KR101487638B1 - 터치 패널 시스템 및 전자 기기 - Google Patents

터치 패널 시스템 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

광범위하게 다양한 노이즈를 확실하게 제거할 수 있는 터치 패널 시스템(1)이 제공된다. 터치 패널 시스템(1)은 터치 조작을 검출하는 주 센서(31)와, 터치 조작을 검출하지 않고 노이즈 성분을 검출하는 부 센서(32)와, 주 센서(31)의 출력 신호로부터 부 센서(32)의 출력 신호를 감산하는 감산부(41)를 포함한다. 감산부(41)는 감산 처리를 행하여, 주 센서(31)의 출력 신호로부터 노이즈 성분을 제거함으로써, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호를 추출한다.

Description

터치 패널 시스템 및 전자 기기{TOUCH PANEL SYSTEM AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 터치 패널 시스템, 및 터치 패널 시스템을 포함하는 전자 기기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 각각 표시 장치 등에 의해 발생되는 노이즈를 확실하고 효과적으로 제거(캔슬)할 수 있는 터치 패널 시스템 및 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 다양한 종류의 전자 기기에 터치 패널 시스템의 도입이 급속하게 진행되고 있다. 예를 들어, 터치 패널 시스템은 스마트폰 등의 휴대 정보 기기 및 자동 매표기 등의 자동 판매기에 도입된다.
터치 패널 시스템은 전형적으로 (i) 표시 장치와, (ii) 표시 장치의 상부(전방 표면)에 적층된 터치 패널을 포함하도록 구성된다. 따라서, 터치 패널상에 설치된 센서는 표시 장치에 발생되는 클록 등의 노이즈에 의해서뿐만 아니라, 외부로부터 들어오는 다른 노이즈에 의해서도 영향을 받기 쉽다. 이러한 노이즈는 터치 조작의 검출 감도의 저하를 야기한다.
특허 문헌 1에는 이러한 노이즈에 대한 대책을 포함하는 터치 패널 시스템(좌표 입력 장치)이 기재되어 있다. 특허 문헌 1의 터치 패널 시스템은 노이즈를 제거하기 위해 노이즈 처리부를 포함한다. 도 19는 특허 문헌 1의 터치 패널 시스템에 포함되는 노이즈 처리부(100)를 도시하는 블록도이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 노이즈 처리부(100)는 필터부(101), 논리 반전부(102), 및 가산부(103)를 포함한다. 필터부(101)는 터치 패널(도시되지 않음)에 설치된 센서로부터의 출력 신호(아날로그 신호)를 수신한다. 필터부(101)는 그 입력 신호에 포함되는 AC 신호 성분을 노이즈 신호로서 추출한다. 논리 반전부(102)는 이렇게 추출된 노이즈 신호의 위상을 180° 반전시킨다. 가산부(103)는 필터부(101)에 공급되고 노이즈 신호를 포함하는 입력 신호에, 위상을 180° 반전시킨 노이즈 신호를 가산한다.
그러므로, 특허 문헌 1의 터치 패널 시스템에 따르면, 필터부(101)에 의해 추출된 노이즈 신호가 반전되고, 이렇게 반전된 신호가, 센서로부터 공급되는 입력 신호(아날로그 신호)에 가산된다. 즉, 센서로부터 공급되는 입력 신호에 포함되는 노이즈 성분에, 그 노이즈 성분과 동일 레벨을 갖고 위상이 반전된 신호가 가산된다. 이것은 센서로부터 공급되는 입력 신호에 중첩된 노이즈를 상쇄한다. 이것은 센서로부터 공급되는 입력 신호에 포함되는 노이즈에 의해 주어지는 영향을 감소시킬 수 있다.
[선행기술문헌]
[특허 문헌]
[특허 문헌 1] 일본공개특허공보, Tokukai, 제2001-125744 A호(공개일: 2001년 5월 11일)
그러나, 특허 문헌 1의 터치 패널 시스템은 AC 신호 성분 이외의 다른 노이즈를 제거할 수 없다는 문제가 있다.
구체적으로, 전술한 바와 같이, 특허 문헌 1의 터치 패널 시스템은 센서로부터 공급되는 입력 신호에 대하여, 그 입력 신호에 포함되는 AC 신호 성분을 노이즈 로서 여긴다. 필터부(101)는 AC 신호를 추출하고, 그 후 논리 반전부(102)는 AC 신호의 위상을 180° 반전한다. 또한, 가산부(103)는 반전된 신호를, AC 신호 성분을 포함하는 입력 신호에 가산한다. 따라서, 특허 문헌 1에 따른 노이즈 처리에 있어서, 필터부(101)에 의해 행해지는 AC 신호 성분을 추출하는 처리가 가장 중요하다.
그러나, 특허 문헌 1에는 필터부(101)의 구성이 상세하게 개시되어 있지 않다. 따라서, 특허 문헌 1의 터치 패널 시스템이 어느 정도 노이즈를 제거할 수 있을지는 불분명하다. 또한, 특허 문헌 1에서는 아날로그 신호에 포함되는 AC 신호 성분을 노이즈로서 여긴다. 즉, 특허 문헌 1의 터치 패널 시스템에서는 기본적으로 임펄스 노이즈만을 제거하는 것을 상정하고, 임펄스 노이즈 이외의 다른 노이즈를 제거 대상으로서 상정하지 않는다. 따라서, 특허 문헌 1의 터치 패널 시스템은 임펄스 노이즈 이외의 광범위하게 다양한 노이즈를 확실하게 캔슬할 수 없다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은 광범위하게 다양한 노이즈를 확실하게 제거할 수 있는 터치 패널 시스템 및 전자 기기를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 터치 패널 시스템은, 터치 패널, 및 상기 터치 패널로부터 공급되는 신호를 처리하는 터치 패널 컨트롤러를 포함하고, 상기 터치 패널은 (i) 상기 터치 패널에 대해 행해지는 터치 조작을 검출하는 주 센서부, 및 (ii) 상기 주 센서부가 설치된 표면인 터치 패널의 표면에 설치된 부 센서부를 포함하고, 상기 터치 패널 컨트롤러는 (i) 상기 주 센서부로부터 공급되는 신호와 상기 부 센서부로부터 공급되는 신호를 수신하고, (ii) 상기 주 센서부로부터 공급되는 신호로부터, 상기 부 센서부로부터 공급되는 신호를 감산하는 감산부를 포함한다.
상기의 구성에 따르면, 상기 주 센서부와 상기 부 센서부는 상기 터치 패널의 동일 표면에(상에) 설치된다. 이것은, (i) 상기 주 센서부로부터 공급되는 출력 신호와, (ii) 상기 부 센서부로부터 공급되는 출력 신호가 둘 다 상기 터치 패널에 반영되는 각종 노이즈 신호들을 포함하게 해준다. 또한, 상기 감산부는 (i) 터치 조작으로부터 유래되는 신호와 노이즈 신호를 포함하는 주 센서부로부터 공급되는 출력 신호와, (ii) 노이즈 신호를 포함하는 부 센서부로부터 공급되는 출력 신호 간의 차분을 산출한다. 이것은, 주 센서부로부터 공급되는 출력 신호로부터 노이즈 성분을 제거함으로써, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호를 추출한다. 이것은 터치 패널에 반영되는 광범위하게 다양한 노이즈를 확실하게 제거(캔슬)할 수 있게 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 터치 패널 시스템은, 터치 패널, 및 상기 터치 패널로부터 공급되는 신호를 처리하는 터치 패널 컨트롤러를 포함하고, 터치 패널은 센서부를 포함하고, 상기 센서부는 복수의 센스 라인이 설치되어 있고 상기 터치 패널에 대해 행해지는 터치 조작을 검출하고, 상기 터치 패널 컨트롤러는 (i) 상기 센서부로부터의 신호를 수신하고, (ii) 상기 센스 라인들 중에서, 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들을 산출하는 감산부를 포함한다.
상기의 구성에 따르면, 감산부는 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호값들의 차분을 취득한다. 즉, 노이즈에 있어서 높은 상관성을 갖는 인접하는 센스 라인들 간의 각각의 차분이 산출된다. 이것은, 주 센서부로부터 공급되는 출력 신호로부터 노이즈 성분을 제거함으로써, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호를 추출한다. 이것은 터치 패널에 반영되는 각종 노이즈를 확실하게 제거(캔슬)할 수 있게 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전자 기기는 본 발명의 터치 패널 시스템을 포함한다.
따라서, 터치 패널에 반영되는 광범위하게 다양한 노이즈를 확실하게 제거(캔슬)할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 터치 패널 시스템은, (i) 상기 주 센서부로부터 공급되는 신호와 상기 부 센서부로부터 공급되는 신호를 수신하고, (ii) 상기 주 센서부로부터 공급되는 신호로부터, 상기 부 센서부로부터 공급되는 신호를 감산하는 감산부를 포함하도록 구성된다. 이것은, 주 센서부로부터 공급되는 출력 신호로부터 노이즈 성분을 제거함으로써, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호를 추출한다. 이것은 터치 패널에 반영되는 광범위하게 다양한 노이즈를 확실하게 제거(캔슬)하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 터치 패널 시스템은, (i) 상기 센서부로부터 공급되는 신호를 수신하고, (ii) 상기 센스 라인들 중에서, 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들을 산출하는 감산부를 포함하도록 구성된다. 즉, 감산부는 노이즈에 있어서 높은 상관성을 갖는 인접하는 센스 라인들 간의 각각의 차분 신호값을 구한다. 이것은, 주 센서부로부터 공급되는 출력 신호 각각으로부터 노이즈 성분을 제거함으로써, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호를 추출한다. 이것은 터치 패널에 반영되는 광범위하게 다양한 노이즈를 확실하게 제거(캔슬)하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 패널 시스템의 기본 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 3은 도 1에 도시된 터치 패널 시스템에 있어서의 감산부에 의해 처리되는 각 신호의 파형을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 5는 도 4에 도시된 터치 패널 시스템의 다른 버전에 포함되고 부 센서 그룹을 포함하지 않는 터치 패널을 도시하는 개략도이다.
도 6은 도 4에 도시된 터치 패널 시스템의 기본 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 8은 도 7에 도시된 터치 패널 시스템의 기본 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 9는 종래의 터치 패널 시스템에 채택되는 터치 패널의 구동 방법을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 터치 패널 시스템에 채택되는 터치 패널의 구동 방법(직교 시퀀스 구동 방법)을 도시하는 도면이다.
도 11은 도 10의 구동 방법을 채택하는 터치 패널의 감도와 동등한 감도를 달성하기 위해 도 9의 구동 방법을 채택하는 터치 패널에 의해 행해질 필요가 있는 처리를 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템으로서, 직교 시퀀스 구동 방법에 의해 구동되는 터치 패널을 포함하는 상기 다른 터치 패널 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 14는 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 15는 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 16은 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 17은 도 16에 도시된 터치 패널 시스템에 포함되는 완전 차동 증폭기의 일 예를 도시하는 회로도이다.
도 18은 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 19는 특허 문헌 1의 터치 패널 시스템에 설치된 노이즈 처리부를 도시하는 블록도이다.
도 20은 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 21은 도 20에 도시된 터치 패널 시스템의 기본 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 22는 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 23은 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 24는 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 25는 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 26은 본 발명에 따른 다른 터치 패널 시스템의 기본 구성을 도시하는 개략도이다.
도 27은 도 22에 도시된 터치 패널 시스템에 있어서의 판정부의 기본 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 28은 도 27에 도시된 흐름도에 있어서의 터치 정보의 인식 방법을 도시하는 모식도이다.
도 29는 터치 패널 시스템을 포함하는 휴대 전화기의 구성을 도시하는 기능 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태들에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
[실시 형태 1]
(1) 터치 패널 시스템(1)의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 터치 패널 시스템(1)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1)은 표시 장치(2), 터치 패널(3), 터치 패널 컨트롤러(4), 및 드라이브 라인 구동 회로(5)를 포함한다. 또한, 터치 패널 시스템(1)은 노이즈 캔슬 기능을 갖는다. 하기의 설명에서는, 사용자에 의해 이용되는 측을 "전방 표면"(또는 "상부")이라고 칭한다.
표시 장치(2)는 도 1에 도시되지 않은 표시 화면(표시부)을 포함한다. 표시 화면은 예를 들면, 조작용의 각종 아이콘 및 사용자의 조작 지시에 대응하는 문자 정보를 표시한다. 표시 장치(2)는, 예를 들어, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, 또는 전계 방출 디스플레이(field emission display: FED)로 구성된다. 이 디스플레이들은 일반적으로 사용되는 많은 전자 기기에 이용된다. 따라서, 그러한 디스플레이의 표시 장치(2)를 만드는 것은 범용성이 높은 터치 패널 시스템(1)을 제공한다. 표시 장치(2)는 임의의 구성을 가질 수 있으며, 임의의 특정 구성에 특별히 한정되지 않는다.
터치 패널(3)은 사용자가 그의/그녀의 손가락 또는 스타일러스 등에 의해 터치 패널(3)의 표면에 터치(가압) 조작을 행하도록 허용하여, 각종 조작 지시를 입력하도록 구성된다. 터치 패널(3)은 표시 화면을 덮도록 표시 장치(2)의 전방 표면(상부)에 적층된다.
터치 패널(3)은 동일 표면(에)상에 설치된 2개의 센서(1개의 주 센서(31)와 1개의 부 센서(32))를 포함한다. 주 센서(31)와 부 센서(32)는 서로 인접하도록 설치된다. 주 센서(31)와 부 센서(32) 각각은 정전 용량 타입의 센서이다. 정전 용량 타입의 센서가 설치된 터치 패널(3)은 높은 투과율을 갖고 내구성을 갖는다는 이점을 갖는다.
주 센서(주 센서부)(31)는 터치 패널(3)의 터치 조작이 행해지는 영역(터치 영역)에 설치된다. 주 센서(31)는 사용자가 터치 패널(3)에 대해 행하는 터치 조작을 검출한다. 터치 조작은, 예를 들면, 더블 클릭, 슬라이딩, 싱글 클릭, 또는 드래깅 등이다. 주 센서(31)에는 선형 전극으로 형성되는 센스 라인(33)이 설치된다. 센스 라인(33)은 터치 패널 컨트롤러(4)에 접속되는 일 단부를 갖는다. 이에 의해, 주 센서(31)에 의해 검출되는 신호는 센스 라인(33)을 통해 터치 패널 컨트롤러(4)에 출력된다. 즉, 주 센서(31)에 의해 검출되는 터치 조작에 대응하는 신호가 터치 패널 컨트롤러(4)에 출력된다.
부 센서(부 센서부)(32)는 터치 패널(3)에 반영되는 노이즈 성분을 검출한다. 부 센서(32)는 터치 패널(3)의 터치 조작이 행해지지 않는 영역(비터치 영역)에 설치된다. 따라서, 부 센서(32)는 터치 조작에 있어서 사용자에 의해 터치되지 않고, 부 센서(32)는 터치 패널 시스템(1)에 발생되는 각종 노이즈를 검출한다. 따라서, 부 센서(32)는 주 센서(31)와는 달리, 터치 조작에 대응하는 신호를 검출하지 않는다. 즉, 부 센서(32)는 터치 조작에 있어서 사용자에 의해 터치되지 않고, 터치 패널(3)에 발생되는 노이즈를 검출하도록 구성된다.
부 센서(32)에는 선형 전극으로 형성되는 부 센스 라인(34)이 설치된다. 부 센스 라인(34)은 센스 라인(33)에 대하여 평행하게 연장되도록(즉, 센스 라인(33)이 연장되는 방향을 따라 연장되도록) 설치된다. 부 센스 라인(34)은 터치 패널 컨트롤러(4)에 접속되는 일 단부를 갖는다. 이에 의해, 부 센서(32)에 의해 검출되는 신호는 부 센스 라인(34)을 통해 터치 패널 컨트롤러(4)에 출력된다.
한편, 터치 패널(3)은 센스 라인(33) 및 부 센스 라인(34)에 직교하도록 설치된 드라이브 라인(35)을 포함한다. 드라이브 라인(35)은 선형 전극으로 형성된다. 센스 라인(33) 또는 부 센스 라인(34)과, 드라이브 라인(35)의 교차부에는 정전 용량이 형성된다. 즉, 센스 라인(33)과 드라이브 라인(35)의 교차부에 정전 용량이 형성되어 있고, 부 센스 라인(34)과 드라이브 라인(35)의 교차부에 다른 정전 용량이 형성된다. 드라이브 라인(35)은 드라이브 라인 구동 회로(센서 구동부)(5)에 접속된다. 터치 패널 시스템(1)의 기동 시에, 드라이브 라인(35)에는 특정 주기로 전위가 공급된다.
센스 라인(33), 부 센스 라인(34), 및 드라이브 라인(35) 각각은 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide: 산화 인듐 주석) 등의 투명한 배선 재료로 형성될 수 있다. 즉, 센스 라인(33), 부 센스 라인(34), 및 드라이브 라인(35) 각각은 터치 패널(3)에 있어서의 센서 전극이다.
드라이브 라인(35)은 투명 기판 또는 투명 필름(도시되지 않음)상에 설치된다는 것을 유의한다. 또한, 드라이브 라인(35)은 절연층(도시되지 않음)에 의해 피복된다. 이 절연층상에는 센스 라인(33) 및 부 센스 라인(34)이 설치된다. 따라서, 센스 라인(33) 또는 부 센스 라인(34)과, 드라이브 라인(35)은 절연층을 개재해서 서로 절연되어 있고, 센스 라인(33) 또는 부 센스 라인(34)과, 드라이브 라인(35)은 서로 용량을 통해 결합된다. 센스 라인(33) 및 부 센스 라인(34)은 보호층(도시되지 않음)에 의해 피복된다. 즉, 터치 패널(3)에서 보호층이 전방 표면측(사용자측)에 가장 가깝도록 배치된다.
터치 패널 컨트롤러(4)는 터치 패널(3)의 주 센서(31) 및 부 센서(32)로부터 공급되는 신호(데이터)를 판독한다. 터치 패널 시스템(1)이 정전 용량 타입의 센서를 포함하기 때문에, 터치 패널 컨트롤러(4)는 터치 패널(3)에 발생되는 정전 용량을 검출한다. 구체적으로, 터치 패널 컨트롤러(4)는 (i) 센스 라인(33)과 드라이브 라인(35) 사이의 정전 용량의 변화와, (ii) 부 센스 라인(34)과 드라이브 라인(35) 사이의 정전 용량의 변화를 검출한다. 터치 패널 컨트롤러(4)는 감산부(41), 좌표 검출부(42), 및 CPU(43)를 포함한다.
감산부(41)는 (i) 주 센서(31)에 의해 출력되는 신호를 수신하기 위한 입력 단자(즉, 주 센서 출력용의 입력 단자)와, (ii) 부 센서(32)에 의해 출력되는 신호를 수신하기 위한 입력 단자(즉, 부 센서 출력용의 입력 단자)를 포함한다. 감산부(41)는 (i) 부 센서 출력용의 입력 단자에 공급되는 신호를 (ii) 주 센서 출력용의 입력 단자에 공급되는 신호로부터 감산한다. 감산부(41)에 의한 감산 처리의 결과로서 구해진 신호는 좌표 검출부(42)에 출력된다. 감산부(41)에 공급되는 신호는 디지털 신호이거나 아날로그 신호일 수 있다는 것을 유의한다. 즉, 감산부(41)에 공급되는 입력 신호는 감산부(41)의 구성에 적합한 것인 한 임의의 신호일 수 있다.
