KR101209514B1 - Touch input device for detecting changes in the magnetic field and capacitance - Google Patents

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김정철
이진국
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Abstract

PURPOSE: A touch inputting device sensing a capacitance change and a magnetic field change is provided to process coordinate information sensed in magnetic field and capacitance sensing modes as one touch controller, thereby reducing a manufacturing cost. CONSTITUTION: A magnetic field sense driving unit(201) is operated with a mode sensing a magnetic field. The magnetic field is formed by applying a current to a loop of a touch pattern(103) formed in a touch panel. A capacitance sense driving unit(202) is operated with the mode sensing capacitance by connecting the loop of the touch pattern as one. A switch unit(203) controls a switch of the loop and connects the loop to the magnetic field sense driving unit or the capacitance sense driving unit. [Reference numerals] (200) Touch controller(capacitance sense); (201) Magnetic field sense driving unit; (202) Capacitance sensing/driving unit

Description

자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치{TOUCH INPUT DEVICE FOR DETECTING CHANGES IN THE MAGNETIC FIELD AND CAPACITANCE }TOUCH INPUT DEVICE FOR DETECTING CHANGES IN THE MAGNETIC FIELD AND CAPACITANCE}

본 발명은 터치 입력 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a touch input device, and more particularly, to a touch input device for detecting a change in a magnetic field and a change in capacitance.

터치스크린 패널(Touch Screen Panel)은 손으로 접촉하면 그 위치를 입력받도록 하는 특수한 입력 장치를 장착한 화면으로서, 키보드를 사용하지 않고 화면에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록 화면에서 직접 입력 자료를 받을 수 있도록 하는 터치 입력 장치를 말한다. 터치스크린 패널의 이러한 특성 때문에 대중들이 많이 이용하는 장소, 즉, 지하철, 백화점, 은행 등의 장소에서 안내용 소프트웨어에 많이 이용되며, 각종 점포에서 판매용 단말기에도 많이 응용될 뿐만 아니라, 일반 업무용으로도 활용되고 있다. 최근에는 급격히 보급되고 있는 스마트 기기의 대부분에 터치 패널을 적용하여 다양한 기능을 구현하고 있다.
Touch screen panel is a screen equipped with a special input device that allows the user to input the location when touched by hand.If a person's hand or an object touches a character or a specific location on the screen without using a keyboard, It refers to a touch input device that grasps the location and receives input data directly from the screen so that specific processing can be performed by stored software. Due to this characteristic of the touch screen panel, it is widely used for guidance software in places that are widely used by the public, that is, subways, department stores, banks, etc., and is not only applied to sales terminals in various stores, but also for general business purposes. have. Recently, the touch panel is applied to most of the smart devices that are rapidly spreading to implement various functions.

현재 정전용량 방식의 터치 컨트롤러를 이용한 터치 입력 장치는, 두 전극 단자(Tx/Rx) 간의 상호 정전용량을 감지하는 방식을 주로 사용한다. 이와 같은 정전용량 방식은, 압력이 필요하지 않으므로 감압식 터치 입력 장치에 비해 부드러운 터치 감을 구현할 수 있다. 이러한 정전용량 터치 입력 장치의 사용에 있어서 최근 경향은, 손에 의한 터치뿐 아니라 스타일러스 펜(stylus pen) 등과 같이 매우 얇은 입력 장치도 사용이 가능한 애플리케이션(application)이 늘고 있다. 이는 도전체의 두께를 펜과 같이 매우 얇게 제작하여 사용함으로써 작은 정전용량의 변화를 감지하는 방법을 사용할 수 있도록 한다. 얇은 도전체를 감지하기 위해서는 정전용량의 변화를 감지하는 방식에서는 그 감도를 극대화함으로써 이를 구현할 수 있으나, 정전용량은 전기장에 의해 형성이 되므로 그 감도를 극대화하는 경우에는 의도치 않은 외부 전기장의 잡음에 영향을 많이 받게 되고, 이는 터치 입력 장치의 성능을 크게 저하시키는 문제로 작용하게 된다.
Currently, a touch input device using a capacitive touch controller mainly uses a method of sensing mutual capacitance between two electrode terminals Tx / Rx. Since the capacitive method does not require pressure, a soft touch feeling can be realized as compared with the pressure sensitive touch input device. The recent trend in the use of such a capacitive touch input device is an increasing number of applications that can use not only a touch by hand but also a very thin input device such as a stylus pen. This makes it possible to use a method of detecting small capacitance change by making a very thin conductor like a pen. In order to detect a thin conductor, a change in capacitance can be realized by maximizing its sensitivity. However, since capacitance is formed by an electric field, it may be caused by an unintended noise of an external electric field. It is affected a lot, which is a problem that greatly degrades the performance of the touch input device.

