KR101307791B1 - 감지 능력이 개선되는 용량성 터치 감지 시스템 - Google Patents

감지 능력이 개선되는 용량성 터치 감지 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101307791B1
KR101307791B1 KR1020110143293A KR20110143293A KR101307791B1 KR 101307791 B1 KR101307791 B1 KR 101307791B1 KR 1020110143293 A KR1020110143293 A KR 1020110143293A KR 20110143293 A KR20110143293 A KR 20110143293A KR 101307791 B1 KR101307791 B1 KR 101307791B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
response
sensing
capacitor
sensing electrode
Prior art date
Application number
KR1020110143293A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130075089A (ko
Inventor
어현규
이정우
Original Assignee
주식회사 티엘아이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 티엘아이 filed Critical 주식회사 티엘아이
Priority to KR1020110143293A priority Critical patent/KR101307791B1/ko
Publication of KR20130075089A publication Critical patent/KR20130075089A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101307791B1 publication Critical patent/KR101307791B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04164—Connections between sensors and controllers, e.g. routing lines between electrodes and connection pads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

감지 능력이 개선되는 용량성 터치 감지 시스템이 게시된다. 본 발명의 용량성 터치 감지 시스템은 구동 전극 및 감지 전극을 포함하는 감지 소자; 제1 축전단자, 제2 축전단자, 제1 응답단자 및 제2 응답단자를 가지는 더블 엔드 증폭기를 포함하는 전하 집적기; 상기 제1 응답단자 및 상기 제2 응답단자의 전압차를 측정하는 전하 측정기; 제1 동작 구간에서 상기 감지 전극을 상기 제1 축전단자에 연결하며, 제2 동작 구간에서 상기 감지 전극에 제2 축전단자에 연결하도록 구동되는 스위칭 블락; 제1 보조 단자와 제2 보조 단자 사이에 형성되는 회복 캐패시터로서, 상기 제1 보조 단자는 제2 구동신호에 커플링되며, 상기 제2 보조 단자는 상기 감지 전극에 전기적으로 연결되는 상기 회복 캐패시터; 및 상기 제1 구동신호 및 상기 제2 구동신호를 제공하는 컨트롤러를 구비한다. 본 발명의 용량성 터치 감지 시스템에 의하면, 감지 소자의 직접적인 접촉없이도, 감지 영역 내에 진입하는 물체의 감지가 가능하다. 또한, 본 발명의 용량성 터치 감지 시스템에 의하면, 감지 영역 내에 진입하는 물체가 있는 경우, 접촉에 의한 전하량의 변화량만이 축전 캐패시터에 적용되어 응답단자의 전압을 변화시킨다. 그러므로, 한정된 응답 영역 범위 내에서, 접촉에 따른 센싱 과정이 더 많이 반복될 수 있으므로, 전체적인 감지 능력이 향상된다.

Description

감지 능력이 개선되는 용량성 터치 감지 시스템{CAPACITIVE TOUCH DETECT SYSTEM having improved sensibility}
본 발명은 감지영역 내의 물체의 존재를 검출하는 용량성 터치 감지 시스템에 관한 것이다.
최근, 터치 감지 시스템은 사용상의 편리함과 미학적 우수함으로 인하여, 노트북 컴퓨터 뿐만 아니라, 가정용 및 휴대용 장치 또는 가전기기들 등에서도 널리 사용되고 있다. 일반적으로, 터치 감지 시스템에서는, 감지 소자들이 제어 패널 상의 일정한 위치에 매트릭스 구조로 배열된다. 그리고, 터치 감지 시스템은 사용자 또는 물체의 접촉이 발생되는 감지 소자의 제어패널 상의 위치를 감지하여 사용자의 입력을 수신한다.
그런데, 기존의 터치 감지 시스템에서는, 제어패널에 직접적으로 접촉하는 경우에만, 접촉 위치가 감지되어 궁극적으로 사용자의 입력을 수신할 수 있다. 이 경우, 제어패널에 얼룩 등이 발생하여 미관상의 훼손이 발생될 수 있으며, 물체의 접촉에 따른 마모가 발생될 수도 있다.
따라서, 물체의 직접적인 접촉없이, 소정의 감지영역 내의 물체가 존재하는 경우에도, 이를 감지하여 궁극적으로 사용자의 입력을 수신할 수 있는 터치 감지 시스템이 요구된다.