좌표 검출부(42)는 감산부(41)에 의한 감산 처리의 결과로서 구해진 신호에 따라, 터치 조작의 존재 또는 부재를 나타내는 정보를 검출한다. 예를 들어, 좌표 검출부(42)는, 감산부(41)로부터 공급되는 출력 신호의 값이 소정의 임계값 이상인 경우에, 터치 조작의 존재를 나타내는 신호를 CPU(43)에 출력한다. 터치 패널 시스템(1)은 단일의 주 센서(31)를 포함하기 때문에, 좌표 검출부(42)는 터치 조작의 존재 또는 부재를 나타내는 정보를 검출한다는 것을 유의한다. 한편, 터치 패널 시스템(1)이 복수의 주 센서(31)를 포함하도록 구성된다면, 좌표 검출부(42)는 터치 조작의 존재 또는 부재 외에도, 사용자에 의해 터치된 위치를 나타내는 좌표값도 결정한다.
CPU(43)는 좌표 검출부(42)에 의해 출력되는 정보를 일정 간격으로 얻는다. 또한, 이렇게 얻어진 정보에 따라, CPU(43)는 표시 장치(2)에 정보의 출력 등의 처리를 행한다.
드라이브 라인 구동 회로(5)는 드라이브 라인(35)에 접속된다. 터치 패널 시스템(1)의 기동 시에, 드라이브 라인 구동 회로(5)는 드라이브 라인(35)에 특정 주기로 전위를 인가한다.
(2) 터치 패널 시스템(1)에 의해 행해지는 노이즈 처리
터치 패널 시스템(1)은 터치 패널 컨트롤러(4)에 의해 변화가 검출되는 정전 용량의 변화에 따라 터치 조작의 존재 또는 부재를 결정한다. 그러나, 터치 패널(3)이 표시 장치(2)의 전방 표면(사용자측)에 접착되어 있기 때문에, 터치 패널 시스템(1)은 표시 장치(2)에 발생되는 클록 등의 노이즈에 의해서뿐만 아니라, 외부로부터 들어오는 다른 노이즈에 의해서도 영향을 받기 쉽다. 이것은 터치 조작의 검출 감도(즉, 좌표 검출부(42)의 검출 감도)의 저하를 야기한다.
이를 해결하기 위해, 터치 패널 시스템(1)은 이러한 노이즈를 제거하는 대책으로서 부 센서(32)와 감산부(41)를 포함한다. 도 2를 참조하여, 터치 패널 시스템(1)의 노이즈 캔슬 처리에 대해서 설명한다. 도 2는 터치 패널 시스템(1)의 기본 처리인 노이즈 캔슬 처리를 도시하는 흐름도이다.
터치 패널 시스템(1)의 기동 시에, 드라이브 라인 구동 회로(5)는 드라이브 라인(35)에 특정 주기로 전위를 인가한다. 사용자가 터치 패널(3)에 터치 조작을 행할 때, 주 센서(31)와 부 센서(32) 둘 다는 감산부(41)에 신호를 출력한다.
여기서, (i) 표시 장치(2)에 발생되는 클록 등의 노이즈 및 (ii) 외부로부터 들어오는 다른 노이즈가 터치 패널(3)에 반영된다. 따라서, 주 센서(31)와 부 센서(32)에 의해 각종 노이즈 성분이 검출된다. 즉, 주 센서(31)로부터 공급되는 출력 신호는 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호뿐만 아니라, 노이즈 신호(노이즈 성분)도 포함한다. 한편, 부 센서(32)가 임의의 터치 조작을 검출하지 않도록 구성되기 때문에, 부 센서(32)로부터 공급되는 출력 신호는 노이즈 신호(노이즈 성분)를 포함하지만, 터치 조작으로부터 유래되는 신호를 포함하지 않는다(F201).
터치 패널 시스템(1)에서는, 주 센서(31)와 부 센서(32)가 동일 표면에 서로 인접하도록 설치된다. 따라서, (i) 주 센서(31)로부터 공급되는 출력 신호에 포함되는 노이즈 신호의 값과, (ii) 부 센서(32)로부터 공급되는 출력 신호에 포함되는 노이즈 신호의 값은 기본적으로 동일한 것으로서 간주될 수 있다. 이러한 관점에서, 터치 패널 컨트롤러(4)에 포함되는 감산부(41)는 (i) 부 센서(32)로부터 공급되는 입력 신호(신호값)를 (ii) 주 센서(31)로부터 공급되는 입력 신호(신호값)로부터 감산하는 처리를 실행한다(F202). 즉, 감산부(41)는 센스 라인(33)과 부 센스 라인(34) 간의 차분을 산출한다. 이것은 주 센서(31)로부터 공급되는 출력 신호로부터 노이즈 신호를 제거한다. 이것은 터치 조작에 응답하여 발생되는 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호값을 제공한다.
이렇게 감산 처리에 의해 구해진 신호(터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호)는 터치 패널 컨트롤러(4)에 포함된 좌표 검출부(42)에 출력된다(F203). 즉, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호가 좌표 검출부(42)에 출력된다. 좌표 검출부(42)는 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호에 따라 터치 조작의 존재 또는 부재를 결정한다. 이러한 구성에 의해, 좌표 검출부(42)의 검출 감도(예를 들면, 터치 조작의 존재 또는 부재의 검출 감도)의 저하를 방지할 수 있다.
따라서, 터치 패널 시스템(1)에 따르면, 감산부(41)는 센스 라인(33)과 부 센스 라인(34) 간의 차분을 산출하고, 광범위하게 다양한 노이즈 성분을 포함하고 센스 라인(33)으로부터 공급되는 입력 신호로부터 노이즈 성분을 캔슬한다. 즉, 감산부(41)는 센스 라인(33)으로부터 공급되는 입력 신호로부터 노이즈 신호를 캔슬하여, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호를 추출한다. 따라서, 광범위하게 다양한 노이즈를 확실하게 캔슬할 수 있는 터치 패널 시스템(1)을 제공할 수 있다.
터치 패널 시스템(1)의 노이즈 캔슬 처리가 도 3에 시각적으로 도시된다. 도 3은 터치 패널 시스템(1)에 있어서의 감산부(41)에 의해 처리되는 각 신호들의 파형들을 도시하는 도면이다. 도 3의 (a)는 주 센서(31)로부터 공급되는 출력 신호를 도시하고, 도 3의 (b)는 부 센서(32)로부터 공급되는 출력 신호를 도시하고, 도 3의 (c)는 감산부(41)에 의해 처리된 신호이다. 도 3에 도시되는 각 신호는 사용자에 의해 행해진 터치 조작에 응답하여 생성되는 신호이다.
터치 패널 시스템(1)은 사용자가 터치 조작을 행하면, 터치 조작을 검출하는 주 센서(31)의 용량을 증가시키도록 구성된다(도 3의 (a)). 즉, 사용자가 터치 조작을 행하면, 주 센서(31)(센스 라인(33))로부터 공급되는 출력 신호의 값을 증가시킨다. 그러나, 터치 조작에 응답하여 주 센서(31)로부터 공급되는 출력 신호는 (i) 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호뿐만 아니라, (ii) 각종 노이즈(예를 들면, 표시 장치(2)에 발생되는 클록 등의 노이즈 및/또는 외부로부터 들어오는 노이즈) 신호도 포함한다.
한편, 부 센서(32)가 터치 조작을 검출하지 않기 때문에, 부 센서(32)(부 센스 라인)의 용량은 터치 조작에 의해 증가되지 않는다. 즉, 부 센서(32)로부터 공급되는 출력 신호는 터치 조작으로부터 유래되는 신호를 포함하지 않지만, 터치 패널(3)에 반영되는 노이즈 성분을 포함한다(도 3의 (b)).
감산부(41)는 (i) 부 센서(32)로부터 공급되는 출력 신호를 (ii) 주 센서(31)로부터 공급되는 출력 신호로부터 감산한다(즉, 도 3의 (a)의 신호값 - 도 3의 (b)의 신호값). 이 감산 처리는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, (i) 부 센서(32)에 의해 출력되는 노이즈 성분을 (ii) 주 센서(31)로부터 공급되는 출력 신호로부터 제거한다. 이것은 터치 조작에 응답하여 발생되는 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호를 제공한다. 또한, 좌표 검출부(42)에는 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호가 공급되기 때문에, 터치 조작의 검출 정밀도는 저하되지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 실시 형태의 터치 패널 시스템(1)에 따르면, 터치 패널(3)의 동일 표면에(상에) 주 센서(31)와 부 센서(32)가 설치된다. 이에 의해, (i) 주 센서(31)로부터 공급되는 출력 신호 및 (ii) 부 센서(32)로부터 공급되는 출력 신호 각각은 터치 패널(3)에 반영되는 각종 노이즈 신호를 포함한다. 또한, 감산부(41)는, (i) 터치 조작으로부터 유래되는 신호와 노이즈 신호를 포함하는 주 센서(31)로부터 공급되는 출력 신호와, (ii) 노이즈 신호를 포함하는 부 센서(32)로부터 공급되는 출력 신호 간의 차분을 산출한다. 이것은 주 센서(31)로부터 공급되는 출력 신호로부터 노이즈 성분을 제거함으로써, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호를 추출한다. 따라서, 터치 패널(3)에 반영되는 광범위하게 다양한 노이즈를 확실하게 제거(캔슬)할 수 있다.
특허 문헌 1의 터치 패널 시스템에 따르면, 제거 대상인 노이즈 성분은 노이즈 성분을 포함하는 신호중에 포함된 AC 신호 성분이라는 것을 유의한다. 한편, 터치 패널 시스템(1)에 따르면, (i) 주 센서(31)로부터 공급되는 출력 신호 및 (ii) 부 센서(32)로부터 공급되는 출력 신호는 각각 각종 노이즈 성분을 포함한다. 따라서, 터치 패널 시스템(1)에 따르면, 제거 대상인 노이즈 성분은 AC 신호 성분에 한정되지 않는다. 따라서, 터치 패널 시스템(1)은 터치 패널(3)에 반영되는 모든 노이즈를 캔슬할 수 있다.
터치 패널 시스템(1)에 있어서, 부 센서(32)는 주 센서(31)도 설치되어 있는 터치 패널(3)의 표면에 설치되기만 하면 된다. 이러한 구성에 의해, 주 센서(31)와 부 센서(32) 둘 다는 터치 패널(3)에 반영되는 노이즈 성분(노이즈 신호)을 검출할 수 있다. 부 센서(32)는 터치 패널(3)에 행해지는 터치 조작을 검출하지 않도록 구성되는 것이 바람직하다는 것을 유의한다. 이 구성에 의하면, 부 센서(32)는 터치 조작으로부터 유래되는 신호를 검출하지 않기 때문에, 부 센서(32)로부터 공급되는 출력 신호는 터치 조작으로부터 유래되는 신호를 포함하지 않는다. 이것은 감산부(41)에 의해 행해지는 감산 처리에 의해, 터치 조작으로부터 유래되는 신호값이 감소되는 경우를 방지한다. 즉, 주 센서(31)에 의해 검출되는 터치 조작으로부터 유래되는 신호를 감소시키지 않은 채, 노이즈 성분이 제거된다. 따라서, 터치 조작의 검출 감도를 더 향상시킬 수 있다.
터치 패널 시스템(1)은, 부 센서(32)가 사용자에 의해 터치 조작이 행해지지 않는 터치 패널(3)의 영역(비터치 영역)에 설치되도록 구성된다. 그러한 구성에 있어서, 터치 조작으로부터 유래되는 신호가 부 센서(32)에 의해 검출되지 않는다. 따라서, 부 센서(32)에서는, 사용자가 터치 조작을 행하지 않을 것이다. 이에 따라, 부 센서(32)가 터치 패널에 반영되는 노이즈를 검출하지만, 부 센서(32)는 터치 조작으로부터 유래되는 신호를 검출하지 않는다. 따라서, 부 센서(32)가 터치 조작을 검출하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
부 센서(32)가 노이즈 성분을 검출하도록 하기 위해, 부 센서(32)는 가능한 한 주 센서(31)에 가까이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 바람직하게, 부 센서(32)와 주 센서(31)는 서로 인접하도록 나란히 배치된다. 이러한 구성에 의해, 주 센서(31)와 부 센서(32)는 거의 동일한 조건 하에 배치된다. 특히, 부 센서(32)와 주 센서(31)가 서로 인접하도록 나란히 배치되어 있는 구성에 있어서, 주 센서(31)와 부 센서(32)는 그들 간의 거리가 가장 짧게 되도록 배치된다. 따라서, 부 센서(32)로부터 공급되는 출력 신호에 포함되는 노이즈 신호의 값은 주 센서(31)로부터 공급되는 출력 신호에 포함되는 노이즈 신호의 값과 동일하다고 간주될 수 있다. 따라서, 감산부(41)에 의해 행해지는 감산 처리에 의해, 터치 패널(3)에 반영되는 노이즈 성분을 더 확실하게 제거할 수 있다. 이것은 터치 조작의 검출 감도를 더 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태는 정전 용량 타입의 터치 패널(3)을 포함하는 터치 패널 시스템(1)을 다루었다. 그러나, 터치 패널(3)의 동작 원리(즉, 센서의 동작 방법)는 정전 용량 타입에 한정되지 않는다. 예를 들어, 저항막 타입, 적외선 타입, 초음파 타입, 또는 전자기 유도 결합 타입의 터치 패널을 포함하는 터치 패널 시스템에 의해서도 마찬가지로 노이즈 캔슬 기능이 달성될 수 있다. 또한, 표시 장치(2)의 타입에 상관없이, 본 실시 형태의 터치 패널 시스템(1)은 노이즈 캔슬 기능을 제공한다.
본 실시 형태의 터치 패널 시스템(1)은 터치 패널이 설치된 각종 전자 기기에 적용될 수 있다. 그러한 전자 기기의 예로서는, 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화기, 디지털 카메라, 휴대 게임기, 전자 포토 프레임, 휴대 정보 단말기(personal digital assistant: PDA), 전자 북, 가전 제품(예를 들면, 마이크로웨이브 오븐, 세탁기), 매표기, 자동 인출기(automatic teller machine: ATM), 및 카 내비게이션 시스템을 포함한다. 따라서, 터치 조작의 검출 감도의 저하를 효과적으로 방지할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다.
[실시 형태 2]
(1) 터치 패널 시스템(1a)의 구성
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 터치 패널 시스템(1a)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1a)의 기본 구성은 실시 형태 1의 터치 패널 시스템(1)의 것과 대략 마찬가지이다. 하기에서는, 터치 패널 시스템(1a)과 터치 패널 시스템(1) 간의 차이점을 중심으로 터치 패널 시스템(1a)에 대해서 설명한다. 또한, 설명의 편의상, 실시 형태 1에 기재된 도면들에서 설명된 것들과 동일한 기능들을 갖는 부재들에 대해서는 동일한 참조 코드를 부여하고, 여기서는 그 설명을 생략한다.
터치 패널 시스템(1a)은 터치 패널(3a)에 설치된 센서의 구성에 있어서 터치 패널 시스템(1)과 상이하다. 구체적으로, 터치 패널(3a)은 (i) 복수의 주 센서(31)로 구성되는 주 센서 그룹(31a), 및 (ii) 복수의 부 센서(32)로 구성되는 부 센서 그룹(32a)을 포함한다. 터치 패널 시스템(1a)은 (i) 사용자에 의해 행해지는 터치 조작의 존재 또는 부재뿐만 아니라, (ii) 사용자가 터치 조작을 행하는 위치를 나타내는 위치 정보(좌표)도 검출한다.
구체적으로, 터치 패널 시스템(1a)에 따르면, 터치 패널(3a)은 터치 패널(3a)의 동일 표면(에)상에 설치되는 주 센서 그룹(31a)과 부 센서 그룹(32a)을 포함한다. 주 센서 그룹(31a)과 부 센서 그룹(32a)은 서로 인접하도록 설치된다. 주 센서 그룹(31a)과 부 센서 그룹(32a) 각각은 정전 용량 타입의 센서로 구성된다.
주 센서 그룹(주 센서부)(31a)은 터치 조작이 행해지는 터치 패널(3a)의 영역(터치 영역)에 설치된다. 주 센서 그룹(31a)은 사용자가 터치 패널(3a)에 대해 행하는 터치 조작을 검출한다. 주 센서 그룹(31a)은 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 주 센서(31)로 구성된다. 주 센서 그룹(31a)에는 L개(L은 2 이상의 정수임)의 센스 라인(33)이 설치된다. 센스 라인들(33)은 서로 평행하도록 또한 등간격으로 설치된다. 각 센스 라인(33)상에는 M개(M은 2 이상의 정수임)의 주 센서(31)가 설치된다.
각 센스 라인(33)은 터치 패널 컨트롤러(4)의 감산부(41)에 접속되는 일 단부를 갖는다. 이에 의해, 각각의 주 센서(31)에 의해 검출되는 신호는 그의 대응하는 센스 라인(33)을 통해 감산부(41)에 출력된다. 즉, 주 센서(31)에 의해 검출되는 터치 조작에 대응하는 신호는 감산부(41)에 출력된다.
부 센서 그룹(부 센서부)(32a)은 터치 패널(3a)에 반영되는 노이즈 성분을 검출한다. 부 센서 그룹(32a)에는 터치 조작이 행해지지 않는 터치 패널(3a)의 영역(비터치 영역)에 설치된다. 따라서, 부 센서 그룹(32a)은 터치 조작에 있어서 사용자에 의해 터치되지 않고, 부 센서 그룹(32a)은 터치 패널 시스템(1a)에 발생되는 각종 노이즈를 검출한다. 따라서, 부 센서 그룹(32a)은 주 센서 그룹(31a)과는 달리, 터치 조작에 대응하는 신호를 검출하지 않는다. 즉, 부 센서 그룹(32a)은 터치 조작에 있어서 사용자에 의해 터치되지 않지만, 센서에 발생되는 노이즈를 검출하도록 구성된다. 부 센서 그룹(32a)에는 1개의 부 센스 라인(34)이 설치된다. 부 센스 라인(34)은 센스 라인들(33)에 대하여 평행하게 연장되도록(즉, 센스 라인(33)이 연장되는 방향을 따라 연장되도록) 설치된다. 부 센스 라인(34)상에는 M개(M은 2 이상의 정수임)의 부 센서(32)가 설치된다. 즉, 각 센스 라인(33)상에 설치된 주 센서(31)의 개수는 부 센스 라인(34)상에 설치된 부 센서(32)의 개수와 동일하다.
부 센스 라인(34)은 터치 패널 컨트롤러(4)의 감산부(41)에 접속되는 일 단부를 갖는다. 이에 의해, 부 센서 그룹(32a)에 의해 검출되는 신호는 부 센스 라인(34)을 통해 감산부(41)에 출력된다.