이와 같은 단점을 극복하기 위해 스타일러스 펜과 같은 입력 장치를 위해 특화된 터치 입력 장치로는 자기장을 이용한 방식이 대표적이다. 즉, 터치스크린 패널의 디스플레이 상에서 자기장을 발생시킨 후 스타일러스 펜(inductance가 있는)을 터치하면 상호 공진 또는 자기 유도로 인해 발생하는 에너지를 감지하는 방식이다. 즉, 종래의 터치 입력 장치들은 스타일러스 펜을 이용하여 자기장의 변화를 감지하는 방법과, 정전용량을 감지하는 방법이 독립적으로 각각 구현되고, 별도의 터치 컨트롤러를 구비한 후 개별로 처리해야 하는 등의 문제로 부품의 증가 및 운영 처리의 효율이 저하되는 문제가 있었다.In order to overcome such drawbacks, a method using a magnetic field is a typical touch input device for an input device such as a stylus pen. That is, when a magnetic field is generated on the display of the touch screen panel and then the stylus pen (inductance) is touched, energy generated by mutual resonance or magnetic induction is detected. In other words, the conventional touch input devices are implemented using a stylus pen to detect a change in the magnetic field and a method of detecting the capacitance independently, and have to be separately processed after having a separate touch controller. The problem was that the number of parts and the efficiency of operational processing were lowered.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 터치 패널에 형성된 터치 패턴의 스위칭 제어를 통해 자기장의 변화를 감지하는 방식과, 정전용량을 감지하는 방식이 동일 터치 패널 상에서 구현될 수 있도록 하는, 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, the method of sensing the change of the magnetic field and the capacitance sensing method of the same touch through the switching control of the touch pattern formed on the touch panel It is an object of the present invention to provide a touch input device that senses a change in magnetic field and a change in capacitance, which can be implemented on a panel.

또한, 본 발명은, 동일 터치 패널 상에 구현된 자기장의 변화를 감지하는 방식과 정전용량을 감지하는 방식에서 감지되는 두 방식에서 감지되는 좌표정보를 하나의 터치 컨트롤러로 처리가 가능하도록 구성함으로써, 부품 수를 줄여 제조 단가를 줄임은 물론, 터치 컨트롤러의 운영의 용이성이 향상될 수 있도록 하는, 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention, by configuring the coordinate information sensed in the two methods of sensing the change in the magnetic field implemented on the same touch panel and the method of sensing the capacitance by one touch controller, Another object of the present invention is to provide a touch input device that senses a change in magnetic field and a change in capacitance, which reduces the number of parts, reduces manufacturing cost, and improves the ease of operation of the touch controller.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치는,In order to achieve the above object, a touch input device for detecting a change in a magnetic field and a change in capacitance according to a feature of the present invention,

수직의 투명전극들과 수평의 투명전극들이 직교좌표계 형태의 조합으로 교차하도록 배치되어 복수의 터치 패턴을 형성하는 투명전극 층을 구비하는 터치 패널; 및A touch panel having a transparent electrode layer arranged to cross the vertical transparent electrodes and the horizontal transparent electrodes in a combination of a rectangular coordinate system to form a plurality of touch patterns; And

상기 복수의 터치 패턴을 형성하는 각각의 수직의 투명전극 및 수평의 투명전극과 전기적으로 연결 접속되며, 상기 터치 패널에 형성된 터치 패턴에 접촉 신호가 입력되면 상기 터치 패턴의 접촉 위치에 대응하는 터치 신호를 감지하는 터치 컨트롤러를 포함하되,A touch signal that is electrically connected and connected to each of the vertical transparent electrodes and the horizontal transparent electrodes forming the plurality of touch patterns, and when a touch signal is input to the touch pattern formed on the touch panel. Including a touch controller for detecting,

상기 터치 컨트롤러는,The touch controller,

상기 터치 패턴에 의해 형성되는 루프(loop)의 스위칭 제어를 통해 자기장의 변화를 감지하는 자기장 감지 방식과, 정전용량의 변화를 감지하는 정전용량 감지 방식으로 상기 터치 패턴이 동작하도록 제어하고 감지하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
Controlling and sensing the touch pattern to operate by a magnetic field sensing method for detecting a change in a magnetic field through a switching control of a loop formed by the touch pattern, and a capacitive sensing method for detecting a change in capacitance. It is characterized by its configuration.

바람직하게는, 상기 투명전극 층은,Preferably, the transparent electrode layer,

터치 신호를 감지하고 위치를 검출하기 위해 투명전극을 1개의 층으로 구성하는 1 layer 방식, 및 투명전극을 2개의 층으로 분리하여 적층하는 2 layer 방식 중 하나로 구성할 수 있다.
In order to detect a touch signal and detect a position, the touch signal may be configured in one layer of a transparent electrode in one layer, and in a two layer method of separating and stacking transparent electrodes in two layers.

