KR101297595B1 - Apparatus for sensing charge of multi touch panel with removing low frequency noise - Google Patents
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Abstract
저주파 노이즈를 제거한 멀티터치 패널의 전하량 감지장치가 개시된다. 상기 멀티터치 패널의 전하량 감지장치는 샘플링 시점에 대한 정보를 포함하는 센싱신호를 생성하고, 입력 선택신호에 응답하여 커패시턴 센서의 대응하는 입력단으로 상기 센싱신호를 출력하는 신호 전달부, 상기 수신된 센싱신호에 응답하여 센싱된 양의 값을 가지는 제 1 전하량과 음의 값을 가지는 제 2 전하량을 순차적으로 반복하여 출력하는 출력단을 복수 개 포함하는 커패시턴스 센서, 상기 커패시턴스 센서의 출력단들로부터 병렬적으로 출력된 상기 제 1 전하량들과 제 2 전하량들을 각각 n 회(n은 자연수) 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 1 누적전압들과 제 2 누적전압들을 출력하는 신호 수신부, 상기 제 1 누적전압들과 상기 제 2 누적전압들을 순차적으로 입력받아 대응하는 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차를 연산하여 출력하는 노이즈 제거부, 전압 선택신호에 응답하여 상기 전압차들을 순차적으로 하나씩 선택하여 출력하는 먹스 및 상기 먹스에서 순차적으로 출력되는 전압차를 디지털 신호로 변환하여 순차적으로 출력하는 AD(analog to digital) 컨버터를 구비할 수 있다.Disclosed is a charge sensing device of a multi-touch panel in which low frequency noise is removed. The charge detection device of the multi-touch panel generates a sensing signal including information on a sampling time point, and outputs the sensing signal to a corresponding input terminal of a capacitance sensor in response to an input selection signal. A capacitance sensor comprising a plurality of output stages which sequentially and repeatedly output a first charge quantity having a positive value sensed in response to the sensed sensing signal and a second charge quantity having a negative value, in parallel from the output terminals of the capacitance sensor A signal receiver configured to sample and accumulate the first charge amounts and the second charge amounts n times (n is a natural number), respectively, and adjust gain to output first accumulated voltages and second accumulated voltages; The voltage difference between the first cumulative voltage and the second cumulative voltage is sequentially received by receiving the first cumulative voltages and the second cumulative voltages. Noise removal unit for calculating and outputting, mux for sequentially selecting and outputting the voltage difference one by one in response to a voltage selection signal and AD (analog to to convert the voltage difference sequentially output from the mux to a digital signal and sequentially output digital) converter may be provided.
Description
본 발명은 멀티터치 패널의 전하량 감지장치에 관한 것으로, 특히 신호 자체에 포함되어 있는 노이즈 뿐 아니라 패널과 전도체의 터치에 따라 발생하는 저주파 노이즈를 감쇄시켜 노이즈를 최소화하면서 작은 전하량 변화에도 충분한 감도를 보장하면서 시스템의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 최대로 확보하는 멀티터치 패널의 전하량을 감지하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for detecting a charge amount of a multi-touch panel, and in particular, attenuates low-frequency noise generated by the touch of a panel and a conductor as well as noise included in a signal itself, thereby minimizing noise and ensuring sufficient sensitivity even for small charge amount changes. The present invention relates to a device for sensing the amount of charge in a multi-touch panel that maximizes the dynamic range of the system.
일반적으로 멀티터치 패널(예를 들어, 터치 키, 터치 스크린 등)에 전도체(예를 들어, 손가락, 펜 등)의 터치 여부를 감지하고 디지털 신호로 출력하여 어플리케이션 등에 이용하기 위하여 멀티터치 패널의 전하량을 감지하는 장치를 이용한다.In general, the amount of charge of a multi-touch panel is used to detect whether a conductor (for example, a finger, a pen, etc.) is touched on a multi-touch panel (for example, a touch key or a touch screen) and output it as a digital signal for use in an application. Use a device to detect.
멀티터치 패널의 전하량을 감지하기 위하여 멀티터치 패널 측의 커패시턴스 센서에서 전하량을 센싱하는 방법은 터치하는 전도체의 영향으로 발생되는 전하량의 변화를 감지하는 것인데, 현재 휴대용 기기를 비롯하여 여러 어플리케이션에 사용하는 커패시턴스 센서에 의한 전하량의 변화는 크지 않다. 전하량의 변화는 커패시턴스 센서의 커패시턴스값의 변화에 비례하고 이 변화는 일반적으로 수십 fF에서 수백 fF의 커패시턴스 값을 가진다.In order to detect the amount of charge in the multi-touch panel, the method of sensing the amount of charge in the capacitance sensor on the multi-touch panel side is to detect a change in the amount of charge generated by the influence of the touched conductor, which is currently used in various applications including portable devices. The change in the amount of charge by the sensor is not large. The change in the charge amount is proportional to the change in the capacitance value of the capacitance sensor, and the change generally has a capacitance value of several tens fF to several hundred fF.
전도체의 터치에 의한 전하량 변화를 증가시키기 위해 간단하게 커패시턴스 센서에서 센싱한 신호를 증폭하는 방법이 일반적으로 사용되고 있으나, 이와 같은 방법은 저전압, 저전력의 현재 개발 추세에 역행하며 추가적인 외부 소자의 사용으로 인한 원가 증대 및 배터리 사용 어플리케이션 등에서 문제점을 야기한다. 또한, 상기 커패시턴스 센서에서 센싱한 신호에는 노이즈가 존재하고, 멀티터치 패널과 전도체가 터치하는 경우 멀티터치 패널을 포함하는 시스템에 인가되는 전원에 의하여 전원 노이즈가 발생하고 멀티터치 패널과 전도체 사이에 전도체 노이즈가 발생한다. 그러나, 센싱한 신호를 단순하게 증폭하는 경우 이상과 같이 노이즈도 동일한 비율로 증폭시켜 노이즈가 커지는 문제점도 발생한다. 그리고, 상기 전원 노이즈와 상기 전도체 노이즈를 제거하지 못하는 경우 터치 인식 시에 터치 좌표의 부정확성과 흔들림 현상이 발생하게 되는 문제점도 발생한다.To amplify the signal sensed by the capacitance sensor in order to increase the change in the amount of charge due to the touch of the conductor, it is generally used, but this method is contrary to the current development trend of low voltage and low power, and is caused by the use of additional external devices. It causes problems in cost increase and battery use applications. In addition, noise is present in the signal sensed by the capacitance sensor. When the multi-touch panel and the conductor touch, power noise is generated by a power applied to the system including the multi-touch panel, and the conductor is between the multi-touch panel and the conductor. Noise occurs. However, in the case of simply amplifying the sensed signal, the noise is also amplified by amplifying the noise at the same ratio as described above. In addition, when the power supply noise and the conductor noise are not removed, an inaccuracy and shaking of touch coordinates may occur during touch recognition.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신호 자체에 포함되어 있는 노이즈 뿐 아니라 패널과 전도체의 터치에 의하여 발생하는 저주파 노이즈를 감쇄시켜 노이즈를 최소화하면서 작은 전하량 변화에도 충분한 감도를 보장하고 시스템의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 최대로 확보하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치를 제공하는데 있다.The problem to be solved by the present invention is to attenuate the low frequency noise generated by the touch of the panel and the conductor as well as the noise contained in the signal itself to minimize the noise while ensuring sufficient sensitivity even for small charge changes and the dynamic range of the system (dynamic The present invention provides a charge detection device of a multi-touch panel that maximizes a range.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티터치 패널의 전하량 감지장치는 입력 선택신호에 응답하여 커패시턴 센서의 입력단들 중 대응하는 입력단으로 샘플링 시점에 대한 정보를 포함하는 센싱신호를 출력하는 신호 전달부, 상기 대응하는 입력단을 통하여 상기 센싱신호를 수신하고, 상기 수신된 센싱신호에 응답하여 센싱된 양의 값을 가지는 제 1 전하량과 음의 값을 가지는 제 2 전하량을 순차적으로 반복하여 출력하는 출력단을 복수 개 포함하는 커패시턴스 센서, 상기 커패시턴스 센서의 출력단들로부터 병렬적으로 출력된 상기 제 1 전하량들을 각각 n 회(n은 자연수) 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 1 누적전압들을 병렬적으로 출력하고, 상기 커패시턴스 센서의 출력단들로부터 병렬적으로 출력된 상기 제 2 전하량들을 각각 n 회 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 2 누적전압들을 병렬적으로 출력하는 신호 수신부, 상기 제 1 누적전압들과 상기 제 2 누적전압들을 순차적으로 입력받아 대응하는 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차를 연산하여, 상기 멀티터치 패널에 상기 전도체가 터치하는 경우 발생된 저주파 노이즈가 제거된 상기 전압차들을 출력하는 노이즈 제거부, 전압 선택신호에 응답하여 상기 노이즈 제거부에서 병렬적으로 출력되는 상기 전압차들을 순차적으로 하나씩 선택하여 출력하는 먹스 및 상기 먹스에서 순차적으로 출력되는 전압차를 디지털 신호로 변환하여 순차적으로 출력하는 AD(analog to digital) 컨버터를 구비할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a device for detecting a charge amount of a multi-touch panel, the sensing signal including information about a sampling time point to a corresponding input terminal among input terminals of a capacitance sensor in response to an input selection signal. A signal transmission unit for outputting the received signal through the corresponding input terminal, and in response to the received sensing signal, the first charge amount having a sensed positive value and the second charge amount having a negative value sequentially A capacitance sensor including a plurality of output terminals repeatedly output and a plurality of first charge amounts output in parallel from the output terminals of the capacitance sensor are sampled n times (n is a natural number) and adjusted by adjusting gain. Outputting the first accumulated voltages in parallel and outputting the second voltages in parallel from the output terminals of the capacitance sensor; A signal receiver configured to sample and accumulate loads n times each time, and adjust gain to output second accumulated voltages in parallel, and sequentially receive the first accumulated voltages and the second accumulated voltages, respectively. A noise removing unit configured to calculate a voltage difference between the first accumulated voltage and the second accumulated voltage and output the voltage differences from which low frequency noise generated when the conductor touches the multi-touch panel; A mux for sequentially selecting and outputting the voltage differences output in parallel from the noise removing unit and an AD (analog to digital) converter for converting the voltage differences sequentially output from the mux into digital signals and sequentially outputting the digital signals; It can be provided.
상기 저주파 노이즈는 상기 멀티터치 패널에 상기 전도체가 터치하는 경우, 상기 멀티터치 패널을 포함하는 시스템에 인가되는 전원에 의하여 발생하는 전원 노이즈와 상기 멀티터치 패널과 상기 전도체 사이에 발생하는 전도체 노이즈를 포함하고, 상기 제 1 누적 전압들 및 상기 제 2 누적 전압들 각각은 상기 전원 노이즈 및 상기 전도체 노이즈에 대응하는 노이즈 전압을 포함하며, 상기 대응하는 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차는 상기 대응하는 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 뺄셈 연산에 의하여 상기 노이즈 전압이 상쇄된 상기 제 1 전하량에 대응하는 전압과 상기 제 2 전하량에 대응하는 전압의 전압차일 수 있다.The low frequency noise includes power supply noise generated by power applied to a system including the multi-touch panel and conductor noise generated between the multi-touch panel and the conductor when the conductor touches the multi-touch panel. Each of the first cumulative voltages and the second cumulative voltages includes a noise voltage corresponding to the power supply noise and the conductor noise, and a voltage difference between the corresponding first cumulative voltage and the second cumulative voltage is The voltage difference between the voltage corresponding to the first charge amount and the voltage corresponding to the second charge amount in which the noise voltage is canceled by the subtraction operation of the corresponding first cumulative voltage and the second cumulative voltage.
상기 센싱신호는 상기 신호 수신부가 상기 제 1 및 제 2 전하량들을 샘플링하여 누적하는 구간에서 제 1 논리상태와 제 2 논리상태가 반복되는 신호이고, 상기 커패시턴스 센서는 상기 센싱신호가 상기 제 1 논리상태에서 상기 제 2 논리상태로 변경되는 시점에서 상기 제 1 전하량들을 병렬적으로 출력하고, 상기 센싱신호가 상기 제 2 논리상태에서 상기 제 1 논리상태로 변경되는 시점에서 상기 제 2 전하량들을 병렬적으로 출력할 수 있다.The sensing signal is a signal in which the first logic state and the second logic state are repeated in a section in which the signal receiver samples and accumulates the first and second charges, and the capacitance sensor indicates that the sensing signal is in the first logic state. Outputs the first amounts of charge in parallel at a time point when the state changes to the second logic state, and at the time when the sensing signal changes from the second state to the first logic state, the second amounts of charge in parallel You can print
상기 노이즈 제거부는 상기 디지털 신호에 응답하여 복수의 CDS 제어신호들을 생성하는 CDS 제어부 및 상기 CDS 제어신호들에 응답하여 상기 대응하는 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압을 상관 이중 샘플링(correlated double sampling)을 하여 상기 저주파 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 상기 대응하는 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차를 출력하는 복수의 CDS부들을 구비할 수 있다.The noise canceller may include a CDS controller configured to generate a plurality of CDS control signals in response to the digital signal, and correlated double sampling of the corresponding first accumulated voltage and the second accumulated voltage in response to the CDS control signals. And a plurality of CDS units for outputting a voltage difference between the corresponding first accumulated voltage and the second accumulated voltage whose low frequency noise is removed and gain is adjusted.
상기 신호 수신부는 샘플링 횟수에 관한 정보를 포함하는 샘플링 제어신호들에 응답하여 상기 커패시턴스 센서의 출력단들 중 대응하는 출력단에서 출력된 상기 제 1 전하량 및 상기 제 2 전하량을 n 회 샘플링하는 복수의 샘플링부들, 상기 AD 컨버터에서 출력되는 상기 디지털 신호를 이용하여 복수의 게인 제어신호들을 생성하여 출력하는 게인 제어부, 상기 게인 제어신호들에 응답하여 상기 샘플링부들 중 대응하는 샘플링부에서 상기 n 회 샘플링된 제 1 전하량들을 누적하고 게인을 조절하여 상기 제 1 누적전압을 출력하는 복수의 제 1 전하량 누적부들 및 상기 게인 제어신호들에 응답하여 상기 샘플링부들 중 대응하는 샘플링부에서 상기 n 회 샘플링된 제 2 전하량들을 누적하고 게인을 조절하여 상기 제 2 누적전압을 출력하는 복수의 제 2 전하량 누적부들을 구비할 수 있다.The signal receiver may include a plurality of sampling units configured to sample the first charge amount and the second charge amount n times output from a corresponding one of the output terminals of the capacitance sensor in response to sampling control signals including information regarding the number of sampling times. A gain controller configured to generate and output a plurality of gain control signals using the digital signal output from the AD converter; a first sampled n times by a corresponding one of the sampling units in response to the gain control signals; A plurality of first charge amount accumulators accumulating charge amounts and adjusting gain to output the first cumulative voltage, and the second charge amounts sampled n times in a corresponding one of the sampling units in response to the gain control signals. A plurality of second charges that accumulate and adjust gain to output the second accumulated voltage; Accumulators may be provided.
상기 신호 전달부는 상기 AD 컨버터에서 출력되는 디지털 신호에 응답하여 센싱 제어신호를 생성하여 출력하는 센싱 제어부, 상기 입력 선택신호에 응답하여 인에이블되고, 상기 센싱 제어신호에 응답하여 적어도 하나의 구동신호를 생성하여 출력하는 복수의 센싱 드라이버들 및 상기 적어도 하나의 구동신호에 응답하여 상기 센싱신호를 생성하여 상기 커패시터의 입력단들 중 대응하는 입력단으로 출력하는 복수의 센싱신호 출력부들을 구비할 수 있다.The signal transfer unit is a sensing controller configured to generate and output a sensing control signal in response to the digital signal output from the AD converter, is enabled in response to the input selection signal, and generates at least one driving signal in response to the sensing control signal. A plurality of sensing drivers to generate and output and a plurality of sensing signal output unit for generating the sensing signal in response to the at least one driving signal to output to the corresponding input terminal of the input terminal of the capacitor.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 멀티터치 패널의 전하량 감지장치는 입력 선택신호에 응답하여 커패시턴 센서의 입력단들 중 대응하는 입력단으로 샘플링 시점에 대한 정보를 포함하는 센싱신호를 출력하는 신호 전달부, 상기 대응하는 입력단을 통하여 상기 센싱신호를 수신하고, 상기 수신된 센싱신호에 응답하여 센싱된 양의 값을 가지는 제 1 전하량과 음의 값을 가지는 제 2 전하량을 순차적으로 반복하여 출력하는 출력단을 복수 개 포함하는 커패시턴스 센서, 오프셋 전하량 설정 구간 동안 상기 커패시턴스 센서의 출력단들에서 출력되는 전하량들을 이용하여 각각의 전하량에 대응하는 오프셋 전하량들을 설정하기 위한 복수의 오프셋 제어신호 그룹들을 생성하고, 상기 오프셋 제어신호 그룹들에 응답하여 상기 커패시턴스 센서에서 병렬적으로 출력하는 상기 제 1 전하량들 및 상기 제 2 전하량들에서 상기 오프셋 전하량을 제거한 제 1 보정 전하량들 및 제 2 보정 전하량들을 출력하는 자동 보정부, 상기 자동 보정부로부터 병렬적으로 출력된 상기 제 1 전하량들을 각각 n 회(n은 자연수) 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 1 누적전압들을 병렬적으로 출력하고, 상기 자동 보정부로부터 병렬적으로 출력된 상기 제 2 전하량들을 각각 n 회 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 2 누적전압들을 병렬적으로 출력하는 신호 수신부, 상기 제 1 누적전압들과 상기 제 2 누적전압들을 순차적으로 입력받아 대응하는 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차를 연산하여, 상기 멀티터치 패널에 상기 전도체가 터치하는 경우 발생된 저주파 노이즈가 제거된 상기 전압차들을 병렬적으로 출력하는 노이즈 제거부, 전압 선택신호에 응답하여 상기 노이즈 제거부에서 병렬적으로 출력되는 상기 전압차들을 순차적으로 하나씩 선택하여 출력하는 먹스 및 상기 먹스에서 순차적으로 출력되는 전압차를 디지털 신호로 변환하여 순차적으로 출력하는 AD(analog to digital) 컨버터를 구비할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a device for detecting a charge amount of a multi-touch panel, the sensing device including information on a sampling time point to a corresponding input terminal among input terminals of a capacitance sensor in response to an input selection signal. A signal transmission unit for outputting a signal, receiving the sensing signal through the corresponding input terminal, and sequentially the first charge amount having a positive value sensed in response to the received sensing signal and the second charge amount having a negative value A capacitance sensor including a plurality of output terminals repeatedly outputting a plurality of offsets, and a plurality of offset control signal groups for setting offset charge amounts corresponding to respective charge amounts using the charge amounts output from the output terminals of the capacitance sensor during an offset charge amount setting period And in response to the offset control signal groups An automatic correction unit outputting first correction charge amounts and second correction charge amounts obtained by removing the offset charge amount from the first charge amounts and the second charge amounts output in parallel from a capacitance sensor; Sampling and accumulating the first charge amounts output n times (n is a natural number) and adjusting gain to output first accumulated voltages in parallel, and outputting the first accumulated voltages in parallel from the automatic correction unit. A signal receiver configured to sample and accumulate two charge amounts n times each time, and adjust gain to output second accumulated voltages in parallel, and sequentially receive the first accumulated voltages and the second accumulated voltages, respectively; Low frequency noise generated when the conductor touches the multi-touch panel by calculating a voltage difference between a first accumulated voltage and the second accumulated voltage. A noise removing unit for outputting the removed voltage differences in parallel, a mux for sequentially selecting and outputting the voltage differences output in parallel from the noise removing unit in response to a voltage selection signal, and sequentially outputting from the mux An analog to digital (AD) converter which converts the voltage difference into a digital signal and sequentially outputs the same may be provided.
상기 커패시턴스 센서는 상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 상기 센싱신호에 응답하여 상기 터치 패널에 상기 전도체가 터치하지 않는 상태에서 센싱된 양의 값을 가지는 제 1 전하량들과 음의 값을 가지는 제 2 전하량들을 순차적으로 출력하고, 상기 신호 수신부는 상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 상기 커패시턴스 센서에서 출력되는 상기 제 1 전하량들과 상기 제 2 전하량들을 n 회 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 제 1 누적전압들과 제 2 누적전압들을 출력하고, 상기 먹스는 상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 상기 전압 선택신호에 응답하여 상기 노이즈 제거부에서 출력되는 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차들을 순차적으로 하나씩 선택하여 출력하고, 상기 AD 컨버터는 상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 상기 먹스에서 출력된 상기 전압차를 디지털 신호로 변환하여 출력하며, The capacitance sensor sequentially processes first charge amounts having a positive value sensed and a second charge amount having a negative value while the conductor is not touched by the touch panel in response to the sensing signal during the offset charge amount setting period. The signal receiver is configured to sample and accumulate the first charge amounts and the second charge amounts output from the capacitance sensor n times during the offset charge amount setting period, adjust gain to remove noise, and reduce gain. The adjusted first cumulative voltages and the second cumulative voltages are output, and the mux is outputted from the noise removing unit in response to the voltage selection signal during the offset charge amount setting period. Selects and outputs the voltage differences sequentially one by one, and the AD converter During charge amount setting section, and converts the voltage difference of the output from the multiplexer into a digital signal,
상기 자동보정부는 상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 상기 AD 컨버터에서 출력된 상기 디지털 신호를 이용하여 상기 커패시턴스 센서에서 출력하는 각각의 전하량에 대응하는 상기 오프셋 제어신호 그룹들을 생성하는 오프셋 제어신호 생성부 및 상기 오프셋 제어신호 그룹들 중 대응하는 오프셋 제어신호 그룹에 응답하여 양의 값 또는 음의 값을 가지고 전하량의 절대값이 동일한 상기 오프셋 전하량을 순차적으로 생성하고, 상기 제 1 전하량에 상기 음의 값을 가지는 오프셋 전하량을 합한 상기 제 1 보정 전하량을 생성하며 상기 제 2 전하량에서 상기 양의 값을 가지는 오프셋 전하량을 합한 상기 제 2 보정 전하량을 생성하여 출력하는 복수의 오프셋 보상부들을 구비할 수 있다.The automatic correction unit generates an offset control signal generation unit and the offset for generating the offset control signal groups corresponding to respective charge amounts output from the capacitance sensor using the digital signal output from the AD converter during the offset charge amount setting period. Sequentially generating the offset charge amount having a positive value or a negative value and the same absolute value of the charge amount in response to a corresponding offset control signal group among the control signal groups, and an offset having the negative value in the first charge amount A plurality of offset compensators may be provided to generate the first corrected charge amount, which is the sum of the charge amounts, and to generate and output the second corrected charge amount, which is the sum of the offset charge amounts having the positive value in the second charge amount.
