KR101463894B1 - 효율적인 면적의 전하 신호 변환기를 사용하는 터치스크린 감지 장치 - Google Patents

효율적인 면적의 전하 신호 변환기를 사용하는 터치스크린 감지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 터치스크린 감지 장치(100)는, 정전 용량 방식의 터치스크린 패널(20)에 대한 터치 입력의 감지를 위한 것으로서, 상기 터치스크린 패널(20)의 드라이빙 라인에 가해지는 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부(300); 및 상기 터치스크린 패널(20)의 센싱 라인으로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하는 전하 신호 변환부(200);를 적어도 포함하는 터치스크린 감지 장치에 있어서,
상기 전하 신호 변환부(200)의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호를 생성하되, 상기 참조 신호는 상기 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호로서 상기 구동 신호 또는 외부 신호를 이용하여 생성하는 참조 신호 생성부(100);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
본 발명에 따르면, 전하 신호의 오프셋 값을 최소화 또는 제거할 수 있으며, 피드백 캐패시터의 크기를 최소화할 수 있으며, 효율적인 ADC의 입력 다이나믹 레인지 사용이 가능함과 동시에 정밀한 터치 감지를 용이하게 하는 효과가 있다.

Description

효율적인 면적의 전하 신호 변환기를 사용하는 터치스크린 감지 장치{Touch Screen Controller Using Area Efficient Charge Signal Converter}
본 발명은 정전용량 방식의 터치스크린 패널에 이용되는 터치스크린 컨트롤러에 관한 것이며, 특히 터치스크린 컨트롤러의 전하 신호 변환기(이하 '전하 신호 변환부'라고도 한다)에 관한 것이다.
스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 스마트 기기의 보급은 기존의 키보드, 마우스, 또는 키패드로 대변되던 입력장치의 틀을 깨고 터치스크린(Touch Screen)의 확산을 일으켰다.
개인용 컴퓨터에서 주로 사용되던 키보드나 마우스는 휴대성이 떨어져 스마트 기기의 입력 장치로 부적합하며, 기존 휴대폰에서 사용되던 키패드는 숫자 또는 문자 입력과 특정 기능을 수행하는 버튼으로만 이루어져 입력 다양성이 제한적이다.
하지만 터치스크린은 키보드, 마우스 및 키패드의 기능을 기기의 LCD나 OLED 등의 디스플레이 화면상에서, 디스플레이와 통합된 터치스크린 패널(Touch Screen Panel)을 추가하는 것으로써 구현 가능하기 때문에, 별도의 물리적 장치가 필요 없다는 장점이 있으며, 이 때문에 터치스크린은 스마트 기기의 입력 장치로 각광받고 있다.
터치스크린은 입력 장치인 터치스크린 패널과 신호 처리 장치인 터치스크린 컨트롤러(Touch Screen Controller) 및 기타 장치들로 구성된다. 또한 터치스크린은 터치 입력을 감지하는 방식에 따라 정전 용량 방식, 저항막 방식, 적외선 방식, 표면 탄성파 방식 등으로 구분된다. 이 중에서 멀티 터치(Multi Touch)를 지원하고 내구성이 좋으며 터치스크린 패널의 투명도가 우수하여 화면 품질을 저하시키지 않는 정전 용량 방식의 터치스크린이 많이 사용되고 있다. 정전 용량 방식의 터치스크린은 터치스크린 패널의 캐패시턴스(Capacitance) 변화를 이용하여 터치 입력을 감지하게 된다. 정전 용량 방식의 터치스크린은 감지하는 캐패시턴스의 종류에 따라 셀프 캐패시턴스(Self Capacitance) 감지 방법과 뮤추얼 캐패시턴스(Mutual Capacitance) 감지 방법으로 다시 나뉘며, 터치스크린이 사용되는 기기의 특성에 따라 어떤 방식의 정전 용량 터치스크린을 사용할지 결정하게 된다.
그리고, 터치스크린 패널은 투명 전극의 드라이빙 라인(Driving Line)과 센싱 라인(Sensing Line) 등으로 구성될 수 있으며, 터치스크린 컨트롤러는 터치스크린 패널의 드라이빙 라인으로 정현파, 구형파, 삼각파 등의 구동 신호나 주파수 분할 다중 변조(Frequency-Division Multiplexing), 코드 분할 다중 변조(Code-Division Multiplexing) 등의 변조 방법에 따른 구동 신호를 인가하게 된다. 드라이빙 라인으로 인가된 구동 신호는 터치스크린 패널의 드라이빙 라인과 센싱 라인 사이에 형성되는 뮤추얼 캐패시턴스에 따른 전하 신호(Charge Signal)로 센싱 라인을 통해 다시 터치스크린 컨트롤러로 전해지게 된다.
터치스크린 컨트롤러(Touch Screen Controller)는 터치스크린 패널의 센싱 라인으로부터 입력되는 전하 신호를 전하 신호 변환부를 통해 전압 신호로 변환 한 뒤 터치 감지 여부를 판단하게 된다. 전하 신호 변환부로는 전하 증폭기, 적분기, 트랜스임피던스 증폭기 등이 있다.
터치스크린 컨트롤러는 전하 증폭기(Charge Amplifier)를 통해 전하 신호를 전압 신호로 변환하거나 샘플 및 홀드 (Sample and Hold) 과정을 통해 전하 전달(Charge Transfer) 방식으로 적분기(Integrator)에 전달하여 전하 신호를 누적하여 전압 신호로 변환해 준다. 이 외에도 트랜스임피던스 증폭기(Transimpedance Amplifier), 피크 검출기 등을 사용하는 방식이 제안되었다. 이렇게 변환된 전압 신호는 아날로그 디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter)에서 디지털 신호로 변환되는데 경우에 따라 잡음(Noise) 제거 및 오프셋(Offset) 제거를 위해 차동 이득 증폭기(Differential Gain Amplifier)나 안티 앨리어싱 필터(Anti-Aliasing Filter) 등을 통과하기도 한다. 아날로그 디지털 변환기에 의해 변환된 디지털 신호는 추가적인 잡음 제거나 오프셋 제거 등을 위해 디지털 신호 처리부를 통과하게 되는데 여기서 터치스크린 패널의 각 좌표에서의 캐패시턴스 값을 복원하게 되고 이에 따라 터치가 감지된 좌표 추출과 제스쳐 인식 등이 이루어 지게 된다.
