KR20110052423A - Touch screen and compensation method for sensing capacitance variation and offset variation of the same - Google Patents

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KR20110052423A
KR20110052423A KR1020100031831A KR20100031831A KR20110052423A KR 20110052423 A KR20110052423 A KR 20110052423A KR 1020100031831 A KR1020100031831 A KR 1020100031831A KR 20100031831 A KR20100031831 A KR 20100031831A KR 20110052423 A KR20110052423 A KR 20110052423A
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Abstract

PURPOSE: A touch screen and a compensation method for sensing capacitance variation and offset variation of the same are provided to increase the touch response speed by compensating for capacitance variation and offset variation. CONSTITUTION: A touch screen comprises: a touch panel where a plurality of driving lines and a plurality of sensing lines intersect and are wired; a driving unit for activating the driving lines sequentially; an input unit(20) for measuring a sensing capacitance formed in a sensing line corresponding to an activated driving line; a multiplexer(30) for serializing and outputting the measured sensing capacitance; an analog-to-digital converter(40) for sampling the sensing capacitance outputted from the multiplexer by reflecting an initial sensing capacitance as an offset and performing analog-to-digital conversion for the sampling result; and a host processor(60) for determining a touch event in response to the analog-to-digital conversion result.

Description

터치스크린 및 그것의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법{Touch screen and compensation method for sensing capacitance variation and offset variation of the same}Touch screen and compensation method for sensing capacitance variation and offset variation of the same}

본 발명은 터치스크린에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 터치 패널의 센싱 커패시턴스 편차를 보상하고, 컨트롤러 입력부의 전하 증폭기(charge amplifier)의 오프셋을 보상하여 센싱 에러를 줄이는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a touch screen, and more particularly, to an apparatus and method for compensating for variation in sensing capacitance of a touch panel and reducing sensing error by compensating an offset of a charge amplifier of a controller input unit.

본 발명은 지식경제부의 IT SoC 핵심설계인력양성 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: C1200-0901-0002, 과제명: IT SoC 핵심설계인력양성].The present invention is derived from a study conducted as part of the IT SoC core design manpower development project of the Ministry of Knowledge Economy [Task Management Number: C1200-0901-0002, Task name: IT SoC core design manpower development].

터치스크린(touch screen)은 가장 인기 있는 휴먼-머신 인터페이스 중 하나이다. 터치스크린은 ATM, 노트북 컴퓨터(laptop PC), 모바일 장치들 등과 같은 많은 어플리케이션들에 사용되고 있다. 터치스크린은 키보드, 마우스와 같은 외부 입력 장치들 없이도 스크린 상의 커서를 터치하거나 옮기는 것만으로 많은 기능들이 더욱 쉽게 실행될 수 있도록 한다. 이와 같은 특성으로 인해, 터치스크린은 키보드, 마우스, 또는 키 패널 전용 솔루션과 비교할 때, 편리성, 유연성, 및 비용 면에서 더욱 효과적인 인터페이스로 인식되고 있다. Touch screens are one of the most popular human-machine interfaces. Touchscreens are used in many applications such as ATMs, laptop PCs, mobile devices, and the like. The touchscreen makes many functions easier to perform by simply touching or moving the cursor on the screen without the need for external input devices such as keyboards and mice. Because of these features, touchscreens are seen as more efficient, flexible, and cost effective interfaces when compared to keyboard, mouse, or key panel-only solutions.

터치스크린의 터치 이벤트는 다양한 방법으로 센싱 될 수 있다. 예를 들면, 터치스크린의 터치 이벤트는, 저항(resistive), 적외선(infrared) 적외선 영상(infrared image), 표면탄성파(surface acoustic wave, SAW), APR(acoustic pulse recognition), 및 정전용량(capacitive) 센싱 방법 등을 통해 센싱 될 수 있다. Touch events of the touch screen may be sensed in various ways. For example, touch events of a touchscreen may include resistive, infrared infrared image, surface acoustic wave (SAW), acoustic pulse recognition (APR), and capacitive. It can be sensed through the sensing method.

이 중에서도 정전용량 센싱 방법은, 투영(projected) 센싱 방식과 표면 정전용량(surface capacitive) 센싱 방식으로 구분될 수 있다. 투영 정전용량식 센싱 방법(projected capacitive sensing method)은 멀티 터치 이벤트들(multi-touch events)을 인식할 수 있다는 점에서 많은 주목을 받고 있다. Among them, the capacitive sensing method may be classified into a projected sensing method and a surface capacitive sensing method. Projected capacitive sensing methods have attracted much attention in that they can recognize multi-touch events.

하지만, 투영 정전용량식 센싱 방법은 터치 패널의 센싱 커패시턴스 편차와 컨트롤러 입력부의 전하 증폭기의 오프셋 편차로 인해, 센싱 오류가 발생될 수 있는 문제를 가지고 있다. 센싱 커패시턴스 편차 및 컨트롤러 입력부의 오프셋 편차는 커패시턴스의 형성시 유발되는 제조 공정 편차에서 비롯될 수 있다. 그러므로, 터치스크린에서 센싱 오류를 줄이고 터치 이벤트를 정확하게 센싱하기 위해서는, 터치 패널의 커패시턴스의 제조 공정 편차 및 컨트롤러 입력부의 오프셋 편차를 보상할 수 있는 방안이 필수적으로 요구된다. However, the projection capacitive sensing method has a problem in that a sensing error may occur due to a variation in the sensing capacitance of the touch panel and an offset variation in the charge amplifier of the controller input unit. Sensing capacitance deviation and offset deviation of the controller input may result from manufacturing process variation caused when capacitance is formed. Therefore, in order to reduce the sensing error in the touch screen and accurately sense the touch event, a method for compensating the deviation of the manufacturing process of the capacitance of the touch panel and the offset deviation of the controller input unit is required.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 터치 패널의 제조 공정에서 발생한 센싱 커패시턴스의 편차와 컨트롤러 입력부의 오프셋 편차를 보상하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide an apparatus and method for compensating for variation in sensing capacitance and offset variation in a controller input part generated in a manufacturing process of a touch panel.

본 발명의 다른 목적은 기존의 컨트롤러에 비해 작은 칩 면적을 가지고도 터치스크린에서 센싱 오류를 줄이고 터치 이벤트를 정확하게 센싱할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and a method capable of accurately sensing a touch event and reducing a sensing error in a touch screen even with a smaller chip area than a conventional controller.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 터치스크린은, 복수의 구동 라인들과 복수의 센싱 라인들이 교차하여 배선된 터치 패널; 상기 구동 라인들을 순차적으로 활성화하는 구동부; 활성화된 구동 라인에 대응되는 센싱라인에 형성된 센싱 커패시턴스를 측정하는 입력부; 상기 측정된 센싱 커패시턴스를 직렬화하여 출력하는 멀티플렉서; 메모리에 저장되어 있는 초기 센싱 커패시턴스를 오프셋으로 반영하여 상기 멀티플렉서로부터 출력된 상기 센싱 커패시턴스를 샘플링하고, 상기 샘플링 결과를 디지털 변환하는 아날로그-디지털 컨버터; 그리고 상기 디지털 변환 결과에 응답해서 터치 이벤트를 판별하는 호스트 프로세서를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the touch screen according to the present invention includes a touch panel in which a plurality of driving lines and a plurality of sensing lines are interconnected; A driver for sequentially activating the drive lines; An input unit configured to measure a sensing capacitance formed in a sensing line corresponding to the activated driving line; A multiplexer for serializing and outputting the measured sensing capacitance; An analog-digital converter for sampling the sensing capacitance output from the multiplexer by reflecting an initial sensing capacitance stored in a memory as an offset and digitally converting the sampling result; And a host processor configured to determine a touch event in response to the digital conversion result.

일 실시예에 있어서, 상기 디지털 변환 결과는 상기 센싱 커패시턴스와 상기 초기 센싱 커패시턴스의 차이에 해당될 수 있다.In an embodiment, the digital conversion result may correspond to a difference between the sensing capacitance and the initial sensing capacitance.

일 실시예에 있어서, 상기 아날로그-디지털 컨버터는 샘플링 구간에서 상기 멀티플렉서로부터 출력된 상기 센싱 커패시턴스를 상기 커패시터 어레이로 제공하는 제 1 스위치; 상기 초기 센싱 커패시턴스에 의해 복수의 커패시터들이 접지 또는 제 1 기준전압에 선택적으로 접속된 후, 상기 샘플링 구간에서 상기 센싱 커패시턴스를 샘플링하는 커패시터 어레이; 상기 초기 센싱 커패시턴스를 상기 커패시터 어레이로 제공하고, 상기 커패시터 어레이의 샘플링 결과가 디지털 변환 구간에서 비트 단위로 출력될 수 있도록 제어하는 SAR 로직; 상기 디지털 변환 구간에서 상기 샘플링 결과를 비트 단위로 받아들여 비트 단위의 디지털 데이터를 출력하는 비교기; 그리고 상기 디지털 변환 구간에서 상기 샘플링 결과를 상기 커패시터 어레이로부터 상기 비교기로 제공할 수 있다.The analog-to-digital converter may include: a first switch configured to provide the sensing capacitance output from the multiplexer to the capacitor array in a sampling period; A capacitor array configured to sample the sensing capacitance in the sampling period after a plurality of capacitors are selectively connected to ground or a first reference voltage by the initial sensing capacitance; A SAR logic to provide the initial sensing capacitance to the capacitor array and to control a sampling result of the capacitor array to be output bit by bit in a digital conversion period; A comparator that receives the sampling result in bits and outputs digital data in bits in the digital conversion section; The sampling result may be provided from the capacitor array to the comparator in the digital conversion period.

일 실시예에 있어서, 상기 커패시터 어레이는 프로그램 가능하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the capacitor array may be configured to be programmable.

일 실시예에 있어서, 상기 샘플링 결과는 상기 비교기의 반전 입력으로 입력 될 수 있다.In one embodiment, the sampling result may be input to the inverting input of the comparator.

일 실시예에 있어서, 상기 커패시터 어레이에는 제 2 기준전압과 보상 전압의 차이에 해당 될 수 있다.In one embodiment, the capacitor array may correspond to a difference between a second reference voltage and a compensation voltage.

일 실시예에 있어서, 상기 보상 전압(VCOMP)은, 상기 제 2 기준전압이 VREF 이고, 상기 초기 센싱 커패시턴스의 편차들을 인지하여 각 비트들이 COMP1, COMP2, …, COMP10일 때, In one embodiment, the compensation voltage (V COMP ), the second reference voltage is V REF And recognizing deviations of the initial sensing capacitance, each bit is COMP 1 , COMP 2 ,... When COMP 10

Figure pat00001
의 값을 가질 수 있다.
Figure pat00001
It can have a value of.

일 실시예에 있어서, 상기 호스트 프로세서는 상기 초기 센싱 커패시턴스를 저장하는 메모리를 포함하며, 상기 초기 센싱 커패시턴스는 상기 샘플링 구간이 수행되기 이전에 상기 메모리로부터 상기 커패시터 어레이로 제공될 수 있다.In an embodiment, the host processor may include a memory for storing the initial sensing capacitance, and the initial sensing capacitance may be provided from the memory to the capacitor array before the sampling interval is performed.

일 실시예에 있어서, 상기 입력부는 측정된 상기 센싱 커패시턴스를 전압으로 변환하는 복수의 전하 증폭기들을 포함하며, 상기 복수의 전하 증폭기들 각각은 적어도 하나의 피드백 커패시터를 구비할 수 있다.The input unit may include a plurality of charge amplifiers for converting the measured capacitance into voltage, and each of the plurality of charge amplifiers may include at least one feedback capacitor.

일 실시예에 있어서, 상기 복수의 전하 증폭기들의 게인을 조절하기 위해, 상기 호스트 프로세서의 제어에 의해 상기 피드백 커패시터는 프로그래머블 커패시터 어레이를 피드백 커패시터로 구성할 수 있다. In one embodiment, in order to adjust the gain of the plurality of charge amplifiers, the feedback capacitor may configure a programmable capacitor array as a feedback capacitor under the control of the host processor.

일 실시예에 있어서, 상기 복수의 전하 증폭기들의 오프셋 편차를 보상하기 위해, 상기 호스트 프로세서의 제어에 의해 상기 아날로그-디지털 컨버터의 기준전압의 레벨을 조절하는 오프셋 디지털-아날로그 컨버터를 더 포함할 수 있다.The electronic device may further include an offset digital-to-analog converter configured to adjust a level of a reference voltage of the analog-to-digital converter under control of the host processor to compensate for offset deviations of the plurality of charge amplifiers. .

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 터치스크린의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법은, 터치스크린 컨트롤러의 구동 초기에 패널이 터치되지 않았을 때 센싱 커패시터로부터 측정된 제 1 데이터를 저장하는 단계; 그리고 상기 터치 패널이 터치를 감지하기 위한 동작이 구동될 때 상기 센싱 커패시터로부터 측정된 제 2 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 데이터는 상기 제 2 데이터를 상기 디지털 데이터로 변환할 때 상기 제 2 데이터에 대한 샘플링 전압의 레벨을 조절하는데 사용 될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a sensing capacitance deviation and offset deviation compensation method of a touch screen, the method comprising: storing first data measured from a sensing capacitor when the panel is not touched at the beginning of driving of the touch screen controller; And converting second data measured from the sensing capacitor into digital data when the touch panel is driven to sense a touch, wherein the first data converts the second data into the digital data. Can be used to adjust the level of the sampling voltage for the second data.

일 실시예에 있어서, 상기 제 2 데이터를 상기 디지털 데이터로 변환하는 단계는, 상기 제 1 데이터를 근거로 하여 커패시터 어레이의 복수의 커패시터들을 접지 또는 제 1 기준전압에 선택적으로 접속하는 단계; 상기 커패시터 어레이에서 상기 제 2 데이터를 샘플링하는 단계; 그리고 상기 샘플링 결과를 N 비트의 디지털 데이터로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.The converting of the second data into the digital data may include: selectively connecting a plurality of capacitors of a capacitor array to ground or a first reference voltage based on the first data; Sampling the second data at the capacitor array; And converting the sampling result into N bits of digital data.