상기 오프셋 전하량 설정 구간은 상기 멀티터치 패널과 상기 멀티터치 패널의 전하량 감지장치를 포함하는 시스템이 초기화된 시점, 상기 시스템이 리셋된 시점, 상기 시스템 동작 중 상기 멀티터치 패널에 전원전압이 인가되기 시작한 시점 또는 상기 오프셋 전하량 설정 구간이 종료된 후 소정의 시간이 경과한 시점에서 상기 멀티터치 패널에 전도체가 터치되지 않는 상태의 소정의 구간일 수 있다.The offset charge amount setting period is when a system including the multi-touch panel and the charge amount sensing device of the multi-touch panel is initialized, when the system is reset, and the power voltage is applied to the multi-touch panel during the system operation. The electronic device may be a predetermined section of a state in which a conductor is not touched by the multi-touch panel at a point in time or after a predetermined time elapses after the offset charge amount setting section ends.
상기 저주파 노이즈는 상기 멀티터치 패널에 상기 전도체가 터치하는 경우, 상기 멀티터치 패널을 포함하는 시스템에 인가되는 전원에 의하여 발생하는 전원 노이즈와 상기 멀티터치 패널과 상기 전도체 사이에 발생하는 전도체 노이즈를 포함하고, 상기 제 1 누적 전압 및 상기 제 2 누적 전압 각각은 상기 전원 노이즈 및 상기 전도체 노이즈에 대응하는 노이즈 전압을 포함하고, 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차는 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 뺄셈 연산에 의하여 상기 노이즈 전압이 상쇄된 상기 제 1 전하량에 대응하는 전압과 상기 제 2 전하량에 대응하는 전압의 전압차일 수 있다.The low frequency noise includes power supply noise generated by power applied to a system including the multi-touch panel and conductor noise generated between the multi-touch panel and the conductor when the conductor touches the multi-touch panel. Each of the first cumulative voltage and the second cumulative voltage includes a noise voltage corresponding to the power supply noise and the conductor noise, and the voltage difference between the first cumulative voltage and the second cumulative voltage is the first cumulative voltage. And a voltage difference between the voltage corresponding to the first amount of charge and the voltage corresponding to the second amount of charge, in which the noise voltage is canceled by the subtraction operation of the second cumulative voltage.
본 발명에 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 멀티터치 패널의 전하량 감지장치는 멀티터치 패널과 전도체의 터치에 따라 발생하는 전원 노이즈 및 전도체 노이즈와 같은 저주파 노이즈를 상쇄시키고 멀티터치 패널의 터치 상태에 따른 전하량을 증폭하지 않고 누적함으로써 노이즈 평균화 역할을 하여 신호에 포함된 노이즈를 감쇄시킴으로써 노이즈를 최소화하여, 종래에 비하여 신호대잡음비(SNR : signal to noise ratio)를 개선할 수 있고 작은 전하량 변화에도 충분한 감도를 보장할 수 있는 장점이 있다. 또한, 멀티터치 패널의 전하량 감지장치는 멀티터치 패널의 터치 상태에 따른 전하량에서 오프셋 전하량을 제거한 후 신호에 포함된 노이즈를 감쇄시키고 저주파 노이즈르 상쇄시킴으로써 상기 멀티터치 패널 및 상기 멀티터치 패널의 전하량 감지장치를 포함하는 시스템의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 최대로 확보할 수 있는 장점이 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, an apparatus for detecting a charge amount of a multi-touch panel cancels low-frequency noise such as power supply noise and conductor noise generated by a touch of a multi-touch panel and a conductor, and applies to a touch state of the multi-touch panel. By accumulating without amplifying the charges, the noise is averaged to attenuate the noise contained in the signal, thereby minimizing the noise, and thus improving the signal-to-noise ratio (SNR) compared to the conventional method. There is an advantage that can be guaranteed. In addition, the charge amount sensing device of the multi-touch panel removes the offset charge amount from the charge amount according to the touch state of the multi-touch panel and then attenuates the noise included in the signal and cancels the low frequency noise to detect the charge amount of the multi-touch panel and the multi-touch panel. There is an advantage that can maximize the dynamic range of the system including the device (maximum).
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 멀티터치 패널의 전하량 감지장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 멀티터치 패널의 전하량 감지장치의 일 실시예를 도시한 회로도이다.
도 3은 도 2의 멀티터치 패널의 전하량 감지장치에 이용되는 신호들의 파형도이다.
도 4는 도 2의 제 1 전하량 누적부, 제 2 전하량 누적부 및 CDS부를 간략화하여 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 일 실시예에 따른 멀티터치 패널의 전하량 감지장치의 블록도이다.
도 6은 도 5의 멀티터치 패널의 전하량 감지장치의 일 실시예를 도시한 회로도이다.
도 7은 도 6의 제 1 전하량 누적부, 제 2 전하량 누적부 및 CDS부를 간략화하여 도시한 회로도이다.
도 8은 도 1 또는 도 5의 커패시턴스 센서의 일 실시예에 따른 경우 전도체의 터치 상태에 따른 전하량의 변화를 설명하기 위한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS A brief description of each drawing is provided to more fully understand the drawings recited in the description of the invention.
1 is a block diagram of an apparatus for detecting a charge amount of a multi-touch panel according to an embodiment of the inventive concept.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a charge amount sensing device of the multi-touch panel of FIG. 1.
3 is a waveform diagram of signals used in the amount of charge sensing device of the multi-touch panel of FIG. 2.
4 is a circuit diagram schematically illustrating a first charge amount accumulating part, a second charge amount accumulating part, and a CDS part of FIG. 2.
5 is a block diagram of an apparatus for detecting a charge amount of a multi-touch panel according to another exemplary embodiment of the inventive concept.
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a charge amount sensing device of the multi-touch panel of FIG. 5.
FIG. 7 is a circuit diagram schematically illustrating the first charge amount accumulating part, the second charge amount accumulating part, and the CDS part of FIG. 6.
8 is a view for explaining a change in the amount of charge according to the touch state of the conductor when the capacitance sensor of FIG. 1 or FIG. 5 according to an embodiment.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(100)의 블록도이다.1 is a block diagram of an
도 1을 참조하면, 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(100)는 신호 전달부(110), 커패시턴스 센서(120), 신호 수신부(130), 노이즈 제거부(140), 먹스(155) 및 AD(analog to digital) 컨버터(150)를 구비할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
신호 전달부(110)는 샘플링 시점에 대한 정보를 포함하는 센싱신호들(SEN1, … , SENj)를 생성하여 출력할 수 있다. 센싱신호들(SEN1, … , SENj) 각각은 제 1 논리상태와 제 2 논리상태가 반복되는 정현파 신호 또는 신호 수신부(130)가 전하량들을 샘플링하여 누적하는 구간에서 제 1 논리상태와 제 2 논리상태가 반복되는 신호일 수 있고, 상기 샘플링 시점에 대한 정보는 각각의 센싱신호들(SEN1, … , SENj) 중 논리상태가 변경되는 시점일 수 있다. 예를 들어, 센싱신호(SEN1)가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되는 시점이 상기 샘플링 시점이 되거나, 센싱신호(SEN1)가 제 2 논리상태에서 제 1 논리상태로 변경되는 시점이 상기 샘플링 시점이 될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 제 1 논리상태가 논리로우 상태이고 제 2 논리상태가 논리하이 상태인 경우로 가정하여 설명한다. 다만, 본 발명이 이 경우에 한정되는 것은 아니며 반대로 제 1 논리상태가 논리하이 상태이고 제 2 논리상태가 논리로우 상태일 수도 있다. The
또한, 신호 전달부(110)는 입력 선택신호(IN_SEL)에 응답하여 커패시턴스 센서(120)의 입력단들(IN1, … , INj)(j는 자연수) 중 대응하는 입력단으로 센싱신호들(SEN1, … , SENj) 중 대응하는 센싱신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 신호 전달부(110)는 입력 선택신호(IN_SEL)에 응답하여 커패시턴스 센서(120)의 입력단들(IN1, … , INj)을 하나씩 선택하여 순차적으로 대응하는 센싱신호를 전달할 수 있다. 신호 전달부(110)의 구성에 대한 일 실시예는 도 2와 관련하여 보다 상세하게 설명한다.In addition, the
커패시턴스 센서(120)는 입력단들(IN1, … , INj) 중 대응하는 입력단을 통하여 신호 전달부(110)에서 출력된 대응하는 센싱신호를 수신하고, 수신된 센싱신호에 응답하여 센싱된 양의 값을 가지는 제 1 전하량(S)과 음의 값을 가지는 제 2 전하량(-S)을 순차적으로 출력하는 복수의 출력단들(OUT1, ... , OUTk)을 포함할 수 있다. 즉, 출력단들(OUT1, ... , OUTk)은 센싱된 제 1 전하량(S)을 병렬적으로 출력한 후 센싱된 제 2 전하량(-S)을 병렬적으로 출력하며, 이와 같은 동작을 반복적으로 수행한다. 예를 들어, 커패시턴스 센서(120)는 입력단들(IN1, … , INj)과 출력단들(OUT1, ... , OUTk) 사이의 전하량들을 센싱하여 출력하는 뮤츄얼 커패시턴스 센서(mutual capacitance sensor)일 수 있다.상기 멀티터치 패널은 전도체(예를 들어, 손가락, 펜 등)의 터치를 감지할 수 있는 터치 키, 터치 스크린 등을 모두 포함할 수 있고, 이하에서 '터치'라 함은 커패시턴스 센서(120)에서 출력하는 전하량이 변경되도록 상기 전도체가 상기 멀티터치 패널에 근접하거나 직접 접촉하는 경우를 의미한다.The
상기 전도체가 상기 멀티터치 패널에 터치하는 경우, 상기 제 1 전하량(S)과 제 2 전하량(-S)은 저주파 노이즈(N) 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 멀티터치 패널에 상기 전도체가 터치하는 경우, 상기 멀티터치 패널과 상기 전도체 사이에는 커패시턴스가 발생하여 상기 전도체의 전압으로 인하여 원하지 않는 저주파 노이즈(N)(예를 들어, 전도체 노이즈)가 발생하게 된다. 상기 전도체 노이즈는 동일한 부호와 동일한 크기를 가지고 제 1 전하량(S)과 제 2 전하량(-S)에 부가되므로, 실질적으로 커패시턴스 센서(120)에서 출력되는 상기 제 1 전하량은 S+N의 전하량을 가지고, 커패시턴스 센서(120)에서 출력되는 상기 제 2 전하량은 -S+N의 전하량을 가질 수 있다.When the conductor touches the multi-touch panel, the first charge amount S and the second charge amount −S may include a low frequency noise component. For example, when the conductor touches the multi-touch panel, capacitance is generated between the multi-touch panel and the conductor, causing unwanted low frequency noise (N) (eg, conductor noise) due to the voltage of the conductor. Will occur. Since the conductor noise has the same sign and the same magnitude and is added to the first charge amount S and the second charge amount −S, the first charge amount output from the
커패시턴스 센서(120)는 센싱신호(SEN)가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되는 시점에서 제 1 전하량(S)을 출력하고 센싱신호(SEN)가 제 2 논리상태에서 제 1 논리상태로 변경되는 시점에서 제 2 전하량(-S)을 출력할 수 있다. 다만, 본 발명이 이 경우에 한정되는 것은 아니며 센싱신호(SEN)가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되는 시점에서 제 2 전하량(-S)을 출력하고 센싱신호(SEN)가 제 2 논리상태에서 제 1 논리상태로 변경되는 시점에서 제 1 전하량(S)을 출력할 수도 있다. 이하에서는 편의상 커패시턴스 센서(120)에서 출력된 제 1 전하량(S)에 전도체 노이즈(N)를 합한 S+N을 제 1 전하량이라 하고, 커패시턴스 센서(120)에서 출력된 제 2 전하량(-S)에 전도체 노이즈(N)를 합한 -S+N을 제 2 전하량이라 한다.The
신호 수신부(130)는 커패시턴스 센서(120)의 출력단들(OUT1, ... , OUTk)로부터 병렬적으로 출력된 제 1 전하량(S+N)들을 각각 n 회(n은 자연수) 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 1 누적전압들(V11, ... ,V1k)을 병렬적으로 출력하고, 커패시턴스 센서(120)의 출력단들(OUT1, ... , OUTk)로부터 제 1 전하량(S+N)들이 출력된 이후 병렬적으로 출력된 제 2 전하량(-S+N)들을 각각 n 회(n은 자연수) 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 2 누적전압들(V21, ... ,V2k)을 병렬적으로 출력할 수 있다. 즉, 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k) 각각은 대응하는 제 1 전하량(S+N)을 n 회 샘플링하여 누적하고 게인을 조절함으로써, 저주파 노이즈 이외에 커패시턴스 센서(120)에서 센싱한 대응하는 제 1 전하량(S) 자체에 포함된 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 전압일 수 있다. 그리고, 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k) 각각은 대응하는 제 2 전하량(-S+N)을 n 회 샘플링하여 누적하고 게인을 조절함으로써, 저주파 노이즈 이외에 커패시턴스 센서(120)에서 센싱한 대응하는 제 2 전하량(-S) 자체에 포함된 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 전압일 수 있다.The
신호 수신부(130)는 복수의 샘플링부들(131_1, ... , 131_k), 복수의 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k), 복수의 제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k) 및 게인 제어부(135)를 포함 할 수 있다.The
샘플링부들(131_1, ... , 131_k) 각각은 샘플링 횟수에 관한 정보를 포함하는 샘플링 제어신호들(SCON)에 응답하여 커패시턴스 센서(120)의 대응하는 출력단에서 출력된 제 1 전하량(S+N) 및 제 2 전하량(-S+N)을 n 회 샘플링할 수 있다. 상기 샘플링 횟수에 관한 정보는 샘플링 제어신호(SCON)들 중 제 1 샘플링 제어신호 또는 제 2 샘플링 제어신호의 논리상태가 변경되는 횟수로 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 샘플링 횟수에 관한 정보는 상기 제 1 샘플링 제어신호 또는 제 2 샘플링 제어신호가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되는 횟수로 결정되거나, 상기 제 1 샘플링 제어신호 또는 상기 제 2 샘플링 제어신호가 제 2 논리상태에서 제 1 논리상태로 변경되는 횟수로 결정될 수 있다. 샘플링부들(131_1, ... , 131_k) 각각의 일 실시예에 관하여는 도 2와 관련하여 보다 상세하게 설명한다.Each of the sampling units 131_1,..., 131_k has a first charge amount S + N output from a corresponding output terminal of the
게인 제어부(135)는 AD 컨버터(150)에서 출력하는 디지털 신호(Vo)를 이용하여 복수의 게인 제어신호들(GCON)을 생성하여 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k) 및 제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k)로 출력할 수 있다. 즉, 게인 제어부(135)는 복수의 비트들을 가지는 디지털 신호(Vo)에 따라 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k) 및 제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k)의 증폭의 정도를 조절할 수 있는 게인 제어신호들(GCON)을 생성하여 출력한다.The
제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k) 각각은 샘플링부들(131_1, ... , 131_k) 중 대응하는 샘플링부에서 n 회 샘플링한 제 1 전하량(S+N)을 누적하고 게인을 조절하여 전하량(S) 자체에 포함된 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 누적 전하량에 대응하는 제 1 누적전압(V11, ... , 또는 V1k)을 출력할 수 있다. 즉, 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k)에서 n 회 샘플링한 전하량을 누적함으로써 양의 값을 가지는 상기 노이즈와 음의 값을 가지는 상기 노이즈가 상쇄됨에 따라 상기 노이즈가 평균화 되어 전하량(S) 자체에 포함된 노이즈를 최소화할 수 있고 누적에 의한 증폭의 효과를 가질 수 있다. 또한, 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k) 각각은 게인 제어신호들(GCON)에 응답하여 제 1 누적전압(V11, ... , 또는 V1k)의 게인을 조절할 수 있다. 즉, 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k) 각각은 먹스(155)를 통하여 AD 컨버터(150)에 입력되는 전압이 AD 컨버터(150)의 입력전압범위를 초과하는 경우 제 1 누적전압(V11, ... , 또는 V1k)을 감소시키고, 먹스(155)를 통하여 AD 컨버터(150)에 입력되는 전압이 너무 작아서 원하는 값을 얻을 수 없는 경우 제 1 전압(V1)을 증가시키도록 제 1 누적전압(V11, ... , V1k)의 게인을 조절할 수 있다.제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k)의 일 실시예에 관하여는 도 2와 관련하여 보다 상세하게 설명한다.Each of the first charge accumulation units 133_1,..., 133_k accumulates the first charge amount S + N sampled n times by a corresponding sampling unit among the sampling units 131_1,. By adjusting, the noise included in the charge amount S itself may be removed and the first cumulative voltage V11,..., Or V1k corresponding to the accumulated charge amount whose gain is adjusted may be output. That is, by accumulating the charge amount sampled n times in the first charge accumulation units 133_1,..., 133_k, the noise is averaged as the noise having a positive value and the noise having a negative value are canceled. (S) It can minimize the noise included in itself and have the effect of amplification by accumulation. Also, each of the first charge accumulation units 133_1,..., 133_k may adjust the gain of the first cumulative voltage V11,..., Or V1k in response to the gain control signals GCON. That is, each of the first charge accumulators 133_1,..., 133_k has a first cumulative value when the voltage input to the
제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k) 각각은 샘플링부들(131_1, ... , 131_k) 중 대응하는 샘플링부에서 n 회 샘플링한 제 2 전하량(-S+N)을 누적하고 게인을 조절하여 전하량(-S) 자체에 포함된 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 누적 전하량에 대응하는 제 2 누적전압(V21, ... , 또는 V2k)을 출력할 수 있다. 즉, 제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k)에서 n 회 샘플링한 전하량을 누적함으로써 양의 값을 가지는 상기 노이즈와 음의 값을 가지는 상기 노이즈가 상쇄됨에 따라 상기 노이즈가 평균화 되어 전하량(-S) 자체에 포함된 노이즈를 최소화할 수 있고 누적에 의한 증폭의 효과를 가질 수 있다. 또한, 제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k)은 게인 제어신호들(GCON)에 응답하여 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)의 게인을 조절할 수 있다. 즉, 제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k) 각각은 먹스(155)를 통하여 AD 컨버터(150)에 입력되는 전압이 AD 컨버터(150)의 입력전압범위를 초과하는 경우 제 2 누적전압(V21, ... , 또는 V2k)을 감소시키고, AD 컨버터(150)의 입력 전압이 너무 작아서 원하는 값을 얻을 수 없는 경우 제 2 누적전압(V21, ... , 또는 V2k)을 증가시키도록 제 2 누적전압(V21, ... , 또는 V2k)의 게인을 조절할 수 있다.제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k)의 일 실시예에 관하여는 도 2와 관련하여 보다 상세하게 설명한다.Each of the second charge accumulation units 134_1,..., 134_k accumulates the second charge amount (-S + N) sampled n times by a corresponding sampling unit among the sampling units 131_1, ..., 131_k and gains. The second cumulative voltage V21,..., Or V2k corresponding to the cumulative charge amount of which the noise included in the charge amount (S) itself is removed and the gain is adjusted may be output by adjusting. That is, by accumulating the charge amount sampled n times in the second charge accumulation units 134_1,..., 134_k, the noise is averaged as the noise having a negative value and the noise having a negative value are canceled. (-S) can minimize the noise included in itself and have the effect of amplification by accumulation. Also, the second charge accumulation units 134_1,..., 134_k may adjust the gains of the second cumulative voltages V21,..., V2k in response to the gain control signals GCON. That is, each of the second charge accumulation units 134_1,..., 134_k is accumulated in the second charge when the voltage input to the
노이즈 제거부(140)는 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k)과 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)을 순차적으로 입력받아 대응하는 제 1 누적전압(V11, ... , 또는 V1k)과 제 2 누적전압(V21, ... , 또는 V2k)의 전압차(V31, ... , 또는 V3k)를 연산하여 대응하는 제 1 누적전압(V11, ... , 또는 V1k)과 제 2 누적전압(V21, ... , 또는 V2k)의 전압차(V31, ... , 또는 V3k)를 출력할 수 있다. 즉, 노이즈 제거부(140)는 동일한 커패시턴스 센서(120)의 출력단에서 출력된 상기 제 1 전하량과 상기 제 2 전하량에 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차를 생성하여 출력할 수 있다. 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k)에서 출력하는 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k)에는 상기 멀티터치 패널을 포함하는 시스템에 인가되는 전원에 의하여 발생하는 전원 노이즈가 포함되어 있고, 제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k)에서 출력하는 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)에도 상기 멀티터치 패널을 포함하는 시스템에 인가되는 전원에 의하여 발생하는 전원 노이즈가 포함되어 있을 수 있다. 즉, 상기 멀티터치 패널에 상기 전도체가 터치하는 경우 상기 전원 노이즈가 발생하며, 예를 들어, 스마트폰을 사용하는 경우 외부 전원으로부터 전원을 공급받는 경우에 상기 전원 노이즈가 발생하게 된다. 이와 같은 상기 전원 노이즈도 앞서 설명한 저주파 노이즈(N)에 포함되며, 이하에서는 저주파 노이즈(N)는 상기 전도체 노이즈와 상기 전원 노이즈를 포함하는 노이즈를 의미할 수 있다.The