일반적으로 터치스크린 패널로 유입되는 잡음의 영향을 줄이기 위해 구동 신호의 크기를 크게 하는 반면 터치스크린 컨트롤러에서 처리할 수 있는 전압의 크기는 한정되어 있으므로 전하 증폭기에서 전하 신호를 전압 신호로 변환할 때 전압 신호의 범위를 구동 신호보다 축소하여 변환한다. 이때 전하 증폭기에 필요한 피드백 캐패시터의 크기는 터치스크린 패널의 뮤추얼 캐패시턴스 크기보다 커야 하는데 이는 구현에 필요한 면적이 증가함을 의미하며 구현되는 터치스크린 컨트롤러의 면적 중 상당부분을 차지하게 된다.
특히 많은 채널을 가진 터치스크린패널의 센싱 라인을 처리하기 위해 각 채널에 대응되는 병렬 구조의 전하 증폭기를 사용하는 경우, 제한된 칩 면적에 의해 구현할 수 있는 채널의 수가 제한받으므로 대화면의 터치스크린 패널을 처리하기 위해서는 여러 개의 터치스크린 컨트롤러를 사용해야 하기도 한다.
또한 터치 입력에 따른 뮤추얼 캐패시턴스의 변화량은 일반적으로 20% 내외이므로 나머지 캐패시턴스는 오프셋으로 작용하게 된다. 이는 전체 신호의 20%의 변화량만으로 터치 입력 변화를 감지해야 하므로 정확한 뮤추얼 캐패시턴스 변화를 감지하는데 어려움이 있다.
상기한 종래 기술의 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이 아니므로 이러한 인식을 기반으로 선행기술들과 대비한 본 발명의 진보성을 판단하여서는 아니됨을 밝혀둔다.
본 발명의 목적은 위와 같은 기존 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 적은 칩 면적으로도 많은 채널을 처리할 수 있는 터치스크린 감지 장치를 제공하는 데 있다.
또는, 본 발명의 다른 목적은 오프셋 전압을 최소화할 수 있는 터치스크린 감지 장치를 제공하는 데 있다.
또는, 본 발명의 다른 목적은 정밀한 터치 감지가 가능한 터치스크린 감지 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 터치스크린 감지 장치는, 정전 용량 방식의 터치스크린 패널에 대한 터치 입력의 감지를 위한 것으로서, 상기 터치스크린 패널의 드라이빙 라인에 가해지는 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부; 및 상기 터치스크린 패널의 센싱 라인으로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하는 전하 신호 변환부;를 적어도 포함하는 터치스크린 감지 장치에 있어서,
상기 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호를 생성하되, 상기 참조 신호는 상기 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호로서 상기 구동 신호 또는 외부 신호를 이용하여 생성하는 참조 신호 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
본 발명에 따른 터치스크린 감지 장치는, 정전 용량 방식의 터치스크린 패널에 대한 터치 입력의 감지를 위한 것으로써 상기 터치스크린 패널로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하는 전하 신호 변환부를 적어도 포함하는 터치스크린 감지 장치에 있어서,
상기 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호로서, 상기 터치스크린 패널에 가해지는 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호가 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 전하 신호 변환부의 참조 신호를 기존의 고정 전압 신호(DC Signal) 대신 구동 신호와 동일한 주파수의 주기 신호(Periodic Signal)를 사용함으로써, 전하 신호의 오프셋 값을 최소화 또는 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 전하 신호 변환부의 참조 신호를 기존의 고정 전압 신호(DC Signal) 대신 구동 신호와 동일한 주파수의 주기 신호(Periodic Signal)를 사용함으로써, 전하 신호 변환부에 필요한 피드백 캐패시터의 크기를 줄일 수 있으며, 터치스크린 감지 장치의 구현에 필요한 칩 면적을 감소시키는 효과가 있다. 이에 따라 본 발명의 일 양상에 따르면, 같은 칩 면적에 더 많은 수의 채널을 가지는 터치스크린 감지 장치를 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 전하 신호의 오프셋을 최소화 또는 제거함으로써 터치 입력에 따른 변화만을 증폭시켜 효율적인 ADC의 입력 다이나믹 레인지 사용이 가능함과 동시에 정밀한 터치 감지를 용이하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 잡음 적응 장치를 통해 터치스크린 패널로 유입되는 외부 잡음을 전하 증폭기에서 오프셋과 함께 제거할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 감지 장치(10)을 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 신호 변환부(200)의 구성과 터치스크린 패널(20)의 전기적 모델을 도시한 도면이다.
도 3(a)는 종래의 터치스크린 감지장치에서 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호(VREF)를 나타낸 것이며, 도3(b)는 본 발명의 일 양상에 따른 터치스크린 감지장치에서 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호(VREF)의 파형을 나타낸 것이다.
도 4(a)는 종래 전하 신호 변환부의 출력 전압을 나타낸 그래프이며, 도 4(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 감지 장치에서 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호(VREF)를 나타낸 그래프이며, 도 4(c) 및 도 4(d)는 모두 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 감지 장치에서 전하 신호 변환부의 출력 전압을 나타낸 그래프이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 양상에 따른 터치스크린 감지 장치의 다른 예들을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 신호 생성부의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 구동 신호 생성부(300)에서 출력되는 출력 신호의 파형을 예시적으로 도시한 도면으로서, 도 9(a)는 정현파 출력 신호이며, 도 9(b)는 삼각파 출력 신호이다.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 일 양상에 따른 참조 신호 생성부(100)의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 16은 도 10의 실시예에 따른 참조 신호 생성부에서 위상 차이에 따른 위상 오차 검출기의 출력 파형 예와 위상 정렬기 출력 파형의 예를 도시한 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 감지 장치(10)의 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전하 신호 변환부(200)의 구성과 터치스크린 패널(20)의 전기적 모델을 도시한 도면이다.
터치스크린 패널(20)은 투명 전극(ITO)을 구비하여, 터치 입력에 따라 입력 지점의 캐패시턴스가 변화한다.
