KR101512571B1 - 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치 - Google Patents

접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101512571B1
KR101512571B1 KR20130167353A KR20130167353A KR101512571B1 KR 101512571 B1 KR101512571 B1 KR 101512571B1 KR 20130167353 A KR20130167353 A KR 20130167353A KR 20130167353 A KR20130167353 A KR 20130167353A KR 101512571 B1 KR101512571 B1 KR 101512571B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switch
clock
capacitor
node
operational amplifier
Prior art date
Application number
KR20130167353A
Other languages
English (en)
Inventor
조병학
정문숙
권용일
박타준
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR20130167353A priority Critical patent/KR101512571B1/ko
Priority to US14/206,293 priority patent/US9891761B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101512571B1 publication Critical patent/KR101512571B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04164—Connections between sensors and controllers, e.g. routing lines between electrodes and connection pads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04111—Cross over in capacitive digitiser, i.e. details of structures for connecting electrodes of the sensing pattern where the connections cross each other, e.g. bridge structures comprising an insulating layer, or vias through substrate

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치는 노드 커패시터에 소정의 제1 주기를 가지는 구동 신호를 인가하는 구동 회로; 상기 노드 커패시터의 정전용량을 소정의 전압 신호로 변환하는 버퍼 회로; 상기 버퍼 회로의 출력 전압에 따라 충방전되는 버퍼 커패시터; 및 상기 버퍼 커패시터에 충전된 전압을 적분하는 적분 회로; 를 포함하고, 소정의 일반 터치 모드에서 상기 버퍼 회로는 상기 노드 커패시터의 정전용량을 적분하여 상기 전압 신호를 생성하고, 소정의 근접 터치 모드에서 상기 버퍼 회로는 상기 노드 커패시터에 충전된 전압을 추종하여 상기 전압 신호를 생성할 수 있다.

Description

접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치{TOUCH SENSING APPARATUS AND TOUCHSCREEN APPARATUS}
본 발명은 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치에 관한 것이다.
터치스크린, 터치패드 등과 같은 터치스크린 장치는 디스플레이 장치에 부착되어 사용자에게 직관적인 입력 방법을 제공할 수 있는 입력 장치로서, 최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 네비게이션 등과 같은 다양한 전자 기기에 널리 적용되고 있다. 특히 최근 스마트폰에 대한 수요가 증가하면서, 제한된 폼팩터에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.
휴대용 기기에 적용되는 터치스크린은 터치 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구분할 수 있으며, 이 중 정전용량 방식은 상대적으로 수명이 길고 다양한 입력 방법과 제스처를 손쉽게 구현할 수 있는 장점으로 인해 그 적용 비율이 갈수록 높아지고 있다. 특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 멀티 터치 인터페이스를 구현하기가 용이하여 스마트폰 등의 기기에 폭넓게 적용된다.
정전용량 방식의 터치스크린은 일정한 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함하며, 터치 입력에 의해 정전용량 변화가 생성되는 복수의 노드가 상기 복수의 전극에 의해 정의된다. 2차원 평면에 분포하는 복수의 노드는, 터치 입력에 의해 자체 정전용량(Self-Capacitance) 또는 결합 정전용량(Mutual-Capacitance) 변화를 생성하며, 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화에 가중 평균 계산법 등을 적용하여 터치 입력의 좌표를 계산할 수 있다.
최근 다양한 제스쳐 동작을 감지하여 사용자의 편의성을 증대하고자 하는 어플리케이션이 개발되고 있는데, 이러한 어플리케이션을 활용하기 위하여는 전극 주위에 넓게 정전용량을 형성하고, 미세한 정전용량의 변화를 세밀하게 검출할 수 있는 기술이 필요하다.
한국 공개특허공보 10-2011-0103790
본 발명의 과제는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 터치 패널에 직접적으로 입력되지 않고 근접하여 입력되는 터치를 정밀하게 검출할 수 있는 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노드 커패시터에 소정의 제1 주기를 가지는 구동 신호를 인가하는 구동 회로; 상기 노드 커패시터의 정전용량을 소정의 전압 신호로 변환하는 버퍼 회로; 상기 버퍼 회로의 출력 전압에 따라 충방전되는 버퍼 커패시터; 및 상기 버퍼 커패시터에 충전된 전압을 적분하는 적분 회로; 를 포함하고, 소정의 일반 터치 모드에서 상기 버퍼 회로는 상기 노드 커패시터의 정전용량을 적분하여 상기 전압 신호를 생성하고, 소정의 근접 터치 모드에서 상기 버퍼 회로는 상기 노드 커패시터에 충전된 전압을 추종하여 상기 전압 신호를 생성하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
상기 구동 회로부는, 상기 노드 커패시터의 제1 노드 및 구동 전압단 사이에 배치되는 제1 스위치; 및 상기 노드 커패시터의 제1 노드 및 공통 전압단 사이에 배치되는 제2 스위치; 를 포함하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 각각 상기 제1 주기를 가지는 제1 클럭 및 제2 클럭에 의해 스위칭 동작하며, 상기 제1 클럭 및 상기 제2 클럭은 180도의 위상차가 날 수 있다.
상기 버퍼 회로는, 제1 연산 증폭기; 상기 노드 커패시터의 제2 노드와 상기 제1 연산 증폭기의 반전단 사이에 배치되는 제3 스위치; 상기 노드 커패시터의 제2 노드 및 공통 전압단 사이에 배치되는 제4 스위치; 상기 제1 연산 증폭기의 반전단 및 출력단 사이에 배치되는 제5 스위치; 상기 노드 커패시터의 제2 노드 및 상기 제1 연산 증폭기의 비반전단 사이에 배치되는 제6 스위치; 상기 제1 연산 증폭기의 비반전단 및 공통 전압단 사이에 배치되는 제7 스위치; 및 상기 제5 스위치와 병렬로 연결되는 제1 피드백 커패시터; 를 포함할 수 있다.
상기 일반 터치 모드에서, 상기 제3 스위치는 소정의 제2 주기를 가지는 제3 클럭에 의해 스위칭 동작하고, 상기 제4 스위치 및 상게 제5 스위치는 상기 제2 주기를 가지는 제4 클럭에 의해 스위칭 동작하고, 상기 제6 스위치는 턴 오프되고, 상기 제7 스위치는 턴 온되고, 상기 제3 클럭 및 상기 제4 클럭은 180도의 위상차가 날 수 있다.
상기 제2 주기는 상기 제1 주기의 절반일 수 있다.
상기 근접 터치 모드에서, 상기 제3 스위치, 상기 제4 스위치 및 상기 제7 스위치는 턴 오프 되고, 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치는 턴 온 될 수 있다.