즉, 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k)과 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)에는 상기 전원 노이즈와 상기 전도체 노이즈에 대응하는 노이즈 전압이 포함되어 있으며, 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k)과 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k) 중 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압에 포함되는 상기 노이즈 전압은 동일한 부호와 동일한 크기를 가지는 전압이다. 따라서, 노이즈 제거부(140)는 상기 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차(V31, ... , 또는 V3k)를 연산하여 출력함으로써, 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k)에 포함된 상기 노이즈 전압과 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)에 포함된 상기 노이즈 전압을 서로 상쇄시켜 제거할 수 있다. 그러므로, 노이즈 제거부(140)에서 병렬적으로 출력하는 전압차들(V31, ... , V3k)은 상기 패널에 상기 전도체가 터치하는 경우 발생된 저주파 노이즈가 제거된 전압일 수 있다.That is, the first cumulative voltages V11,..., V1k and the second cumulative voltages V21,..., V2k include noise voltages corresponding to the power supply noise and the conductor noise. The noise voltage included in the corresponding first cumulative voltage and the second cumulative voltage among the first cumulative voltages V11, ..., V1k and the second cumulative voltages V21,. It is a voltage having the same magnitude. Accordingly, the
노이즈 제거부(140)는 CDS 제어부(143) 및 복수의 CDS부들(145_1, ... , 145_k)를 포함할 수 있다. The
CDS 제어부(143)는 AD 컨버터(150)에서 출력하는 디지털 신호(Vo)를 이용하여 복수의 CDS 제어신호들(CCON)을 생성하여 CDS부들(145_1, ... , 145_k)로 출력할 수 있다. 즉, CDS 제어부(143)는 복수의 비트들을 가지는 디지털 신호(Vo)에 따라 CDS부들(145_1, ... , 145_k)의 증폭의 정도를 조절할 수 있는 CDS 게인 제어신호들(CCON)을 생성하여 출력한다.The
CDS부들(145_1, ... , 145_k) 각각은 CDS 제어신호들(CCON)에 응답하여 상기 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압을 상관 이중 샘플링(correlated double sampling)을 하여 저주파 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 상기 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차(V31, ... , 또는 V3k)를 출력할 수 있다. 즉, CDS부들(145_1, ... , 145_k) 각각은 CDS 제어신호들(CCON)에 응답하여 상기 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압을 뺄셈 연산하여 상기 저주파 노이즈에 대응하는 노이즈 전압을 제거하고 게인이 조절된 전압차(V31, ... , 또는 V3k)를 출력할 수 있다. 노이즈 제거부(140)의 일 실시예 및 구체적인 동작에 관하여는 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Each of the CDS units 145_1,..., 145_k performs correlated double sampling of the corresponding first and second cumulative voltages in response to CDS control signals CCON to remove low frequency noise. And output the voltage difference V31,..., Or V3k between the corresponding first cumulative voltage and the second cumulative voltage whose gain is adjusted. That is, each of the CDS units 145_1,..., 145_k subtracts the corresponding first and second accumulated voltages in response to the CDS control signals CCON to calculate a noise voltage corresponding to the low frequency noise. Can be removed and the gain-adjusted voltage difference (V31, ..., or V3k) can be output. An embodiment and a specific operation of the
먹스(155)는 전압 선택신호(OUT_SEL)에 응답하여 노이즈 제거부(140)에서 출력되는 전압들을 순차적으로 하나씩 선택하여 출력할 수 있다. 먹스(155)에는 노이즈 제거부(140)에서 출력하는 전압차들(V31, ... , V3k)이 동시에 병렬적으로 인가될 수 있고, 이 경우 먹스(155)는 전압 선택신호(OUT_SEL)에 응답하여 순차적으로 하나씩 선택하여 AD 컨버터(150)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 먹스(155)는 CDS부(145_1)에서 출력하는 전압차(V31)을 출력하여 AD 컨버터(150)에서 디지털 신호(Vo)로 변경한 후, 다음 CDS부에서 출력하는 전압차를 AD 컨버터(150)로 전달하는 동작을 반복하여, 입력된 전압차들(V31, ... , V3k)을 순차적으로 모두 AD 컨버터(150)로 출력할 수 있다. 먹스(155)의 동작에 관하여는 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.The
AD 컨버터(150)는 먹스(155)에서 순차적으로 출력된 전압차들(V31, ... , V3k)를 디지털 신호(Vo)로 변환하여 출력할 수 있다. AD 컨버터(150)에서 변환된 디지털 신호(Vo)는 어플리케이션 등에 이용될 수 있다.The
도 2는 도 1의 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(100)의 일 실시예를 도시한 회로도이고, 도 3은 도 2의 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(100)에 이용되는 신호들의 파형도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(100)의 각 구성요소의 일 실시예 및 각 구성요소의 동작에 대하여 설명한다.2 is a circuit diagram illustrating an embodiment of the charge
신호 전달부(110)는 센싱 제어부(270), 복수의 센싱 드라이버들(273_1, … , 273_j) 및 복수의 센싱신호 출력부들(275_1, … , 275_j)을 구비할 수 있다. 센싱 제어부(270)는 AD 컨버터(150)에서 출력되는 디지털 신호(Vo)에 응답하여 센싱 제어신호(SECON)를 생성하여 출력할 수 있다. 센싱 드라이버들(273_1, … , 273_j) 각각은 입력 선택신호(IN_SEL)에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되고, 입력 선택신호(IN_SEL)에 응답하여 인에이블된 경우 센싱 제어신호(SECON)에 응답하여 센싱신호 출력부들(275_1, ... , 275_j) 중 대응하는 센싱신호 출력부를 제어하는 적어도 하나의 구동신호를 생성하여 상기 대응하는 센싱신호 출력부로 출력할 수 있다.The
센싱 드라이버들(273_1, .. , 273_j)각각은 적어도 하나의 구동신호를 생성하기 위한 적어도 하나의 드라이버를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2와 같이 센싱 드라이버들(273_1, … , 273_j) 각각은 PMOS 트랜지스터(P1)를 턴 온 또는 턴 오프시킬 수 있는 구동신호를 생성하는 제 1 드라이버(DR1) 및 NMOS 트랜지스터(N1)를 턴 온 또는 턴 오프시킬 수 있는 구동신호를 생성하는 제 2 드라이버(DR2)를 구비할 수 있다. 제 1 드라이버(DR1)와 제 2 드라이버(DR2)는 서로 반대의 논리상태를 가지는 신호를 출력할 수 있다. 또는, 센싱 드라이버들(273_1, … , 273_j) 각각에서 하나의 구동신호를 출력하여 PMOS 트랜지스터(P1) 및 NMOS 트랜지스터(N1)의 게이트에 인가되어 PMOS 트랜지스터(P1) 및 NMOS 트랜지스터(N1) 중 하나의 트랜지스터만 턴 온되도록 제어할 수도 있다.Each of the sensing drivers 273_1,..., 273_j may include at least one driver for generating at least one driving signal. For example, as illustrated in FIG. 2, each of the sensing drivers 273_1,..., And 273_j includes the first driver DR1 and the NMOS transistor N1 that generate a driving signal for turning on or off the PMOS transistor P1. ) May be provided with a second driver DR2 that generates a driving signal for turning on or off. The first driver DR1 and the second driver DR2 may output signals having opposite logic states. Alternatively, one driving signal may be output from each of the sensing drivers 273_1,..., And 273_j and applied to the gates of the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1 to be one of the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1. It can also be controlled to turn on only transistors.
센싱신호 출력부들(275_1, … , 275_j) 각각은 대응하는 센싱 드라이버로부터 수신된 상기 적어도 하나의 구동신호에 응답하여 제 1 논리상태의 제 1 전압(VH) 또는 제 2 논리상태의 제 2 전압(VL)의 센싱신호(SEN1, … , 또는 SENj)를 출력할 수 있다. 센싱신호들(SEN1, … , SENj) 각각은 도 3에 도시된 것과 같이 입력 선택신호들(IN_SEL1, … , IN_SELj) 중 대응하는 입력 선택신호가 제 2 논리상태인 구간에서 제 1 전압(VH)의 제 1 논리상태와 제 2 전압(VL)의 제 2 논리상태가 반복되는 정현파 신호일 수 있다. 예를 들어, 센싱신호 출력부들(275_1, … , 275_j) 각각은 도 2에 도시된 것과 같이 제 1 전압(VH)과 제 2 전압(VL) 사이에 직렬로 연결되는 PMOS 트랜지스터(P1) 및 NMOS 트랜지스터(N1)를 포함하는 인버터일 수 있다.Each of the sensing signal output units 275_1,..., 275_j has a first voltage VH in a first logic state or a second voltage in a second logic state in response to the at least one driving signal received from a corresponding sensing driver. The sensing signal SEN1,..., Or SENj of the VL may be output. As illustrated in FIG. 3, each of the sensing signals SEN1,..., And SENj has a first voltage VH in a section in which a corresponding input selection signal among the input selection signals IN_SEL1, ..., IN_SELj is in a second logic state. The first logic state and the second logic state of the second voltage (VL) may be a sine wave signal is repeated. For example, each of the sensing signal output units 275_1,..., 275_j may have a PMOS transistor P1 and an NMOS connected in series between the first voltage VH and the second voltage VL, as shown in FIG. 2. It may be an inverter including the transistor N1.
이상에서는 도 2를 참조하여 신호 전달부(110)의 일 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명의 신호 전달부(110)가 이 경우에 한정되는 것은 아니며, 신호수신부(130)가 상기 전하량들을 샘플링하여 누적하는 구간에서 제 1 논리상태와 제 2 논리상태가 반복되는 신호를 생성하여 커패시턴스 센서(120)의 대응하는 입력단으로 출력할 수 있다면 다른 구성을 가질 수도 있다.In the above, an embodiment of the
커패시턴스 센서(120)는 입력단들(IN1, ... , INj)과 출력단들(OUT1, ... , OUTk) 사이에 연결되는 커패시터emf(CMUT1, ... , CMUTk)로 모델링될 수 있으며, 센싱신호(SEN)에 응답하여 제 1 전하량(S+N)과 제 2 전하량(-S+N)을 순차적으로 반복하여 대응하는 출력단을 통하여 출력할 수 있다.The
샘플링부들(131_1, ... , 131_k) 각각은 커패시턴스 센서(120)의 대응하는 출력단에서 출력되는 전하량을 샘플링하기 위하여 제 1 샘플링 스위칭부(211), 제 2 샘플링 스위칭부(212) 및 제 3 샘플링 스위칭부(213)를 구비할 수 있다. 샘플링부들(131_1, ... , 131_k) 각각에 포함되는 제 1 샘플링 스위칭부(211), 제 2 샘플링 스위칭부(212) 및 제 3 샘플링 스위칭부(213)는 동일한 구성을 가질 수 있으므로, 이하에서는 설명의 편의 상 샘플링부(131_1)에 포함된 제 1 샘플링 스위칭부(211), 제 2 샘플링 스위칭부(212) 및 제 3 샘플링 스위칭부(213)에 대하여 설명한다.Each of the sampling units 131_1,..., 131_k includes a first
제 1 샘플링 스위칭부(211)는 샘플링 제어신호들(SCON) 중 제 1 샘플링 제어신호(SCON1)에 응답하여 샘플링부(131_1)의 출력으로 커패시턴스 센서(120)의 출력단(OUT1)에서 출력된 제 1 전하량(S+N)을 샘플링하여 출력할 수 있다. 즉, 제 1 샘플링 스위칭부(211)는 제 1 샘플링 제어신호(SCON1)에 응답하여 커패시턴스 센서(120)의 출력단(OUT1)과 제 1 전하량 누적부(133_1)의 입력단을 연결하거나 차단할 수 있다. 제 2 샘플링 스위칭부(212)는 샘플링 제어신호들(SCON) 중 제 2 샘플링 제어신호(SCON2)에 응답하여 샘플링부(131_1)의 출력으로 커패시턴스 센서(120)의 출력단(OUT1)에서 출력된 제 2 전하량(-S+N)을 샘플링하여 출력할 수 있다. 즉, 제 2 샘플링 스위칭부(212)는 제 2 샘플링 제어신호(SCON2)에 응답하여 커패시턴스 센서(120)의 출력단(OUT1)과 제 2 전하량 누적부(134_1)의 입력단을 연결하거나 차단할 수 있다. 제 3 샘플링 스위칭부(213)는 샘플링 제어신호들(SCON) 중 제 3 샘플링 제어신호(SCON3)에 응답하여 커패시턴스 센서(120)의 출력단(OUT1)과 접지전압원(VSS)을 연결하거나 차단할 수 있다.The first
제 1 샘플링 스위칭부(211)와 제 2 샘플링 스위칭부(212)는 선택적으로 동작하며, 제 3 샘플링 스위칭부(213)는 제 1 샘플링 스위칭부(211)의 동작 구간과 제 2 샘플링 스위칭부(212)의 동작 구간 사이에서 동작한다. 제 1 내지 제 3 샘플링 스위칭부(211, 212, 213)의 동작에 관하여는 신호 수신부(130)의 전체적인 동작에 관하여 설명하면서 보다 상세하게 설명한다.The first
제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k) 각각은 제 1 연산증폭기(225), 제 1 초기화 스위칭부(220), 복수의 제 1 커패시터들(C1, ... , Cn) 및 복수의 제 1 게인조절 스위칭부들(233_1, ... , 233_n)를 구비할 수 있다. 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k) 각각에 포함되는 제 1 연산증폭기(225), 제 1 초기화 스위칭부(220), 복수의 제 1 커패시터들(C1, ... , Cn) 및 복수의 제 1 게인조절 스위칭부들(233_1, ... , 233_n)는 동일한 구성을 가질 수 있으므로, 이하에서는 설명의 편의 상 제 1 전하량 누적부(133_1)에 포함되는 제 1 연산증폭기(225), 제 1 초기화 스위칭부(220), 복수의 제 1 커패시터들(C1, ... , Cn) 및 복수의 제 1 게인조절 스위칭부들(233_1, ... , 233_n)에 대하여 설명한다.Each of the first charge accumulation units 133_1,..., 133_k may include a first
제 1 연산증폭기(225)는 샘플링부(131_1)의 출력단과 연결되는 입력단(-), 접지 전압원(VSS)과 연결되는 접지전압입력단(+) 및 제 1 누적전압(V1)을 먹스(155)로 출력하는 출력단을 포함할 수 있다. 제 1 초기화 스위칭부(220)는 제 1 초기화 신호(RST1)에 응답하여 제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단을 연결하거나 연결을 차단할 수 있다. 즉, 제 1 초기화 스위칭부(220)는 상기 멀티터치 패널의 터치 상태가 변경되는 경우 또는 상기 제 1 전하량(S+N)을 n 회 샘플링하여 누적한 경우, 제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단을 연결하여 제 1 누적전압(V1)을 초기화할 수 있다.The first
제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단 사이에는 제 1 커패시터들(C1, ... , Cn)이 병렬로 연결되고, 제 1 게인조절 스위칭부들(233_1, ... , 233_n) 중 대응하는 제 1 게인조절 스위칭부가 제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 대응하는 제 1 커패시터 사이 또는 제 1 연산증폭기(225)의 출력단과 대응하는 제 1 커패시터 사이에 연결될 수 있다. 즉, 제 1 게인조절 스위칭부들(233_1, ... , 233_n) 각각은 게인 제어신호들(GCON_1, ... , GCON_n) 중 대응하는 게인 제어신호에 응답하여 제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단 사이에 대응하는 제 1 커패시터를 연결 또는 차단할 수 있다. 그러므로, 게인 제어신호들(GCON_1, ... , GCON_n) 및 제 1 게인조절 스위칭부들(233_1, ... , 233_n)을 이용하여 제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결된 제 1 커패시터들의 개수를 조절함으로써 샘플링부(131)에서 샘플링된 제 1 전하량들(S+N)을 누적하고 게인을 조절할 수 있다.The first capacitors C1, ..., Cn are connected in parallel between the input terminal (-) and the output terminal of the first
제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되는 제 1 커패시터들의 커패시턴스 합이 감소할수록 제 1 전하량 누적부(133_1)에서 출력되는 제 1 누적전압(V11)은 증가하고, 제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되는 제 1 커패시터들의 커패시턴스 합이 증가할수록 제 1 전하량 누적부(133_1)에서 출력되는 제 1 누적전압(V11)은 감소한다. 따라서, 게인 제어신호들(GCON_1, ... , GCON_n)을 이용하여 제 1 게인조절 스위칭부들(233_1, ... , 233_n) 중 턴 온되는 게인조절 스위칭부들의 개수를 조절함에 따라, 제 1 전하량 누적부(133_1)에서 출력되는 제 1 누적전압(V11)을 증폭시키거나 감폭시킬 수 있다. As the sum of capacitances of the first capacitors connected between the input terminal (−) and the output terminal of the first
즉, 게인 제어부(135)는 AD 컨버터(150)에서 출력되는 디지털 신호(Vo)를 이용하여 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k)에서 출력되는 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k)을 높이고자 하는 경우 제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되는 상기 제 1 커패시터들의 개수를 감소시키도록 게인 제어신호들(GCON_1, ... , GCON_n)을 생성하고, AD 컨버터(150)에서 출력되는 디지털 신호(Vo)를 이용하여 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k)에서 출력되는 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k)을 낮추고자 하는 경우 제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되는 상기 제 1 커패시터들의 개수를 증가시키도록 게인 제어신호들(GCON_1, ... , GCON_n)을 생성하여 출력할 수 있다.That is, the
제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k) 각각은 제 1 전하량(S+N) 대신 제 2 전하량(-S+N)이 입력되는 점을 제외하고는 상기 제 1 전하량 누적부와 유사한 구성을 가지고 유사하게 동작할 수 있다.Each of the second charge accumulation units 134_1,..., 134_k is similar to the first charge accumulation unit except that a second charge amount (-S + N) is input instead of the first charge amount S + N. It can work similarly with configuration.
제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k)는 상기 제 1 전하량 누적부와 유사하게 제 2 연산증폭기(235), 제 2 초기화 스위칭부(230), 복수의 제 2 커패시터들(C1, ... , Cn) 및 복수의 제 2 게인조절 스위칭부들(234_1, ... , 234_n)를 구비할 수 있다. 제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k) 각각에 포함되는 제 2 연산증폭기(235), 제 2 초기화 스위칭부(230), 복수의 제 2 커패시터들(C1, ... , Cn) 및 복수의 제 2 게인조절 스위칭부들(234_1, ... , 234_n)는 동일한 구성을 가질 수 있으므로, 이하에서는 설명의 편의 상 제 2 전하량 누적부(134_1)에 포함되는 제 2 연산증폭기(235), 제 2 초기화 스위칭부(230), 복수의 제 2 커패시터들(C1, ... , Cn) 및 복수의 제 2 게인조절 스위칭부들(234_1, ... , 234_n)에 대하여 설명한다.Similar to the first charge accumulation unit, the second charge accumulation units 134_1,..., 134_k may include the second
제 2 연산증폭기(235)는 샘플링부(131_1)의 출력단과 연결되는 입력단(-), 접지 전압원(VSS)과 연결되는 접지전압입력단(+) 및 제 2 누적전압(V21)을 먹스(155)로 출력하는 출력단을 포함할 수 있다. 제 2 초기화 스위칭부(230)는 제 2 초기화 신호(RST2)에 응답하여 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단을 연결하거나 연결을 차단할 수 있다. 즉, 제 2 초기화 스위칭부(230)는 상기 멀티터치 패널의 터치 상태가 변경되는 경우 또는 상기 제 2 전하량(-S+N)을 n 회 샘플링하여 누적한 경우, 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단을 연결하여 제 2 누적전압(V21)을 초기화할 수 있다.The second
제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단 사이에는 제 2 커패시터들(C1, ... , Cn)이 병렬로 연결되고, 제 2 게인조절 스위칭부들(234_1, ... , 234_n) 중 대응하는 제 2 게인조절 스위칭부가 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 대응하는 제 2 커패시터 사이 또는 제 2 연산증폭기(235)의 출력단과 대응하는 제 2 커패시터 사이에 연결될 수 있다. 즉, 제 2 게인조절 스위칭부들(234_1, ... , 234_n) 각각은 게인 제어신호들(GCON_1, ... , GCON_n) 중 대응하는 게인 제어신호에 응답하여 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단 사이에 대응하는 제 2 커패시터를 연결 또는 차단할 수 있다. 그러므로, 게인 제어신호들(GCON_1, ... , GCON_n) 및 제 2 게인조절 스위칭부들(233_1, ... , 233_n)을 이용하여 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결된 제 2 커패시터들의 개수를 조절함으로써 샘플링부(131_1)에서 샘플링된 제 2 전하량들(-S+N)을 누적하고 게인을 조절할 수 있다. 상기 제 1 커패시터들과 상기 제 2 커패시터들 중 동일한 도면 부호는 동일한 커패시턴스 값을 가질 수 있다. The second capacitors C1, ..., Cn are connected in parallel between the input terminal (-) and the output terminal of the second
제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되는 제 2 커패시터들의 커패시턴스 합이 감소할수록 제 2 전하량 누적부(134_1)에서 출력되는 제 2 누적전압(V21)은 증가하고, 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되는 제 2 커패시터들의 커패시턴스 합이 증가할수록 제 2 전하량 누적부(134_1)에서 출력되는 제 2 누적전압(V21)은 감소한다. 따라서, 게인 제어신호들(GCON_1, ... , GCON_n)을 이용하여 제 2 게인조절 스위칭부들(234_1, ... , 234_n) 중 턴 온되는 게인조절 스위칭부들의 개수를 조절함에 따라, 제 2 전하량 누적부(134_1)에서 출력되는 제 2 누적전압(V21)을 증폭시키거나 감폭시킬 수 있다.As the capacitance sum of the second capacitors connected between the input terminal (−) and the output terminal of the second
즉, 게인 제어부(135)는 AD 컨버터(150)에서 출력되는 디지털 신호(Vo)를 이용하여 제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k)에서 출력되는 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)을 높이고자 하는 경우 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되는 상기 제 2 커패시터들의 개수를 감소시키도록 게인 제어신호들(GCON_1, ... , GCON_n)을 생성하고, AD 컨버터(150)에서 출력되는 디지털 신호(Vo)를 이용하여 제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k)에서 출력되는 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)을 낮추고자 하는 경우 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되는 상기 제 2 커패시터들의 개수를 증가시키도록 게인 제어신호들(GCON_1, ... , GCON_n)을 생성하여 출력할 수 있다.In other words, the
이상에서 설명된 제 1 내지 제 3 샘플링 제어신호들(SCON_1, SCON_2, SCON_3), 제 1 및 제 2 초기화 신호들(RST_1, RST_2), 게인 제어신호들(GCON_1, ... , GCON_n)은 게인 제어부(135)에서 생성하여 출력할 수도 있고, 또는 게인 제어부(135)와 다른 구성 요소에서 상기 신호들을 나누어 생성하여 출력할 수도 있다.The first to third sampling control signals SCON_1, SCON_2, and SCON_3, the first and second initialization signals RST_1 and RST_2, and the gain control signals GCON_1,..., GCON_n described above are gains. The
CDS부들(145_1, ... , 145_k) 각각은 CDS 제어신호들(CCON)에 응답하여 상기 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압을 상관 이중 샘플링(correlated double sampling)을 하여 저주파 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 상기 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차(V31, ... , V3k)를 출력할 수 있다. 즉, CDS부들(145_1, ... , 145_k) 각각은 CDS 제어신호들(CCON)에 응답하여 상기 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압을 뺄셈 연산하여 상기 저주파 노이즈에 대응하는 노이즈 전압을 제거하고 게인이 조절된 상기 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차(V31, ... , V3k)를 출력할 수 있다.Each of the CDS units 145_1,..., 145_k performs correlated double sampling of the corresponding first and second cumulative voltages in response to CDS control signals CCON to remove low frequency noise. And the gain-adjusted voltage difference (V31, ..., V3k) between the first accumulated voltage and the second accumulated voltage. That is, each of the CDS units 145_1,..., 145_k subtracts the corresponding first and second accumulated voltages in response to the CDS control signals CCON to calculate a noise voltage corresponding to the low frequency noise. The voltage difference V31,..., V3k between the first cumulative voltage and the second cumulative voltage whose gain is adjusted and removed may be output.
