제1센서 패드(3500) 및 제2센서 패드(3600)가 가지는 가상의 센싱 영역(1100b)이 6개인 경우, 실제로 이와 동일한 센싱 영역을 가지기 위해서는 6개의 센서 패드(1100; 도 16 참조)가 필요하게 된다.For example, as shown in FIG. 18, when there are six virtual sensing regions 1100b of the first sensor pad 3500 and the second sensor pad 3600, six virtual sensing regions 1100b may have six sensing regions. The sensor pad 1100 (see FIG. 16) is required.

따라서, 6개의 센서 패드(1100; 도 16 참조)가 배치되는 경우, 각 센서 패드(1100; 도 16 참조)가 하나의 신호 배선(1120)을 가짐을 고려할 때, 6개의 신호 배선(1120)이 요구되지만, 본 발명의 실시예에서는 4개의 신호 배선(3120)이 요구될 수 있다.Therefore, when six sensor pads 1100 (see Fig. 16) are arranged, it is assumed that six signal wirings 1120 However, in the embodiment of the present invention, four signal lines 3120 may be required.

즉, 이 경우에는 신호 배선(3120)의 수가 2/3로 감소할 수 있게 된다.That is, in this case, the number of signal wires 3120 can be reduced to 2/3.

물론, 제1센서 패드(3500) 및 제2센서 패드(3600)의 면적을 적절히 조절하여 형성되는 가상의 센싱 영역을 늘리게 되면 신호 배선의 수는 더욱 감소될 수 있다.Of course, if the virtual sensing area formed by appropriately adjusting the areas of the first sensor pad 3500 and the second sensor pad 3600 is increased, the number of signal wires may be further reduced.

이러한 신호 배선(3120) 수의 감소에 따라 구동 장치(3200; 도 15 참조)의 크기도 줄어들 수 있으며, 이는 회로 기판(3250; 도 15 참조)에 실장시에 더욱 유리함을 제공할 수 있다.As the number of signal wires 3120 decreases, the size of the driving device 3200 (see FIG. 15) may also be reduced, which may provide further advantages when mounting the circuit board 3250 (see FIG. 15).

또한, 신호 배선(3120)의 수가 줄어 듦에 따라 인접한 신호 배선(3120) 사이에서 발생하는 기생정전용량의 영향이 감소될 수 있고, 터치감도가 향상될 수 있다.In addition, as the number of signal wires 3120 decreases, the influence of parasitic capacitance generated between adjacent signal wires 3120 may be reduced, and the touch sensitivity may be improved.

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. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

10,3010: 절연막 15,3015: 기판
20,3250: 회로 기판 100,3001: 터치 패널
110,1100: 센서 패드 120,1120,3120: 신호 배선
200,3200: 구동 장치 210: 터치 검출부
212: 트랜지스터 212: 레벨 시프트 검출부
2121: 증폭부 2122: 버퍼부
2123: 기준값 제공부 2124: 아날로그-디지털 변환부
2125: 레벨 시프트 출력부 2126: 레벨 시프트 보정부
2127: 노이즈 보정부 220: 터치 정보 처리부
221: 터치셀 검출부 222: 터치 면적 산출부
223: 터치 좌표 산출부 230: 메모리
240: 제어부 3500: 제1센서 패드
3501: 제1단위센서 패드 3502: 제2단위센서 패드
3600: 제2센서 패드
10,3010: insulating film 15,3015: substrate
20,3250: circuit board 100,3001: touch panel
110, 1100: sensor pads 120, 1120, 3120: signal wiring
200, 3200: driving device 210: touch detection unit
212: transistor 212: level shift detector
2121: amplifier 2122: buffer
2123: reference value providing unit 2124: analog-to-digital conversion unit
2125: level shift output section 2126: level shift correction section
2127: noise correction unit 220: touch information processing unit
221: touch cell detector 222: touch area calculator
223: touch coordinate calculator 230: memory
240: control unit 3500: first sensor pad
3501: first unit sensor pad 3502: second unit sensor pad
3600: second sensor pad

Claims (8)