상기 적분 회로는, 제2 연산 증폭기; 상기 제2 연산 증폭기의 반전단 및 상기 버퍼 커패시터 사이에 배치되는 제8 스위치; 상기 버퍼 커패시터 및 공통 전압단 사이에 배치되는 제9 스위치; 상기 제2 연산 증폭기의 반전단 및 출력단 사이에 배치되는 제10 스위치; 및 상기 제10 스위치와 병렬로 연결되는 제2 피드백 커패시터; 를 포함할 수 있다.
상기 일반 터치 모드에서, 상기 제8 스위치는 상기 제1 주기를 가지는 제5 클럭에 의해 스위칭 동작하고, 상기 제9 스위치는 상기 제1 주기를 가지는 제6 클럭에 의해 스위칭 동작하며 상기 제5 클럭 및 상기 제6 클럭은 180도의 위상차가 날 수 있다.
상기 제5 클럭은 상기 구동 신호와 90도의 위상차가 날 수 있다.
상기 근접 터치 모드에서, 상기 제8 스위치는 상기 제1 주기를 가지는 제5 클럭에 의해 스위칭 동작하고, 상기 제9 스위치는 상기 제1 주기를 가지는 제6 클럭에 의해 스위칭 동작하며 상기 제5 클럭 및 상기 제6 클럭은 180도의 위상차가 날 수 있다.
상기 제5 클럭은 상기 구동 신호와 위상이 동일할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 노드 커패시터에 소정의 제1 주기를 가지는 구동 신호를 인가하는 구동 회로; 상기 노드 커패시터와 연결되는 비반전단, 반전단 및 상기 반전단과 연결되는 출력단을 구비하는 제1 연산 증폭기; 상기 제1 연산 증폭기의 출력 전압에 따라 충방전되는 버퍼 커패시터; 및 상기 버퍼 커패시터에 충전된 전압을 적분하는 적분 회로; 를 포함하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
상기 구동 회로부는, 상기 노드 커패시터의 제1 노드 및 구동 전압단 사이에 배치되는 제1 스위치; 및 상기 노드 커패시터의 제1 노드 및 공통 전압단 사이에 배치되는 제2 스위치; 를 포함하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 각각 상기 제1 주기를 가지는 제1 클럭 및 제2 클럭에 의해 스위칭 동작하며, 상기 제1 클럭 및 상기 제2 클럭은 180도의 위상차가 날 수 있다.
상기 적분 회로는, 제2 연산 증폭기; 상기 제2 연산 증폭기의 반전단 및 상기 버퍼 커패시터 사이에 배치되는 제8 스위치; 상기 버퍼 커패시터 및 공통 전압단 사이에 배치되는 제9 스위치; 상기 제2 연산 증폭기의 반전단 및 출력단 사이에 배치되는 제10 스위치; 및 상기 제10 스위치와 병렬로 연결되는 제2 피드백 커패시터; 를 포함할 수 있다.
상기 제8 스위치는 상기 제1 주기를 가지는 제5 클럭에 의해 스위칭 동작하고, 상기 제9 스위치는 상기 제1 주기를 가지는 제6 클럭에 의해 스위칭 동작하고, 상기 제5 클럭 및 상기 제6 클럭은 180도의 위상차가 날 수 있다.
상기 제5 클럭은 상기 구동 신호와 위상이 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극을 포함하는 패널부; 상기 복수의 제1 전극 중 일부 전극에 소정의 구동 신호를 인가하는 구동 회로부; 및 상기 복수의 제2 전극의 양 끝 중 일 측의 일부 전극 및 타 측의 일부 전극으로부터 정전용량을 검출하는 감지 회로부; 를 포함하고, 상기 감지 회로부는 전압 추종기 형태로 구성되는 적어도 하나의 연산 증폭기를 포함하는 터치스크린 장치를 제안한다.
상기 감지 회로부는, 상기 복수의 제2 전극의 양 끝 중 일 측의 일부 전극 및 타 측의 일부 전극과 연결되는 비반전단, 반전단 및 상기 반전단과 연결되는 출력단을 구비하는 제1 연산 증폭기; 상기 제1 연산 증폭기의 출력 전압에 따라 충방전되는 버퍼 커패시터; 및 상기 버퍼 커패시터에 충전된 전압을 적분하는 적분 회로; 를 포함할 수 있다.
상기 복수의 1, 2 전극 중 상기 구동 신호가 인가되는 일부 전극 및 상기 감지 신호가 획득되는 일부 전극을 제외한 전극은 플로팅 상태로 유지될 수 있다.
상기 감지 회로부에서 검출되는 정전용량을 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부; 및 상기 디지털 신호에 따라 터치 입력을 판단하는 연산부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 디지털 신호에 의해 상기 터치 입력의 제1 방향의 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치에 따르면, 터치 패널에 직접적으로 입력되지 않고 근접하여 입력되는 터치를 정밀하게 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부를 나타낸 도이다.
도 3은 도 2에 도시한 패널부의 단면을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치의 동작을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 10는 도 4의 터치스크린 장치에 구비되는 접촉 감지 장치를 도시한 회로도이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 일반 터치 모드에서의 접촉 감지 장치의 동작을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 터치 모드에서의 접촉 감지 장치의 동작을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 터치 모드에서의 버퍼 회로의 등가 회로도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기(100)는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치(110), 입력부(120), 음성 출력을 위한 오디오부(130) 등을 포함하며, 디스플레이 장치(110)와 일체화되어 형성되는 터치스크린 장치를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모바일 기기 같은 경우 터치스크린 장치가 디스플레이 장치에 일체화되어 구비되는 것이 일반적이며, 터치스크린 장치는 디스플레이 장치가 표시하는 화면이 투과할 수 있을 정도로 높은 빛 투과율을 가져야 한다. 따라서 터치스크린 장치는 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide), PMMA(PolymethlymethAcrylate), COP (Cyclo-Olefin Polymers) 등의 필름, 소다 글라스(Soda glass), 또는 강화 글라스(tempered glass)와 같은 재질의 투명한 기판에 전기 전도성을 갖는 물질로 전극을 형성함으로써 구현될 수 있다. 전기 전도성을 가지는 전극은 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube), 또는 그라핀(Graphene)과 같은 물질로 형성될 수 있을 뿐만 아니라, Ag, Al, Cr, Ni, Mo, Cu 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 불가시성의 도전체 세선(細線)으로 구현하여 형성될 수 있다. 디스플레이 장치의 베젤 영역에는 투명 전도성 물질로 형성된 전극과 연결되는 배선 패턴이 배치되며, 배선 패턴은 베젤 영역에 의해 시각적으로 차폐된다.