한편, 터치 패널(3a)은 센스 라인들(33) 및 부 센스 라인(34)에 직교하여 교차하도록 설치된 M개(M은 2 이상의 정수임)의 드라이브 라인(35)을 포함한다. 드라이브 라인들(35)은 서로 평행하게 연장되고 등간격으로 되도록 설치된다. 각 드라이브 라인(35)상에는 L개(L은 2 이상의 정수임)의 주 센서(31)와 1개의 부 센서(32)가 설치된다. 또한, 각 센스 라인(33) 또는 부 센스 라인(34)과, 하나의 대응하는 드라이브 라인(35)의 교차부에는 정전 용량이 형성된다. 즉, 센스 라인들(33)과 드라이브 라인들(35)의 교차부들에 정전 용량들이 형성되어 있고, 부 센스 라인(34)과 드라이브 라인들(35)의 교차부들에 정전 용량들이 형성된다. 드라이브 라인(35)은 드라이브 라인 구동 회로(도시되지 않음)에 접속된다. 터치 패널 시스템(1a)의 기동 시에, 드라이브 라인(35)에는 특정 주기로 전위가 공급된다.
따라서, 터치 패널(3a)에는, (i) 수평 방향으로 설치된 센스 라인들(33) 및 부 센스 라인(34)과, (ii) 수직 방향으로 설치된 드라이브 라인들(35)이 2차원 매트릭스 형상으로 배치된다. 센스 라인(33), 부 센스 라인(34), 및 드라이브 라인(35)의 개수, 길이, 폭, 및/또는 간격 등은 터치 패널 시스템(1a)의 의도된 용도 및/또는 터치 패널(3a)의 크기 등에 따라 임의로 설정될 수 있다.
(2) 터치 패널 시스템(1a)에 의해 행해지는 노이즈 처리
터치 패널 시스템(1a)은 터치 패널 컨트롤러(4)에 의해 검출되는 정전 용량의 변화에 따라, (i) 터치 조작의 존재 또는 부재와, (ii) 터치된 위치를 결정한다. 그러나, 터치 패널 시스템(1a)도, 터치 패널 시스템(1)과 마찬가지로, 각종 노이즈의 영향을 받기 쉽다. 이것은 터치 조작의 검출 감도(즉, 좌표 검출부의 검출 감도)의 저하를 야기한다. 구체적으로, 도 5는 도 4에 도시된 터치 패널 시스템(1a)의 터치 패널이, 부 센서 그룹(32a)을 포함하지 않도록 변경하여 형성된 터치 패널(3b)을 도시하는 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 터치 패널(3b)은 주 센서 그룹(31a)만을 포함하고, 부 센서 그룹(32a)을 포함하지 않는다. 즉, 도 5에 도시된 터치 패널(3b)은 노이즈 대책이 아직 제공되지 않은 구성을 갖는다. 이 구성에 따르면, 터치 패널(3b)이 각종 노이즈의 영향을 받는다. 따라서, 각 센스 라인(33)에 의해 출력되는 신호는 각종 노이즈를 포함하기 때문에, 터치 조작의 검출 감도가 저하된다.
이것을 회피하기 위해, 터치 패널 시스템(1a)은 이러한 노이즈를 제거하는 대책으로서, 부 센서 그룹(32a)과 감산부(41)를 포함한다. 하기에서는 도 6을 참조하여, 터치 패널 시스템(1a)에 의해 행해지는 노이즈 캔슬 처리에 대해서 설명한다. 도 6은 터치 패널 시스템(1a)의 기본 처리인 노이즈 캔슬 처리를 도시하는 흐름도이다.
터치 패널 시스템(1a)의 기동 시에, 드라이브 라인(35)에 특정 주기로 전위가 공급된다. 사용자가 터치 패널(3a)에 터치 조작을 행할 때, 주 센서 그룹(31a)과 부 센서 그룹(32a) 둘 다는 감산부(41)에 신호를 출력한다. 구체적으로, 사용자가 터치 조작을 행하면, 터치 위치에 대응하는 특정 주 센서(31)의 용량을 증가시킨다. 즉, 사용자가 터치 조작을 행하면, 그 주 센서(31)(센스 라인(33))로부터 공급되는 출력 신호의 값을 증가시킨다. 터치 패널 시스템(1a)은 드라이브 라인들(35)을 구동하면서, 센스 라인(33) 및 부 센스 라인(34)으로부터 공급되는 출력 신호를 감산부(41)에 출력한다.
더 구체적으로, 표시 장치(2)에 발생되는 클록 등의 노이즈 및 외부로부터 들어오는 다른 노이즈는 터치 패널(3a)에 반영된다. 따라서, 주 센서 그룹(31a) 및 부 센서 그룹(32a)은 각종 노이즈 성분을 검출한다. 구체적으로, 주 센서 그룹(31a)으로부터 공급되는 출력 신호는 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호뿐만 아니라, 노이즈 신호(노이즈 성분)도 포함한다. 한편, 부 센서 그룹(32a)은 터치 조작을 검출하지 않도록 구성된다. 따라서, 부 센서 그룹(32a)으로부터 공급되는 출력 신호는 노이즈 신호(노이즈 성분)를 포함하지만, 터치 조작으로부터 유래되는 신호를 포함하지 않는다(F501).
터치 패널 시스템(1a)에는, 주 센서 그룹(31a)과 부 센서 그룹(32a)이 동일 표면에 서로 인접하도록 설치된다. 따라서, (i) 주 센서 그룹(31a)으로부터 공급되는 출력 신호에 포함되는 노이즈 신호의 값과, (ii) 부 센서 그룹(32a)으로부터 공급되는 출력 신호에 포함되는 노이즈 신호의 값은 기본적으로 동일한 것으로서 간주될 수 있다. 이러한 관점에서, 터치 패널 컨트롤러(4)의 감산부(41)는 (i) 부 센서 그룹(32a)으로부터 공급되는 입력 신호(신호값)를 (ii) 주 센서 그룹(31a)으로부터 공급되는 입력 신호(신호값)로부터 감산하는 처리를 실행한다(F502). 즉, 감산부(41)는 각 센스 라인(33)과 부 센스 라인(34) 간의 차분을 산출한다. 이것은 주 센서 그룹(31a)으로부터 공급되는 출력 신호로부터 노이즈 신호를 제거한다. 이것은 터치 조작에 응답하여 발생되는 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호값을 제공한다.
이렇게 감산 처리에 의해 구해진 신호는 터치 패널 컨트롤러(4)에 포함된 좌표 검출부(42)에 출력된다(F503). 따라서, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호가 좌표 검출부(42)에 출력된다. 좌표 검출부(42)는 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호 처리에 따라 (i) 터치 조작의 존재 또는 부재와, (ii) 터치된 위치(좌표)를 검출한다. 이러한 구성에 의해, 좌표 검출부(42)의 검출 감도(예를 들면, 터치 조작의 존재 또는 부재의 검출 정밀도, 터치된 위치에 관한 검출 감도)의 저하를 방지할 수 있다.
터치 패널 시스템(1a)에 따르면, 터치된 위치에 대응하는 특정 주 센서(31)가 설치되어 있는 센스 라인(33)의 출력 신호는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같은 파형을 갖고, 부 센서 그룹(32a)(부 센스 라인(34))의 출력 신호는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같은 파형을 갖는다는 것을 유의한다. 감산부(41)는 주 센서 그룹(31a)으로부터 공급되는 출력 신호로부터, 부 센서 그룹(32a)으로부터 공급되는 출력 신호를 감산한다. 이 감산 처리는, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 주 센서 그룹(31a)으로부터 공급되는 출력 신호로부터, 부 센서 그룹(32a)에 의해 출력되는 노이즈 성분을 제거한다. 이것은 터치 조작에 응답하여 발생되는 신호인, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호를 제공한다. 또한, 좌표 검출부(42)에는 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호가 공급되기 때문에, 터치 조작의 검출 정밀도가 저하되지 않는다. 따라서, (i) 실제의 터치 위치와, (ii) 좌표 검출부(42)에 의해 검출되는 검출 위치 간의 차분을 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 터치 패널 시스템(1a)은 드라이브 라인들(35)을 구동하면서, 사용자에 의해 행해지는 터치 조작에 의해 유발되는 주 센서 그룹(31a)의 용량값의 변화를 센스 라인(33)으로부터 판독한다. 또한, 터치 패널 시스템(1a)은 노이즈 성분을 부 센스 라인(34)으로부터 판독한다. 또한, 터치 패널 시스템(1a)은 감산부(41)가 센스 라인(33)과 부 센스 라인(34) 간의 차분을 산출하게 함으로써, 노이즈 성분을 제거(캔슬)한다.
터치 패널 시스템(1a)은 수직 방향 및 수평 방향으로 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 주 센서(31)로 구성된 주 센서 그룹(31a)을 포함한다. 이러한 구성에 의해, 터치 패널 시스템(1a)은, 터치 패널 시스템(1)에 의해 주어지는 것과 마찬가지의 효과 외에도, 터치된 위치를 나타내는 좌표를 좌표 검출부(42)에 의해 검출할 수 있다. 즉, 터치 패널 시스템(1a)은 터치 조작의 존재 또는 부재 외에도, 터치 위치(좌표값)를 검출할 수 있다.
터치 패널 시스템(1)의 경우와 마찬가지로, 터치 패널 시스템(1a)에 있어서도, 제거 대상인 노이즈 성분은 AC 신호 성분에 한정되지 않는다. 따라서, 터치 패널 시스템(1a)도 터치 패널(3a)에 반영되는 모든 노이즈를 캔슬할 수 있다.
[실시 형태 3]
(1) 터치 패널 시스템(1b)의 구성
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 터치 패널 시스템(1b)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1b)의 기본 구성은 실시 형태 2의 터치 패널 시스템(1a)의 것과 대략 마찬가지이다. 하기에서는, 터치 패널 시스템(1a)과 터치 패널 시스템(1b) 간의 차이점을 중심으로 터치 패널 시스템(1b)에 대해서 설명한다. 설명의 편의상, 실시 형태 1 및 실시 형태 2에 기재된 도면들에서 설명된 것들과 동일한 기능들을 갖는 부재들에 대해서는 동일한 참조 코드를 부여하고, 여기서는 그 설명을 생략한다.
터치 패널(3b)은 실시 형태 2의 터치 패널 시스템(1a)의 터치 패널(3a)의 것과 마찬가지의 구성을 갖는다. 즉, 터치 패널(3b)은 (i) 복수개의 드라이브 라인(35)(도 7에서는 5개의 드라이브 라인(35))과, (ii) 드라이브 라인들(35)에 교차하는 복수개의 센스 라인(33)(도 7에서는 7개의 센스 라인(33))과, (iii) 드라이브 라인들(35)에 직교하여 교차하고 센스 라인들(33)과 평행하게 연장되는 1개의 부 센스 라인(34)을 포함한다. 센스 라인들(33)과 드라이브 라인들(35)은 서로 절연되고, 용량을 통해 서로 결합된다. 부 센스 라인(34)과 드라이브 라인들(35)은 서로 절연되고, 용량을 통해 서로 결합된다.
하기에서는, 1개의 부 센스 라인(34)과 7개의 센스 라인(33)을 포함하는 8개의 센스/부 센스 배열을 배열 (1) 내지 배열 (8)이라고 각각 칭한다.
터치 패널 컨트롤러(4)는 스위치 SW, 감산부(41), 저장부(45a 내지 45d), 및 가산부(46)를 포함하고, 이들은 터치 패널 컨트롤러(4)의 입력-수신 측에서부터 이 순서로 배치된다. 터치 패널 컨트롤러(4)는 또한 좌표 검출부(42)(도시되지 않음)와 CPU(43)(도시되지 않음)를 포함한다는 것을 유의한다(도 1). 따라서, 터치 패널 시스템(1b)은 터치 패널 컨트롤러(4)의 구성에 있어서 터치 패널 시스템들(1, 1a)과는 상이하다.
스위치 SW는 센스 라인들(33) 및 부 센스 라인(34)으로부터 공급되는 신호들 중에서 감산부(41)에 공급될 신호를 선택한다. 더 구체적으로, 각각의 스위치 SW는 2개의 단자(상측 단자 및 하측 단자)를 포함하고, 상측 단자 및 하측 단자 중 하나를 선택한다. 도 7은 스위치 SW가 하측 단자를 선택한 상태를 도시한다.
감산부(41)는 스위치 SW에 의해 선택된 배열 (1) 내지 배열 (8)로부터 공급되는 신호에 대해 차분 신호 처리를 행한다. 구체적으로, 감산부(41)는 서로 인접하는 센스 라인들(33) 간의, 및 서로 인접하는 센스 라인(33)과 부 센스 라인(34) 간의 차분 신호 처리를 행한다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 스위치 SW가 하측 단자를 선택하는 경우에, 감산부(41)는 다음과 같은 차분 신호 처리, 즉, 배열 (8) - 배열 (7), 배열 (6) - 배열 (5), 배열 (4) - 배열 (3), 및 배열 (2) - 배열 (1)을 행한다. 한편, 스위치 SW가 상측 단자(도시되지 않음)를 선택하는 경우에, 감산부(41)는 다음과 같은 차분 신호 처리, 즉, 배열 (7) - 배열 (6), 배열 (5) - 배열 (4), 및 배열 (3) - 배열 (2)를 행한다.
각각의 스위치 SW가 상측 단자 및 하측 단자 중 하나를 선택하는 경우에, 저장부(45a 내지 45d)는 감산부(41)에 의해 행해진 차분 처리에 의해 구해진 신호(차분 처리 신호)를 저장한다. 저장부(45a 내지 45d)에 저장된 차분 처리 신호는 가산부(46)에 출력된다. 한편, 각각의 스위치 SW가 상측 단자 및 하측 단자 중 다른 하나의 단자를 선택하는 경우에, 차분 처리 신호는 저장부(45a 내지 45d)를 경유하지 않고, 직접 가산부(46)에 출력된다.
가산부(46)는 감산부(41) 및 저장부(45a 내지 45d)로부터 공급되는 서로 인접하는 센스 라인들(33)로부터 구해지는 차분 처리 신호들을 가산한다. 그 후에, 가산부(46)는 가산 처리의 결과를 출력한다. 또한, 가산부(46)는 저장부(45a)에 저장된 부 센스 라인(34)과, 부 센스 라인(34)에 인접하는 센스 라인(33)으로부터 구해지는 차분 처리 신호(배열 (2) - 배열 (1))를 출력한다. 가산부(46)는 최종적으로, 다음과 같은 처리, 즉, 배열 (2) - 배열 (1), 배열 (3) - 배열 (1), 배열 (4) - 배열 (1), 배열 (5) - 배열 (1), 배열 (6) - 배열 (1), 배열 (7) - 배열 (1), 및 배열 (8) - 배열 (1)에 의해 구해진 신호들을 출력한다. 즉, 가산부(46)에 의해 출력되는 각각의 신호는 센스 라인들(33)에 포함되는 노이즈 신호(배열 (1)의 신호에 대응함)가 제거된 신호이다. 또한, 감산부(41)는 서로 인접하는 센스 라인들(33) 간의 차분 신호 처리를 행한다. 이것은 노이즈 신호가 더 확실하게 제거된 신호를 가산부(46)가 출력하게 한다.
(2) 터치 패널 시스템(1b)에 의해 행해지는 노이즈 처리
도 7 및 도 8을 참조하여, 터치 패널 시스템(1b)에 의해 행해지는 노이즈 처리에 대해서 하기에서 설명한다. 도 8은 터치 패널 시스템(1b)의 기본 처리인 노이즈 캔슬 처리를 도시하는 흐름도이다.
터치 패널 시스템(1b)의 기동 시에, 드라이브 라인(35)에 특정 주기로 전위가 공급된다. 사용자가 터치 패널(3b)에 터치 조작을 행하면, 터치 위치에 대응하는 특정 센스 라인(33)의 용량을 증가시킨다. 즉, 사용자가 터치 패널(3b)에 터치 조작을 행하면, 그 센스 라인(33)으로부터 공급되는 출력 신호의 값을 증가시킨다. 터치 패널 시스템(1b)은 드라이브 라인들(35)을 구동하면서, 센스 라인(33) 및 부 센스 라인(34)으로부터 공급되는 출력 신호를 터치 패널 컨트롤러(4)에 출력한다. 따라서, 터치 패널 시스템(1b)은 드라이브 라인들(35)을 구동하면서, 센스 라인들(33)의 용량 변화 및 부 센스 라인(34)의 용량 변화를 검출하여, 터치 조작의 존재 또는 부재 및 터치 위치를 결정한다.
더 구체적으로, 표시 장치(2)에 발생되는 클록 등의 노이즈 및 외부로부터 들어오는 다른 노이즈는 터치 패널(3b)에 반영된다. 따라서, 주 센서 그룹(31a) 및 부 센서 그룹(32a) 각각은 각종 노이즈 성분을 검출한다. 구체적으로, 센스 라인(33)으로부터 공급되는 출력 신호는 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호뿐만 아니라 노이즈 신호(노이즈 성분)도 포함한다. 한편, 부 센스 라인(34)은 터치 조작을 검출하지 않도록 구성된다. 따라서, 부 센스 라인(34)으로부터 공급되는 출력 신호는 노이즈 신호(노이즈 성분)를 포함하지만, 터치 조작으로부터 유래되는 신호를 포함하지 않는다(F601).
다음에, 스위치 SW는 하측 단자를 선택한다(F602). 그리고, 감산부(41)는 센스 라인(33)(센스 라인 Sn)과, 특정 센스 라인(33)에 인접하는 2개의 센스 라인(33) 중 하나로서, 다른 하나보다 부 센스 라인(34)에 더 가까운 것인 센스 라인(센스 라인 Sn+1) 간의 차분(센스 라인 (Sn+1) - 센스 라인 Sn: 제1 차분)을 산출한다. 이 단계에서, 부 센스 라인(34)과, 임의의 다른 센스 라인들(33)보다 부 센스 라인(34)에 더 가까운 센스 라인(33) 간의 차분(제3 차분)이 산출된다(F603).
도 7에 도시된 배열 (1) 내지 배열 (8)에 대해, 감산부(41)는 다음과 같은 4개의 차분 신호 처리를 행한다.
· 배열 (2) - 배열 (1)(결과의 차분값을 "A"라고 칭함)
· 배열 (4) - 배열 (3)(결과의 차분값을 "C"라고 칭함)
· 배열 (6) - 배열 (5)(결과의 차분값을 "E"라고 칭함)
· 배열 (8) - 배열 (7)(결과의 차분값을 "G"라고 칭함)
즉, 단계 F603에서는, 감산부(41)는 부 센스 라인(34)을 포함하는 배열 (1) 내지 배열 (8)에 대해 차분 신호 처리를 행한다.
감산부(41)에 의해 산출된 차분값 A, C, E, 및 G는 각각 저장부(45a 내지 45d)에 저장된다. 즉, 저장부(45a)는 차분값 A를 저장하고, 저장부(45b)는 차분값 C를 저장하고, 저장부(45c)는 차분값 E를 저장하고, 저장부(45d)는 차분값 G를 저장한다(F604).
다음에, 하측 단자를 선택하고 있는 스위치 SW가 상측 단자를 선택(폐쇄)하도록 전환된다(F605). 그리고, 감산부(41)는 F603의 처리와 마찬가지의 처리를 행한다. 구체적으로, 감산부(41)는 센스 라인(33)(센스 라인 Sn)과, 그 특정 센스 라인(33)에 인접하는 2개의 센스 라인(33) 중 하나로서 다른 하나보다 부 센스 라인(34)으로부터 더 먼 것인 센스 라인(센스 라인 Sn-1) 간의 차분 신호 처리(센스 라인 Sn - 센스 라인 (Sn-1): 제2 차분)를 행한다(F606).
도 7에 도시된 배열 (1) 내지 배열 (8)에 대해, 감산부(41)는 다음과 같은 3개의 차분 신호 처리를 행한다.