일 실시예에 있어서, 상기 N 비트의 디지털 데이터로 변환하는 단계는, 상기 N 비트의 디지털 데이터의 각 비트들에 대응되는 N 개의 스캔신호들을 순차적으로 발생하는 단계; 상기 샘플링 결과 중 상기 N 비트의 디지털 데이터의 각 비트들에 대응되는 전압이 순차적으로 비교기로 입력되는 단계; 그리고 상기 비교기로 입력된 전압과 제 2 기준전압을 비교하여 상기 N 비트의 디지털 데이터의 각 비트들을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The converting of the N bits of digital data may include sequentially generating N scan signals corresponding to respective bits of the N bits of digital data; Sequentially inputting a voltage corresponding to each bit of the N bits of digital data among the sampling results into a comparator; And comparing the voltage input to the comparator with a second reference voltage to determine respective bits of the N-bit digital data.

일 실시예에 있어서, 상기 샘플링 결과는 상기 비교기의 반전 입력으로 입력 될 수 있다.In one embodiment, the sampling result may be input to the inverting input of the comparator.

일 실시예에 있어서, 상기 비교기에 의해 결정된 상기 N 비트의 디지털 데이터는, 상기 제 1 데이터와 상기 제 2 데이터의 차이에 해당 될 수 있다.In one embodiment, the N bits of digital data determined by the comparator may correspond to a difference between the first data and the second data.

일 실시예에 있어서, 상기 커패시터 어레이에는 제 2 기준전압과 보상 전압의 차이에 해당되는 전압이 샘플링될 수 있다.In an embodiment, a voltage corresponding to the difference between the second reference voltage and the compensation voltage may be sampled in the capacitor array.

일 실시예에 있어서, 상기 보상 전압(VCOMP)은, 상기 제 2 기준전압이 VREF 이고, 상기 제 1 데이터 값의 각 비트들이 COMP1, COMP2, …, COMP10일 때, In one embodiment, the compensation voltage (V COMP) is the second reference voltage V REF And each of the bits of the first data value is COMP 1 , COMP 2 ,. When COMP 10

Figure pat00002
의 값을 가질 수 있다.
Figure pat00002
It can have a value of.

일 실시예에 있어서, 상기 보상 전압의 레벨은 상기 제 1 데이터 값에 따라 조정될 수 있다.In one embodiment, the level of the compensation voltage may be adjusted according to the first data value.

일 실시예에 있어서, 상기 제 1 데이터를 저장하는 단계는, 상기 터치 패널의 구동을 처음 시작하는 초기화 동작 시, 또는 환경이 변했을 때 수행될 수 있다.In an embodiment, the storing of the first data may be performed during an initialization operation in which driving of the touch panel is first started, or when an environment is changed.

일 실시예에 있어서, 상기 제 2 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 단계가 수행되기 이전에 상기 센싱 커패시터로부터 상기 제 2 데이터를 측정하는 전하 증폭기의 오프셋을 보상하는 단계를 더 포함하며, 상기 전하 증폭기는 프로그래머블 피드백 커패시터를 구비할 수 있다.In one embodiment, the method further comprises compensating for an offset of the charge amplifier measuring the second data from the sensing capacitor before the converting the second data into digital data is performed. A programmable feedback capacitor can be provided.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 초기화시 저장된 데이터를 이용하여 터치 패널의 ADC 자체에서 현재의 센싱 커패시턴스와 초기 센싱 커패시턴스의 차이를 추출하고, 제조 공정에서 발생된 센싱 커패시턴스의 편차와 컨트롤러 입력부의 오프셋 편차를 보상할 수 있게 된다. 이 경우, 보상 동작이 연산장치에 부담을 주지 않아, 터치 패널의 반응 속도를 증가시킬 수 있게 된다. According to the present invention as described above, the difference between the current sensing capacitance and the initial sensing capacitance is extracted from the ADC itself of the touch panel by using the data stored during initialization, the deviation of the sensing capacitance generated in the manufacturing process and the offset deviation of the controller input unit To compensate. In this case, the compensation operation does not burden the computing device, thereby increasing the response speed of the touch panel.

또한, 본 발명의 터치스크린은 N-비트 C-2C DAC를 이용한 SAR-ADC(Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter)를 적용하여 센싱 커패시턴스의 편차를 보상하기 위한 데이터를 추출할 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 직렬 커패시터 DAC(serial capacitor DAC)를 이용한 SAR-ADC에 비해 작은 면적을 차지하면서도 터치스크린의 센싱 오류를 효율적으로 줄일 수 있고 터치 이벤트를 정확하게 센싱할 수 있게 된다.In addition, the touch screen of the present invention may extract data for compensating for variation in sensing capacitance by applying a successive access register analog-to-digital converter (SAR-ADC) using an N-bit C-2C DAC. According to such a configuration, the touch screen can effectively reduce the sensing error of the touch screen and accurately sense the touch event, while occupying a smaller area than the SAR-ADC using the serial capacitor DAC.

도 1은 본 발명에 따른 터치스크린의 전체 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 입력부의 상세 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 ADC의 상세 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 센싱 커패시턴스 편차 보상 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 5는 도 4의 초기 상태 셋업 구간에서 수행되는 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정 방법과, 보상 데이터(COMP1∼COMPN)의 추출 및 저장 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 터치 센싱 및 보상 구간에서 수행되는 ADC의 샘플링 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 터치 센싱 및 보상 구간에서 수행되는 ADC의 데이터 변환 동작과 편차 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 ADC의 데이터 변환 동작과 편차 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram illustrating the overall configuration of a touch screen according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of an input unit illustrated in FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram illustrating a detailed configuration of the ADC illustrated in FIG. 1.
4 is a flowchart illustrating an example of a sensing capacitance deviation compensation method according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for describing a method of measuring an initial sensing capacitance C INI and a method of extracting and storing compensation data COMP 1 to COMP N from the initial state setup interval of FIG. 4.
6 and 7 illustrate a sampling operation of the ADC performed in the touch sensing and compensation section according to the present invention.
8 and 9 are diagrams for describing a data conversion operation and a deviation compensation method of an ADC performed in a touch sensing and compensation section according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram for describing a data conversion operation and a deviation compensation method of the ADC illustrated in FIG. 9.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 동일한 구성 요소들은 동일한 참조번호를 이용하여 인용될 것이다. 유사한 구성 요소들은 유사한 참조번호들을 이용하여 인용될 것이다. 이하의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. Identical components will be referred to using the same reference numerals. Similar components will be quoted using similar reference numerals. The following embodiments may be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명의 터치스크린 및 그것의 센싱 커패시턴스 편차 보상 방법은, 제조 공정에서 비롯된 터치스크린 패드의 센싱 커패시턴스 편차를 보상하기 위해, 셋업 초기화 상태(set up initial conditions) 구간 동안 센싱 커패시턴스의 초기 값(이하, 초기 센싱 커패시턴스(CINI)라 칭함)을 메모리에 저장할 수 있다. 그리고, 메모리에 저장되어 있던 초기 센싱 커패시턴스를 오프셋으로 이용하여, 터치 센싱 및 보상(touch sensing and compensation) 구간 동안 입력받은 센싱 커패시턴스의 편차를 무효화 시킨다. The touch screen and its sensing capacitance deviation compensation method of the present invention, in order to compensate for the sensing capacitance deviation of the touch screen pad resulting from the manufacturing process, the initial value of the sensing capacitance during the set up initial conditions (hereinafter, Initial sensing capacitance (C INI ) may be stored in memory. In addition, by using the initial sensing capacitance stored in the memory as an offset, the deviation of the sensing capacitance received during the touch sensing and compensation period is invalidated.

도 1은 본 발명에 따른 터치스크린(100)의 전체 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of the touch screen 100 according to the present invention by way of example.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 터치스크린(100)은 터치 패널(touch panel, 10), 입력부(input unit, 20), 멀티플렉서(multiplexer, MUX)(30), 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital convertor, ADC)(40), 호스트 프로세서(Host processor, 60), 및 구동부(driving unit, 70)를 포함할 수 있다. 입력부(20), MUX(30), ADC(40), 호스트 프로세서(60), 및 구동부(70)는 컨트롤러를 구성할 수 있다. Referring to FIG. 1, the touch screen 100 according to the present invention includes a touch panel 10, an input unit 20, a multiplexer 30, an analog-to-digital converter, and an analog-to-digital converter. A digital convertor (ADC) 40, a host processor 60, and a driving unit 70 may be included. The input unit 20, the MUX 30, the ADC 40, the host processor 60, and the driver 70 may configure a controller.

터치 패널(10)은 투영 정전용량식 터치 패널(projected capacitive touch panel)로 구성되어, 투영 정전용량식 센싱 방법(projected capacitive sensing method)에 의해 터치 이벤트를 센싱할 수 있다. 터치 패널(10)은 복수의 구동 라인들(driving lines)과 복수의 센싱 라인들(sensing lines)이 교차하여 배치된 매트릭스 구조(matrix structure)를 가질 수 있다. 구동 라인들은 터치 패널(10) 상에 행(row) 방향으로 배치될 수 있고, 센싱 라인들은 터치 패널(10) 상에 열(column) 방향으로 각각 배치될 수 있다. 구동 라인들과 센싱 라인들은 서로 다른 층에 패터닝(patterning)될 수 있으며, 구동 라인들과 센싱 라인들은 투명 유전체(transparent dielectric layer)에 의하여 분리된 구조로 제작될 수 있다. The touch panel 10 may be configured as a projected capacitive touch panel to sense a touch event by a projected capacitive sensing method. The touch panel 10 may have a matrix structure in which a plurality of driving lines and a plurality of sensing lines cross each other. The driving lines may be disposed in the row direction on the touch panel 10, and the sensing lines may be disposed in the column direction on the touch panel 10, respectively. The driving lines and the sensing lines may be patterned in different layers, and the driving lines and the sensing lines may be manufactured in a structure separated by a transparent dielectric layer.

각각의 구동 라인과 각각의 센싱 라인의 교차점, 즉 패터닝(patterning)된 두 개의 층이 겹치는 곳에 커패시터가 형성될 수 있다. 상기 커패시터의 커패시턴스를 센싱 커패시턴스(sensing capacitance, CSENSE)라 한다. 손가락과 같이 도전 가능한 물체를 터치 패널(10)에 접근하게 되면, 해당 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 크기가 변화하게 된다. 따라서, 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 크기의 변화를 센싱함에 의해 어느 위치에서 터치 이벤트가 발생되었는지를 알 수 있게 된다. Capacitors may be formed at the intersection of each drive line and each sensing line, i.e., where the two patterned layers overlap. The capacitance of the capacitor is referred to as sensing capacitance C SENSE . When a conductive object such as a finger approaches the touch panel 10, the size of the sensing capacitance C SENSE changes. Accordingly, by sensing the change in the magnitude of the sensing capacitance C SENSE , it is possible to know at which position the touch event occurs.

터치 패널(10)의 구동 라인들은 구동부(70)와 접속되어 있어, 순차적으로 활성화된(excitation) 스캔 신호가 구동부(70)로부터 인가될 수 있다. 구동부(70)는 활성화 IC(excitation IC) 또는 구동 IC(driving IC)로 불리기도 한다.The driving lines of the touch panel 10 are connected to the driving unit 70, so that sequentially activated scan signals may be applied from the driving unit 70. The driver 70 may also be referred to as an excitation IC or a driving IC.

각각의 구동 라인으로 인가된 활성화된 스캔 신호는 센싱 커패시턴스(CSENSE)를 통해 대응되는 센싱 라인으로 커플링(coupling) 될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 센싱 라인들은 입력부(20)와 접속될 수 있다. 입력부(20)에는 복수의 전하 증폭기(charge amplifier, CA)들이 포함될 수 있다. 복수의 전하 증폭기(CA)들은 어레이를 형성할 수 있다. 그리고, 각각의 전하 증폭기(CA)는 각각의 센싱 라인과 접속될 수 있다. The activated scan signal applied to each driving line may be coupled to the corresponding sensing line through the sensing capacitance C SENSE . As illustrated in FIG. 1, the plurality of sensing lines may be connected to the input unit 20. The input unit 20 may include a plurality of charge amplifiers CA. The plurality of charge amplifiers CA may form an array. Each charge amplifier CA may be connected to each sensing line.

각각의 센싱 라인에서 센싱 커패시턴스(CSENSE)가 달라지게 되면, 커플링 되는 양이 달라지게 되어 전하 증폭기(CA)의 출력 값이 달라지게 된다. 전하 증폭기(CA)는 대응되는 센싱 라인의 센싱 커패시턴스(CSENSE)를 센싱하고, 이를 MUX(30)로 출력한다. MUX(30)는 입력된 복수의 전하 증폭기(CA)의 출력전압들을 순차적으로(예를 들면, 직렬신호 형태로) ADC(40)로 전송한다. When the sensing capacitance C SENSE is changed in each sensing line, the amount of coupling is changed and thus the output value of the charge amplifier CA is changed. The charge amplifier CA senses the sensing capacitance C SENSE of the corresponding sensing line and outputs it to the MUX 30. The MUX 30 sequentially transmits the output voltages of the input charge amplifiers CA to the ADC 40 in sequence (for example, in the form of a serial signal).

구동 라인이 활성화된 경우, 패널이 터치되지 않았을 때에는 전하 증폭기들(CA)의 모든 출력들은 동일한 전압을 나타내야 한다. 그러나, 패널의 제조 공정에서 비롯된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차로 인해, 전하 증폭기들(CA)의 출력은 센싱 라인마다 다른 값을 가지게 된다. 결국, 제조 공정에서 생긴 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차 때문에 터치를 하지 않아도 전하 증폭기들(CA)의 출력 값이 달라지게 되고, 센싱 오류가 발생하게 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 ADC(40)는 제조 공정에서 비롯된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차를 보상함으로써, 센싱 오류를 방지한다.When the drive line is activated, all outputs of the charge amplifiers CA should exhibit the same voltage when the panel is not touched. However, due to the deviation of the sensing capacitance C SENSE resulting from the manufacturing process of the panel, the outputs of the charge amplifiers CA have different values for each sensing line. As a result, the output values of the charge amplifiers CA may be changed even when the touch is not touched due to the variation in the sensing capacitance C SENSE generated in the manufacturing process, and a sensing error occurs. In order to solve this problem, the ADC 40 according to the present invention compensates for the deviation of the sensing capacitance C SENSE resulting from the manufacturing process, thereby preventing a sensing error.