바람직하게는, 상기 터치 컨트롤러는,Preferably, the touch controller,

상기 터치 패널에 형성되는 터치 패턴의 루프에 전류로 구동하여 형성되는 자기장을 감지하는 방식으로 동작하는 자기장 감지 구동부;A magnetic field sensing driver operating in a manner of sensing a magnetic field formed by driving a current in a loop of the touch pattern formed on the touch panel;

상기 터치 패널에 형성되는 터치 패턴의 루프를 하나로 연결하여 정전용량을 감지하는 방식으로 동작하는 정전용량 감지 구동부; 및A capacitive sensing driver operating in a manner of sensing capacitance by connecting loops of a touch pattern formed on the touch panel into one; And

상기 터치 패턴에 의해 형성되는 루프가 상기 자기장 감지 구동부와 정전용량 감지 구동부 중 하나와 연결 접속하도록 루프의 스위칭 제어를 수행하는 스위치부를 포함할 수 있다.
The loop formed by the touch pattern may include a switch unit configured to perform switching control of the loop such that the loop is connected to one of the magnetic field sensing driver and the capacitive sensing driver.

바람직하게는, 상기 터치 컨트롤러는,Preferably, the touch controller,

상기 터치 패널에 형성된 터치 패턴을 통해 정전용량 변화 또는 자기장 변화를 감지하기 위해 시분할 방식(time sharing)으로 구동할 수 있다.
The touch pattern formed on the touch panel may be driven in a time sharing manner to detect a change in capacitance or a change in magnetic field.

더욱 바람직하게는, 상기 시분할 방식은,More preferably, the time division scheme,

인덕턴스(inductance)가 있는 RLC로 구성된 외부소자인 스타일러스 펜(stylus pen)의 존재(접촉 신호) 여부를 확인하기 위해 상기 터치 컨트롤러가 평상시에는 터치대기 모드의 간헐적인 주기로 자기장 감지를 하며, 스타일러스 펜의 감지 이후에는 상기 터치 컨트롤러가 지속적인 드로잉(drawing)을 위해 지속감지 모드의 빠른 감지 주기로 동작할 수 있다.
In order to check the presence (contact signal) of the stylus pen, which is an external device composed of RLC with inductance, the touch controller normally detects a magnetic field at an intermittent period in the touch standby mode. After sensing, the touch controller may operate in a fast sensing cycle of the continuous sensing mode for continuous drawing.

더욱더 바람직하게는, 상기 터치 컨트롤러는,Even more preferably, the touch controller,

상기 터치대기 모드의 간헐적인 주기로 40~50㎳의 시간주기로 동작하고,It operates in a time period of 40 ~ 50㎳ as an intermittent period of the touch standby mode,

상기 지속감지 모드의 빠른 감지 주기로 5㎳의 시간주기로 동작할 수 있다.
The fast detection cycle of the continuous detection mode may operate at a time period of 5 ms.

더욱더 바람직하게는, 상기 스타일러스 펜은,Even more preferably, the stylus pen,

공진을 이용하기 위한 패시브 스타일러스(passive stylus), 및 공진이 아닌 자기 유도를 이용하기 위한 액티브 스타일러스(active sytlus)의 펜 중 하나로 구성할 수 있다.It can be configured as one of a passive stylus for using resonance and an active stylus for using magnetic induction rather than resonance.

본 발명에서 제안하고 있는 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치에 따르면, 터치 패널에 형성된 터치 패턴의 스위칭 제어를 통해 자기장의 변화를 감지하는 방식과, 정전용량을 감지하는 방식이 동일 터치 패널 상에서 구현될 수 있도록 할 수 있다.
According to the touch input device for detecting a change in magnetic field and a change in capacitance proposed by the present invention, a method of detecting a change in a magnetic field through switching control of a touch pattern formed on a touch panel, and a method of detecting a capacitance It can be implemented on the same touch panel.

