KR20110133853A - 터치스크린 장치, 터치패널의 구동장치 및 구동방법 - Google Patents

터치스크린 장치, 터치패널의 구동장치 및 구동방법 Download PDF

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Abstract

저전력 모드에서 소비전력을 감소시키기 위한 터치스크린 장치, 터치패널의 구동장치 및 구동방법이 개시된다.
　다수의 동작신호선, 다수의 동작신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지신호선, 및 각각 대응하는 동작 신호선과 대응하는 감지 신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널을 구동하기 위한 구동장치는 저전력 모드에서 다수의 노드 커패시터 중 둘 이상의 노드 커패시터를 충전 및 방전시키는 충방전 회로, 그리고 둘 이상의 노드 커패시터에 전기적으로 연결되어 있는 적분 커패시터를 포함하는 감지회로를 포함한다. 충방전 회로는 둘 이상의 노드 커패시터에 충전된 전압을 적분 커패시터로 전달하여 둘 이상의 노드 커패시터의 커패시턴스의 합에 대응하는 전압이 적분커패시터에 충전되도록 한다.
이와 같은 터치패널의 구동장치는 저전력 모드로 동작하는 동안 적어도 하나의 동작신호선을 동시에 확인하여 터치스크린이 접촉되었는지 판단함으로써, 터치스크린 장치의 소비전력을 감소할 수 있다.

