KR102256877B1 - 터치 센싱 회로 및 이를 포함하는 터치 센서 - Google Patents

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성시헌
이민재
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주식회사 에이코닉
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Abstract

본 발명은 상호 인접하게 위치하는 제1 터치 전극과 제2 터치 전극으로부터 각각 제1 감지 신호 및 제2 감지 신호를 수신하고, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 출력하는 증폭 회로; 및 상기 증폭 회로로부터 출력된 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 입력받는 전하 증폭부; 를 포함하고, 상기 증폭 회로는, 상기 제1 출력 신호를 출력하는 제1 출력단; 상기 제2 출력 신호를 출력하는 제2 출력단; 제1 전압 노드와 각각 연결되는 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터; 제2 전압 노드와 각각 연결되는 제3 트랜지스터와 제4 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단에 번갈아가며 연결시키는 제1 스위칭부; 및 상기 제3 트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 제4 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단에 번갈아가며 연결시키는 제2 스위칭부; 를 포함하는 터치 센싱 회로에 관한 것이다.

Description

터치 센싱 회로 및 이를 포함하는 터치 센서{TOUCH SENSING CIRCUIT AND TOUCH SENSOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 터치 센싱 회로 및 이를 포함하는 터치 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 센싱 회로 및 이를 포함하는 터치 센서에 관한 것이다.
정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 표시 장치에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
이러한 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display Device), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Device) 및 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device) 등이 있다.
이 중 유기 전계 발광 표시 장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드를 이용하여 영상을 표시하는 것으로, 이는 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되는 장점이 있다.
최근의 표시 장치는 영상 표시 기능과 더불어 사용자의 터치를 입력받기 위한 터치 센서를 구비하고 있다. 이에 따라, 사용자는 터치 센서를 통해 보다 편리하게 표시 장치를 이용할 수 있게 되었다.
다양한 방식의 터치 센서가 사용되고 있으나, 이 중 정전용량 방식의 터치 센서(capacitive touch sensor)는 사람의 손 또는 물체의 접촉에 따라 정전용량이 변화되는 지점을 검출하여 터치 위치를 파악할 수 있는 것으로서, 멀티 터치의 검출이 용이하고 정확도가 뛰어나 최근 널리 사용되고 있다.
다만, 표시 장치의 소형 경박화 추세에 따라 표시 패널과 터치 센서의 공간적인 간격이 줄어들게 되었고, 이에 따라 터치 센서로 유기되는 디스플레이 구동 노이즈의 크기가 커지게 되어 원하는 터치 센싱 감도를 얻을 수 없게 되는 수준에 이르고 있다.
본 발명의 목적은 디스플레이 노이즈에 의한 영향을 최소화함으로써 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 센싱 회로 및 이를 포함하는 터치 센서를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 증폭 회로의 출력단에서 발생되는 미스매치로 인한 DC 오프셋의 영향을 감소시킬 수 있는 터치 센싱 회로 및 이를 포함하는 터치 센서를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 초기 정전용량의 미스매치로 인한 터치 감도 저하를 방지하는 터치 센싱 회로 및 이를 포함하는 터치 센서를 제공하기 위함이다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 센싱 회로는, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극으로부터 각각 제1 감지 신호 및 제2 감지 신호를 수신하고, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 출력하는 증폭 회로, 및 상기 증폭 회로로부터 출력된 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 입력받고, 상기 제1 터치 전극과 상기 제2 터치 전극의 정전용량 차이를 반영한 센싱 신호를 출력하는 전하 증폭부를 포함하고, 상기 증폭 회로는, 상기 제1 출력 신호를 출력하는 제1 출력단, 상기 제2 출력 신호를 출력하는 제2 출력단, 제1 전압 노드와 각각 연결되는 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터, 제2 전압 노드와 각각 연결되는 제3 트랜지스터와 제4 트랜지스터, 제1 기간 동안 상기 제1 트랜지스터를 상기 제1 출력단에 전기적으로 연결하고 상기 제2 트랜지스터를 상기 제2 출력단에 전기적으로 연결하며, 제2 기간 동안 상기 제1 트랜지스터를 상기 제2 출력단에 전기적으로 연결하고 상기 제2 트랜지스터를 상기 제1 출력단에 전기적으로 연결하는 제1 스위칭부, 및 제1 기간 동안 상기 제3 트랜지스터를 상기 제1 출력단에 전기적으로 연결하고 상기 제4 트랜지스터를 상기 제2 출력단에 전기적으로 연결하며, 제2 기간 동안 상기 제3 트랜지스터를 상기 제2 출력단에 전기적으로 연결하고 상기 제4 트랜지스터를 상기 제1 출력단에 전기적으로 연결하는 제2 스위칭부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간은, 교번적으로 진행될 수 있다.
또한, 상기 제1 스위칭부는, 상기 제1 트랜지스터와 상기 제1 출력단 사이에 연결되는 제1 스위치, 상기 제2 트랜지스터와 상기 제1 출력단 사이에 연결되는 제2 스위치, 상기 제2 트랜지스터와 상기 제2 출력단 사이에 연결되는 제3 스위치, 및 상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 출력단 사이에 연결되는 제4 스위치를 포함하고, 상기 제2 스위칭부는, 상기 제3 트랜지스터와 상기 제1 출력단 사이에 연결되는 제5 스위치, 상기 제4 트랜지스터와 상기 제1 출력단 사이에 연결되는 제6 스위치, 상기 제4 트랜지스터와 상기 제2 출력단 사이에 연결되는 제7 스위치, 및 상기 제3 트랜지스터와 상기 제2 출력단 사이에 연결되는 제8 스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 기간 동안 상기 제1 스위치, 상기 제3 스위치, 상기 제5 스위치, 및 상기 제7 스위치가 온 상태를 유지하고, 상기 제2 기간 동안 상기 제2 스위치, 상기 제4 스위치, 상기 제6 스위치, 및 상기 제8 스위치가 온 상태를 유지할 수 있다.