본 발명에 따른 터치스크린 장치는 정전용량 방식에 따라 동작하는 것을 가정하므로, 소정의 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 또한 복수의 전극에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하기 위한 정전용량 감지 회로와, 정전용량 감지 회로의 출력 신호를 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환 회로, 디지털 값으로 변환된 데이터를 이용하여 터치 입력을 판단하는 연산 회로 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부를 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 패널부(200)는 기판(210), 기판(210) 상에 마련되는 복수의 전극(220, 230)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않았으나, 복수의 전극(220, 230) 각각은 배선 및 본딩 패드를 통해 기판(210)의 일단에 부착되는 회로 기판의 배선 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판에는 컨트롤러 집적회로가 실장되어 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 터치 입력을 판단할 수 있다.
터치스크린 장치의 경우, 기판(210)은 복수의 전극(220, 230)이 형성되기 위한 투명한 기판일 수 있으며, 이 때, 복수의 전극(220, 230)이 형성되는 영역 이외에 복수의 전극(220, 230)과 연결되는 배선이 마련되는 영역에 대해서는 통상 불투명한 금속 물질로 형성되는 배선을 시각적으로 차폐하기 위한 소정의 인쇄 영역이 기판(210)에 형성될 수 있다.
복수의 전극(220, 230)은 기판(210)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 도 2에서 마름모, 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 복수의 전극(220, 230)이 도시되었으나, 이 외에 직사각형, 삼각형 등의 다양한 다각형 형상의 패턴을 가질 수 있음은 물론이다.
복수의 전극(220, 230)은 X 축 방향으로 연장되는 제1 전극(220)과, Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극(230)을 포함한다. 제1 전극(220)과 제2 전극(230)은 기판(210)의 양면에 마련되거나, 또는 서로 다른 기판(210)에 마련되어 교차될 수 있으며, 기판(210)의 일면에 모두 마련되는 경우에는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)의 교차 지점에 부분적으로 소정의 절연층을 형성할 수 있다.
복수의 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 터치 입력을 감지하는 장치는, 터치 입력에 의해 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량의 변화를 검출하고 그로부터 터치 입력을 감지한다. 제1 전극(220)은 컨트롤러 집적 회로에서 D1~D8로 정의되는 채널에 연결되어 소정의 구동 신호를 인가 받을 수 있으며, 제2 전극(230)은 S1~S8로 정의되는 채널에 연결되어 컨트롤러 집적 회로가 감지 신호를 검출하는 데에 이용될 수 있다.
이때, 컨트롤러 집적 회로는 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 정전용량의 변화를 획득하여 감지신호로써 이용할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시한 패널부의 단면을 나타낸 도이다. 도 3은 도 2에 도시한 패널부(200)를 Y-Z 평면으로 잘라서 나타낸 단면도로서, 도 2에서 설명한 기판(210), 복수의 전극(220, 230) 이외에 접촉을 인가받는 커버 렌즈(240, Cover Lens)를 더 포함할 수 있다. 커버 렌즈(240)는 제2 전극(230) 상에 마련되어 손가락 등의 접촉 물체(250)로부터 터치 입력을 인가받는다.
채널 D1~D8을 통해 순차적으로 제1 전극(220)에 구동 신호가 인가되면, 구동 신호가 인가된 제1 전극(220)과, 제2 전극(230) 사이에서 결합 정전용량이 생성된다. 제1 전극(220)에 순차적으로 구동 신호가 인가되면, 접촉 물체(270)가 접촉된 영역과 인접한 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량에서 정전용량의 변화가 발생한다. 상기 정전용량의 변화는 접촉 물체(270)와 구동 신호가 인가된 제1 전극(220) 및 제2 전극(230) 사이의 중첩된 영역의 면적에 비례할 수 있으며, 도 3에서는 채널 D2 및 D3에 각각 연결된 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성된 결합 정전용량이 접촉 물체(270)에 의해 영향을 받는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 도이다.
도 4을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치스크린 장치는 패널부(310), 구동 회로부(320), 감지 회로부(330), 신호 변환부(340), 및 연산부(350)를 포함한다. 구동 회로부(320), 감지 회로부(330), 신호 변환부(340), 및 연산부(350)는 하나의 컨트롤러 집적회로(IC, 제어 회로)로 구현될 수 있다.
패널부(310)는 제1 축 - 도 4의 가로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극(X1-Xm)과, 제1축에 교차하는 제2 축 - 도 4의 세로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극(Y1-Yn)을 포함한다.
전술한 바와 같이, 복수의 제1 전극(X1-Xm)과 복수의 제2 전극(Y1-Yn)에 소정의 전압이 인가되는 경우에 정전용량이 형성될 수 있는데, 도 5에서 복수의 제1 전극(X1-Xm)과 복수의 제2 전극 (Y1-Yn)의 교차 지점에서 생성되는 정전용량을 노드 커패시터 C11-Cmn으로 표현하였다. 또한, 도 5에 도시되어 있지 않으나, 복수의 제1 전극(X1-Xm)의 사이와 복수의 제2 전극(Y1-Yn)의 사이에서도 정전용량이 형성될 수 있음은 물론이다.
구동 회로부(320)는 패널부(510)의 복수의 1 전극(X1-Xm) 및 복수의 제2 전극(Y1-Yn)에 소정의 구동 신호를 인가한다. 구동 신호는 소정 주기와 진폭을 갖는 구형파(Square Wave), 사인파(Sine Wave), 삼각파(Triangle Wave) 등일 수 있다. 도 4에는 구동 신호를 생성 및 인가하기 위한 회로가 복수의 제1, 2 전극 X1-Xm, Y1-Yn 각각에 개별적으로 연결되는 것으로 도시하였으나, 하나의 구동 신호 생성 회로를 구비하고 스위칭 회로를 이용하여 복수의 제1, 2 전극 X1-Xm, Y1-Yn 각각에 구동 신호를 인가하는 구성 또한 가능함은 물론이다.
감지 회로부(330)는 복수의 제1, 2 전극 X1-Xm, Y1-Yn과 연결되어 감지 신호를 전달받고, 이에 기초하여 정전용량 변화를 검출한다. 감지 회로부(330)은 정전용량 변화를 전압으로 검출하기 위한 C-V 컨버터를 포함할 수 있는데, 일 예로써 C-V 컨버터는 적어도 하나의 연산 증폭기와 소정 용량을 갖는 커패시터 C1를 포함하여, 정전용량의 변화를 적분하여 전압 형태의 아날로그 신호를 출력할 수 있다.
신호 변환부(340)는 감지 회로부(330)에서 전달되는 아날로그 신호로부터 디지털 신호 SD를 생성한다. 일례로, 신호 변환부(340)는 전압 형태로 감지 회로부(330)가 출력하는 아날로그 신호가 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter) 회로 또는 감지 회로부(330)가 출력하는 아날로그 신호의 레벨이 소정 시간 동안 변화하는 양을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 회로를 포함할 수 있다.