Description

터치스크린 장치, 터치패널의 구동장치 및 구동방법{A touch screen device, a driving device and a driving method for a touch panel}
본 발명은 터치스크린 장치, 터치패널의 구동장치 및 구동방법에 관한 것으로서, 특히 저전력 모드에서 소비전력을 감소시키기 위한 터치스크린 장치, 터치패널의 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display) 등의 표시 장치, 휴대용 전송 장치, 그 밖의 정보 처리 장치 등은 다양한 입력 장치를 이용하여 기능을 수행한다. 최근, 이러한 입력 장치로서 터치스크린(touch screen) 장치가 휴대폰, 스마트폰, 팜 사이즈 PC(Palm-Size PC), ATM(Automated Teller Machine) 기기 등에 많이 사용되고 있다.
터치스크린 장치는 화면 위에 손가락 또는 터치 펜(touch pen, stylus) 등을 접촉해 문자를 쓰거나 그림을 그리고, 아이콘을 실행시켜 원하는 명령을 수행시킨다.
이러한 터치스크린 장치는 소비전력을 감소시키기 위해 정상모드(Normal Mode)로 동작하다가 터치스크린의 접촉이 없는 경우 소정의 시간이 경과한 후에 저전력 모드(Low-Power Mode)로 진입한다. 여기서, 저전력 모드(Low-Power Mode)는 전원이 공급되는 구동 기간과 전원이 공급되지 않는 슬립기간을 포함하며, 구동 기간과 슬립 기간이 소정의 주기로 반복된다. 터치스크린 장치는 저전력 모드의 구동 기간 동안 터치스크린이 접촉되었는지의 여부를 판단하고, 터치스크린이 접촉된 것이 감지되면 다시 정상모드로 동작한다.
이처럼 터치스크린 장치는 저전력 모드에서 터치스크린이 접촉되었는지의 여부를 판단하기 위해 주기적으로 구동 기간 동안 전원을 공급해야 하므로 저전력 모드에서도 소비전력이 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 저전력 모드에서 터치스크린이 접촉되었는지의 여부를 판단하기 위해 전원이 공급되는 구동 기간을 줄이기 위한 기술이 요구된다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 저전력 모드에서 소비전력을 감소시키기 위한 터치스크린 장치, 터치패널의 구동장치 및 구동방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 특징에 따른 터치패널의 구동장치는 다수의 동작신호선, 상기 다수의 동작신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지신호선, 및 각각 대응하는 동작 신호선과 대응하는 감지 신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널을 구동하기 위한 구동장치에 있어서,
저전력 모드에서 상기 다수의 노드 커패시터 중 둘 이상의 노드 커패시터를 충전 및 방전시키는 충방전 회로, 그리고 상기 둘 이상의 노드 커패시터에 전기적으로 연결되어 있는 적분 커패시터를 포함하는 감지회로를 포함하며, 상기 충방전 회로는 상기 둘 이상의 노드 커패시터에 충전된 전압을 상기 적분 커패시터로 전달하여 상기 둘 이상의 노드 커패시터의 커패시턴스의 합에 대응하는 전압이 상기 적분커패시터에 충전되도록 한다.
본 발명의 특징에 따른 터치패널의 구동방법은 다수의 동작신호선, 상기 다수의 동작 신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지 신호선, 및 각각 대응하는 동작신호선과 대응하는 감지 신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널을 구동하는 방법에 있어서,
저전력 모드에서 상기 다수의 노드 커패시터 중 둘 이상의 노드 커패시터를 충전 및 방전시키며, 상기 둘 이상의 노드 커패시터에 충전된 전압을 상기 둘 이상의 노드 커패시터에 전기적으로 연결되어 있는 적분 커패시터로 전달하여 상기 둘 이상의 노드 커패시터의 커패시턴스의 합에 대응하는 전압이 상기 적분커패시터에 충전되도록 한다.
본 발명의 특징에 따른 터치스크린장치는 다수의 동작신호선, 상기 다수의 동작신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지신호선, 및 각각 대응하는 동작신호선과 대응하는 감지신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널, 저전력 모드에서 상기 다수의 노드 커패시터 중 둘 이상의 노드 커패시터에 전기적으로 연결되어 있는 적분 커패시터를 포함하는 감지회로, 그리고 상기 다수의 노드 커패시터 중 둘 이상의 노드 커패시터를 충전 및 방전시키며, 상기 둘 이상의 노드 커패시터에 충전된 전압을 상기 적분 커패시터로 전달하여 상기 둘 이상의 노드 커패시터의 커패시턴스의 합에 대응하는 전압이 상기 적분커패시터에 충전되도록 하는 충방전 회로를 포함한다.
본 발명은 저전력 모드로 동작하는 동안 적어도 하나의 동작신호선을 동시에 확인하여 터치스크린이 접촉되었는지 판단함으로써, 터치스크린 장치의 소비전력을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3a는 정상모드로 동작하기 위한 파형의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 3b는 저전력 모드로 동작하기 위한 파형의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래 터치 스크린 장치가 저전력 모드로 동작하기 위한 파형의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치가 저전력 모드로 동작하기 위한 파형의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치가 정상 모드로 동작하기 위한 파형의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 상세 회로도이다.