본 발명의 목적은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 감지영역 내의 물체의 존재를 검출하는 용량성 터치 감지 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 용량성 터치 감지 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일면에 따른 용량성 터치 감지 시스템은 구동 전극 및 감지 전극을 포함하는 감지 소자로서, 상기 구동 전극은 제1 구동신호에 커플링되며, 상기 감지 전극은 상기 구동 전극에 용량성으로 커플링되는 상기 감지 소자; 제1 축전단자, 제2 축전단자, 제1 응답단자 및 제2 응답단자를 가지는 더블 엔드 증폭기를 포함하는 전하 집적기로서, 상기 제1 축전단자는 상기 더블 엔드 증폭기의 반전 입력단에 연결되고, 상기 제2 축전단자는 상기 더블 엔드 증폭기의 비반전 입력단에 연결되며, 상기 제1 응답단자는 상기 더블 엔드 증폭기의 비반전 출력단에 연결되며, 상기 제2 응답단자는 상기 더블 엔드 증폭기의 반전 출력단에 연결되는 상기 전하 집적기; 상기 제1 응답단자 및 상기 제2 응답단자의 전압차를 측정하는 전하 측정기; 제1 동작 구간에서 상기 감지 전극을 상기 제1 축전단자에 연결하며, 제2 동작 구간에서 상기 감지 전극에 제2 축전단자에 연결하도록 구동되는 스위칭 블락; 제1 보조 단자와 제2 보조 단자 사이에 형성되는 회복 캐패시터로서, 상기 제1 보조 단자는 제2 구동신호에 커플링되며, 상기 제2 보조 단자는 상기 감지 전극에 전기적으로 연결되는 상기 회복 캐패시터; 및 상기 제1 구동신호 및 상기 제2 구동신호를 제공하는 컨트롤러를 구비한다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면도 용량성 터치 감지 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 다른 일면에 따른 용량성 터치 감지 시스템은 구동 전극 및 감지 전극을 포함하는 감지 소자로서, 상기 구동 전극은 제1 구동신호에 커플링되며, 상기 감지 전극은 상기 구동 전극에 용량성으로 커플링되는 상기 감지 소자; 축전단자의 전하량에 따른 전압을 응답단자에 반영하는 전하 집적기; 상기 응답단자의 전압을 측정하는 전하 측정기; 제1 동작 구간에서 상기 감지 전극을 상기 축전단자에 연결하며, 제2 동작 구간에서 상기 감지 전극에 기준전압에 연결하도록 구동되는 스위칭 소자; 제1 보조 단자와 제2 보조 단자 사이에 형성되는 회복 캐패시터로서, 상기 제1 보조 단자는 제2 구동신호에 커플링되며, 상기 제2 보조 단자는 상기 감지 전극에 전기적으로 연결되는 상기 회복 캐패시터; 및 상기 제1 구동신호 및 상기 제2 구동신호를 제공하는 컨트롤러를 구비한다.
본 발명의 용량성 터치 감지 시스템에 의하면, 감지 소자의 직접적인 접촉없이도, 감지 영역 내에 진입하는 물체의 감지가 가능하다. 또한, 본 발명의 용량성 터치 감지 시스템에 의하면, 감지 영역 내에 진입하는 물체가 있는 경우, 접촉에 의한 전하량의 변화량만이 축전 캐패시터에 적용되어 응답단자의 전압을 변화시킨다. 그러므로, 한정된 응답 영역 범위 내에서, 접촉에 따른 센싱 과정이 더 많이 반복될 수 있으므로, 전체적인 감지 능력이 향상된다.
본 발명에서 사용되는 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 감지 영역 내에 어떠한 물체도 진입하지 않은 경우의 두개의 전극 사이의 전기장을 나타내는 도면이다.
도 2는 감지 영역 내에 물체가 있는 경우의 두개의 전극 사이의 전기장을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용량성 터치 감지 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 제1 실시예에 따른 용량성 터치 감지 시스템의 일예의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용량성 터치 감지 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 제2 실시예에 따른 용량성 터치 감지 시스템의 일예의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의해야 한다.
먼저, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 기술하기에 앞서 감지소자의 감지영역 내의 물체의 존재에 따라 발생되는 용량성 커플링의 변화에 대하여 살펴본다.
도 1은 감지 영역 내에 어떠한 물체도 진입하지 않은 경우의 두개의 전극 사이의 전기장을 나타내는 도면이며, 도 2는 감지 영역 내에 물체(즉, 접지되어 있는 사용자의 손가락)가 있는 경우의 두개의 전극 사이의 전기장을 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2에서는, 간략화하기 위하여 감지소자를 형성하는 2개의 전극(10, 20) 만이 도시된다.
도 1과 같이 어떠한 물체도 감지 영역 내에 진입하지 않은 경우(CASE1)에는, 두개의 전극(10, 20) 사이에 형성되는 모든 전기력선이 두개의 전극(10, 20)에 접속된다. 그러나, 도 2와 같이 사용자의 손가락(30)이 감지 영역 내에 진입하는 경우(CASE2)에는, 두개의 전극(10, 20) 사이에 형성되는 전기력선의 일부가 손가락(30)을 통하여 접지면과 결합되고, 나머지 전기력선만이 전극(10, 20)에 접속된다.
이에 따라, 사용자의 손가락(30)이 감지 영역 내에 진입하는 경우에는, 어떠한 물체도 감지 영역 내에 진입하지 않은 경우에 비하여, 전극들(10, 20)간의 축전되는 전하의 양이 작게 된다.