연산부(350)는 디지털 신호 SD를 이용하여 패널부(310)에 인가된 접촉 입력을 판단한다. 디지털 신호 SD를 이용하여 패널부(310)에 인가된 터치 입력의 개수, 좌표, 제스처 동작 등을 판단할 수 있다.
연산부(350)가 터치 입력을 판단하는 데에 기초가 되는 디지털 신호 SD는 정전용량 변화 C11~Cmn을 수치화한 데이터일 수 있으며, 특히 터치 입력이 발생하지 않은 경우와 터치 입력이 발생한 경우의 정전용량의 차이를 나타내는 데이터일 수 있다. 통상적으로 정전용량 방식의 터치스크린 장치에서, 전도성 물체가 접촉된 영역은 접촉이 발생하지 않은 영역에 비해 정전용량이 감소하는 것으로 나타난다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치의 동작을 설명하기 위하여 제공되는 도이다. 도 5, 도 8, 및 도 9에서 Tx는 도 4의 구동 회로부(320)에서 생성되는 구동 신호를 나타내며, Rx는 감지 회로부(330)에서 획득되는 감지 신호에 해당한다. 설명의 편의상 도 4의 복수의 제1, 2 전극 X1-Xm, Y1-Yn의 일부만을 도시하였으나, 도 4와 마찬가지로 복수의 개수로 형성될 수 있음은 물론이다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 실시예에 따른 터치스크린 장치의 구동 방법을 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일반 터치 모드에서의 터치스크린 장치의 동작을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
일반 터치 모드에서 구동 회로부(320)는 복수의 제1 전극 X1-X7에 순차적으로 구동 신호 Tx을 인가하고, 감지 회로부(330)는 복수의 제2 전극 Y1-Y7과 연결되어 복수의 제1 전극 X1-X8 및 복수의 제2 전극 Y1-Y8 의 교차 지점에서 형성되는 정전용량에 따른 감지 신호 Rx를 획득한다.
일 예로, 제1 전극 X1에 구동 신호 Tx가 인가되는 경우, 제1 전극 X1과 제2 전극 Y1-Y8의 교차지점 각각에서 정전용량이 형성되는데, 감지 회로부(330)는 제2 전극으로부터 정전용량에 따른 감지 신호 Rx를 획득할 수 있다.
다만, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 위와 달리 복수의 제2 전극 Y1-Y8에 순차적으로 구동 신호 Tx를 인가하고, 복수의 제1 전극 X1-X8으로부터 감지 신호 Rx를 획득할 수 있음은 물론이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널부에서 생성되는 정전용량을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패널부(310)에는 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극 각각의 교차점에서 생성되는 결합 정전용량 Cxy, 복수의 제1 전극과 접지(GND)에서 생성되는 기생 정전용량 Cxg 및 복수의 제2 전극과 접지(GND)에서 생성되는 기생 정전용량 Cyg이 존재할 수 있다. 이 때 접지(GND)는 터치스크린 장치와 일체화 되어 형성되는 LCD와 같은 디스플레이 장치의 전압 레벨에 해당한다.
일반적으로, 패널부에서는 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극의 교차점에서 생성되는 결합 정전용량 Cxy가 전체 정전용량의 대부분을 차지하고 있으나, 복수의 제1 전극 중 양 끝에 배치되는 일부 제1 전극과 복수의 제2 전극 중 양 끝에 배치되는 일부 제2 전극은 다른 전극의 영향이 적으므로, 상대적으로 기생 정전용량 Cxg, Cyg의 값이 크게 검출될 수 있다. 기생 정전용량 Cxg, Cyg은 전극과 LCD와의 거리에 의해 결합 정전용향 Cxy에 비하여 더 넓게 형성되는 경향을 보이는데, 본 실시예에 따르면 기생 정전용량 Cxg, Cyg를 검출하여 근접터치를 판단할 수 잇다.
도 8 및 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 터치 모드에서의 터치스크린 장치의 동작을 설명하기 위하여 제공되는 도이다. 본 실시예에 따른 근접 터치 모드에 있어서, 터치스크린 장치는 제1 방향 정보 및 제2 방향 정보를 획득하기 위한 동작을 소정의 주기로 반복할 수 있다. 이 하, 도 8 및 도 9을 참조하여 본 실시예에 따른 터치스크린 장치의 동작을 상세히 설명하도록 한다.
도 8을 참조하면, 구동 회로부(320)는 복수의 제1 전극 X1-X7 중 첫 번째 배치되는 제1 전극 X1에 구동 신호 Tx를 인가하고, 감지 회로부(330)은 복수의 제2 전극 Y1- Y7 중 첫 번째 배치되는 제2 전극 Y1 및 마지막에 배치되는 제2 전극 Y7으로부터 감지 신호 Rx를 획득할 수 있다. 이 때, 구동 신호 Tx가 인가되지 않고, 감지 신호 Rx가 획득되지 않는 제1 전극 X2-X7 및 제2 전극 Y2-Y6은 플로팅(floating) 상태일 수 있는데, 이로써 제1 전극 X1과 제2 전극 Y1의 교차 지점 또는 제1 전극 X1과 제2 전극 Y7의 교차 지점과 같이 좁은 영역뿐만 아니라, 그 외의 영역에서도 자기장이 넓게 퍼져 형성되어 정전용량이 생성될 수 있다. 정전용량이 넓게 퍼져 생성되어, 손가락 또는 스타일러스와 같은 접촉 물체가 패널에 직접 접촉되지 않고, 근접하여 터치되는 경우에도 제2 전극 Y1 및 Y7 중 어느 쪽에 위치하는지를 판단할 수 있다. 부연하면, 본 실시예에 따르면, 터치 입력의 제1 방향 - 제1 전극이 연장되는 방향 - 의 정보를 획득할 수 있다.
상술한 실시예에서, 하나의 제1 전극 X1에 구동 신호 Tx를 인가하는 것으로 설명하였으나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 제1 전극에 구동 신호 Tx를 인가하는 것 또한 가능하며, 또한, 하나의 제1 전극에 구동 신호 Tx를 인가하는 것뿐 만 아니라, 전부 또는 일부의 제1 전극에 구동 신호를 동시에 인가하는 것 또한 가능하다.
나아가, 감지 회로부(330)가 양 끝에 배치되는 하나씩의 제2 전극 Y1 및 Y7으로부터 감지신호 Rx를 획득하는 획득하는 것으로 설명하였으나, 이뿐만 아니라 양끝에 배치되는 일부 전극, 예를 들어 제2 전극 Y1, Y2, Y6 및 Y7으로부터 감지신호 Rx를 획득할 수 있음은 물론이다.