즉, 본 발명에 따른 ADC(40)는 호스트 프로세서(60)로부터 제공되는 보상 데이터에 응답해서, 센싱 커패시턴스(CSENSE)를 디지털 값으로 변환할 때 제조 공정으로부터 비롯된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차를 보상할 수 있다. 그러므로, 도 1에서 ADC(40)로부터 호스트 프로세서(60)로 출력되는 디지털 형태의 데이터는 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 제조 공정 편차가 보상된 데이터를 의미할 수 있다. 아래에서 상세히 설명되겠지만, 본 발명에 따른 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차 보상 동작은, 가산기 또는 감산기 등과 같은 별도의 연산 회로를 구비하지 않고도 ADC(40)에서 자체적으로 수행될 수 있다. That is, the ADC 40 according to the present invention, in response to the compensation data provided from the host processor 60, when the sensing capacitance C SENSE is converted into a digital value, the deviation of the sensing capacitance C SENSE resulting from the manufacturing process. To compensate. Therefore, in FIG. 1, the digital data output from the ADC 40 to the host processor 60 may refer to data in which a manufacturing process deviation of the sensing capacitance C SENSE is compensated for. As will be described in detail below, the deviation compensation operation of the sensing capacitance C SENSE according to the present invention may be performed by the ADC 40 without having a separate calculation circuit such as an adder or a subtractor.

호스트 프로세서(60)는 ADC(40)로부터 공정 편차가 보상된 데이터를 받아들여, 영상 처리(image processing)를 수행한다. 이를 위해 호스트 프로세서(60)는 영상 처리 필터(image processing filter) 또는 영상 필터(image filter)를 포함할 수 있다. 또한, 호스트 프로세서(60)는 디지털 형태의 센싱 결과에 대해 보간(interpolation)을 수행할 수 있다. 이때 수행되는 보간은 터치 스크린(100)의 해상도를 참조하여 수행될 수 있다. 이 외에도, 호스트 프로세서(60)는 터치스크린(100)의 제반 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. The host processor 60 receives data compensated for the process deviation from the ADC 40 and performs image processing. To this end, the host processor 60 may include an image processing filter or an image filter. In addition, the host processor 60 may perform interpolation on the sensing result in the digital form. Interpolation may be performed with reference to the resolution of the touch screen 100. In addition, the host processor 60 may perform a function of controlling overall operations of the touch screen 100.

이 외에도, 호스트 프로세서(60)는 입력부(20)의 전하 증폭기(CA)로 보상 데이터를 제공하여, 제조 공정에서 비롯된 컨트롤러 입력부의 오프셋 편차(예를 들면, 전하 증폭기(CA)의 오프셋 편차)가 보상되도록 할 수 있다. 여기서, 입력부(20)로 제공되는 보상 데이터는 ADC(40)로 제공되는 보상 데이터와 동일하게 구성될 수도 있고, 입력부(20)의 동작 특성에 맞도록 다른 값으로 조정될 수도 있다. 입력부(20)의 상세 구성 및 동작 특성에 대해서는 도 2를 참조하여 아래에서 상세히 설명될 것이다. In addition, the host processor 60 provides compensation data to the charge amplifier CA of the input unit 20, so that the offset deviation of the controller input unit (eg, the offset deviation of the charge amplifier CA) resulting from the manufacturing process is reduced. Can be compensated. Here, the compensation data provided to the input unit 20 may be configured to be the same as the compensation data provided to the ADC 40, or may be adjusted to other values to suit the operating characteristics of the input unit 20. Detailed configuration and operation characteristics of the input unit 20 will be described in detail below with reference to FIG. 2.

도 2는 도 1에 도시된 입력부(20)의 상세 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2에는 입력부(20)에 구비된 복수의 전하 증폭기들(CA) 중 하나에 대한 상세 구성이 도시되어 있다. FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the input unit 20 shown in FIG. 1. 2 illustrates a detailed configuration of one of the plurality of charge amplifiers CA provided in the input unit 20.

도 2를 참조하면, 전하 증폭기(CA)는 연산 증폭기(OP-amp)로 구성될 수 있다. 전하 증폭기(CA)의 반전 입력(-)과 출력 단자 사이에는 피드백 커패시터(CFB)가 접속될 수 있다. 전하 증폭기(CA)의 전하 대 전압 변환은 피드백 커패시터(CFB)에 의해 수행될 수 있다. 그리고, 피드백 커패시터(CFB)에는 리셋 스위치(SRST)가 병렬로 접속되어, 전하 증폭기(CA)를 리셋할 수 있다. 예를 들면, 리셋 스위치(SRST)가 턴 온(즉, 닫힘) 되면 전하 증폭기(CA)의 반전 입력(-)은 기준전압(VREF0)으로 리셋될 수 있다.Referring to FIG. 2, the charge amplifier CA may be configured as an operational amplifier OP-amp. The feedback capacitor C FB may be connected between the inverting input (−) and the output terminal of the charge amplifier CA. The charge-to-voltage conversion of the charge amplifier CA may be performed by the feedback capacitor C FB . In addition, the reset switch S RST is connected to the feedback capacitor C FB in parallel to reset the charge amplifier CA. For example, when the reset switch S RST is turned on (ie, closed), the inverting input (−) of the charge amplifier CA may be reset to the reference voltage V REF0 .

일 실시예에 있어서, 본 발명의 전하 증폭기들(CA)은 도 2에 도시된 바와 같이 단일 피드백 커패시터(CFB)를 구비할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 구성에 따르면, 터치 패널센싱 커패시턴스를 보상하기 위해 프로그래머블 커패시터 어레이를 피드백 커패시터로 이용하는 게인 조절 가능한 전하 증폭기(gain controllable charge amplifier)를 컨트롤러 입력부에 사용하지 않고도 ADC(40)만으로도 센싱 커패시턴스의 편차는 물론 컨트롤러 입력부 전체의 오프셋 편차를 모두 보상할 수 있게 된다. 따라서, 회로의 면적을 감소시킬 수 있게 된다. 이때 보상되는, 컨트롤러 입력부의 오프셋 편차는, 전하 증폭기들(CA)의 오프셋 편차만을 의미하는 것이 아니라, 입력부(20), MUX(30), ADC(40), 호스트 프로세서(60), 및 구동부(70)로 구성된 컨트롤러의 전체 입력 오프셋 편차를 의미한다.In one embodiment, the charge amplifiers CA of the present invention may have a single feedback capacitor C FB as shown in FIG. 2. According to the configuration of the present invention, the sensing capacitance can be achieved with the ADC 40 alone without using a gain controllable charge amplifier using a programmable capacitor array as a feedback capacitor to compensate for the touch panel sensing capacitance. In addition to the deviation of the controller can be compensated for both the offset deviation of the controller input. Therefore, the area of the circuit can be reduced. In this case, the offset deviation of the controller input unit, which is compensated for, does not mean only the offset deviation of the charge amplifiers CA, but the input unit 20, the MUX 30, the ADC 40, the host processor 60, and the driver unit ( 70) means the total input offset deviation of the controller.

다른 실시예에 있어서, 본 발명의 전하 증폭기들(CA)은 단일 피드백 커패시터(CFB) 대신에 프로그래머블 커패시터 어레이(programmable capacitor array)를 구비할 수도 있다. 이 경우, 전하 증폭기들(CA)의 프로그래머블 커패시터 어레이의 커패시터 값은 호스트 프로세서(60)로부터 제공된 보상 데이터에 의해 조절될 수 있다. 그리고, 프로그래머블 커패시터 어레이의 값이 조절됨에 따라 전하 증폭기들(CA)의 게인이 조절될 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 전하 증폭기들(CA)의 게인의 조절에 의해 센싱 커패시터의 편차가 보상된 상태에서, ADC(40)에 의해 컨트롤러 입력부 전체의 오프셋 편차가 보상될 수 있게 된다. In another embodiment, the charge amplifiers CA of the present invention may have a programmable capacitor array instead of a single feedback capacitor C FB . In this case, the capacitor value of the programmable capacitor array of the charge amplifiers CA may be adjusted by compensation data provided from the host processor 60. As the value of the programmable capacitor array is adjusted, the gains of the charge amplifiers CA may be adjusted. According to such a configuration, in the state where the deviation of the sensing capacitor is compensated by the adjustment of the gain of the charge amplifiers CA, the offset deviation of the entire controller input unit may be compensated by the ADC 40.

또 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 터치스크린(100)에는 ADC(40)의 ADC(40)의 기준전압(VREF1)의 레벨을 조절하는 오프셋 DAC(Offset Digital-to- Analog Converter, 50)가 더 구비될 수 있다. 이때 사용되는 기준 전압 보상 데이터는 호스트(60)로부터 제공될 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 입력부(20) 및 오프셋 DAC(50)에 의해 센싱 커패시터의 편차 및 ADC(40)의 기준전압(VREF1)이 조절된 상태에서, ADC(40)에 의해 컨트롤러 입력부 전체의 오프셋 편차를 보상할 수 있게 된다. 따라서, 보다 정밀한 오차 및 편차 보상이 가능해진다. In another embodiment, the touch screen 100 of the present invention includes an offset digital-to-analog converter (DAC) 50 for adjusting the level of the reference voltage V REF1 of the ADC 40 of the ADC 40. May be further provided. The reference voltage compensation data used at this time may be provided from the host 60. According to such a configuration, in the state where the deviation of the sensing capacitor and the reference voltage V REF1 of the ADC 40 are adjusted by the input unit 20 and the offset DAC 50, the entire controller input unit is controlled by the ADC 40. Offset deviation can be compensated for. Thus, more accurate error and deviation compensation can be achieved.

본 발명에서는 전하 증폭기(CA)에 단일 피드백 커패시터(CFB)가 구비된 경우가 예시적으로 설명될 것이다. 그러나, 이는 본 발명이 적용되는 일 예로서, 전하 증폭기(CA)의 피드백 커패시터의 구성은 다양한 형태로 변경 및 변형 가능하다. 또한, 오프셋 DAC(50)는 구성되는 컨트롤러의 형태에 따라서 그것의 구비 여부가 결정될 수 있다. In the present invention, a case in which the single feedback capacitor C FB is provided in the charge amplifier CA will be described as an example. However, this is an example to which the present invention is applied, and the configuration of the feedback capacitor of the charge amplifier CA may be changed and modified in various forms. In addition, whether or not the offset DAC 50 is provided according to the type of the controller is configured.

전하 증폭기(CA)는 노드 A를 통해 대응되는 센싱 라인과 접속될 수 있다. 센싱 라인은 터치 패널(10) 상에 열(column) 방향으로 배선될 수 있다. 연산 증폭기의 반전 입력(-)은 노드 A에 접속되고, 노드 A에는 대응되는 센싱 라인이 접속될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 센싱 라인에는 복수의 구동 라인들이 교차하여 배선될 수 있다. 센싱 라인과 구동 라인 사이에는 센싱 커패시턴스(CSENSE)가 형성될 수 있다. 센싱 커패시턴스(CSENSE) 주변에는 기생 커패시턴스가 존재하게 된다. 기생 커패시턴스는 센싱 라인들 자체의 커패스턴스의 전체 합으로서, 센싱 라인의 전체 커패시턴스를 의미할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 전하 증폭기(CA)는 센싱 동작시 전체 기생 커패시턴스를 최소화하도록 구성될 수 있다. The charge amplifier CA may be connected to the corresponding sensing line through the node A. The sensing line may be wired on the touch panel 10 in a column direction. The inverting input (−) of the operational amplifier may be connected to node A, and a corresponding sensing line may be connected to node A. As shown in FIG. 1, each of the sensing lines may be interconnected with a plurality of driving lines. A sensing capacitance C SENSE may be formed between the sensing line and the driving line. Parasitic capacitance is present around the sensing capacitance (C SENSE ). The parasitic capacitance is the total sum of the capacitances of the sensing lines themselves, and may mean the total capacitance of the sensing lines. In an exemplary embodiment, the charge amplifier CA may be configured to minimize the overall parasitic capacitance in the sensing operation.

전하 증폭기(CA)의 비반전 입력(+)에는 기준전압(VREF0)이 입력될 수 있다. 이 경우, 전하 증폭기(CA)의 반전 입력(-)은 실질적으로 가상 접지(virtual ground)로서 동작하게 된다. 전하 증폭기(CA)의 출력 전압(Vout, 도 2에는 CA Output으로 표시됨)은 [수학식 1]과 같이 표시될 수 있다.The reference voltage V REF0 may be input to the non-inverting input (+) of the charge amplifier CA. In this case, the inverting input (−) of the charge amplifier CA acts substantially as a virtual ground. The output voltage Vout of the charge amplifier CA (represented as CA Output in FIG. 2) may be expressed as shown in [Equation 1].

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서,

Figure pat00004
은 구동 라인과 피드백 커패시터(CFB)로 인가되는 활성화 신호의 전압(excitation signal voltage)을 의미한다. here,
Figure pat00004
Means an excitation signal voltage applied to the driving line and the feedback capacitor C FB .

[수학식 1]에 표시된 바와 같이, 전하 증폭기(CA)의 출력 전압(VOUT)은 전체 기생 커패시턴스와는 무관하게 구성될 수 있다. 따라서, 전하 증폭기(CA)의 센싱 동작시 기생 커패시턴스에 의한 영향은 제거될 수 있다. 예를 들면, [수학식 1]에 따라서 피드백 커패시터(CFB)의 크기를 조정하게 되면, 전하 증폭기(CA)의 출력에서 예측되는 전하 증폭기(CA)의 이득(gain)이 변화될 수 있다. 따라서, 전하 증폭기(CA)의 동적 레인지(dynamic range) 내에서 전하 증폭기(CA)가 안정되게 동작하는 것을 보장할 수 있게 된다.As shown in Equation 1, the output voltage V OUT of the charge amplifier CA may be configured regardless of the overall parasitic capacitance. Therefore, the influence of parasitic capacitance in the sensing operation of the charge amplifier CA can be eliminated. For example, when the size of the feedback capacitor C FB is adjusted according to Equation 1, the gain of the charge amplifier CA predicted at the output of the charge amplifier CA may be changed. Thus, it is possible to ensure that the charge amplifier CA operates stably within the dynamic range of the charge amplifier CA.