이러한 원리를 이용하여, 구동신호(XDR)과 같은 일정한 파형을 하나의 전극(10)에 인가하고, 이때, 축적되는 전하량의 변화를 측정함으로써, 축전소자의 감지 영역 내에 어떠한 물체가 접근하는지 여부를 감지할 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
제1 실시예
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용량성 터치 감지 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 실시예의 용량성 터치 감지 시스템(100)은 감지 소자(110), 전하 집적기(130), 전하 측정기(140), 스위칭 블락(150), 회복 캐패시터(170) 및 컨트롤러(190)를 구비한다.
상기 감지 소자(110)는 구동 전극(EDR) 및 감지 전극(EDT)을 포함하여 형성된다. 상기 구동 전극(EDR)은 제1 구동 신호(XDR1)에 커플링된다. 그리고, 상기 구동 전극(EDR)과 상기 감지 전극(EDT) 사이에는 유전체 등이 형성되어, 상기 감지 전극(EDT)은 상기 구동 전극(EDR)에 용량성으로 커플링된다. 이에 따라, 상기 감지소자(110)에는, 상기 구동 전극(EDR)에 인가되는 제1 구동 신호(XDR1)에 따른 유도 전하가 축전된다.
상기 전하 집적기(130)는 축전단자쌍(NCP1, NCP2)와 응답단자쌍(NRS1, NRS2) 사이에 형성되며, 더블 앤드 증폭기(DAMP)를 포함한다. 그리고, 제1 축전단자(NCP1) 및 제2 축전단자(NCP2)에는 전하가 축전되며, 제1 응답단자(NRS1) 및 제2 응답단자(NRS2)에는 상기 제1 축전단자(NCP1) 및 제2 축전단자(NCP2)에 축전되는 전하량에 따른 전압이 유도되어 반영된다.
이때, 상기 제1 축전단자(NCP1)는 상기 더블 앤드 증폭기(DAMP)의 반전 입력단(-)에 연결되며, 상기 제2 축전단자(NCP2)는 상기 더블 앤드 증폭기(DAMP)의 비반전 입력단(+)에 연결된다. 그리고, 상기 제1 응답단자(NRS1)는 상기 더블 앤드 증폭기(DAMP)의 비반전 출력단(+)에 연결되며, 상기 제2 응답단자(NRS2)는 상기 더블 앤드 증폭기(DAMP)의 반전 출력단(-)에 연결된다.
그리고, 상기 제1 축전단자(NCP1)와 상기 제1 응답단자(NRS1)는 리셋신호(XRS)에 응답하여 동일한 전압으로 리셋되며, 상기 제2 축전단자(NCP2)와 상기 제2 응답단자(NRS2)도 상기 리셋신호(XRS)에 응답하여 동일한 전압으로 리셋된다.
상기 전하 측정기(140)는 상기 제1 응답단자(NRS1)와 상기 제2 응답단자(NRS2)의 전압차를 측정한다. 바람직한 실시예에서는, 상기 전하 측정기(140)는 상기 제1 응답단자(NRR1)와 상기 제2 응답단자(NRS2)의 전압차를 디지털 데이터(XDIG)로 변환하여 출력하는 ADC 회로이다.
상기 스위칭 블락(150)은, 제1 동작 구간에서, 상기 감지 전극(EDT)을 상기 제1 축전단자(NCP1)에 연결한다. 그리고, 상기 스위칭 소자(150)는, 제2 동작 구간에서, 상기 감지 전극(EDT)에 상기 제2 축전단자(NCP2)에 연결하도록 구동된다.
구체적으로, 상기 스위칭 블락(150)은 제1 스위칭 소자(151), 제2 스위칭 소자(153) 및 제3 스위칭 소자(153)를 구비한다.
상기 제1 스위칭 소자(151)는 상기 제1 동작 구간에서 비활성화되는 제1 스위칭 신호(XSW1)에 따라, 상기 감지 전극(EDT)을 상기 제1 축전단자(NCP1)에 연결한다. 또한, 상기 제1 스위칭 소자(151)는 상기 제2 동작 구간에서 활성화되는 상기 제1 스위칭 신호(XSW1)에 따라, 상기 감지 전극(EDT)을 제2 축전단자(NCP2)에 연결한다.
상기 제2 스위칭 소자(153)는 상기 제1 동작 구간에서 활성화되는 제2 스위칭 신호(XSW2)에 응답하여, 상기 제2 축전단자(NCP2)에 소정의 기준 전압(VREF)을 연결하여 인가한다. 또한, 상기 제3 스위칭 소자(155)는 상기 제2 동작 구간에서 활성화되는 제3 스위칭 신호(XSW3)에 응답하여, 상기 제1 축전단자(NCP1)에 상기 기준 전압(VREF)을 연결하여 인가한다.
상기 회복 캐패시터(170)는 제1 보조 단자(NAS1)와 제2 보조 단자(NAS2) 사이에 형성된다. 이때, 상기 제1 보조 단자(NAS1)는 제2 구동신호(XDR2)에 커플링되며, 상기 제2 보조 단자(NAS1)는 상기 감지 전극(EDT)에 전기적으로 연결된다.