터치스크린 패널(20)은 투명 전극으로 이루어진 복수의 드라이빙 라인과 센싱 라인으로 이루어져 있으며, 드라이빙 라인으로 구동 신호가 인가되면 드라이빙 라인과 센싱 라인 사이에 형성되는 뮤추얼 캐패시턴스의 값에 따른 전하 신호가 다시 터치스크린 감지 장치(10)로 전달된다. 각 드라이빙 라인은 번갈아 가며 구동 신호가 인가 될 수도 있고 한번에 여러 채널의 드라이빙 라인에 구동 신호가 인가될 수도 있다.
터치스크린 패널(20)의 각 드라이빙 라인 및 센싱 라인은 기생 저항 및 기생 캐패시턴스를 가지며, 드라이빙 라인 및 센싱 라인 사이에는 뮤추얼 캐패시턴스를 가지는 바, 도 2는 드라이빙 라인에 대한 기생 저항(RP , Drv) 및 기생 캐패시턴스(CP,Drv)와, 센싱 라인에 대한 기생 저항(RP , Sen) 및 기생 캐패시턴스(CP,Sen)와 드라이빙 라인 및 센싱 라인 사이의 뮤추얼 캐패시턴스(CM)를 표시하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 감지 장치(20)는 정전 용량 방식의 터치스크린 패널(20)과 전기적으로 연결되어, 정전 용량 방식의 터치스크린 패널(20)에 대한 터치 입력을 감지하기 위한 것으로서, 구동 신호 생성부(300), 참조 신호 생성부(100), 전하 신호 변환부(200), 아날로그 디지털 변환부(400) 및 디지털 신호 처리부(500)를 포함하여 구성된다.
구동 신호 생성부(300)는 터치스크린 패널(20)의 드라이빙 라인에 가해지는 구동 신호를 생성하며, 전하 신호 변환부(200)은 터치스크린 패널(20)의 센싱 라인으로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하며, 아날로그 디지털 변환부(400)는 전하 신호 변환부의 출력 전압을 디지털 신호로 변환해 주며, 디지털 신호 처리부는 아날로그 디지털 변환부(400)의 출력 신호를 이용해 노이즈 제거, 좌표 계산, 제스쳐(Gesture) 인식 등의 기능을 수행한다.
전하 신호 변환부(200)는 통상적 의미의 전하 증폭기(Charge Amplifier)뿐만 아니라 적분기(Integrator), 캐패시턴스 전압 변환기(Capacitance-to-Voltage Converter) 등을 포함한다.
전하 신호 변환부(200)의 한 예인 전하 증폭기는 도 2에 도시된 바와 같이 연산 증폭기(Operational Amplifier) 또는 OTA(Operational Transconductance Amplifier)와 피드백 캐패시터(CFB)를 포함하며, 필요에 따라 피드백 리셋 스위치(Reset) 및 피드백 저항(RFB)이 추가될 수 있는 것을 특징으로 한다.
터치스크린 패널(20)의 드라이빙 라인에 인가되는 구동 신호(VIN)는 터치스크린 패널(20)의 기생 저항(RP , Drv)과 기생 캐패시턴스(CP,Drv)로 이루어진 RC 네트워크를 통과하며 드라이빙 라인과 센싱 라인 사이에 형성되어있는 뮤추얼 캐패시턴스 값(CM)에 따른 전하 신호가 되어 센싱 라인을 통해 전하 증폭기의 반전 입력단으로 전달된다.
그런데 종래의 터치스크린 감지 장치에서는 전하 증폭기의 비반전 입력단('+'표시 입력)으로 참조 신호가 인가되는데 있어서, 전하 증폭기의 공통 모드 전압인 DC 전압이 인가되었다.
따라서 종래의 터치스크린 감지 장치에서와 같이 전하 증폭기의 비반전 입력단('+'표시 입력)에 DC 전압이 입력되는 경우, 전하 증폭기의 출력 전압(VOUT)은 다음과 같은 수식으로 나타난다.
Figure 112013011890489-pat00001
따라서 전하 증폭기의 출력은 터치스크린 패널(20)로 입력되는 구동 신호의 크기(VIN)와 뮤추얼 캐패시턴스(CM)크기에 비례하며 전하 증폭기의 피드백 캐패시턴스(CFB)크기에 반비례하게 된다.
그런데, 상기와 달리 본 발명에서는 전하 신호 변환부(200)의 비반전 입력단에 DC 전압을 인가하는 것이 아니라, 전하 신호 변환부(200)의 비반전 입력단에 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호를 인가하는 것을 일 특징으로 한다.
따라서 본 발명의 일 양상에 따르면, 종래의 터치스크린 감지 장치와 달리 참조 신호 생성부(100)를 더 구비하며, 참조 신호 생성부(100)는 전하 신호 변환부(200)의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호를 생성하되, 상기 참조 신호는 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호를 생성하여 인가하며, 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호를 생성하기 위해서, 구동 신호 또는 외부 신호를 이용한다.
도 3(a)는 종래의 터치스크린 감지장치에서 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호(VREF)를 나타낸 것이며, 도3(b)는 본 발명의 일 양상에 따른 터치스크린 감지장치에서 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호(VREF)의 파형을 나타낸 것이다.
종래 터치스크린 감지장치의 전하 신호 변환부에서 사용하던 참조 신호는 DC 전압인 VCM 값으로 일정하게 유지된다.
하지만 본 발명의 일 양상에 따른 참조 신호는 주기성을 가지는 파형으로 시간에 따라 일정하게 변화하는 파형을 지니며 터치스크린 패널(20)에 인가되는 구동 신호와 동일한 주파수를 가지게 한다. 이때 파형의 평균값 혹은 공통모드 전압은 전하 신호 변환부의 공통모드 전압을 따를수도 있으나 항상 같아야 하는 것은 아니다.
그리고 파형의 형태 역시 도 3(b)의 정현파 외에도 구형파, 삼각파 등의 파형을 나타낼 수 있으며 구동 신호 생성부(300)에서 만들어지는 구동 신호와 같거나 구동 신호에서 크기 또는 위상 등이 변화된 형태를 가질 수도 있다.