도 9을 참조하면, 구동 회로부(320)는 복수의 제2 전극 Y1-Y7 중 첫 번째 배치되는 제2 전극 Y1에 구동 신호 Tx를 인가하고, 감지 회로부(330)은 복수의 제1 전극 X1-X7 중 첫 번째 배치되는 제1 전극 X1 및 마지막에 배치되는 제1 전극 X7으로부터 감지 신호 Rx를 획득할 수 있다.
도 9의 실시예에 따른 터치스크린 장치의 동작은 도 8의 실시예에 따른 터치스크린 장치의 동작과 유사하므로, 도 8에 관한 설명은 도 9의 실시예에 동일하게 또는 유사한 방식으로 변형되어 적용될 수 있음은 물론이다.
다만, 도 8의 실시예에 따른 터치스크린 장치가 터치 입력의 제1 방향 - 제1 전극이 연장되는 방향 - 의 정보를 획득하는 반면, 도 9의 실시예에 따른 터치스크린 장치는 터치 입력의 제2 방향 - 제2 전극이 연장되는 방향 - 의 정보를 획득할 수 있다.
도 10는 도 4의 터치스크린 장치에 구비되는 접촉 감지 장치를 도시한 회로도이다. 도 10의 접촉 감지 장치는 구동 회로(325), 버퍼 회로(333), 버퍼 커패시터 Cn 및 적분 회로(337)를 포함할 수 있다. 구동 회로(325)는 도 11의 구동 회로부(320)에 구비될 수 있으며, 버퍼 회로(333), 버퍼 커패시터 Cn 및 적분 회로(337)은 도 11의 감지 회로부(330) 내에 구비될 수 있다. 도 10의 커패시터 Cm은 도 11의 노드 커패시터 C11-Cmn에 대응할 수 있다.
구동 회로(325)는 스위치 SW1, SW2를 포함하고, 스위치 SW1은 노드 커패시터 Cm의 제1 노드 및 구동 전압(VDD)단 사이에 배치된다. 스위치 SW2는 노드 커패시터 Cm의 제1 노드 및 공통 전압(VCM)단 사이에 배치된다. 이 때, 스위치 SW1, SW2는 서로 다른 타이밍으로 스위칭 동작하여 노드 커패시터 Cm에 구동신호를 전달할 수 있다.
버퍼 회로(333)는 연산 증폭기 OPA1, 피드백 커패시터 CF1, 스위치 SW3-SW7를 포함할 수 있다. 스위치 SW3는 노드 커패시터 Cm의 제2 노드 및 연산 증폭기 OPA1의 반전단 사이에 배치되고, 스위치 SW4는 노드 커패시터 Cm 의 제2 노드 및 공통 전압(VCM)단 사이에 배치된다. 스위치 SW5는 연산 증폭기 OPA1의 반전단 및 출력단 사이에 배치되고, 스위치 SW6는 노드 커패시터 Cm의 제2 노드 및 연산 증폭기 OPA1의 비반전 사이에 배치되고, 스위치 SW7는 연산 증폭기 OPA1의 비반전단 및 공통 전압(VCM)단 사이에 배치된다. 피드백 커패시터 CF1은 제5 스위치 SW5와 병렬로 연결되고, 연산 증폭기 OPA1의 비반전단은 공통 전압(VCM)단과 연결된다.
스위치 SW1, SW7의 스위칭 동작에 의해 소정의 전압이 노드 커패시터 Cm으로 전달되고, SW2-SW7의 스위칭 동작에 의해 노드 커패시터 Cm에저장된 전하가 연산증폭기 OPA1의 출력단에서 출력 전압 Vbout으로 출력될 수 있다.
버퍼 커패시터 Cn의 제1 노드는 연산 증폭기 OPA1의 출력단에 연결되어, 출력 전압 Vbout 의 크기와 극성에 따라 버퍼 커패시터 Cn는 충전 또는 방전된다.
적분 회로(337)는 연산 증폭기 OPA2, 피드백 커패시터 CF2, 스위치 SW8-W10를 포함할 수 있다. 스위치 SW8은 버퍼 커패시터 Cn의 제2 노드 및 연산 증폭기 OPA2의 반전단 사이에 배치되고, 스위치 SW9은 버퍼 커패시터 Cn의 제2 노드 및 공통 전압(VCM)단 사이에 배치된다. 스위치 SW10은 연산 증폭기 OPA2의 반전단 및 비반전 출력단 사이에 배치되고, 피드백 커패시터 CF2는 스위치 SW10과 병렬로 연결된다. 연산 증폭기 OPA2의 비반전단은 공통 전압(VCM)단과 연결된다.
스위치 SW8, SW9의 스위칭 동작에 의해 버퍼 커패시터 Cn에 저장된 전하는 연산 증폭기 OPA2의 출력단에서 비반전 출력전압 Vintout로 출력될 수 있다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 일반 터치 모드에서의 접촉 감지 장치의 동작을 설명하기 위하여 제공되는 도이다. 구체적으로, 도 11은 스위치 SW1 내지 SW9에 인가되는 클럭 신호 및 출력 전압을 설명하기 위한 것으로, 스위치에 인가되는 클럭 신호가 하이 레벨인 경우 스위치는 턴 온되며, 로우 레벨인 경우 턴 오프된다. 도 11의 Vbout은 버퍼 회로(333)의 연산 증폭기 OPA1의 출력 전압에 해당하며, Vintout은 적분 회로(337)의 연산 증폭기 OPA2의 출력 전압에 해당한다. 일반 터치 모드에서 스위치 SW6는 턴 오프 되어 있고, 스위치 SW7는 턴 온 되어 있으므로, 이하, 스위치 SW6 및 SW7에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
이 하, 도 10 및 도 11를 참조하여, 본 발명의 접촉 감지 장치의 동작을 상세히 설명하도록 한다.
(1) 구간에서, 스위치 SW1, SW3, SW8이 턴 온되고 스위치 SW2, SW4, SW9가 턴 오프되어, 버퍼 회로부의 커패시터 Cm에 (VDD-VCM) 만큼 충전된 전하가 비반전 적분되어 출력된다. (1) 구간에서 버퍼 회로(333)의 연산 증폭기 OPA1에서 출력되는 출력 전압 Vbout1은 아래의 수학식 1과 같다. 여기서, 공통 전압 VCM의 값은 VDD/2이며, Vnoise1은 (1)구간에서 유입되는 잡음의 크기이다.
Figure 112013120661701-pat00001
이 때, 버퍼 커패시터 Cn에 (Vbout1-VCM) 만큼의 전하가 충전되고, 버퍼 커패시터 Cn에 충전된 전하는 적분 회로(337)를 통해 적분되어 출력된다. (1) 구간에서의 적분 회로(337)의 비반전 출력전압 Vintout의 증가분 ?Vintout1은 하기의 수학식 2과 같다.