피드백 커패시터(CFB)의 크기는 호스트 프로세서(60)로부터 제공되는 보상 데이터에 응답해서 조절될 수 있다. 그 결과, 전하 증폭기(CA)의 출력에서 예측되는 전하 증폭기(CA)의 이득(gain)이 변화되어, 제조 공정에서 비롯된 컨트롤러 입력부의 오프셋 편차(예를 들면, 전하 증폭기(CA)의 오프셋 편차)를 보상할 수 있게 된다. 여기서, 입력부(20)로 제공되는 보상 데이터는 ADC(40)로 제공되는 보상 데이터와 동일하게 구성될 수도 있고, 입력부(20)의 동작 특성에 맞도록 다른 값으로 조정될 수도 있다. The size of the feedback capacitor C FB may be adjusted in response to compensation data provided from the host processor 60. As a result, the gain of the charge amplifier CA predicted at the output of the charge amplifier CA is changed, so that the offset deviation of the controller input portion resulting from the manufacturing process (for example, the offset deviation of the charge amplifier CA). To compensate. Here, the compensation data provided to the input unit 20 may be configured to be the same as the compensation data provided to the ADC 40, or may be adjusted to other values to suit the operating characteristics of the input unit 20.

특히, 본 발명의 전하 증폭기(CA)는 단일 피드백 커패시터(CFB) 만으로도 전하 증폭기(CA)의 이득(gain)의 조정 및 오프셋 보상을 수행함에 있어서, 단일 피드백 커패시터를 사용하는 전하 증폭기를 이용하여 전하 증폭기의 오프셋 편차를 보상할 수 있다. 따라서, 직렬 커패시터 DAC(serial capacitor DAC)를 이용한 SAR-ADC에 비해 작은 면적을 차지하게 된다. In particular, the charge amplifier CA of the present invention uses a charge amplifier using a single feedback capacitor in performing the adjustment and offset compensation of the gain of the charge amplifier CA with only a single feedback capacitor C FB . Offset deviation of the charge amplifier can be compensated for. Therefore, it occupies a smaller area than the SAR-ADC using a serial capacitor DAC (serial capacitor DAC).

예를 들면, 게인 조절 가능한 전하 증폭기 (gain controllable charge amplifier)에서 피드백 커패시터로 사용되는 프로그래머블 커패시터 어레이(programmable capacitor array)는, 프로그램되는 디지털 값의 비트 수가 하나 늘어날 때마다 면적이 2배로 증가하게 되므로 많은 공간을 차지하게 된다. 이와 달리, 본 발명에서는 게인 조절 가능한 전하 증폭기 대신에 단일 피드백 커패시터를 사용하는 전하 증폭기가 사용되기 때문에, 그 면적을 크게 줄일 수 있게 된다. 따라서, 작은 칩 면적을 차지하면서도 터치스크린의 센싱 오류를 줄이고 터치 이벤트를 정확하게 센싱할 수 있게 된다.For example, a programmable capacitor array, used as a feedback capacitor in a gain controllable charge amplifier, has a large area that doubles with each increase in the number of bits of the programmed digital value. It takes up space. In contrast, in the present invention, since a charge amplifier using a single feedback capacitor is used instead of the gain-adjustable charge amplifier, its area can be greatly reduced. Therefore, while taking up a small chip area, it is possible to reduce the sensing error of the touch screen and accurately sense the touch event.

도 3은 도 1에 도시된 ADC(40)의 상세 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다. 3 is a diagram showing the detailed configuration of the ADC 40 shown in FIG.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 입력부(20)에는 복수의 센싱 라인들과 접속된 복수의 전하 증폭기(CA)들이 포함될 수 있다. 각각의 전하 증폭기(CA)는 대응되는 센싱 라인의 센싱 커패시턴스(CSENSE)를 센싱하고, 이를 MUX(30)로 출력한다. 1 to 3, the input unit 20 may include a plurality of charge amplifiers CA connected to a plurality of sensing lines. Each charge amplifier CA senses a sensing capacitance C SENSE of a corresponding sensing line and outputs it to the MUX 30.

호스트 프로세서(60)는 코어(61)와 메모리(65)를 포함하도록 구성될 수 있다. 코어(61)는 ADC(40)로부터 제공된 디지털 형태의 센싱 결과를 받아들여 영상 처리(image processing) 및/또는 보간(interpolation)을 수행할 수 있다. 코어(61)의 영상 처리 및/또는 보간 결과에 따라서 터치 이벤트 및 제스쳐가 판별될 수 있다. The host processor 60 may be configured to include a core 61 and a memory 65. The core 61 may receive digital sensing results provided from the ADC 40 to perform image processing and / or interpolation. The touch event and the gesture may be determined according to the image processing and / or interpolation result of the core 61.

메모리(65)에는 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정 결과가 디지털 데이터 비트 형태로 저장될 수 있다. 메모리(65)에 저장된 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정 결과는, 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 공정에 의한 편차를 보상하기 위한 보상 데이터(COMP1~COMPN)로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정 결과는 보상 전압(VCOMP)로, 그리고 보상 전압(VCOMP)의 각각의 비트 값은 COMP1 내지 COMPN로 정의될 수 있다. 아래에서는, 설명의 편의를 위해 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정 결과를 보상 데이터(COMP1~COMPN)로서 기술될 것이다.The memory 65 may store the measurement result of the initial sensing capacitance C INI in the form of digital data bits. The measurement result of the initial sensing capacitance C INI stored in the memory 65 may be used as compensation data COMP 1 to COMP N to compensate for the deviation caused by the process of the sensing capacitance C SENSE . For example, the measurement result of the initial sensing capacitance (C INI) is a compensation voltage (V COMP), and each bit value of the compensation voltage (V COMP) may be defined as COMP 1 to N COMP. In the following, the measurement result of the initial sensing capacitance C INI will be described as the compensation data COMP 1 to COMP N for convenience of explanation.

메모리(65)에 저장된 보상 데이터(COMP1~COMPN)는 ADC(40)로 제공되어, 현재 측정된 센싱 커패시턴스(CSENSE) 값에 대한 샘플링 및 데이터 변환에 반영됨으로써, 제조 공정에서 비롯된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차를 보상할 수 있다. The compensation data COMP 1 to COMP P N stored in the memory 65 are provided to the ADC 40 to be reflected in the sampling and data conversion of the currently measured sensing capacitance C SENSE value, thereby resulting in the sensing capacitance derived from the manufacturing process. The deviation of (C SENSE ) can be compensated.

ADC(40)는 제 1 스위치(SW1), 제 2 스위치(SW2), 커패시터 어레이(capacitor array)(410), 비교기(comparator)(420), 및 SAR 로직(Successive Approximate Register Logic)(430)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 스위치(SW1) 및 제 2 스위치(SW2)는 설명의 편의를 위해 ADC(40)에 포함되는 것으로 설명될 것이다. 그러나, 이는 본 발명을 구성하는 일 예로서, 제 1 스위치(SW1) 및 제 2 스위치(SW2)의 형태 및 구성은 특정 형태에 국한되지 않고 다양하게 구성 가능하다. 예를 들면, 제 1 스위치(SW1) 및 제 2 스위치(SW2)는 ADC(40)에 포함될 수도 있고, ADC(40) 외부에 별도로 구성될 수도 있다. The ADC 40 may include a first switch SW1, a second switch SW2, a capacitor array 410, a comparator 420, and a SAR logic (Successive Approximate Register Logic) 430. It may include. Here, the first switch SW1 and the second switch SW2 will be described as being included in the ADC 40 for convenience of description. However, this is an example of constituting the present invention, and the shape and configuration of the first switch SW1 and the second switch SW2 are not limited to a specific form and can be variously configured. For example, the first switch SW1 and the second switch SW2 may be included in the ADC 40 or may be separately configured outside the ADC 40.

MUX(30)의 출력은 제 1 스위치(SW1)에 의해 ADC(40)의 샘플링 노드(sampling node, SN)에 접속될 수 있다. 샘플링 노드(SN)에는 복수의 커패시터들로 구성된 커패시터 어레이(410)가 접속될 수 있다. 커패시터 어레이(410)는 프로그램 가능하도록 구성될 수 있다. 커패시터 어레이(410)는 N-비트 C-2C DAC를 구성할 수 있다. 이 경우 커패시터 어레이(410)는 C-2C의 커패시터 어레이 구조를 가질 수 있다. 커패시터 어레이(410)의 출력은 샘플링 커패시턴스(Cs)로서 사용된다. The output of the MUX 30 may be connected to a sampling node SN of the ADC 40 by the first switch SW1. A capacitor array 410 including a plurality of capacitors may be connected to the sampling node SN. Capacitor array 410 may be configured to be programmable. The capacitor array 410 may constitute an N-bit C-2C DAC. In this case, the capacitor array 410 may have a capacitor array structure of C-2C. The output of the capacitor array 410 is used as the sampling capacitance Cs.

예시적인 실시예에 있어서, 커패시터 어레이(410)는 샘플링 노드(SN)에 병렬로 접속된 복수의 제 1 타입 커패시터들(C)을 포함할 수 있다. 복수의 제 1 타입 커패시터들 각각에는 전하 스위치(S1~SN)가 연결될 수 있다. 전하 스위치들(S1~SN)의 스위칭 동작에 따라서 제 1 타입 커패시터에 접지전압 또는 기준 전압(VREF2)이 선택적으로 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 각각의 제 1 타입 커패시터는 복수의 비트(예를 들면, N 비트)의 최상위 비트(MSB)부터 최하위 비트(LSB)까지 순차적으로 대응될 수 있다. 예를 들면, 제 1 전하 스위치(S1)와 접속된 제 1 타입 커패시터는 N 비트의 디지털 데이터 중 MSB에 대응될 수 있다. 그리고, 제 N 전하 스위치(SN)와 접속된 제 1 타입 커패시터는 N 비트의 디지털 데이터 중 LSB에 대응될 수 있다.In an exemplary embodiment, the capacitor array 410 may include a plurality of first type capacitors C connected in parallel to the sampling node SN. Charge switches S 1 to S N may be connected to each of the plurality of first type capacitors. The ground voltage or the reference voltage V REF2 may be selectively connected to the first type capacitor according to the switching operation of the charge switches S 1 to S N. In an exemplary embodiment, each first type capacitor may correspond sequentially from the most significant bit MSB to the least significant bit LSB of a plurality of bits (eg, N bits). For example, the first type capacitor connected to the first charge switch S 1 may correspond to an MSB of N bits of digital data. The first type capacitor connected to the Nth charge switch S N may correspond to the LSB among the N bits of digital data.

인접한 제 1 타입 커패시터들 사이에는 제 2 타입 커패시터(2C)가 접속될 수 있다. 그리고, 병렬로 접속된 복수의 제 1 타입 커패시터들 중 MSB와 LSB에 대응되는 커패시터와, 그것의 인접 커패시터 사이에는 제 2 타입의 커패시터가 접속되지 않도록 구성될 수 있다. 여기서, 커패시터 어레이(410)의 형태는 특정 형태에 국한되지 않고 다양한 형태로 변경될 수 있다. 또한, 제 1 타입 커패시터(C)와 제 2 타입 커패시터(2C)의 접속 형태 및 각각의 커패시턴스 또한 특정 형태에 국한되지 않고 다양한 형태로 변경될 수 있다. A second type capacitor 2C may be connected between adjacent first type capacitors. In addition, the second type capacitor may be configured to not be connected between the capacitor corresponding to the MSB and the LSB among the plurality of first type capacitors connected in parallel and an adjacent capacitor thereof. Here, the shape of the capacitor array 410 is not limited to a specific shape may be changed in various forms. In addition, the connection type and the capacitance of the first type capacitor C and the second type capacitor 2C may also be changed in various forms without being limited to a specific type.

커패시터 어레이(410)로부터 샘플링 노드(SN)로 제공되는 커패시턴스(즉, 샘플링 커패시턴스(Cs))는 커패시터 어레이(410)에 접속된 전하 스위치들(S1~SN)의 온/오프 동작에 의해 결정될 수 있다. 전하 스위치들(S1~SN)의 온/오프 동작은 SAR 로직(430)으로부터 제공되는 스캔신호(SO1~SON)와, 메모리(65)에 저장된 보상 데이터(COMP1~COMPN)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들면, ADC(40)의 샘플링 동작시 전하 스위치들(S1~SN)의 온/오프 동작은 메모리(65)에 저장된 보상 데이터(COMP1~COMPN)에 의해 제어될 수 있다. 그리고, ADC(40)의 데이터 변환 동작시 전하 스위치들(S1~SN)의 온/오프 동작은 SAR 로직(430)으로부터 제공되는 스캔신호(SO1~SON)에 의해 제어될 수 있다. ADC(40)는 아날로그-디지털 변환 결과로서 N 비트의 디지털 데이터 비트(b1~ bN)를 발생할 수 있으며, 이는 호스트 프로세서(60)에게 SAR 로직(430)의 출력 신호(O1~O10)로서 제공될 수 있다. The capacitance (i.e., sampling capacitance Cs) provided from the capacitor array 410 to the sampling node SN is controlled by the on / off operation of the charge switches S 1 to S N connected to the capacitor array 410. Can be determined. The on / off operation of the charge switches S 1 to S N is performed by the scan signals SO 1 to SO N provided from the SAR logic 430 and the compensation data COMP 1 to COMP N stored in the memory 65. Can be controlled by For example, the on / off operation of the charge switches S 1 to S N during the sampling operation of the ADC 40 may be controlled by the compensation data COMP 1 to COMP N stored in the memory 65. The on / off operation of the charge switches S 1 to S N in the data conversion operation of the ADC 40 may be controlled by the scan signals SO 1 to SO N provided from the SAR logic 430. . The ADC 40 may generate N bits of digital data bits b 1 to b N as a result of the analog-to-digital conversion, which outputs the output signals (O 1 to O 10 ) of the SAR logic 430 to the host processor 60. May be provided as

ADC(40)의 해상도가 N-비트일 경우 ADC(40)는 보상 동작을 수행하는데 총 N 프레임의 시간이 요구될 것이다. 하지만, 본 발명의 ADC(40)는 보상 동작이 시작될 때의 초기 활성화(initial excitation)에 대해 단지 하나의 프레임 시간만을 요구하기 때문에, 초기화 동작 시간이 현저히 줄어들게 된다. 또한, 본 발명의 ADC(40)가 N-비트 C-2C DAC를 이용한 SAR-ADC로 구성됨에 따라, 본 발명의 터치 스크린(100)은 높은 해상도를 가지면서도 작은 면적을 차지할 수 있게 된다.  If the resolution of the ADC 40 is N-bits, the ADC 40 will require a total of N frames to perform the compensation operation. However, since the ADC 40 of the present invention requires only one frame time for initial excitation when the compensation operation starts, the initialization operation time is significantly reduced. In addition, as the ADC 40 of the present invention is configured as a SAR-ADC using an N-bit C-2C DAC, the touch screen 100 of the present invention can take up a small area while having a high resolution.