또한, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터는, PMOS 트랜지스터이고, 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터는, NMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1 트랜지스터에 병렬로 연결되는 다수의 제1 보조 트랜지스터부, 상기 제2 트랜지스터에 병렬로 연결되는 다수의 제2 보조 트랜지스터부, 상기 제3 트랜지스터에 병렬로 연결되는 다수의 제3 보조 트랜지스터부, 및 상기 제4 트랜지스터에 병렬로 연결되는 다수의 제4 보조 트랜지스터부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 보조 트랜지스터부는, 상호 직렬로 연결되는 제1 보조 트랜지스터와 제1 보조 스위치를 포함하고, 상기 제2 보조 트랜지스터부는, 상호 직렬로 연결되는 제2 보조 트랜지스터와 제2 보조 스위치를 포함하며, 상기 제3 보조 트랜지스터부는, 상호 직렬로 연결되는 제3 보조 트랜지스터와 제3 보조 스위치를 포함하고, 상기 제4 보조 트랜지스터부는, 상호 직렬로 연결되는 제4 보조 트랜지스터와 제4 보조 스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 기간 동안 구동된 제1 보조 트랜지스터의 수와 상기 제2 기간 동안 구동된 제2 보조 트랜지스터의 수가 동일하고, 상기 제1 기간 동안 구동된 제3 보조 트랜지스터의 수와 상기 제2 기간 동안 구동된 제4 보조 트랜지스터의 수가 동일할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 센싱 회로는, 상호 인접하게 위치하는 제1 터치 전극과 제2 터치 전극으로부터 각각 제1 감지 신호 및 제2 감지 신호를 수신하고, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 출력하는 증폭 회로, 및 상기 증폭 회로로부터 출력된 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 입력받는 전하 증폭부를 포함하고, 상기 증폭 회로는, 상기 제1 출력 신호를 출력하는 제1 출력단, 상기 제2 출력 신호를 출력하는 제2 출력단, 제1 전압 노드와 각각 연결되는 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터, 제2 전압 노드와 각각 연결되는 제3 트랜지스터와 제4 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단에 번갈아가며 연결시키는 제1 스위칭부, 및 상기 제3 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 제4 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단에 번갈아가며 연결시키는 제2 스위칭부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 센서는 상술한 터치 센싱 회로를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 디스플레이 노이즈에 의한 영향을 최소화함으로써 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 센싱 회로 및 이를 포함하는 터치 센서를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 증폭 회로의 출력단에서 발생되는 미스매치로 인한 DC 오프셋의 영향을 감소시킬 수 있는 터치 센싱 회로 및 이를 포함하는 터치 센서를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 초기 정전용량의 미스매치로 인한 터치 감도 저하를 방지하는 터치 센싱 회로 및 이를 포함하는 터치 센서를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 구비한 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 구비한 표시 장치의 구성을 상세히 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 터치 센싱부 및 터치 제어부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센싱 회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 증폭 회로를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 증폭 회로의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 의한 스위칭부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 의한 스위칭부를 보다 상세히 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 증폭 회로의 출력부를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명과 관련된 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. "연결", "결합" 또는 "접속"의 경우, 물리적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것뿐만 아니라 필요에 따라 전기적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것으로 이해될 수 있다.
본 명세서에 기재된 "~부(유닛)", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주 기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센싱 회로 및 이를 포함하는 터치 센서에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 구비한 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 구비한 표시 장치의 구성을 상세히 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 구비한 표시 장치는 터치 센서(100), 표시 패널(210), 디스플레이 구동 회로(220), 및 호스트(250)를 포함할 수 있다.
터치 센서(100)는 터치 센싱부(110) 및 터치 제어부(120)를 포함할 수 있다.
터치 센싱부(110)는 표시 패널(210)과 인접 위치하여, 사용자에 의한 터치를 입력받는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 터치에 의한 정전용량(capacitance) 변화를 센싱하기 위하여 다수의 전극들을 구비할 수 있다.
터치 제어부(120)는 터치 센싱부(110)를 제어하며, 터치 센싱부(110)로부터 출력되는 감지 신호를 이용하여 정전용량 변화를 센싱함으로써 터치 이벤트의 발생 여부 및 위치를 검출할 수 있다.
즉, 상술한 터치 센싱부(110)와 터치 제어부(120)로 구성된 터치 센서(100)는 정전용량 방식의 터치 센서로 동작할 수 있다.
이러한 터치 센싱부(110)는 제1 FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 201)을 통해 메인 FPCB(202)와 연결될 수 있으며, 터치 제어부(120)는 집적 회로(Integrated Circuit) 형태로 형성되어 제1 FPCB(201) 상에 위치할 수 있다.
따라서, 터치 제어부(120)는 메인 FPCB(202)에 위치한 호스트(250)와 신호를 송수신할 수 있다.
다만, 터치 제어부(120)의 위치는 이에 제한되지 않으며, 메인 FPCB(202) 등과 같은 다른 장소에 위치할 수 있다.
표시 패널(210)은 다수의 화소들을 포함하고, 상기 화소들을 통하여 소정의 영상을 표시할 수 있다.
예를 들어, 표시 패널(210)은 디스플레이 구동 회로(220)의 제어에 따라, 영상을 표시할 수 있다.
일례로, 표시 패널(210)은 유기 발광 표시 패널(Organic Light Emitting Display Panel)로 구현될 수 있다.
디스플레이 구동 회로(220)는 디스플레이 구동 신호를 표시 패널(210)로 공급함으로써, 상기 표시 패널(210)의 영상 표시 동작을 제어할 수 있다.
디스플레이 구동 회로(220)는 외부로부터 공급되는 디지털 영상 데이터(DAT)와 타이밍 신호(Ts)를 이용하여, 디스플레이 구동 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 구동 회로(220)는 영상 데이터(DAT)와 타이밍 신호(Ts)를 호스트(250)로부터 공급받을 수 있고, 타이밍 신호(Ts)는 수직 동기 신호(Vertical Synchronization Signal), 수평 동기 신호(Horizontal Synchronization Signal), 메인 클럭 신호(Main Clock Signal), 데이터 인에이블 신호(Data Enable Signal) 등을 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이 구동 신호는 주사 신호, 데이터 신호 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 구동 회로(220)는 집적 회로(Integrated Circuit) 형태로 형성되어, 표시 패널(210)에 실장될 수 있다. 또한, 제2 FPCB(203)를 통해 메인 FPCB(202)와 연결될 수 있으며, 이에 따라 디스플레이 구동 회로(220)는 메인 FPCB(202)에 위치한 호스트(250)와 신호를 송수신할 수 있다.
