KR102056018B1 - 커패시턴스 변화량 검출 회로 및 터치스크린, 터치 감지 방법 - Google Patents

커패시턴스 변화량 검출 회로 및 터치스크린, 터치 감지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 커패시턴스 변화량 검출 회로 및 터치스크린, 터치 감지 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은, 피측정 커패시턴스의 일 단 및 노이즈 제거 커패시턴스의 일 단을 상기 제1 전원에 동시에 연결하고, 상기 피측정 커패시턴스의 타단 및 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 타단을 접지 기준에 연결하는 단계; 상기 피측정 커패시턴스와 상기 제1 전원의 연결을 차단하고, 연산 증폭기의 반전 입력단에 연결하며, 동시에 상기 노이즈 제거 커패시턴스가 제1 전원의 일 단에 연결되는 것을 접지 기준에 연결되는 것으로 전환하고, 아울러, 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 타단을 상기 연산 증폭기의 반전 입력단에 연결하는 단계; 상기 연산 증폭기의 출력 결과에 따라 터치 동작의 존재 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

Description

커패시턴스 변화량 검출 회로 및 터치스크린, 터치 감지 방법
본 발명의 실시예는 터치 감지 분야에 관한 것으로서, 특히는 커패시턴스 변화량 검출 회로 및 터치스크린, 터치스크린 및 터치 감지 방법에 관한 것이다.
터치스크린의 터치 감지 또는 지문 인식 응용에 있어서, 일반적으로 커패시턴스 변화량을 검출하는 것을 통해 터치 또는 지문 동작을 감지한다. 커패시턴스 변화량의 검출 회로에 있어서, 선행기술은 도 1과 도 2와 같은 회로 구조를 제공한다. 도 1에 도시된 상태하에서, S1, S3, S5는 닫히고, 대기 측정 커패시턴스(Ctp)를 충전하며, 커패시턴스C1과 C2에 저장된 전하를 방출하고, 기타 스위치를 차단한다. 도 2에 도시된 상태하에서, S2, S4는 닫히고, 기타 스위치를 차단하며, Ctp에 저장된 전하를 다시 분배하고, 커패시턴스의 전하 보존의 법칙에 따라, 하기의 등식이 존재한다.
Figure 112018013899227-pct00001
N차례 샘플링한 후의 출력은 하기와 같다.
Figure 112018013899227-pct00002
Ctp의 커패시턴스 크기가 터치 강도 또는 지문 등으로 인해 변화될 시, 상기 회로의 출력을 통해 Ctp의 변화량을 검출할 수 있다. Ctp는 변화되기 전의 기본값과 변화량을 포함하였고, Cbg와 Csig로 분류되며, N차례 샘플링한 후 하기와 같은 등식이 존재한다.
Figure 112018013899227-pct00003
C1을 추가함으로 인해, 소용없는 커패시턴스 기본값(Cbg)이 부분적으로 야기한 전하 변화는 소거되었고, 출력 결과에 한하여 변화량 부분만 분석할 수 있다.
그러나, 발명자는 본 발명을 실현하는 과정에서 하나의 문제가 존재함을 발견하였다.
Vpwr에 노이즈가 포함되고, 상기 노이즈가 Vpwr을 산생하는 구동 회로, 및 기타 간섭에서 비롯된 것이며, 간섭원은 하나의 이동 또는 웨어러블 기기에서 스크린 구동 신호의 간섭을 포함하지만 이에 한하지 않고, 충전기 간섭에서 비롯된 것일 수도 있으며 칩 자체 기타 부분에서 발생한 간섭일 수 있기에, N차례 샘플링 적분한 후, 노이즈와 간섭은 적분에 따라 커지고, 출력 신호 잡음비과 지나치게 높은 것을 초래하여 터치 감지 또는 지문 인식의 정확도를 감소시킨다.