바람직하기로는, 상기 회복 캐패시터(170)의 캐패시턴스는 본 발명을 이용하여 구성될 수 있는 디스플레이 패널 등의 전체 감지 소자(110)의 캐패시턴스와 동일하다.
그리고, 상기 컨트롤러(190)는 상기 제1 구동신호(XDR1), 상기 제2 구동신호(XDR2), 상기 리셋신호(XRS) 및 상기 제1 내지 제3 스위칭 신호(XSW1~3)를 제공한다.
도 4는 도 3의 제1 실시예에 따른 용량성 터치 감지 시스템의 일예의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4를 도 3과 함께 참조하면, 시점 t11에서, 상기 리셋신호(XRS)가 "L"로 되면, 상기 전하 집적기(130)의 상기 제1 축전단자(NCP1)와 상기 제1 응답단자(NRS1) 사이의 리셋 상태와, 상기 제2 축전단자(NCP2)와 상기 제2 응답단자(NRS2) 사이의 리셋 상태가 해제된다.
그리고, 시점 t12에서, 상기 제1 및 제3 스위칭 신호(XSW1, XSW3)가 "H"로 되면, 상기 감지 전극(EDT)은 상기 제2 축전단자(NCP2)에 연결되고, 상기 제1 축전단자(NCP1)에는, 상기 기준 전압(VREF)이 인가된다.
시점 t13에서, 상기 제1 구동 신호(XDR1)가 "H"로 천이하고, 상기 제2 구동 신호(XDR2)가 "L"로 천이하면, 상기 제1 축전단자(NCP1) 및 상기 제2 축전단자(NCP2)에 축전되는 전하량(P11, P12)에 따라, 상기 제1 응답단자(NRS1)의 전압레벨이 상승하고(P13), 상기 제1 응답단자(NRS1)의 전압레벨이 하강하게 된다(P14).
그리고, 시점 t14에서, 상기 제1 스위칭 신호(XSW1)가 "L"로 되고, 상기 제2스위칭 신호(XSW1)가 "H"로 되면, 상기 감지 전극(EDT)은 상기 제1 축전단자(NCP1)에 연결되고, 상기 제2 축전단자(NCP2)에는, 상기 기준 전압(VREF)이 인가된다.
시점 t15에서, 상기 제1 구동 신호(XDR1)가 "L"로 천이하고, 상기 제2 구동 신호(XDR2)가 "H"로 천이하면, 상기 제1 축전단자(NCP1) 및 상기 제2 축전단자(NCP2)에 축전되는 전하량(P15, P16)에 따라, 상기 제1 응답단자(NRS1)의 전압레벨이 상승하고(P17), 상기 제1 응답단자(NRS1)의 전압레벨이 하강하게 된다(P18).
그리고, 미리 결정된 일정 갯수의 상기 제1 구동 신호(XDR1) 및 상기 제2 구동신호(XDR2)의 활성화가 발생된 후에 상기 제1 응답단자(NRS1) 및 상기 제2 응답단자(NRS2)의 전압차는 상기 전하 측정기(140)에 의하여 디지털 데이터(XDIG)로 변환한다.
이때, 상기 디지털 데이터(XDIG)로 변환되는 상기 제1 응답단자(NRS1)와 상기 제2 응답단자(NRS2)의 전압차를 확인하여 상기 감지 소자(110)의 감지 영역 내에 물체가 진입하는지 여부를 감지할 수 있게 된다. 즉, 상기 감지 소자(110)의 감지 영역 내에 물체가 진입한 경우에는, 상기 감지 소자(110)의 감지 영역 내에 물체가 존재하지 않는 경우에 비하여, 상기 제1 응답단자(NRS1)의 전압레벨의 상승폭 및 상기 제2 응답단자(NRS2)의 하강폭은 현저히 크게 된다(도 4의 Vf11, Vf12 참조).
상기와 같은 제1 실시예의 용량성 터치 감지 시스템(100)에 의하여, 감지 소자(110)의 직접적인 접촉없이도, 감지 영역 내에 진입하는 물체의 감지가 가능하다.
또한, 제1 실시예의 용량성 터치 감지 시스템에서는, 상기 제2 구동신호(XDR2)에 커플링되는 상기 회복 캐패시터(170)에 의하여, 감지 영역 내에 진입하는 물체가 없고, 상기 회복 캐패시터(170)의 캐패시턴스와 패널 전체의 감지소자들의 캐패시턴스와 동일한 경우, 축전 캐패시터들(131, 133)에 추가적으로 저장되는 전하는 없다. 그러므로, 상기 제1 및 제2 응답단자(NRS1, NRS2)도 기준 상태를 유지하게 된다.