CDS부들(145_1, ... , 145_k) 각각은 선택부(243), 제 1 CDS 커패시터(Cs), CDS 연산증폭기(265), CDS 초기화 스위칭부(260), 제 2 CDS 커패시터들(CC1, ... , CCn) 및 복수의 CDS 게인조절 스위칭부들(267_1, ... , 267_n)을 구비할 수 있다. CDS부들(145_1, ... , 145_k) 각각에 포함되는 선택부(243), 제 1 CDS 커패시터(Cs), CDS 연산증폭기(265), CDS 초기화 스위칭부(260), 제 2 CDS 커패시터들(CC1, ... , CCn) 및 복수의 CDS 게인조절 스위칭부들(267_1, ... , 267_n)은 동일한 구성을 가질 수 있으므로, 이하에서는 설명의 편의 상 CDS부(145_1)에 포함되는 선택부(243), 제 1 CDS 커패시터(Cs), CDS 연산증폭기(265), CDS 초기화 스위칭부(260), 제 2 CDS 커패시터들(CC1, ... , CCn) 및 복수의 CDS 게인조절 스위칭부들(267_1, ... , 267_n)에 대하여 설명한다.Each of the CDS units 145_1,..., 145_k includes a
선택부(243)는 CDS 제어신호들(CCON) 중 제 1 및 제 2 선택신호(SEL1, .SEL2)에 응답하여 신호 수신부(130)에서 출력하는 제 1 누적전압(V11)과 제 2 누적전압(V21)을 순차로 출력할 수 있다. 선택부(243)는 제 1 선택 스위칭부(243) 및 제 2 선택 스위칭부(245)를 구비할 수 있다. 제 1 선택 스위칭부(243)는 제 1 선택신호(SEL1)에 응답하여 제 1 전하량 누적부(133_1)의 출력단과 제 1 CDS 커패시터(Cs)의 일 단을 연결하거나 차단함으로써 제 1 누전전압(V11)을 제 1 CDS 커패시터(Cs)에 전달하거나 차단할 수 있다. 제 2 선택 스위칭부(245)는 제 2 선택신호(SEL2)에 응답하여 제 2 전하량 누적부(134_1)의 출력단과 제 1 CDS 커패시터(Cs)의 일 단을 연결하거나 차단함으로써 제 2 누전전압(V21)을 제 1 CDS 커패시터(Cs)에 전달하거나 차단할 수 있다. 제 1 선택 스위칭부(243)와 제 2 선택 스위칭부(243)는 동신에 턴 온되지 않고 선택적으로 턴 온될 수 있다.The
제 1 CDS 커패시터(Cs)는 선택부(240)의 출력단과 CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-) 사이에 연결될 수 있다. CDS 연산증폭기(265)는 제 1 CDS 커패시터(Cs)의 타단과 연결되는 입력단(-), 접지 전압원(VSS)과 연결되는 접지전압입력단(+) 및 제 1 누적전압(V11)과 제 2 누적전압(V21)의 전압차(V31)를 출력하는 출력단을 구비할 수 있다. CDS 초기화 스위칭부(260)는 CDS 연산증폭기(265)에서 전압차(V31)를 출력하는 구간 및 AD 컨버터(150)에서 디지털 신호(Vo)를 출력하는 구간 이외의 구간에서, CDS 제어신호들(CCON) 중 CDS 초기화 신호(CRST)에 응답하여 CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-)과 출력단을 연결하여 전압차(V31)를 초기화할 수 있다. 제 2 CDS 커패시터들(CC1, ... , CCn)은 CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-)과 출력단 사이에 병렬로 연결될 수 있고, CDS 게인조절 스위칭부들(267_1, ... , 267_n)은 CDS 제어신호들(CCON) 중 대응하는 CDS 게인 제어신호(CCON_1, ... , 또는 CCON_n)에 응답하여 제 2 CDS 커패시터들(CC1, ... , CCn) 각각을 CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결 또는 차단할 수 있다.The first CDS capacitor Cs may be connected between an output terminal of the
제 1 CDS 커패시터(Cs), CDS 연산증폭기(265), 제 2 CDS 커패시터들(CC1, ... , CCn) 및 CDS 게인조절 스위칭부들(267_1, ... , 267_n)의 동작에 의하여, 순차적으로 입력된 제 1 누적전압(V11)과 제 2 누적전압(V21)의 전압차(V31)를 생성하고 전압차(V31)의 게인을 조절할 수 있다. 즉, CDS 게인조절 스위칭부들(267_1, ... , 267_n) 각각은 CDS 게인 제어신호들(CCON1, ... , CCONn) 중 대응하는 CDS 게인 제어신호에 응답하여 CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-)과 출력단 사이에 대응하는 제 2 CDS 커패시터를 연결 또는 차단할 수 있으므로, CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결된 제 2 CDS 커패시터들의 개수를 조절함으로써 전압차(V3)의 게인을 조절할 수 있다. CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되는 제 2 CDS 커패시터들의 커패시턴스 합이 감소할수록 전압차(V31)는 증가하고, CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되는 제 2 CDS 커패시터들의 커패시턴스 합이 증가할수록 전압차(V31)는 감소한다. 따라서, CDS 게인 제어신호들(CCON_1, ... , CCON_n)을 이용하여 CDS 게인조절 스위칭부들(267_1, ... , 267_n) 중 턴 온되는 CDS 게인조절 스위칭부들의 개수를 조절함에 따라, 전압차(V31)를 증폭시키거나 감폭시킬 수 있다. By the operation of the first CDS capacitor Cs, the CDS
그러므로, CDS 제어부(143)는 AD 컨버터(150)에서 출력되는 디지털 신호(Vo)를 이용하여 전압차들(V31, ... , V3k)를 증폭하고자 하는 경우 CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되는 상기 제 2 CDS 커패시터들의 개수를 감소시키도록 CDS 게인 제어신호들(CCON_1, ... , CCON_n)을 생성하고, AD 컨버터(150)에서 출력되는 디지털 신호(Vo)를 이용하여 전압차들(V31, ... , V3k)를 감폭하고자 하는 경우 CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되는 상기 제 2 CDS 커패시터들의 개수를 증가시키도록 CDS 게인 제어신호들(CCON_1, ... , CCON_n)을 생성하여 출력할 수 있다.Therefore, when the
CDS부들(145_1, ... , 145_k) 각각은 CDS 제어신호들(CCON) 중 홀딩 신호(HOL)에 응답하여 제 1 CDS 커패시터(Cs)의 타단과 CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-)을 연결하거나 차단하는 홀딩부(255)를 더 구비할 수 있다. 예를 들어, AD 컨버터(150)에서 전압차(V31)를 디지털 신호(Vo)로 변환하고 있는 구간에서, CDS부들(145_1, ... , 145_k)에 포함된 홀딩부(255)는 신호 전달부(130)에서 출력하는 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압이 CDS 연산증폭기(265)의 입력단으로 인가되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 홀딩부(255) 이후의 단에서 동작을 수행하고 있어 상기 제 1 누적전압 또는 제 2 누적전압을 CDS 연산증폭기(265)의 입력단으로 인가하지 않고자 하는 경우, 홀딩부(255)는 제 1 CDS 커패시터(Cs)와 CDS 연산증폭기(265)의 입력단을 차단할 수 있다. 홀딩부(255)의 동작에 대하여는 도 3을 참조하여 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(100)을 설명하면서 보다 상세하게 설명한다.Each of the CDS units 145_1,..., 145_k has the other end of the first CDS capacitor Cs and the input terminal (-) of the CDS
이상에서 설명된 제 1 및 제 2 선택신호(SEL1, SEL2), CDS 초기화 신호(CRST), 홀딩신호(HOL) 및 CDS 게인 제어신호들(CCON1, ... , CCONn)은 CDS 제어부(143)에서 생성하여 출력할 수도 있고, 또는 CDS 제어부(143)와 다른 구성 요소에서 상기 신호들을 나누어 생성하여 출력할 수도 있다.The first and second selection signals SEL1 and SEL2, the CDS initialization signal CRST, the holding signal HOL, and the CDS gain control signals CCON1,..., CCONn described above are stored in the
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여, 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(100)의 동작에 대하여 설명한다.Hereinafter, an operation of the charge
상기 멀티터치 패널이 터치 상태를 인식하기 위하여 초기화된 경우(예를 들어, 멀티터치 패널에 전원이 인가된 경우 등), 상기 멀티터치 패널의 터치 상태가 변경되는 경우 또는 상기 제 1 전하량을 n 회 샘플링하여 누적한 경우, 제 1 초기화 신호(RST1)가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되어 제 1 초기화 스위칭부(220)가 턴 온된다. 이 경우, 제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단이 직접 연결되므로, 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k)의 출력들은 접지전압으로 초기화된다. 그리고, 상기 멀티터치 패널이 터치 상태를 인식하기 위하여 초기화된 경우, 상기 멀티터치 패널의 터치 상태가 변경되는 경우 또는 상기 제 2 전하량을 n 회 샘플링하여 누적한 경우, 제 2 초기화 신호(RST2)가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되어 제 2 초기화 스위칭부(230)가 턴 온된다. 이 경우, 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단이 직접 연결되므로, 제 2 전하량 누적부들(134_1, ..., 134_k)의 출력은 접지전압으로 초기화된다. When the multi-touch panel is initialized to recognize a touch state (for example, when power is applied to the multi-touch panel), when the touch state of the multi-touch panel is changed or when the first charge amount is n times When sampling and accumulating, the first initialization signal RST1 is changed from the first logic state to the second logic state so that the first initialization switching unit 220 is turned on. In this case, since the input terminal (−) and the output terminal of the first
이후에 t0 시점에서 입력 선택신호(IN_SEL1)가 제 2 논리상태로 변경되고, t1 시점에서 커패시턴스 센서(120)는 인가되는 센싱신호(SEN1)에 응답하여 입력단(IN1)과 관련하여 상기 멀티터치 패널의 터치 상태에 따른 제 1 전하량(S+N)을 출력하기 시작하며, t2 시점에서 커패시턴스 센서(120)는 인가되는 센싱신호(SEN1)에 응답하여 상기 멀티터치 패널의 터치 상태에 따른 제 2 전하량(-S+N)을 출력하기 시작한다.Thereafter, at time t0, the input selection signal IN_SEL1 is changed to a second logic state, and at time t1, the
샘플링부들(131_1, ... , 131_k) 각각은 센싱신호(SEN1)가 제 2 논리상태에서 제 1 논리상태로 변경되는 시점에 제 1 샘플링 제어신호(SCON1)에 응답하여 커패시턴스 센서(120)의 대응하는 출력단에서 출력되는 제 1 전하량(S+N)을 샘플링하고, 센싱신호(SEN1)가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되는 시점에 제 2 샘플링 제어신호(SCON2)에 응답하여 커패시턴스 센서(120)의 대응하는 출력단에서 출력되는 제 2 전하량(-S+N)을 샘플링할 수 있다. 그리고, 샘플링부들(131_1, ... , 131_k) 각각은 제 1 샘플링 스위칭부(211)의 동작 구간과 제 2 샘플링 스위칭부(212)의 동작 구간 사이의 구간인 제 1 샘플링 제어신호(SCON1)와 제 2 샘플링 제어신호(SCON2)가 동시에 제 1 논리상태인 구간에서 커패시턴스 센서(120)의 대응하는 출력단을 접지전압원(VSS)에 연결할 수 있다.Each of the sampling units 131_1,..., 131_k corresponds to the capacitance of the
즉, 제 3 샘플링 제어신호(SCON_3)가 제 2 논리상태이고 제 2 및 제 3 샘플링 제어신호(SCON_2, SCON_3)가 제 1 논리상태인 경우, 제 3 샘플링 스위칭부(213)가 턴 온되고 제 1 및 제 2 샘플링 스위칭부(211, 212)가 턴 오프되어 커패시턴스 센서(120)의 대응하는 출력단은 접지전압원(VSS)과 연결되며 상기 제 1 전하량 또는 상기 제 2 전하량을 샘플링하지 않는다. 제 1 샘플링 제어신호(SCON_1)가 제 1 논리상태이고 제 2 및 제 3 샘플링 제어신호(SCON_2, SCON_3)가 제 2 논리상태인 경우, 제 1 샘플링 스위칭부(211)가 턴 온되고 제 2 및 제 3 샘플링 스위칭부(212, 213)가 턴 오프되어 커패시턴스 센서(120)의 대응하는 출력단은 대응하는 제 1 전하량 누적부에 입력되어 상기 제 1 전하량을 샘플링할 수 있다. 제 2 샘플링 제어신호(SCON_2)가 제 1 논리상태이고 제 1 및 제 3 샘플링 제어신호(SCON_1, SCON_3)가 제 2 논리상태인 경우, 제 2 샘플링 스위칭부(212)가 턴 온되고 제 1 및 제 3 샘플링 스위칭부(211, 213)가 턴 오프되어 커패시턴스 센서(120)의 대응하는 출력단은 대응하는 제 2 전하량 누적부에 입력되어 상기 제 2 전하량을 샘플링할 수 있다. That is, when the third sampling control signal SCON_3 is in the second logic state and the second and third sampling control signals SCON_2 and SCON_3 are in the first logic state, the third
도 3에서는 샘플링 횟수 및 누적 횟수(n)가 4인 경우를 도시하고 있으나, 본 발명이 이 경우에 한정되는 것은 아니며 샘플링 횟수 및 누적 횟수(n)는 다른 다양한 횟수일 수 있다. 도 3의 경우 샘플링부들(131_1, ... , 131_k) 각각은 제 1 샘플링 제어신호(SCON_1)가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되는 4번의 시점(센싱신호(SEN1)가 제 2 논리상태에서 제 1 논리상태로 변경되는 4번의 시점)에서 상기 제 1 전하량을 샘플링하고, 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k) 각각은 4번 샘플링된 제 1 전하량들을 누적하고 게인을 조절하여 누적 전하량에 대응하는 제 1 누적전압(V11, ... , 또는 V1k)을 출력할 수 있다. 또한, 샘플링부들(131_1, ... , 131_k)는 제 2 샘플링 제어신호(SCON_2)가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되는 4번의 시점(센싱신호(SEN1)가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되는 4번의 시점)에서 상기 제 2 전하량을 샘플링하고, 제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k) 각각은 4번 샘플링된 제 2 전하량들을 누적하고 게인을 조절하여 누적 전하량에 대응하는 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)을 출력할 수 있다. 샘플링된 제 1 전하량들 또는 제 2 전하량들을 누적하고 게인을 조절하는 방법에 대하여는 앞서 상세하게 설명하였으므로, 이하 구체적인 설명은 생략한다.In FIG. 3, the sampling count and the cumulative number n are 4, but the present invention is not limited thereto, and the sampling count and the cumulative number n may be other various times. In the case of FIG. 3, each of the sampling units 131_1,..., 131_k has four points of time when the first sampling control signal SCON_1 is changed from the first logic state to the second logic state (the sensing signal SEN1 is the second time). The first charge amount is sampled at the four time points of changing from the logic state to the first logic state, and each of the first charge amount accumulators 133_1,..., 133_k accumulates and gains the first charge amounts sampled four times. The first cumulative voltage V11,..., Or V1k corresponding to the cumulative charge amount may be output by adjusting. In addition, the sampling units 131_1,..., 131_k have four points in time when the second sampling control signal SCON_2 is changed from the first logic state to the second logic state (the sensing signal SEN1 is in the first logic state). The second charge amount is sampled at the fourth time point changed to the second logic state, and each of the second charge amount accumulators 134_1,..., 134_k accumulates the second charge amounts sampled four times and adjusts gain. Second cumulative voltages V21,..., And V2k corresponding to the cumulative charge amount may be output. Since the method of accumulating the sampled first charge amounts or the second charge amounts and adjusting the gain has been described in detail above, a detailed description thereof will be omitted.