이에 감안하여, 본 발명의 실시예는 커패시턴스 변화량 검출 회로 및 터치스크린, 터치 감지 방법을 제공하여, 선행기술 중 노이즈와 간섭으로 인해, 터치 감지 또는 지문 인식의 정확도가 감소되는 문제를 해결하고, 구동 전압의 노이즈 및 기타 구동 전압에 겹쳐지는 간섭 신호가 적분 회로 출력의 신호에 대한 영향을 감소하거나 제거함으로써, 유용 신호의 신호 대 잡음비를 향상하여, 회로가 기타 모듈에 대한 설계 요구를 감소시키고, 칩 전체 전력 소비를 감소시킨다.
제1 방면에 있어서, 본 발명의 실시예는 커패시턴스 변화량 검출 회로를 제공하는 바, 대기 측정 커패시턴스를 검출하기 위한 커패시턴스 변화량이고, 상기 피측정 커패시턴스 일 단은 접지 기준에 연결되며, 타단은 제1 전원에 연결되고, 그 특징은, 상기 검출 회로는,
연산 증폭기, 노이즈 제거 커패시턴스, 적분 커패시턴스 및 다수의 스위치를 포함하고;
상기 연산 증폭기의 비반전 입력단은 제2 전원에 연결되고, 상기 연산 증폭기의 반전 입력단은 제3 스위치를 통해 상기 피측정 커패시턴스의 타단에 연결되며;
상기 노이즈 제거 커패시턴스의 일 단은 제2 스위치를 통해 상기 피측정 커패시턴스의 타단에 연결되고, 제4 스위치를 통해 접지 기준에 연결되며, 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 타단은 제5 스위치를 통해 제1 전원에 연결되고, 및 제6 스위치를 통해 접지 기준에 연결되며;
상기 적분 커패시턴스의 양단은 제7 스위치를 통해 연결된다.
또한, 상기 제1 전원은 구동 전압원 또는 구동 전류원이다.
또한, 상기 노이즈 제거 커패시턴스는 커패시턴스 값이 조절 가능한 커패시턴스이다.
또한, 상기 제2 스위치와 연산 증폭기 반전 입력단 사이에 제1 전기 저항이 연결되어 있다.
또한, 상기 제2 전원과 연산 증폭기 비반전 입력단 사이에 제2 전기 저항이 연결되어 있다.
제2 방면에 있어서, 본 발명의 실시예는 터치스크린을 제공하는 바, 상기 터치스크린은 상기 커패시턴스 변화량 검출 회로를 포함한다.
제3 방면에 있어서, 본 발명의 실시예는 터치 감지 방법을 제공하는 바, 상기 방법은,
피측정 커패시턴스의 일 단 및 노이즈 제거 커패시턴스의 일 단을 상기 제1 전원에 동시에 연결하고, 상기 피측정 커패시턴스의 타단 및 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 타단을 접지 기준에 연결하는 제1 단계;
상기 피측정 커패시턴스와 상기 제1 전원의 연결을 차단하고, 연산 증폭기의 반전 입력단에 연결하며, 동시에 상기 노이즈 제거 커패시턴스가 제1 단계에서 제1 전원의 일 단에 연결되는 것을 접지 기준에 연결하는 것으로 전환하고, 아울러, 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 타단을 상기 연산 증폭기의 반전 입력단에 연결하는 제2 단계;
상기 연산 증폭기의 출력 결과를 획득하고, 상기 출력 결과에 따라 터치 동작의 존재 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 연산 증폭기의 출력 결과를 획득하는 단계는 구체적으로 기설정한 수행 횟수에 따라 상기 제1 단계와 상기 제2 단계를 중복 수행하여, 출력 결과를 획득하는 단계를 포함한다.
또한, 상이한 피측정 커패시턴스에 대해, 상기 기설정한 수행 횟수는 상이하다.
또한, 상기 제1 단계를 수행하기 전에 적분 커패시턴스의 두 개의 전극판 사이의 스위치를 닫고, 상기 적분 커패시턴스에 대해 방전하며, 방전 완료 후 상기 적분 커패시턴스의 두 개의 전극판 사이의 스위치를 다시 차단한다.