도 4는 본 발명에 따른 센싱 커패시턴스(CSENSE) 편차 보상 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.4 is a flowchart exemplarily illustrating a sensing capacitance (C SENSE ) deviation compensation method according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 센싱 커패시턴스(CSENSE) 편차 보상 방법은 크게 초기 상태 셋업(Set up initial conditions) 구간과, 터치 센싱 및 보상 구간으로 구분될 수 있다. 초기 상태 셋업 구간은 터치 패널(10)의 구동을 처음 시작하거나(즉, 초기화 동작 시), 또는 환경이 심하게 변했을 때 수행될 수 있다. 또는, 터치 패널(10)에 소정 시간 이상 터치가 발생되지 않거나, 또는 호스트 프로세서(60)에서 아무런 동작이 수행되지 않는 유휴 시간 동안 수행될 수 있다. Referring to FIG. 4, the sensing capacitance C SENSE compensation method may be largely divided into a set up initial conditions section and a touch sensing and compensation section. The initial state setup period may be performed when the driving of the touch panel 10 is started for the first time (ie, during an initialization operation) or when the environment is severely changed. Alternatively, the touch panel 10 may be performed during idle time when no touch occurs for a predetermined time or when no operation is performed in the host processor 60.

초기 상태 셋업 구간에서 수행되는 동작을 살펴보면 다음과 같다. The operation performed in the initial state setup section is as follows.

먼저, S1000 단계에서는 입력부(20)를 통해 초기 센싱 커패시턴스(CINI)가 측정된다. 여기서, 초기 센싱 커패시터(CINI)는 터치 패널(10)이 터치되지 않았을 때 전하 증폭기들(CA)로부터 출력된 값을 의미한다. 측정된 초기 센싱 커패시터(CINI)는 제조 공정에 의해 발생된 센싱 커패시터(CSENSE)의 편차를 의미할 수 있다. 측정된 초기 센싱 커패시턴스(CINI) 값은 MUX(30)를 거쳐 ADC(40)로 제공될 수 있다.First, in step S1000, the initial sensing capacitance C INI is measured through the input unit 20. Here, the initial sensing capacitor C INI means a value output from the charge amplifiers CA when the touch panel 10 is not touched. The measured initial sensing capacitor C INI may mean a deviation of the sensing capacitor C SENSE generated by the manufacturing process. The measured initial sensing capacitance C INI value may be provided to the ADC 40 via the MUX 30.

S1100 단계에서는 ADC(40)를 통해 S1000 단계에서 측정된 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정 결과에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하고, 상기 측정 결과의 디지털 변환 결과(즉, VCOMP)로부터 보상 데이터(COMP1∼ COMPN)를 추출한다. 예시적인 실시예에 있어서, 보상 데이터(COMP1∼ COMPN)는 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정값의 디지털 변환 결과(VCOMP)의 각각의 비트에 대응될 수 있다. 그리고, 추출된 보상 데이터(COMP1∼ COMPN)는 S1200 단계에서 메모리(65)에 저장된다. 메모리(65)에는 터치 패널(10) 전체 영역 또는 일부 영역에 해당되는 보상 데이터(COMP1∼ COMPN)가 저장될 수 있다. In operation S1100, an analog-to-digital conversion is performed on the measurement result of the initial sensing capacitance C INI measured in operation S1000 through the ADC 40, and compensation data is obtained from the digital conversion result of the measurement result (ie, V COMP ). Extract (COMP 1 to COMP N ). In an exemplary embodiment, the compensation data COMP 1 to COMP N may correspond to each bit of the digital conversion result V COMP of the measured value of the initial sensing capacitance C INI . The extracted compensation data COMP 1 to COMP N are stored in the memory 65 in operation S1200. In the memory 65, compensation data COMP 1 to COMP N corresponding to an entire area or a partial area of the touch panel 10 may be stored.

S1300 단계에서는 프레임이 종료되었는지 여부가 판별된다. 여기서, 프레임은 터치 패널(10) 전체 영역 또는 영상 처리에 적용될 터치 패널(10)의 영역을 의미할 수 있다. S1300 단계에서의 판별 결과, 프레임이 종료되었으면 초기 상태 셋업 구간이 종료된다. 그리고, S1300 단계에서의 판별 결과, 프레임이 종료되지 않았으면 프레임이 종료될 때까지 초기 센싱 커패시턴스(CINI)에 대한 측정 동작과, 초기 센싱 커패시턴스(CINI)에 대응되는 보상 데이터(COMP1∼ COMPN)의 추출 및 저장 동작이 반복 수행된다.In step S1300 it is determined whether the frame is terminated. Here, the frame may mean an entire area of the touch panel 10 or an area of the touch panel 10 to be applied to image processing. As a result of the determination in step S1300, if the frame is terminated, the initial state setup section ends. As a result of the determination in operation S1300, if the frame is not finished, the measurement operation on the initial sensing capacitance C INI until the frame is finished and the compensation data COMP 1 to 1 corresponding to the initial sensing capacitance C INI are performed. The extraction and storage operations of COMP N ) are repeatedly performed.

메모리(65)는 호스트 프로세서(60) 내부에 구비될 수도 있고, 또는 호스트 프로세서(60) 외부에 구비될 수도 있다. 그리고, 메모리(65)는 레지스터, 플립플롭, EEPROM 등과 같은 반도체 메모리로 구성될 수 있다. 메모리(65)의 구성과, 메모리(65)에 저장되는 보상 데이터(COMP1∼ COMPN)의 저장 방식은 특정 형태에 국한되지 않고, 다양한 형태로 변경 및 변형 가능하다.The memory 65 may be provided inside the host processor 60 or may be provided outside the host processor 60. The memory 65 may be formed of a semiconductor memory such as a register, a flip-flop, an EEPROM, or the like. The configuration of the memory 65 and the storage method of the compensation data COMP 1 to COMP N stored in the memory 65 are not limited to a specific form and can be changed and modified in various forms.

초기 상태 셋업 구간이 종료되고 나면, 터치 센싱 및 보상 구간이 시작될 수 있다. 터치 센싱 및 보상 구간은 터치 패널(10)이 정상 동작되는 구간을 의미할 수 있다. 그러므로, 터치 센싱 및 보상 구간에서 수행되는 동작은 실행 횟수에 제한 없이 언제든지 반복될 수 있다.After the initial state setup interval ends, the touch sensing and compensation interval may begin. The touch sensing and compensation section may mean a section in which the touch panel 10 is normally operated. Therefore, the operation performed in the touch sensing and compensation period may be repeated at any time without limit on the number of executions.

터치 센싱 및 보상 구간에서 수행되는 동작을 살펴보면 다음과 같다. An operation performed in the touch sensing and compensation section is as follows.

먼저, 터치 센싱 및 보상 구간이 시작되면, S2100 단계에서는 초기 상태 셋업 구간에서 저장된 보상 데이터가 메모리(65)로부터 ADC(40)로 제공될 수 있다. 그리고, S2200 단계에서는 입력부(20) 및 MUX(30)를 통해 센싱 커패시턴스(CSENSE)를 측정하고, S2100 단계에서 제공된 보상 데이터를 이용하여 제조 공정에서 비롯된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차를 보상한다. First, when the touch sensing and compensation section starts, in operation S2100, compensation data stored in the initial state setup section may be provided from the memory 65 to the ADC 40. In operation S2200, the sensing capacitance C SENSE is measured through the input unit 20 and the MUX 30, and the deviation of the sensing capacitance C SENSE resulting from the manufacturing process is compensated for using the compensation data provided in the operation S2100. .

예시적인 실시예에 있어서, 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차를 보상하는 동작은 ADC(40)에서 수행될 수 있다. 예를 들면, ADC(40)는 MUX(30)로부터 제공된 센싱 커패시턴스(CSENSE)를 디지털 데이터로 변환할 때, 센싱 커패시턴스(CSENSE)와 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 차이(즉, 편차 보상 결과)를 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, MUX(30)로부터 제공된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 값에는 제조 공정시 발생된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차가 포함되어 있다. 그리고, 초기 센싱 커패시턴스(CINI)는 제조 공정시 발생된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차 그 자체에 해당될 수 있다. 그러므로, 본 발명에서는 별도의 연산 과정을 거치지 않고, 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정 값으로부터 추출된 보상 데이터(COMP1∼ COMPN)를 ADC(40)의 오프셋으로 직접 반영한다. 따라서, 제조 공정시 발생된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차 보상 및 아날로그-디지털 변환을 동시에 수행할 수 있다. In an exemplary embodiment, the operation of compensating for the variation in the sensing capacitance C SENSE may be performed in the ADC 40. For example, when the ADC 40 converts the sensing capacitance C SENSE provided from the MUX 30 into digital data, the difference between the sensing capacitance C SENSE and the initial sensing capacitance C INI (that is, deviation compensation). Result). For example, the value of the sensing capacitance C SENSE provided from the MUX 30 includes a deviation of the sensing capacitance C SENSE generated during the manufacturing process. The initial sensing capacitance C INI may correspond to the deviation of the sensing capacitance C SENSE generated during the manufacturing process. Therefore, the present invention directly reflects the compensation data COMP 1 to COMP N extracted from the measured value of the initial sensing capacitance C INI as the offset of the ADC 40 without going through a separate calculation process. Therefore, deviation compensation and analog-to-digital conversion of the sensing capacitance C SENSE generated during the manufacturing process may be simultaneously performed.

예를 들면, 본 발명에서는 센싱 커패시턴스(CSENSE)를 디지털 데이터로 변환하기 위해 샘플링하는 과정에서, ADC(40)가 센싱 커패시턴스(CSENSE)만 샘플링하지 않고 센싱 커패시턴스(CSENSE)에 대응되는 보상 데이터(COMP1∼COMPN)도 추가적으로 샘플링할 수 있다. 샘플링하는 과정에서 추가적으로 반영된 보상 데이터(COMP1∼COMPN)의 샘플링 결과는, 데이터 변환 구간 동안 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 샘플링 결과와 함께 비교기(420)의 반전 입력(-)으로 제공될 것이다. 이 경우, 보상 데이터(COMP1∼COMPN)는 ADC(40)의 오프셋으로서 반영될 수 있다. For example, as seen from the step of sampling to convert the sensed capacitance (C SENSE) into digital data in the invention, ADC (40) has a sensing capacitance (C SENSE) only without the sampling compensation corresponding to the sensed capacitance (C SENSE) Data (COMP 1 to COMPP N ) can also be additionally sampled. The sampling result of the compensation data COMP 1 to COMP P N additionally reflected in the sampling process will be provided to the inverting input (-) of the comparator 420 together with the sampling result of the sensing capacitance C SENSE during the data conversion period. In this case, the compensation data COMP 1 to COMP N may be reflected as an offset of the ADC 40.

이와 같은 구성에 따르면, 데이터 변환 구간에서 출력되는 비교기(420)의 출력이 센싱 커패시턴스 (CSENSE)에서 초기 센싱 커패시턴스(CINI)를 차감한 것과 같아지게 된다. 이는 비교기(420)가 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 제조 공정 편차가 보상된 출력 데이터를 출력함을 의미할 수 있다. 즉, 보상 데이터(COMP1∼COMPN)를 ADC(40)의 오프셋으로 반영하는 경우, 편차를 보상하기 위해 센싱 커패시턴스(CSENSE)와 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 차이를 구하는 별도의 연산이 필요하지 않게 된다. 따라서, 회로의 구성이 더욱 간단해지고, 제조 공정에서 비롯된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차가 보상될 수 있다. According to such a configuration, the output of the comparator 420 output in the data conversion period becomes equal to the sensing capacitance C SENSE minus the initial sensing capacitance C INI . This may mean that the comparator 420 outputs output data in which a manufacturing process deviation of the sensing capacitance C SENSE is compensated for. That is, when the compensation data COMP 1 to COMP P N are reflected as the offset of the ADC 40, a separate operation for calculating the difference between the sensing capacitance C SENSE and the initial sensing capacitance C INI is used to compensate for the deviation. It is not necessary. Therefore, the configuration of the circuit becomes simpler, and the variation in the sensing capacitance C SENSE resulting from the manufacturing process can be compensated for.

센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차의 보상 결과는, S2300 단계에서 ADC(40)의 출력 데이터(O1∼ON)로서 출력되어 저장될 수 있다. 보상 결과는 호스트 프로세서(60)의 메모리(65)에 저장될 수도 있고, 또는 이에 준하는 타 저장 장치에 저장될 수 있다.The compensation result of the deviation of the sensing capacitance C SENSE may be output and stored as output data O 1 ˜O N of the ADC 40 in step S2300. The compensation result may be stored in the memory 65 of the host processor 60, or may be stored in another storage device corresponding thereto.

이어서, S2400 단계에서는 프레임이 종료되었는지 여부가 판별된다. S2400 단계에서의 판별 결과, 프레임이 종료되지 않았으면 프레임이 종료될 때까지 S2100 내지 S2300 단계를 반복 수행한다. 그리고, S2400 단계에서의 판별 결과, 프레임이 종료되었으면, S2500 단계에서 상기 편차 보상 결과가 호스트 프로세서(60)의 코어(61)로 제공된다. 코어(61)로 제공되는 편차 보상 결과는 하나의 프레임에 대응될 수 있다. S2600 단계에서 코어(61)는 편차 보상 결과에 대해 영상 처리(image processing)를 수행한다. 그리고, S2700 단계에서 코어(61)의 영상 처리 결과에 따라서 터치 이벤트 및 제스쳐가 어느 위치에서 어떻게 발생되었는지가 결정된다. 이상에서 설명된 S2100 단계 내지 S2700 단계의 동작(즉, 터치 센싱 및 보상 구간의 동작)은, 정상 동작 중에 터치 스크린 패드(10)가 터치될 때마다 횟수의 제한 없이 반복될 수 있다.Subsequently, in step S2400, it is determined whether the frame is finished. As a result of the determination in step S2400, if the frame is not finished, steps S2100 to S2300 are repeated until the frame ends. In operation S2400, when the frame is finished, the deviation compensation result is provided to the core 61 of the host processor 60 in operation S2500. The deviation compensation result provided to the core 61 may correspond to one frame. In operation S2600, the core 61 performs image processing on the deviation compensation result. In operation S2700, it is determined at which position and how the touch event and gesture are generated according to the image processing result of the core 61. The operations of steps S2100 to S2700 (that is, operations of touch sensing and compensation intervals) described above may be repeated without limiting the number of times whenever the touch screen pad 10 is touched during normal operation.