본 발명의 일 양상에 따른 터치스크린 감지 장치에서 전하 신호 변환부(200)의 출력 전압(VOUT)은 다음 수식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013011890489-pat00002
여기서, CP는 전하 신호 변환부(200)의 반전 입력단에서 바라본 터치스크린 패널(10)의 기생 캐패시턴스의 총합이며, VREF는 전하 신호 변환부(200)의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호의 크기이며, VIN은 구동 신호의 크기이며, CM은 터치스크린 패널(20)에서 드라이빙 라인 및 센싱 라인 사이의 뮤추얼 캐패시턴스이며, CFB는 전하 신호 변환부(200)의 피드백 캐패시턴스이다.
종래 전하 신호 변환부의 출력과 비교하여 볼 때, 본 발명에 따른 전하 신호 변환부의 출력은 위 식에서 2번째 항을 더 가지게 된다.
위 식에서 전하 신호 변환부(200)의 피드백 캐패시턴스(CFB)를 공통분모로 하고, VREF 의 값이 상대적으로 매우 작기 때문에 무시하여 근사하면 다음 식과 같다.
Figure 112013011890489-pat00003
위 식에서 알 수 있듯이 전하 신호 변환부의 출력 전압이 참조 신호에 의해 상쇄되는 부분이 있으므로, 종래의 전하 신호 변환부의 출력 전압과 비교했을 때 더 작아짐을 알 수 있다.
이는 반대로 생각하면 전하 신호 변환부의 피드백 캐패시턴스(CFB )가 커진 것과 같은 효과를 낸다고 볼 수 있다.
따라서 종래의 전하 신호 변환부의 출력 전압과 같은 크기의 전압을 가지기 위해서, 본 발명의 일 양상에 따른 전하 신호 변환부에서 필요로 하는 피드백 캐패시턴스는, 참조 신호의 크기와 터치스크린 패널(20)의 기생 캐패시턴스에 의해 전하 신호가 상쇄되는 만큼 감소시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명과 같은 참조 신호를 사용하면, 전하 신호 변환부(200)의 피드백 캐패시턴스를 감소시킬 수 있기도 하지만, 터치 입력에 따른 뮤추얼 캐패시턴스 변화량에 따른 전하 신호 변환부의 출력 변화를 증폭시킬 수도 있다.
뮤추얼 캐패시턴스 변화에 따른 전하 신호 변환부의 출력 변화(ΔVOUT)는 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112013011890489-pat00004
터치 입력에 따른 전하 신호 변환부의 출력 전압 변화는 뮤추얼 캐패시턴스의 변화량과 구동 신호의 크기에 비례하고 전하 신호 변환부의 피드백 캐패시턴스(CFB )에 반비례한다.
종래 터치스크린 감지장치에서는 전하 신호 변환부를 포화 영역에서 동작시키기 위해 피드백 캐패시턴스를 일정 수준 이하로 감소시킬 수 없었으므로, 터치 입력에 따른 전하 신호 변환부의 출력 전압 변화도 제한되어 있었다.
하지만 본 발명의 일 양상에 따른 터치스크린 감지장치를 사용하게 되면 참조 신호에 의해 전하 신호 변환부를 포화 영역에서 동작시키기 위한 제약 조건이 동일하여도, 상기한 바와 같이 피드백 캐패시턴스를 감소시킬 수 있는 만큼 터치 입력에 따른 전하 신호 변환부에서 출력의 변화(ΔVOUT)를 증가시킬 수 있다. 즉, 위식을 참조하면, 피드백 캐패시턴스(CFB )가 작아지는 만큼 출력의 변화(ΔVOUT)가 증가되는 것을 알 수 있다.
도 4(a)는 종래 전하 신호 변환부의 출력 전압을 나타낸 그래프이며, 도 4(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 감지 장치에서 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호(VREF)를 나타낸 그래프이며, 도 4(c) 및 도 4(d)는 모두 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 감지 장치에서 전하 신호 변환부의 출력 전압을 나타낸 그래프이다.
도 4(c)는 도 4(a)의 터치스크린 감지 장치와 피드백 캐패시턴스 및 구동 신호의 크기 등이 동일한 경우이며, 도 4(d)에서는 구동 신호의 크기 및/또는 피드백 캐패시턴스를 조정하여 출력 전압을 더 크게 한 것이다.
종래의 터치스크린 감지 장치에서는 터치 입력에 따른 뮤추얼 캐패시턴스 변화량만큼 전하 증폭기 출력의 전압도 변화하였다. 따라서 뮤추얼 캐패시턴스의 오프셋 값은 전하 증폭기 출력의 오프셋 전압으로 나타났다.
하지만 본 발명의 일 양상에 따른 터치스크린 감지장치를 사용하면 참조 신호에 의해 전하 신호의 오프셋 값이 상쇄되어 감소하므로 전하 신호 변환부의 출력 전압에서 오프셋 전압도 줄어들게 된다.
또한 전하 신호 변환부의 피드백 캐패시턴스의 크기를 더욱 감소시킬 수 있으므로, 이 경우 터치 입력에 따른 출력 전압의 변화량도 더 커지게 되며, 추가적인 오프셋 제거 회로나 터치 입력에 따른 전하 신호 변환부의 출력 전압 변화를 증폭하는 회로 없이도 정밀한 터치 감지가 가능해 진다.
본 발명의 일 양상에 따른 터치스크린 감지 장치는, 참조 신호를 구동 신호와 동일한 주파수의 주기 신호로 사용함으로써 터치스크린 패널에서 입력되는 전하 신호에 존재하는 오프셋을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
또한 구동 신호 발생부에서 터치스크린 패널로 인가되는 신호의 크기에 관계없이 전하 신호 변환부의 연산 증폭기 또는 OTA가 포화 영역에서 동작할 수 있도록 한다. 그리고 이 때문에 터치스크린 패널에서 유입되는 잡음의 영향을 줄이기 위해 구동 신호 발생부에서 생성하는 신호의 크기를 증가시키는 경우에도 전하 신호 변환부가 포화 영역에서 동작하도록 피드백 캐패시터의 크기를 함께 증가시키지 않아도 된다. 즉, 같은 크기의 신호를 터치스크린 패널로 인가할 때 터치스크린 감지 장치의 전하 신호 변환부가 포화 영역에서 동작하도록 하기 위해 필요로 하는 피드백 캐패시터의 크기를 종래 기술에 비해 감소시킬 수 있는 효과를 가진다.