또한, 본 발명에 따르면, 동일 터치 패널 상에 구현된 자기장의 변화를 감지하는 방식과 정전용량을 감지하는 방식에서 감지되는 두 방식에서 감지되는 좌표정보를 하나의 터치 컨트롤러로 처리가 가능하도록 구성함으로써, 부품 수를 줄여 제조 단가를 줄임은 물론, 터치 컨트롤러의 운영의 용이성이 향상될 수 있도록 할 수 있다.In addition, according to the present invention, by configuring the coordinate information detected in the two methods of detecting the change in the magnetic field implemented on the same touch panel and the method of detecting the capacitance by a single touch controller In addition, the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of parts, and the ease of operation of the touch controller can be improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치에서, 터치 컨트롤러의 내부 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치에서, 정전용량 감지 방식으로 동작하는 터치 입력 장치의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치에서, 자기장 감지 방식으로 동작하는 터치 입력 장치의 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치에서, 자기장 감지 방식의 구동을 설명하기 위해 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a configuration of a touch input device that detects a change in a magnetic field and a change in capacitance according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an internal configuration of a touch controller in a touch input device that detects a change in a magnetic field and a change in capacitance according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a configuration of a touch input device operating in a capacitive sensing method in a touch input device for detecting a change in magnetic field and a change in capacitance according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a configuration of a touch input device operating in a magnetic field sensing method in a touch input device for detecting a change in a magnetic field and a change in capacitance according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining driving of a magnetic field sensing method in a touch input device that senses a change in a magnetic field and a change in capacitance according to an embodiment of the present invention; FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . In addition, the term 'comprising' of an element means that the element may further include other elements, not to exclude other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치에서, 터치 컨트롤러의 내부 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치는, 터치 패널(100), 및 터치 컨트롤러(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
1 is a diagram illustrating a configuration of a touch input device that detects a change in a magnetic field and a change in capacitance according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a change in capacitance and a capacitance in accordance with an embodiment of the present invention. In the touch input device that detects a change of, a diagram illustrating an internal configuration of the touch controller. As shown in FIG. 1, a touch input device for detecting a change in magnetic field and a change in capacitance according to an embodiment of the present invention may include a touch panel 100 and a touch controller 200. have.

터치 패널(100)은, 수직의 투명전극(101)들과 수평의 투명전극(102)들이 직교좌표계 형태의 조합으로 교차하도록 배치되어 복수의 터치 패턴(103)을 형성하는 투명전극 층(104)을 구비한다. 여기서, 투명전극 층(104)은 터치 신호를 감지하고 위치를 검출하기 위해 투명전극을 1개의 층으로 구성하는 1 layer 방식, 및 투명전극을 2개의 층으로 분리하여 적층하는 2 layer 방식 중 하나로 구성할 수 있다. 터치 패널(100)은 후술하게 될 터치 컨트롤러(200)의 스위칭 제어에 따라 터치 패턴(103)에 의해 형성되는 루프(loop)가 하나로 연결되어 구동 및 감지를 하게 됨으로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 정전용량 감지 방식으로 동작할 수 있다. 이때, 터치 패턴(103)을 형성하는 수직의 투명전극(101) 및 수평의 투명전극(102) 중 하나는 정전용량 감지 방식에서 구동 전극의 Tx 전극으로 기능하고, 나머지 하나는 감지 전극의 Rx 전극으로 기능한다. 또한, 터치 패널(100)은 터치 컨트롤러(200)의 스위칭 제어에 따라 터치 패턴(103)에 의해 형성되는 루프에 전류를 인가하여 구동하는 방식에 따라 도 4에 도시된 바와 같이, 자기장 감지 방식으로 동작할 수 있다. 이때, 터치 패널(100)에 형성된 터치 패턴(103)이 자기장 감지 방식으로 동작할 경우, 터치 컨트롤러(200)는 자기센서를 통해 감지 동작을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 터치 패널(100)은 터치 패턴(103)을 형성하는 수직의 투명전극(101)과 수평의 투명전극(102)의 연결 배선의 스위칭 제어를 통해 기존에 독립적으로 구현되는 자기장 방식 및 정전용량 방식을 동일 터치스크린패널(TSP)상에 구현할 수 있게 된다.
The touch panel 100 is disposed so that the vertical transparent electrodes 101 and the horizontal transparent electrodes 102 intersect in a combination of a rectangular coordinate system to form a plurality of touch patterns 103. It is provided. Here, the transparent electrode layer 104 is composed of one layer method of forming a transparent electrode in one layer and a two layer method of separating and stacking transparent electrodes in two layers in order to detect a touch signal and detect a position. can do. In the touch panel 100, a loop formed by the touch pattern 103 is connected and driven and sensed according to the switching control of the touch controller 200, which will be described later, as shown in FIG. 3. It can operate in a capacitive sensing method. In this case, one of the vertical transparent electrode 101 and the horizontal transparent electrode 102 forming the touch pattern 103 functions as a Tx electrode of the driving electrode in the capacitance sensing method, and the other Rx electrode of the sensing electrode Function as. In addition, the touch panel 100 may be operated by applying a current to a loop formed by the touch pattern 103 in accordance with the switching control of the touch controller 200 to drive the magnetic field. It can work. In this case, when the touch pattern 103 formed on the touch panel 100 operates in a magnetic field sensing method, the touch controller 200 may perform a sensing operation through a magnetic sensor. That is, the touch panel 100 according to the present invention is a magnetic field that is independently implemented through the switching control of the vertical transparent electrode 101 and the horizontal transparent electrode 102 to form a touch pattern 103. Method and capacitive method can be implemented on the same touch screen panel (TSP).