또한, 상기 피측정 커패시턴스의 커패시턴스 값에 따라 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 커패시턴스 값을 조절한다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 커패시턴스 변화량 검출 회로 및 터치스크린, 터치 감지 방법을 통해, 하나의 노이즈 제거 커패시턴스로 피측정 커패시턴스가 받는 노이즈와 간섭을 샘플링하고, 전하의 재분배를 통해 노이즈와 간섭의 영향을 제거하며; 구체적으로 피측정 커패시턴스를 충전하는 동시에, 노이즈 제거 커패시턴스를 통해 동일한 전원에 연결하기에, 피측정 커패시턴스와 노이즈 제거 커패시턴스에 로딩되는 노이즈와 간섭은 동일한 위상이고, 이어서 전하 재분배와 적분 과정에서, 노이즈 제거 커패시턴스에 중첩되는 노이즈와 간섭으로 피측정 커패시턴스에 중첩되는 노이즈와 간섭을 상쇄시켜, 구동 전압의 노이즈와 간섭이 회로의 신호 대 잡음비에 부정적인 영향을 산생하지 않을 시, 최종 출력신호의 신호 대 잡음비을 향상하며, 상응하게는, 이로써 기타 모듈의 설계 요구를 감소하여, 소프트웨어의 검출 난이도와 검출 알고리즘의 난이도를 감소시킴으로써, 칩 복잡도와 전체 전력 소비를 감소시킨다.
본 발명 또는 선행기술 중의 방안을 더욱 명확하게 설명하기 위해, 아래 실시예 또는 선행기술에서 사용하는 도면을 간단하게 소개하는 바, 하기의 서술 중의 도면은 본 발명의 일부 실시예로서, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 있어서 진보성 창출에 힘쓰지 않은 전제하에서 이러한 도면에 따라 기타 도면을 획득할 수 있음은 자명한 것이다.
도 1은 기존의 커패시턴스 변화량 검출 회로의 한가지 상태도이다.
도 2는 기존의 커패시턴스 변화량 검출 회로의 다른 하나의 상태도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제공하는 커패시턴스 변화량 검출 회로의 모식도의 한가지 상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서 제공하는 다른 하나의 커패시턴스 변화량 검출 회로 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 제공하는 커패시턴스 변화량 검출 회로의 모식도의 다른 한가지 상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 제공하는 터치 감지 방법의 흐름도이다.
본 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명의 방안을 더욱 용이하게 이해하게 하기 위해, 이하 본 발명의 실시예 중의 도면을 결부하여, 본 발명 실시예 중의 기술적 해결수단을 명확하고 완정하게 서술하도록 한다. 물론, 서술되는 실시예는 단지 본 발명의 일부 실시예인 바, 전부의 실시예는 아니며, 도면은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예를 시사하였다. 본 발명은 수많은 상이한 형식으로 실현될 수 있고, 본문에 서술되는 실시예에 한하지 않으며, 반대로 이러한 실시예의 목적은 본 발명에서 공개된 내용에 대한 더욱 철저한 이해를 위한 것이다. 본 발명 중의 실시예에 기반하여, 본 기술분야의 통상의 기술자는 진보성 창출에 힘쓰지 않은 전제하에서 획득한 모든 기타 실시예는 반드시 전부 본 발명의 보호범위에 속해야 한다.
별도로 정의되지 않는 한, 본문에서 사용되는 모든 기술과 과학기술 전문 용어는 본 발명의 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 의미와 동일하다. 본문 중 본 발명의 명세서에서 사용되는 전문 용어는 단지 구체적인 실시예를 서술하기 위한 목적으로 비롯된 것인 바, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다. 본 발명의 명세서와 특허청구범위 및 상기 도면 중의 전문 용어 “포함”과 “구비” 및 이들의 임의의 변형은 이를 배제하지 않는 포함을 의미한다.
본문에서 언급된 “실시예”는 실시예가 결부되어 서술되는 특정된 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있다. 명세서의 각 위치에서 상기 단어가 나타나는데 이는 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니며, 기타 실시예와 서로 배척하는 독립되거나 대안 실시예를 가리키는 것도 아니다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 본문에서 서술되는 실시예는 기타 실시예와 서로 결합될 수 있다는 것을 이해한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 도 3은 본 실시예에서 제공하는 커패시턴스 변화량 검출 회로의 한가지 상태도를 도시하는 바, 하기의 단계를 포함한다.