전하 신호 변환부에서 참조 신호로 사용하는 주기 신호는 전하 신호에 존재하는 오프셋이나 노이즈를 제거하거나 전하 신호 변환부에 사용되는 피드백 캐패시턴스의 크기를 줄일 수 있는 주기성 파형을 포함한다. 터치스크린 패널의 특성에 따라 구동 신호 생성부에서 만들어지는 신호를 그대로 이용할 수도 있고 크기나 위상을 변화시켜 사용할 수도 있다. 또한 구동 신호 생성부에서 생성되는 구동 신호와는 독립적인 별개의 신호를 사용할 수도 있다.
구동 신호 생성부에서 만들어지는 신호를 참조 신호로 취하는 경우 터치스크린 패널을 통과해서 전하 증폭기에 도달하는 전하 신호와의 위상을 맞춰주기 위해 위상 보정 장치를 사용할 수 있으며, 터치스크린 패널의 기생 저항과 기생 캐패시턴스 등에 따른 특성에 따라 주기 신호의 크기를 조절해 주는 참조 신호 생성부가 사용될 수 있다. 참조 신호 생성부의 구체적인 구성에 대해서는 도 10 내지 도 16을 통하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 양상에 따른 터치스크린 감지 장치의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 1의 실시예와 비교했을 때 도 5의 터치스크린 감지 장치는 터치스크린 패널의 여러 센싱 라인을 DEMUX(610)를 이용해 차례대로 하나의 전하 신호 변환부(200)에 전달하게 된다. 따라서 본 실시예의 터치스크린 감지 장치에는 터치스크린 패널의 센싱 라인의 수보다 적은 수의 전하 신호 변환부(200)와 아날로그 디지털 변환부(400) 등이 있으면 된다.
도 6은 본 발명의 일 양상에 따른 터치스크린 감지 장치의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5의 터치스크린 감지 장치와 다른 점은, 터치스크린 패널의 여러 센싱 라인에 대해 각각 대응하는 전하 신호 변환부를 통해 전압 신호로 변환한 후 변환된 각 채널의 전압 신호를 DEMUX(620)를 이용해 아날로그 디지털 변환기에 차례대로 전달하게 된다. 따라서 본 실시예의 터치스크린 감지 장치에는 터치스크린 패널의 센싱 라인 수보다 같거나 많은 수의 전하 신호 변환부가 존재하고 그보다 적은 수의 아날로그 디지털 변환부가 필요하다.
도 7은 본 발명의 일 양상에 따른 터치스크린 감지 장치의 또 다른 예를 도시한 도면이다. 도 1의 터치스크린 감지 장치와의 차이점은, 전하 신호 변환부 다음에 복조부(700)가 추가되어 구동 신호에 변조되어 있는 뮤추얼 캐패시턴스 값을 아날로그 디지털 변환부(400)에 입력되기 전에 복조한다는 점이다.
그리고, 이러한 복조부(700)의 추가는 도 5 및 도 6의 터치스크린 감지 장치에서도 마찬가지로 적용될 수 있다. 도 5의 터치스크린 감지 장치에 복조부가 추가되는 경우 전하 신호 변환부의 수에 따른 복조부가 각 채널에 추가되며, 도 6의 터치스크린 감지 장치에 복조부가 추가되는 경우에는 복조부가 DEMUX(620) 앞에 위치하느냐 뒤에 위치하느냐에 따라 그 수가 달라진다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 신호 생성부의 구성을 도시한 도면이다.
구동 신호 생성부(300)는 종래의 터치스크린 감지장치에 사용되는 것과 동일한 것일 수도 있다. 구동 신호 생성부(300)는 터치스크린 패널(20)의 드라이빙 라인에 인가되는 구동신호를 생성하기 위한 것으로서, 예를 들면 도 8과 같이 구성될 수 있다.
예시된 도 8의 구동 신호 생성부(300)는 D-FlipFlop들의 체인과 OR 게이트들과 저항들(R1~RN -1)의 체인 및 스위치들을 포함한다.
외부에서 인가받는 클락에 동기화 되어 있는 D-FlipFlop 체인의 각 노드 중 하나의 노드에서만 “1”이 뜨고 나머지 노드에서는 “0”이 될 때 Timing Diagram과 같은 신호가 생성된다. 즉, D-FlipFlop의 출력 노드들은 차례대로 "1"을 전달하게 되고 이에 따라 sw<1> 노드에서 N번째 노드인 sw<N> 노드까지 “1”이 클락의 주기만큼 시간차를 두고 나타나게 되고 다시 sw<N>부터 sw<1>까지 역순으로 “1”이 시간차를 두고 나타나게 된다.
이렇게 생성된 신호는 다수의 저항들(R1~RN -1)이 직렬로 연결된 저항 배열의 각 노드에 연결된 스위치의 컨트롤 신호(sw<1> ~ sw<N>)로 동작하게 된다. sw<1>부터 N번째의 sw<N>까지 신호가 오름차순과 내림차순을 반복하므로 각 저항(R1~RN -1)의 크기에 따라 정현파가 출력되거나 삼각파가 출력될 수 있다.
도 9는 구동 신호 생성부(300)에서 출력되는 출력 신호의 파형을 예시적으로 도시한 도면으로서, 도 9(a)는 정현파 출력 신호이며, 도 9(b)는 삼각파 출력 신호이다.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 일 양상에 따른 참조 신호 생성부(100)의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 10의 실시예에 따른 참조 신호 생성부(100)는 참조 신호 크기 조절기(110), 위상 오차 검출기(120) 및 위상 정렬기(130)를 포함하여 구성된다.
참조 신호 크기 조절기(110)는 생성되어 입력되는 구동 신호의 크기를 조절함으로써 참조 신호의 크기를 조절한다. 구동 신호 생성부(300)에서 생성된 구동 신호는 터치스크린 패널(20)에 인가됨과 동시에 참조 신호 생성부(100)에도 인가되는데, 이때 전하 신호 변환부(200)에서 전하 신호의 오프셋을 제거하기에 적절한 크기의 참조 신호를 생성하기 위해 구동 신호 생성부(300)에서 인가되는 구동 신호의 크기를 조절할 수 있다. 도면에서는 이득 값을 조절할 수 있는 반전 증폭기를 사용한 예를 나타내고 있으나 참조 신호 생성부(100)에서 구동 신호를 적절한 크기로 변환할 수 있는 다른 어떠한 구조도 가능하다.