Figure 112013120661701-pat00002
(2) 구간에서, 스위치 SW1, SW4, SW5, SW9가 턴 온되며, 스위치 SW2, SW3, SW8 가 턴 오프된다. 스위치 SW1, SW4가 턴 온되어 노드 커패시터 Cm에 (VDD-VCM)만큼 전하가 충전되고, 스위치 SW5가 턴 온되므로, 연산 증폭기 OPA1은 리셋되며, 연산 증폭기 OPA1는 공통 전압(VCM)을 출력한다. 스위치 SW8은 턴 오프되어 적분 회로(337)의 출력 전압 Vintout은 홀드된다.
(3) 구간에서, 스위치 SW2, SW3, SW9은 턴 온되며, 스위치 SW1, SW4, SW5, SW8는 턴 오프된다. 스위치 SW2, SW3이 턴 온되어, 커패시터 Cm에 (VDD-VCM)만큼 충전되었던 전하가 방전되며, 연산 증폭기 OPA1에서 출력되는 출력 전압 Vbout2은 수학식 3와 같다. 이 때, Vnoise2는 (3)구간에서 유입되는 잡음이다.
Figure 112013120661701-pat00003
또한, (3) 구간에서, 스위치 SW8은 턴-오프되고, 스위치 SW9은 턴-온되므로 적분 회로부의 출력 전압 Vintout은 홀드되며, 버퍼 커패시터 Cn에는 (Vbout2-VCM)만큼 전하가 충전된다.
(4) 구간에서, 스위치 SW2, SW4, SW5, SW8이 턴 온되고, 스위치 SW1, SW3, SW9은 턴 오프 된다. 스위치 SW5가 턴 온되어, 연산 증폭기 OPA1는 리셋되며, 연산 증폭기 OPA1는 공통 전압(VCM)을 출력한다. 이때, 스위치 SW8이 턴-온되고 스위치 SW9가 턴 오프되어, 버퍼 커패시터 Cn에 (Vbout2-VCM)만큼 충전된 전하가 방전되며, 이 때, 적분 회로(337)의 출력전압 Vintout의 증가분 ?Vintout2은 하기의 수학식 4와 같다.
Figure 112013120661701-pat00004
종합하여 보면, 스위치 SW 1 및 SW2가 한 번 동작하는 한 주기 동안, 적분 회로(337)에서 적분되는 출력 전압의 증가분 ?Vintout는 수학식 5과 같다.
Figure 112013120661701-pat00005
Figure 112013120661701-pat00006
Figure 112013120661701-pat00007

이 때, Vnoise1과 Vnoise2의 값이 동일한 경우, 적분 회로(337)의 최종 출력에서 공통 잡음이 제거되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 스위치 SW1 및 스위치 SW2에 의해 커패시터 Cm에 구동 신호를 한 주기 인가하는 동안, (+), (-)로 두 번 적분을 하는 효과를 나타내며, 이에 따라, 공통 잡음을 효율적으로 제거할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 터치 모드에서의 접촉 감지 장치의 동작을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 12는 스위치 SW1 내지 SW9에 인가되는 클럭 신호 및 출력 전압을 설명하기 위한 것으로, 스위치에 인가되는 클럭 신호가 하이 레벨인 경우 스위치는 턴 온되며, 로우 레벨인 경우 턴 오프된다. 도 12의 Vbout은 버퍼 회로(333)의 연산 증폭기 OPA1의 출력 전압에 해당하며, Vintout은 적분 회로(337)의 연산 증폭기 OPA2의 출력 전압에 해당한다.
본 실시예는 근접 터치 모드에 관한 것으로, 도 12의 클럭 신호는 도 4의 구동 회로부(320)와 감지 회로부(330)에 구비되는 복수의 구동 회로(325), 버퍼 회로(333), 적분 회로(337) 중 도 8 및 도 9의 설명에 따라 결정되는 구동 회로(325), 버퍼 회로(333), 적분 회로(337)에 제공될 수 있다.
근접 터치 모드에서 스위치 SW3, SW4, SW7은 턴 오프 되어 있고, 스위치 SW5, SW6 턴 온 되어 있으므로, 버퍼 회로(333)는 도 13에 도시된 전압 추종기(Voltage follower)와 같은 형태로 등가될 수 있다. 버퍼 회로(333)가 전압 추종기 형태로 등가되어, 제1 연산 증폭기 OPA1의 비반전단으로 인가되는 전압 신호가 손실없이 출력단으로 출력될 수 있는데, 이로써 기생 정전용량 Cxg, Cyg의 성분이 손실없이 적분 회로(337)에 의해 적분될 수 있다.
상술한 설명에서, 복수의 제2 전극 Y1-Ym 각각에 버퍼 회로(333), 버퍼 커패시터 Cn, 적분 회로(337)을 포함하는 감지 회로부(330)가 연결되는 것으로 설명하였으나, 이와 별도로 근접 터치에 의한 감지 신호를 획득하기 위한 전압 팔로워, 버퍼 커패시터, 적분 회로가 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극의 양 끝에 배치되는 일부 전극에 연결될 수 있다.
이 하, 도 10 및 도 12를 참조하여, 본 발명의 접촉 감지 장치의 동작을 상세히 설명하도록 한다.
(1) 구간에서, 스위치 SW2, SW9는 턴 온 되고, 스위치 SW1, SW8는 턴 오프되어, 버퍼 회로(333)에서 출력되는 전압 Vbout은 0이고, 버퍼 커패시터 Cn에 Cn*VCM 만큼의 전하가 충전된다.
(2) 구간에서, 스위치 SW1, SW8은 턴 온 되고, 스위치 SW2, SW9는 턴 오프 되는데, 버퍼 회로(333)의 비반전단에 인가되어 연산 증폭기 OPA2로 출력되는 전압 Vbout은 (Cm/(Cm+Cg))*VDD와 같다. 이 때, Cg는 제1 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하는 경우, 도 6 및 도 7에서 설명한 Cxg에 해당할 수 있고, 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하는 경우, 도 6 및 도 7에서 설명한 Cyg에 해당할 수 있다.
이 때, 버퍼 커패시터 Cn에는 Cn*(VCM+Vbout) 만큼의 전하가 충전되므로, 연산 증폭기 OPA2에서 출력되는 전압 Vintout는 (Cn*Vbout)/CF2와 같다.
즉, 한 주기동안 최종 출력되는 전압 Vintout은 하기의 수학식 6과 같은데, Vintout에는 기생 정전용량 Cg에 대한 성분이 존재하므로 근접터치를 정밀하게 판단할 수 있다.