상기 회로는 샘플링 모듈(I) 및 적분 모듈(II)을 포함하고, 구체적으로는, 도 3에서 두 개의 점선 프레임에 도시된 내용과 같으며, 상기 샘플링 모듈(I)은 피측정 커패시턴스(Ctp), 노이즈 제거 커패시턴스(C1) 및 도 3에 도시된 스위치(SW1 내지 SW6)와 같은 다수의 스위치를 포함하고, 상기 적분 모듈(II)은 연산 증폭기(SOP1), 적분 커패시턴스(C2) 및 스위치(SW7)를 포함하며; 상기 샘플링 모듈(I)과 적분 모듈(II)의 내부 각 소자 사이 및 모듈 사이에는 하기의 방식으로 연결될 수 있다.
상기 피측정 커패시턴스(Ctp)의 일 단은 접지 기준에 연결되고, 상기 피측정 커패시턴스(Ctp)의 타단은 스위치(SW1)를 통해 전원(Vch)에 연결되며, 및 스위치(SW2)를 통해 노이즈 제거 커패시턴스(C1)의 일 단과 서로 연결되고, 스위치(SW3)를 통해 연산 증폭기(SOP1)의 반전 입력단에 연결되며, 여기서 상기 노이즈 제거 커패시턴스(C1)의 일 단은 스위치(SW4)를 통해 접지 기준에 연결된다. 선택적으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스위치(SW3)와 연산 증폭기(SOP1) 반전 입력단 사이에는 전기 저항(R1)이 연결되어 있다.
상기 노이즈 제거 커패시턴스(C1)의 타단은 스위치(SW5)를 통해 전원(Vch)에 연결되고, 및 스위치(SW6)를 통해 접지 기준에 연결되며; 선택적으로는, 상기 노이즈 제거 커패시턴스(C1)은 커패시턴스 값이 조절 가능한 커패시턴스이고, 구체적으로는 피측정 커패시턴스(Ctp)의 크기에 따라 노이즈 제거 커패시턴스(C1)를 적합한 커패시턴스 값으로 조절할 수 있다.
상기 적분 커패시턴스(C2)의 양단은 스위치(SW7)를 통해 연결된다.
상기 연산 증폭기(SOP1)의 비반전 입력단은 전원(Vcm)에 연결된다. 선택적으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전원(Vcm)과 연산 증폭기(SOP1) 비반전 입력단 사이에 전기 저항(R2)이 연결되어 있다.
선택적으로는, 상기 전원(Vch)은 구동 전압원 또는 구동 전류원이고, 상기 구동 전압원 또는 구동 전류원을 통해 커패시턴스 변화량 검출 회로를 구동한다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 커패시턴스 변화량 검출 회로는 두가지 작업 상태가 존재하는 바, 하기의 단계를 포함한다.
샘플링 단계하에서, 도 3에 도시된 회로 작업 상태와 같이, 상기 작업 상태하에서, 스위치(SW1, SW4, SW5)는 닫히고, 스위치(SW2, SW3, SW6)는 차단된다.
적분 단계하에서, 도 5에 도시된 회로 작업 상태와 같이, 상기 작업 상태하에서, 스위치(SW1, SW4, SW5, SW7)는 차단되고, 스위치(SW2, SW3, SW 6)는 닫힌다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 커패시턴스 변화량 검출 회로를 통해, 터치 동작 또는 지문 인식으로 인한 커패시턴스 변화를 신속하게 검출할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 터치스크린을 더 제공하는 바, 상기 터치스크린은 전술한 실시예의 상기 커패시턴스 변화량 검출 회로를 제공한다. 상기 커패시턴스 변화량 검출 회로의 구체적인 구성은 전술한 실시예의 관련 내용을 참조하기 바라며, 여기서 더 서술하지 않는다.
본 발명의 실시예에 있어서, 도 6과 같이 터치 감지 방법을 제공하는 바, 상기 방법은 전술한 실시예의 상기 커패시턴스 변화량 검출 회로에 기반하며, 상기 방법은 하기의 단계를 포함한다.
S1: 제1 단계에서, 피측정 커패시턴스의 일 단 및 노이즈 제거 커패시턴스의 일 단을 제1 전원에 동시에 연결하고, 상기 피측정 커패시턴스의 타단 및 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 타단을 접지 기준에 연결한다.