제 1 선택 스위칭부(243)는 제 1 선택신호(SEL1)에 응답하여 대응하는 제 1 전하량 누적부가 출력하는 제 1 누적전압을 t3 시점까지 제 1 CDS 커패시터(Cs)로 출력할 수 있다. 그리고, 제 2 선택 스위칭부(245)는 제 2 선택신호(SEL2)에 응답하여 대응하는 제 2 전하량 누적부가 출력하는 제 2 누적전압을 t3 시점에서 t4 시점 사이의 구간에서 제 1 CDS 커패시터(Cs)로 출력할 수 있다.In response to the first selection signal SEL1, the first
CDS부들(145_1, ... , 145_k) 각각의 출력전압은 CDS 초기화 신호(CRST)에 응답하여 t2 시점(AD 컨버터(150)가 이전에 입력된 전압차를 디지털 신호(Vo)로 변경이 완료된 시점)에서 t3 시점 사이의 구간에서 접지전압(VSS)으로 초기화되고, t3 시점에서 t4 시점 사이의 구간에서 CDS부들(145_1, ... , 145_k) 각각은 입력된 제 1 누적전압과 제 2 누적전압을 뺄셈 연산하고 게인을 조절하여 저주파 노이즈(N)가 제거된 상기 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차(V31, ... , V3k)을 출력할 수 있다.The output voltage of each of the CDS units 145_1,..., 145_k corresponds to the CDS initialization signal CRST at time t2 (the
그리고, t4 시점에서 t6 시점동안 먹스(155)는 전압 선택신호(OUT_SEL)에 응답하여 노이즈 제거부들(145_1, ... , 145_k)에서 병렬적으로 출력하는 전압차들(V31, ... , V3k)을 순차적으로 하나씩 선택하여 출력하고, AD 컨버터(150)가 AD 컨버터 인에이블신호(ADC_EN)에 응답하여 인에이블되어 상기 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차(V31, ... , 또는 V3k)를 디지털신호(Vo)로 변환하여 출력할 수 있다. 즉, 도 3에서 전압 선택신호(OUT_SEL)가 제 2 논리상태인 구간마다 전압차들(V31, ... , V3k) 중 하나를 선택하여 출력할 수 있으며, 먹스(155)가 입력되는 전압차들(V31, ... , V3k)을 모두 출력할 때까지 AD 컨버터(150)는 먹스(155)의 출력 전압을 디지털 신호(Vo)로 변경하는 동작을 계속 수행한다. In addition, during the time t4 to the time t6, the
이 경우, t4 시점에서 t6 시점 사이의 구간에서 홀딩부(255)는 홀딩신호(HOL)에 응답하여 제 1 CDS 커패시터(Cs)와 CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-) 사이의 연결을 차단하여 AD 컨버터(150)의 동작이 완료하기 전에 새로운 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차가 AD 컨버터(150)로 입력되는 것을 방지할 수 있다. In this case, the holding
그리고, t4 시점부터 다른 입력 선택신호(IN_SEL2)가 인에이블되므로, t5 시점에서 커패시턴스 센서(120)는 인가되는 센싱신호(SEN2)에 응답하여 다른 입력단과 관련하여 상기 멀티터치 패널의 터치 상태에 따른 새로운 제 1 전하량을 출력하기 시작하고, 샘플링부들(131_1, ... , 131_k)은 새로운 제 1 전하량의 샘플링을 시작할 수 있다. 즉, 이와 같은 동작은 커패시터 센서(120)의 입력단들(IN1, … , INj) 중 하나의 입력단으로 센싱신호들(SEL1, … , SELj) 중 대응하는 센싱신호가 입력되는 경우마다 수행되며, 커패시터 센서(120)의 입력단들(IN1, … , INj)에는 순차적으로 대응하는 센싱신호가 입력될 수 있다.In addition, since the other input selection signal IN_SEL2 is enabled from the time t4, the
도 3에서는 본 발명의 일 실시예에 의하여 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(100)가 동작하기 위한 신호들을 도시하고 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(100)를 동작하기 위한 신호들이 반드시 도 3과 같은 파형을 가져야 하는 것은 아니며, 이상에서 설명한 것과 같이 동작할 수 있다면 도 3에 도시된 신호들은 다른 파형을 가질 수도 있다.3 illustrates signals for operating the charge
도 4는 도 2의 제 1 전하량 누적부(133_1), 제 2 전하량 누적부(134_1) 및 CDS부(145_1)를 간략화하여 도시한 회로도이다.FIG. 4 is a circuit diagram schematically illustrating the first charge amount accumulator 133_1, the second charge amount accumulator 134_1, and the CDS unit 145_1 of FIG. 2.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 제 1 전하량 누적부(133_1)의 제 1 커패시터들(C1, ... , Cn) 중 제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단 사이에 병렬 연결된 제 1 커패시터들은 도 4에 도시된 것과 같이 하나의 커패시터(CF)로 모델링할 수 있다. 또한, 제 2 전하량 누적부(134_1)의 제 2 커패시터들(C1, ... , Cn) 중 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단 사이에 병렬 연결된 제 2 커패시터들도 도 4에 도시된 것과 같이 하나의 커패시터(CF)로 모델링할 수 있다. 제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결된 제 1 커패시터들의 커패시턴스와 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결된 제 2 커패시터들의 커패시턴스는 동일한 커패시턴스를 가지므로, 도 4에서는 동일한 커패시터(CF)로 모델링하였다. 그리고, 제 2 CDS 커패시터들(CC1, ... , CCn) 중 CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결된 제 2 CDS 커패시터들도 도 4에 도시된 것과 같이 하나의 커패시터(CH)로 모델링할 수 있다. 1 to 4, a parallel connection is made between an input terminal (−) and an output terminal of the first
이상에서 설명한 것과 같이 제 1 전하량 누적부(133_1)는 샘플링된 제 1 전하량(S+N)이 n 회 누적되고 게인이 조절된 제 1 누적전압(V11)을 출력하고, 제 2 전하량 누적부(134_1)는 샘플링된 제 2 전하량(-S+N)이 n 회 누적되고 게인이 조절된 제 2 누적전압(V21)을 출력할 수 있다. 그리고, 제 1 선택 스위칭부(243)와 제 2 선택 스위칭부(245)는 선택적으로 동작하므로, 도 3의 t1 시점에서 t3 시점 사이의 구간에서 제 1 선택 스위칭부(243)는 제 1 선택신호(SEL1)에 응답하여 제 1 누적전압(V1)을 출력하고, 도 3의 t3 시점에서 t5 시점 사이의 구간에서 제 2 선택 스위칭부(245)는 제 2 선택신호(SEL2)에 응답하여 제 2 누적전압(V2)을 출력할 수 있다. 이 경우, CDS부(145_1)는 제 1 누적전압(V1)과 제 2 누적전압(V2)을 뺄셈 연산하고 게인을 조절하여 제 3 전압(V3)을 출력할 수 있다. 즉, CDS부(145_1)는 제 1 누적전압(V11)에서 제 2 누적전압(V21)을 뺄셈 연산하였으므로, 제 1 누적전압(V11)과 제 2 누적전압(V21)에 공통적으로 포함되어 있던 노이즈 전압(저주파 노이즈 성분(N))을 서로 상쇄시켜 제거하고, 노이즈 성분을 제외한 샘플링된 전하량(S와 S)을 뺄셈 연산하여 2S의 전하량에 대응하는 전압을 생성하며, CS/CH만큼 게인이 조절된 상태의 전압차(V31)를 출력할 수 있다.As described above, the first charge amount accumulator 133_1 outputs the first accumulated voltage V11 in which the sampled first charge amount S + N is accumulated n times and the gain is adjusted, and the second charge amount accumulator ( 134_1 may output the second accumulated voltage V21 in which the sampled second charge amount (-S + N) is accumulated n times and the gain is adjusted. In addition, since the first
이상과 같은 동작에 의하여 CDS부(145_1)에서 출력되는 제 1 누적전압(V11)과 제 2 누적전압(V21)의 전압차(V31)는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있으며, 나머지 CDS부들에서 출력되는 전압도 동일하게 표현될 수 있다.By the above operation, the voltage difference V31 between the first cumulative voltage V11 and the second cumulative voltage V21 output from the CDS unit 145_1 may be expressed as
수학식 1에서 CF는 제 1 커패시터들(C1, ... , Cn) 중 제 1 연산증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되어 있는 제 1 커패시터들의 커패시턴스 합을 의미한다. 제 1 커패시터들(C1, ... , Cn) 중 제 1 연상증폭기(225)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되어 있는 제 1 커패시터들의 커패시턴스 합과 제 2 커패시터들(C1, ... , Cn) 중 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되어 있는 제 2 커패시터들의 커패시턴스 합은 동일하므로, CF는 제 2 커패시터들(C1, ... , Cn) 중 제 2 연산증폭기(235)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되어 있는 제 2 커패시터들의 커패시턴스 합을 의미할 수도 있다. 또한, 수학식 1에서 CH는 제 2 CDS 커패시터들(CC1, ... , CCn) 중 CDS 연산증폭기(265)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되어 있는 제 2 CDS 커패시터들의 커패시턴스 합을 의미한다. 그리고, VN은 상기 저주파 노이즈에 의하여 제 1 누적전압(V11) 및 제 2 누적전압(V21)에 포함되어 있는 노이즈 전압을 의미한다.In
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 일 실시예에 따른 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(500)의 블록도이다.5 is a block diagram of an
도 5를 참조하면, 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(500)는 신호 전달부(510), 커패시턴스 센서(520), 신호 수신부(530), 노이즈 제거부(540), 먹스(555), AD(analog to digital) 컨버터(550) 및 자동 보정부(560)를 구비할 수 있다. 도 1의 실시예와 도 5의 실시예를 비교하여 보면, 도 5의 실시예는 도 1의 실시예에서 자동 보정부(560)가 추가되었고 나머지 구성요소들은 동일한 구성요소들이다. 그러므로, 이하에서는 도 1의 실시예와 상이한 부분들을 위주로 설명하며, 도 1의 실시예와 중복되는 내용들은 생략한다.Referring to FIG. 5, the
신호 전달부(510)는 입력 선택신호(IN_SEL)에 응답하여 샘플링 시점에 대한 정보를 포함하는 센싱신호들(SEN1, … , SENj)을 생성하여 커패시턴스 센서(520)의 입력단들 중 대응하는 입력단으로 출력할 수 있고, 커패시턴스 센서(520)는 입력단들(IN1, … , INj) 중 대응하는 입력단을 통하여 신호 전달부(510)에서 출력된 센싱신호들(SEN1, … , SENj) 중 대응하는 센싱신호를 수신하고, 수신된 센싱신호에 응답하여 센싱된 양의 값을 가지는 제 1 전하량(S)과 음의 값을 가지는 제 2 전하량(-S)을 순차적으로 출력하는 복수의 출력단들(OUT1, ... , OUTk)을 포함할 수 있다.The
자동 보정부(560)는 오프셋 전하량 설정 구간 동안 커패시턴스 센서(520)의 출력단들(OUT1, ... , OUTk)에서 출력되는 전하량들을 이용하여 오프셋 전하량들(Qoff1, ... , Qoffk)을 설정하기 위한 복수의 오프셋 제어신호 그룹들을 생성할 수 있고, 상기 오프셋 전하량 설정 구간 이외의 구간에서는 커패시턴스 센서(520)에서 출력하는 제 1 전하량(S+N)들 각각에서 오프셋 전하량들(Qoff1, ... , Qoffk) 중 대응하는 오프셋 전하량이 제거된 제 1 보정 전하량을 생성하여 출력하고 커패시턴스 센서(520)에서 출력하는 제 2 전하량(-S+N)들 각각에서 오프셋 전하량(Qoff1, ... , Qoffk)들 중 대응하는 오프셋 전하량이 제거된 제 2 보정 전하량을 생성하여 출력할 수 있다. 즉, 자동 보정부(560)는 커패시턴스 센서(520)의 출력단에서 양의 값을 가지는 제 1 전하량(S+N)을 출력하는 경우, 음의 값을 가지는 오프셋 전하량(-Qoff1, ... , 또는 -Qoffk)을 생성하여 제 1 전하량(S+N)에 합함으로써, 상기 오프셋 전하량을 제거할 수 있다. 그리고, 자동 보정부(560)는 커패시턴스 센서(520)의 출력단에서 음의 값을 가지는 제 2 전하량(-S+N)을 출력하는 경우, 양의 값을 가지는 오프셋 전하량(Qoff1, ... , 또는 Qoffk)을 생성하여 제 2 전하량(-S+N)에 합함으로써, 상기 오프셋 전하량을 제거할 수 있다.The
상기 오프셋 전하량 설정 구간은 상기 멀티터치 패널과 상기 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(500)를 포함하는 시스템이 초기화된 시점, 상기 시스템이 리셋된 시점, 상기 시스템 동작 중 상기 멀티터치 패널에 전원전압이 인가되기 시작한 시점 또는 상기 오프셋 전하량 설정 구간이 종료된 후 소정의 시간이 경과한 시점에서 상기 멀티터치 패널에 전도체가 터치되지 않는 상태의 소정의 구간일 수 있다. 예를 들어, 상기 멀티터치 패널이 스마트폰의 액정 패널이고 상기 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(100)가 상기 스마트폰의 내부에 포함되어 있다고 가정하면, 상기 스마트폰이 초기화되는 경우, 상기 스마트폰이 리셋되어 전원이 인가된 시점, 상기 스마트폰에 전원은 인가되어 있으나 상기 스마트폰의 액정 패널이 오프 상태였다가 전원이 인가되어 온 상태가 된 시점 또는 상기 스마트폰의 전원이 인가되어 있는 상태에서 소정의 시간 간격 단위로 상기 오프셋 전하량을 재설정하는 것으로 설정되어 있는 경우 상기 소정의 시간이 경과한 시점에서 상기 멀티터치 패널에 전도체가 터치되지 않는 상태의 소정의 구간일 수 있다.The offset charge amount setting period is when the system including the multi-touch panel and the
상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 자동 보정부(560)는 AD 컨버터(550)에서 출력되는 디지털 신호(Vo)를 이용하여 오프셋 제어신호 그룹들을 생성할 수 있다. 즉, 상기 오프셋 전하량 설정 구간동안 커패시턴스 센서(520)는 센싱신호(SEN)에 응답하여 상기 멀티터치 패널에 상기 전도체가 터치하지 않는 상태에서 센싱된 제 1 전하량(S)과 제 2 전하량(-S)을 순차적으로 출력할 수 있다. 상기 오프셋 전하량 설정 구간에서는 상기 멀티터치 패널에 상기 전도체가 터치하지 않는 상태이므로, 이상에서 설명하였던 저주파 노이즈(N)는 발생하지 않을 수 있다. 그러므로, 상기 오프셋 전하량 설정 구간에서 커패시턴스 센서(120)가 출력하는 양의 값을 가지는 제 1 전하량은 'S'로 표시되고 음의 값을 가지는 제 2 전하량은 '-S'로 표시될 수 있다.During the offset charge setting period, the
상기 오프셋 전하량 설정 구간동안 신호 수신부(530)는 커패시턴스 센서(520)에서 순차적으로 출력되는 제 1 전하량들(S) 및 제 2 전하량들(-S)을 n회 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 제 1 누적전압들(V11, ... ,V1k) 및 제 2 누적전압들(V21, ... ,V2k)을 순차적으로 출력할 수 있다. 노이즈 제거부(540)는 상기 오프셋 전하량 설정구간 동안 신호 수신부(530)에서 출력되는 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k)과 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)을 순차적으로 입력받아 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차(V31, ... , 또는 V3k)를 연산하여 상기 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차를 병렬적으로 출력할 수 있다. 먹스(555)는 전압 선택신호(OUT_SEL)에 응답하여 병렬적으로 입력되는 전압들(V31, ... , V3k)을 순차적으로 하나씩 선택하여 출력할 수 있다. 그리고, AD 컨버터(550)는 상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 먹스(555)에서 순차적으로 출력되는 전압들을 디지털 신호(Vo)로 변환하여 출력할 수 있다. 이 경우, 자동보정부(560)는 상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 AD 컨버터(550)에서 출력되는 디지털 신호(Vo)를 이용하여 상기 오프셋 전하량들(Qoff1, ... , Qoffk)을 생성하기 위한 상기 오프셋 제어신호 그룹들을 생성하고, 상기 오프셋 제어신호 그룹들에 응답하여 오프셋 전하량들(Qoff1, ... , Qoffk)을 생성할 수 있다. 예를 들어, AD 컨버터(550)에서 전압차(V31)를 입력받아 디지털 신호(Vo)로 변환하여 출력한 경우, 자동 보정부(560)는 전압차(V31)가 변환된 디지털 신호(Vo)에 응답하여 오프셋 전하량(Qoff1)을 생성하기 위한 상기 오프셋 제어신호 그룹을 생성할 수 있다. 다른 예로, AD 컨버터(550)에서 전압차(V3k)를 입력받아 디지털 신호(Vo)로 변환하여 출력한 경우, 자동 보정부(560)는 전압차(V3k)가 변환된 디지털 신호(Vo)에 응답하여 오프셋 전하량(Qoffk)을 생성하기 위한 상기 오프셋 제어신호 그룹을 생성할 수 있다.During the offset charge setting period, the
오프셋 전하량(Qoff)은 앞서 설명한 것과 같이 양의 값과 음의 값을 반복하여 가질 수 있으며, 양의 값을 가지는 오프셋 전하량(Qoff)의 절대값과 음의 값을 가지는 오프셋 전하량(-Qoff)의 절대값은 동일할 수 있다. 즉, 자동보정부(560) 상기 오프셋 전하량 설정 구간동안 음의 값을 가지는 오프셋 전하량(-Qoff)과 양의 값을 가지는 오프셋 전하량(Qoff)을 반복하여 생성할 수 있는 상기 오프셋 제어신호 그룹들을 생성할 수 있다.As described above, the offset charge amount Qoff may have a positive value and a negative value repeatedly, and the offset charge amount Qoff having a positive value and an absolute value of the offset charge amount Qoff having a negative value may have a negative value. The absolute value can be the same. That is, the auto-
상기 오프셋 전하량 설정 구간이 종료한 후 신호 수신부(530)가 제 1 전하량들(S+N)을 샘플링하여 누적하는 구간에서, 자동 보정부(560)는 상기 오프셋 제어신호 그룹들에 응답하여 커패시턴스 센서(520)의 출력단들(OUT1, ... , OUTk)에서 병렬적으로 출력하는 제 1 전하량들(S+N)에서 오프셋 전하량들(Qoff1, ... , Qoffk) 중 대응하는 오프셋 전하량을 제거한 제 1 보정 전하량을 생성하여 출력할 수 있다. 그리고, 상기 오프셋 전하량 설정 구간이 종료한 후 신호 수신부(530)가 제 2 전하량들(-S+N)을 샘플링하여 누적하는 구간에서, 자동 보정부(560)는 상기 오프셋 제어신호 그룹들에 응답하여 커패시턴스 센서(520)의 출력단들(OUT1, ... , OUTk)에서 병렬적으로 출력하는 제 2 전하량들(-S+N)에서 오프셋 전하량들(Qoff1, ... , Qoffk) 중 대응하는 오프셋 전하량을 제거한 제 2 보정 전하량을 생성하여 출력할 수 있다. 이와 같은 동작을 수행하기 위하여 상기 자동 보정부(560)는 오프셋 제어신호 생성부 및 오프셋 보상부를 구비할 수 있으며, 상기 오프셋 제어신호 생성부 및 상기 오프셋 보상부의 일 실시예에 대하여는 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.After the offset charge amount setting period ends, in the period in which the
상기 오프셋 전하량들(Qoff1, ... , Qoffk)은 상기 멀티터치 패널에 전도체가 터치되지 않은 상태에서 커패시턴스 센서(520)에서 출력하는 전하량과 동일한 전하량을 가지거나 또는 상기 멀티터치 패널에 전도체가 터치되지 않은 상태에서 커패시턴스 센서(520)에서 출력하는 전하량보다 작은 전하량을 가질 수 있다.The offset charge amounts Qoff1, ..., Qoffk have the same amount of charge as the amount of charge output from the
신호 수신부(530)가 상기 전하량들을 샘플링하여 누적하는 구간에서, 신호 수신부(530)는 자동 보정부(560)에서 출력하는 제 1 보정 전하량들(S+N-Qoff1, ... , S+N-Qoffk)을 각각 n 회(n은 자연수) 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k)을 병렬적으로 출력하고, 자동 보정부(560)에서 출력하는 제 2 보정 전하량들(-S+N+Qoff1, ... , -S+N+Qoffk)을 각각 n 회(n은 자연수) 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)을 병렬적으로 출력할 수 있다. In the period in which the
그리고, 자동 보정부(560)와 관련하여 설명한 것과 같이, 상기 오프셋 전하량 설정 구간에서 신호 수신부(530)는 커패시턴스 센서(520)에서 순차적으로 출력되는 제 1 전하량들(S)과 제 2 전하량들(-S)을 n 회(n은 자연수) 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여, 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 누적 전하량에 대응하는 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k) 및 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)을 순차적으로 출력할 수 있다. As described with reference to the
신호 수신부(530)는 복수의 샘플링부들(531_1, ... ,531_k), 복수의 제 1 전하량 누적부들(533_1, ... , 533_k), 복수의 제 2 전하량 누적부들(534_1, ... , 534_k) 및 게인 제어부(535)를 포함할 수 있으며, 각 구성요소의 동작은 도 1과 관련하여 상세하게 설명하였으므로 이하 구체적인 설명은 생략한다. 즉, 샘플링부들(531_1, ... , 531_k)에 입력되는 전하량들이 보정 전하량들로 변경된 것을 제외하면, 샘플링부들(531_1, ... , 531_k), 제 1 전하량 누적부들(533_1, ... , 533_k), 제 2 전하량 누적부들(534_1, ... , 534_k) 및 게인 제어부(535)는 도 1의 샘플링부들(131_1, ... , 131_k), 제 1 전하량 누적부들(133_1, ... , 133_k), 제 2 전하량 누적부들(134_1, ... , 134_k) 및 게인 제어부(135)와 동일하게 동작할 수 있다. 또한, 노이즈 제거부(545)도 도 1의 노이즈 제거부(145)와 동일하게 동작하고, 노이즈 제거부(540)에 포함된 CDS 제어부(543) 및 복수의 CDS부들(545)의 동작도 도 1과 관련하여 상세하게 설명하였으므로 이하 구체적인 설명은 생략한다.The
먹스(555)는 전압 선택신호(OUT_SEL)에 응답하여 노이즈 제거부(540)에서 출력되는 전압들을 순차적으로 하나씩 선택하여 출력하고, AD 컨버터(550)는 먹스(555)의 출력 전압을 디지털 신호(Vo)로 변환하여 출력할 수 있다.The
도 6은 도 5의 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(500)의 일 실시예를 도시한 회로도이다. 이하에서는 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하여 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(500)의 각 구성요소의 일 실시예 및 각 구성요소의 동작에 대하여 설명한다. 도 3의 파형도는 도 6의 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다. 다만, 도 5와 관련하여 설명한 것과 같이, 자동 보정부(560)를 제외하고는 도 2에서 설명한 내용과 유사하므로 이하 중복되는 내용은 생략한다.FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a
신호 전달부(510)는 센싱 제어부(680), 복수의 센싱 드라이버들(683_1, … , 683_j) 및 복수의 센싱신호 출력부들(685_1, … , 685_j)을 구비할 수 있으며, 센싱 제어부(680), 센싱 드라이버들(683_1, … , 683_j) 및 센싱신호 출력부들(685_1, … , 685_j)은 도 2의 센싱 제어부(270), 센싱 드라이버들(273_1, … , 273_j) 및 센싱신호 출력부들(275_1, … , 275_j)과 유사하므로 이하 구체적인 설명은 생략한다.The
커패시턴스 센서(520)는 입력단들(IN1, … , INj)과 출력단(OUT) 사이에 연결되는 커패시터들(CMUT1,...,CMUTk)로 모델링될 수 있으며, 상기 오프셋 전하량 설정구간에서 센싱신호들(SEN1, … , SENj) 중 대응하는 센싱신호에 응답하여 제 1 전하량들(Q)과 제 2 전하량들(-Q)을 순차적으로 반복하여 출력하거나 상기 전도체가 상기 멀티터치 패널에 터치하는 구간에서 센싱신호(SEN)에 응답하여 제 1 전하량(Q+ΔQ+N)과 제 2 전하량(-Q-ΔQ+N)을 순차적으로 반복하여 출력할 수 있다. ΔQ는 상기 전도체가 상기 멀티터치 패널에 터치함에 따라 발생하는 전하량을 의미하고, N는 도 1과 관련하여 설명한 저주파 노이즈를 의미한다. 상기 오프셋 전하량 설정구간에서는 상기 전도체와 상기 멀티터치 패널이 터치되지 않는 상태이므로 제 1 전하량과 제 2 전하량에 ΔQ가 포함되지 않는다.The
자동보정부(560)는 오프셋 제어신호 생성부(670) 및 복수의 오프셋 보상부들(675_1, ... , 675_k)을 포함할 수 있다. 오프셋 제어신호 생성부(670)는 상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 AD 컨버터(550)에서 출력된 상기 디지털 신호를 이용하여 오프셋 제어신호 그룹들(D11, D12, ... , D1i, ... , Dk1, Dk2, ... ,Dki)(i는 자연수)을 생성할 수 있다. 오프셋 보상부들(675_1, ... , 675_k) 각각은 오프셋 제어신호 그룹들(D11, D12, ... , D1i, ... , Dk1, Dk2, ... ,Dki) 중 대응하는 오프셋 제어신호 그룹에 응답하여 커패시턴스 센서(520)의 출력단들(OUT1, ... , OUTk) 중 대응하는 출력단에서 출력하는 제 1 전하량(Q+ΔQ) 및 제 2 전하량(-Q-ΔQ)에서 오프셋 전하량들(Qoff1, ... , Qoffk) 중 대응하는 오프셋 전하량을 제거한 제 1 보정 전하량 및 제 2 보정 전하량을 순차적으로 반복하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 오프셋 보상부(675_1)는 오프셋 제어신호들(D11, D12, ... , D1i)에 응답하여 커패시턴스 센서(520)에서 출력하는 제 1 전하량(Q+ΔQ+N)에서 오프셋 전하량(Qoff1)을 제거하여 제 1 보정 전하량(Q+ΔQ+N-Qoff1)을 생성하여 출력하거나, 오프셋 제어신호들(D11, D12, ... , D1i)에 응답하여 커패시턴스 센서(520)에서 출력하는 제 2 전하량(-Q-ΔQ+N)에서 오프셋 전하량(Qoff1)을 제거하여 제 2 보정 전하량(-Q-ΔQ+N+Qoff1)을 생성하여 출력할 수 있다.The
상기 오프셋 제어신호 그룹들은 i 개의 오프셋 제어신호들을 포함할 수 있다. 오프셋 제어신호 그룹들(D11, D12, ... , D1i, ... , Dk1, Dk2, ... ,Dki)을 생성하는 방법에 대하여는 도 5와 관련하여 상세하게 설명하였으므로 이하 생략하고, 이하에서는 도 6에 개시된 오프셋 보상부들(675_1, ... , 675_k)의 일 실시예에 대하여 설명한다. 오프셋 보상부들(675_1, ... , 675_k) 각각은 입력되는 오프셋 제어신호 그룹이 상이할 뿐 구성 및 동작은 동일하므로, 이하에서는 설명의 편의 상 하나의 오프셋 보상부(675_1)의 구성 및 동작에 대하여 설명한다.The offset control signal groups may include i offset control signals. The method of generating the offset control signal groups D11, D12, ..., D1i, ..., Dk1, Dk2, ..., Dki has been described in detail with reference to FIG. Next, an embodiment of the offset compensators 675_1 to 675_k disclosed in FIG. 6 will be described. Each of the offset compensators 675_1,..., 675_k is different from each other in that the input offset control signal groups are different. Therefore, the offset compensators 675_1,. Explain.