· 배열 (3) - 배열 (2)(결과의 차분값을 "B"라고 칭함)
· 배열 (5) - 배열 (4)(결과의 차분값을 "D"라고 칭함)
· 배열 (7) - 배열 (6)(결과의 차분값을 "F"라고 칭함)
즉, 단계 F606에서, 감산부(41)는 부 센스 라인(34)을 포함하지 않는 배열 (2) 내지 배열 (7)에 대해 차분 신호 처리를 행한다.
다음에, 가산부(46)는 (i) 단계 F606에서 산출된 차분값 B, D, 및 F와, (ii) 각각의 저장부(45a 내지 45d)에 저장된 차분값 A, C, E, 및 G를 가산하는 가산 처리를 행한다. 즉, 가산부(46)는 (i) 스위치 SW에 의해 하측 단자가 선택될 때 산출되는 차분값(차분값 A, C, E, 및 G)과, (ii) 스위치 SW에 의해 상측 단자가 선택될 때 산출되는 차분값(차분값 B, D, 및 F)을 가산한다(F607).
도 7에 도시된 배열 (1) 내지 배열 (8)의 경우에, 가산부(46)는 (i) 저장부(45a)에 저장된 차분값 A(배열 (2) - 배열 (1) 신호)와, (ii) 감산부(41)에 의해 출력되는 차분값 B(배열 (3) - 배열 (2) 신호)를 가산한다. 이 가산 처리는 하기와 같이 표현된다.
차분값 A + 차분값 B = {배열 (2) - 배열 (1)} + {배열 (3) - 배열 (2)}
= 배열 (3) - 배열 (1)(결과의 차분값을 "차분값 H"라고 칭함)
이것은 배열 (3) - 배열 (1) 신호를 제공한다. 가산부(46)는 이러한 처리들을 순차적으로 행한다.
구체적으로, 가산부(46)는 차분값 H(배열 (3) - 배열 (1) 신호)에, 저장부(45b)에 저장된 차분값 C(배열 (4) - 배열 (3) 신호)를 가산한다. 이것은 배열 (4) - 배열 (1) 신호(차분값 I)를 제공한다.
다음에, 가산부(46)는 차분값 I(배열 (4) - 배열 (1) 신호)에, 감산부(41)에 의해 출력되는 차분값 D(배열 (5) - 배열 (4) 신호)를 가산한다. 이것은 배열 (5) - 배열 (1) 신호(차분값 J)를 제공한다.
다음에, 가산부(46)는 차분값 J(배열 (5) - 배열 (1) 신호)에, 저장부(45c)에 저장된 차분값 E(배열 (6) - 배열 (5) 신호)를 가산한다. 이것은 배열 (6) - 배열 (1) 신호(차분값 K)를 제공한다.
다음에, 가산부(46)는 차분값 K(배열 (6) - 배열 (1) 신호)에, 감산부(41)에 의해 출력되는 차분값 F(배열 (7) - 배열 (6) 신호)를 가산한다. 이것은 배열 (7) - 배열 (1) 신호(차분값 L)를 제공한다.
다음에, 가산부(46)는 차분값 L(배열 (7) - 배열 (1) 신호)에, 저장부(45d)에 저장된 차분값 G(배열 (8) - 배열 (7) 신호)를 가산한다. 이것은 배열 (8) - 배열 (1) 신호(차분값 M)를 제공한다.
저장부(45a)에 저장된 차분값 A(즉, 배열 (2) - 배열 (1) 신호)는 가산부(46)에 의해 임의의 가산 처리를 받지 않고 출력된다는 것을 유의한다.
따라서, 가산부(46)는 다음과 같은 신호들을 출력한다.
· 배열 (2) - 배열 (1) 신호 = 차분값 A
· 배열 (3) - 배열 (1) 신호 = 차분값 H
· 배열 (4) - 배열 (1) 신호 = 차분값 I
· 배열 (5) - 배열 (1) 신호 = 차분값 J
· 배열 (6) - 배열 (1) 신호 = 차분값 K
· 배열 (7) - 배열 (1) 신호 = 차분값 L
· 배열 (8) - 배열 (1) 신호 = 차분값 M
도 7에 도시된 구성에 있어서, 배열 (2) 내지 배열 (8)은 센스 라인(33)이며, 배열 (1)이 부 센스 라인(34)이다. 가산부(46)에 의해 행해지는 가산 처리의 결과로서, 배열 (2) 내지 배열 (8)의 각 신호로부터 배열 (1)의 신호(노이즈 신호)가 제거된다. 따라서, 가산부(46)로부터 공급되는 각 출력 신호는 센스 라인(33)의 신호에 포함되는 노이즈 신호가 제거된 신호이다. 따라서, 터치 조작에 응답하여 발생되는 신호값인 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호값을 제공할 수 있다. 노이즈 신호가 제거된 가산부(46)의 각 출력 신호는 터치 패널 컨트롤러(4) 내의 좌표 검출부(42)에 출력된다. 즉, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호는 좌표 검출부(42)에 출력된다(F608).
전술한 바와 같이, 터치 패널 시스템(1b)은 서로 인접하는 센스 라인들(33) 간의 차분 신호값을 취득한다. 즉, 노이즈에 있어서 더 높은 상관성을 갖는 인접하는 센스 라인들(33) 간의 차분이 산출된다. 또한, 각 센스 라인(33)으로부터 공급되는 출력 신호로부터, 부 센스 라인(34)의 신호(노이즈 신호)가 제거된다. 따라서, 터치 패널 시스템(1b)은 실시 형태 1 및 실시 형태 2의 터치 패널 시스템들(1, 1a)에 비하여 더 확실하게 노이즈를 제거할 수 있다.
또한, 터치 패널 시스템(1b)에 따르면, 가산부(46)는 가산 처리를 부 센스 라인(34)측부터 순서대로(즉, 특정 가산 처리에 관련된 센스 라인과 부 센스 라인 간의 거리가 증가하는 순서로) 행한다. 따라서, 가산 처리의 결과가 다음의 가산 처리에 이용되도록 가산 처리를 행함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
[실시 형태 4]
본 발명의 터치 패널 시스템의 구동 방법은 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게, 구동 방법은 직교 시퀀스 구동 방법이다. 바꿔 말하면, 드라이브 라인들(35)은 병렬로 구동된다. 도 9는 종래의 터치 패널 시스템에 채택되는 구동 방법인 터치 패널의 구동 방법을 도시하는 도면이다. 도 10은 본 발명의 터치 패널 시스템에 채택되는 구동 방법인 터치 패널의 구동 방법(직교 시퀀스 구동 방법)을 도시하는 도면이다.
도 9는 터치 패널로부터 추출되는 1개의 센스 라인에 4개의 센서가 설치된 경우를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 종래의 터치 패널 시스템은 드라이브 라인들을 다음과 같은 방식으로 구동한다. 즉, 구동될 드라이브 라인에 +V volt가 인가되어, 드라이브 라인들이 순차 구동된다.
구체적으로, 제1 드라이브 라인 구동 시에, 가장 좌측의 센서에 +V volt가 인가된다. 이것은 다음과 같이 표현되는 제1 Vout 측정 결과(X1)를 준다.
X1 = C1×V/Cint
마찬가지로, 제2 드라이브 라인 구동 시에, 좌측으로부터 2번째 센서에 +V volt가 인가된다. 이것은 다음과 같이 표현되는 제2 Vout 측정 결과(X2)를 준다.
X2 = C2×V/Cint
제3 드라이브 라인 구동 시에, 좌측으로부터 3번째의 센서에 +V volt가 인가된다. 이것은 다음과 같이 표현되는 제3 Vout 측정 결과(X3)를 준다.
X3 = C3×V/Cint
제4 드라이브 라인 구동 시에, 가장 우측의 센서에 +V volt가 인가된다. 이것은 다음과 같이 표현되는 제4 Vout 측정 결과(X4)를 준다.
X4 = C4×V/Cint
도 10은 도 9와 마찬가지로, 터치 패널로부터 추출되는 1개의 센스 라인에 4개의 센서가 설치된 경우를 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 직교 시퀀스 구동 방법에 따르면, 모든 드라이브 라인에 +V volt 또는 -V volt가 인가되는 방식으로 드라이브 라인들이 구동된다. 즉, 직교 시퀀스 구동 방법에 따르면, 드라이브 라인들이 병렬로 구동된다.
구체적으로, 제1 드라이브 라인 구동 시에, 모든 센서에 +V volt가 인가된다. 이것은 다음과 같이 표현되는 제1 Vout 측정 결과(Y1)를 준다.
Y1 = (C1+C2+C3+C4)×V/Cint
제2 드라이브 라인 구동 시에, 가장 좌측의 센서에 +V volt가 인가되고, 좌측으로부터 2번째의 센서에 -V volt가 인가되고, 좌측으로부터 3번째의 센서에 +V volt가 인가되고, 가장 우측의 센서에 -V volt가 인가된다. 이것은 다음과 같이 표현되는 제2 Vout 측정 결과(Y2)를 준다.
Y2 = (C1-C2+C3-C4)×V/Cint
제3 드라이브 라인 구동 시에, 가장 좌측의 센서에 +V volt가 인가되고, 좌측으로부터 2번째의 센서에 +V volt가 인가되고, 좌측으로부터 3번째의 센서에 -V volt가 인가되고, 가장 우측의 센서에 -V volt가 인가된다. 이것은 다음과 같이 표현되는 제3 Vout 측정 결과(Y3)를 준다.
Y3 = (C1+C2-C3-C4)×V/Cint
제4 드라이브 라인 구동 시에, 가장 좌측의 센서에 +V volt가 인가되고, 좌측으로부터 2번째의 센서에 -V volt가 인가되고, 좌측으로부터 3번째의 센서에 -V volt가 인가되고, 가장 우측의 센서에 +V volt가 인가된다. 이것은 다음과 같이 표현되는 제4 Vout 측정 결과(Y4)를 주며 다음과 같이 표현된다.
Y4 = (C1-C2-C3+C4)×V/Cint
도 10에 도시된 구성에 따르면, 용량값(C1, C2, C3, C4)은 (i) 출력 시퀀스(Y1, Y2, Y3, Y4)와 (ii) 직교 코드 di의 내적 연산에 의해 구해질 수 있다. 이러한 식은 직교 코드 di의 직교성 때문에 성립한다. 여기서, 코드 di는 각 드라이브 라인에 인가되는 포지티브 및/또는 네거티브의 전압의 코드를 나타낸다. 구체적으로, 코드 d1은 가장 좌측의 센서에 인가되는 전압의 코드를 나타내며, "+1, +1, +1, +1"로서 표현된다. 코드 d2는 좌측으로부터 2번째의 센서에 인가되는 전압의 코드를 나타내며, "+1, -1, +1, -1"로서 표현된다. 코드 d3은 좌측으로부터 3번째의 센서에 인가되는 전압의 코드를 나타내며, "+1, +1, -1, -1"로서 표현된다. 코드 d4는 가장 우측의 센서에 인가되는 전압의 코드를 나타내며, "+1,-1,-1,+1"로서 표현된다.
C1, C2, C3, C4의 값은 (i) 출력 시퀀스 Y1, Y2, Y3, Y4와, (ii) 코드 d1, d2, d3, d4의 내적 연산에 의해 다음과 같이 산출된다.
C1 = 1×Y1+1×Y2+1×Y3+1×Y4=4C1×V/Cint
C2 = 1×Y1+(-1)×Y2+1×Y3+(-1)×Y4=4C2×V/Cint
C3 = 1×Y1+1×Y2+(-1)×Y3+(-1)×Y4=4C3×V/Cint
C4 = 1×Y1+(-1)×Y2+(-1)×Y3+(-1)×Y4
= 4C3×V/Cint
따라서, 코드 di의 직교성으로 인해, 코드 di와 출력 시퀀스 Yi의 내적 연산에 의해 Ci가 구해진다. 이제, 이렇게 해서 구해진 결과를 도 9에 도시된 종래의 구동 방법에 의해 구해진 결과와 비교한다. 직교 시퀀스 구동 방법과 종래의 구동 방법이 동일한 구동 처리 횟수를 행하는 경우에, 직교 시퀀스 구동 방법은 종래의 구동 방법의 것보다 4배 큰 값들을 검출하게 해준다. 도 11은 도 9의 구동 방법의 터치 패널에 의해, 도 10의 구동 방법의 터치 패널의 것과 동등한 감도를 달성하기 위해 행해질 필요가 있는 처리를 도시하는 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 도 9의 구동 방법은 도 10의 구동 방법에 의해 주어지는 것과 동등한 감도를 달성하기 위해, 도 9의 구동 방법은 특정 드라이브 라인을 4회 구동하여 그 결과를 합산할 필요가 있다. 즉, 도 9의 구동 방법에 따르면, 드라이브 라인의 구동 기간은 도 10의 구동 방법의 것보다 4배 더 길다. 반대로 말하면, 도 10에 도시된 구동 방식은, 드라이브 라인들의 구동 기간이 도 9에 도시된 종래의 구동 방법의 것의 1/4로 단축되어도, 도 9에 도시된 종래의 구동 방법에 의해 주어지는 것과 동등한 감도를 달성한다. 따라서, 도 10에 도시된 구동 방법에 따르면, 터치 패널 시스템의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 12는 이러한 직교 시퀀스 구동 방법에 의해 구동되는 터치 패널(3)을 포함하는 터치 패널 시스템(1c)을 도시하는 개략도이다. 구체적으로, 도 12의 터치 패널 시스템(1c)은 도 10의 4개의 드라이브 라인과 1개의 센스 라인을 일반화한 것에 대응하는 드라이브 라인들 및 센스 라인들과 함께 도시된다.
구체적으로, 터치 패널 시스템(1c)은 M개의 드라이브 라인(35), L개의 센스 라인(33)(M과 L은 각각 자연수임), 및 드라이브 라인들(35)과 센스 라인들(33) 사이에 형성되고 매트릭스 형상으로 배치된 정전 용량들을 포함한다. 터치 패널 시스템(1c)은 다음과 같은 연산을 행한다. 즉, 이 정전 용량의 매트릭스 Cij(i = 1,..., M, j = 1,..., L)에 대하여, "+1"과 "-1"로 구성되고 서로 직교하고 각각 코드 길이 N을 갖는 코드 di = (di1,..., diN)(i = 1,..., M)이 사용된다. 이에 의해, "+1"의 경우에는 +V volt를 인가하고, "-1"의 경우에는 -V volt를 인가하면서, M개의 드라이브 라인(35) 모두가 병렬로 동시에 구동된다. 또한, 내적 계산 "di·sj = Σ(k=1,..., N)dik·sjk", 즉, (i) 센스 라인(33)마다 판독된 출력 시퀀스 sj = (sj1,..., sjN)(j = 1,..., L)와 (ii) 코드 di의 내적 계산에 의해 정전 용량값 Cij가 추정된다. 터치 패널 시스템(1c)은 이러한 내적 연산을 행하기 위해, 전하 적분기(연산부)(47)를 포함한다. 전하 적분기(47)로부터 공급되는 출력 신호(Vout)의 강도는 다음과 같이 산출된다.
Vout=Cf×Vdrive×N/Cint
출력 시퀀스 sj는 다음과 같이 표현된다.
sj=(sj1,...,sjN)
=(Σ(k=1,...,M)Ckj×dk 1,...,Σ(k=1,...,M)Ckj×dkN)×(Vdrive/Cint)
=(Σ(k=1,...,M)Ckj×(dk1,...,dkN)×(Vdrive/Cint)
= Σ(k=1,...,M)(Ckj×dk)×(Vdrive/Cint)
코드 di와 출력 시퀀스 sj의 내적은 다음과 같이 표현된다.
di·sj=di·(Σ(k=1,...,M)(Ckj×dk)×(Vdrive/Cint))
= Σ(k=1,...,M)(Ckj×di·dk)×(Vdrive/Cint)
= Σ(k=1,...,M)(Ckj×N×δik)×(Vdrive/Cint) [i=k이면 δik=1 , 그 이외이면 0 ]
= Cij×N×(Vdrive/Cint)
이와 같이, 터치 패널 시스템(1c)에 따르면, 터치 패널(3)은 직교 시퀀스 구동 방법에 의해 구동된다. 따라서, 다음과 같은 일반화가 가능하다. 즉, 코드 di와 출력 시퀀스 sj의 내적을 산출함으로써, 용량 Cij의 신호가 N(코드 길이)배로 된다. 이 구동 방법은, 드라이브 라인(35)의 개수(즉, "M")에 상관없이, 용량의 신호 강도가 N배가 된다는 효과를 제공한다. 반대로 말하면, 직교 시퀀스 구동 방법을 채택함으로써, 드라이브 라인 구동 기간이, 도 9에 도시된 구동 방법의 것의 1/N로 단축되어도, 도 9에 도시된 종래의 구동 방법에 의해 주어지는 것과 동등한 감도가 달성될 수 있다. 즉, 직교 시퀀스 구동 방법을 채택함으로써, 드라이브 라인들이 구동되어야 할 횟수를 감소시킬 수 있다. 이것은 터치 패널 시스템(1c)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
[실시 형태 5]
도 13은 본 실시 형태에 따른 터치 패널 시스템(1d)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1d)은 도 7에 도시된 노이즈 캔슬 기능을 구비하는 터치 패널 시스템(1b)에, 도 10 및 도 12에 도시되고 터치 패널 시스템(1c)에 채택된 드라이브 라인(35)의 직교 시퀀스 구동 방법을 채택하여 구성된다. 터치 패널 시스템(1d)은 전술한 터치 패널 시스템들(1b, 1c)과 마찬가지로 동작하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.
터치 패널 시스템(1d)에 따르면, 서로 인접하는 센스 라인들(33) 간의 차분 신호값이 산출된다. 즉, 노이즈에 있어서 더 높은 상관성을 갖는 인접하는 센스 라인들(33) 간의 차분이 산출된다. 또한, 각 센스 라인(33)으로부터 공급되는 출력 신호로부터, 부 센스 라인(34)의 신호(노이즈 신호)가 제거된다. 따라서, 터치 패널 시스템(1d)은 실시 형태 1 및 실시 형태 2의 터치 패널 시스템들(1, 1a)에 비하여 더 확실하게 노이즈를 제거할 수 있다. 또한, 용량 Cij의 신호가 N(코드 길이)배로 된다. 이것은 드라이브 라인(35)의 개수에 상관없이, 용량이 N배의 신호 강도를 갖게 해준다. 또한, 직교 시퀀스 구동 방법이 채택되기 때문에, 드라이브 라인 구동 기간이, 도 9에 도시된 구동 방법의 것의 1/N로 단축되어도, 도 9에 도시된 종래의 구동 방법에 의해 주어지는 것과 동등한 감도가 달성될 수 있다. 즉, 직교 시퀀스 구동 방법을 채택함으로써, 드라이브 라인들이 구동되어야 할 횟수를 감소시킬 수 있다. 이것은 터치 패널 시스템(1d)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
[실시 형태 6]
도 14는 본 실시 형태에 따른 터치 패널 시스템(1e)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1e)은 상이한 구성을 갖는 감산부(41)를 포함한다.
터치 패널(3b)의 센스 라인(33)과 부 센스 라인(34)으로부터 공급되는 각각의 출력 신호는 아날로그 신호이다. 따라서, 감산부(41)는 아날로그-디지털 변환부(제1 아날로그-디지털 변환부)(48)와 디지털 감산기(도시되지 않음)를 포함한다.