터치 컨트롤러(200)는, 복수의 터치 패턴(103)을 형성하는 각각의 수직의 투명전극(101) 및 수평의 투명전극(102)과 전기적으로 연결 접속되며, 터치 패널(100)에 형성된 터치 패턴(103)에 접촉 신호가 입력되면 터치 패턴(103)의 접촉 위치에 대응하는 터치 신호를 감지한다. 이때, 터치 컨트롤러(200)는 터치 패턴(103)에 의해 형성되는 루프(loop)의 스위칭 제어를 통해 자기장의 변화를 감지하는 자기장 감지 방식과, 정전용량의 변화를 감지하는 정전용량 감지 방식으로 터치 패턴(103)이 동작하도록 제어하고 감지할 수 있다.
The touch controller 200 is electrically connected and connected to each of the vertical transparent electrodes 101 and the horizontal transparent electrodes 102 forming the plurality of touch patterns 103, and the touch patterns formed on the touch panel 100. When a touch signal is input to 103, a touch signal corresponding to the touch position of the touch pattern 103 is detected. In this case, the touch controller 200 touches a magnetic field sensing method for detecting a change in a magnetic field through switching control of a loop formed by the touch pattern 103, and a capacitive sensing method for detecting a change in capacitance. The pattern 103 may be controlled and sensed to operate.