오프셋 보상부(675_1)는 복수의 보정용 커패시터들(CA1, CA2, ... , CAk) 및 복수의 오프셋 보상 스위치들(677_11, 677_12, ... , 677_1i)을 구비할 수 있다. 보정용 커패시터들(CA1, CA2, ... , CAi)은 커패시턴스 센서(520)의 출력단(OUT1)과 신호 수신부(530)의 입력단(샘플링부(531_1)의 입력단) 사이에 일단이 연결되고 오프셋 보상 스위치들(677_11, 677_12, ... , 677_1i) 중 대응하는 오프셋 보상 스위치의 일단에 타단이 연결될 수 있다. 보정용 커패시터들(CA1, CA2, ... , CAi) 각각은 다른 커패시턴스 값을 가질 수 있다. 오프셋 보상 스위치들(677_11, 677_12, ... , 677_1i) 각각은 오프셋 제어신호들(D11, D12, ... , D1i) 중 대응하는 오프셋 제어신호에 응답하여, 제 1 전압원(VL) 및 제 2 전압원(VH) 중 하나의 전압원과 보정용 커패시터들(CA1, CA2, ... , CAi) 중 대응하는 보정용 커패시터의 타단을 연결할 수 있다. 즉, 오프셋 보상 스위치들(677_11, 677_12, ... , 677_1i) 중 제 1 전압원(VL)에 연결되는 오프셋 보상 스위치들의 개수 및 제 2 전압원(VH)에 연결되는 오프셋 보상 스위치들의 개수에 따라 상기 오프셋 전하량의 크기가 결정될 수 있다. 또한, 상기 오프셋 전하량은 양의 값과 음의 값을 반복하여 가지므로, 상기 오프셋 보상 스위치들이 제 1 전압원(VL)에 연결되었다가 제 2 전압원(VH)에 연결되고 다시 제 1 전압원(VL)에 연결되는 동작을 반복함으로써 상기 오프셋 전하량의 부호를 변경할 수 있다. 예를 들어, 오프셋 보상 스위치들(677_11, 677_12)이 제 1 전압원(VL)에 연결되는 경우 음의 값을 가지는 오프셋 전하량(-Qoff)이 생성되고, 오프셋 보상 스위치들(677_11, 677_12)이 제 2 전압원(VH)에 연결되는 경우 양의 값을 가지는 오프셋 전하량(Qoff)이 생성될 수 있다.The offset compensator 675_1 may include a plurality of correction capacitors CA1, CA2,..., And CAk and a plurality of offset compensation switches 677_11, 677_12,..., 677_1i. Correction capacitors CA1, CA2, ..., CAi have one end connected between the output terminal OUT1 of the
샘플링부들(531_1, ... , 531_k) 각각은 커패시턴스 센서(520)의 출력단들(OUT1, ... , OUTk) 중 대응하는 출력단에서 출력되는 제 1, 2 전하량 (Q+ΔQ, -Q-ΔQ) 또는 오프셋 보상부들(675_1, ... , 675_k) 중 대응하는 오프셋 보상부에서 출력되는 상기 제 1, 2 보정 전하량을 샘플링하기 위하여 제 1 샘플링 스위칭부(611), 제 2 샘플링 스위칭부(612) 및 제 3 샘플링 스위칭부(613)를 구비할 수 있다. 샘플링부들(531_1, ... , 531_k)에 포함된 제 1 샘플링 스위칭부(611), 제 2 샘플링 스위칭부(612) 및 제 3 샘플링 스위칭부(613)는 도 2의 제 1 샘플링 스위칭부(211), 제 2 샘플링 스위칭부(212) 및 제 3 샘플링 스위칭부(213)와 유사하므로, 이하 상세한 설명은 생략한다. 제 1 전하량 누적부들(533_1, ... , 533_k) 각각은 연산증폭기(625), 초기화 스위칭부(620), 복수의 커패시터들(C1, ... , Cn) 및 복수의 게인조절 스위칭부들(633_1, ... , 633_n)을 구비할 수 있고, 제 2 전하량 누적부들(534_1, ... , 534_k) 각각은 연산증폭기(635), 초기화 스위칭부(630), 복수의 커패시터들(C1, ... , Cn) 및 복수의 게인조절 스위칭부들(634_1, ... , 634_n)을 구비할 수 있으며, 이와 관련하여 도 2에서 상세하게 설명하였으므로 이하 상세한 설명은 생략한다. 또한, CDS 부들(545_1, ... , 545_k) 각각은 선택부(640), 제 1 CDS 커패시터(Cs), CDS 연산증폭기(665), CDS 초기화 스위칭부(660), 제 2 CDS 커패시터들(CC1, ... , CCn) 및 복수의 CDS 게인조절 스위칭부들(667_1, ... , 667_n)을 구비할 수 있으며, 이와 관련하여 도 2에서 상세하게 설명하였으므로 이하 상세한 설명은 생략한다.Each of the sampling units 531_1,..., And 531_k includes first and second charge amounts Q + ΔQ and −Q− that are output from a corresponding output terminal among the output terminals OUT1,..., And OUTk of the
이하에서는 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하여, 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(500)의 동작에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the charge
먼저 상기 오프셋 전하량 설정 구간동안 멀티터치 패널의 전하량 감지장치(500)의 동작에 대하여 설명한다. 상기 오프셋 설정 구간이 시작되면, 커패시턴스 센서(520)는 센싱신호들(SEN1, … , SENj) 중 대응하는 센싱신호에 응답하여 제 1 전하량(Q) 및 제 2 전하량(-Q)을 순차적으로 반복하여 출력할 수 있다. 이하에서는 상기 오프셋 전하량 설정 구간이 상기 멀티터치 패널에 상기 전도체의 터치가 없는 상태인 구간으로 가정하여 설명한다. 신호 수신부(530)는 커패시턴스 센서(520)에서 센싱되어 출력된 제 1 전하량(Q)을 n 회 샘플링하여 누적하고 게인을 조절하여 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k)을 출력한다. 그리고, 신호 수신부(530)는 커패시턴스 센서(520)에서 센싱되어 출력된 제 2 전하량(-Q)을 n 회 샘플링하여 누적하고 게인을 조절하여 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)을 출력한다. 순차적으로 출력된 제 1 누적전압들(V11, ... , V1k) 및 제 2 누적전압들(V21, ... , V2k)은 노이즈 제거부(540)에서 뺄셈 연산이 되고, 노이즈 제거부(540)는 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차들(V31, ... , V3k)를 생성하여 병렬적으로 출력한다. First, the operation of the charge
먹스(555)는 전압 선택신호(OUT_SEL)에 응답하여 병렬적으로 입력된 전압차들(V31, ... , V3k)을 순차적으로 하나씩 선택하여 AD 컨버터(550)로 출력하고, AD 컨버터(550)는 먹스(555)에서 출력된 전압차(V31, ... , 또는 V3k)을 디지털 신호(Vo)로 변환하여 출력한다. 자동 보정부(560) 중 오프셋 제어신호 생성부(670)는 디지털 신호(Vo)를 이용하여 오프셋 제어신호 그룹들(D11, D12, ... , D1i, ... , Dk1, Dk2, ... ,Dki)을 생성하여 오프셋 보상부들(675_1, ... , 675_k) 중 대응하는 오프셋 보상부로 대응하는 오프셋 제어신호 그룹을 출력하고, 오프셋 보상부들(675_1, ... , 675_k) 각각은 오프셋 제어신호 그룹들(D11, D12, ... , D1i, ... , Dk1, Dk2, ... ,Dki) 중 대응하는 오프셋 제어신호 그룹에 응답하여 오프셋 전하량(Qoff1, ... , 또는 Qoffk)을 생성할 수 있다. 오프셋 전하량들(Qoff1, ... , Qoffk)은 이상에서 설명한 한 번의 루프에 의하여 생성될 수도 있고, 또는 이와 같은 루프를 복수 회 반복하여 생성될 수도 있다. 이하에서는 이상의 방법에 의하여 오프셋 제어신호 그룹들(D11, D12, ... , D1i, ... , Dk1, Dk2, ... ,Dki)이 생성되고 오프셋 전하량들(Qoff1, ... , Qoffk)이 결정된 이후, 신호 수신부(530)가 상기 전하량들을 샘플링하여 누적하는 구간에 대하여 설명한다.The
상기 멀티터치 패널이 터치 상태를 인식하기 위하여 초기화된 경우(예를 들어, 멀티터치 패널에 전원이 인가된 경우 등), 상기 멀티터치 패널의 터치 상태가 변경되는 경우 또는 상기 제 1 전하량을 n 회 샘플링하여 누적한 경우, 제 1 초기화 신호(RST1)가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되어 제 1 초기화 스위칭부(620)가 턴 온된다. 이 경우, 제 1 연산증폭기(625)의 입력단(-)과 출력단이 직접 연결되므로, 제 1 전하량 누적부들(533_1, ... , 533_k)의 출력은 접지전압으로 초기화된다. 그리고, 상기 멀티터치 패널이 터치 상태를 인식하기 위하여 초기화된 경우, 상기 멀티터치 패널의 터치 상태가 변경되는 경우 또는 상기 제 2 전하량을 n 회 샘플링하여 누적한 경우, 제 2 초기화 신호(RST2)가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되어 제 2 초기화 스위칭부(530)가 턴 온된다. 이 경우, 제 2 연산증폭기(535)의 입력단(-)과 출력단이 직접 연결되므로, 제 2 전하량 누적부들(534_1, ... , 534_k)의 출력은 접지전압으로 초기화된다. When the multi-touch panel is initialized to recognize a touch state (for example, when power is applied to the multi-touch panel), when the touch state of the multi-touch panel is changed or when the first charge amount is n times When sampling and accumulating, the first initialization signal RST1 is changed from the first logic state to the second logic state so that the first
이후에 t0 시점에서 입력 선택신호(IN_SEL1)가 제 2 논리상태로 변경되고, t1 시점에서 커패시턴스 센서(520)는 인가되는 센싱신호(SEN1)에 응답하여 입력단(IN1)과 관련하여 상기 멀티터치 패널의 터치 상태에 따른 제 1 전하량(S+N)을 출력하기 시작하며, 자동 보정부(560)는 제 1 전하량(S+N)에서 오프셋 전하량들(-Qoff1, ... , -Qoffk) 중 대응하는 오프셋 전하량을 제거하여 상기 제 1 보정 전하량들을 병렬적으로 출력할 수 있다. 그리고, t2 시점에서 커패시턴스 센서(520)는 인가되는 센싱신호(SEN1)에 응답하여 상기 멀티터치 패널의 터치 상태에 따른 제 2 전하량(-S+N)을 출력하기 시작하고, 자동 보정부(160)는 제 2 전하량(-S+N)에서 오프셋 전하량들(Qoff1, ... , Qoffk) 중 대응하는 오프셋 전하량을 제거하여 상기 제 2 보정 전하량들을 병렬적으로 출력한다. Thereafter, at time t0, the input selection signal IN_SEL1 is changed to a second logic state, and at time t1, the
즉, 자동 보정부(560)는 커패시턴스 센서(520)에서 제 1 전하량(S+N)을 출력하는 경우 음의 값을 가지는 오프셋 전하량들을 생성하여 제 1 전하량(S+N)과 대응하는 오프셋 전하량을 합하는 연산을 수행함으로써 상기 제 1 보정 전하량을 생성하고, 커패시턴스 센서(520)에서 제 2 전하량(-S+N)을 출력하는 경우 양의 값을 가지는 오프셋 전하량들을 생성하여 제 2 전하량(-S+N)과 대응하는 오프셋 전하량을 합하여 상기 제 2 보정 전하량을 생성할 수 있다.That is, when the
센싱신호들(SEN1, … , SENj) 각각은 도 3에 도시된 것과 같이 입력 선택신호들(IN_SEL1, … , IN_SELj) 중 대응하는 입력 선택신호가 제 2 논리상태인 구간에서 제 1 논리상태와 제 2 논리상태가 반복하는 신호이다. 샘플링부들(531_1, ... , 531_k) 각각은 센싱신호(SEN1)가 제 2 논리상태에서 제 1 논리상태로 변경되는 시점에 제 1 샘플링 제어신호(SCON1)에 응답하여 상기 제 1 보정 전하량들 중 대응하는 제 1 보정 전하량을을 샘플링하고, 센싱신호(SEN1)가 제 1 논리상태에서 제 2 논리상태로 변경되는 시점에 제 2 샘플링 제어신호(SCON2)에 응답하여 상기 제 2 보정 전하량들 중 대응하는 제 2 보정 전하량을 샘플링할 수 있다. 그리고, 샘플링부들(531_1, ... , 531_k)은 제 1 샘플링 스위칭부(611)의 동작 구간과 제 2 샘플링 스위칭부(612)의 동작 구간 사이의 구간인 제 1 샘플링 제어신호(SCON1)와 제 2 샘플링 제어신호(SCON2)가 동시에 제 1 논리상태인 구간에서 자동 보정부(560)의 출력단을 접지전압원(VSS)에 연결할 수 있다.As illustrated in FIG. 3, each of the sensing signals SEN1,..., And SENj includes a first logic state and a first logic state in a section in which a corresponding input selection signal among the input selection signals IN_SEL1,..., IN_SELj is a second logic state. 2 The logic state is a repeating signal. Each of the sampling units 531_1,..., 531_k corresponds to the first correction charge amounts in response to the first sampling control signal SCON1 at the time when the sensing signal SEN1 is changed from the second logic state to the first logic state. Of the second corrected charge amounts in response to the second sampling control signal SCON2 at the time when the sensing signal SEN1 is changed from the first logic state to the second logic state; The corresponding second corrected charge amount can be sampled. In addition, the sampling units 531_1,..., 531_k may include the first sampling control signal SCON1 which is an interval between an operation period of the first
즉, 제 3 샘플링 제어신호(SCON_3)가 제 2 논리상태이고 제 2 및 제 3 샘플링 제어신호(SCON_2, SCON_3)가 제 1 논리상태인 경우, 제 3 샘플링 스위칭부(613)가 턴 온되고 제 1 및 제 2 샘플링 스위칭부(611, 612)가 턴 오프되어 자동 보정부(560)의 출력은 접지전압원(VSS)과 연결되며 상기 제 1 전하량 또는 상기 제 2 전하량을 샘플링하지 않는다. 제 1 샘플링 제어신호(SCON_1)가 제 1 논리상태이고 제 2 및 제 3 샘플링 제어신호(SCON_2, SCON_3)가 제 2 논리상태인 경우, 제 1 샘플링 스위칭부(611)가 턴 온되고 제 2 및 제 3 샘플링 스위칭부(612, 613)가 턴 오프되어 자동 보정부(560)의 출력은 제 1 전하량 누적부들(533_1, ... , 533_k) 중 대응하는 제 1 전하량 누적부에 입력되어 상기 제 1 보정 전하량을 샘플링할 수 있다. 제 2 샘플링 제어신호(SCON_2)가 제 1 논리상태이고 제 1 및 제 3 샘플링 제어신호(SCON_1, SCON_3)가 제 2 논리상태인 경우, 제 2 샘플링 스위칭부(612)가 턴 온되고 제 1 및 제 3 샘플링 스위칭부(611, 613)가 턴 오프되어 자동 보정부(560)의 출력은 제 2 전하량 누적부들(534_1, ... , 534_k) 중 대응하는 제 2 전하량 누적부에 입력되어 상기 제 2 보정 전하량을 샘플링할 수 있다. That is, when the third sampling control signal SCON_3 is in the second logic state and the second and third sampling control signals SCON_2 and SCON_3 are in the first logic state, the third sampling switching unit 613 is turned on and the first sampling state is turned on. The first and second
이후에 상기 제 1 보정 전하량을 누적하고 게인을 조절한 제 1 누적전압들을 출력하고 상기 제 2 보정 전하량을 누적하고 게인을 조절한 제 2 누적전압들을 출력하여 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차를 생성하여 먹스(555)로 출력하는 내용에 대하여는 도 2 및 도 3과 관련하여 상세하게 설명하였으므로, 이하 구체적인 설명은 생략한다.Thereafter, the first cumulative voltages accumulating the first correction charge amount and outputting the first cumulative voltages of which the gain is adjusted, and the second cumulative voltages accumulating the second correction charge amount and the gains of the gain are output, corresponding to the first cumulative voltage and the second cumulative accumulation. The contents of generating the voltage difference of the voltage and outputting the generated voltage difference to the
도 7은 도 6의 제 1 전하량 누적부(533_1), 제 2 전하량 누적부(534_1) 및 CDS부(545_1)를 간략화하여 도시한 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram schematically illustrating the first charge amount accumulator 533_1, the second charge amount accumulator 534_1, and the CDS unit 545_1 of FIG. 6.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 제 1 전하량 누적부(533_1)의 제 1 커패시터들(C1, ... , Cn) 중 제 1 연산증폭기(625)의 입력단(-)과 출력단 사이에 병렬 연결된 제 1 커패시터들은 도 7에 도시된 것과 같이 하나의 커패시터(CF)로 모델링할 수 있다. 또한, 제 2 전하량 누적부(534_1)의 제 2 커패시터들(C1, ... , Cn) 중 제 2 연산증폭기(635)의 입력단(-)과 출력단 사이에 병렬 연결된 제 2 커패시터들도 도 7에 도시된 것과 같이 하나의 커패시터(CF)로 모델링할 수 있다. 제 1 연산증폭기(625)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결된 제 1 커패시터들의 커패시턴스와 제 2 연산증폭기(635)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결된 제 2 커패시터들의 커패시턴스는 동일한 커패시턴스를 가지므로, 도 7에서는 동일한 커패시터(CF)로 모델링하였다. 그리고, 제 2 CDS 커패시터들(CC1, ... , CCn) 중 CDS 연산증폭기(665)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결된 제 2 CDS 커패시터들도 도 7에 도시된 것과 같이 하나의 커패시터(CH)로 모델링할 수 있다. 5 to 7, a parallel connection is made between an input terminal (−) and an output terminal of the first
이상에서 설명한 것과 같이 제 1 전하량 누적부(533_1)는 샘플링된 제 1 보정 전하량(S+N-Qoff1)이 n 회 누적되고 게인이 조절된 제 1 누적전압(V11)을 출력하고, 제 2 전하량 누적부(534_1)는 샘플링된 제 2 보정 전하량(-S+N+Qoff1)이 n 회 누적되고 게인이 조절된 제 2 누적전압(V21)을 출력할 수 있다. 그리고, 제 1 선택 스위칭부(643)와 제 2 선택 스위칭부(645)는 선택적으로 동작하므로, 도 3의 t1 시점에서 t3 시점 사이의 구간에서 제 1 선택 스위칭부(643)는 제 1 선택신호(SEL1)에 응답하여 제 1 누적전압(V11)을 출력하고, 도 3의 t3 시점에서 t5 시점 사이의 구간에서 제 2 선택 스위칭부(645)는 제 2 선택신호(SEL2)에 응답하여 제 2 누적전압(V21)을 출력할 수 있다. 이 경우, CDS부(545_1)는 제 1 누적전압(V11)과 제 2 누적전압(V21)을 뺄셈 연산하고 게인을 조절하여 전압차(V31)를 출력할 수 있다. 즉, CDS부(545_1)는 제 1 누적전압(V11)에서 제 2 누적전압(V21)을 뺄셈 연산하였으므로, 제 1 누적전압(V11)과 제 2 누적전압(V21)에 공통적으로 포함되어 있던 노이즈 전압(저주파 노이즈 성분(N))을 서로 상쇄시켜 제거하고, 노이즈 성분과 오프셋 전하량을 제외한 전하량(S-Qoff1와 S+Qoff1)을 뺄셈 연산하여 2S-2Qoff1의 전하량에 대응하는 전압을 생성하며, CS/CH만큼 게인이 조절된 상태의 전압차(V31)를 출력할 수 있다.As described above, the first charge amount accumulator 533_1 outputs the first accumulated voltage V11 in which the sampled first correction charge amount S + N-Qoff1 is accumulated n times and gain is adjusted, and the second charge amount is adjusted. The accumulator 534_1 may output the second cumulative voltage V21 in which the sampled second correction charge amount (−S + N + Qoff1) is accumulated n times and gain is adjusted. In addition, since the first
이상과 같은 동작에 의하여 제 1 전하량 누적부(533_1)에서 출력되는 제 1 누적전압(V11)과 제 2 누적전압(V21)의 전압차(V31)는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있으며, 나머지 CDS부들에서 출력되는 전압도 동일하게 표현될 수 있다.다.By the above operation, the voltage difference V31 between the first cumulative voltage V11 and the second cumulative voltage V21 output from the first charge accumulation unit 533_1 may be expressed as Equation 2 below. The voltages output from the remaining CDS units may also be expressed in the same manner.