이 구성에 의해, 터치 패널(3b)로부터 공급되는 출력 신호(아날로그 신호)는 감산부(41)의 아날로그-디지털 변환부(48)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 디지털 감산기는 이렇게 변환된 디지털 신호를 사용하여, 도 7에 도시된 터치 패널 시스템(1b)과 마찬가지로 감산 처리를 행한다.
이와 같이, 터치 패널 시스템(1e)은 (i) 터치 패널(3b)에 의해 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후에, (ii) 감산 처리를 행함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
[실시 형태 7]
도 15는 본 실시 형태에 따른 터치 패널 시스템(1f)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1f)은 상이한 구성을 갖는 감산부(41)를 포함한다.
터치 패널(3b)의 센스 라인(33)과 부 센스 라인(34)으로부터 공급되는 출력 신호는 아날로그 신호이다. 따라서, 감산부(41)는 차동 증폭기(49)와 아날로그-디지털 변환부(48)를 포함한다.
이러한 구성에 의해, 차동 증폭기(49)는 터치 패널(3b)로부터 공급되는 출력 신호(아날로그 신호)에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 도 7에 도시된 터치 패널 시스템(1b)과 마찬가지로 감산 처리를 행한다. 아날로그-디지털 변환부(48)(제2 아날로그-디지털 변환부)는 이렇게 감산 처리에 의해 구해진 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
이와 같이, 터치 패널 시스템(1f)은 (i) 터치 패널(3b)에 의해 출력되는 아날로그 신호에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 감산 처리를 행한 후에, (ii) 그 결과의 신호를 디지털 신호로 변환함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
[실시 형태 8]
도 16은 본 실시 형태에 따른 터치 패널 시스템(1g)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1g)은 상이한 구성을 갖는 감산부(41)를 포함한다.터치 패널 시스템(1g)은 도 15에 도시된 터치 패널 시스템(1f)에 있어서의 차동 증폭기(49) 대신에 완전 차동 증폭기(50)를 포함한다.
터치 패널(3b)의 센스 라인(33)과 부 센스 라인(34)으로부터 공급되는 출력 신호는 아날로그 신호이다. 따라서, 감산부(41)는 완전 차동 증폭기(50)와 아날로그-디지털 변환부(48)를 포함한다.
이 구성에 의해, 완전 차동 증폭기(50)는 터치 패널(3b)로부터 공급되는 출력 신호(아날로그 신호)에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 도 7에 도시된 터치 패널 시스템(1b)과 마찬가지로 감산 처리를 행한다. 아날로그-디지털 변환부(48)는 이렇게 감산 처리에 의해 구해진 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
도 17은 완전 차동 증폭기(50)의 일 예를 도시하는 회로도이다. 완전 차동 증폭기(50)는 차동 증폭기에 대해 서로 대칭이 되도록 배열된 2쌍을 포함하며, 그 2쌍은 각각 정전 용량 및 스위치를 포함한다. 구체적으로, 차동 증폭기의 비반전 입력 단자(+)와 반전 입력 단자(-)에는 서로 인접하는 센스 라인들(33)로부터의 신호가 공급된다. 차동 증폭기의 반전 출력 단자(-)와 비반전 입력 단자(+) 사이에 용량(피드백 용량)이 제공되어 그 용량은 반전 출력 단자(-)와 비반전 입력 단자(+)에 접속되고, 차동 증폭기의 비반전 출력 단자(+)와 반전 입력 단자(-) 사이에 또 하나의 용량(피드백 용량)이 제공되어 그 또 하나의 용량은 비반전 출력 단자(+)와 반전 입력 단자(-)에 접속되고, 이 용량들은 동일한 용량값을 갖는다. 또한, 반전 출력 단자(-)와 비반전 입력 단자(+)의 사이에 스위치가 제공되어 반전 출력 단자(-)와 비반전 입력 단자(+)의 사이에 스위치가 접속되고, 비반전 출력 단자(+)와 반전 입력 단자(-) 사이에 또 하나의 스위치가 제공되어 비반전 출력 단자(+)와 반전 입력 단자(-)에 또 하나의 스위치가 접속된다.
이와 같이, 터치 패널 시스템(1g)은 (i) 터치 패널(3b)에 의해 출력되는 아날로그 신호에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 감산 처리를 행한 후에, (ii) 그 결과의 신호를 디지털 신호로 변환함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
[실시 형태 9]
도 18은 본 실시 형태에 따른 터치 패널 시스템(1h)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1h)은 (i) 상이한 구성을 갖는 감산부(41)를 포함하고, (ii) 터치 패널(3b)의 상이한 구동 방법을 수반한다. 터치 패널 시스템(1h)은 도 15에 도시된 터치 패널 시스템(1f)에 있어서의 차동 증폭기(49) 대신에 완전 차동 증폭기(50)를 포함한다.
터치 패널(3b)의 센스 라인(33)과 부 센스 라인(34)으로부터 공급되는 출력 신호는 아날로그 신호이다. 따라서, 감산부(41)는 완전 차동 증폭기(50)와 아날로그-디지털 변환부(48)를 포함한다.
이 구성에 의해, 완전 차동 증폭기(50)는 터치 패널(3b)로부터 공급되는 출력 신호(아날로그 신호)에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 도 7에 도시된 터치 패널 시스템(1b)과 마찬가지로 감산 처리를 행한다. 아날로그-디지털 변환부(48)는 이렇게 감산 처리에 의해 구해진 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
또한, 터치 패널 시스템(1h)은, 터치 패널(3b)의 구동 방식으로서, 도 10, 도 12, 및 도 13에 도시된 직교 시퀀스 구동 방법을 채택한다. 이 구성에 따르면, 도 10에 도시된 바와 같이, 4개의 드라이브 라인을 구동하는 전압이 다음과 같이 인가된다. 즉, 제2 구동 내지 제4 구동에 있어서, +V가 2회 인가되고 -V도 2회 인가되는데, 즉, +V의 인가 횟수가 -V의 인가 횟수와 동일하다. 한편, 제1 구동에 있어서, +V가 4회 인가된다. 이에 따라, 제1 구동의 출력 시퀀스 Y1의 출력값은 제2 구동 내지 제4 구동의 출력 시퀀스 Y2 내지 Y4 각각의 것보다 크다. 따라서, 제2 구동 내지 제4 구동의 출력 시퀀스 Y2 내지 Y4 중 임의의 것의 출력값에 다이내믹 레인지를 적용하면, 제1 구동의 출력 시퀀스 Y1의 포화를 유발한다.
이것을 해결하기 위해, 터치 패널 시스템(1h)의 감산부(41)는 완전 차동 증폭기(50)를 포함한다. 완전 차동 증폭기(50)는 입력 공통 모드 전압 범위가 레일 투 레일(rail to rail)인 것이 채택된다. 즉, 완전 차동 증폭기(50)는 공통 모드 입력 범위가 넓다. 이에 의해, 완전 차동 증폭기(50)는 전원 전압(Vdd)으로부터 GND까지의 전압 범위에서 동작할 수 있다. 또한, 완전 차동 증폭기(50)에 공급되는 입력 신호들 간의 차분이 증폭된다. 따라서, 터치 패널 시스템(1h)과 조합되는 터치 패널(3b)에 채택되는 직교 시퀀스 구동 방법의 타입에 상관없이, 완전 차동 증폭기(50)로부터의 출력 신호에는 출력 포화의 문제가 발생하지 않는다. 완전 차동 증폭기(50)의 일 예는 도 17을 참조하여 전술한 바와 같다는 것을 유의한다.
따라서, 터치 패널 시스템(1h)은 (i) 터치 패널(3b)에 의해 출력되는 아날로그 신호에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 감산 처리를 행한 후에, (ii) 그 결과의 신호를 디지털 신호로 변환함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다. 또한, 터치 패널 시스템(1h)은 레일 투 레일 동작을 할 수 있는 완전 차동 증폭기(50)를 포함하기 때문에, 완전 차동 증폭기(50)로부터의 출력 신호에는 출력 포화의 문제가 발생하지 않는다.
[실시 형태 10]
실시 형태 1 내지 실시 형태 9에서는, 부 센서(32)(부 센스 라인(34))를 구비하는 터치 패널 시스템에 대해서 설명했다. 그러나, 본 발명의 터치 패널 시스템에 있어서, 부 센서(32)는 필수적인 것은 아니다. 본 실시 형태에서는, 부 센서(32)를 구비하지 않는 터치 패널 시스템에 대해서 설명한다.
도 20은 본 실시 형태의 터치 패널 시스템(1i)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1i)은 서로 인접하는 센스 라인들(33)의 차분 신호를 산출하는 감산부(41a)를 포함한다.
더 구체적으로, 터치 패널(3c)은 복수개(도 20에서는 5개)의 드라이브 라인(35)과, 드라이브 라인들(35)에 교차하는 복수개(도 20에서는 8개)의 센스 라인(33)을 포함한다. 센스 라인들(33)과 드라이브 라인들(35)은 서로 절연되고, 센스 라인들(33)과 드라이브 라인들(35)은 서로 용량 결합된다.
터치 패널 컨트롤러(4)는 스위치 SW, 감산부(41a), 및 저장부(45a 내지 45d)를 포함하고, 이들은 터치 패널 컨트롤러(4)의 입력-수신 측에서부터 이 순서대로 배치된다. 터치 패널 컨트롤러(4)는 또한 좌표 검출부(42)(도시되지 않음)와 CPU(43)(도시되지 않음)를 포함한다는 것을 유의한다(도 1 참조).
감산부(41a)는 주 센서들(31)에 의해 출력되는 신호를 수신하기 위한 입력 단자들(주 센서들의 출력용의 입력 단자들)을 포함한다. 감산부(41a)는 주 센서(31)로부터의 신호를 수신한다. 그리고, 감산부(41a)는 인접하는 센스 라인들(33) 중 하나를 인접하는 센스 라인들(33) 중 다른 하나로부터 감산하여, 차분값(차분 신호)을 산출한다. 이렇게 감산부(41a)에 의해 감산 처리의 결과로서 구해진 신호는 좌표 검출부(42)(도 1 참조)에 출력된다.
따라서, 터치 패널 시스템(1i)은 부 센서(32)(부 센스 라인(34))가 구비되지 않고, 감산부(41a)가 상이한 연산을 행한다는 점에서, 터치 패널 시스템(1i)은 전술한 실시 형태들의 터치 패널 시스템들과 상이하다.
스위치 SW는 센스 라인(33)으로부터 공급되는 신호들 중에서 감산부(41a)에 공급될 신호를 선택한다. 더 구체적으로, 각각의 스위치 SW는 2개의 단자(상측 단자와 하측 단자)를 포함하고, 상측 단자와 하측 단자 중 하나를 선택한다. 도 20은 스위치 SW가 하측 단자를 선택한 상태를 도시한다.
감산부(41a)는 스위치 SW에 의해 선택된 신호인 배열 (1) 내지 배열 (8)로부터 공급되는 신호에 대해 차분 신호 처리를 행한다. 구체적으로, 감산부(41a)는 서로 인접하는 센스 라인들(33) 간의 차분 신호 처리를 행한다. 예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같이, 스위치 SW가 하측 단자를 선택하는 경우에, 감산부(41a)는 다음과 같은 신호 처리, 즉, 배열 (8) - 배열 (7), 배열 (6) - 배열 (5), 배열 (4) - 배열 (3), 및 배열 (2) - 배열 (1)을 행한다. 한편, 스위치 SW가 상측 단자를 선택하는 경우(도시되지 않음)에, 감산부(41a)는 다음과 같은 차분 신호 처리, 즉, 배열 (7) - 배열 (6), 배열 (5) - 배열 (4), 및 배열 (3) - 배열 (2)를 행한다.
각각의 스위치 SW가 상측 단자 및 하측 단자 중 하나를 선택하는 경우에, 저장부(45a 내지 45d)는 감산부(41a)에 의해 행해진 차분 처리에 의해 구해진 신호(차분 처리 신호)를 저장한다. 한편, 각각의 스위치 SW가 상측 단자 및 하측 단자 중 다른 하나의 단자를 선택하는 경우에, 차분 처리 신호는 저장부(45a 내지 45d)를 경유하지 않고 직접 출력된다.
(2) 터치 패널 시스템(1i)에 의해 행해지는 노이즈 처리
하기에서는 도 20 및 도 21을 참조하여, 터치 패널 시스템(1i)에 의해 행해지는 노이즈 처리에 대해서 설명한다. 도 21은 터치 패널 시스템(1i)의 기본 처리인 노이즈 캔슬 처리를 도시하는 흐름도이다.
터치 패널 시스템(1i)의 기동 시에, 드라이브 라인(35)에 특정 주기로 전위가 공급된다. 사용자가 터치 패널(3c)에 터치 조작을 행하면, 터치 위치에 대응하는 특정 센스 라인(33)의 용량을 변화시킨다. 즉, 사용자가 터치 패널(3c)에 터치 조작을 행하면, 그 센스 라인(33)으로부터 공급되는 출력 신호의 값을 변화시킨다. 터치 패널 시스템(1i)은 드라이브 라인들(35)을 구동하면서, 센스 라인(33)으로부터의 출력 신호를 터치 패널 컨트롤러(4)에 출력한다. 따라서, 터치 패널 시스템(1i)은 드라이브 라인(35)을 구동하면서, 센스 라인(33)의 용량 변화를 검출하여, 터치 조작의 존재 또는 부재 및 터치 위치를 결정한다.
더 구체적으로, 표시 장치(2)에 발생되는 클록 등의 노이즈 및 외부로부터 들어오는 다른 노이즈가 터치 패널(3c)에 반영된다. 따라서, 주 센서 그룹(31b)은 각종 노이즈 성분을 검출한다. 구체적으로, 센스 라인(33)으로부터 공급되는 출력 신호는 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호뿐만 아니라 노이즈 신호(노이즈 성분)도 포함한다(F701).
다음에, 스위치 SW는 하측 단자를 선택한다(F702). 그리고, 감산부(41a)는 센스 라인(33)(센스 라인 Sn)과, 특정 센스 라인(33)에 인접하는 2개의 센스 라인(33) 중 하나인 센스 라인(센스 라인 Sn+1) 간의 차분(센스 라인 (Sn+1) - 센스 라인 Sn: 제1 차분)을 산출한다(F703).
도 20에 도시된 배열 (1) 내지 배열 (8)에 대해, 감산부(41a)는 다음과 같은 4개의 차분 신호 처리를 행한다.
· 배열 (2) - 배열 (1)(결과의 차분값을 "A"라고 칭함)
· 배열 (4) - 배열 (3)(결과의 차분값을 "C"라고 칭함)
· 배열 (6) - 배열 (5)(결과의 차분값을 "E"라고 칭함)
· 배열 (8) - 배열 (7)(결과의 차분값을 "G"라고 칭함)
즉, 단계 F703에서는, 감산부(41a)는 센스 라인(33)의 배열 (1) 내지 배열 (8)에 대해 차분 신호 처리를 행한다.
감산부(41a)에 의해 산출된 차분값 A, C, E, 및 G는 각각 저장부(45a 내지 45d)에 저장된다. 즉, 저장부(45a)는 차분값 A를 저장하고, 저장부(45b)는 차분값 C를 저장하고, 저장부(45c)는 차분값 E를 저장하고, 저장부(45d)는 차분값 G를 저장한다(F704).
다음에, 스위치 SW가 상측 단자를 선택(폐쇄)하도록 전환된다(F705). 그리고, 감산부(41a)는 F703의 처리와 마찬가지의 처리를 행한다. 구체적으로, 감산부(41a)는 센스 라인(33)(센스 라인 Sn)과, 그 특정 센스 라인(33)에 인접하는 2개의 센스 라인(33) 중 다른 하나인 센스 라인(센스 라인 Sn-1) 간의 차분 신호 처리(센스 라인 Sn -(Sn-1): 제2 차분)를 행한다(F706).
도 20에 도시된 배열 (1) 내지 배열 (8)에 대해, 감산부(41a)는 다음과 같은 3개의 차분 신호 처리를 행한다.
· 배열 (3) - 배열 (2)(결과의 차분값을 "B"라고 칭함)
· 배열 (5) - 배열 (4)(결과의 차분값을 "D"라고 칭함)
· 배열 (7) - 배열 (6)(결과의 차분값을 "F"라고 칭함)
즉, 단계 F706에서, 감산부(41a)는 배열 (2) 내지 배열 (7)에 대해 차분 신호 처리를 행한다.
전술한 바와 같이, 터치 패널 시스템(1i)은 서로 인접하는 센스 라인들(33) 간의 차분 신호값을 취득한다. 즉, 노이즈에 있어서 더 높은 상관성을 갖는 인접하는 센스 라인들(33) 간의 차분이 산출된다. 이것은, 주 센서 그룹(31b)으로부터 공급되는 출력 신호로부터 노이즈 성분을 제거함으로써, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호를 추출한다. 이것은 터치 패널(3c)에 반영되는 광범위하게 다양한 노이즈를 확실하게 제거(캔슬)할 수 있다.
[실시 형태 11]
도 22는 본 실시 형태의 터치 패널 시스템(1j)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1j)은 전술한 도 20에 도시된 노이즈 캔슬 기능을 갖는 터치 패널 시스템(1i)에 있어서, 드라이브 라인(35)을 병렬로 구동하는 드라이브 라인 구동 회로(도시되지 않음)를 채택하여 구성된다. 또한, 터치 패널 시스템(1j)은 (i) 감산부(41a)에 의해 산출된 정전 용량의 차분값을 복호화하는 복호부(58)와, (ii) 터치 조작이 행해지지 않을 때 복호부(58)에 의해 복호화된 정전 용량들 간의 차분의 분포를 저장하는 비터치 조작 정보 저장부(61)와, (iii) 터치 조작이 행해질 때 복호부(58)에 의해 복호화된 정전 용량들 간의 차분의 분포를 교정하는 교정부(62)를 포함한다. 터치 패널 시스템(1j)은 전술한 터치 패널 시스템(1i)과 마찬가지로 동작하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다. 하기의 설명은 감산부(41a), 복호부(58), 비터치 조작 정보 저장부(61), 및 교정부(62)에 의해 행해지는 처리를 중심으로 설명한다. 또한, 하기의 설명은 병렬 구동을 위한 코드 시퀀스들로서 직교 시퀀스들 또는 M 시퀀스들(Maximum Length Sequence)을 사용하는 예를 다룬다.
구체적으로, 제1 드라이브 라인 내지 제M 드라이브 라인을 병렬로 구동하기 위한 코드 시퀀스들(성분은 1 또는 -1임)을 다음과 같이 가정한다.
Figure 112013065648322-pct00001
이후에, 이 시퀀스들을 직교 시퀀스들, 또는 코드 길이 N(= 2^n-1)을 갖는 시프트된 M 시퀀스들이라고 가정한다. 이러한 시퀀스들은 다음의 식이 성립하는 성질을 갖는다.
Figure 112013065648322-pct00002
상술한 시퀀스들에 대응하는, 센스 라인들(33)의 차분 출력 시퀀스들 "Sj,P(j=1,.., [L/2], P = 1, 2)(L은 센스 라인(33)의 개수를 나타내고, [n] = n의 정수 부분)"은 다음과 같이 정의된다.