그리고, 위상 오차 검출기(120)는 터치스크린 패널의 센싱 라인 출력과 크기가 조절된 구동 신호 사이의 위상 오차를 검출하여 출력한다. 즉, 위상 오차 검출기(120)는 전하 신호와 구동 신호 사이의 위상 오차를 검출하여 위상 정렬기(130)로 제공한다. 그리고, 위상 정렬기(130)은 제공된 위상 오차에 기초하여 참조 신호의 위상을 조절한다. 따라서, 위상 정렬기(130)는 전하 신호와 참조 신호 사이의 위상 오차를 기준으로 참조 신호의 위상을 조절한다.
크기가 조절된 구동 신호는 터치스크린 패널(20)의 센싱 라인 출력과의 위상 비교후 위상 정렬기(130)에서 전하 신호 변환부(200)에 전달되는 지연시간을 조절하게 된다.
터치스크린 패널(20)에 존재하는 기생 저항과 기생 캐패시턴스로 인해 구동 신호 생성부(300)에서 터치스크린 패널(20)로 인가되는 구동 신호는 위상이 변하게 되는데, 만약 참조 신호 생성부(100)에서 구동 신호의 위상을 그대로 사용하게 되면 전하 신호 변환부(200)에서 센싱 라인의 신호와 참조 신호의 위상차가 발생하므로 오프셋 제거의 실효성이 떨어질 수도 있다. 따라서 위상 정렬기(130)는 터치스크린 패널의 센싱 라인에서의 신호 위상과 크기가 조절된 구동 신호의 위상을 맞춰주게 된다. 위상 오차 검출기(120)와 위상 정렬기(130)는 PLL(Phased Locked Loop) 또는 DLL(Delay Locked Loop)과 같이 신호의 위상을 맞춰줄 수 있는 다양한 구조로 구현가능하다.
도 16은 도 10의 실시예에 따른 참조 신호 생성부에서 위상 차이에 따른 위상 오차 검출기의 출력 파형 예와 위상 정렬기 출력 파형의 예를 도시한 도면이다.
도 16(a)는 터치스크린 패널(20)에서 출력되는 전하 신호(신호 1)를 나타내며, 도 16(b)는 크기 조절된 구동 신호(신호 2)를 나타내며, 도 16(c)는 위 두 신호의 위상 차이에 따른 위상 오차 검출기(120)의 출력 파형을 나타내고, 위상 차이에 비례하는 폭을 가지는 펄스파형을 가진다. 이때, 위상 오차 검출기(120)의 출력은 펄스 외에도 두 신호간의 위상 차이 정보를 나타낼 수 있는 어떤 형태의 파형도 가능 하다.
도 16(d)는 도 16(a)와 마찬가지로 터치스크린 패널(20)에서 출력되는 전하 신호의 예를 나타내며, 도 16(e)는 도 16(b)와 마찬가지로 크기 조절된 구동 신호로서 위상 정렬기(130)를 통과하기 전의 신호이다. 도 16(e)는 위상 정렬기를 통과한 후 신호의 예로서, 위상 정렬기(130)에서는 전하 신호의 위상에 맞추어서 출력되는 참조 신호의 위상을 지연하여 조절하게 된다.
도 11은 본 발명의 일 양상에 따른 참조 신호 생성부(100)의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 11의 실시예는 도 10의 실시예에서 참조 신호 생성부(100)에 인가되던 구동 신호 대신 외부에서 인가되는 외부 신호를 이용해 참조 신호 생성부(100)에서 참조 신호를 생성하는 구조의 예를 나타낸다. 도 11의 실시예에서는 외부 신호를 이용하므로, 출력되는 참조 신호의 위상 및 주파수를 전하 신호의 위상 및 주파수와 일치시키기 위하여, 위상 및 주파수 검출기(140) 및 위상 및 주파수 정렬기(150)을 포함한다. 위상 및 주파수 검출기(140)는 전하 신호 및 크기가 조절된 외부 신호의 위상 및 주파수에 있어서 차이를 검출하며, 검출된 차이 정보를 위상 및 주파수 정렬기(150)에 제공한다. 그리고 위상 및 주파수 정렬기(150)는 이러한 정보를 입력받아 크기가 조절된 외부 신호의 위상 및 주파수를 조절한다. 결국 위상 및 주파수 정렬기(150)는 전하 신호의 위상 및 주파수에 맞추어서 외부 신호의 위상 및 주파수를 조절하게 된다.
도 12는 본 발명의 일 양상에 따른 참조 신호 생성부(100)의 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 12의 실시예는 도 10의 실시예와 비교하여 터치스크린 패널의 센싱 라인 신호(전하 신호) 대신 전하 신호 변환부(200)의 출력 신호를 기준으로 위상 오차를 검출하여 위상 정렬기(132)에 전달해 주는 구조를 가진다. 도 12의 실시에는 터치스크린 패널(20)의 센싱 라인 신호(전하 신호)와 참조 신호 사이의 위상이 맞지 않을 때 발생하는 오프셋 전압 또는 피크 전압 등을 이용한다.
위상 오차 검출기(122)는 두 신호 사이의 위상이 맞지 않을 때 발생하는 오프셋 또는 피크 전압을 위상 오차로 간주하여 그 정보를 위상 정렬기(132)에 제공하며, 위상 정렬기(132)는 제공된 정보를 기준으로 출력될 참조 신호의 위상을 조절한다. 결국 위상 정렬기(132)는 전하 신호 변환부(200)의 출력 신호에 나타나는 오프셋 전압 또는 피크 전압을 기준으로 출력될 참조 신호의 위상을 조절하게 된다.