Figure 112013120661701-pat00008
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
310: 패널부
320: 구동 회로부
325: 구동 회로
330: 감지 회로부
333: 버퍼 회로
337: 적분 회로
340: 신호 변환부
350: 연산부

Claims (21)

  1. 노드 커패시터에 소정의 제1 주기를 가지는 구동 신호를 인가하는 구동 회로;
    상기 노드 커패시터의 정전용량을 소정의 전압 신호로 변환하는 버퍼 회로;
    상기 버퍼 회로의 출력 전압에 따라 충방전되는 버퍼 커패시터; 및
    상기 버퍼 커패시터에 충전된 전압을 적분하는 적분 회로; 를 포함하고,
    소정의 일반 터치 모드에서 상기 버퍼 회로는 상기 노드 커패시터의 정전용량을 적분하여 상기 전압 신호를 생성하고, 소정의 근접 터치 모드에서 상기 버퍼 회로는 상기 노드 커패시터에 충전된 전압을 추종하여 상기 전압 신호를 생성하는 접촉 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 회로부는,
    상기 노드 커패시터의 제1 노드 및 구동 전압단 사이에 배치되는 제1 스위치; 및
    상기 노드 커패시터의 제1 노드 및 공통 전압단 사이에 배치되는 제2 스위치; 를 포함하고,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 각각 상기 제1 주기를 가지는 제1 클럭 및 제2 클럭에 의해 스위칭 동작하며, 상기 제1 클럭 및 상기 제2 클럭은 180도의 위상차가 나는 접촉 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 회로는,
    제1 연산 증폭기;
    상기 노드 커패시터의 제2 노드와 상기 제1 연산 증폭기의 반전단 사이에 배치되는 제3 스위치;
    상기 노드 커패시터의 제2 노드 및 공통 전압단 사이에 배치되는 제4 스위치;
    상기 제1 연산 증폭기의 반전단 및 출력단 사이에 배치되는 제5 스위치;
    상기 노드 커패시터의 제2 노드 및 상기 제1 연산 증폭기의 비반전단 사이에 배치되는 제6 스위치;
    상기 제1 연산 증폭기의 비반전단 및 공통 전압단 사이에 배치되는 제7 스위치; 및
    상기 제5 스위치와 병렬로 연결되는 제1 피드백 커패시터; 를 포함하는 접촉 감지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 일반 터치 모드에서, 상기 제3 스위치는 소정의 제2 주기를 가지는 제3 클럭에 의해 스위칭 동작하고, 상기 제4 스위치 및 상게 제5 스위치는 상기 제2 주기를 가지는 제4 클럭에 의해 스위칭 동작하고, 상기 제6 스위치는 턴 오프되고, 상기 제7 스위치는 턴 온되고, 상기 제3 클럭 및 상기 제4 클럭은 180도의 위상차가 나는 접촉 감지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 주기는 상기 제1 주기의 절반인 접촉 감지 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 근접 터치 모드에서, 상기 제3 스위치, 상기 제4 스위치 및 상기 제7 스위치는 턴 오프 되고, 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치는 턴 온 되는 접촉 감지 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 적분 회로는,
    제2 연산 증폭기;
    상기 제2 연산 증폭기의 반전단 및 상기 버퍼 커패시터 사이에 배치되는 제8 스위치;
    상기 버퍼 커패시터 및 공통 전압단 사이에 배치되는 제9 스위치;
    상기 제2 연산 증폭기의 반전단 및 출력단 사이에 배치되는 제10 스위치; 및
    상기 제10 스위치와 병렬로 연결되는 제2 피드백 커패시터; 를 포함하는 접촉 감지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 일반 터치 모드에서, 상기 제8 스위치는 상기 제1 주기를 가지는 제5 클럭에 의해 스위칭 동작하고, 상기 제9 스위치는 상기 제1 주기를 가지는 제6 클럭에 의해 스위칭 동작하며 상기 제5 클럭 및 상기 제6 클럭은 180도의 위상차가 나는 접촉 감지 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제5 클럭은 상기 구동 신호와 90도의 위상차가 나는 접촉 감지 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 근접 터치 모드에서, 상기 제8 스위치는 상기 제1 주기를 가지는 제5 클럭에 의해 스위칭 동작하고, 상기 제9 스위치는 상기 제1 주기를 가지는 제6 클럭에 의해 스위칭 동작하며 상기 제5 클럭 및 상기 제6 클럭은 180도의 위상차가 나는 접촉 감지 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제5 클럭은 상기 구동 신호와 위상이 동일한 접촉 감지 장치.
  12. 노드 커패시터에 소정의 제1 주기를 가지는 구동 신호를 인가하는 구동 회로;
    상기 노드 커패시터와 연결되는 비반전단, 반전단 및 상기 반전단과 연결되는 출력단을 구비하는 제1 연산 증폭기;
    상기 제1 연산 증폭기의 출력 전압에 따라 충방전되는 버퍼 커패시터; 및
    상기 버퍼 커패시터에 충전된 전압을 적분하는 적분 회로; 를 포함하는 접촉 감지 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 구동 회로부는,
    상기 노드 커패시터의 제1 노드 및 구동 전압단 사이에 배치되는 제1 스위치; 및
    상기 노드 커패시터의 제1 노드 및 공통 전압단 사이에 배치되는 제2 스위치; 를 포함하고,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 각각 상기 제1 주기를 가지는 제1 클럭 및 제2 클럭에 의해 스위칭 동작하며, 상기 제1 클럭 및 상기 제2 클럭은 180도의 위상차가 나는 접촉 감지 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 적분 회로는,
    제2 연산 증폭기;
    상기 제2 연산 증폭기의 반전단 및 상기 버퍼 커패시터 사이에 배치되는 제8 스위치;
    상기 버퍼 커패시터 및 공통 전압단 사이에 배치되는 제9 스위치;
    상기 제2 연산 증폭기의 반전단 및 출력단 사이에 배치되는 제10 스위치; 및
    상기 제10 스위치와 병렬로 연결되는 제2 피드백 커패시터; 를 포함하는 접촉 감지 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제8 스위치는 상기 제1 주기를 가지는 제5 클럭에 의해 스위칭 동작하고, 상기 제9 스위치는 상기 제1 주기를 가지는 제6 클럭에 의해 스위칭 동작하고, 상기 제5 클럭 및 상기 제6 클럭은 180도의 위상차가 나는 접촉 감지 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제5 클럭은 상기 구동 신호와 위상이 동일한 접촉 감지 장치.