따라서, 제1 실시예의 용량성 터치 감지 시스템에서는, 접촉에 따른 전하의 변화량만이 축전 캐패시터들(131, 133)에 적용되고, 이에 따라, 제1 및 제2 응답단자(NRS1, NRS2)의 전압을 변화시킨다. 그러므로, 한정된 응답 영역 범위 내에서, 접촉에 따른 센싱 과정이 더 많이 반복될 수 있으므로, 전체적인 감지 능력이 향상된다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 전하 집적기(130)는 제1 축전 캐패시터(131), 제2 축전 캐패시터(133), 제1 리셋 스위치(137), 제2 리셋 스위치(139) 및 상기 더블 엔드 증폭기(DAMP)를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제1 축전 캐패시터(131)는 상기 제1 축전단자(NCP1)와 상기 제1 응답단자(NRS1) 사이에 형성되며, 상기 제2 축전 캐패시터(133)는 상기 제2 축전단자(NCP2)와 상기 제2 응답단자(NRS2) 사이에 형성된다.
상기 제1 리셋 스위치(137)는 상기 리셋 신호(XRS)에 응답하여 상기 제1 축전단자(NCP1)와 상기 제1 응답단자(NRS1)를 전기적으로 연결한다. 이때, 상기 제1 축전단자(NCP1)와 상기 제1 응답단자(NRS1)는 동일한 전압으로 리셋된다.
그리고, 상기 제2 리셋 스위치(139)는 상기 리셋 신호(XRS)에 응답하여 상기 제2 축전단자(NCP2)와 상기 제2 응답단자(NRS2)를 전기적으로 연결한다. 이때, 상기 제2 축전단자(NCP2)와 상기 제2 응답단자(NRS2)는 동일한 전압으로 리셋된다.
상기 더블 엔드 증폭기(DAMP)는 상기 제1 축전 단자(NCP1) 및 상기 제2 축전 단자(NCP2)에 축전되는 전하의 증가에 따라 상기 제1 응답 단자(NRS1)와 상기 제2 응답단자의 전압차를 증가시킨다. 바람직하기로는, 상기 더블 엔드 증폭기(DAMP)는 반전 입력단(-)에 상기 제1 축전단자(NCP1)가 인가되고, 비반전 입력단(+)에 상기 제2 축전단자(NCP2)가 인가되며, 비반전 출력단(+)에 상기 제1 응답단자(NRS1)가 연결되고, 반전 출력단(-)에 상기 제2 응답단자(NRS2)가 연결되는 연산 증폭기이다.
그리고, 상기 더블 엔드 증폭기(DAMP)의 이득률은 상기 제1 및 제2 축전 캐패시터(131, 133)의 캐패시턴스의 크기에 의하여 결정된다. 이때, 상기 제1 및 제2 축전 캐패시터(131, 133)의 캐패시턴스는 상기 컨트롤러(190)로부터 제공되는 축전 용량 선택정보(IFSTC)에 따라 가변된다. 그리고, 상기 축전 용량 선택정보(IFSTC)는 상기 제1 응답단자(NRS1)와 상기 제2 응답단자(NRS2)의 전압차에 의존된다.
이와 같이, 상기 제1 및 제2 축전 캐패시터(131, 133)의 캐패시턴스는 상기 제1 응답단자(NRS1)와 상기 제2 응답단자(NRS2)의 전압차에 의존하여 결정됨에 따라, 상기 더블 엔드 증폭기(DAMP)의 이득률은 적절한 크기로 제어될 수 있다.
한편, 본 발명의 용량성 터치 감지 시스템은 다양한 형태로 변형가능하다.
제2 실시예
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용량성 터치 감지 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제2 실시예의 용량성 터치 감지 시스템(200)은 감지 소자(210), 전하 집적기(230), 전하 측정기(240), 스위칭 소자(250), 회복 캐패시터(270) 및 컨트롤러(290)를 구비한다.
상기 감지 소자(210)는 구동 전극(EDR) 및 감지 전극(EDT)을 포함하여 형성된다. 상기 구동 전극(EDR)은 제1 구동 신호(XDR1)에 커플링된다. 그리고, 상기 구동 전극(EDR)과 상기 감지 전극(EDT) 사이에는 유전체 등이 형성되어, 상기 감지 전극(EDT)은 상기 구동 전극(EDR)에 용량성으로 커플링된다. 이에 따라, 상기 감지 전극(EDT)은 상기 구동 전극(EDR)에 인가되는 제1 구동 신호(XDR1)에 따른 유도 전하가 축전된다.
상기 전하 집적기(230)는 축전단자(NCP)와 응답단자(NRS) 사이에 형성되며, 싱글 앤드 증폭기(SAMP)를 포함한다. 그리고, 축전단자(NCP)에는 전하가 유입되며, 상기 응답단자(NRS)에는 상기 축전단자(NCP)에 축전되는 전하량에 따른 전압이 유도되어 반영된다.
이때, 상기 축전단자(NCP)는 상기 싱글 앤드 증폭기(SAMP)의 반전 입력단(-)에 연결되며, 소정의 기준전압(VREF)이 상기 싱글 앤드 증폭기(SAMP)의 비반전 입력단(+)에 연결된다. 그리고, 상기 응답단자(NRS)는 상기 싱글 앤드 증폭기(SAMP)의 출력단에 연결된다.