다만, 디스플레이 구동 회로(220)의 위치는 이에 제한되지 않으며, 예를 들어 별도의 구성 요소(예를 들어, FPCB)를 통해 표시 패널(210)과 연결될 수 있다.
터치 제어부(120) 및 디스플레이 구동 회로(220)는 도시된 바와 같이 별도로 분리되어 위치할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 터치 제어부(120)와 디스플레이 구동 회로(220)는 하나의 칩으로 통합될 수 있다.
호스트(250)의 경우, 터치 제어부(120) 및 디스플레이 구동 회로(220)와 인터페이스(interface)를 통해 데이터를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 호스트(250)와 터치 제어부(120)는 터치 좌표 정보 전달을 위한 I2C와 같은 저주파수 콘트롤 인터페이스를 통해 데이터를 송수신하고, 호스트(250)와 디스플레이 구동 회로(220)는 영상 데이터의 전송을 위해 MIPI와 같은 고속의 데이터 인터페이스를 사용할 수 있다.
표시 장치의 소형 경박화 추세 및 플렉서블(Flexible) 특성 구현 등을 위하여 터치 센싱부(110)와 표시 패널(210)의 공간적인 간격이 줄어들게 되었고, 이에 따라 터치 센싱부(110)와 표시 패널(210) 사이에 존재하는 기생 정전용량(Cp)의 영향 역시 커지게 되었다.
이러한 기생 정전용량(Cp)는 주로 터치 센싱부(110)에 포함된 터치 전극과 표시 패널(210)에 포함된 전원면(211) 사이에 존재하며, 상기 전원면(211)에는 화소 동작에 따른 전압 강하(IR Drop)가 발생되므로, 이러한 전원면(211)을 통한 디스플레이 노이즈가 터치 센싱부(110)에 유기되어 원하는 터치 센싱 감도를 얻을 수 없는 문제가 발생하였다.
이를 위하여, 터치 제어부(120)는 상술한 디스플레이 노이즈에 의한 영향을 줄이기 위한 터치 센싱 회로부(122)를 구비할 수 있다. 또한, 터치 제어부(120)는 터치 구동부(121) 및 신호 처리부(123)를 추가적으로 포함할 수 있다.
터치 구동부(121)는 터치 센서(100)의 구동을 위하여 터치 센싱부(110)로 터치 구동 신호(Td)를 공급할 수 있다.
터치 센싱 회로부(122)는 터치 센싱부(110)와 연결되어 터치 센싱부(110)의 감지전극들로부터 감지 신호들을 수신하고, 수신된 감지 신호들의 공통 노이즈 성분을 제거하는 다수의 터치 센싱회로들을 포함할 수 있다.
이때, 터치 센싱 회로들은 ICMFB(Input Common Mode Feedback) 회로를 이용하여 디스플레이 노이즈와 관련된 공통 노이즈 성분을 제거할 수 있으며, 이를 통해 최종 센싱 신호를 생성하여 신호 처리부(123)로 전달할 수 있다.
신호 처리부(123)는 터치 동작과 관련하여 터치 센서(100)의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 이러한 신호 처리부(123)는 터치 센싱 회로부(122)로부터 수신된 센싱 신호에 기반하여 소정의 논리 연산을 수행함으로써, 터치 이벤트의 발생 여부 및 터치 이벤트가 발생한 위치 등을 판별할 수 있다.
예를 들어, 신호 처리부(123)는 신호 처리를 위한 필터(filter), 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter) 등을 포함할 수 있다.
한편, 디스플레이 구동 회로(220)는 주사 구동부(221), 데이터 구동부(222), 및 타이밍 제어부(223)를 포함할 수 있다.
주사 구동부(221)는 표시 패널(210)로 주사 신호를 공급할 수 있으며, 데이터 구동부(222)는 표시 패널(210)로 데이터 신호를 공급할 수 있다.
타이밍 제어부(223)는 주사 구동부(221)와 데이터 구동부(222)의 동작을 제어할 수 있으며, 이를 위해 호스트(250)로부터 디지털 영상 데이터(DAT)와 타이밍 신호(Ts)를 공급받을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 터치 센싱부 및 터치 제어부를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 터치 센싱부(110)는 다수의 터치 전극들(Tx, Rx)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 터치 전극들(Tx, Rx)은 다수의 구동 전극들(또는 송신 전극들이라고 함, Tx1~Txj)과 다수의 감지 전극들(또는 수신 전극들이라고 함, Rx1~Rxk)를 포함할 수 있다.
구동 전극들(Tx1~Txj)은 행 방향(예를 들어, X축 방향)으로 길게 형성되어 행 방향과 교차하는 열 방향(예를 들어, Y축 방향)을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
감지 전극들(Rx1~Rxk)은 열 방향(예를 들어, Y축 방향)으로 길게 형성되어 행 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 상호 교차하여 위치함으로써 정전용량 방식의 터치 센서로 동작할 수 있다.
구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)의 교차부는 다수의 센싱 노드를 형성할 수 있으며, 터치 센서(100)에 터치 이벤트가 발생하는 경우 상기 터치 이벤트와 연관된 위치(센싱 노드)의 상호 정전용량이 변화하게 된다. 이러한 센싱 노드의 정전용량의 변화를 검출하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
예를 들어, 상호 교차 배치되는 j개의 구동 전극들(Tx1~Txj)과 k개의 감지 전극들(Rx1~Rxk)을 통하여 j개의 행 및 k개의 열로 이루어지는 복수의 센싱 노드들이 형성될 수 있다.
일례로, 각각의 구동 전극들(Tx1~Txj)은 행 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 소정 간격을 가지고 배열되는 복수개의 제1 터치 감지셀들(311)과, 상기 제1 터치 감지셀들(311)을 상호 전기적으로 연결하는 복수개의 제1 연결 패턴들(312)을 포함할 수 있다.