Sj ,1: 스위치 SW가 하측 단자를 선택할 때 d1 내지 dM에 대한 출력 시퀀스
Sj ,2: 스위치 SW가 상측 단자를 선택할 때 d1 내지 dM에 대한 출력 시퀀스
또한, 각각의 드라이브 라인들(35)이 연장되는 방향으로의 용량값들의 차분들의 분포 "(∂sC)kj, P(k = 1,…, M, j = 1,.., [L/2], P = 1, 2)"는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112013065648322-pct00003
이 경우에, 병렬 구동에 의해 구해진 각각의 드라이브 라인들(35)이 연장되는 방향으로의 용량들의 차분 출력은 다음과 같다.
Figure 112013065648322-pct00004
복호부(58)는 감산부(41a)에 의해 산출된 정전 용량들의 차분값(즉, 각각의 드라이브 라인들(35)이 연장되는 방향으로의 용량값들 간의 차분들의 분포)을 복호화한다. 구체적으로, 복호부(58)는 (i) 드라이브 라인들(35)을 병렬로 구동하기 위한 코드 시퀀스들과, (ii) 차분 출력 시퀀스들이 상술한 시퀀스들에 대응하는, 센스 라인들(33)의 차분 출력 시퀀스들의 내적들을 산출한다. 따라서, 복호부(58)에 의해 복호화된 내적값은 다음과 같이 표현된다.
Figure 112013065648322-pct00005
따라서, 복호부(58)는 복호된 내적값 di·sj, P의 주성분으로서, 각각의 드라이브 라인들(35)이 연장되는 방향으로의 용량값들 간의 차분들의 분포 (∂sC)kj, P의 N배를 산출한다. 이에 따라, 각각의 드라이브 라인들이 연장되는 방향으로의 용량값들 간의 차분들의 분포 (∂sC)ij, P의 추정값을 내적값 di·sj, P로서 간주함으로써, 그 용량값들의 신호 강도들이 N배(즉, 코드 길이배)로 되어 판독될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 센스 라인들(33)의 차분 출력 시퀀스들 sj, P(P = 1, 2)을 정의함으로써, 서로 인접하는 센스 라인들(33)에 공통으로 중첩되는 공통 모드 노이즈가 캔슬된다. 이것은 높은 SNR을 갖는 차분 용량을 판독할 수 있게 한다.
전술한 바와 같이, 터치 패널 시스템(1j)에 따르면, 터치 패널(3c)은 병렬로 구동되어, 복호부(58)가, 감산부(41a)에 의해 산출된 정전 용량들 간의 차분값들을 복호화한다. 이에 의해, 정전 용량들의 신호들은 코드 길이배로 된다(즉, N배로 됨). 따라서, 드라이브 라인(35)의 개수에 상관없이, 용량들의 신호 강도들이 증가된다. 또한, 필요한 신호 강도가 도 9에 도시된 종래의 구동 방법의 것과 단지 동등하다면, 드라이브 라인들(35)의 구동 기간을, 도 9에 도시된 구동 방법의 것의 1/N로 단축시킬 수 있다. 즉, 드라이브 라인들(35)이 구동되어야 할 횟수를 감소시킬 수 있다. 이것은 터치 패널 시스템(1j)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
바람직하게, 터치 패널 시스템(1j)은, 교정부(62)가, (i) 터치 조작이 행해지지 않을 때 산출된 서로 인접하는 센스 라인들(33)의 각 쌍들 간의 차분(= 터치 패널 전체에 있어서의 차분값들의 분포)을 (ii) 터치 조작이 행해질 때 산출된 서로 인접하는 센스 라인들(33)의 각 쌍들 간의 차분(즉, 터치 패널(3c) 전체에 있어서의 차분값들의 분포)로부터 감산하도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, (i) 그러한 차분 신호 처리가 터치 조작 전과 후에 행해지고, (ii) 터치 조작 전과 후에 구해진 차분값 신호들 간의 감산이 행해지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 비터치 조작 정보 저장부(61)는 비터치 조작이 행해지는 초기 상태(터치 조작이 행해지지 않을 때)에서 산출된 차분 분포 (∂sC)kj , P의 추정값을 저장한다. 그리고, 교정부(62)는 (i) 비터치 조작 정보 저장부(61)에 저장된 터치 조작이 행해지지 않을 때 산출된 차분 분포 (∂sC)kj , P의 추정값을 (ii) 터치 조작이 행해질 때 산출된 차분들의 분포 (∂sC)kj의 추정값으로부터 감산한다. 따라서, 교정부(62)는 (i) 비터치 조작 정보 저장부에 저장된 터치 조작이 행해지지 않을 때 산출된 정전 용량들 간의 차분들의 분포를 (ii) 터치 조작이 행해질 때 산출된 정전 용량들 간의 차분들의 분포로부터 감산한다(즉, 터치 조작이 행해질 때 산출된 차분값 신호 - 터치 조작이 행해지지 않을 때 산출된 차분값 신호). 이것은 터치 패널(3c)에 내재하는 오프셋을 캔슬할 수 있게 한다.
따라서, 터치 패널 시스템(1j)은 터치 패널(3c)에 내재하는 용량 변동으로부터 유발되는 차분 성분이 없어진다. 이에 의해, 터치 조작으로부터 유발되는 차분 성분만이 검출된다. M 시퀀스의 경우에는, 직교 시퀀스의 경우에 발생하지 않는 오차 성분(δij = -1/N, i≠j인 경우)이 혼입된다. 그러나, 이 오차 성분은 터치 조작으로부터만 유발된다. 따라서, N이 증가되면(예를 들면, N = 63 또는 127), SNR의 열화 정도는 적어진다.
[실시 형태 12]
도 23은 본 실시 형태의 터치 패널 시스템(1k)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1k)은 상이한 구성을 갖는 감산부(41a)를 포함한다.
터치 패널(3c)의 센스 라인들(33)로부터 공급되는 출력 신호는 아날로그 신호이다. 따라서, 감산부(41a)는 아날로그-디지털 변환부(제3 아날로그-디지털 변환부)(48a)와 디지털 감산기(도시되지 않음)를 포함한다.
이 구성에 의해, 터치 패널(3c)로부터 공급되는 출력 신호(아날로그 신호)는 감산부(41a)의 아날로그-디지털 변환부(48a)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 디지털 감산기는 이렇게 변환된 디지털 신호를 사용하여, 도 20에 도시된 터치 패널 시스템(1i, 1j)과 마찬가지로 감산 처리를 행한다.
이와 같이, 터치 패널 시스템(1k)은 (i) 터치 패널(3c)에 의해 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후에, (ii) 감산 처리를 행함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
[실시 형태 13]
도 24는 본 실시 형태의 터치 패널 시스템(1m)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1m)은 상이한 구성을 갖는 감산부(41a)를 포함한다.
터치 패널(3c)의 센스 라인(33)으로부터 공급되는 출력 신호는 아날로그 신호이다. 따라서, 감산부(41a)는 차동 증폭기(49)와 아날로그-디지털 변환부(48a)(제4 아날로그-디지털 변환부)를 포함한다.
이 구성에 의해, 차동 증폭기(49)는 터치 패널(3c)로부터 공급되는 출력 신호(아날로그 신호)에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 도 20에 도시된 터치 패널 시스템(1i)과 마찬가지로 감산 처리를 행한다. 아날로그-디지털 변환부(48a)는 이렇게 감산 처리에 의해 구해진 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
따라서, 터치 패널 시스템(1m)은 (i) 터치 패널(3c)에 의해 출력되는 아날로그 신호에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 감산 처리를 행한 후에, (ii) 그 결과의 신호를 디지털 신호로 변환함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
[실시 형태 14]
도 25는 본 실시 형태의 터치 패널 시스템(1n)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1n)은 상이한 구성을 갖는 감산부(41a)를 포함한다. 터치 패널 시스템(1n)은 도 24에 도시된 터치 패널 시스템(1m)에 있어서의 차동 증폭기(49) 대신에 완전 차동 증폭기(50)를 포함한다.
터치 패널(3c)의 센스 라인(33)으로부터 공급되는 출력 신호는 아날로그 신호이다. 따라서, 감산부(41a)는 완전 차동 증폭기(50)와 아날로그-디지털 변환부(48a)를 포함한다.
이 구성에 의해, 완전 차동 증폭기(50)는 터치 패널(3c)로부터 공급되는 출력 신호(아날로그 신호)에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 도 20에 도시된 터치 패널 시스템(1i)과 마찬가지로 감산 처리를 행한다. 아날로그-디지털 변환부(48a)는 이렇게 감산 처리에 의해 구해진 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
따라서, 터치 패널 시스템(1n)은 (i) 터치 패널(3c)에 의해 출력되는 아날로그 신호에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 감산 처리를 행한 후에, (ii) 그 결과의 신호를 디지털 신호로 변환함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
[실시 형태 15]
도 26은 본 실시 형태에 따른 터치 패널 시스템(1o)의 기본 구성을 도시하는 개략도이다. 터치 패널 시스템(1o)은 상이한 구성을 갖는 감산부(41a)를 포함한다. 터치 패널 시스템(1o)은 도 26에 도시된 터치 패널 시스템(1m)에 있어서의 차동 증폭기(49) 대신에 완전 차동 증폭기(50)를 포함한다.
터치 패널(3c)의 센스 라인들(33)로부터 공급되는 출력 신호는 아날로그 신호이다. 따라서, 감산부(41a)는 완전 차동 증폭기(50)와 아날로그-디지털 변환부(48a)를 포함한다.
이 구성에 의해, 완전 차동 증폭기(50)는 터치 패널(3c)로부터 공급되는 출력 신호(아날로그 신호)에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 도 20에 도시된 터치 패널 시스템(1i)과 마찬가지로 감산 처리를 행한다. 아날로그-디지털 변환부(48a)는 이렇게 감산 처리에 의해 구해진 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
또한, 터치 패널 시스템(1o)은, 터치 패널(3c)의 구동 방법으로서, 도 10, 도 12, 및 도 22에 도시된 직교 시퀀스 구동 방법을 채택한다. 이 구성에 따르면, 도 10에 도시된 바와 같이, 4개의 드라이브 라인을 구동하는 전압이 다음과 같이 인가된다. 즉, 제2 구동 내지 제4 구동에 있어서, +V가 2회 인가되고 -V도 2회 인가되는데, 즉, +V의 인가 횟수는 -V의 인가 횟수와 동일하다. 한편, 제1 구동에 있어서, +V는 4회 인가된다. 이에 따라, 제1 구동의 출력 시퀀스 Y1의 출력값은 제2 구동 내지 제4 구동의 출력 시퀀스 Y2 내지 Y4 각각의 것보다 크다. 따라서, 제2 구동 내지 제4 구동의 출력 시퀀스 Y2 내지 Y4의 출력값에 다이내믹 레인지를 부가하면, 제1 구동의 출력 시퀀스 Y1의 포화를 유발한다.
이것을 해결하기 위해, 터치 패널 시스템(1o)의 감산부(41a)는 완전 차동 증폭기(50)를 포함한다.
또한, 완전 차동 증폭기(50)는 입력 공통 모드 전압 범위가 레일 투 레일인 것이 채택된다. 즉, 완전 차동 증폭기(50)는 공통 모드 입력 범위가 넓다. 이에 의해, 완전 차동 증폭기(50)는 전원 전압(Vdd)으로부터 GND까지의 전압 범위에서 동작할 수 있다. 또한, 완전 차동 증폭기(50)에 공급되는 입력 신호들 간의 차분이 증폭된다. 따라서, 터치 패널 시스템(1o)과 조합되는 터치 패널(3c)에 채택되는 직교 시퀀스 구동 방법의 타입에 상관없이, 완전 차동 증폭기(50)로부터의 출력 신호에는 출력 포화의 문제가 발생하지 않는다. 완전 차동 증폭기(50)의 일 예는 도 17을 참조하여 전술한 바와 같다는 것을 유의한다.
따라서, 터치 패널 시스템(1o)은 (i) 터치 패널(3c)에 의해 출력되는 아날로그 신호에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 감산 처리를 행한 후에, (ii) 그 결과의 신호를 디지털 신호로 변환함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다. 또한, 터치 패널 시스템(1o)은 레일 투 레일(rail to rail) 동작을 할 수 있는 완전 차동 증폭기(50)를 포함하기 때문에, 완전 차동 증폭기(50)로부터의 출력 신호에 출력 포화의 문제가 발생하지 않는다.
[실시 형태 16]
다음에, 하기에서는 전술한 실시 형태들의 터치 패널 시스템들에 채택되는 터치 조작의 검출 방법에 대해서 설명한다. 하기의 설명에서는, 도 22의 터치 패널 시스템(1j)을 예로서 다룬다. 그러나, 다른 실시 형태들의 터치 패널 시스템들도 마찬가지의 동작을 행한다. 터치 패널 시스템(1j)은 (i) 감산부(41a) 및 복호부(58)에 의해 산출된 서로 인접하는 센스 라인들(33)의 신호들 간의 차분과, (ii) 포지티브 및 네거티브의 임계값들의 비교에 기초하여, 터치 조작의 존재 또는 부재를 판정하는 판정부(59)를 포함한다. 판정부(59)에는 (i) 교정부(62)에 의해 교정 처리된 신호(정전 용량들 간의 차분 분포) 또는 (ii) 교정부(62)에 의해 교정 처리되지 않은 신호(정전 용량들 간의 차분 분포)가 공급된다는 것을 유의한다. 교정부(62)에 의해 교정 처리되지 않은 신호가 판정부(59)에 입력되는 경우에, 복호부(58)에 의해 복호화된 정전 용량들 간의 차분 분포가 판정부(59)에 직접 입력된다. 하기에서는 교정부(62)에 의해 교정 처리되지 않은 신호가 판정부(59)에 입력되는 경우에 대해서 설명한다. 그러나, 교정 처리된 신호가 판정부(59)에 입력되는 경우도 마찬가지의 동작이 행해진다.
도 27은 도 22에 도시된 터치 패널 시스템(1j)에 있어서의 판정부(59)의 기본 처리를 도시하는 흐름도이다. 도 28은 도 27에 도시된 흐름도에 있어서의 터치 정보의 인식 방법을 도시하는 모식도이다.
도 27에 도시된 바와 같이, 판정부(59)는 우선 감산부(41a) 및 복호부(59)에 의해 산출된 서로 인접하는 센스 라인들 각 쌍들 간의 신호의 차분값들(차분 정보) "(∂sC)ij , P"을 취득한다(F801). 다음에, 판정부(59)는 차분값들을, 판정부(59)에 저장된 포지티브 임계값 THp 및 네거티브 임계값 THm과 비교하여, 증감 표를 작성한다(F802). 이 증감 표는, 예를 들어, 도 28의 (a)에 도시된 바와 같은 3치화된 증감 표이다.
다음에, 3치화된(ternary) 증감 표가 2원 화상(binary image)으로 변환(즉, 2원화)된다(F803). 예를 들어, 도 28의 (a)에 도시된 증감 표가 센스 라인 S1로부터 센스 라인 S7까지의 순서로(도 28의 우측을 향한 방향으로) 스캔될 경우에, 다음과 같은 동작이 수행된다. 즉, 증감 표에 있어서 "+" 값이 주사된다면, 다음에 "-" 값이 주사될 때까지, 그 값 및 후속의 값(들)은 모두 "1"로 변환된다. 한편, "-" 값이 주사된다면, 스캔 방향의 역방향(도 28의 좌측을 향한 방향)으로 주사가 행해지고 그 값은 확실히 "1"로 변환된다. 이에 의해, 도 28의 (b)에 도시된 바와 같이 2원화된 데이터가 얻어진다.
다음에, 2원화된 데이터로부터 터치 정보를 추출하기 위해, 연결 성분이 추출된다(F804). 예를 들어, 도 28의 (b)에 있어서, 서로 인접하는 드라이브 라인들상에, 그리고 단일 센스 라인상에 나란히 "1" 값이 배치되는 경우에, (i) 그러한 값들 "1" 중 하나를 포함하는 연결 성분과, (ii) 그러한 값들 "1" 중 다른 하나를 포함하는 연결 성분은 단일 연결 성분이라고 간주되는데, 이것은 터치 위치의 후보로서 설정된다. 즉, 도 28의 (c)에 있어서, 박스로 싸인 "1" 값들을 포함하는 부분들 각각은 단일 연결 성분이라고 간주되고, 터치 위치의 후보로서 추출된다.
마지막으로, 추출된 터치 위치의 후보들에 기초하여, 터치 정보(터치의 크기, 위치 등)가 인식된다(F805).
따라서, 판정부(59)는, 노이즈 신호가 제거된, 서로 인접하는 센스 라인들(33)의 신호들 간의 차분에 기초하여, 터치 조작의 존재 또는 부재를 판정한다. 이것은 터치 조작의 존재 또는 부재를 정확하게 판정할 수 있게 한다.
또한, 전술한 예에서, 판정부(59)는 (i) 감산부(41a)에 의해 산출된 서로 인접하는 센스 라인들(33)의 각 쌍들 간의 신호의 차분들과, (ii) 포지티브 및 네거티브 임계값들(THp, THm)의 비교에 기초하여, 센스 라인들(33) 간의 신호의 차분들의 분포를 3원으로 나타내는 증감 표를 작성하고, 그 증감 표를 2원 화상으로 변환한다. 즉, 노이즈 신호가 제거된, 서로 인접하는 센스 라인들(33)의 각 쌍들 간의 신호들의 차분들이 판정부(59)에 입력된다. 판정부(59)는 (i) 서로 인접하는 센스 라인들(33)의 각 쌍들 간의 신호들의 차분들과, (ii) 판정부(59)에 저장된 포지티브 및 네거티브 임계값들(THp, THm)을 비교하여, 센스 라인들(33) 간의 신호의 차분들의 분포를 3원으로 나타내는 증감 표를 작성한다. 또한, 판정부(59)는 그 증감 표를 2원화함으로써, 증감 표가 2원 화상으로 변환된다. 이에 의해, 이렇게 변환된 2원 화상으로부터 터치 위치의 후보들이 추출된다. 따라서, 이 2원 화상에 기초하여 터치 정보(터치의 크기, 위치 등)를 인식함으로써, 터치 조작의 존재 또는 부재를 판정할 수 있을 뿐만 아니라, 터치 정보를 더 정확하게 인식할 수도 있다.
[실시 형태 17]
도 29는 터치 패널 시스템(1)을 포함하는 휴대 전화기(10)의 구성을 도시하는 기능 블록도이다. 휴대 전화기(전자 기기)(10)는 CPU(51), RAM(53), ROM(52), 카메라(54), 마이크로폰(55), 스피커(56), 조작 키(57), 및 터치 패널 시스템(1)을 포함한다. 이 구성 요소들은 서로 데이터 버스를 통해 접속된다.
CPU(51)는 휴대 전화기(10)의 동작을 제어한다. CPU(51)는, 예를 들어, ROM(52)에 저장된 프로그램을 실행한다. 조작 키(57)는 휴대 전화기(10)의 사용자에 의해 입력된 지시를 받는다. RAM(53)은 CPU(51)에 의한 프로그램의 실행의 결과로서 생성된 데이터 또는 조작 키(57)를 통해 입력된 데이터를 휘발적으로 저장한다. ROM(52)은 데이터를 불휘발적으로 저장한다.
또한, ROM(52)은, 예를 들면, EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory) 또는 플래시 메모리 등의 데이터가 기입될 수 있고 소거될 수 있는 ROM이다. 휴대 전화기(10)는, 유선을 통해 휴대 전화기(10)가 다른 전자 기기에 접속되도록 해주는 인터페이스(IF)(도 29에 도시되지 않음)를 포함하도록 구성될 수 있다.