  17. 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극을 포함하는 패널부;
    상기 복수의 제1 전극 중 일부 전극에 소정의 구동 신호를 인가하는 구동 회로부; 및
    상기 복수의 제2 전극의 양 끝 중 일 측의 일부 전극 및 타 측의 일부 전극으로부터 정전용량을 검출하는 감지 회로부; 를 포함하고,
    상기 감지 회로부는 전압 추종기 형태로 구성되는 적어도 하나의 연산 증폭기를 포함하는 터치스크린 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 감지 회로부는,
    상기 복수의 제2 전극의 양 끝 중 일 측의 일부 전극 및 타 측의 일부 전극과 연결되는 비반전단, 반전단 및 상기 반전단과 연결되는 출력단을 구비하는 제1 연산 증폭기;
    상기 제1 연산 증폭기의 출력 전압에 따라 충방전되는 버퍼 커패시터; 및
    상기 버퍼 커패시터에 충전된 전압을 적분하는 적분 회로; 를 포함하는 터치스크린 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 1, 2 전극 중 상기 구동 신호가 인가되는 일부 전극 및 상기 감지 신호가 획득되는 일부 전극을 제외한 전극은 플로팅 상태로 유지되는 터치스크린 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 감지 회로부에서 검출되는 정전용량을 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부; 및
    상기 디지털 신호에 따라 터치 입력을 판단하는 연산부; 를 더 포함하는 터치스크린 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 디지털 신호에 의해 상기 터치 입력의 제1 방향의 정보를 획득하는 터치스크린 장치.
KR20130167353A 2013-12-30 2013-12-30 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치 KR101512571B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130167353A KR101512571B1 (ko) 2013-12-30 2013-12-30 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치
US14/206,293 US9891761B2 (en) 2013-12-30 2014-03-12 Touch sensing device and touchscreen device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130167353A KR101512571B1 (ko) 2013-12-30 2013-12-30 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101512571B1 true KR101512571B1 (ko) 2015-04-15

Family

ID=53034712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130167353A KR101512571B1 (ko) 2013-12-30 2013-12-30 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9891761B2 (ko)
KR (1) KR101512571B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200126186A (ko) * 2019-04-29 2020-11-06 엘지디스플레이 주식회사 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법
KR20210081106A (ko) * 2019-12-23 2021-07-01 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법
KR20210084985A (ko) * 2019-12-30 2021-07-08 엘지디스플레이 주식회사 터치 회로 및 터치 디스플레이 장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210349575A1 (en) * 2016-08-08 2021-11-11 Huawei Technologies Co., Ltd. Display screen
EP3839705B1 (en) * 2018-08-13 2023-03-08 Shenzhen Goodix Technology Co., Ltd. Detection circuit and electronic device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011028721A (ja) 2009-06-30 2011-02-10 Sony Corp タッチセンサおよび表示装置
KR20130134109A (ko) * 2012-05-30 2013-12-10 삼성전기주식회사 정전용량 감지 장치, 정전용량 감지 방법, 및 터치스크린 장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4978959A (en) * 1987-10-08 1990-12-18 University Of Toronto Innovations Foundation Analog to digital converter, a digital to analog converter and an operational amplifier therefor
US8193959B2 (en) * 2008-02-06 2012-06-05 O2Micro, Inc. Analog to digital converters
KR101073309B1 (ko) 2009-11-24 2011-10-12 삼성모바일디스플레이주식회사 터치 스크린 시스템 및 그 구동방법
KR101135703B1 (ko) 2010-03-15 2012-04-19 주식회사 지니틱스 터치스크린 장치의 커패시턴스 측정회로 및 커패시턴스 측정방법
KR101362843B1 (ko) 2012-03-12 2014-02-17 (주)멜파스 터치 스크린 장치와 그 방법
JP5711429B2 (ja) * 2012-07-11 2015-04-30 シャープ株式会社 タッチセンサパネル、タッチパネルシステムおよび電子機器
US9310924B2 (en) * 2012-09-26 2016-04-12 Atmel Corporation Increasing the dynamic range of an integrator based mutual-capacitance measurement circuit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011028721A (ja) 2009-06-30 2011-02-10 Sony Corp タッチセンサおよび表示装置
KR20130134109A (ko) * 2012-05-30 2013-12-10 삼성전기주식회사 정전용량 감지 장치, 정전용량 감지 방법, 및 터치스크린 장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200126186A (ko) * 2019-04-29 2020-11-06 엘지디스플레이 주식회사 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법
KR102527732B1 (ko) * 2019-04-29 2023-04-28 엘지디스플레이 주식회사 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법
KR20210081106A (ko) * 2019-12-23 2021-07-01 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법
KR102666300B1 (ko) * 2019-12-23 2024-05-14 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법
KR20210084985A (ko) * 2019-12-30 2021-07-08 엘지디스플레이 주식회사 터치 회로 및 터치 디스플레이 장치
KR102628564B1 (ko) * 2019-12-30 2024-01-25 엘지디스플레이 주식회사 터치 회로 및 터치 디스플레이 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20150184989A1 (en) 2015-07-02
US9891761B2 (en) 2018-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101514522B1 (ko) 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치
KR101548796B1 (ko) 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치
KR101452097B1 (ko) 터치스크린 장치
KR101339570B1 (ko) 터치 감지 방법 및 장치
KR101444580B1 (ko) 정전용량 감지 장치 및 터치 스크린 장치
KR101376861B1 (ko) 정전용량 감지 장치, 정전용량 감지 방법 및 터치스크린 장치
US20140160038A1 (en) Touch sensing method and touch sensing apparatus
US20150153870A1 (en) Touchscreen device and method of sensing touch
KR20140067379A (ko) 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치
KR101512571B1 (ko) 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치
US20140035653A1 (en) Capacitance sensing device and touchscreen
US9103858B2 (en) Capacitance sensing apparatus and touch screen apparatus
KR20140007542A (ko) 정전용량 감지 장치, 정전용량 감지 방법 및 터치스크린 장치
KR20140113073A (ko) 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치
KR101525674B1 (ko) 터치스크린 장치 및 그의 구동 방법
KR20150103455A (ko) 터치스크린 장치 및 터치 감지 방법
KR20140086477A (ko) 터치 감지 장치
US20150153869A1 (en) Touchscreen device
KR101504031B1 (ko) 터치스크린 장치
KR20150140047A (ko) 적분 회로, 접촉 감지 장치 및 터치스크린 장치
KR101514517B1 (ko) 정전용량 감지 장치 및 터치스크린 장치
KR101444533B1 (ko) 터치스크린 패널 및 터치스크린 장치
KR20150006328A (ko) 터치스크린 장치
KR20160022583A (ko) 터치스크린 장치 및 터치 감지 방법
US20150138132A1 (en) Touchscreen device and method of sensing touch

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190329

Year of fee payment: 5