터치 컨트롤러(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 터치 패널(100)에 형성되는 터치 패턴(103)의 루프에 전류로 구동하여 형성되는 자기장을 감지하는 방식으로 동작하는 자기장 감지 구동부(201)와, 터치 패널(100)에 형성되는 터치 패턴(103)의 루프를 하나로 연결하여 정전용량을 감지하는 방식으로 동작하는 정전용량 감지 구동부(202)와, 터치 패턴(103)에 의해 형성되는 루프가 자기장 감지 구동부(201)와 정전용량 감지 구동부(202) 중 하나와 연결 접속하도록 루프의 스위칭 제어를 수행하는 스위치부(203)를 포함한다. 이때, 터치 컨트롤러(200)는 터치 패널(100)에 형성된 터치 패턴(103)을 통해 정전용량 변화 또는 자기장 변화를 감지하기 위해 시분할 방식(time sharing)으로 구동한다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 정전용량 감지와 자기장 감지는 터치 컨트롤러(200) 내부의 스위치부(203)에 의해 시분할 되고, 터치 컨트롤러(200)에서 자기장 감지와 정전용량 감지가 번갈아 가면서 이루어지게 된다. 여기서, 시분할 방식은 도 5에 도시된 바와 같이, 인덕턴스(inductance)가 있는 RLC로 구성된 외부소자인 스타일러스 펜(10)(stylus pen)의 존재(접촉 신호) 여부를 확인하기 위해 터치 컨트롤러(200)가 평상시에는 터치대기 모드의 간헐적인 주기로 자기장 감지를 하며, 스타일러스 펜(10)의 감지 이후에는 터치 컨트롤러(200)가 지속적인 드로잉(drawing)을 위해 지속감지 모드의 빠른 감지 주기로 동작할 수 있다. 일례로서, 터치 컨트롤러(200)는 터치대기 모드의 간헐적인 주기로 40~50㎳의 시간주기로 동작하고, 지속감지 모드의 빠른 감지 주기로 5㎳의 시간주기로 동작할 수 있다. 즉, 터치 컨트롤러(200)는 초기에 터치를 대기하는 상태에서는 소모 전류를 줄이기 위해 40~50㎳의 시간주기로 감지부를 간헐적으로 동작시키고, 스타일러스 펜(10)이 처음 터치된 다음에는 부드럽고 지연 시간이 없는 터치감을 위해 5㎳의 빠른 시간주기로 감지부를 동작시키게 된다. 본 발명에 따른 터치 컨트롤러(200)의 시분할 방식은, 자기장 감지 구동부(201)와 정전용량 감지 구동부(202)의 시분할 구동과 함께, 터치 패턴(103)의 터치대기 모드와 지속감지 모두에 따른 시분할 동작을 제어하게 된다. 즉, 1) 정전용량 변화 및 자기장 변화의 두 터치 입력이 없을 경우에는 둘 다 간헐적인 감지의 시간주기로 동작하고, 2) 정전용량만 감지된 경우에는 정전용량 감지는 지속감지 모드의 시간주기로 동작하는 상태에서 자기장 감지는 간헐적인 감지의 시간주기로 동작하며, 3) 자기장만 감지된 경우에는 자기장 감지는 지속감지 모드의 시간주기로 동작하는 상태에서 정전용량 감지는 간헐적인 감지의 시간주기로 동작하고, 4) 둘 다 감지된 경우에는 둘 다 지속감지 모두의 시간주기로 감지 동작을 수행하게 된다. 스타일러스 펜(10)은 공진을 이용하기 위한 패시브 스타일러스(passive stylus), 및 공진이 아닌 자기 유도를 이용하기 위한 액티브 스타일러스(active sytlus)의 펜 중 하나로 구성할 수 있다.
As illustrated in FIG. 2, the touch controller 200 operates in a manner of detecting a magnetic field formed by driving a current in a loop of the touch pattern 103 formed in the touch panel 100, and operates in a manner that detects a magnetic field. And a capacitive sensing driver 202 operating in a manner of sensing capacitance by connecting loops of the touch pattern 103 formed on the touch panel 100 to one, and a loop formed by the touch pattern 103 And a switch unit 203 for performing switching control of the loop so as to be connected to one of the magnetic field sensing driver 201 and the capacitive sensing driver 202. In this case, the touch controller 200 is driven in a time sharing manner to detect a capacitance change or a magnetic field change through the touch pattern 103 formed on the touch panel 100. That is, as shown in FIGS. 3 and 4, the capacitive sensing and the magnetic field sensing are time-divided by the switch unit 203 inside the touch controller 200, and the magnetic field sensing and the capacitive sensing are performed in the touch controller 200. Alternately. Here, in the time division method, as illustrated in FIG. 5, the touch controller 200 may determine whether the stylus pen 10 (stylus pen), which is an external device composed of RLC with inductance, is present. In general, the magnetic field is sensed at an intermittent period of the touch standby mode, and after the stylus pen 10 is detected, the touch controller 200 may operate at a rapid detection period of the continuous sensing mode for continuous drawing. As an example, the touch controller 200 may operate at a time period of 40 to 50 ms in an intermittent period of the touch standby mode, and may operate at a time period of 5 ms in a fast sensing period of the continuous sensing mode. That is, the touch controller 200 intermittently operates the sensing unit at a time period of 40 to 50 ms in order to reduce current consumption in the state of waiting for a touch initially, and after the stylus pen 10 is first touched, a soft and delay time The sensor operates with a fast time period of 5 ms for a lack of touch. In the time division method of the touch controller 200 according to the present invention, time division driving of the magnetic field sensing driver 201 and the capacitive sensing driver 202 is performed, and time division according to both the touch standby mode and the continuous sensing of the touch pattern 103 is performed. To control the operation. That is, 1) if there is no two touch inputs of capacitance change and magnetic field change, both operate with intermittent sensing time period, and 2) if only capacitance is detected, capacitive sensing operates with time sensing mode of continuous sensing mode. In the state, the magnetic field detection operates in the intermittent detection time period, and 3) If only the magnetic field is detected, the magnetic field detection operates in the continuous detection mode. If both are detected, both will perform the detection operation at the time period of all the continuous detections. The stylus pen 10 may be configured as one of a passive stylus for using resonance and an active stylus for using magnetic induction rather than resonance.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치에서, 정전용량 감지 방식으로 동작하는 터치 입력 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 터치 패널(100) 상에서 터치 패턴(103)을 형성하는 수직의 투명전극(101) 및 수평의 투명전극(102)들은 터치 컨트롤러(200) 내부의 스위치부(203)의 스위칭 제어에 따라 정전용량 감지 구동부(202)와 하나로 연결 접속되고, 구동 전극 및 감지 전극으로 기능하는 수직의 투명전극(101) 및 수평의 투명전극(102)의 구동 및 감지에 따라 정전용량 감지 방식으로 동작한다. 본 발명에서는 터치 컨트롤러(200) 내부의 스위치부(203)를 정전용량 감지로 제어한 경우의 동작원리는 일반적인 상호 정전용량 감지방식과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