그리고, 상기 축전단자(NCP)와 상기 응답단자(NRS)는 리셋신호(XRS)에 응답하여 동일한 전압으로 리셋된다.
상기 전하 측정기(240)는 상기 응답단자(NRS)의 전압을 측정한다. 바람직한 실시예에서는, 상기 전하 측정기(140)는 상기 응답단자(NRR)의 전압을 디지털 데이터(XDIG)로 변환하여 출력하는 ADC 회로이다.
상기 스위칭 소자(250)는, 제1 동작 구간, 예를 들면, 스위칭 신호(XSW)의 "H" 상태에서, 상기 감지 전극(EDT)을 상기 축전단자(NCP)에 연결한다. 그리고, 상기 스위칭 소자(250)는, 제2 동작 구간, 예를 들면, 상기 스위칭 신호(XSW)의 "L"상태에서, 상기 감지 전극(EDT)에 상기 기준전압(VREF)을 연결하도록 구동된다.
상기 회복 캐패시터(270)는 제1 보조 단자(NAS1)와 제2 보조 단자(NAS2) 사이에 형성된다. 이때, 상기 제1 보조 단자(NAS1)는 제2 구동신호(XDR2)에 커플링되며, 상기 제2 보조 단자(NAS1)는 상기 감지 전극(EDT)에 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 컨트롤러(290)는 상기 제1 구동신호(XDR1), 상기 제2 구동신호(XDR2), 상기 리셋신호(XRS) 및 상기 스위칭 신호(XSW)를 제공한다.
도 6은 도 5의 제2 실시예에 따른 용량성 터치 감지 시스템의 일예의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 6을 도 5와 함께 참조하면, 시점 t21에서, 상기 리셋신호(XRS)가 "L"로 되면, 상기 전하 집적기(230)의 상기 축전단자(NCP)와 상기 응답단자(NRS1) 사이의 리셋 상태가 해제된다.
그리고, 시점 t22에서, 상기 스위칭 신호(XSW)가 "H"로 되면, 상기 감지 전극(EDT)은 상기 축전단자(NCP)에 연결된다. 시점 t23에서, 상기 제1 구동 신호(XDR1)가 "H"로 천이하면, 상기 축전단자(NCP)에 축전되는 전하량(P21)에 따라, 상기 응답단자(NRS)의 전압레벨이 상승하게 된다(P22).
그리고, 시점 t24에서, 상기 스위칭 신호(XSW)가 "L"로 되면, 상기 감지 전극(EDT)은 상기 기준전압(VREF)으로 제어된다.
그리고, 미리 결정된 일정 갯수의 상기 제1 구동 신호(XDR1) 및 상기 제2 구동신호(XDR2)의 활성화가 발생된 후에 상기 응답단자(NRS)의 전압은 상기 전하 측정기(240)에 의하여 디지털 데이터(XDIG)로 변환한다.
이때, 상기 디지털 데이터(XDIG)로 변환되는 상기 응답단자(NRS)의 전압을 확인하여 상기 감지 소자(210)의 감지 영역 내에 물체가 진입하는지 여부를 감지할 수 있게 된다. 즉, 상기 감지 소자(210)의 감지 영역 내에 물체가 진입한 경우에는, 상기 감지 소자(210)의 감지 영역 내에 물체가 존재하지 않는 경우에 비하여, 상기 응답단자(NRS)의 전압레벨의 상승폭은 현저히 크게 된다(도 6의 Vf21 참조).
상기와 같은 제2 실시예의 용량성 터치 감지 시스템(200)에 의하여, 감지 소자(210)의 직접적인 접촉없이도, 감지 영역 내에 진입하는 물체의 감지가 가능하다.
또한, 제2 실시예의 용량성 터치 감지 시스템에 의하면, 감지 영역 내에 진입하는 물체가 있는 경우, 접촉에 의한 전하량의 변화량만이 축전 캐패시터(231)에 적용되어 응답단자(NRS)의 전압을 변화시킨다. 그러므로, 한정된 응답 영역 범위 내에서, 접촉에 따른 센싱 과정이 더 많이 반복될 수 있으므로, 전체적인 감지 능력이 향상된다.
다시 도 6을 참조하면, 상기 전하 집적기(230)는 축전 캐패시터(231), 리셋 스위치(237) 및 상기 싱글 엔드 증폭기(SAMP)를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 축전 캐패시터(231)는 상기 축전단자(NCP)와 상기 응답단자(NRS) 사이에 형성된다.
상기 리셋 스위치(237)는 상기 리셋 신호(XRS)에 응답하여 상기 축전단자(NCP)와 상기 응답단자(NRS)를 전기적으로 연결한다. 이때, 상기 축전단자(NCP)와 상기 응답단자(NRS)는 동일한 전압으로 리셋된다.
상기 싱글 엔드 증폭기(SAMP)는 상기 축전단자(NCP)의 전압을 증폭하여 상기 응답단자(NRS)의 전압으로 제공한다.