또한, 각각의 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 열 방향(예를 들어, Y축 방향)을 따라 소정 간격을 가지고 배열되는 복수개의 제2 터치 감지셀들(321)과, 상기 제2 터치 감지셀들(321)을 상호 전기적으로 연결하는 복수개의 제2 연결 패턴들(322)을 포함할 수 있다.
이때, 제2 터치 감지셀들(321)은 제1 터치 감지셀들(311)과 중첩되지 않도록 제1 터치 감지셀들(311) 사이에 분산 배치될 수 있다.
도 3에서는 제1 터치 감지셀들(311)과 제2 터치 감지셀들(321)이 다각형의 형상을 갖는 경우를 도시하였으나, 제1 터치 감지셀들(311)과 제2 터치 감지셀들(321)의 형상은 다양하게 변화될 수 있다.
또한, 구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)의 형상은 이에 제한되지 않으며, 다양하게 변화될 수 있다.
구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
또한, 구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다. 구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 각각 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 동일한 물질로 이루어지거나, 또는 상이한 물질로 이루어질 수 있다.
구동 전극들(Tx1~Txj)과 감지 전극들(Rx1~Rxk)은 기판(미도시) 상에 배치될 수 있다. 이러한 기판은 별도의 기판으로 구현되거나, 표시 장치에 포함된 다양한 구성요소로 구현될 수 있다. 예를 들어, 기판은 앞서 표시 패널(210)의 봉지층(encapsulation layer)일 수 있다.
즉, 터치 센서(100)는 온-셀(On-Cell) 방식으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(110)는 표시 패널(210)의 상측에 배치될 수 있다.
터치 구동부(121)는 터치 센서(100)의 구동을 위하여 터치 센싱부(110)로 터치 구동 신호(Td)를 공급할 수 있다.
예를 들어, 터치 구동부(121)는 제1 구동 전극(Tx1)부터 제j 구동 전극(Txj)까지 순차적으로 터치 구동 신호(Td)를 공급할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 터치 구동부(121)는 다른 순서에 따라 시분할적으로 터치 구동 신호(Td)를 공급할 수 있으며, 또한 터치 구동 신호(Td)의 특성에 따라 복수개의 구동 전극들에 대하여 동시 공급하는 방식을 사용할 수도 있다.
터치 센싱 회로부(122)는 상호 인접한 두 개의 감지전극들로부터 수신된 감지 신호들(Rx1~Rxk)을 이용하여 노이즈 제거를 수행하는 다수의 터치 센싱 회로들(G1~Gp)을 포함할 수 있다.
터치 센싱 회로들(G1~Gp)은 상호 인접한 두 개의 감지 전극들과 각각 전기적으로 연결될 수 있으며, 수신된 감지 신호들(Rx1~Rxk)로부터 공통 노이즈 성분을 제거하여 센싱 신호를 생성할 수 있다
별도로 도시하지는 않았으나, 감지 전극들(Rx1~Rxk)과 터치 센싱 회로들(G1~Gp)의 연결을 제어하는 스위칭 블록부(미도시)가 포함될 수 있다. 일례로, 스위칭 블록부는 멀티플렉서(Multiplexer)를 포함하여 구성될 수 있다.
신호 처리부(123)는 터치 센싱 회로부(122)로부터 수신된 센싱 신호에 기반하여 해당 감지전극들의 정전용량 차이를 센싱하고, 이를 이용하여 터치가 발생한 위치를 파악할 수 있다.
한편, 도 3과 관련하여 상호 정전용량 방식의 터치 센서(mutual-capacitive touch sensor)를 중심으로 설명을 진행하였으나, 본 발명에서의 터치 센서(100)는 자기 정전용량 방식의 터치 센서(self-capacitive touch sensor)로 구현될 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센싱 회로를 나타낸 도면이다. 특히, 도 4에서는 제1 터치 전극(Rxi) 및 제2 터치 전극(Rxi+1)과 전기적으로 연결된 터치 센싱 회로(Gr)를 도시하였다.
제1 터치 전극(Rxi)과 제2 터치 전극(Rxi+1)은 상호 정전용량 방식의 터치 센서(100) 또는 자기 정전용량 방식의 터치 센서(100)에서 서로 인접하여 위치한 두 개의 전극을 의미할 수 있다.
예를 들어, 제1 터치 전극(Rxi) 및 제2 터치 전극(Rxi+1)은 상호 정전용량 방식의 터치 센서(100)에서는 서로 인접한 한 쌍의 감지 전극을 의미할 수 있으며, 구동 전극과 감지 전극의 구분이 없는 자기 정전용량 방식의 터치 센서(100)에는 서로 인접한 한 쌍의 터치 전극을 의미할 수 있다.
제1 터치 전극(Rxi)과 제2 터치 전극(Rxi+1)에는 초기 정전용량(Cp1, Cp2)이 각각 존재하며, 제1 터치 전극(Rxi)에 터치 이벤트가 발생하는 경우 제1 터치 전극(Rxi)에는 터치로 인한 추가 정전용량(Ct)이 발생된다.
터치 센싱 회로(Gr)는 증폭 회로(400)와 전하 증폭부(450)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 증폭 회로(400)는 ICMFB(Input Common Mode Feedback) 회로로 구현될 수 있다.
또한, 증폭 회로(400)는 제1 터치 전극(Rxi)과 제2 터치 전극(Rxi+1)으로부터 각각 제1 감지 신호(Rs1)와 제2 감지 신호(Rs2)를 수신하고, 제1 출력 신호(Os1)와 제2 출력 신호(Os2)를 출력할 수 있다.
일례로, 제1 감지 신호(Rs1)는 증폭 회로(400)의 제1 입력단(IN1)으로 입력되고, 제2 감지 신호(Rs2)는 증폭 회로(400)의 제2 입력단(IN2)으로 입력되며, 기준 신호(INP)는 증폭 회로(400)의 제3 입력단(IN3)으로 입력되고, 제어 신호(CLK)는 증폭 회로(400)의 제4 입력단(IN4)으로 입력될 수 있다.
예를 들어 상호 정전용량을 센싱하는 경우에는 기준 신호(INP)가 일정한 레벨을 갖는 DC 전압으로 설정되고, 자기 정전용량을 센싱하는 경우 기준 신호(INP)는 소정의 주파수를 갖는 사인파(Sine Wave) 또는 구형파(square wave) 형태의 전압으로 설정될 수 있다.