카메라(54)는 사용자의 조작 키(57)의 조작에 응답하여 피사체를 촬영한다. 촬영된 피사체의 화상 데이터는 RAM(53) 또는 외부 메모리(예를 들어, 메모리 카드)에 저장된다. 마이크로폰은 입력되는 사용자의 음성을 접수한다. 휴대 전화기(10)는 입력된 음성(아날로그 데이터)을 2원화한다. 그리고, 휴대 전화기(10)는 수신기(예를 들어, 다른 휴대 전화기)에 2원화된 음성을 송신한다. 스피커(56)는, 예를 들어, RAM(53)에 저장된 음악 데이터에 기초하여 사운드를 출력한다.
터치 패널 시스템(1)은 터치 패널(3), 터치 패널 컨트롤러(4), 드라이브 라인 구동 회로(5), 및 표시 장치(2)를 포함한다. CPU(51)는 터치 패널 시스템(1)의 동작을 제어한다. CPU(51)는, 예를 들어, ROM(52)에 저장된 프로그램을 실행한다. RAM(53)은 CPU(51)에 의한 프로그램의 실행 결과로서 생성된 데이터를 휘발적으로 저장한다. ROM(52)은 데이터를 불휘발적으로 저장한다.
표시 장치(2)는 ROM(52) 또는 RAM(53)에 저장되어 있는 화상을 표시한다. 표시 장치(2)는 터치 패널(3)상에 적층되거나, 또는 터치 패널(3)을 포함한다.
본 발명은 하기와 같이 표현될 수도 있다.
[1] 터치 패널 시스템으로서, 복수의 센서를 포함하는 터치 패널, 및 상기 센서들로부터의 신호를 수신하여, 데이터를 판독하는 터치 패널 컨트롤러를 포함하고, 복수의 센서는 (i) 사용자에 의해 행해지는 터치 조작에 응답하여 신호를 입력하는 주 센서, 및 (ii) 상기 주 센서가 설치되는 표면인 터치 패널의 표면상에 설치된 부 센서를 포함하고, 상기 터치 패널 컨트롤러는 (i) 상기 주 센서로부터 공급되는 신호와 상기 부 센서로부터 공급되는 신호를 수신하고, (ii) 상기 주 센서로부터 공급되는 신호로부터, 상기 부 센서로부터 공급되는 신호를 감산하는 감산 수단을 포함하는, 터치 패널 시스템.
[2] [1]에 있어서, 상기 부 센서는 터치 조작에 있어서 사용자에 의해 터치되지 않고, 센서에 발생되는 노이즈를 검출하는, 터치 패널 시스템.
[3] [1] 또는 [2]에 있어서, 상기 주 센서와 상기 부 센서는 서로 인접하도록 설치되어 있는, 터치 패널 시스템.
[4] 터치 패널 시스템으로서, 표시 장치, 상기 표시 장치의 표시 화면의 상부 등에 설치되고, 매트릭스 형상으로 배치된 센서들을 포함하는 복수의 센서 그룹을 포함하는 터치 패널, 및 상기 센서 그룹들로부터의 신호를 수신하여 데이터를 판독하는 터치 패널 컨트롤러를 포함하고, 상기 센서 그룹들은 (i) 사용자에 의해 행해지는 터치 조작에 응답하여 신호를 입력하는 주 센서 그룹, 및 (ii) 상기 주 센서 그룹이 설치되는 터치 패널의 표면상에 설치된 부 센서 그룹을 포함하고, 상기 터치 패널 컨트롤러는 (i) 상기 주 센서 그룹으로부터 공급되는 신호와 상기 부 센서 그룹으로부터 공급되는 신호를 수신하고, (ii) 상기 주 센서 그룹으로부터 공급되는 신호로부터, 상기 부 센서 그룹으로부터 공급되는 신호를 감산하는 감산 수단을 포함하는, 터치 패널 시스템.
[5] [4]에 있어서, 상기 부 센서 그룹은 터치 조작에 있어서 사용자에 의해 터치되지 않고, 센서 그룹에 발생되는 노이즈를 검출하는, 터치 패널 시스템.
[6] [4] 또는 [5]에 있어서, 상기 주 센서 그룹과 상기 부 센서 그룹이 서로 인접하도록 설치되어 있는, 터치 패널 시스템.
[7] [1] 내지 [6] 중 어느 것에 있어서, 상기 표시 장치는 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기 일렉트로루미네센스 디스플레이, 또는 전계 방출 디스플레이인, 터치 패널 시스템.
[8] [1] 내지 [7] 중 어느 것에 기재된 터치 패널 시스템을 포함하는 전자 기기.
전술한 각 구성에 따르면, 터치 패널은, 터치 조작을 검출하는 주 센서부, 및 노이즈 검출용의 부 센서부를 포함하고, 감산부에 의해 주 센서부의 신호와 부 센서부의 신호 간의 차분이 산출된다. 이것은, 주 센서부로부터 공급되는 출력 신호로부터 노이즈 신호를 제거함으로써, 터치 조작에 응답하여 생성되는 신호인, 터치 조작으로부터 유래되는 본래의 신호를 추출한다. 따라서, 터치 패널에 반영되는 광범위하게 다양한 노이즈를 확실하게 제거(캔슬)할 수 있다. 따라서, 제거 대상인 노이즈 성분은 노이즈를 포함하는 신호 중의 AC 신호 성분에 한정되지 않고, 터치 패널에 반영되는 모든 노이즈 성분이다. 즉, 각각이 기본적으로 노이즈 성분을 모두 캔슬할 수 있는 터치 패널 시스템 및 전자 기기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 하기와 같이 설명될 수도 있다.
바람직하게, 본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성된다. 즉, 주 센서부에는 복수의 센스 라인이 설치되고, 상기 부 센서부에는 센스 라인이 연장되는 방향을 따라 연장되는 부 센스 라인이 설치되고, 상기 감산부는 (i) 상기 복수의 센스 라인으로부터 선택된 센스 라인 Sn의 신호와, (ii) 센스 라인 Sn에 인접하는 2개의 센스 라인 중 하나인 센스 라인 Sn+1의 신호 간의 차분에 대응하고, (Sn+1)-Sn에 의해 표현되는 제1 차분을 산출하고, 상기 2개의 센스 라인은 센스 라인 Sn+1과 센스 라인 Sn-1이고, 그 각각은 복수의 센스 라인에 포함되고, 상기 감산부는, (i) 센스 라인 Sn의 신호와, (ii) 상기 2개의 센스 라인 중 다른 하나인 센스 라인 Sn-1의 신호 간의 차분에 대응하고, Sn-(Sn-1)에 의해 표현되는 제2 차분을 산출하고, 상기 감산부는 제3 차분으로서 (i) 부 센스 라인의 신호와, (ii) 복수의 센스 라인에 포함되고 부 센스 라인에 인접하는 센스 라인의 신호 간의 차분에 대응하는 제3 차분을 산출하고, 상기 터치 패널 컨트롤러는 상기 제1 차분, 상기 제2 차분, 및 상기 제3 차분을 가산하는 가산부를 포함한다.
전술한 구성에 따르면, 감산부는, 서로 인접하는 센스 라인들 간의 차분 신호값을 취득한다. 즉, 노이즈에 있어서 더 높은 상관성을 갖는 인접하는 센스 라인들 간의 차분이 산출된다. 또한, 각 센스 라인으로부터 공급되는 출력 신호로부터, 부 센스 라인의 신호(노이즈 신호)도 제거된다. 이것은 더 확실하게 노이즈를 제거할 수 있게 한다.
본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은, 상기 센스 라인 및 부 센스 라인에 교차하도록 설치된 드라이브 라인들, 직교 시퀀스들 또는 M 시퀀스들을 사용하여 상기 드라이브 라인들을 구동하는 드라이브 라인 구동 회로, (i) 상기 센스 라인들과 상기 드라이브 라인들 사이, 및 (ii) 상기 부 센스 라인과 상기 드라이브 라인들 사이에 형성되는 정전 용량들, 및 (i) 상기 센스 라인들 및 부 센스 라인으로부터의 출력 신호를 판독하고, (ii) 그 출력 신호들과 상기 드라이브 라인들을 병렬로 구동하기 위한 직교 시퀀스들 또는 M 시퀀스들과의 내적을 산출하여, 각 정전 용량들의 용량값들을 산출하는 연산부를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기의 구성에 따르면, 터치 패널은 직교 시퀀스 구동 방법에 의해 구동된다. 이에 의해, 정전 용량의 신호가 코드 길이배(즉, N배)로 된다. 따라서, 드라이브 라인의 개수에 상관없이, 정전 용량의 신호 강도가 증가된다. 또한, 필요한 신호 강도가 종래 방법의 것과 단지 동등하다면, 드라이브 라인들이 구동되어야 할 횟수를 감소시킬 수 있음으로써, 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다. 즉, 상기 감산부는 센스 라인 또는 부 센스 라인으로부터 상기 감산부에 공급되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 아날로그-디지털 변환부를 포함하고, 상기 감산부는 상기 제1 아날로그-디지털 변환부에 의해 구해진 디지털 신호를 사용해서 상기 제1 차분, 상기 제2 차분, 및 상기 제3 차분을 산출한다.
상기의 구성에 따르면, (i) 터치 패널에 의해 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후에, (ii) 감산 처리를 행함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다. 즉, 상기 감산부는 센스 라인 및 부 센스 라인으로부터 상기 감산부에 공급되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 아날로그-디지털 변환부를 포함하고, 상기 제2 아날로그-디지털 변환부는 상기 아날로그 신호를 사용해서 상기 감산부에 의해 산출되는 상기 제1 차분, 상기 제2 차분, 및 상기 제3 차분 각각을 디지털 신호로 변환한다.
상기의 구성에 따르면, (i) 터치 패널에 의해 출력되는 아날로그 신호에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 감산 처리를 행한 후에, (ii) 그 결과의 신호를 디지털 신호로 변환함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성된다. 즉, 상기 감산부는 상기 아날로그 신호를 사용해서 상기 제1 차분, 상기 제2 차분, 및 상기 제3 차분을 산출하는 완전 차동 증폭기를 포함한다.
상기의 구성에 따르면, (i) 완전 차동 증폭기가, 터치 패널에 의해 출력되는 아날로그 신호에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 감산 처리를 행하게 한 후에, (ii) 그 결과의 신호를 디지털 신호로 변환함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성된다. 즉, 상기 완전 차동 증폭기는 레일 투 레일인 입력 공통 모드 전압 범위를 갖는다.
상기의 구성은, 레일 투 레일(rail to rail) 동작을 할 수 있는 완전 차동 증폭기를 포함한다. 따라서, 완전 차동 증폭기는 전원 전압(Vdd)으로부터 GND까지의 전압 범위에서 동작할 수 있다. 따라서, 완전 차동 증폭기로부터의 출력 신호에는 출력 포화의 문제가 발생하지 않는다.
바람직하게, 본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성된다. 즉, 상기 가산부는 특정 가산 처리에 관련된 센스 라인과 상기 부 센스 라인 사이의 거리가 증가하는 순서로 가산 처리가 수행되도록 상기 제1 차분, 상기 제2 차분, 및 상기 제3 차분을 가산하고, 상기 가산부는 하나의 가산 처리의 결과를 다음 가산 처리에 사용한다.
상기의 구성에 따르면, 가산부는 가산 처리의 결과를 이용하면서, 특정 가산 처리에 관련된 센스 라인과 상기 부 센스 라인 사이의 거리가 증가하는 순서대로 순차적으로 가산 처리를 행한다. 이것은 가산 처리가 행해지는 속도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다. 즉, 상기 부 센서부는 상기 터치 패널에 대해 행해지는 터치 조작을 검출하지 않도록 구성된다.
상기의 구성에 따르면, 터치 조작에 의해 생성되는 신호가 부 센서부에 의해 검출되지 않기 때문에, 부 센서부로부터의 출력 신호는 터치 조작에 의해 생성되는 신호를 포함하지 않는다. 이것은, 감산부에 의해 행해지는 감산 처리에 의해, 터치 조작으로부터 유래되는 신호값이 감소되는 경우를 방지한다. 즉, 주 센서부에 의해 검출되는, 터치 조작에 응답하여 생성되는 신호를 감소시키지 않은 채, 노이즈 성분이 제거된다. 이것은 터치 조작의 검출 감도를 더 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다. 즉, 상기 부 센서부는 터치 조작이 행해지지 않는 상기 터치 패널의 영역에 설치된다.
상기의 구성에 따르면, 부 센서부는, 사용자가 터치 조작을 행하는 영역(터치 영역)에 위치되지 않도록 설치된다. 따라서, 부 센서부에는, 사용자가 터치 조작을 행하지 않을 것이다. 이에 따라, 부 센서부가 터치 패널에 반영되는 노이즈를 검출하지만, 부 센서부는 터치 조작에 의해 생성되는 신호를 검출하지 않는다. 이것은 부 센서부가 터치 조작을 검출하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
즉, 상기의 구성은, 터치 조작에 의해 생성되는 신호를 부 센서부가 검출하지 않도록 하기 때문에, 부 센서부로부터 공급되는 출력 신호는 터치 조작에 의해 생성되는 신호를 포함하지 않는다. 이것은 감산부에 의해 행해지는 감산 처리에 의해 터치 조작으로부터 유래되는 신호값이 감소되는 경우를 방지한다. 즉, 주 센서부에 의해 검출되는, 터치 조작에 의해 생성되는 신호를 감소시키지 않은 채로, 노이즈 성분이 제거된다. 이것은 터치 조작의 검출 감도를 더 향상시킬 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성된다. 즉, 상기 주 센서부와 부 센서부는 서로 인접하도록 설치된다.
상기의 구성에 따르면, 주 센서부와 부 센서부가 그 사이의 거리가 가장 짧아지도록 배치된다. 즉, 주 센서부와 부 센서부는 실질적으로 동일 조건 하에 설치된다. 따라서, 부 센서부로부터의 출력 신호에 포함되는 노이즈 신호값은 주 센서부로부터의 출력 신호에 포함되는 노이즈 신호의 값과 동일하다고 간주될 수 있다. 이것은, 감산부에 의해 행해지는 감산 처리에 의해, 터치 패널에 반영되는 노이즈 성분을 더 확실하게 제거할 수 있다. 이것은 터치 조작의 검출 감도를 더 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다. 즉, 상기 주 센서부는 1개의 주 센서로 구성된다.
상기의 구성에 따르면, 주 센서부는 단일 주 센서로 구성된다. 이것은 터치 조작의 존재 또는 부재를 검출할 수 있는 터치 패널 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다. 즉, 상기 주 센서부는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 주 센서로 구성된다.
상기의 구성에 따르면, 주 센서부는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 주 센서로 구성된다. 이것은 (i) 터치 조작의 존재 또는 부재와 (ii) 터치 위치를 결정할 수 있는 터치 패널 시스템을 제공할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은, 상기 센스 라인들에 교차하도록 설치된 드라이브 라인들, 상기 드라이브 라인들을 병렬로 구동하는 드라이브 라인 구동 회로, 상기 센스 라인들과 상기 드라이브 라인들 사이에 형성되는 정전 용량들, 및 상기 감산부가 상기 센스 라인들로부터 수신하는 출력 신호에 기초하여, 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들로서, 상기 감산부에 의해 산출되는 차분들인, 각각의 상기 드라이브 라인들이 연장되는 방향으로의 정전 용량들 간의 차분들의 값들을 복호화하는 복호부를 포함하도록 구성된다.
상기의 구성에 따르면, 터치 패널이 병렬로 구동되고, 복호부는 상기 감산부에 의해 산출되는 정전 용량들의 차분값들을 복호화한다. 이에 의해, 정전 용량들의 신호들이 코드 길이배(즉, N배)로 된다. 따라서, 정전 용량들의 신호 강도들은 드라이브 라인의 개수에 상관없이 증가된다. 또한, 필요한 신호 강도가 종래 방법의 것과 단지 동등하다면, 드라이브 라인들이 구동되어야 할 횟수를 감소시킬 수 있다. 이것은 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다. 즉, 상기 감산부는 센스 라인들로부터 상기 감산부에 공급되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제3 아날로그-디지털 변환부를 포함하고, 상기 감산부는 상기 제3 아날로그-디지털 변환부에 의해 구해진 디지털 신호를 사용해서 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들을 산출한다.
상기의 구성에 따르면, (i) 터치 패널에 의해 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후에, (ii) 감산 처리를 행함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다. 즉, 상기 감산부는 센스 라인들로부터 상기 감산부에 공급되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제4 아날로그-디지털 변환부를 포함하고, 상기 제4 아날로그-디지털 변환부는 상기 감산부에 의해 상기 아날로그 신호를 사용해서 산출되는 차분들인, 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들을 디지털 신호로 변환한다.
상기의 구성에 따르면, (i) 터치 패널에 의해 출력되는 아날로그 신호에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 감산 처리를 행한 후에, (ii) 그 결과의 신호를 디지털 신호로 변환함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다. 즉, 상기 감산부는 상기 아날로그 신호를 사용해서 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들을 산출하는 완전 차동 증폭기를 포함한다.
상기의 구성에 따르면, (i) 완전 차동 증폭기가, 터치 패널에 의해 출력되는 아날로그 신호에 대해, 그 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않은 채로, 감산 처리를 행하게 한 후에, (ii) 그 결과의 신호를 디지털 신호로 변환함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다.
본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은, 터치 조작이 행해지지 않을 때 상기 복호부에 의해 복호화되는 정전 용량들 간의 차분들의 제1 분포를 저장하는 비터치 조작 정보 저장부, (i) 비터치 조작 정보 저장부에 저장된 상기 제1 분포를 (ii) 터치 조작이 행해질 때 상기 복호부에 의해 복호화된 정전 용량들 간의 차분들의 제2 분포로부터 감산하여, 상기 제2 분포를 교정하는 교정부를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기의 구성에 따르면, 비터치 조작 정보 저장부가, 터치 조작이 행해지지 않을 때 복호부에 의해 복호화된 정전 용량들 간의 차분들의 제1 분포를 저장한다. 또한, 교정부는 (i) 비터치 조작 정보 저장부에 저장된 상기 제1 분포를 (ii) 터치 조작이 행해질 때 산출되는 정전 용량들 간의 차분들의 제2 분포로부터 감산한다. 즉, 교정부는 다음과 같은 계산, 즉, (터치 조작이 행해질 때 산출되는 정전 용량들 간의 차분들의 제2 분포) - (터치 조작이 행해지지 않을 때 산출되는 정전 용량들 간의 차분들의 제1 분포)를 행한다. 이것은 터치 패널에 내재하는 오프셋을 캔슬할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은, (i) 상기 감산부에 의해 산출된 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들과, (ii) 포지티브 및 네거티브 임계값들의 비교에 기초하여, 터치 조작의 존재 또는 부재를 결정하는 판정부를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기의 구성에 따르면, 판정부는, 노이즈 신호가 제거된 차분들인, 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들에 기초하여, 터치 조작의 존재 또는 부재를 결정한다. 이것은 터치 조작의 존재 또는 부재를 정확하게 결정할 수 있게 한다.
바람직하게, 본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성된다. 즉, 상기 판정부는 (i) 상기 감산부에 의해 산출된 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들과, (ii) 포지티브 및 네거티브 임계값들의 비교에 기초하여, 센스 라인들의 신호들 간의 차분들의 분포를 3원으로 나타내는 증감 표를 작성하고, 상기 판정부는 그 증감 표를 2원 화상으로 변환함으로써, 그로부터 터치 정보를 추출한다.