구체적으로는, 도 3에 도시된 회로 작업 상태도를 참조하면, 상기 피측정 커패시턴스(Ctp)와 상기 전원(Vch) 사이의 스위치(SW1)는 닫히고, 상기 노이즈 제거 커패시턴스(C1)의 일 단을 전원(Vch)에 동시에 연결하며, 상기 노이즈 제거 커패시턴스(C1)의 타단은 접지 기준에 연결되고, 즉 스위치(SW1, SW4, SW5)는 닫히고, 스위치(SW2, SW3, SW6)는 차단된다.
전원(Vch)은 피측정 커패시턴스(Ctp)를 충전하고, 동시에 노이즈를 상쇄하기 위한 노이즈 제거 커패시턴스(C1)도 전원(Vch)에 의해 충전되는 것을 볼 수 있다. 피측정 커패시턴스(Ctp)와 노이즈 제거 커패시턴스(C1)가 동시에 전원(Vch)으로 충전되기에, 전원(Vch)이 피측정 커패시턴스(Ctp) 및 노이즈 제거 커패시턴스(C1)에 로딩되는 노이즈는 기타 간섭 신호와 동일한 위상이고 동일한 진폭으로 로딩된다.
S2: 제2 단계에서, 상기 피측정 커패시턴스와 상기 제1 전원의 연결을 차단하고, 연산 증폭기의 반전 입력단에 연결하며, 동시에 상기 노이즈 제거 커패시턴스가 제1 단계에서 제1 전원의 일 단에 연결되는 것을 접지 기준에 연결하는 것으로 전환하고, 아울러, 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 타단을 상기 연산 증폭기의 반전 입력단에 연결한다.
구체적으로는, 도 5에 도시된 회로 작업 상태도를 참조하면, 상기 피측정 커패시턴스(Ctp)와 상기 전원(Vch) 사이의 스위치는 차단되고, 상기 연산 증폭기(SOP1)의 반전 입력단에 연결되며, 동시에 상기 노이즈 제거 커패시턴스(C1)를 제1 단계에서 전원(Vch)의 일 단에 연결되는 것을 접지 기준에 연결되는 것으로 전환하고, 아울러, 상기 노이즈 제거 커패시턴스(C1)의 타단을 상기 연산 증폭기(SOP1)의 반전 입력단에 연결한다. 즉 스위치(SW1, SW4, SW5)는 차단되고, 스위치(SW2, SW3, SW6)는 닫힌다.
제2 단계에서, 노이즈 제거 커패시턴스(C1)는 뒤집힌 후 회로에 연결되는 것에 해당됨을 알 수 있는 바, 피측정 커패시턴스(Ctp)와 노이즈 제거 커패시턴스(C1) 상의 전하는 재분배됨으로써, 전하 보존의 법칙에 따라 연산 증폭기(SOP1) 출력단이 출력한 Vout는 하기와 같다.
Figure 112018013899227-pct00004
(1)
Vch, N으로 Vch에 로딩된 노이즈 또는 간섭을 대표하고, Vch, N에 대해 말하자면, 마찬가지로 전하 보존의 법칙을 따라, 적분을 거친 후 하기와 같이 출력된다.
Figure 112018013899227-pct00005
(2)
피측정 커패시턴스(Ctp)와 노이즈 제거 커패시턴스(C1)가 모두 Vch을 통해 충전하는 것에 의해, 만약 식(2)에서 Ctp-C1의 값이 충분히 작다면, Vch,N이 대응하는 노이즈 또는 간섭이 감쇠되거나 제거되는 것을 볼 수 있다.
S3: 상기 연산 증폭기의 출력 결과를 획득하고, 상기 출력 결과에 따라 터치 동작의 존재 여부를 판단한다.
구체적으로는, 변화전의 출력 Vout와 변화된 후의 출력 Vout를 대조하면, 커패시턴스(Ctp)의 변화값을 얻을 수 있으며, 터치 동작 또는 지문 인식의 존재 여부를 판단할 수 있다.