도 5는 도 4의 초기 상태 셋업 구간에서 수행되는 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정 방법과, 보상 데이터(COMP1∼COMPN)의 추출 및 저장 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for describing a method of measuring an initial sensing capacitance C INI and a method of extracting and storing compensation data COMP 1 to COMP N from the initial state setup interval of FIG. 4.

도 5를 참조하면, 구동 라인이 활성화되고 터치 패널(10)이 터치되지 않은 상태에서 입력부(20)에 구비된 전하 증폭기들(CA)을 통해 초기 센싱 커패시턴스(CINI)들이 측정된다. 입력부(20)를 통해 측정된 초기 센싱 커패시턴스(CINI)들의 측정 결과는 MUX(30)를 통해 직렬화 되어 순차적으로 ADC(40)로 제공된다. Referring to FIG. 5, initial sensing capacitances C INI are measured through charge amplifiers CA provided in the input unit 20 when the driving line is activated and the touch panel 10 is not touched . The measurement results of the initial sensing capacitances C INI measured through the input unit 20 are serialized through the MUX 30 and sequentially provided to the ADC 40.

ADC(40)에서 수행되는 동작은 크게 샘플링(sampling) 구간과 데이터 변환(data conversion) 구간으로 구분할 수 있다. The operation performed by the ADC 40 can be largely divided into a sampling section and a data conversion section.

초기 상태 셋업 구간의 경우, 커패시터 어레이(410)는 샘플링 동작이 시작되기 전에 MSB 부터 LSB에 대응되는 커패시터들이 모두 접지에 접속될 수 있다. 이러한 상태에서 제 1 스위치(SW1)가 턴 온 되면(즉, 닫힘) 샘플링 동작이 시작된다. 샘플링 구간 동안 커패시터 어레이(410)는 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정 결과에 대한 샘플링을 수행한다. 샘플링 동작 시 제 2 스위치(SW2)는 턴 오프(즉, 열림) 상태를 유지한다. In the initial state setup period, the capacitor array 410 may be connected to all the capacitors corresponding to the MSB to LSB before the sampling operation is started. In this state, when the first switch SW1 is turned on (that is, closed), the sampling operation is started. During the sampling period, the capacitor array 410 samples the measurement result of the initial sensing capacitance C INI . In the sampling operation, the second switch SW2 remains turned off (ie, opened).

이어서, 제 1 스위치(SW1)가 턴 오프(즉, 열림)되고 제 2 스위치(SW2)가 턴 온 되면(즉, 닫힘), 데이터 변환 구간이 시작된다. 데이터 변환 구간이 시작되면 SAR 로직(430)은 MSB부터 LSB까지의 복수의 비트(예를 들면, N 비트)를 설정하기 위한 스캔신호(SO1 ~ SON)를 순차적으로 발생한다. 커패시터 어레이(410)는 SAR 로직(430)으로부터 발생된 스캔신호(SO1 ~ SON)에 응답해서 MSB 부터 LSB에 대응되는 전하 스위치들(S1~SN)을 접지에서 기준전압(VREF2)으로 순차적으로 접속시킨다. 전하 스위치들(S1~SN)이 접지에서 기준전압(VREF2)으로 순차적으로 접속됨으로 인해, 측정된 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 MSB부터 LSB의 샘플링 결과가 순차적으로 비교기(420)로 제공된다. MSB부터 LSB에 해당되는 각각의 샘플링 결과는 비교기(420)의 반전 입력(-)으로 입력되고, 비교기(420)의 비반전 입력(+)에는 기준전압(VREF1)이 입력된다. Subsequently, when the first switch SW1 is turned off (ie, opened) and the second switch SW2 is turned on (ie, closed), the data conversion section starts. When the data conversion period starts, the SAR logic 430 sequentially generates scan signals SO 1 to SO N for setting a plurality of bits (eg, N bits) from the MSB to the LSB. The capacitor array 410 supplies the reference voltages V REF2 at ground to the charge switches S 1 to S N corresponding to the MSBs to LSBs in response to the scan signals SO 1 to SO N generated from the SAR logic 430. ) Sequentially. Since the charge switches S 1 to S N are sequentially connected to the reference voltage V REF2 at ground, the sampling results of the MSB of the measured initial sensing capacitance C INI to the LSB are sequentially transferred to the comparator 420. Is provided. Each sampling result corresponding to the MSB to the LSB is input to the inverting input (-) of the comparator 420, and the reference voltage V REF1 is input to the non-inverting input (+) of the comparator 420.

비교기(420)는 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 MSB부터 LSB에 해당되는 샘플링 결과와 기준전압(VREF1)을 비교하여, 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정 결과의 MSB부터 LSB 각각의 값을 0 또는 1의 디지털 데이터로서 결정한다. 비교기(420)에 의해 결정된 각각의 비트 값은, SAR 로직(640)을 거쳐 호스트 프로세서의 메모리(65)에 보상 데이터(COMP1∼COMPN)로서 저장된다. The comparator 420 compares the sampling result corresponding to the MSB to LSB of the initial sensing capacitance C INI and the reference voltage V REF1 , and compares the values of each of the MSB to LSB of the measurement result of the initial sensing capacitance C INI . Determined as 0 or 1 digital data. Each bit value determined by the comparator 420 is stored in the memory 65 of the host processor via the SAR logic 640 as compensation data COMP 1 to COMP N.

이상에서는 초기 상태 셋업 구간에서 수행되는 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정 방법과, 보상 데이터(COMP1∼COMPN)의 추출 및 저장 방법이 설명되었다. 그러나, 이는 본 발명이 적용되는 일 예에 불과하며, 터치 패널(10)에 소정 시간 이상 터치가 발생되지 않거나 또는 호스트 프로세서(60)에서 아무런 동작이 수행되지 않는 유휴 시간 동안에도, 초기 센싱 커패시턴스(CINI)의 측정 동작과 보상 데이터(COMP1∼COMPN)의 추출 및 저장 동작이 수행될 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 주변 환경의 변화가 보상 데이터(COMP1∼COMPN)에 즉각적으로 반영될 수 있다. In the above, the measurement method of the initial sensing capacitance C INI performed in the initial state setup period and the extraction and storage of the compensation data COMP 1 to COMP N have been described. However, this is only an example to which the present invention is applied, and even during the idle time when no touch is generated in the touch panel 10 for a predetermined time or no operation is performed in the host processor 60, the initial sensing capacitance ( The measurement operation of C INI ) and the extraction and storage of the compensation data COMP 1 to COMP N may be performed. According to such a configuration, changes in the surrounding environment can be immediately reflected in the compensation data COMP 1 to COMP N.

아래에서는 도 6 내지 도 10을 참조하여 도 4에 도시된 터치 센싱 및 보상 구간에서 수행되는 본 발명에 따른 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 공정편차 보상 동작이 예시적으로 설명될 것이다. Hereinafter, a process deviation compensation operation of the sensing capacitance C SENSE according to the present invention performed in the touch sensing and compensation section shown in FIG. 4 will be described with reference to FIGS. 6 to 10.

일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 공정편차 보상 동작은 ADC(40)에서 수행될 수 있다. 터치 센싱 및 보상 구간 동안 ADC(40)에서 수행되는 동작은, 샘플링 구간과 데이터 변환 동작으로 구분할 수 있다. In one embodiment, the process deviation compensation operation of the sensing capacitance (C SENSE ) according to the present invention may be performed in the ADC (40). An operation performed by the ADC 40 during the touch sensing and compensation period may be divided into a sampling period and a data conversion operation.

샘플링 동작시, 메모리(65)에 저장되어 있는 보상 데이터(COMP1∼COMPN)는, 센싱 커패시턴스(CSENSE)가 샘플링 되기 이전에 샘플링 데이터의 오프셋 값으로 반영될 수 있다. 초기 센싱 커패시턴스(CINI)가 오프셋으로 반영된 상태에서 샘플링 된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 샘플링 결과는, 데이터 변환 구간에서 소정의 기준전압(VREF1)과 비교된다. 그리고, 비교 결과를 근거로 하여 각각이 0 또는 1의 값을 갖는 N 비트의 디지털 데이터가 아날로그-디지털 변환 결과로서 발생될 수 있다. 따라서, 센싱 커패시턴스(CSENSE)와 초기 센싱 커패시턴스(CINI)(즉, 보상 데이터(COMP1∼COMPN))의 차이를 빼주거나 더해주기 위한 별도의 연산을 수행하지 않고도, 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 제조 공정 편차가 보상될 수 있다. In the sampling operation, the compensation data COMP 1 to COMPP N stored in the memory 65 may be reflected as an offset value of the sampling data before the sensing capacitance C SENSE is sampled. The sampling result of the sensing capacitance C SENSE sampled while the initial sensing capacitance C INI is reflected as an offset is compared with a predetermined reference voltage V REF1 in the data conversion period. And based on the comparison result, N bits of digital data each having a value of 0 or 1 can be generated as an analog-to-digital conversion result. Thus, the sensing capacitance (C SENSE) and initial sensing capacitance (C INI) (i.e., data compensation (COMP 1 ~COMP N)) separate without the need to perform the operation for the period, or in addition off my difference, the sensing capacitance (C SENSE Variation in the manufacturing process can be compensated for.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 터치 센싱 및 보상 구간에서 수행되는 ADC(40)의 샘플링 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에는 샘플링 동작을 수행하기 위한 ADC(40)의 동작 타이밍이 도시되어 있다. 그리고 도 7에는 샘플링 동작 시 ADC(40)로 제공되는 보상 데이터(COMP1~COMPN)의 데이터 흐름(빗금 참조)이 도시되어 있다.6 and 7 illustrate a sampling operation of the ADC 40 performed in the touch sensing and compensation section according to the present invention. 6 shows the operation timing of the ADC 40 for performing the sampling operation. 7 illustrates a data flow (see hatching) of the compensation data COMP 1 to COMP N provided to the ADC 40 during the sampling operation.

도 6 및 도 7을 참조하면, 터치 센싱 및 보상 구간의 경우, 커패시터 어레이(410)에 포함된 MSB부터 LSB에 대응되는 커패시터들은, 센싱 커패시턴스(CSENSE)가 샘플링 되기 이전에 SAR 로직(430)으로부터 제공되는 보상 데이터(COMP1~COMPN)에 의해서 접지 또는 기준전압(VREF2)에 선택적으로 접속될 수 있다. 이때 보상 데이터(COMP1~COMPN)는 도 7에 도시된 바와 같이 SAR 로직(430)을 통해 메모리(65)로부터 ADC(40)의 커패시터 어레이(410)로 제공될 수 있다. 그 결과, 보상 데이터(COMP1~COMPN)는 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 샘플링 동작 시 오프셋 값으로 반영될 수 있게 된다.6 and 7, in the touch sensing and compensation period, the capacitors corresponding to the MSBs to the LSBs included in the capacitor array 410 may have the SAR logic 430 before the sensing capacitance C SENSE is sampled. It may be selectively connected to the ground or the reference voltage (V REF2 ) by the compensation data (COMP 1 ~ COMP P N ) provided from. In this case, the compensation data COMP 1 to COMP N may be provided to the capacitor array 410 of the ADC 40 from the memory 65 through the SAR logic 430 as shown in FIG. 7. As a result, the compensation data COMP 1 to COMP N may be reflected as an offset value during the sampling operation of the sensing capacitance C SENSE .

이러한 상태에서 제 1 스위치(SW1)가 턴 온 되어(즉, 닫힘) 샘플링 동작이 시작되면, 커패시터 어레이(410)는 MUX(30)로부터 제공되는 센싱 커패시턴스(CSENSE) (즉, 터치 패널 센싱 신호)에 대해 샘플링을 수행한다. 샘플링 동작 시 제 2 스위치(SW2)는 턴 오프(즉, 열림) 상태를 유지한다. 샘플링 구간 동안 커패시터 어레이(410)에서 샘플링 되는 커패시턴스(즉, 샘플링 커패시턴스(Cs))는, MUX(30)로부터 제공되는 센싱 커패시턴스(CSENSE)와, 초기 센싱 커패시턴스(CINI)에 대응되는 보상 데이터(COMP1~COMPN)에 의해 결정될 수 있다. In this state, when the first switch SW1 is turned on (ie, closed) and the sampling operation is started, the capacitor array 410 receives the sensing capacitance C SENSE (ie, the touch panel sensing signal provided from the MUX 30). Sampling is performed on In the sampling operation, the second switch SW2 remains turned off (ie, opened). The capacitance sampled in the capacitor array 410 during the sampling period (ie, the sampling capacitance Cs) is the compensation data corresponding to the sensing capacitance C SENSE provided from the MUX 30 and the initial sensing capacitance C INI . Can be determined by (COMP 1 ~ COMP N ).

샘플링 구간 동안 커패시터 어레이(410)에는 기준전압과 보상전압의 차이(VREF1-VCOMP)에 해당되는 전압이 샘플링될 수 있다. VCOMP는 초기 센싱 커패시턴스(CINI)에 대응되는 보상 전압(compensation voltage)으로서, 이는 [수학식 2]와 같이 표시될 수 있다.During the sampling period, a voltage corresponding to the difference between the reference voltage and the compensation voltage V REF1 -V COMP may be sampled in the capacitor array 410. V COMP is a compensation voltage corresponding to the initial sensing capacitance C INI , which may be expressed as Equation 2 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, COMP1는 보상 전압(VCOMP)의 MSB를 나타내고, COMP10는 보상 전압(VCOMP)의 LSB를 나타낸다. Here, COMP 1 represents the MSB of the compensation voltage (V COMP), COMP 10 represents the LSB of the compensation voltage (V COMP).