3 is a diagram illustrating a configuration of a touch input device operating in a capacitive sensing method in a touch input device that detects a change in a magnetic field and a change in capacitance according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the vertical transparent electrodes 101 and the horizontal transparent electrodes 102 forming the touch pattern 103 on the touch panel 100 are the switch unit 203 inside the touch controller 200. Capacitive sensing according to the driving and detection of the vertical transparent electrode 101 and the horizontal transparent electrode 102 which are connected and connected to the capacitive sensing driver 202 as one, according to the switching control of It works in a way. In the present invention, the operation principle when the switch unit 203 inside the touch controller 200 is controlled by capacitive sensing is the same as a general mutual capacitive sensing method, and thus a detailed description thereof will be omitted.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치에서, 자기장 감지 방식으로 동작하는 터치 입력 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치에서, 자기장 감지 방식의 구동을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 터치 패널(100) 상에서 터치 패턴(103)을 형성하는 수직의 투명전극(101) 및 수평의 투명전극(102)들은 터치 컨트롤러(200) 내부의 스위치부(203)의 스위칭 제어에 따라 자기장 감지 구동부(201)와 루프(loop)를 형성하고, 루프(loop)에 전류를 인가하여 구동함에 따라 형성되는 자기장을 감지하는 방식으로 동작하게 된다. 즉, 자기장 방식은 인덕턴스가 있는 RLC로 구성된 외부소자인 스타일러스 펜(10)에 의한 터치를 통해 발생하는 상호 공진 또는 자기 유도를 통해 감지가 이루어지게 된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, Q1이 하이(high)인 구간 동안 터치 패턴(103)에 구현된 loop에 신호를 가하여 자기장을 발생시킨 후 구동을 멈추었을 때, 터치 컨트롤러(200)에서 감지구간의 신호를 판단하여 터치를 인식하게 된다. 즉, 외부소자인 스타일러스 펜(10)이 터치하지 않은 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이 감지구간에 공진이 발생하지 않으며, 스타일러스 펜(10)이 터치한 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 외부 인덕터와 커패시터와의 공진이 발생하게 되고, 이러한 공진은 터치 컨트롤러(200)에 신호로 인가되며, 이를 감지함으로써 자기장 터치를 인식할 수 있게 된다.
4 is a diagram illustrating a configuration of a touch input device operating in a magnetic field sensing method in a touch input device that detects a change in magnetic field and a change in capacitance according to an embodiment of the present invention, and FIG. In the touch input device for detecting the change in the magnetic field and the change in capacitance according to an embodiment, it is a view for explaining the driving of the magnetic field detection method. As shown in FIG. 4, the vertical transparent electrodes 101 and the horizontal transparent electrodes 102 forming the touch pattern 103 on the touch panel 100 are the switch unit 203 inside the touch controller 200. A loop is formed with the magnetic field sensing driver 201 according to the switching control of, and the magnetic field formed by applying a current to the loop is driven. That is, in the magnetic field method, sensing is performed through mutual resonance or magnetic induction generated through touch by the stylus pen 10, which is an external element composed of inductance RLC. That is, as illustrated in FIG. 5, when the driving is stopped after generating a magnetic field by applying a signal to a loop implemented in the touch pattern 103 during a period in which Q1 is high, the touch controller 200 senses the detection. The touch is recognized by determining the signal of the section. That is, when the stylus pen 10, which is an external element, does not touch, resonance does not occur in the sensing section as shown in FIG. 5, and when the stylus pen 10 touches, as shown in FIG. 5, Resonance between the external inductor and the capacitor occurs, and the resonance is applied to the touch controller 200 as a signal, and the magnetic field touch can be recognized by sensing this.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치는, 스타일러스 펜을 이용하여 자기장의 변화를 감지하는 방식과, 정전용량을 감지하는 방식이 동일 터치 패널에서 구현되고, 두 방식에서 감지되는 좌표정보를 하나의 터치 컨트롤러로 처리가 가능한 터치 입력 장치를 제공할 수 있게 된다.
As described above, the touch input device for detecting a change in magnetic field and a change in capacitance according to an embodiment of the present invention has the same method of detecting a change in magnetic field using a stylus pen and a method of detecting capacitance. It is possible to provide a touch input device implemented in a touch panel and capable of processing coordinate information sensed in two methods by one touch controller.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.