도 13은 본 발명의 일 양상에 따른 참조 신호 생성부(100)의 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 13의 실시예는 도 10의 실시예에서 위상 오차 검출기에서 생성하던 위상 오차에 비례하는 신호를 외부 컨트롤 신호로 대체한 구조이다. 이때 외부 컨트롤 신호는 전하 신호 변환부(200) 이후에 위치하는 아날로그 디지털 변환부나 디지털 신호 처리부에 의해 인가될 수 있으며, 나아가 터치스크린 감지 장치이외의 호스트나 AP(Application Processor ) 또는 외부 스위치 등의 조작에 의해서도 인가될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 양상에 따른 참조 신호 생성부(100)의 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 14의 실시예는 도 10의 실시예에서 설명했던 참조 신호 크기 조절기(110)에 제어 신호를 제공하는 한 예를 설명하는 도면이다. 도면과 같이 전하 신호 변환부(200)에서 참조 신호에 의해 오프셋이 제거되는 정도를 오프셋 검출기(800)로써 검출하여 참조 신호 크기 조절기(110)의 이득값을 조절함으로써 오프셋 제거가 보다 효과적으로 일어날 수 있도록 한다. 참조 신호 크기 조절기(110)는 전하 신호 변환부(200)의 출력 신호에서 나타나는 오프셋 전압을 기준으로 참조 신호의 크기를 조절하게 된다.
도 14에서는 반전증폭기를 이용한 참조 신호 크기 조절기를 설명했으나, 앞서 설명한 바와 같이 실제 구현상에서는 입력되는 신호의 크기를 조절할 수 있는 다양한 구조가 가능하다. 또한, 도 14에서는 전하 신호 변환부(200)의 출력 신호에서 나타나는 오프셋 전압을 기준으로 참조 신호의 크기를 조절하였으나, 외부의 컨트롤 신호를 기준으로 참조 신호의 크기를 조절하여도 된다. 이때 외부의 컨트롤 신호는 전하 신호 변환부(200) 이후에 위치하는 아날로그 디지털 변환부나 디지털 신호 처리부에 의해 인가될 수 있으며, 나아가 터치스크린 감지 장치이외의 호스트나 AP(Application Processor ) 또는 외부 스위치 등의 조작에 의해서도 인가될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 양상에 따른 참조 신호 생성부(100)의 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 15의 실시예는 터치스크린 패널(20)로 유입되는 외부 잡음를 참조 신호에 커플링 시킴으로써 전하 신호 변환부(200)에서 잡음도 함께 제거될 수 있는 구조를 나타낸 것이다.
도면에서 터치스크린 패널(20)의 한 센싱 채널 혹은 잔여 채널을 통과한 구동 신호를 필터(160)를 통과시킴으로써 구동 신호 외의 잡음만을 참조 신호 크기 조절기(160)로 제공하며, 참조 신호 크기 조절기(160)에서는 이를 커플링하여 참조 신호에 싣게 된다. 즉, 참조 신호 크기 조절기(160)는 구동 신호 생성부에서 생성된 구동 신호 혹은 외부 참조 신호에 터치스크린 패널로부터의 잡음을 커플링시켜 위상 정렬기(130)에 전달하게 된다. 잡음 신호의 커플링을 위해 예를 들면 필터(160)의 출력과 참조 신호 크기 조절부(110)의 반전 입력단은 캐패시터(미도시)로써 연결되게 하거나, 상기 캐패시터(미도시)가 필터의 역할을 동시에 수행하도록 할 수도 있다.
따라서 전하 신호 변환부(200)에서는 센싱 채널의 전하 신호와 참조 신호에 존재하는 공통 잡음 성분을 제거할 수 있게 된다. 상기 참조 신호 생성부(100)는 전하 신호에 포함된 잡음 신호가 전하 신호 변환부(200)에서 제거될 수 있도록 하기 위해, 전하 신호에 포함된 잡음 신호를 필터링해서 참조 신호에 커플링한다.
10 : 터치스크린 감지 장치 20 : 터치스크린 패널
100 : 참조 신호 생성부 200 : 전하 신호 변환부
300 : 구동 신호 생성부 400 : 아날로그 디지털 변환부
500 : 디지털 신호 처리부

Claims (15)

  1. 정전 용량 방식의 터치스크린 패널에 대한 터치 입력의 감지를 위한 것으로서, 상기 터치스크린 패널의 드라이빙 라인에 가해지는 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부; 및 상기 터치스크린 패널의 센싱 라인으로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하는 전하 신호 변환부;를 적어도 포함하는 터치스크린 감지 장치에 있어서,
    상기 전하 신호 변환부는 상기 전하 신호가 전달되는 반전 입력단과 참조 신호가 인가되는 비반전 입력단을 구비하며,
    상기 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 상기 참조 신호를 생성하되, 상기 참조 신호는 상기 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호로서 상기 구동 신호를 이용하여 생성하는 참조 신호 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  2. 정전 용량 방식의 터치스크린 패널에 대한 터치 입력의 감지를 위한 것으로서, 상기 터치스크린 패널의 드라이빙 라인에 가해지는 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부; 및 상기 터치스크린 패널의 센싱 라인으로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하는 전하 신호 변환부;를 적어도 포함하는 터치스크린 감지 장치에 있어서,
    상기 전하 신호 변환부는 상기 전하 신호가 전달되는 반전 입력단과 참조 신호가 인가되는 비반전 입력단을 구비하며,
    상기 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 상기 참조 신호를 생성하되, 상기 참조 신호는 상기 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호로서 외부 신호를 이용하여 생성하는 참조 신호 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 참조 신호 생성부는,
    상기 생성되는 참조 신호의 크기를 조절하는 참조 신호 크기 조절기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 참조 신호 크기 조절기는,
    상기 전하 신호 변환부의 출력 신호에서 나타나는 오프셋 전압 또는 외부의 컨트롤 신호를 기준으로 상기 참조 신호의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 참조 신호 생성부는,
    상기 참조 신호의 위상을 조절하는 위상 정렬기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  6. 정전 용량 방식의 터치스크린 패널에 대한 터치 입력의 감지를 위한 것으로서, 상기 터치스크린 패널의 드라이빙 라인에 가해지는 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부; 및 상기 터치스크린 패널의 센싱 라인으로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하는 전하 신호 변환부;를 적어도 포함하는 터치스크린 감지 장치에 있어서,
    상기 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호를 생성하되, 상기 참조 신호는 상기 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호로서 상기 구동 신호를 이용하여 생성하거나 외부 신호를 이용하여 생성하는 참조 신호 생성부;를 더 포함하며,
    상기 참조 신호 생성부는,
    상기 참조 신호의 위상을 조절하는 위상 정렬기;를 포함하며,
    상기 위상 정렬기는,
    상기 전하 신호와 상기 참조 신호 사이의 위상 오차를 기준으로, 상기 전하 신호 변환부의 출력 신호에 나타나는 오프셋 전압 또는 피크 전압을 기준으로, 또는 외부의 컨트롤 신호를 기준으로 상기 참조 신호의 위상을 조절하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  7. 정전 용량 방식의 터치스크린 패널에 대한 터치 입력의 감지를 위한 것으로서, 상기 터치스크린 패널의 드라이빙 라인에 가해지는 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부; 및 상기 터치스크린 패널의 센싱 라인으로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하는 전하 신호 변환부;를 적어도 포함하는 터치스크린 감지 장치에 있어서,