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 터치 센싱 및 보상 구간에서 수행되는 ADC(40)의 데이터 변환 동작과 편차 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에는 데이터 변환 동작을 수행하기 위한 ADC(40)의 동작 타이밍이 도시되어 있다. 그리고 도 9에는 데이터 변환 동작 시 ADC(40)로부터 출력되는 아날로그-데이터 변환 결과(즉, 보상된 데이터(O1~ON))를 발생하기 위한 데이터 흐름(빗금 참조)이 도시되어 있다.8 and 9 are diagrams for explaining a data conversion operation and a deviation compensation method of the ADC 40 performed in the touch sensing and compensation section according to the present invention. 8 shows an operation timing of the ADC 40 for performing a data conversion operation. FIG. 9 illustrates a data flow (see hatching) for generating an analog-to-data conversion result (that is, compensated data O 1 to O N ) output from the ADC 40 during a data conversion operation.

도 8 및 도 9를 참조하면, 커패시터 어레이(410)에서 샘플링 동작이 수행되고 나면, 제 1 스위치(SW1)가 턴 오프(즉, 열림)되고 제 2 스위치(SW2)가 턴 온(즉, 닫힘)되면서 데이터 변환 구간이 시작될 수 있다.8 and 9, after the sampling operation is performed in the capacitor array 410, the first switch SW1 is turned off (ie, opened) and the second switch SW2 is turned on (ie, closed). The data conversion section may be started.

데이터 변환 구간이 시작되면 SAR 로직(430)은 MSB부터 LSB까지의 복수의 비트(예를 들면, N 비트)를 설정하기 위한 스캔신호(SO1 ~ SON)를 순차적으로 발생한다. 커패시터 어레이(410)는 SAR 로직(430)으로부터 발생된 스캔신호(SO1 ~ SON)에 응답해서 MSB부터 LSB에 대응되는 전하 스위치들(S1~SN)을 접지에서 기준전압(VREF2)으로 순차적으로 접속시킨다. 전하 스위치들(S1~SN)이 접지에서 기준전압(VREF2)으로 순차적으로 접속됨으로 인해, 초기 센싱 커패시턴스(CINI)가 오프셋 값으로 반영된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 샘플링 결과가, MSB부터 LSB까지 순차적으로 비교기(420)로 제공된다. When the data conversion period starts, the SAR logic 430 sequentially generates scan signals SO 1 to SO N for setting a plurality of bits (eg, N bits) from the MSB to the LSB. The capacitor array 410 supplies the reference voltages V REF2 at ground to the charge switches S 1 to S N corresponding to the MSBs to LSBs in response to the scan signals SO 1 to SO N generated from the SAR logic 430. ) Sequentially. Since the charge switches S 1 to S N are sequentially connected from the ground to the reference voltage V REF2 , the sampling result of the sensing capacitance C SENSE reflecting the initial sensing capacitance C INI as the offset value is MSB. To LSB in sequence, are provided to the comparator 420.

MSB부터 LSB에 해당되는 각각의 샘플링 결과는 비교기(420)의 반전 입력(-)으로 입력되고, 비교기(420)의 비반전 입력(+)에는 기준전압(VREF1)이 입력된다. 비교기(420)는 MSB부터 LSB에 해당되는 각각의 샘플링 결과와 기준전압(VREF1)을 비교하여, 비교 결과를 디지털 데이터(O1~ON) 형태로 출력한다. 그러므로, 본 발명에 따른 ADC(40)의 아날로그-디지털 변환 결과(O1~ON)는, 제조 공정시 발생된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차가 보상된 결과에 해당된다. Each sampling result corresponding to the MSB to the LSB is input to the inverting input (-) of the comparator 420, and the reference voltage V REF1 is input to the non-inverting input (+) of the comparator 420. The comparator 420 compares each sampling result corresponding to the MSB to the LSB and the reference voltage V REF1 , and outputs the comparison result in the form of digital data O 1 ˜O N. Therefore, the analog-to-digital conversion results O 1 to O N of the ADC 40 according to the present invention correspond to a result of the compensation of the deviation of the sensing capacitance C SENSE generated during the manufacturing process.

도 10은 도 9에 도시된 ADC(40)의 데이터 변환 동작과 편차 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 10에는 본 발명에 따른 터치스크린(100)의 전체 구성과, 해상도가 10인 ADC(40)의 상세 구성이 예시적으로 도시되어 있다. FIG. 10 is a diagram for describing a data conversion operation and a deviation compensation method of the ADC 40 illustrated in FIG. 9. 10 illustrates the overall configuration of the touch screen 100 and the detailed configuration of the ADC 40 having a resolution of 10 according to the present invention.

도 10에서, 호스트 프로세서(60)는 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차를 보상하기 위해 보상 데이터(COMP1~COMPN)를 ADC(40)로 제공할 수 있다. 그러나, 보상 데이터(COMP1~COMPN)는 샘플링 구간에서 제공될 수 있기 때문에, 데이터 변환 동작을 설명하기 위한 도면인 도 10에는 구체적으로 표시되어 있지 않다. 대신에, 보상 데이터(COMP1~COMPN)는 샘플링 동작을 설명하기 위한 도면인 도 7에 구체적으로 도시되어 있다. In FIG. 10, the host processor 60 may provide the compensation data COMP 1 to COMPN N to the ADC 40 to compensate for the deviation of the sensing capacitance C SENSE . However, since the compensation data COMP 1 to COMPP N may be provided in the sampling period, the compensation data COMP 1 to COMPP N are not specifically illustrated in FIG. Instead, the compensation data COMP 1 to COMP N are specifically illustrated in FIG. 7, which is a diagram for explaining a sampling operation.

도 10에서, SAR 로직(430)으로부터 커패시터 어레이(410)로 제공되는 b1~ b10는 ADC(40)로부터 출력되는 아날로그-디지털 변환 결과의 초기값(즉, 초기 디지털 비트)을 의미할 수 있다. 아날로그 입력 신호가 인가되기 시작할 때 b1~ b10는 SAR 로직(430)으로부터 초기 디지털 비트로서 발생될 수 있다. 여기서, b1는 ADC(40)로부터 출력되는 아날로그-디지털 변환 결과의 MSB를 나타낼 수 있고, b10는 ADC(40)로부터 출력되는 아날로그-디지털 변환 결과의 LSB를 나타낼 수 있다. In FIG. 10, b 1 to b 10 provided from the SAR logic 430 to the capacitor array 410 may mean an initial value (ie, an initial digital bit) of an analog-to-digital conversion result output from the ADC 40. have. B 1 to b 10 may be generated as initial digital bits from the SAR logic 430 when the analog input signal begins to be applied. Here, b 1 may represent the MSB of the analog-to-digital conversion result output from the ADC 40, and b 10 may represent the LSB of the analog-to-digital conversion result output from the ADC 40.

도 8 내지 도 10을 참조하면, SAR 로직(430)에서 생성된 첫 번째 스캔 신호(SO1)가 활성화되어 스위치 S1을 접지(0V)에서 기준전압(VREF2)으로 연결하게 되면, b1 에 해당되는 전압이 샘플링 노드(SN)를 통해 비교기의 반전 입력(-)으로 제공된다. 비교기(420)는 샘플링 노드(SN)의 전압과 비반전 입력(+)으로 제공되는 기준전압(VREF1)을 비교하여 b1의 값을 0 또는 1로 출력한다. 8 to 10, when the first scan signal SO 1 generated by the SAR logic 430 is activated to connect the switch S 1 from ground (0V) to the reference voltage V REF2 , b 1 Is applied to the inverting input (-) of the comparator through the sampling node SN. The comparator 420 compares the voltage of the sampling node SN with the reference voltage V REF1 provided to the non-inverting input (+) and outputs a value of b 1 as 0 or 1.

예를 들어, Vs를 샘플링 구간 동안 샘플링 된 샘플링 전압이라 하고, Vx를 i번째 비트에 대한 변환 단계에서 샘플링 노드(SN)를 통해 비교기(420)의 반전 입력(-)으로 제공된 전압이라 하자. For example, a, V x is referred to as the sampled voltage sampling Vs during the sampling period i-inverting input of the comparator 420 in the conversion stage of the second bit through the sampling node (SN) - Let the voltage supplied to the ().

비교기(420)에서의 비교 결과, Vx 가 기준전압(VREF1) 보다 크면 비교기(420)의 출력은 논리 로우가 되고, b1는 0이 된다. 이 경우, SAR 로직(430)은 스위치 S1이 기준전압(VREF2)에서 접지로 연결시켜, Vx가 샘플링 전압(Vs)으로 돌아오게 한다. 만일, 비교기(420)에서의 비교 결과, Vx 가 기준전압(VREF1) 보다 작으면 비교기(420)의 출력은 논리 하이가 되고, b1는 1이 된다. 이 경우, SAR 로직(430)은 스위치 S1이 기준전압(VREF2)에 접속된 상태를 그대로 유지시킨다. 이러한 방식으로 아날로그-디지털 변환 결과의 MSB의 값이 결정된다. 이상과 동일한 방식으로 아날로그-디지털 변환 결과의 두 번째 비트 내지 마지막 비트(LSB)에 대한 디지털 값이 순차적으로 결정된다. The output of the comparator 420, the comparison result, the reference voltage V x is greater than comparator 420 (V REF1) is at a logic low, b 1 is zero. In this case, SAR logic 430 causes switch S1 to connect to ground at reference voltage V REF2 , causing V x to return to sampling voltage V s . As a result of the comparison in the comparator 420, when V x is less than the reference voltage V REF1 , the output of the comparator 420 is logic high, and b 1 is 1. In this case, the SAR logic 430 maintains the state in which the switch S1 is connected to the reference voltage V REF2 . In this way the value of the MSB of the analog-to-digital conversion result is determined. In the same manner as above, the digital values for the second to last bit LSB of the analog-to-digital conversion result are sequentially determined.

i번째 비트에 대한 변환 단계에서 샘플링 노드(SN)를 통해 비교기(420)의 반전 입력(-)으로 제공된 전압(Vx)과 기준전압(VREF1) 간의 관계를 수학식으로 나타내면 [수학식 3]과 같이 표시될 수 있다.Equation 3 represents the relationship between the voltage V x and the reference voltage VREF1 provided to the inverting input (-) of the comparator 420 through the sampling node SN in the conversion step for the i th bit. It may be displayed as follows.

Figure pat00006
Figure pat00006

[수학식 3]은 초기 상태 셋업시 SAR ADC의 동작을 나타낸다. 초기 상태 셋업시 b1∼bN은 곧 O1∼ON이 된다. 그러나, 터치 센싱 및 보상 시에는 보상 전압(VCOMP)에 의해 Vin이 변하므로, [수학식 3]은 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있게 된다.Equation 3 shows the behavior of the SAR ADC during initial state setup. When initially setting up 1 b ~b N is soon O 1 ~O N. However, during touch sensing and compensation, Vin is changed by the compensation voltage V COMP , so that Equation 3 can be expressed as Equation 4.

Figure pat00007
Figure pat00007

[수학식 4]은 [수학식5]와 같이 전개될 수 있게 된다. [Equation 4] can be developed as shown in [Equation 5].

Figure pat00008
Figure pat00008

이때 보상되지 않은 임의의 커패시터의 전압 값이 VREF-VIN이고, 이에 대응되는 디지털 값의 한 비트 수가 bn이라고 하였을 때, 대응되는 보상 전압(VCOMP)의 비트 COMPn에 의해 보상된 값(On)은 [수학식 6]과 같다.If the voltage value of any capacitor that is not compensated is V REF -V IN , and the number of bits of the corresponding digital value is b n , the value compensated by the bit COMP n of the corresponding compensation voltage V COMP (O n ) is the same as [Equation 6].

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서,

Figure pat00010
는 초기 센싱 커패시턴스(CINI)로부터 얻어진 보상전압(
Figure pat00011
)에 해당된다. Vx
Figure pat00012
는 모두 초기 센싱 커패시턴스(CINI)가 반영되어 얻어진 전압들이다. [수학식 3]으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제조 공정시 발생된 센싱 커패시턴스(CSENSE)의 편차는 초기 센싱 커패시턴스(CINI)가 반영된 Vx
Figure pat00013
에 의해 보상될 수 있다. here,
Figure pat00010
Is the compensation voltage obtained from the initial sensing capacitance (C INI )
Figure pat00011
Corresponds to). V x and
Figure pat00012
Are the voltages obtained by reflecting the initial sensing capacitance (C INI ). As can be seen from [Equation 3], the deviation of the sensing capacitance C SENSE generated in the manufacturing process is determined by V x reflecting the initial sensing capacitance C INI .
Figure pat00013
Can be compensated for.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 초기화시 저장된 데이터를 이용하여 터치 패널의 ADC 자체에서 현재의 센싱 커패시턴스와 초기 센싱 커패시턴스의 차이를 추출하고, 제조 공정에서 발생된 센싱 커패시턴스의 편차와 컨트롤러 입력부의 오프셋 편차를 보상할 수 있다. 이 경우, 보상 동작이 측정동작과 동시에 일어나므로, 추가 보상동작을 위한 시간이 필요하지 않기 때문에 터치 패널의 반응 속도를 증가시킬 수 있게 된다. According to the present invention as described above, the difference between the current sensing capacitance and the initial sensing capacitance is extracted from the ADC itself of the touch panel by using the data stored during initialization, the deviation of the sensing capacitance generated in the manufacturing process and the offset deviation of the controller input unit To compensate. In this case, since the compensation operation occurs at the same time as the measurement operation, the response speed of the touch panel can be increased because no time for the additional compensation operation is required.