상기의 구성에 따르면, 노이즈 신호가 제거된 차분들인, 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들이 판정부에 입력된다. 판정부는 (i) 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들과, (ii) 판정부에 저장된 포지티브 및 네거티브 임계값들의 비교에 기초하여, 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들의 분포를 3원으로 나타내는 증감 표를 작성한다. 또한, 판정부는 그 증감 표를 2원화함으로써, 증감 표가 2원 화상으로 변환된다. 이에 의해, 이렇게 변환된 2원 화상으로부터 터치 위치의 후보들이 추출된다. 따라서, 2원 화상에 기초하여 터치 정보(터치의 크기, 위치 등)를 인식함으로써, 터치 조작의 존재 또는 부재를 판정할 수 있을 뿐만 아니라, 터치 정보를 더 정확하게 인식할 수도 있다.
바람직하게, 본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 표시 장치를 더 포함하도록 구성되고, 상기 터치 패널은 상기 표시 장치의 전방 표면에 설치된다.
상기의 구성에 따르면, 터치 패널이 표시 장치의 전방 표면에 설치되기 때문에, 표시 장치에 발생되는 노이즈를 확실하게 제거할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 실시 형태들 중 임의의 것의 터치 패널 시스템은 다음과 같이 구성된다. 즉, 상기 표시 장치는 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기 일렉트로루미네센스 디스플레이, 또는 전계 방출 디스플레이이다.
상기의 구성에 따르면, 표시 장치는, 범용적인 전자 기기들에 사용되고 있는 각종 디스플레이들 중 임의의 것으로 구성된다. 따라서, 범용성이 높은 터치 패널 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명은 상기의 실시 형태들의 설명에 한정되지 않고, 특허 청구 범위 내에서 당업자에 의해 변경될 수 있다. 상이한 실시 형태들에 개시된 기술적 수단들의 적절한 조합에 기초하는 실시 형태는 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 즉, 상기의 실시 형태들은 모든 점들에 있어서 예들일 뿐이며, 어떠한 제한도 제공하지 않는다. 본 발명의 범위는 실시 형태들의 설명에 의해서가 아니라, 특허 청구 범위에 의해 나타내어진다. 특허 청구 범위와 균등한 임의의 의미 및 특허 청구 범위 내에서 이루어지는 모든 변경들은 본 발명의 범위 내에 포함된다.
<산업상 이용가능성>
본 발명은 터치 패널을 포함한 각종 전자 기기들에, 예를 들면, 예를 들면, 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화기, 디지털 카메라, 휴대 게임기, 전자 포토 프레임, 휴대 정보 단말기, 전자 북, 가전 제품, 매표기, 자동 인출기, 및 카 내비게이션 시스템에 적용될 수 있다.
1: 터치 패널 시스템
1a: 터치 패널 시스템
1b: 터치 패널 시스템
1c: 터치 패널 시스템
1d: 터치 패널 시스템
1e: 터치 패널 시스템
1f: 터치 패널 시스템
1g: 터치 패널 시스템
1h: 터치 패널 시스템
1i: 터치 패널 시스템
1j: 터치 패널 시스템
1k: 터치 패널 시스템
1m: 터치 패널 시스템
1n: 터치 패널 시스템
1o: 터치 패널 시스템
2: 표시 장치
3: 터치 패널
3a: 터치 패널
3b: 터치 패널
3c: 터치 패널
4: 터치 패널 컨트롤러
31: 주 센서(주 센서부)
31a: 주 센서 그룹(주 센서부)
31b: 주 센서 그룹(센서부)
32: 부 센서(부 센서부)
32a: 부 센서 그룹(부 센서부)
33: 센스 라인
34: 부 센스 라인
35: 드라이브 라인
41: 감산부
41a: 감산부
46: 가산부
47: 전하 적분기(연산부)
48: 아날로그-디지털 변환부(제1 아날로그-디지털 변환부, 제2 아날로그-디지털 변환부)
48a: 아날로그-디지털 변환부(제3 아날로그-디지털 변환부, 제4 아날로그-디지털 변환부)
49: 차동 증폭기
50: 완전 차동 증폭기
58: 복호부
59: 판정부
61: 비터치 조작 정보 저장부
62: 교정부

Claims (28)

  1. 터치 패널 시스템으로서,
    터치 패널, 및
    상기 터치 패널로부터 공급되는 신호를 처리하는 터치 패널 컨트롤러를 포함하고,
    상기 터치 패널은 (i) 상기 터치 패널에 대해 행해지는 터치 조작을 검출하는 주 센서부, 및 (ii) 상기 주 센서부가 설치되는 표면인 상기 터치 패널의 표면에 설치된 부 센서부를 포함하고,
    상기 터치 패널 컨트롤러는 (i) 상기 주 센서부로부터 공급되는 신호와 상기 부 센서부로부터 공급되는 신호를 수신하고, (ii) 상기 주 센서부로부터 공급되는 신호로부터, 상기 부 센서부로부터 공급되는 신호를 감산하는 감산부를 포함하고,
    상기 주 센서부에는 복수의 센스 라인이 설치되어 있고,
    상기 부 센서부에는 상기 센스 라인들이 연장되는 방향을 따라 연장되는 부 센스 라인이 설치되고,
    상기 감산부는 (i) 상기 복수의 센스 라인으로부터 선택된 센스 라인 Sn의 신호와, (ii) 센스 라인 Sn에 인접하는 2개의 센스 라인 중 하나인 센스 라인 Sn+1의 신호 간의 차분에 대응하고, (Sn+1) - Sn에 의해 표현되는 제1 차분을 산출하고, 상기 2개의 센스 라인은 센스 라인 Sn+1과 센스 라인 Sn-1이고 그 각각은 상기 복수의 센스 라인에 포함되고,
    상기 감산부는 (i) 센스 라인 Sn의 신호와, (ii) 상기 2개의 센스 라인 중 다른 하나인 센스 라인 Sn-1의 신호 간의 차분에 대응하고, Sn - (Sn-1)에 의해 표현되는 제2 차분을 산출하고,
    상기 감산부는 (i) 부 센스 라인의 신호와, (ii) 상기 부 센스 라인에 인접하는 센스 라인의 신호 간의 차분에 대응하는 제3 차분을 산출하고, 그 센스 라인은 상기 복수의 센스 라인에 포함되고,
    상기 터치 패널 컨트롤러는 상기 제1 차분, 상기 제2 차분, 및 상기 제3 차분을 가산하는 가산부를 포함하는, 터치 패널 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센스 라인들 및 상기 부 센스 라인에 교차하도록 설치된 드라이브 라인들,
    직교 시퀀스들 또는 M 시퀀스들(Maximum Length Sequence)을 사용하여 상기 드라이브 라인들을 병렬로 구동하는 드라이브 라인 구동 회로,
    (i) 상기 센스 라인들과 상기 드라이브 라인들 사이, 및 (ii) 상기 부 센스 라인과 상기 드라이브 라인들 사이에 형성되는 정전 용량들, 및
    (i) 상기 센스 라인들 및 상기 부 센스 라인으로부터의 출력 신호들을 판독하고, (ii) 그 출력 신호들과, 상기 드라이브 라인들을 병렬로 구동하기 위한 상기 직교 시퀀스들 또는 상기 M 시퀀스들(Maximum Length Sequence)의 내적들(inner products)을 산출하여, 각 정전 용량들의 용량값들을 산출하는 연산부를 더 포함하는, 터치 패널 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감산부는 상기 센스 라인들 및 상기 부 센스 라인으로부터 상기 감산부에 공급되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 아날로그-디지털 변환부를 포함하고,
    상기 감산부는 상기 제1 아날로그-디지털 변환부에 의해 구해진 디지털 신호를 사용해서 상기 제1 차분, 상기 제2 차분, 및 상기 제3 차분을 산출하는, 터치 패널 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감산부는 상기 센스 라인들 및 상기 부 센스 라인으로부터 상기 감산부에 공급되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 아날로그-디지털 변환부를 포함하고,
    상기 제2 아날로그-디지털 변환부는 상기 아날로그 신호를 사용해서 상기 감산부에 의해 산출되는 상기 제1 차분, 상기 제2 차분, 및 상기 제3 차분 각각을 디지털 신호로 변환하는, 터치 패널 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감산부는 상기 아날로그 신호를 사용해서 상기 제1 차분, 상기 제2 차분, 및 상기 제3 차분을 산출하는 완전 차동 증폭기를 포함하는, 터치 패널 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 완전 차동 증폭기는 레일 투 레일(rail to rail)인 입력 공통 모드 전압 범위를 갖는, 터치 패널 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가산부는 특정 가산 처리에 관련된 센스 라인과 상기 부 센스 라인 사이의 거리가 증가하는 순서로 각각의 가산 처리들이 수행되도록 상기 제1 차분, 상기 제2 차분, 및 상기 제3 차분을 가산하고, 상기 가산부는 하나의 가산 처리의 결과를 다음 가산 처리에 사용하는, 터치 패널 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부 센서부는 상기 터치 패널에 대해 행해지는 터치 조작을 검출하지 않도록 구성되는, 터치 패널 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부 센서부는 터치 조작이 행해지지 않는 상기 터치 패널의 영역에 설치되는, 터치 패널 시스템.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주 센서부와 상기 부 센서부는 서로 인접하도록 설치되는, 터치 패널 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 주 센서부는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 주 센서로 구성되는, 터치 패널 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    표시 장치를 더 포함하고,
    상기 터치 패널은 상기 표시 장치의 전방 표면에 설치되는, 터치 패널 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 표시 장치는 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기 일렉트로루미네센스 디스플레이, 또는 전계 방출 디스플레이인, 터치 패널 시스템.
  14. 제1항 또는 제2항에 기재된 터치 패널 시스템을 포함하는 전자 기기.
  15. 터치 패널 시스템으로서,
    터치 패널, 및
    상기 터치 패널로부터 공급되는 신호를 처리하는 터치 패널 컨트롤러를 포함하고,
    상기 터치 패널은 센서부를 포함하고, 상기 센서부는 복수의 센스 라인이 설치되어 있고 상기 터치 패널에 대해 행해지는 터치 조작을 검출하고,
    상기 터치 패널 컨트롤러는 (i) 상기 센서부로부터의 신호를 수신하고, (ii) 상기 센스 라인들 중에서, 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들을 산출하는 감산부를 포함하고,
    상기 터치 패널 시스템은,
    상기 센스 라인들에 교차하도록 설치된 드라이브 라인들,
    상기 드라이브 라인들을 병렬로 구동하는 드라이브 라인 구동 회로, 및
    상기 센스 라인들과 상기 드라이브 라인들 사이에 형성되는 정전 용량들을 더 포함하고,
    상기 감산부는, 상기 센스 라인들로부터 출력 신호를 수신하고, 각각의 드라이브 라인들이 연장되는 방향으로의 각각의 드라이브 라인들 상의 정전 용량들 사이의 차분들을 산출하고, 상기 차분들은 서로 인접한 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들로서 산출되고,
    상기 터치 패널 시스템은,
    (i) 상기 감산부에 의해 산출되는 차분들인, 정전 용량들 간의 차분들의 값들을 복호화하는 복호부 - 상기 복호화는 상기 드라이브 라인들을 병렬로 구동하기 위한 코드 시퀀스들 각각과, 상기 센스 라인들의 차분 출력 시퀀스들 각각의 내적이 산출되도록 수행되고, 상기 차분 출력 시퀀스들은 상기 코드 시퀀스들에 대응함-, 및
    상기 감산부가 (Sn+1) - Sn에 의해 표현되는 제1 차분을 산출하거나 또는 Sn - (Sn-1)에 의해 표현되는 제2 차분을 산출하도록 상기 감산부에 공급될 신호를 스위칭하는 스위치를 더 포함하고,
    상기 제1 차분은 (i) 상기 복수의 센스 라인으로부터 선택된 센스 라인 Sn의 신호와, (ii) 센스 라인 Sn에 인접하는 2개의 센스 라인 중 하나인 센스 라인 Sn+1의 신호 간의 차분에 대응하고, 상기 2개의 센스 라인은 센스 라인 Sn+1과 센스 라인 Sn-1이고 그 각각은 상기 복수의 센스 라인에 포함되고,
    상기 제2 차분은 (i) 센스 라인 Sn의 신호와, (ii) 상기 2개의 센스 라인 중 다른 하나인 센스 라인 Sn-1의 신호 간의 차분에 대응하는, 터치 패널 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 스위치는 2개의 단자를 포함하고, 상기 스위치는 상기 2개의 단자 중 하나가 선택되도록 구성되고,
    상기 드라이브 라인들을 병렬로 구동하기 위한 코드 시퀀스들은 제1 드라이브 라인 내지 제M 드라이브 라인을 병렬로 구동하기 위한 하기의 코드 시퀀스들(성분은 1 또는 -1임)이고,
    Figure 112013065648322-pct00006

    상기 센스 라인들의 차분 출력 시퀀스들 "Sj ,P(j = 1,..., [L/2], P = 1, 2)(L은 센스 라인의 개수를 나타내고, [n] = n의 정수 부분)"은 상기 코드 시퀀스들에 대응하며,
    Sj ,1: 스위치 SW가 상기 2개의 단자 중 하나를 선택할 때 d1 내지 dM에 대한 출력 시퀀스
    Sj ,2: 스위치 SW가 상기 2개의 단자 중 다른 하나를 선택할 때 d1 내지 dM에 대한 출력 시퀀스로서 정의되고,
    상기 복호부는 상기 드라이브 라인들을 병렬로 구동하기 위한 코드 시퀀스들 각각과, 상기 센스 라인의 차분 출력 시퀀스들 각각의 내적을 산출하고, 상기 차분 출력 시퀀스들은 상기 코드 시퀀스들에 대응하는, 터치 패널 시스템.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 감산부는 상기 센스 라인들로부터 상기 감산부에 공급되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제3 아날로그-디지털 변환부를 포함하고,
    상기 감산부는 상기 제3 아날로그-디지털 변환부에 의해 구해진 디지털 신호를 사용해서 서로 인접하는 상기 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들을 산출하는, 터치 패널 시스템.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 감산부는 상기 센스 라인들로부터 상기 감산부에 공급되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제4 아날로그-디지털 변환부를 포함하고,
    상기 제4 아날로그-디지털 변환부는 상기 감산부에 의해 상기 아날로그 신호를 사용해서 산출된 차분들인 서로 인접하는 상기 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들을 디지털 신호로 변환하는, 터치 패널 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 감산부는 상기 아날로그 신호를 사용해서 서로 인접하는 상기 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들을 산출하는 완전 차동 증폭기를 포함하는, 터치 패널 시스템.
  20. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    터치 조작이 행해지지 않을 때 상기 복호부에 의해 복호화되는 차분들인 정전 용량들 간의 차분들의 제1 분포를 저장하는 비터치 조작 정보 저장부, 및
    (i) 상기 비터치 조작 정보 저장부에 저장된 상기 제1 분포를, (ii) 터치 조작이 행해질 때 상기 복호부에 의해 복호화되는 차분들인 정전 용량들 간의 차분들의 제2 분포로부터 감산하여, 상기 제2 분포를 교정하는 교정부를 더 포함하는, 터치 패널 시스템.
  21. 제18항에 있어서,
    (i) 상기 감산부에 의해 산출되는 차분들인 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들과, (ii) 포지티브 및 네거티브 임계값들의 비교에 기초하여 터치 조작의 존재 또는 부재를 결정하는 판정부를 더 포함하는, 터치 패널 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 판정부는 (i) 상기 감산부에 의해 산출되는 차분들인 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들과, (ii) 포지티브 및 네거티브 임계값들의 비교에 기초하여, 센스 라인들의 신호들 간의 차분들의 분포를 3원으로(in ternary) 나타내는 증감 표를 작성하고, 상기 판정부는 상기 증감 표를 2원 화상(binary image)으로 변환하여 그로부터 터치 정보를 추출하는, 터치 패널 시스템.
  23. 터치 패널 시스템으로서,
    터치 패널, 및
    상기 터치 패널로부터 공급되는 신호를 처리하는 터치 패널 컨트롤러를 포함하고,
    상기 터치 패널은 센서부를 포함하고, 상기 센서부는 복수의 센스 라인이 설치되어 있고 상기 터치 패널에 대해 행해지는 터치 조작을 검출하고,
    상기 터치 패널 컨트롤러는 (i) 상기 센서부로부터의 신호를 수신하고, (ii) 상기 센스 라인들 중에서, 서로 인접하는 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들을 산출하는 감산부를 포함하고,
    상기 터치 패널 시스템은,
    상기 센스 라인들에 교차하도록 설치된 드라이브 라인들,
    상기 드라이브 라인들을 병렬로 구동하는 드라이브 라인 구동 회로, 및
    상기 센스 라인들과 상기 드라이브 라인들 사이에 형성되는 정전 용량들을 더 포함하고,
    상기 감산부는, 상기 센스 라인들로부터 출력 신호를 수신하고, 각각의 드라이브 라인들이 연장되는 방향으로의 각각의 드라이브 라인들 상의 정전 용량들 사이의 차분들을 산출하고, 상기 차분들은 서로 인접한 센스 라인들의 각 쌍들 간의 신호의 차분들로서 산출되고,
    상기 터치 패널 시스템은,
    상기 감산부에 의해 산출되는 차분들인, 정전 용량들 간의 차분들의 값들을 복호화하는 복호부 - 상기 복호화는 상기 드라이브 라인들을 병렬로 구동하기 위한 코드 시퀀스들 각각과, 상기 센스 라인들의 차분 출력 시퀀스들 각각의 내적이 산출되도록 수행되고, 상기 차분 출력 시퀀스들은 상기 코드 시퀀스들에 대응함-, 를 더 포함하는, 터치 패널 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 감산부는 (Sn+1) - Sn에 의해 표현되는 제1 차분 및 Sn - (Sn-1)에 의해 표현되는 제2 차분을 산출하고,
    상기 제1 차분은 (i) 상기 복수의 센스 라인으로부터 선택된 센스 라인 Sn의 신호와, (ii) 센스 라인 Sn에 인접하는 2개의 센스 라인 중 하나인 센스 라인 Sn+1의 신호 간의 차분에 대응하고, 상기 2개의 센스 라인은 센스 라인 Sn+1과 센스 라인 Sn-1이고 그 각각은 상기 복수의 센스 라인에 포함되고,
    상기 제2 차분은 (i) 센스 라인 Sn의 신호와, (ii) 상기 2개의 센스 라인 중 다른 하나인 센스 라인 Sn-1의 신호 간의 차분에 대응하는, 터치 패널 시스템.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 코드 시퀀스들은 직교 시퀀스들 또는 M 시퀀스들(Maximum Length Sequence)인, 터치 패널 시스템.
  26. 제15항, 제16항, 제23항, 제24항 및 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    표시 장치를 더 포함하고,
    상기 터치 패널은 상기 표시 장치의 전방 표면에 설치되는, 터치 패널 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 표시 장치는 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기 일렉트로루미네센스 디스플레이, 또는 전계 방출 디스플레이인, 터치 패널 시스템.
  28. 전자 기기로서,
    제15항, 제16항, 제23항, 제24항 및 제25항 중 어느 한 항에 기재된 터치 패널 시스템을 포함하는 전자 기기.
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