    상기 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호를 생성하되, 상기 참조 신호는 상기 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호로서 외부 신호를 이용하여 생성하는 참조 신호 생성부;를 더 포함하며,
    상기 참조 신호 생성부는,
    상기 전하 신호의 위상 및 주파수에 맞추어서 상기 외부 신호의 위상 및 주파수를 조절하는 위상 및 주파수 정렬기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  8. 정전 용량 방식의 터치스크린 패널에 대한 터치 입력의 감지를 위한 것으로서, 상기 터치스크린 패널의 드라이빙 라인에 가해지는 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부; 및 상기 터치스크린 패널의 센싱 라인으로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하는 전하 신호 변환부;를 적어도 포함하는 터치스크린 감지 장치에 있어서,
    상기 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호를 생성하되, 상기 참조 신호는 상기 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호로서 상기 구동 신호를 이용하여 생성하거나 외부 신호를 이용하여 생성하는 참조 신호 생성부;를 더 포함하며,
    상기 참조 신호 생성부는,
    상기 전하 신호에 포함된 잡음 신호가 상기 전하 신호 변환부에서 제거될 수 있도록 하기 위해, 상기 전하 신호에 포함된 잡음 신호를 필터링해서 상기 참조 신호에 커플링하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  9. 정전 용량 방식의 터치스크린 패널에 대한 터치 입력의 감지를 위한 것으로서, 상기 터치스크린 패널로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하는 전하 신호 변환부를 적어도 포함하는 터치스크린 감지 장치에 있어서,
    상기 전하 신호 변환부는 상기 전하 신호가 전달되는 반전 입력단과 참조 신호가 인가되는 비반전 입력단을 구비하며,
    상기 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 상기 참조 신호로서, 상기 터치스크린 패널에 가해지는 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호가 사용되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 참조 신호는 상기 구동 신호를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 참조 신호는,
    상기 전하 신호 변환부의 출력 신호에서 나타나는 오프셋 전압 또는 외부의 컨트롤 신호를 기준으로 크기가 조절되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  12. 정전 용량 방식의 터치스크린 패널에 대한 터치 입력의 감지를 위한 것으로서, 상기 터치스크린 패널로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하는 전하 신호 변환부를 적어도 포함하는 터치스크린 감지 장치에 있어서,
    상기 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호로서, 상기 터치스크린 패널에 가해지는 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호가 사용되며,
    상기 참조 신호는,
    상기 전하 신호의 위상에 맞추어서 위상을 조절하여 생성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  13. 정전 용량 방식의 터치스크린 패널에 대한 터치 입력의 감지를 위한 것으로서, 상기 터치스크린 패널로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하는 전하 신호 변환부를 적어도 포함하는 터치스크린 감지 장치에 있어서,
    상기 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호로서, 상기 터치스크린 패널에 가해지는 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호가 사용되며,
    상기 참조 신호는,
    상기 전하 신호의 위상 및 주파수에 맞추어서 외부 신호의 위상 및 주파수를 조절하여 생성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  14. 정전 용량 방식의 터치스크린 패널에 대한 터치 입력의 감지를 위한 것으로서, 상기 터치스크린 패널로부터 출력되는 전하 신호를 전압 신호로 변환하는 전하 신호 변환부를 적어도 포함하는 터치스크린 감지 장치에 있어서,
    상기 전하 신호 변환부의 비반전 입력단에 인가되는 참조 신호로서, 상기 터치스크린 패널에 가해지는 구동 신호의 주파수와 동일한 주파수의 주기 신호가 사용되며,
    상기 전하 신호에 포함된 잡음 신호가 상기 전하 신호 변환부에서 제거될 수 있도록 하기 위해, 상기 전하 신호에 포함된 잡음 신호가 상기 참조 신호에 커플링되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
  15. 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전하 신호 변환부는,
    전하 증폭기, 적분기 또는 캐패시턴스 전압 변환기인 것을 특징으로 하는 터치스크린 감지 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100048236A (ko) * 2008-10-30 2010-05-11 삼성전자주식회사 센싱 감도를 향상시킨 터치 콘트롤러, 터치 콘트롤러를 포함하는 디스플레이 구동회로 및 디스플레이 장치
KR101085088B1 (ko) * 2010-09-01 2011-11-18 이성호 레벨시프트를 이용한 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치
KR20120083168A (ko) * 2011-01-17 2012-07-25 엘지디스플레이 주식회사 터치 감지 회로 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
JP2012243058A (ja) * 2011-05-19 2012-12-10 Panasonic Corp タッチパネル装置およびこれを備えたプラズマディスプレイ装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100048236A (ko) * 2008-10-30 2010-05-11 삼성전자주식회사 센싱 감도를 향상시킨 터치 콘트롤러, 터치 콘트롤러를 포함하는 디스플레이 구동회로 및 디스플레이 장치
KR101085088B1 (ko) * 2010-09-01 2011-11-18 이성호 레벨시프트를 이용한 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치
KR20120083168A (ko) * 2011-01-17 2012-07-25 엘지디스플레이 주식회사 터치 감지 회로 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
JP2012243058A (ja) * 2011-05-19 2012-12-10 Panasonic Corp タッチパネル装置およびこれを備えたプラズマディスプレイ装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220069232A (ko) 2020-11-20 2022-05-27 이상진 터치스크린 장치

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