선택적으로는, 상기 연산 증폭기(SOP1)의 출력 결과에 따라 터치 동작이 존재하는 지의 여부를 판단하기 전에, 상기 연산 증폭기(SOP1)의 출력 결과를 획득하는 상기 단계는 구체적으로 하기의 단계를 포함한다. 기설정한 수행 횟수(N)에 따라 상기 제1 단계와 상기 제2 단계의 동작을 중복 수행하여, 출력 결과를 획득하고, 상기 수행 횟수(N)는 양의 정수이며, 구체적인 회로에 따라 수차례 또는 수백차례로 할 수 있고, 선택적으로는, 상이한 피측정 커패시턴스에 대해, 상기 기설정한 수행 횟수(N)가 상이하다. 수차례의 샘플링 적분을 통해, 출력 결과(Vout)의 수치는 확대하여 검출 판단에 편의를 제공할 수 있다. 상기 실시예에 있어서, 스위치(SW7)는 차단 상태를 유지할 수 있고, 즉 상기 회로에 상기 스위치를 설치하지 않은 것에 해당한다.
다른 일 실시예에 있어서, 선택적으로는, 상기 제1 단계를 수행할 시 적분 커패시턴스(C2)의 두 개의 전극판 사이의 스위치(SW7)를 닫고, C2에 잔류되는 전하를 방출하며, 상기 적분 커패시턴스(C2)가 방전된 후 상기 적분 커패시턴스(C2) 두 개의 전극판 사이의 스위치(SW7)를 다시 차단하여, 새로운 적분 주기를 시작하고, 이로써 C2에 잔류된 전하로 인해 새로운 적분 주기에 영향을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
선택적으로는, 상기 노이즈 제거 커패시턴스(C1)의 커패시턴스 값은 조절 가능하고, 상기 방법은 상기 피측정 커패시턴스(Ctp)의 커패시턴스 값에 따라 상기 노이즈 제거 커패시턴스(C1)의 커패시턴스 값을 조절하는 단계를 더 포함하고, 노이즈 제거 커패시턴스(C1)의 크기를 조절하는 것을 통해 검출 요구를 만족할 수 있는 신호 대 잡음비를 획득할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 커패시턴스 변화량 검출 회로 및 터치스크린, 터치 감지 방법을 통해, 하나의 노이즈 제거 커패시턴스로 피측정 커패시턴스가 받는 노이즈와 간섭을 샘플링하고, 전하의 재분배를 통해 노이즈와 간섭의 영향을 제거하며; 구체적으로 피측정 커패시턴스를 충전하는 동시에, 노이즈 제거 커패시턴스를 통해 동일한 전원에 연결하기에, 피측정 커패시턴스와 노이즈 제거 커패시턴스에 로딩되는 노이즈와 간섭은 동일한 위상이고, 이어서 전하 재분배와 적분 과정에서, 노이즈 제거 커패시턴스에 중첩되는 노이즈와 간섭으로 피측정 커패시턴스에 중첩되는 노이즈와 간섭을 상쇄시켜, 구동 전압의 노이즈와 간섭이 회로의 신호 대 잡음비에 부정적인 영향을 산생하지 않을 시, 최종 출력신호의 신호 대 잡음비을 향상하며, 상응하게는, 이로써 기타 모듈의 설계 요구를 감소하여, 소프트웨어의 검출 난이도와 검출 알고리즘의 난이도를 감소시킴으로써, 칩 복잡도와 전체 전력 소비를 감소시킨다.