전하 증폭부(450)는 증폭 회로(400)로부터 출력된 제1 출력 신호(Os1)와 제2 출력 신호(Os2)를 입력받고, 제1 터치 전극(Rxi)과 제2 터치 전극(Rxi+1)의 정전용량 차이를 반영한 센싱 신호(Vo)를 출력할 수 있다.
이를 위하여, 전하 증폭부(450)는 증폭기(451), 제1 커패시터(C1), 제1 저항(R1), 제2 커패시터(C2), 및 제2 저항(R2)을 포함할 수 있다.
제1 커패시터(C1)와 제1 저항(R1)은 증폭기(451)의 반전 입력단과 비반전 출력단 사이에 병렬 연결되고, 제2 커패시터(C2)와 제2 저항(R2)는 증폭기(451)의 비반전 입력단과 반전 출력단 사이에 병렬 연결될 수 있다.
일례로, 증폭기(451)는 완전 차동 증폭기(Fully Differential Amplifier)로 구현될 수 있다.
증폭기(451)는 공통 노이즈가 제거된 제1 출력 신호(Os1)와 제2 출력 신호(Os2)를 입력받고, 입력된 출력 신호(Os1, Os2)의 차이를 적분하여 센싱 신호(Vo)를 출력할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 증폭 회로를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 증폭 회로(400)는 입력부(500), 증폭부(600) 및 출력부(700)를 포함할 수 있다. 입력부(500)는 터치 센서(100)의 두 개의 터치 전극(Rxi, Rxi+1)으로부터 수신한 감지 신호(Rs1, Rs2)에 대응하는 제1 입력전압(V1) 및 제2 입력전압(V2)을 입력받을 수 있다. 또한, 입력부(500)가 동작하기 위한 기준 신호(INP)를 입력받을 수 있다. 입력부(500)는 기준 신호(INP)의 전압 값을 유지할 수 있도록 제1 입력전압(V1) 및 제2 입력전압(V2)을 제어할 수 있다. 또한, 제1 입력전압(V1), 제2 입력전압(V2) 및 기준 신호(INP)의 크기 차이에 기반하여, 증폭부(600)에 전류를 선택적으로 제공할 수 있다. 이와 같이 증폭부(600)에 전류를 선택적으로 제공함으로써, 증폭 회로(400)가 감지 신호(Rs1, Rs2)들 간의 공통 노이즈 성분을 제거할 수 있다.
증폭부(600)는 입력부(500)로부터 선택적으로 제공되는 전류(I1, I2)를 증폭하여, 증폭전류(I3, I4)를 출력부(700)에 제공할 수 있다. 출력부(700)는 증폭전류(I3, I4)를 기반으로 출력 신호(Os1, Os2)에 대응하는 전압(V3, V4)을 출력할 수 있다.
일례로, 입력부(500)와 증폭부(600)는 입력 전압의 차이를 증폭하여 전류로 전달하는 폴디드 캐스코드 OTA(Operational Transconductance Amplifier) 구조를 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 증폭 회로의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 입력부(500)는 다수의 PMOS 트랜지스터(M51, M52, M53, M54)를 포함하는 제1 입력부(520), 제1 입력부(520)의 동작점을 설정하는 제1 바이어스부(510), 다수의 NMOS 트랜지스터(M55, M56, M57, M58)를 포함하는 제2 입력부(540), 및 제2 입력부(540)의 동작점을 설정하는 제2 바이어스부(530)를 포함한다.
증폭부(600)는 전류 미러들(610, 650), 캐스코드 회로(620, 640), 및 바이어스 회로(630)를 포함할 수 있다.
입력부(500)는 제1 입력단(IN1), 제2 입력단(IN2), 및 제3 입력단(IN3)을 통해 각각 제1 입력전압(V1), 제2 입력전압(V2), 및 기준 신호(INP)를 입력받을 수 있으며, 이에 대응하여 흐르는 전류를 선택적으로 증폭부(600)에 제공할 수 있다. 더 나아가, 입력부(500)에 입력되는 전압들의 정보를 기반으로 전류를 선택적으로 증폭부(600)에 제공할 수 있다.
예를 들어, 제1 입력전압(V1)과 제2 입력전압(V2)이 기준 신호(INP)의 전압 값보다 작은 경우에는, 제1 입력부(520)는 제1 트랜지스터(M51)에 흐르는 제1 전류(Ia1)와 제4 트랜지스터(M54)에 흐르는 제2 전류(Ib1)를 통하여 증폭부(600)로 흐르는 제1 선택전류(Ic1)를 형성할 수 있다. 또한, 제2 트랜지스터(M52)에 흐르는 제3 전류(Ia2)과 제3 트랜지스터(M53)에 흐르는 제4 전류(Ib2)를 통하여 제2 선택전류(Ic2)를 형성할 수 있다. 또한, 제2 입력부(540)도 제1 입력부(520)와 동일한 형태로 선택전류를 형성할 수 있다.
제1 입력전압(V1)과 제2 입력전압(V2)이 기준 신호(INP)의 전압 값보다 큰 경우에도, 증폭부(600)에 흐르는 선택전류를 형성할 수 있다.
한편, 제1 입력전압(V1)이 기준 신호(INP)의 전압 값보다 작고, 제2 입력전압(V2)이 기준 신호(INP)의 전압 값보다 큰 경우, 제1 입력부(520)의 제1 트랜지스터(M51)단에 흐르는 제1 전류(Ia1)와 제4 트랜지스터(M54)에 흐르는 제2 전류(Ib1)는 폐루프를 형성하여, 증폭부(600)에 전류를 제공하지 않을 수 있다. 또한, 제2 트랜지스터(M52)에 흐르는 제3 전류(Ia2)와 제3 트랜지스터(M53)에 흐르는 제4 전류(Ib2)는 폐루프를 형성하여, 증폭부(600)에 마찬가지로 전류를 제공하지 않을 수 있다. 제2 입력부(540)도 제1 입력부(520)와 같이 각각 전류들이 폐루프를 형성하여, 증폭부(600)에 전류를 제공하지 않을 수 있다.