그리고, 상기 싱글 엔드 증폭기(SAMP)의 이득률은 상기 축전 캐패시터(231)의 캐패시턴스의 크기에 의하여 결정된다. 이때, 상기 축전 캐패시터(231)의 캐패시턴스는 상기 컨트롤러(290)로부터 제공되는 축전 용량 선택정보(IFSTC)에 따라 가변된다. 그리고, 상기 축전 용량 선택정보(IFSTC)는 상기 응답단자(NRS)의 전압에 의존된다.
이와 같이, 상기 축전 캐패시터(231)의 캐패시턴스가 상기 응답단자(NRS)의 전압에 의존하여 결정됨에 따라, 상기 싱글 엔드 증폭기(SAMP)의 이득률은 적절한 크기로 제어될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 용량성 터치 감지 시스템에 있어서,
    구동 전극 및 감지 전극을 포함하는 감지 소자로서, 상기 구동 전극은 제1 구동신호에 커플링되며, 상기 감지 전극은 상기 구동 전극에 용량성으로 커플링되는 상기 감지 소자;
    제1 축전단자, 제2 축전단자, 제1 응답단자 및 제2 응답단자를 가지는 더블 엔드 증폭기를 포함하는 전하 집적기로서, 상기 제1 축전단자는 상기 더블 엔드 증폭기의 반전 입력단에 연결되고, 상기 제2 축전단자는 상기 더블 엔드 증폭기의 비반전 입력단에 연결되며, 상기 제1 응답단자는 상기 더블 엔드 증폭기의 비반전 출력단에 연결되며, 상기 제2 응답단자는 상기 더블 엔드 증폭기의 반전 출력단에 연결되는 상기 전하 집적기;
    상기 제1 응답단자 및 상기 제2 응답단자의 전압차를 측정하는 전하 측정기;
    제1 동작 구간에서 상기 감지 전극을 상기 제1 축전단자에 연결하며, 제2 동작 구간에서 상기 감지 전극에 제2 축전단자에 연결하도록 구동되는 스위칭 블락;
    제1 보조 단자와 제2 보조 단자 사이에 형성되는 회복 캐패시터로서, 상기 제1 보조 단자는 제2 구동신호에 커플링되며, 상기 제2 보조 단자는 상기 감지 전극에 전기적으로 연결되는 상기 회복 캐패시터; 및
    상기 제1 구동신호 및 상기 제2 구동신호를 제공하는 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 용량성 터치 감지 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 스위칭 블락은
    상기 제1 동작 구간에서 상기 감지 전극을 상기 제1 축전단자에 연결하며, 상기 제2 동작 구간에서 상기 감지 전극을 제2 축전단자에 연결하는 제1 스위칭 소자;
    상기 제1 동작 구간에서 상기 제2 축전단자에 기준 전압을 인가하도록 구동되는 제2 스위칭 소자; 및
    상기 제2 동작 구간에서 상기 제1 축전단자에 상기 기준 전압을 인가하도록 구동되는 제3 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 용량성 터치 감지 시스템.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 회복 캐패시터는
    회복 용량 선택정보에 따라 가변되는 캐패시턴스를 가지며,
    상기 회복 용량 선택정보는
    상기 제1 응답단자 및 제2 응답단자의 전압차에 의존되는 것을 특징으로 하는 용량성 터치 감지 시스템.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 전하 집적기는
    상기 제1 축전단자와 상기 제1 응답단자 사이에 형성되는 제1 축전 캐패시터;
    상기 제2 축전단자와 상기 제2 응답단자 사이에 형성되는 제2 축전 캐패시터;
    상기 제1 축전단자와 상기 제1 응답단자를 동일한 전압으로 리셋하도록 구동되는 제1 리셋 스위치;
    상기 제2 축전단자와 상기 제2 응답단자를 동일한 전압으로 리셋하도록 구동되는 제2 리셋 스위치; 및
    상기 더블 엔드 증폭기를 구비하는 것을 특징으로 하는 용량성 터치 감지 시스템.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 축전 캐패시터는
    축전 용량 선택정보에 따라 가변되는 캐패시턴스를 가지며,
    상기 축전 용량 선택정보는
    상기 제1 응답단자 및 상기 제2 응답단자의 전압차에 의존되는 것을 특징으로 하는 용량성 터치 감지 시스템.
  6. 용량성 터치 감지 시스템에 있어서,
    구동 전극 및 감지 전극을 포함하는 감지 소자로서, 상기 구동 전극은 제1 구동신호에 커플링되며, 상기 감지 전극은 상기 구동 전극에 용량성으로 커플링되는 상기 감지 소자;
    축전단자의 전하량에 따른 전압을 응답단자에 반영하는 전하 집적기;
    상기 응답단자의 전압을 측정하는 전하 측정기;
    제1 동작 구간에서 상기 감지 전극을 상기 축전단자에 연결하며, 제2 동작 구간에서 상기 감지 전극에 기준전압에 연결하도록 구동되는 스위칭 소자;
    제1 보조 단자와 제2 보조 단자 사이에 형성되는 회복 캐패시터로서, 상기 제1 보조 단자는 제2 구동신호에 커플링되며, 상기 제2 보조 단자는 상기 감지 전극에 전기적으로 연결되는 상기 회복 캐패시터; 및
    상기 제1 구동신호 및 상기 제2 구동신호를 제공하는 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 용량성 터치 감지 시스템.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 회복 캐패시터는
    회복 용량 선택정보에 따라 가변되는 캐패시턴스를 가지며,
    상기 회복 용량 선택정보는
    상기 제1 응답단자 및 제2 응답단자의 전압차에 의존되는 것을 특징으로 하는 용량성 터치 감지 시스템.