상기 내용은 본 발명의 실시예로서, 본 발명의 특허범위를 한정하지 않는다. 비록 전술한 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 여전히 전술한 각 구체적인 실시예에 기재된 기술적 해결수단을 보정하거나, 그 중의 부분적인 기술특징을 동등하게 교환할 수 있다. 그러나 본 발명의 명세서 및 도면을 이용하여 진행된 모든 동등한 구조, 기타 관련 기술분야에서의 직접적이거나 간접적인 응용은 모두 본 발명의 특허보호범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 대기 측정 커패시턴스의 커패시턴스 변화량을 검출하기 위한 것으로서, 상기 피측정 커패시턴스의 일 단은 접지 기준과 연결되고, 타단은 제1 전원과 연결되는 커패시턴스 변화량 검출 회로에 있어서,
    연산 증폭기, 노이즈 제거 커패시턴스, 적분 커패시턴스 및 다수의 스위치를 포함하고, 상기 다수의 스위치는 제2 스위치, 제3 스위치, 제4 스위치, 제5 스위치, 제6 스위치 및 제7 스위치를 포함하며;
    상기 연산 증폭기의 비반전 입력단은 제2 전원에 연결되고, 상기 연산 증폭기의 반전 입력단은 상기 제3 스위치를 통해 상기 피측정 커패시턴스의 타단에 연결되며;
    상기 노이즈 제거 커패시턴스의 일 단은 상기 제2 스위치를 통해 상기 피측정 커패시턴스의 타단에 연결되고, 상기 제4 스위치를 통해 접지 기준에 연결되며, 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 타단은 상기 제5 스위치를 통해 제1 전원에 연결되고, 및 상기 제6 스위치를 통해 접지 기준에 연결되며;
    상기 적분 커패시턴스의 양단은 상기 제7 스위치를 통해 연결되고, 상기 연산 증폭기 반전 입력단과 연산 증폭기 출력단 사이에 상기 적분 커패시턴스의 양단이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 커패시턴스 변화량 검출 회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전원은 구동 전압원 또는 구동 전류원인 것을 특징으로 하는 커패시턴스 변화량 검출 회로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 노이즈 제거 커패시턴스는 커패시턴스 값이 조절 가능한 커패시턴스인 것을 특징으로 하는 커패시턴스 변화량 검출 회로.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 스위치와 연산 증폭기 반전 입력단 사이에 제1 전기 저항이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 커패시턴스 변화량 검출 회로.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제2 전원과 연산 증폭기 비반전 입력단 사이에 제2 전기 저항이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 커패시턴스 변화량 검출 회로.
  6. 제 1항에 있어서,
    제1 스위치를 더 포함하고, 상기 제1 전원과 상기 피측정 커패시턴스 사이에 상기 제1 스위치가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 커패시턴스 변화량 검출 회로.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 커패시턴스 변화량 검출 회로의 샘플링 단계하에서: 상기 제4 스위치, 상기 제5 스위치 및 상기 제1 스위치가 닫히고; 상기 제3 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제6 스위치가 차단되며; 상기 제6 스위치는 닫히거나 차단되고; 상기 커패시턴스 변화량 검출 회로의 적분 단계하에서: 상기 제4 스위치, 상기 제5 스위치, 상기 제6 스위치 및 상기 제1 스위치가 차단되고; 상기 제3 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제6 스위치가 닫히는 것을 특징으로 하는 커패시턴스 변화량 검출 회로.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 피측정 커패시턴스와 상기 노이즈 제거 커패시턴스는 제1 단계에서 상기 제1 전원에 동시에 연결되고; 상기 피측정 커패시턴스는 제2 단계에서 상기 연산 증폭기의 반전 입력단에 연결되며, 아울러, 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 일 단은 접지 기준에 연결되고, 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 타단은 상기 연산 증폭기의 반전 입력단에 연결되는 것을 특징으로 하는 커패시턴스 변화량 검출 회로.