수학식 2에서 CF는 제 1 커패시터들(C1, ... , Cn) 중 제 1 연산증폭기(625)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되어 있는 제 1 커패시터들의 커패시턴스 합을 의미한다. 제 1 커패시터들(C1, ... , Cn) 중 제 1 연상증폭기(625)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되어 있는 제 1 커패시터들의 커패시턴스 합과 제 2 커패시터들(C1, ... , Cn) 중 제 2 연산증폭기(635)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되어 있는 제 2 커패시터들의 커패시턴스 합은 동일하므로, CF는 제 2 커패시터들(C1, ... , Cn) 중 제 2 연산증폭기(635)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되어 있는 제 2 커패시터들의 커패시턴스 합을 의미할 수도 있다. 또한, 수학식 2에서 CH는 제 2 CDS 커패시터들(CC1, ... , CCn) 중 CDS 연산증폭기(665)의 입력단(-)과 출력단 사이에 연결되어 있는 제 2 CDS 커패시터들의 커패시턴스 합을 의미한다. 그리고, VN은 상기 저주파 노이즈에 의하여 제 1 누적전압(V11) 및 제 2 누적전압(V21)에 포함되어 있는 노이즈 전압을 의미한다.In Equation 2, C F represents the sum of capacitances of the first capacitors connected between the input terminal (−) and the output terminal of the first
도 8은 도 1의 커패시턴스 센서(120) 또는 도 5의 커패시턴스 센서(520)의 일 실시예에 따른 경우 전도체의 터치 상태에 따른 전하량의 변화를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a diagram for describing a change in charge amount according to a touch state of a conductor when the
도 1 내지 도 8을 참조하면, 커패시턴스 센서(120 또는 520)는 상이한 평면상에 복수의 입력단들(IN1, IN2)과 복수의 출력단들(OUT1, OUT2, OUT3)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 입력단 각각은 상기 출력단들을 공유하고 있다. 상기 전도체가 상기 멀티터치 패널에 터치되지 않은 상태에서 상기 입력단과 출력단 사이에는 Q의 전하량일 발생하여 상기 출력단으로 Q의 전하량을 출력한다. 그러나, 상기 전도체가 상기 멀티터치 패널에 터치된 경우, 입력단(IN)과 출력단들(OUT1, OUT3) 사이에는 Q+ΔQ의 전하량일 발생하여 출력단들(OUT1, OUT3)로 Q+ΔQ의 전하량을 출력한다.1 to 8, in the
도 8에서는 하나의 입력단(IN1 또는 IN2)에 출력단이 3개인 경우를 도시하고 있으나, 본 발명이 이 경우에 한정되는 것은 아니며 도 1 내지 도 7과 관련하여 설명한 것과 같이 하나의 입력단에 k 개의 출력단이 포함될 수 있다. 또한, 상기 입력단도 도 8과 같이 2개가 아닌 다른 개수로 형성될 수 있으며, 이 경우 각 입력단마다 순차적으로 도 1 내지 도 4의 실시예 또는 도 5 및 도 6의 실시예와 관련하여 설명한 것과 같은 동작을 수행하여 전하량을 감지할 수 있다. FIG. 8 illustrates a case in which three outputs are provided at one input terminal IN1 or IN2. However, the present invention is not limited thereto, and k output terminals may be provided at one input terminal as described with reference to FIGS. 1 to 7. This may include. In addition, as shown in FIG. 8, the number of input terminals may be different from two. In this case, as described in connection with the embodiment of FIGS. 1 to 4 or the embodiment of FIGS. The amount of charge can be detected by performing an operation.
도 8의 커패시턴스 센서(120 또는 520)의 구조는 본 발명의 일 실시예를 도시한 것에 불과하고 본 발명의 커패시턴스 센서(120 또는 520)가 도 8의 구조로 한정되는 것은 아니다. 즉, 입력단들과 출력단들을 가지고 입력단으로 인가되는 센싱신호에 응답하여 멀티터치 패널의 터치 상태에 따른 전하량들을 출력할 수 있다면 커패시턴스 센서(120 또는 520)는 다른 다양한 구조를 가질 수 있다.The structure of the
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (23)
상기 대응하는 입력단을 통하여 상기 센싱신호를 수신하고, 상기 수신된 센싱신호에 응답하여 센싱된 양의 값을 가지는 제 1 전하량과 음의 값을 가지는 제 2 전하량을 순차적으로 반복하여 출력하는 출력단을 복수 개 포함하는 커패시턴스 센서;
상기 커패시턴스 센서의 출력단들로부터 병렬적으로 출력된 상기 제 1 전하량들을 각각 n 회(n은 자연수) 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 1 누적전압들을 병렬적으로 출력하고, 상기 커패시턴스 센서의 출력단들로부터 병렬적으로 출력된 상기 제 2 전하량들을 각각 n 회 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 2 누적전압들을 병렬적으로 출력하는 신호 수신부;
상기 제 1 누적전압들과 상기 제 2 누적전압들을 순차적으로 입력받아 대응하는 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차를 연산하여, 멀티터치 패널에 전도체가 터치하는 경우 발생된 저주파 노이즈가 제거된 상기 전압차들을 출력하는 노이즈 제거부;
전압 선택신호에 응답하여 상기 노이즈 제거부에서 병렬적으로 출력되는 상기 전압차들을 순차적으로 하나씩 선택하여 출력하는 먹스; 및
상기 먹스에서 순차적으로 출력되는 전압차를 디지털 신호로 변환하여 순차적으로 출력하는 AD(analog to digital) 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.A signal transfer unit configured to output a sensing signal including information on a sampling time point to corresponding ones of the input terminals of the capacitance sensor in response to the input selection signal;
Receiving the sensing signal through the corresponding input terminal, a plurality of output terminals for sequentially outputting the first charge amount having a positive value sensed in response to the received sensing signal and the second charge amount having a negative value sequentially A capacitance sensor comprising a dog;
The first charges output in parallel from the output terminals of the capacitance sensor are sampled and accumulated n times (n is a natural number), respectively, and a gain is adjusted to output first accumulated voltages in parallel, and the capacitance sensor A signal receiver configured to sample and accumulate the second charges output in parallel from the output terminals of n times and adjust gain to output second accumulated voltages in parallel;
Low frequency noise generated when the conductor touches a multi-touch panel by receiving the first cumulative voltages and the second cumulative voltages sequentially and calculating a voltage difference between the corresponding first cumulative voltage and the second cumulative voltage. A noise removing unit for outputting the voltage differences from which is removed;
A mux for sequentially selecting and outputting the voltage differences output in parallel from the noise removing unit in response to a voltage selection signal; And
And an AD (analog to digital) converter for converting the voltage difference sequentially output from the MUX into a digital signal and sequentially outputting the digital signal.
상기 멀티터치 패널에 상기 전도체가 터치하는 경우, 상기 멀티터치 패널을 포함하는 시스템에 인가되는 전원에 의하여 발생하는 전원 노이즈와 상기 멀티터치 패널과 상기 전도체 사이에 발생하는 전도체 노이즈를 포함하고,
상기 제 1 누적 전압들 및 상기 제 2 누적 전압들 각각은,
상기 전원 노이즈 및 상기 전도체 노이즈에 대응하는 노이즈 전압을 포함하며,
상기 대응하는 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차는,
상기 대응하는 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 뺄셈 연산에 의하여 상기 노이즈 전압이 상쇄된 상기 제 1 전하량에 대응하는 전압과 상기 제 2 전하량에 대응하는 전압의 전압차인 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 1, wherein the low frequency noise,
When the conductor touches the multi-touch panel, power noise generated by power applied to a system including the multi-touch panel and conductor noise generated between the multi-touch panel and the conductor,
Each of the first cumulative voltages and the second cumulative voltages may include:
A noise voltage corresponding to the power supply noise and the conductor noise,
The voltage difference between the corresponding first cumulative voltage and the second cumulative voltage is
And a voltage difference between the voltage corresponding to the first charge amount and the voltage corresponding to the second charge amount, the noise voltage being canceled by the subtraction operation of the corresponding first accumulated voltage and the second accumulated voltage. Panel charge detector.
상기 신호 수신부가 상기 제 1 및 제 2 전하량들을 샘플링하여 누적하는 구간에서 제 1 논리상태와 제 2 논리상태가 반복되는 신호이고,
상기 커패시턴스 센서는,
상기 센싱신호가 상기 제 1 논리상태에서 상기 제 2 논리상태로 변경되는 시점에서 상기 제 1 전하량들을 병렬적으로 출력하고, 상기 센싱신호가 상기 제 2 논리상태에서 상기 제 1 논리상태로 변경되는 시점에서 상기 제 2 전하량들을 병렬적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 1, wherein the sensing signal,
A first logic state and a second logic state are repeated in a section in which the signal receiver samples and accumulates the first and second charges,
The capacitance sensor,
When the sensing signal is changed from the first logic state to the second logic state and the first charge amounts are output in parallel, and when the sensing signal is changed from the second logic state to the first logic state The charge amount sensing device of the multi-touch panel, characterized in that for outputting the second charge in parallel.
상기 디지털 신호에 응답하여 복수의 CDS 제어신호들을 생성하는 CDS 제어부; 및
상기 CDS 제어신호들에 응답하여 상기 대응하는 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압을 상관 이중 샘플링(correlated double sampling)을 하여 상기 저주파 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 상기 대응하는 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차를 출력하는 복수의 CDS부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 1, wherein the noise removing unit,
A CDS controller generating a plurality of CDS control signals in response to the digital signal; And
Correlating double sampling of the corresponding first cumulative voltage and the second cumulative voltage in response to the CDS control signals to remove the low-frequency noise and adjust the gain; And a plurality of CDS units for outputting a voltage difference between the second cumulative voltages.
상기 CDS 제어신호들 중 제 1 및 제 2 선택신호에 응답하여 상기 신호 수신부에서 출력하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압을 순차적으로 출력하는 선택부;
일단이 상기 선택부의 출력단과 연결되는 제 1 CDS 커패시터;
상기 제 1 CDS 커패시터의 타단과 연결되는 입력단, 접지 전압원과 연결되는 접지전압입력단 및 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차를 출력하는 출력단을 포함하는 CDS 연산증폭기;
상기 CDS 연산증폭기에서 상기 전압차를 출력하는 구간 및 상기 AD 컨버터에서 상기 디지털 신호를 출력하는 구간 이외의 구간에서, 상기 CDS 제어신호들 중 CDS 초기화 신호에 응답하여 상기 CDS 연산증폭기의 입력단과 출력단을 연결하여 상기 전압차를 초기화하는 CDS 초기화 스위칭부;
상기 CDS 연산증폭기의 입력단과 출력단 사이에 병렬로 연결되는 복수의 제 2 CDS 커패시터들; 및
상기 CDS 제어신호들 중 대응하는 CDS 게인 제어신호에 응답하여 상기 제 2 CDS 커패시터들 각각을 상기 CDS 연산증폭기의 입력단과 출력단 사이에 연결 또는 차단하는 복수의 CDS 게인조절 스위칭부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 4, wherein each of the CDS portion,
A selector configured to sequentially output a first cumulative voltage and a second cumulative voltage output from the signal receiver in response to first and second selection signals among the CDS control signals;
A first CDS capacitor having one end connected to an output end of the selection unit;
A CDS operational amplifier including an input terminal connected to the other end of the first CDS capacitor, a ground voltage input terminal connected to a ground voltage source, and an output terminal outputting a voltage difference between the first accumulated voltage and the second accumulated voltage;
In a section other than a section for outputting the voltage difference in the CDS operational amplifier and a section for outputting the digital signal in the AD converter, an input terminal and an output terminal of the CDS operational amplifier are connected in response to a CDS initialization signal among the CDS control signals. A CDS initialization switching unit configured to initialize the voltage difference by connecting;
A plurality of second CDS capacitors connected in parallel between an input terminal and an output terminal of the CDS operational amplifier; And
And a plurality of CDS gain control switching units for connecting or disconnecting each of the second CDS capacitors between an input terminal and an output terminal of the CDS operational amplifier in response to a corresponding CDS gain control signal among the CDS control signals. Charge amount sensing device of a multi-touch panel.
상기 제 1 선택신호에 응답하여 상기 제 1 누적전압을 상기 제 1 CDS 커패시터로 전달하거나 차단하는 제 1 선택 스위칭부; 및
상기 제 2 선택신호에 응답하여 상기 제 2 누적전압을 상기 제 1 CDS 커패시터로 전달하거나 차단하는 제 2 선택 스위칭부를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 5, wherein the selection unit,
A first selective switching unit configured to transfer or block the first accumulated voltage to the first CDS capacitor in response to the first selection signal; And
And a second selection switching unit configured to transfer or block the second cumulative voltage to the first CDS capacitor in response to the second selection signal.
상기 CDS 제어신호들 중 홀딩 신호에 응답하여 상기 제 1 CDS 커패시터의 타단과 상기 CDS 연산증폭기의 입력단을 연결하거나 차단하는 홀딩부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 5, wherein each of the CDS portion,
And a holding unit for connecting or disconnecting the other end of the first CDS capacitor and the input end of the CDS operational amplifier in response to a holding signal among the CDS control signals.
샘플링 횟수에 관한 정보를 포함하는 샘플링 제어신호들에 응답하여 상기 커패시턴스 센서의 출력단들 중 대응하는 출력단에서 출력된 상기 제 1 전하량 및 상기 제 2 전하량을 n 회 샘플링하는 복수의 샘플링부들;
상기 AD 컨버터에서 출력되는 상기 디지털 신호를 이용하여 복수의 게인 제어신호들을 생성하여 출력하는 게인 제어부;
상기 게인 제어신호들에 응답하여 상기 샘플링부들 중 대응하는 샘플링부에서 상기 n 회 샘플링된 제 1 전하량들을 누적하고 게인을 조절하여 상기 제 1 누적전압을 출력하는 복수의 제 1 전하량 누적부들; 및
상기 게인 제어신호들에 응답하여 상기 샘플링부들 중 대응하는 샘플링부에서 상기 n 회 샘플링된 제 2 전하량들을 누적하고 게인을 조절하여 상기 제 2 누적전압을 출력하는 복수의 제 2 전하량 누적부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 1, wherein the signal receiving unit,
A plurality of sampling units configured to sample the first charge amount and the second charge amount n times output from a corresponding one of the output terminals of the capacitance sensor in response to sampling control signals including information regarding the number of sampling;
A gain controller configured to generate and output a plurality of gain control signals using the digital signal output from the AD converter;
A plurality of first charge amount accumulators accumulating the first charge amounts sampled n times in a corresponding one of the sampling units in response to the gain control signals and adjusting gain to output the first accumulated voltage; And
And a plurality of second charge accumulation accumulators for accumulating the second charge amounts sampled n times in the corresponding one of the sampling units in response to the gain control signals and adjusting the gain to output the second accumulated voltage. Charge amount sensing device of the multi-touch panel, characterized in that.
상기 샘플링 제어신호들 중 제 1 샘플링 제어신호에 응답하여 상기 제 1 전하량을 샘플링하여 상기 제 1 전하량 누적부들 중 대응하는 제 1 전하량 누적부로 출력하는 제 1 샘플링 스위칭부;
상기 샘플링 제어신호들 중 제 2 샘플링 제어신호에 응답하여 상기 제 2 전하량을 샘플링하여 상기 제 2 전하량 누적부들 중 대응하는 제 2 전하량 누적부로 출력하는 제 2 샘플링 스위칭부; 및
상기 샘플링 제어신호들 중 제 3 샘플링 제어신호에 응답하여 상기 커패시턴스 센서의 출력단들 중 대응하는 출력단과 접지전압원을 연결 또는 차단하는 제 3 샘플링 스위칭부를 구비하고,
상기 제 1 샘플링 스위칭부 및 상기 제 2 샘플링 스위칭부는 선택적으로 동작하고, 상기 제 3 샘플링 스위칭부는 상기 제 1 샘플링 스위칭부의 동작 구간과 상기 제 2 샘플링 스위칭부의 동작 구간 사이에 동작하고,
상기 제 1 전하량 누적부들 각각은,
상기 샘플링부들 중 대응하는 샘플링부의 출력단과 연결되는 입력단, 접지 전압원과 연결되는 접지전압입력단 및 상기 제 1 누적전압을 상기 노이즈 제거부들 중 대응하는 노이즈 제거부로 출력하는 출력단을 포함하는 제 1 연산증폭기;
상기 멀티터치 패널의 터치 상태가 변경되는 경우 또는 상기 제 1 전하량을 n 회 샘플링하여 누적한 경우, 제 1 초기화 신호에 응답하여 상기 제 1 연산증폭기의 입력단과 출력단을 연결하여 상기 제 1 누적전압을 초기화하는 제 1 초기화 스위칭부;
상기 제 1 연산증폭기의 입력단과 출력단 사이에 병렬로 연결되는 복수의 제 1 커패시터들; 및
상기 게인 제어신호들 중 대응하는 게인 제어신호에 응답하여 상기 제 1 커패시터들 각각을 상기 제 1 연산증폭기의 입력단과 출력단 사이에 연결 또는 차단하는 복수의 제 1 게인조절 스위칭부들을 구비하고,
상기 제 2 전하량 누적부들 각각은,
상기 샘플링부들 중 대응하는 샘플링부의 출력단과 연결되는 입력단, 상기 접지 전압원과 연결되는 접지전압입력단 및 상기 제 2 누적전압을 상기 노이즈 제거부들 중 대응하는 노이즈 제거부로 출력하는 출력단을 포함하는 제 2 연산증폭기;
상기 멀티터치 패널의 터치 상태가 변경되는 경우 또는 상기 제 2 전하량을 n 회 샘플링하여 누적한 경우, 제 2 초기화 신호에 응답하여 상기 제 2 연산증폭기의 입력단과 출력단을 연결하여 상기 제 2 누적전압을 초기화하는 제 2 초기화 스위칭부;
상기 제 2 연산증폭기의 입력단과 출력단 사이에 병렬로 연결되는 복수의 제 2 커패시터들; 및
상기 게인 제어신호들 중 대응하는 게인 제어신호에 응답하여 상기 제 2 커패시터들 각각을 상기 제 2 연산증폭기의 입력단과 출력단 사이에 연결 또는 차단하는 복수의 제 2 게인조절 스위칭부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 8, wherein each of the sampling units,
A first sampling switching unit sampling the first charge amount in response to a first sampling control signal among the sampling control signals and outputting the first charge amount to a corresponding first charge amount accumulator among the first charge amount accumulators;
A second sampling switching unit for sampling the second charge amount in response to a second sampling control signal among the sampling control signals and outputting the second charge amount to a corresponding second charge amount accumulator of the second charge amount accumulators; And
A third sampling switching unit for connecting or disconnecting a corresponding output terminal among the output terminals of the capacitance sensor and a ground voltage source in response to a third sampling control signal among the sampling control signals,
The first sampling switching unit and the second sampling switching unit selectively operate, the third sampling switching unit operates between an operation section of the first sampling switching unit and an operation section of the second sampling switching unit,
Each of the first charge accumulation units,
A first operational amplifier including an input terminal connected to an output terminal of a corresponding sampling unit among the sampling units, a ground voltage input terminal connected to a ground voltage source, and an output terminal outputting the first accumulated voltage to a corresponding noise removing unit among the noise removing units; ;
When the touch state of the multi-touch panel changes or when the first charge amount is sampled and accumulated n times, the first accumulated voltage is connected by connecting an input terminal and an output terminal of the first operational amplifier in response to a first initialization signal. A first initialization switching unit to initialize;
A plurality of first capacitors connected in parallel between an input terminal and an output terminal of the first operational amplifier; And
A plurality of first gain control switching units for connecting or disconnecting each of the first capacitors between an input terminal and an output terminal of the first operational amplifier in response to a corresponding gain control signal among the gain control signals,
Each of the second charge accumulation units
A second operation including an input terminal connected to an output terminal of a corresponding sampling unit among the sampling units, a ground voltage input terminal connected to the ground voltage source, and an output terminal outputting the second accumulated voltage to a corresponding noise removing unit among the noise removing units; amplifier;
When the touch state of the multi-touch panel changes or when the second charge amount is sampled and accumulated n times, the second accumulated voltage is connected by connecting an input terminal and an output terminal of the second operational amplifier in response to a second initialization signal. A second initialization switching unit to initialize;
A plurality of second capacitors connected in parallel between an input terminal and an output terminal of the second operational amplifier; And
And a plurality of second gain control switching units for connecting or disconnecting each of the second capacitors between an input terminal and an output terminal of the second operational amplifier in response to a corresponding gain control signal among the gain control signals. Charge amount sensing device of a multi-touch panel.
상기 AD 컨버터에서 출력되는 디지털 신호에 응답하여 센싱 제어신호를 생성하여 출력하는 센싱 제어부;
상기 입력 선택신호에 응답하여 인에이블되고, 상기 센싱 제어신호에 응답하여 적어도 하나의 구동신호를 생성하여 출력하는 복수의 센싱 드라이버들; 및
상기 적어도 하나의 구동신호에 응답하여 상기 센싱신호를 생성하여 상기 커패시턴스 센서의 입력단들 중 대응하는 입력단으로 출력하는 복수의 센싱신호 출력부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 1, wherein the signal transmission unit,
A sensing controller configured to generate and output a sensing control signal in response to the digital signal output from the AD converter;
A plurality of sensing drivers enabled in response to the input selection signal and generating and outputting at least one driving signal in response to the sensing control signal; And
And a plurality of sensing signal output units generating the sensing signal in response to the at least one driving signal and outputting the sensing signal to a corresponding one of the input terminals of the capacitance sensor.