  8. 제6 항에 있어서, 상기 전하 집적기는
    상기 축전단자와 상기 응답단자 사이에 형성되는 축전 캐패시터;
    상기 축전단자와 상기 응답단자를 동일한 전압으로 리셋하도록 구동되는 리셋 스위치; 및
    상기 축전 단자의 전압을 증폭하여 상기 응답단자의 전압로 발생하는 싱글 엔드 증폭기를 구비하는 것을 특징으로 하는 용량성 터치 감지 시스템.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 축전 캐패시터는
    축전 용량 선택정보에 따라 가변되는 캐패시턴스를 가지며,
    상기 축전 용량 선택정보는
    상기 응답단자의 전압에 의존되는 것을 특징으로 하는 용량성 터치 감지 시스템.
KR1020110143293A 2011-12-27 2011-12-27 감지 능력이 개선되는 용량성 터치 감지 시스템 KR101307791B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110143293A KR101307791B1 (ko) 2011-12-27 2011-12-27 감지 능력이 개선되는 용량성 터치 감지 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110143293A KR101307791B1 (ko) 2011-12-27 2011-12-27 감지 능력이 개선되는 용량성 터치 감지 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130075089A KR20130075089A (ko) 2013-07-05
KR101307791B1 true KR101307791B1 (ko) 2013-09-12

Family

ID=48989040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110143293A KR101307791B1 (ko) 2011-12-27 2011-12-27 감지 능력이 개선되는 용량성 터치 감지 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101307791B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101987526B1 (ko) * 2016-03-07 2019-09-30 전용원 공통 전압을 효과적으로 감소하는 지문 인식 시스템
KR101875368B1 (ko) * 2017-07-22 2018-08-03 주식회사 센소니아 감지 효율을 향상시키는 지문 인식 센서

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100977170B1 (ko) 2010-03-12 2010-08-20 주식회사 티엘아이 축전단자의 전압을 신속히 회복하는 용량성 터치 감지 시스템
KR101033316B1 (ko) 2009-11-19 2011-05-09 주식회사 티엘아이 용량성 터치 감지 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101033316B1 (ko) 2009-11-19 2011-05-09 주식회사 티엘아이 용량성 터치 감지 시스템
KR100977170B1 (ko) 2010-03-12 2010-08-20 주식회사 티엘아이 축전단자의 전압을 신속히 회복하는 용량성 터치 감지 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130075089A (ko) 2013-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9244569B2 (en) Capacitive sensing analog front end
KR102337627B1 (ko) 커패시턴스 검출 회로, 터치 장치와 단말 장치
US9214938B2 (en) Capacitive sensor interface and method
US8536881B2 (en) Touch sensing system, capacitance sensing circuit and capacitance sensing method thereof
US8514191B2 (en) Touch panel sensing circuit
US20100097078A1 (en) Noise Handling in Capacitive Touch Sensors
CN102207804B (zh) 电容式感测模拟前端
KR101178731B1 (ko) 터치스크린의 터치라인신호 처리회로
JP4729477B2 (ja) 物体検出
TW201102668A (en) Capacitance measurement circuit and method
US20110090173A1 (en) Sensing circuit for use with capacitive touch panel
US10324573B2 (en) Sensing devices for sensing electrical characteristics
US8421774B2 (en) Sensing circuit for use with capacitive touch panel
CN102135828B (zh) 信号量测的方法与装置
US20110187663A1 (en) Object sensing apparatus, touch sensing system, and touch sensing method
KR101307791B1 (ko) 감지 능력이 개선되는 용량성 터치 감지 시스템
TWI479400B (zh) 電容式觸控面板的感測電路及其方法
CN101957698B (zh) 电容式触控板的对象定位检测器及方法
CN108475133B (zh) 触摸板用驱动电路及利用其的触摸感测方法
KR101033316B1 (ko) 용량성 터치 감지 시스템
US20190354225A1 (en) Touch detection method and touch detection apparatus
US11054933B2 (en) Touch sensor circuit and touch sensor method
CN1952863B (zh) 触摸式感应装置
KR101765443B1 (ko) 센싱 성능이 개선된 터치 감지 시스템
KR101191221B1 (ko) 축전 캐패시턴스가 조절되는 용량성 터치 감지 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160829

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170825

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180801

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190825

Year of fee payment: 7