  9. 제 1항 내지 제 8항의 어느 한 항에 따른 커패시턴스 변화량 검출 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
  10. 피측정 커패시턴스의 일 단 및 노이즈 제거 커패시턴스의 일 단을 상기 제1 전원에 동시에 연결하고, 상기 피측정 커패시턴스의 타단 및 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 타단을 접지 기준에 연결하는 제1 단계;
    상기 피측정 커패시턴스와 상기 제1 전원의 연결을 차단하고, 연산 증폭기의 반전 입력단에 연결하며, 동시에 상기 노이즈 제거 커패시턴스가 제1 단계에서 제1 전원의 일 단에 연결되는 것을 접지 기준에 연결하는 것으로 전환하고, 아울러, 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 타단을 상기 연산 증폭기의 반전 입력단에 연결하는 제2 단계;
    상기 연산 증폭기의 출력 결과를 획득하고, 상기 출력 결과에 따라 터치 동작의 존재 여부를 판단하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 9항의 상기 터치스크린에 응용되는 터치 감지 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 연산 증폭기의 출력 결과를 획득하는 단계는 구체적으로, 기설정한 수행 횟수에 따라 상기 제1 단계와 상기 제2 단계를 중복 수행하여, 출력 결과를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상이한 피측정 커패시턴스에 대해, 상기 기설정한 수행 횟수는 상이한 것을 특징으로 하는 터치 감지 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 단계를 수행할 시 적분 커패시턴스의 두 개의 전극판 사이의 스위치를 닫고, 상기 적분 커패시턴스에 대해 방전하며, 방전 완료 후 상기 적분 커패시턴스의 두 개의 전극판 사이의 스위치를 다시 차단하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 피측정 커패시턴스의 커패시턴스 값에 따라 상기 노이즈 제거 커패시턴스의 커패시턴스 값을 조절하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 방법.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107980115B (zh) * 2017-11-08 2021-01-29 深圳市汇顶科技股份有限公司 电容检测装置、触控装置和终端设备
WO2020047844A1 (zh) * 2018-09-07 2020-03-12 深圳市汇顶科技股份有限公司 电容检测电路、触控芯片及电子设备
CN109450423B (zh) * 2018-09-30 2022-04-05 深圳市爱协生科技有限公司 一种发射电路及触摸屏设备
CN109067386B (zh) * 2018-11-02 2023-08-04 南京工程学院 电容式触摸开关电路及其开关状态判断方法
CN110504970B (zh) * 2019-08-22 2023-05-16 湖南品腾电子科技有限公司 电容数字转换电路
CN111257648A (zh) * 2020-02-19 2020-06-09 南京英锐创电子科技有限公司 电容检测方法及装置
CN112798872B (zh) * 2020-12-25 2023-08-08 南京邮电大学 一种触摸屏电容检测电路
JP2023004303A (ja) * 2021-06-25 2023-01-17 ローム株式会社 静電容量検出回路、電子機器
CN113920551B (zh) * 2021-09-30 2023-02-07 深圳市汇顶科技股份有限公司 超声波图像传感器及相关电子装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100085322A1 (en) 2008-10-06 2010-04-08 Norio Mamba Coordinate input device and display device with the same
US20140035601A1 (en) 2012-08-01 2014-02-06 Alps Electric Co., Ltd. Electrostatic capacitance detection circuit and input device
US8729877B2 (en) 2011-09-13 2014-05-20 Texas Instruments Incorporated Fast startup algorithm for low noise power management

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8547114B2 (en) * 2006-11-14 2013-10-01 Cypress Semiconductor Corporation Capacitance to code converter with sigma-delta modulator
TWI357501B (en) * 2008-03-25 2012-02-01 Raydium Semiconductor Corp Evaluation circuit for capacitance and method ther
KR101388906B1 (ko) * 2012-05-30 2014-04-23 삼성전기주식회사 정전용량 감지 장치, 정전용량 감지 방법, 및 터치스크린 장치
CN103064570A (zh) * 2012-12-25 2013-04-24 锐迪科科技有限公司 互电容触摸屏触摸检测方法
CN103226426B (zh) * 2013-04-28 2016-06-22 肖衣鉴 电容触摸屏及触摸屏的判断触摸点的方法
CN103246419B (zh) * 2013-04-28 2016-04-20 肖衣鉴 一种电容触摸屏及触摸屏的判断触摸点的方法
US9176635B2 (en) * 2013-10-14 2015-11-03 Parade Technologies, Ltd. Virtual buttons for a touch interface
KR101659789B1 (ko) * 2013-11-26 2016-09-26 셈테크 코포레이션 근접 검출을 위한 용량성 감지 인터페이스

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100085322A1 (en) 2008-10-06 2010-04-08 Norio Mamba Coordinate input device and display device with the same
US8729877B2 (en) 2011-09-13 2014-05-20 Texas Instruments Incorporated Fast startup algorithm for low noise power management
US20140035601A1 (en) 2012-08-01 2014-02-06 Alps Electric Co., Ltd. Electrostatic capacitance detection circuit and input device

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