또한, 입력부(500)는 제1 입력전압(Vin1)이 기준 신호(INP)의 전압 값보다 크고, 제2 입력전압(Vin2)이 기준 신호(INP)의 전압 값보다 작은 경우에도, 증폭부(600)에 전류를 제공하지 않을 수 있다.
위와 같이 입력 전압들(V1, V2)의 크기 정보를 기반으로, 입력부(500)가 선택적으로 전류를 증폭부(600)에 제공함으로써, 공통 노이즈 성분 또는 공통 노이즈 성분에 대응하는 전류를 증폭 회로(400)가 흡수할 수 있다.
출력부(700)는 제1 출력 신호(Os1)를 출력하는 제1 출력단(OUT1), 제2 출력 신호(Os2)를 출력하는 제2 출력단(OUT2), 제1 전압 노드(N1)와 각각 연결되는 제1 트랜지스터(M1)와 제2 트랜지스터(M2), 제2 전압 노드(N2)와 각각 연결되는 제3 트랜지스터(M3)와 제4 트랜지스터(M4)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 트랜지스터(M1)와 제2 트랜지스터(M2)는 PMOS 트랜지스터이고, 제3 트랜지스터(M3)와 제4 트랜지스터(M4)는 NMOS 트랜지스터로 설정될 수 있다.
제1 전압 노드(N1)와 제2 전압 노드(N2)는 각각 제1 구동 전압(VDD)과 제2 구동 전압(VSS)를 공급받을 수 있다. 일례로, 제1 구동 전압(VDD)은 양의 전압으로 설정되고, 제2 구동 전압(VSS)은 음의 전압 또는 그라운드 전압으로 설정될 수 있다.
다만, 출력부(700)에 포함된 트랜지스터의 특성이 불균일함에 따라 제1 출력 신호(Os1)와 제2 출력 신호(Os2)의 미스매치(mistmatch, 부정합)가 발생되며, 이에 따라 발생된 DC 오프셋(offset)으로 인하여 전하 증폭부(450)의 다이나믹 레인지(dynamic range)가 손실되어 터치 감도가 저하되었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 증폭 회로(400)에서는 출력부(700)에 출력단(OUT1, OUT2)의 전류 경로를 변경하는 제1 스위칭부(710)와 제2 스위칭부(720)를 추가하였다.
이때, 제1 스위칭부(710)와 제2 스위칭부(720)는 제4 입력단(IN4)으로 입력되는 제어 신호(CLK)에 따라 제어될 수 있다.
예를 들어, 제1 스위칭부(710)는 제1 및 제2 트랜지스터(M1, M2)와 제1 및 제2 출력단(OUT1, OUT2) 사이에 연결되고, 제2 스위칭부(720)는 제3 및 제4 트랜지스터(M3, M4)와 제1 및 제2 출력단(OUT1, OUT2) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 제1 스위칭부(710)는 제1 트랜지스터(M1)의 드레인 전극 및 제2 트랜지스터(M2)의 드레인 전극을 제1 출력단(OUT1) 및 제2 출력단(OUT2)에 번갈아가며 연결시키고, 제2 스위칭부(720)는 제3 트랜지스터(M3)의 드레인 전극 및 제4 트랜지스터(M4)의 드레인 전극을 제1 출력단(OUT1) 및 제2 출력단(OUT2)에 번갈아가며 연결시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 의한 스위칭부의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 7a는 제1 기간에서의 스위칭부(710, 720)의 동작을 나타낸 도면이고, 도 7b는 제1 기간과 상이한 제2 기간에서의 스위칭부(710, 720)의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7a를 참조하면, 제1 스위칭부(710)는 제1 기간 동안 제1 트랜지스터(M1)를 제1 출력단(OUT1)에 전기적으로 연결하고, 제2 트랜지스터(M2)를 제2 출력단(OUT2)에 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 제2 스위칭부(720)는 제1 기간 동안 제3 트랜지스터(M3)를 제1 출력단(OUT1)에 전기적으로 연결하고 제4 트랜지스터(M4)를 제2 출력단(OUT2)에 전기적으로 연결할 수 있다.
이에 따라, 제1 기간 동안 제1 트랜지스터(M1)의 드레인 전극과 제3 트랜지스터(M3)의 드레인 전극은 제1 출력단(OUT1)에 접속되고, 제2 트랜지스터(M2)의 드레인 전극과 제4 트랜지스터(M4)의 드레인 전극은 제2 출력단(OUT2)에 접속될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제1 스위칭부(710)는 제2 기간 동안 제1 트랜지스터(M1)를 제2 출력단(OUT2)에 전기적으로 연결하고 제2 트랜지스터(M2)를 제1 출력단(OUT1)에 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 제2 스위칭부(720)는 제2 기간 동안 제3 트랜지스터(M3)를 제2 출력단(OUT2)에 전기적으로 연결하고 제4 트랜지스터(M4)를 제1 출력단(OUT1)에 전기적으로 연결할 수 있다.
이에 따라, 제2 기간 동안 제1 트랜지스터(M1)의 드레인 전극과 제3 트랜지스터(M3)의 드레인 전극은 제2 출력단(OUT2)에 접속되고, 제2 트랜지스터(M2)의 드레인 전극과 제4 트랜지스터(M4)의 드레인 전극은 제1 출력단(OUT1)에 접속될 수 있다.
이러한 제1 기간과 제2 기간은 교번적으로 진행될 수 있으며, 이러한 스위칭부(710, 720)의 쵸핑(chopping) 동작을 통하여 미스매치에 의한 DC 오프셋(노이즈)을 제어 신호(CLK)에 대응하는 고 주파수 대역으로 믹싱(mixing)할 수 있다. 따라서, 고 주파수 대역으로 믹싱된 노이즈는 더 이상 전하 증폭부(450)의 다이나믹 레인지의 손실을 가져오지 않게 된다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 의한 스위칭부를 보다 상세히 나타낸 도면이다. 특히, 도 8a는 제1 기간에서의 스위칭부(710, 720)의 동작을 나타낸 도면이고, 도 8b는 제1 기간과 상이한 제2 기간에서의 스위칭부(710, 720)의 동작을 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제1 스위칭부(710)는 제1 트랜지스터(M1)와 제1 출력단(OUT1) 사이에 연결되는 제1 스위치(SW1), 제2 트랜지스터(M2)와 제1 출력단(OUT1) 사이에 연결되는 제2 스위치(SW2), 제2 트랜지스터(M2)와 제2 출력단(OUT2) 사이에 연결되는 제3 스위치(SW3), 및 제1 트랜지스터(M1)와 제2 출력단(OUT2) 사이에 연결되는 제4 스위치(SW4)를 포함할 수 있다.