100: 터치 패널 101: 수직의 투명전극
102: 수평의 투명전극 103: 터치 패턴
104: 투명전극 층 200: 터치 컨트롤러
201: 자기장 감지 구동부 202: 정전용량 감지 구동부
203: 스위치부100: touch panel 101: vertical transparent electrode
102: horizontal transparent electrode 103: touch pattern
104: transparent electrode layer 200: touch controller
201: magnetic field sensing driver 202: capacitive sensing driver
203: switch unit

Claims (7)

수직의 투명전극(101)들과 수평의 투명전극(102)들이 직교좌표계 형태의 조합으로 교차하도록 배치되어 복수의 터치 패턴(103)을 형성하는 투명전극 층(104)을 구비하는 터치 패널(100); 및
상기 복수의 터치 패턴(103)을 형성하는 각각의 수직의 투명전극(101) 및 수평의 투명전극(102)과 전기적으로 연결 접속되며, 상기 터치 패널(100)에 형성된 터치 패턴(103)에 접촉 신호가 입력되면 상기 터치 패턴(103)의 접촉 위치에 대응하는 터치 신호를 감지하는 터치 컨트롤러(200)를 포함하되,
상기 터치 컨트롤러(200)는,
상기 터치 패턴(103)에 의해 형성되는 루프(loop)의 스위칭 제어를 통해 자기장의 변화를 감지하는 자기장 감지 방식과, 정전용량의 변화를 감지하는 정전용량 감지 방식으로 상기 터치 패턴(103)이 동작하도록 제어하고 감지하며,
상기 터치 컨트롤러(200)는,
상기 터치 패널(100)에 형성되는 터치 패턴(103)의 루프에 전류로 구동하여 형성되는 자기장을 감지하는 방식으로 동작하는 자기장 감지 구동부(201);
상기 터치 패널(100)에 형성되는 터치 패턴(103)의 루프를 하나로 연결하여 정전용량을 감지하는 방식으로 동작하는 정전용량 감지 구동부(202); 및
상기 터치 패턴(103)에 의해 형성되는 루프가 상기 자기장 감지 구동부(201)와 정전용량 감지 구동부(202) 중 하나와 연결 접속하도록 루프의 스위칭 제어를 수행하는 스위치부(203)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치.
The touch panel 100 having a transparent electrode layer 104 which is arranged so that the vertical transparent electrodes 101 and the horizontal transparent electrodes 102 intersect in a combination of a rectangular coordinate system form a plurality of touch patterns 103. ); And
It is electrically connected to each of the vertical transparent electrodes 101 and the horizontal transparent electrodes 102 forming the plurality of touch patterns 103 and contacts the touch patterns 103 formed on the touch panel 100. When the signal is input to include a touch controller 200 for detecting a touch signal corresponding to the contact position of the touch pattern 103,
The touch controller 200,
The touch pattern 103 operates in a magnetic field sensing method for detecting a change in a magnetic field through switching control of a loop formed by the touch pattern 103 and in a capacitive sensing method for detecting a change in capacitance. Control and detect,
The touch controller 200,
A magnetic field sensing driver 201 operating in a manner of sensing a magnetic field formed by driving a current in a loop of the touch pattern 103 formed on the touch panel 100;
A capacitance sensing driver 202 operating in a manner of sensing capacitance by connecting loops of the touch patterns 103 formed on the touch panel 100 into one; And
And a switch unit 203 for performing switching control of the loop such that the loop formed by the touch pattern 103 is connected to one of the magnetic field sensing driver 201 and the capacitive sensing driver 202. A touch input device for detecting a change in magnetic field and a change in capacitance.
제1항에 있어서, 상기 투명전극 층(104)은,
터치 신호를 감지하고 위치를 검출하기 위해 투명전극을 1개의 층으로 구성하는 1 layer 방식, 및 투명전극을 2개의 층으로 분리하여 적층하는 2 layer 방식 중 하나로 구성하는 것을 특징으로 하는, 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치.
The method of claim 1, wherein the transparent electrode layer 104,
Change of the magnetic field, characterized in that it consists of one layer method of forming a transparent electrode in one layer and two layer method of separating and stacking the transparent electrode in two layers to detect a touch signal and detect a position And a touch input device that detects a change in capacitance.
삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 터치 컨트롤러(200)는,
상기 터치 패널(100)에 형성된 터치 패턴(103)을 통해 정전용량 변화 또는 자기장 변화를 감지하기 위해 시분할 방식(time sharing)으로 구동하는 것을 특징으로 하는, 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치.
The method of claim 1 or 2, wherein the touch controller 200,
Sensing the change in the magnetic field and the change in capacitance, characterized in that it is driven in a time sharing method (time sharing) to detect a change in capacitance or a change in the magnetic field through the touch pattern 103 formed on the touch panel 100 Touch input device.
제4항에 있어서, 상기 시분할 방식은,
인덕턴스(inductance)가 있는 RLC로 구성된 외부소자인 스타일러스 펜(10)(stylus pen)의 존재(접촉 신호) 여부를 확인하기 위해 상기 터치 컨트롤러(200)가 평상시에는 터치대기 모드의 간헐적인 주기로 자기장 감지를 하며, 스타일러스 펜(10)의 감지 이후에는 상기 터치 컨트롤러(200)가 지속적인 드로잉(drawing)을 위해 지속감지 모드의 빠른 감지 주기로 동작하는 것을 특징으로 하는, 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치.
The method of claim 4, wherein the time division scheme,
In order to check the presence (contact signal) of the stylus pen 10, which is an external device composed of RLC with inductance, the touch controller 200 normally detects a magnetic field at an intermittent period in the touch standby mode. After the detection of the stylus pen 10, the touch controller 200 detects a change in the magnetic field and a change in the capacitance, which is characterized by operating in a fast detection cycle in the continuous sensing mode for continuous drawing. Touch input device.
제5항에 있어서, 상기 터치 컨트롤러(200)는,
상기 터치대기 모드의 간헐적인 주기로 40~50㎳의 시간주기로 동작하고,
상기 지속감지 모드의 빠른 감지 주기로 5㎳의 시간주기로 동작하는 것을 특징으로 하는, 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치.
The method of claim 5, wherein the touch controller 200,
It operates in a time period of 40 ~ 50㎳ as an intermittent period of the touch standby mode,
And a change in magnetic field and a change in capacitance.
제5항에 있어서, 상기 스타일러스 펜(10)은,
공진을 이용하기 위한 패시브 스타일러스(passive stylus), 및 공진이 아닌 자기 유도를 이용하기 위한 액티브 스타일러스(active sytlus)의 펜 중 하나로 구성하는 것을 특징으로 하는, 자기장의 변화와 정전용량의 변화를 감지하는 터치 입력 장치.The method of claim 5, wherein the stylus pen 10,
To detect a change in magnetic field and capacitance, characterized by one of a pen of a passive stylus for using resonance and an active stylus for using magnetic induction rather than resonance. Touch input device.
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