기판과, 상기 기판 위에 고립되어 배치된 투명 소재의 복수의 센서 패드와, 상기 센서 패드에 각각 연결되는 복수의 신호 배선을 가지는 터치 패널; 그리고
상기 터치 패널을 구동하는 구동 장치를 포함하여 이루어지고,
상기 센서 패드는 하나의 기본 열을 구성하는 두 개의 단위 열에 반복하여 배치되고, 상기 기본 열은 행 방향으로 반복하여 배치되는 터치 검출 장치.
A touch panel having a substrate, a plurality of sensor pads of a transparent material disposed on the substrate, and a plurality of signal wires respectively connected to the sensor pads; And
It includes a drive device for driving the touch panel,
The sensor pad is repeatedly disposed in two unit columns constituting one basic column, and the basic column is repeatedly arranged in a row direction.
제1항에 있어서,
상기 센서 패드는
열 방향으로 연장 형성되고, 중앙을 기준으로 서로 대칭되게 형성되며, 상기 하나의 기본 열에 상기 두 개의 단위 열로 반복하여 배치되는 제1센서 패드와,
열 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1센서 패드에 이웃하여 상기 제1센서 패드가 배치되는 상기 기본 열의 적어도 어느 하나의 단위 열에 배치되는 제2센서 패드로 구성되는 것인 터치 검출 장치.
The method of claim 1,
The sensor pad is
A first sensor pad extending in a column direction and symmetrically formed with respect to a center thereof and repeatedly disposed in the two unit rows in the one basic column;
And a second sensor pad extending in a column direction and disposed in at least one unit column of the basic column in which the first sensor pad is disposed adjacent to the first sensor pad.
제2항에 있어서,
상기 제1센서 패드는 중앙에서 일단부로 갈수록 면적이 넓어지도록 형성되는 제1단위센서 패드와, 중앙에서 타단부로 갈수록 면적이 넓어지도록 형성되는 제2단위센서 패드를 가지는 것인 터치 검출 장치.
3. The method of claim 2,
The first sensor pad has a first unit sensor pad formed to have an area wider from the center to one end, and a second unit sensor pad formed to have an area wider from the center to the other end.
제3항에 있어서,
상기 제2센서 패드는 상기 제1단위센서 패드 또는 상기 제2단위센서 패드에 대응되는 형상으로 형성되고, 어느 한 개의 단위 열에 배치된 상기 제1단위센서 패드 또는 상기 제2단위센서 패드와 하나의 쌍을 이루어 나머지 한 개의 단위 열에 배치되는 것인 터치 검출 장치.
The method of claim 3,
The second sensor pad may be formed in a shape corresponding to the first unit sensor pad or the second unit sensor pad, and the first sensor pad or the second unit sensor pad may be disposed in one unit row. Touch detection device that is arranged in pairs of the remaining one unit column.
제2항에 있어서,
상기 제1센서 패드는 오각형의 형상이고, 상기 제2센서 패드는 직각삼각형의 형상인 것인 터치 검출 장치.
3. The method of claim 2,
The first sensor pad has a pentagonal shape, and the second sensor pad has a right triangle shape.
제2항에 있어서,
각각의 상기 기본 열에서 상기 구동 장치와 가장 가까이 구비되는 상기 제1센서 패드 및 상기 제2센서 패드의 면적은 나머지 제1센서 패드 및 제2센서 패드의 면적보다 작은 것인 터치 검출 장치.
3. The method of claim 2,
And the area of the first sensor pad and the second sensor pad provided closest to the driving device in each of the basic rows is smaller than the area of the remaining first sensor pad and the second sensor pad.
기판과, 상기 기판 위에 고립되어 배치된 투명 소재의 복수의 센서 패드와, 상기 센서 패드에 각각 연결되는 복수의 신호 배선을 가지는 터치 패널, 그리고 상기 터치 패널을 구동하는 구동 장치를 포함하고,
상기 센서 패드 중 서로 인접한 제1센서 패드의 일부와 제2센서 패드의 일부의 영역을 포함하여 가상의 센싱 영역을 형성하는 터치 검출 장치.
A substrate, a touch panel having a plurality of sensor pads of a transparent material disposed on the substrate, a plurality of signal wires connected to the sensor pads, and a driving device for driving the touch panel,
And a region of a portion of the first sensor pad and a portion of the second sensor pad adjacent to each other among the sensor pads to form a virtual sensing region.
제7항에 있어서,
상기 가상의 센싱 영역의 개수는 센서 패드 개수보다 많은 것인 터치 검출 장치.
The method of claim 7, wherein
The number of the virtual sensing area is greater than the number of sensor pads.
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