또한, 제2 스위칭부(720)는 제3 트랜지스터(M3)와 제1 출력단(OUT1) 사이에 연결되는 제5 스위치(SW5), 제4 트랜지스터(M4)와 제1 출력단(OUT1) 사이에 연결되는 제6 스위치(SW6), 제4 트랜지스터(M4)와 제2 출력단(OUT2) 사이에 연결되는 제7 스위치(SW7), 및 제3 트랜지스터(M3)와 제2 출력단(OUT2) 사이에 연결되는 제8 스위치(SW8)를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 스위칭부(710, 720)의 쵸핑 동작을 위하여, 제1 기간 동안 제1 스위치(SW1), 제3 스위치(SW3), 제5 스위치(SW5), 및 제7 스위치(SW7)가 온 상태를 유지하고, 제2 기간 동안 제2 스위치(SW2), 제4 스위치(SW4), 제6 스위치(SW6), 및 제8 스위치(SW8)가 온 상태를 유지할 수 있다.
또한, 제1 기간과 제2 기간은 제4 입력단(IN4)의 제어 신호(CLK)에 대응하여 교번적으로 진행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 증폭 회로의 출력부를 나타낸 도면이다.
앞서 살펴본 도 4와 관련하여, 실제 제1 터치 전극(Rxi)의 초기 정전용량(Cp1)과 제2 터치 전극(Rxi+1)의 초기 정전용량(Cp2)은 이상적으로 동일해야 하나, 실제적으로는 공정 편차 등에 의해 차이가 발생하게 된다. 일반적으로 초기 정전용량(Cp1, Cp2)의 편차는 터치에 의한 추가 정전용량(Ct) 보다 수십~수십배 가량 크다.
따라서, 초기 정전용량(Cp1, Cp2)의 편차로 인하여 터치와 관련된 추가 정전용량(Ct)의 감지를 어렵게 하는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 의한 출력부(700')는 도 9에 도시된 바와 같이 보조 트랜지스터부(751, 752, 753, 754)를 추가 설치함으로써, 초기 정전용량(Cp1, Cp2)과 관련된 트랜지스터(M1, M2, M3, M4)의 사이즈를 조절하도록 하였다.
예를 들어, 제1 트랜지스터(M1)에는 다수의 제1 보조 트랜지스터부(751)가 병렬로 연결되고, 제2 트랜지스터(M2)에는 다수의 제2 보조 트랜지스터부(752)가 병렬로 연결되며, 제3 트랜지스터(M3)에는 다수의 제3 보조 트랜지스터부(753)가 병렬로 연결되고, 제4 트랜지스터(M4)에는 다수의 제4 보조 트랜지스터부(754)가 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 각각의 보조 트랜지스터부(751, 752, 753, 754)는 보조 트랜지스터(Ma1, Ma2, Ma3, Ma4) 및 보조 스위치(Sa1, Sa2, Sa3, Sa4)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 보조 트랜지스터부(751)는 상호 직렬로 연결되는 제1 보조 트랜지스터(Ma1)와 제1 보조 스위치(Sa1)를 포함하고, 제2 보조 트랜지스터부(752)는 상호 직렬로 연결되는 제2 보조 트랜지스터(Ma2)와 제2 보조 스위치(Sa2)를 포함하며, 제3 보조 트랜지스터부(753)는 상호 직렬로 연결되는 제3 보조 트랜지스터(Ma3)와 제3 보조 스위치(Sa3)를 포함하고, 제4 보조 트랜지스터부(754)는 상호 직렬로 연결되는 제4 보조 트랜지스터(Ma4)와 제4 보조 스위치(Sa4)를 포함할 수 있다.
제1 터치 전극(Rxi)의 제1 초기 정전용량(Cp1)이 제2 터치 전극(Rxi+1)의 제2 초기 정전용량(Cp2) 보다 클 경우, 제1 초기 정전용량(Cp1)과 관련된 트랜지스터의 사이즈를 증가시켜 해당 미스매치를 제거할 수 있다.
예를 들어, 제1 기간 동안 제1 초기 정전용량(Cp1)과 관련된 제1 트랜지스터(M1)와 제3 트랜지스터(M3)의 사이즈를 증가시키기 위하여, 제1 보조 스위치(Sa1)와 제3 보조 스위치(Sa3)를 온(on) 시킴으로써 제1 보조 트랜지스터(Ma1)와 제3 보조 트랜지스터(Ma3)가 추가로 구동될 수 있다.
스위칭부(710, 720)의 쵸핑 동작이 이루어지므로, 제2 기간 동안에는 제1 초기 정전용량(Cp1)과 관련된 제2 트랜지스터(M2)와 제4 트랜지스터(M4)의 사이즈를 증가시키기 위하여, 제2 보조 스위치(Sa2)와 제4 보조 스위치(Sa4)를 온 시킴으로써 제2 보조 트랜지스터(Ma2)와 제4 보조 트랜지스터(Ma4)가 추가로 구동될 수 있다.