센싱 커패시턴스의 편차와 컨트롤러 입력부의 오프셋 편차를 보상하는 과정은 도 2 및 도 10에 도시된 바와 같이 입력부(20) 및 ADC(40)를 통해 수행될 수 있다. 그러나, 이는 본 발명이 적용되는 일 예로서, 입력부(20) 및 ADC(40)의 편차 보상 동작은 특정 실시예에만 국한되지 않고 다양한 형태로 변경 및 변형 가능하다. 예를 들면, 입력부(20) 만을 통해 편차가 보상될 수 있고, ADC(40)만을 통해 편차가 보상되도록 터치스크린이 구성될 수 있을 것이다. 또는, 입력부(20) 및 ADC(40) 모두를 통해서 센싱 커패시턴스의 편차와 컨트롤러 입력부의 오프셋 편차가 보상되도록 구성될 수도 있을 것이다. 뿐만 아니라 본 발명의 편차보상에는 도 2에 도시된 오프셋 DAC(50)가 선택적으로 구비되어, ADC(40)의 기준전압을 조정할 수도 있다. Compensating the deviation of the sensing capacitance and the offset deviation of the controller input unit may be performed through the input unit 20 and the ADC 40 as shown in FIGS. 2 and 10. However, this is an example to which the present invention is applied, and the deviation compensation operations of the input unit 20 and the ADC 40 are not limited to specific embodiments and may be changed and modified in various forms. For example, the deviation may be compensated through only the input unit 20, and the touch screen may be configured to compensate for the deviation through only the ADC 40. Alternatively, both the input unit 20 and the ADC 40 may be configured to compensate for the deviation of the sensing capacitance and the offset deviation of the controller input unit. In addition, the deviation compensation of the present invention is optionally provided with an offset DAC 50 shown in Figure 2, it is also possible to adjust the reference voltage of the ADC (40).

한편, 본 발명의 터치스크린은 N-비트 C-2C DAC를 이용한 SAR-ADC (Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter)를 적용하여 센싱 커패시턴스의 편차를 보상하기 위한 데이터를 추출할 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 직렬 커패시터 DAC(serial capacitor DAC)를 이용한 SAR-ADC에 비해 작은 면적을 차지하면서도 터치스크린의 센싱 오류를 효율적으로 줄일 수 있고 터치 이벤트를 정확하게 센싱할 수 있게 된다.Meanwhile, the touch screen of the present invention may extract data for compensating for variation in sensing capacitance by applying a Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter (SAR-ADC) using an N-bit C-2C DAC. According to such a configuration, the touch screen can effectively reduce the sensing error of the touch screen and accurately sense the touch event, while occupying a smaller area than the SAR-ADC using the serial capacitor DAC.

이상에서와 같이 본 발명의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, embodiments of the present invention have been disclosed. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

10 : 터치 패널 20 : 입력부
30 : 멀티플렉서 40 : 아날로그-디지털 컨버터(ADC)
60 : 호스트 프로세서 61 : 코어
65 : 메모리 70 : 구동부
100 : 터치스크린
10: touch panel 20: input unit
30: multiplexer 40: analog-to-digital converter (ADC)
60: host processor 61: core
65 memory 70 drive unit
100: touch screen

Claims (20)

복수의 구동 라인들과 복수의 센싱 라인들이 교차하여 배선된 터치 패널;
상기 구동 라인들을 순차적으로 활성화하는 구동부;
활성화된 구동 라인에 대응되는 센싱라인에 형성된 센싱 커패시턴스를 측정하는 입력부;
상기 측정된 센싱 커패시턴스를 직렬화하여 출력하는 멀티플렉서;
초기 센싱 커패시턴스를 오프셋으로 반영하여 상기 멀티플렉서로부터 출력된 상기 센싱 커패시턴스를 샘플링하고, 상기 샘플링 결과를 디지털 변환하는 아날로그-디지털 컨버터; 그리고
상기 디지털 변환 결과에 응답해서 터치 이벤트를 판별하는 호스트 프로세서를 포함하는 터치스크린.
A touch panel in which a plurality of driving lines and a plurality of sensing lines cross each other;
A driver for sequentially activating the drive lines;
An input unit configured to measure a sensing capacitance formed in a sensing line corresponding to the activated driving line;
A multiplexer for serializing and outputting the measured sensing capacitance;
An analog-digital converter for sampling the sensing capacitance output from the multiplexer by reflecting an initial sensing capacitance as an offset and digitally converting the sampling result; And
And a host processor configured to determine a touch event in response to the digital conversion result.
제 1 항에 있어서,
상기 디지털 변환 결과는 상기 센싱 커패시턴스와 상기 초기 센싱 커패시턴스의 차이에 해당되는 터치스크린.
The method of claim 1,
The digital conversion result corresponds to a difference between the sensing capacitance and the initial sensing capacitance.
제 1 항에 있어서,
상기 초기 센싱 커패시턴스는 상기 터치 패널이 터치되지 않은 상태에서 측정되는 터치스크린.
The method of claim 1,
The initial sensing capacitance is measured when the touch panel is not touched.
제 1 항에 있어서,
상기 아날로그-디지털 컨버터는,
샘플링 구간에서 상기 멀티플렉서로부터 출력된 상기 센싱 커패시턴스를 상기 커패시터 어레이로 제공하는 제 1 스위치;
상기 초기 센싱 커패시턴스에 의해 복수의 커패시터들이 접지 또는 제 1 기준전압에 선택적으로 접속된 후, 상기 샘플링 구간에서 상기 센싱 커패시턴스를 샘플링하는 커패시터 어레이;
상기 초기 센싱 커패시턴스를 상기 커패시터 어레이로 제공하고, 상기 커패시터 어레이의 샘플링 결과가 디지털 변환 구간에서 비트 단위로 출력될 수 있도록 제어하는 SAR 로직;
상기 디지털 변환 구간에서 상기 샘플링 결과를 비트 단위로 받아들여 비트 단위의 디지털 데이터를 출력하는 비교기; 그리고
상기 디지털 변환 구간에서 상기 샘플링 결과를 상기 커패시터 어레이로부터 상기 비교기로 제공하는 제 2 스위치를 포함하는 터치스크린.
The method of claim 1,
The analog-to-digital converter,
A first switch configured to provide the sensing capacitance output from the multiplexer to the capacitor array in a sampling period;
A capacitor array configured to sample the sensing capacitance in the sampling period after a plurality of capacitors are selectively connected to ground or a first reference voltage by the initial sensing capacitance;
A SAR logic to provide the initial sensing capacitance to the capacitor array and to control a sampling result of the capacitor array to be output bit by bit in a digital conversion period;
A comparator that receives the sampling result in bits and outputs digital data in bits in the digital conversion section; And
And a second switch configured to provide the sampling result from the capacitor array to the comparator in the digital conversion period.
제 4 항에 있어서,
상기 커패시터 어레이에는 제 2 기준전압과 보상 전압의 차이에 해당되는 전압이 샘플링되는 터치스크린.
The method of claim 4, wherein
And a voltage corresponding to a difference between a second reference voltage and a compensation voltage is sampled on the capacitor array.
제 5 항에 있어서,
상기 보상 전압(VCOMP)은, 상기 제 2 기준전압이 VREF 이고, 상기 초기 센싱 커패시턴스의 각 비트들이 COMP1, COMP2, …, COMP10일 때,
Figure pat00014

의 값을 갖는 터치스크린.
The method of claim 5, wherein
The compensation voltage (V COMP ), the second reference voltage is V REF And each of the bits of the initial sensing capacitance is COMP 1 , COMP 2 ,. When COMP 10
Figure pat00014

Touch screen with the value of.
제 4 항에 있어서,
상기 호스트 프로세서는 상기 초기 센싱 커패시턴스를 저장하는 메모리를 포함하며, 상기 초기 센싱 커패시턴스는 상기 샘플링 구간이 수행되기 이전에 상기 메모리로부터 상기 커패시터 어레이로 제공되는 터치스크린.
The method of claim 4, wherein
The host processor includes a memory for storing the initial sensing capacitance, wherein the initial sensing capacitance is provided from the memory to the capacitor array before the sampling interval is performed.
제 1 항에 있어서,
상기 입력부는 측정된 상기 센싱 커패시턴스를 전압으로 변환하는 복수의 전하 증폭기들을 포함하며, 상기 복수의 전하 증폭기들 각각은 적어도 하나의 피드백 커패시터를 구비하는 터치스크린.
The method of claim 1,
The input unit includes a plurality of charge amplifiers for converting the sensed capacitance into a voltage, each of the plurality of charge amplifiers having at least one feedback capacitor.
제 8 항에 있어서,
상기 복수의 전하 증폭기들의 게인을 조절하기 위해, 상기 호스트 프로세서의 제어에 의해 상기 피드백 커패시터는 프로그래머블 커패시터 어레이를 구성하여 센싱 커패시터가 보상되는 터치스크린.
The method of claim 8,
And the feedback capacitor forms a programmable capacitor array under control of the host processor to adjust the gain of the plurality of charge amplifiers so that the sensing capacitor is compensated.
제 8 항에 있어서,
상기 복수의 전하 증폭기들의 오프셋 편차를 보상하기 위해, 상기 호스트 프로세서의 제어에 의해 상기 아날로그-디지털 컨버터의 기준전압의 레벨을 조절하는 오프셋 디지털-아날로그 컨버터를 더 포함하는 터치스크린.
The method of claim 8,
And an offset digital-analog converter configured to adjust a level of a reference voltage of the analog-to-digital converter under control of the host processor to compensate for offset deviations of the plurality of charge amplifiers.
터치 패널이 터치 되지 않았을 때 센싱 커패시터로부터 측정된 제 1 데이터를 저장하는 단계; 그리고
상기 터치 패널이 터치 되었을 때 상기 센싱 커패시터로부터 측정된 제 2 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 단계를 포함하며,
상기 제 1 데이터는 상기 제 2 데이터를 상기 디지털 데이터로 변환할 때 상기 제 2 데이터에 대한 샘플링 전압의 레벨을 조절하는데 사용되는 터치스크린의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법.
Storing first data measured from a sensing capacitor when the touch panel is not touched; And
Converting the second data measured from the sensing capacitor into digital data when the touch panel is touched,
And the first data is used to adjust a level of a sampling voltage for the second data when converting the second data to the digital data.
제 11 항에 있어서,
상기 제 2 데이터를 상기 디지털 데이터로 변환하는 단계는,
상기 제 1 데이터를 근거로 하여 커패시터 어레이의 복수의 커패시터들을 접지 또는 제 1 기준전압에 선택적으로 접속하는 단계;
상기 커패시터 어레이에서 상기 제 2 데이터를 샘플링하는 단계; 그리고
상기 샘플링 결과를 N 비트의 디지털 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 터치스크린의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법.
The method of claim 11,
Converting the second data into the digital data,
Selectively connecting a plurality of capacitors of a capacitor array to ground or a first reference voltage based on the first data;
Sampling the second data at the capacitor array; And
And converting the sampling result into N bits of digital data.
제 12 항에 있어서,
상기 N 비트의 디지털 데이터로 변환하는 단계는,
상기 N 비트의 디지털 데이터의 각 비트들에 대응되는 N 개의 스캔신호들을 순차적으로 발생하는 단계;
상기 샘플링 결과 중 상기 N 비트의 디지털 데이터의 각 비트들에 대응되는 전압이 순차적으로 비교기로 입력되는 단계; 그리고
상기 비교기로 입력된 전압과 제 2 기준전압을 비교하여 상기 N 비트의 디지털 데이터의 각 비트들을 결정하는 단계를 포함하는 터치스크린의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법.
The method of claim 12,
Converting to the N bits of digital data,
Sequentially generating N scan signals corresponding to each bit of the N bits of digital data;
Sequentially inputting a voltage corresponding to each bit of the N bits of digital data among the sampling results into a comparator; And
And comparing each of the voltages input to the comparator with a second reference voltage to determine respective bits of the N bits of digital data.
제 13 항에 있어서,
상기 샘플링 결과는 상기 비교기의 반전 입력으로 입력되는 터치스크린의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법.
The method of claim 13,
The sampling result is a sensing capacitance deviation and offset deviation compensation method of the touch screen input to the inverting input of the comparator.
제 13 항에 있어서,
상기 비교기에 의해 결정된 상기 N 비트의 디지털 데이터는, 상기 제 1 데이터와 상기 제 2 데이터의 차이에 해당되는 터치스크린의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법.
The method of claim 13,
The N-bit digital data determined by the comparator is a sensing capacitance deviation and offset deviation compensation method of the touch screen corresponding to the difference between the first data and the second data.
제 11 항에 있어서,
상기 커패시터 어레이에는 제 2 기준전압과 보상 전압의 차이에 해당되는 전압이 샘플링 되는 터치스크린의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법.
The method of claim 11,
2. The method of claim 1, wherein the capacitor array is sampled with a voltage corresponding to a difference between a second reference voltage and a compensation voltage.
제 16 항에 있어서,
상기 보상 전압(VCOMP)은, 상기 제 2 기준전압이 VREF 이고, 상기 제 1 데이터 값의 각 비트들이 COMP1, COMP2, …, COMP10일 때,
Figure pat00015

의 값을 갖는 터치스크린의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법.
17. The method of claim 16,
The compensation voltage (V COMP ), the second reference voltage is V REF And each of the bits of the first data value is COMP 1 , COMP 2 ,. When COMP 10
Figure pat00015

A method for compensating for sensing capacitance deviation and offset deviation of a touch screen having a value of.
제 16 항에 있어서,
상기 보상 전압의 레벨은 상기 제 1 데이터 값에 따라 조정되는 터치스크린의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법.
17. The method of claim 16,
And the level of the compensation voltage is adjusted according to the first data value.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 데이터를 저장하는 단계는, 상기 터치 패널의 구동을 처음 시작하는 초기화 동작 시, 또는 환경이 변했을 때 수행되는 터치스크린의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법.
The method of claim 11,
The storing of the first data may include a sensing capacitance deviation and an offset deviation compensation method of a touch screen, which is performed during an initialization operation that first starts driving the touch panel or when an environment changes.
제 11 항에 있어서,
상기 제 2 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 단계가 수행되기 이전에 상기 센싱 커패시터로부터 상기 제 2 데이터를 측정하는 전하 증폭기의 오프셋을 보상하는 단계를 더 포함하며,
상기 전하 증폭기는 프로그래머블 피드백 커패시터를 구비하는 터치스크린의 센싱 커패시턴스 편차 및 오프셋 편차 보상 방법.
The method of claim 11,
Compensating for an offset of the charge amplifier measuring the second data from the sensing capacitor before converting the second data into digital data;
The charge amplifier is a sensing capacitance deviation and offset deviation compensation method of a touch screen having a programmable feedback capacitor.
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