상기 대응하는 입력단을 통하여 상기 센싱신호를 수신하고, 상기 수신된 센싱신호에 응답하여 센싱된 양의 값을 가지는 제 1 전하량과 음의 값을 가지는 제 2 전하량을 순차적으로 반복하여 출력하는 출력단을 복수 개 포함하는 커패시턴스 센서;
오프셋 전하량 설정 구간 동안 상기 커패시턴스 센서의 출력단들에서 출력되는 전하량들을 이용하여 각각의 전하량에 대응하는 오프셋 전하량들을 설정하기 위한 복수의 오프셋 제어신호 그룹들을 생성하고, 상기 오프셋 제어신호 그룹들에 응답하여 상기 커패시턴스 센서에서 병렬적으로 출력하는 상기 제 1 전하량들 및 상기 제 2 전하량들에서 상기 오프셋 전하량을 제거한 제 1 보정 전하량들 및 제 2 보정 전하량들을 출력하는 자동 보정부;
상기 자동 보정부로부터 병렬적으로 출력된 상기 제 1 전하량들을 각각 n 회(n은 자연수) 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 1 누적전압들을 병렬적으로 출력하고, 상기 자동 보정부로부터 병렬적으로 출력된 상기 제 2 전하량들을 각각 n 회 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 제 2 누적전압들을 병렬적으로 출력하는 신호 수신부;
상기 제 1 누적전압들과 상기 제 2 누적전압들을 순차적으로 입력받아 대응하는 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차를 연산하여, 멀티터치 패널에 전도체가 터치하는 경우 발생된 저주파 노이즈가 제거된 상기 전압차들을 병렬적으로 출력하는 노이즈 제거부;
전압 선택신호에 응답하여 상기 노이즈 제거부에서 병렬적으로 출력되는 상기 전압차들을 순차적으로 하나씩 선택하여 출력하는 먹스; 및
상기 먹스에서 순차적으로 출력되는 전압차를 디지털 신호로 변환하여 순차적으로 출력하는 AD(analog to digital) 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.A signal transfer unit configured to output a sensing signal including information on a sampling time point to corresponding ones of the input terminals of the capacitance sensor in response to the input selection signal;
Receiving the sensing signal through the corresponding input terminal, a plurality of output terminals for sequentially outputting the first charge amount having a positive value sensed in response to the received sensing signal and the second charge amount having a negative value sequentially A capacitance sensor comprising a dog;
Generate a plurality of offset control signal groups for setting offset charge amounts corresponding to each charge amount by using the charge amounts output from the output terminals of the capacitance sensor during the offset charge amount setting period, and in response to the offset control signal groups An automatic correction unit configured to output first correction charge amounts and second correction charge amounts from which the offset charge amount is removed from the first charge amounts and the second charge amounts output in parallel from a capacitance sensor;
Sampling and accumulating the first charge amounts output in parallel from the automatic compensator n times (n is a natural number), respectively, and adjusting gain to output first accumulated voltages in parallel, and from the automatic compensator. A signal receiver configured to sample and accumulate the second charges output in parallel n times and adjust gain to output second accumulated voltages in parallel;
Low frequency noise generated when the conductor touches a multi-touch panel by receiving the first cumulative voltages and the second cumulative voltages sequentially and calculating a voltage difference between the corresponding first cumulative voltage and the second cumulative voltage. A noise remover configured to output the voltage differences removed in parallel;
A mux for sequentially selecting and outputting the voltage differences output in parallel from the noise removing unit in response to a voltage selection signal; And
And an AD (analog to digital) converter for converting the voltage difference sequentially output from the MUX into a digital signal and sequentially outputting the digital signal.
상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 상기 센싱신호에 응답하여 상기 터치 패널에 상기 전도체가 터치하지 않는 상태에서 센싱된 양의 값을 가지는 제 1 전하량들과 음의 값을 가지는 제 2 전하량들을 순차적으로 출력하고,
상기 신호 수신부는,
상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 상기 커패시턴스 센서에서 출력되는 상기 제 1 전하량들과 상기 제 2 전하량들을 n 회 샘플링하여 누적하고 게인(gain)을 조절하여 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 제 1 누적전압들과 제 2 누적전압들을 출력하고,
상기 먹스는,
상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 상기 전압 선택신호에 응답하여 상기 노이즈 제거부에서 출력되는 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차들을 순차적으로 하나씩 선택하여 출력하고,
상기 AD 컨버터는,
상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 상기 먹스에서 출력된 상기 전압차를 디지털 신호로 변환하여 출력하며,
상기 자동보정부는,
상기 오프셋 전하량 설정 구간 동안 상기 AD 컨버터에서 출력된 상기 디지털 신호를 이용하여 상기 커패시턴스 센서에서 출력하는 각각의 전하량에 대응하는 상기 오프셋 제어신호 그룹들을 생성하는 오프셋 제어신호 생성부; 및
상기 오프셋 제어신호 그룹들 중 대응하는 오프셋 제어신호 그룹에 응답하여 양의 값 또는 음의 값을 가지고 전하량의 절대값이 동일한 상기 오프셋 전하량을 순차적으로 생성하고, 상기 제 1 전하량에 상기 음의 값을 가지는 오프셋 전하량을 합한 상기 제 1 보정 전하량을 생성하며 상기 제 2 전하량에서 상기 양의 값을 가지는 오프셋 전하량을 합한 상기 제 2 보정 전하량을 생성하여 출력하는 복수의 오프셋 보상부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 11, wherein the capacitance sensor,
In response to the sensing signal during the offset charge amount setting period, the first charge amount having a positive value sensed and the second charge amount having a negative value are sequentially output to the touch panel while the conductor is not touched,
Wherein the signal receiver comprises:
Sampling the first charge amounts and the second charge amounts output from the capacitance sensor n times and accumulating n gains during the offset charge setting period, and adjusting gain to remove noise and adjust gain; Output second cumulative voltages,
The mux,
In response to the voltage selection signal during the offset charge amount setting period, the voltage difference between the first cumulative voltage and the second cumulative voltage output from the noise removing unit is sequentially selected and output one by one,
The AD converter,
Converts the voltage difference output from the MUX to the digital signal during the offset charge amount setting period, and outputs the digital signal;
The automatic correction,
An offset control signal generator configured to generate the offset control signal groups corresponding to respective charge amounts output from the capacitance sensor using the digital signal output from the AD converter during the offset charge amount setting period; And
Sequentially generating the offset charge amount having a positive value or a negative value and the same absolute value of the charge amount in response to a corresponding offset control signal group among the offset control signal groups, and adding the negative value to the first charge amount. And a plurality of offset compensators for generating the first corrected charge amount in which the offset charge amount is added and generating and outputting the second corrected charge amount in which the offset charge amount having the positive value is added from the second charge amount. Charge detector of multi-touch panel.
상기 커패시턴스 센서의 출력단들 중 대응하는 출력단과 상기 신호 수신부의 입력단들 중 대응하는 입력단 사이에 일단이 연결되는 복수의 보정용 커패시터들; 및
상기 대응하는 오프셋 제어신호 그룹의 오프셋 제어 신호들 중 대응하는 오프셋 제어신호에 응답하여, 제 1 전압원 및 제 2 전압원 중 하나의 전압원과 상기 보정용 커패시터들 중 대응하는 보정용 커패시터의 타단을 연결하는 복수의 오프셋 보상 스위칭부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 12, wherein each of the offset compensation unit,
A plurality of correction capacitors having one end connected between a corresponding output terminal among the output terminals of the capacitance sensor and a corresponding input terminal among the input terminals of the signal receiver; And
In response to a corresponding offset control signal of the offset control signal of the corresponding offset control signal group, a plurality of connecting the voltage source of one of the first voltage source and the second voltage source and the other end of the corresponding correction capacitor of the correction capacitors A charge amount sensing device of a multi-touch panel comprising offset compensation switching units.
상기 멀티터치 패널과 상기 멀티터치 패널의 전하량 감지장치를 포함하는 시스템이 초기화된 시점, 상기 시스템이 리셋된 시점, 상기 시스템 동작 중 상기 멀티터치 패널에 전원전압이 인가되기 시작한 시점 또는 상기 오프셋 전하량 설정 구간이 종료된 후 소정의 시간이 경과한 시점에서 상기 멀티터치 패널에 전도체가 터치되지 않는 상태의 소정의 구간인 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 11, wherein the offset charge amount setting section,
When the system including the multi-touch panel and the charge amount sensing device of the multi-touch panel is initialized, when the system is reset, when the power voltage starts to be applied to the multi-touch panel during the system operation or the offset charge amount is set And a predetermined period in which a conductor is not touched by the multi-touch panel when a predetermined time elapses after the end of the section.
상기 멀티터치 패널에 상기 전도체가 터치하는 경우, 상기 멀티터치 패널을 포함하는 시스템에 인가되는 전원에 의하여 발생하는 전원 노이즈와 상기 멀티터치 패널과 상기 전도체 사이에 발생하는 전도체 노이즈를 포함하고,
상기 제 1 누적 전압 및 상기 제 2 누적 전압 각각은,
상기 전원 노이즈 및 상기 전도체 노이즈에 대응하는 노이즈 전압을 포함하고,
상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차는,
상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 뺄셈 연산에 의하여 상기 노이즈 전압이 상쇄된 상기 제 1 전하량에 대응하는 전압과 상기 제 2 전하량에 대응하는 전압의 전압차인 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 11, wherein the low frequency noise,
When the conductor touches the multi-touch panel, power noise generated by power applied to a system including the multi-touch panel and conductor noise generated between the multi-touch panel and the conductor,
Each of the first cumulative voltage and the second cumulative voltage is:
A noise voltage corresponding to the power supply noise and the conductor noise,
The voltage difference between the first cumulative voltage and the second cumulative voltage is
The voltage difference between the voltage corresponding to the first charge amount and the voltage corresponding to the second charge amount, the noise voltage is canceled by the subtraction operation of the first cumulative voltage and the second cumulative voltage of the multi-touch panel Charge detector.
상기 신호 수신부가 상기 제 1 및 제 2 전하량들을 샘플링하여 누적하는 구간에서 제 1 논리상태와 제 2 논리상태가 반복되는 신호이고,
상기 커패시턴스 센서는,
상기 센싱신호가 상기 제 1 논리상태에서 상기 제 2 논리상태로 변경되는 시점에서 상기 제 1 전하량을 출력하고, 상기 센싱신호가 상기 제 2 논리상태에서 상기 제 1 논리상태로 변경되는 시점에서 상기 제 2 전하량을 출력하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 11, wherein the sensing signal,
A first logic state and a second logic state are repeated in a section in which the signal receiver samples and accumulates the first and second charges,
The capacitance sensor,
Outputting the first charge amount at a time point when the sensing signal is changed from the first logic state to the second logic state, and at the time point when the sensing signal is changed from the second logic state to the first logic state; A charge amount sensing device of a multi-touch panel, characterized in that for outputting two charge amounts.
상기 디지털 신호에 응답하여 복수의 CDS 제어신호들을 생성하는 CDS 제어부; 및
상기 CDS 제어신호들에 응답하여 대응하는 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압을 상관 이중 샘플링(correlated double sampling)을 하여 상기 저주파 노이즈가 제거되고 게인이 조절된 상기 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압의 전압차를 출력하는 복수의 CDS부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 11, wherein the noise removing unit,
A CDS controller generating a plurality of CDS control signals in response to the digital signal; And
Correlated double sampling of the corresponding first cumulative voltage and the second cumulative voltage in response to the CDS control signals to remove the low-frequency noise and adjust the gain; And a plurality of CDS units for outputting a voltage difference between the second cumulative voltages.
상기 CDS 제어신호들 중 제 1 및 제 2 선택신호에 응답하여 상기 신호 수신부에서 출력하는 대응하는 제 1 누적전압과 제 2 누적전압을 순차적으로 출력하는 선택부;
일단이 상기 선택부의 출력단과 연결되는 제 1 CDS 커패시터;
상기 제 1 CDS 커패시터의 타단과 연결되는 입력단, 접지 전압원과 연결되는 접지전압입력단 및 상기 제 1 누적전압과 상기 제 2 누적전압의 전압차를 출력하는 출력단을 포함하는 CDS 연산증폭기;
상기 CDS 연산증폭기에서 상기 전압차를 출력하는 구간 및 상기 AD 컨버터에서 상기 디지털 신호를 출력하는 구간 이외의 구간에서, 상기 CDS 제어신호들 중 CDS 초기화 신호에 응답하여 상기 CDS 연산증폭기의 입력단과 출력단을 연결하여 상기 전압차를 초기화하는 CDS 초기화 스위칭부;
상기 CDS 연산증폭기의 입력단과 출력단 사이에 병렬로 연결되는 복수의 제 2 CDS 커패시터들; 및
상기 CDS 제어신호들 중 대응하는 CDS 게인 제어신호에 응답하여 상기 제 2 CDS 커패시터들 각각을 상기 CDS 연산증폭기의 입력단과 출력단 사이에 연결 또는 차단하는 복수의 CDS 게인조절 스위칭부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 17, wherein each of the CDS portion,
A selector for sequentially outputting corresponding first and second cumulative voltages output from the signal receiver in response to first and second selection signals among the CDS control signals;
A first CDS capacitor having one end connected to an output end of the selection unit;
A CDS operational amplifier including an input terminal connected to the other end of the first CDS capacitor, a ground voltage input terminal connected to a ground voltage source, and an output terminal outputting a voltage difference between the first accumulated voltage and the second accumulated voltage;
In a section other than a section for outputting the voltage difference in the CDS operational amplifier and a section for outputting the digital signal in the AD converter, an input terminal and an output terminal of the CDS operational amplifier are connected in response to a CDS initialization signal among the CDS control signals. A CDS initialization switching unit configured to initialize the voltage difference by connecting;
A plurality of second CDS capacitors connected in parallel between an input terminal and an output terminal of the CDS operational amplifier; And
And a plurality of CDS gain control switching units for connecting or disconnecting each of the second CDS capacitors between an input terminal and an output terminal of the CDS operational amplifier in response to a corresponding CDS gain control signal among the CDS control signals. Charge amount sensing device of a multi-touch panel.
상기 제 1 선택신호에 응답하여 상기 제 1 누적전압을 상기 제 1 CDS 커패시터로 전달하거나 차단하는 제 1 선택 스위칭부; 및
상기 제 2 선택신호에 응답하여 상기 제 2 누적전압을 상기 제 1 CDS 커패시터로 전달하거나 차단하는 제 2 선택 스위칭부를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 18, wherein the selection unit,
A first selective switching unit configured to transfer or block the first accumulated voltage to the first CDS capacitor in response to the first selection signal; And
And a second selection switching unit configured to transfer or block the second cumulative voltage to the first CDS capacitor in response to the second selection signal.
상기 CDS 제어신호들 중 홀딩 신호에 응답하여 상기 제 1 CDS 커패시터의 타단과 상기 CDS 연산증폭기의 입력단을 연결하거나 차단하는 홀딩부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 18, wherein each of the CDS portion,
And a holding unit for connecting or disconnecting the other end of the first CDS capacitor and the input end of the CDS operational amplifier in response to a holding signal among the CDS control signals.
샘플링 횟수에 관한 정보를 포함하는 샘플링 제어신호들에 응답하여 대응하는 상기 제 1 보정 전하량 및 제 2 보정 전하량을 n 회 샘플링하는 복수의 샘플링부들;
상기 AD 컨버터에서 출력되는 상기 디지털 신호를 이용하여 복수의 게인 제어신호들을 생성하여 출력하는 게인 제어부;
상기 게인 제어신호들에 응답하여 상기 n 회 샘플링된 제 1 보정 전하량들을 누적하고 게인을 조절하여 상기 제 1 누적전압을 출력하는 복수의 제 1 전하량 누적부들; 및
상기 게인 제어신호들에 응답하여 상기 n 회 샘플링된 제 2 보정 전하량들을 누적하고 게인을 조절하여 상기 제 2 누적전압을 출력하는 복수의 제 2 전하량 누적부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 11, wherein the signal receiving unit,
A plurality of sampling units configured to sample the first corrected charge amount and the second corrected charge amount n times in response to sampling control signals including information about a sampling number;
A gain controller configured to generate and output a plurality of gain control signals using the digital signal output from the AD converter;
A plurality of first charge amount accumulators accumulating the first corrected charge amounts sampled n times in response to the gain control signals and adjusting gain to output the first accumulated voltage; And
And a plurality of second charge amount accumulators for accumulating the second corrected charge amounts sampled n times in response to the gain control signals and adjusting gain to output the second accumulated voltage. Charge detector.
상기 샘플링 제어신호들 중 제 1 샘플링 제어신호에 응답하여 상기 대응하는 제 1 보정 전하량을 샘플링하여 상기 제 1 전하량 누적부로 출력하는 제 1 샘플링 스위칭부;
상기 샘플링 제어신호들 중 제 2 샘플링 제어신호에 응답하여 상기 대응하는 제 2 보정 전하량을 샘플링하여 상기 제 2 전하량 누적부로 출력하는 제 2 샘플링 스위칭부; 및
상기 샘플링 제어신호들 중 제 3 샘플링 제어신호에 응답하여 상기 자동 보정부의 대응하는 출력단과 접지전압원을 연결 또는 차단하는 제 3 샘플링 스위칭부를 구비하고,
상기 제 1 샘플링 스위칭부 및 상기 제 2 샘플링 스위칭부는 선택적으로 동작하고, 상기 제 3 샘플링 스위칭부는 상기 제 1 샘플링 스위칭부의 동작 구간과 상기 제 2 샘플링 스위칭부의 동작 구간 사이에 동작하고,
상기 제 1 전하량 누적부들 각각은,
대응하는 상기 샘플링부의 출력단과 연결되는 입력단, 접지 전압원과 연결되는 접지전압입력단 및 상기 제 1 누적전압을 상기 노이즈 제거부로 출력하는 출력단을 포함하는 제 1 연산증폭기;
상기 멀티터치 패널의 터치 상태가 변경되는 경우 또는 상기 제 1 전하량을 n 회 샘플링하여 누적한 경우, 제 1 초기화 신호에 응답하여 상기 제 1 연산증폭기의 입력단과 출력단을 연결하여 상기 제 1 누적전압을 초기화하는 제 1 초기화 스위칭부;
상기 제 1 연산증폭기의 입력단과 출력단 사이에 병렬로 연결되는 복수의 제 1 커패시터들; 및
상기 게인 제어신호들 중 대응하는 게인 제어신호에 응답하여 상기 제 1 커패시터들 각각을 상기 제 1 연산증폭기의 입력단과 출력단 사이에 연결 또는 차단하는 복수의 제 1 게인조절 스위칭부들을 구비하고,
상기 제 2 전하량 누적부들 각각은,
대응하는 상기 샘플링부의 출력단과 연결되는 입력단, 상기 접지 전압원과 연결되는 접지전압입력단 및 상기 제 2 누적전압을 상기 노이즈 제거부로 출력하는 출력단을 포함하는 제 2 연산증폭기;
상기 멀티터치 패널의 터치 상태가 변경되는 경우 또는 상기 제 2 전하량을 n 회 샘플링하여 누적한 경우, 제 2 초기화 신호에 응답하여 상기 제 2 연산증폭기의 입력단과 출력단을 연결하여 상기 제 2 누적전압을 초기화하는 제 2 초기화 스위칭부;
상기 제 2 연산증폭기의 입력단과 출력단 사이에 병렬로 연결되는 복수의 제 2 커패시터들; 및
상기 게인 제어신호들 중 대응하는 게인 제어신호에 응답하여 상기 제 2 커패시터들 각각을 상기 제 2 연산증폭기의 입력단과 출력단 사이에 연결 또는 차단하는 복수의 제 2 게인조절 스위칭부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 21, wherein each of the sampling units,
A first sampling switching unit sampling the corresponding first corrected charge amount in response to a first sampling control signal among the sampling control signals and outputting the first corrected charge amount to the first charge amount accumulator;
A second sampling switching unit configured to sample the corresponding second corrected charge amount in response to a second sampling control signal among the sampling control signals and output the sample to the second charge amount accumulator; And
A third sampling switching unit for connecting or disconnecting a corresponding output terminal of the automatic correction unit and a ground voltage source in response to a third sampling control signal among the sampling control signals,
The first sampling switching unit and the second sampling switching unit selectively operate, the third sampling switching unit operates between an operation section of the first sampling switching unit and an operation section of the second sampling switching unit,
Each of the first charge accumulation units,
A first operational amplifier including an input terminal connected to an output terminal of the corresponding sampling unit, a ground voltage input terminal connected to a ground voltage source, and an output terminal outputting the first accumulated voltage to the noise removing unit;
When the touch state of the multi-touch panel changes or when the first charge amount is sampled and accumulated n times, the first accumulated voltage is connected by connecting an input terminal and an output terminal of the first operational amplifier in response to a first initialization signal. A first initialization switching unit to initialize;
A plurality of first capacitors connected in parallel between an input terminal and an output terminal of the first operational amplifier; And
A plurality of first gain control switching units for connecting or disconnecting each of the first capacitors between an input terminal and an output terminal of the first operational amplifier in response to a corresponding gain control signal among the gain control signals,
Each of the second charge accumulation units
A second operational amplifier including an input terminal connected to an output terminal of the corresponding sampling unit, a ground voltage input terminal connected to the ground voltage source, and an output terminal outputting the second accumulated voltage to the noise removing unit;
When the touch state of the multi-touch panel changes or when the second charge amount is sampled and accumulated n times, the second accumulated voltage is connected by connecting an input terminal and an output terminal of the second operational amplifier in response to a second initialization signal. A second initialization switching unit to initialize;
A plurality of second capacitors connected in parallel between an input terminal and an output terminal of the second operational amplifier; And
And a plurality of second gain control switching units for connecting or disconnecting each of the second capacitors between an input terminal and an output terminal of the second operational amplifier in response to a corresponding gain control signal among the gain control signals. Charge amount sensing device of a multi-touch panel.
상기 AD 컨버터에서 출력되는 디지털 신호에 응답하여 센싱 제어신호를 생성하여 출력하는 센싱 제어부;
상기 입력 선택신호에 응답하여 인에이블되고, 상기 센싱 제어신호에 응답하여 적어도 하나의 구동신호를 생성하여 출력하는 복수의 센싱 드라이버들; 및
상기 적어도 하나의 구동신호에 응답하여 상기 센싱신호를 생성하여 상기 커패시턴스 센서의 입력단들 중 대응하는 입력단으로 출력하는 복수의 센싱신호 출력부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티터치 패널의 전하량 감지장치.The method of claim 11, wherein the signal transmission unit,
A sensing controller configured to generate and output a sensing control signal in response to the digital signal output from the AD converter;
A plurality of sensing drivers enabled in response to the input selection signal and generating and outputting at least one driving signal in response to the sensing control signal; And
And a plurality of sensing signal output units generating the sensing signal in response to the at least one driving signal and outputting the sensing signal to a corresponding one of the input terminals of the capacitance sensor.
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