이때, 제1 기간과 제2 기간의 정합성을 위하여, 제1 기간 동안 구동된 제1 보조 트랜지스터(Ma1)의 수와 제2 기간 동안 구동된 제2 보조 트랜지스터(Ma2)의 수가 동일하고, 제1 기간 동안 구동된 제3 보조 트랜지스터(Ma3)의 수와 제2 기간 동안 구동된 제4 보조 트랜지스터(Ma4)의 수는 동일하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 제1 기간 동안 제1 보조 트랜지스터(Ma1)가 3개 구동되고 제2 보조 트랜지스터(Ma2)가 1개 구동된 경우, 제2 기간 동안에는 제1 보조 트랜지스터(Ma1)가 1개 구동되고 제2 보조 트랜지스터(Ma2)가 3개 구동될 수 있다. 또한, 제1 기간 동안 제3 보조 트랜지스터(Ma3)가 3개 구동되고 제4 보조 트랜지스터(Ma4)가 1개 구동된 경우, 제2 기간 동안에는 제3 보조 트랜지스터(Ma3)가 1개 구동되고 제4 보조 트랜지스터(Ma4)가 3개 구동될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 터치 센서 110: 터치 센싱부
120: 터치 제어부 210: 표시 패널
400: 증폭 회로 450: 전하 증폭부
500: 입력부 600: 증폭부
700: 출력부 710: 제1 스위칭부
720: 제2 스위칭부

Claims (10)

  1. 제1 터치 전극과 제2 터치 전극으로부터 각각 제1 감지 신호 및 제2 감지 신호를 수신하고, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 출력하는 증폭 회로; 및
    상기 증폭 회로로부터 출력된 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 입력받고, 상기 제1 터치 전극과 상기 제2 터치 전극의 정전용량 차이를 반영한 센싱 신호를 출력하는 전하 증폭부; 를 포함하고,
    상기 증폭 회로는,
    상기 제1 출력 신호를 출력하는 제1 출력단;
    상기 제2 출력 신호를 출력하는 제2 출력단;
    제1 전압 노드와 각각 연결되는 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터;
    제2 전압 노드와 각각 연결되는 제3 트랜지스터와 제4 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극, 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극, 상기 제1 출력단, 및 상기 제2 출력단과 연결되는 제1 스위칭부; 및
    상기 제3 트랜지스터의 드레인 전극, 상기 제4 트랜지스터의 드레인 전극, 상기 제1 출력단, 및 상기 제2 출력단과 연결되는 제2 스위칭부; 를 포함하며,
    상기 제1 스위칭부는,
    제1 기간 동안 상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 상기 제1 출력단에 전기적으로 연결하고 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 상기 제2 출력단에 전기적으로 연결하며, 제2 기간 동안 상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 상기 제2 출력단에 전기적으로 연결하고 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 상기 제1 출력단에 전기적으로 연결하며,
    상기 제2 스위칭부는,
    상기 제1 기간 동안 상기 제3 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 상기 제1 출력단에 전기적으로 연결하고 상기 제4 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 상기 제2 출력단에 전기적으로 연결하며, 상기 제2 기간 동안 상기 제3 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 상기 제2 출력단에 전기적으로 연결하고 상기 제4 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 상기 제1 출력단에 전기적으로 연결하는 터치 센싱 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기간과 상기 제2 기간은, 교번적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는,
    상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 제1 출력단 사이에 연결되는 제1 스위치;
    상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 제1 출력단 사이에 연결되는 제2 스위치;
    상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 제2 출력단 사이에 연결되는 제3 스위치; 및
    상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 제2 출력단 사이에 연결되는 제4 스위치; 를 포함하고,
    상기 제2 스위칭부는,
    상기 제3 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 제1 출력단 사이에 연결되는 제5 스위치;
    상기 제4 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 제1 출력단 사이에 연결되는 제6 스위치;
    상기 제4 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 제2 출력단 사이에 연결되는 제7 스위치; 및
    상기 제3 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 제2 출력단 사이에 연결되는 제8 스위치; 를 포함하는 터치 센싱 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 기간 동안 상기 제1 스위치, 상기 제3 스위치, 상기 제5 스위치, 및 상기 제7 스위치가 온 상태를 유지하고,
    상기 제2 기간 동안 상기 제2 스위치, 상기 제4 스위치, 상기 제6 스위치, 및 상기 제8 스위치가 온 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터는, PMOS 트랜지스터이고,
    상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터는, NMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 터치 센싱 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터에 병렬로 연결되는 다수의 제1 보조 트랜지스터부;
    상기 제2 트랜지스터에 병렬로 연결되는 다수의 제2 보조 트랜지스터부;
    상기 제3 트랜지스터에 병렬로 연결되는 다수의 제3 보조 트랜지스터부; 및
    상기 제4 트랜지스터에 병렬로 연결되는 다수의 제4 보조 트랜지스터부; 를 더 포함하는 터치 센싱 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 보조 트랜지스터부는, 상호 직렬로 연결되는 제1 보조 트랜지스터와 제1 보조 스위치를 포함하고,
    상기 제2 보조 트랜지스터부는, 상호 직렬로 연결되는 제2 보조 트랜지스터와 제2 보조 스위치를 포함하며,
    상기 제3 보조 트랜지스터부는, 상호 직렬로 연결되는 제3 보조 트랜지스터와 제3 보조 스위치를 포함하고,
    상기 제4 보조 트랜지스터부는, 상호 직렬로 연결되는 제4 보조 트랜지스터와 제4 보조 스위치를 포함하는 터치 센싱 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 기간 동안 구동된 제1 보조 트랜지스터의 수와 상기 제2 기간 동안 구동된 제2 보조 트랜지스터의 수가 동일하고, 상기 제1 기간 동안 구동된 제3 보조 트랜지스터의 수와 상기 제2 기간 동안 구동된 제4 보조 트랜지스터의 수가 동일한 것을 특징으로 하는 터치 센싱 회로.
  9. 상호 인접하게 위치하는 제1 터치 전극과 제2 터치 전극으로부터 각각 제1 감지 신호 및 제2 감지 신호를 수신하고, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 출력하는 증폭 회로; 및
    상기 증폭 회로로부터 출력된 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 입력받는 전하 증폭부; 를 포함하고,
    상기 증폭 회로는,
    상기 제1 출력 신호를 출력하는 제1 출력단;
    상기 제2 출력 신호를 출력하는 제2 출력단;
    제1 전압 노드와 각각 연결되는 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터;
    제2 전압 노드와 각각 연결되는 제3 트랜지스터와 제4 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단에 번갈아가며 연결시키는 제1 스위칭부; 및
    상기 제3 트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 제4 트랜지스터의 드레인 전극을 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단에 번갈아가며 연결시키는 제2 스위칭부; 를 포함하는 터치 센싱 회로.
  10. 제1항에 기재된 터치 센싱 회로를 포함하는 터치 센서.
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