도 8 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 저전력 모드에서의 동작을 설명한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 이하에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 터치 패널(100), 충방전 회로(200) 및 감지회로(300)를 포함한다.
터치 패널(100)은 서로 절연되어 형성되는 다수의 동작 신호선(X1, X2, X3,..Xn)과 다수의 감지 신호선(Y1, Y2, Y3,...Ym)을 포함한다. 도 1에서는 편의상 동작 신호선과 감지 신호선을 각각 선으로 표시하였으나, 실제로는 전극패턴으로 구현된다. 본 명세서에서, 감지 신호선은 감지 라인, 감지선, 감지 전극 등의 용어와 혼용될 수 있고, 동작 신호선은 동작 라인, 동작선, 동작 전극 등의 용어와 혼용될 수 있다. 또한, 도 1에서는 다수의 동작 신호선과 다수의 감지 신호선이 서로 절연되어 교차하는 것으로 표시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 동작 신호선과 감지 신호선이 교차하지 않을 수도 있다.
터치 지점을 나타내는 센싱 노드(110)는 하나의 감지 신호선과 하나의 동작 신호선에 의해 정의되며, 각 센싱노드(110)는 노드 커패시터(112)를 포함한다. 노드 커패시터(112)는 서로 절연되어 분리되는 동작 신호선과 감지 신호선에 의해 형성된다. 도 1에서는 i번째 동작신호선과 j번째 감지신호선에 의해 형성되는 노드 커패시터(112)의 커패시턴스를 Cij로 표기하였다.
충방전 회로(200)는 다수의 동작 신호선(X1, X2, X3,..Xn)과 다수의 감지 신호선(Y1, Y2, Y3,...Ym)에 전기적으로 연결되어, 각 노드 커패시터(112)에 전원전압을 충전하거나 접지전압으로 방전한다.
감지회로(300)는 충방전 회로(200)에 의해 충전되는 각 노드 커패시터의 커패시턴스에 대응하는 적분 커패시턴스의 변화량을 분석하여 사용자가 입력한 터치 지점을 감지한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3a는 정상모드로 동작하기 위한 파형의 한 예를 나타내는 도면이며, 도 3b는 저전력 모드로 동작하기 위한 파형의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 2에서는 간략히 다수의 동작 신호선(X1, X2, X3,..Xn)과 하나의 감지신호선(Yj)만이 터치패널(100)에 존재하는 것으로 도시하였으나, 실제로는 n개의 동작신호선과 m개의 감지신호선이 터치패널(100)에 존재한다.
충방전 회로(200)는 노드 커패시터(112a1-112an)의 일단인 동작 신호선(X1, X2, X3,..Xn)과 노드 커패시터(112a1-112an)의 타단인 감지 신호선(Yj)에 전기적으로 연결되며, 각 노드 커패시터의 일단을 각각 전압(VDD)으로 충전시키고 접지전압(GND)으로 방전시키기 위한 회로이다. 노드 커패시터(112a1-112an)의 타단인 감지 신호선(Yj)은 감지회로(300)의 적분 커패시터(도시하지 않음)에 전기적으로 연결되어 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 충방전 회로(200)는 충전 및 방전 동작을 복수 회(N회)만큼 반복한다. 이하에서는 충전 및 방전 동작을 반복하는 횟수를 "충방전 횟수"라 칭한다.
이하 이러한 충방전 회로(200)에서의 정상모드(Normal Mode)와 저전력 모드(Low-Power Mode)의 동작을 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 정상모드(Normal Mode)는 도 3a에 도시된 바와 같이 전원이 공급되는 구동 기간(ND)을 포함하며, 저전력 모드(Low-Power Mode)는 도 3b에 도시된 바와 같이 전원이 공급되는 구동 기간(LD)과 전원이 공급되지 않는 슬립 기간(LS)을 포함한다.
정상모드(Normal Mode)의 경우, 구동 기간(LD) 동안 감지 신호선(Yj)에 전기적으로 연결되는 적분 커패시터의 양 단에는 노드 커패시터(112a1-112an)의 각 커패시턴스(C1j-Cnj)와 충방전 횟수의 곱에 비례하는 전압이 순차적으로 충전된다. 즉, 적분 커패시터의 양 단에는 충방전 동작 구간마다 단위 충전 전압이 충전되며, 충방전 횟수가 N회 반복되면 단위 충전 전압이 N회만큼 누적(적분)된 전압이 충전된다. 이때, 단위 충전 전압은 후출하는 바와 같이 각 노드 커패시터의 커패시턴스에 비례한다. 이러한 정상모드에서 충방전 회로(200)는 노드 커패시터(112a1-112an)의 각 단위 충전 전압이 N회만큼 누적(적분)된 전압을 순차적으로 감지한다.
저전력 모드(Low-Power Mode)의 경우, 충방전 회로(200)는 구동 기간(LD)과 슬립 기간(LS)을 소정의 주기로 반복한다. 저전력 모드의 구동 기간(LD) 동안 감지 신호선(Yj)에 전기적으로 연결되는 적분 커패시터의 양 단에는 노드 커패시터(112a1-112an)의 각 커패시턴스(C1j-Cnj)의 합과 충방전 횟수의 곱에 비례하는 전압이 충전된다. 즉, 적분 커패시터의 양 단에는 충방전 동작 구간마다 단위 통합 충전 전압이 충전되며, 충방전 횟수가 N회 반복되면 단위 통합 충전 전압이 N회만큼 누적(적분)된 전압이 충전된다. 이때, 단위 통합 충전 전압은 후출하는 바와 같이 각 노드 커패시터의 커패시턴스의 합에 비례한다. 이러한 저전력 모드의 구동 기간(LD)에서 충방전 회로(200)는 노드 커패시터(112a1-112an)의 단위 통합 충전 전압이 N회만큼 누적(적분)된 전압을 순차적으로 감지한다.
감지회로(300)는 충방전 회로(200)의 적분 커패시터의 양단에 충전된 전압을 분석하여, 사용자가 입력한 터치 지점을 감지한다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 손가락 등의 물체가 터치스크린에 접촉 또는 접근하는 경우 노드 커패시터(112a1-112an)의 커패시턴스가 변하고 이에 따라 감지회로(300)의 적분 커패시터의 양단에 충전된 전압 또한 변하기 때문에, 감지회로(300)는 적분 커패시터의 양단에 충전된 전압의 변화가 있는 센싱노드를 감지하여 사용자가 입력한 터치 지점을 확인할 수 있다.
도 4는 종래 터치 스크린 장치가 저전력 모드로 동작하기 위한 파형의 한 예를 나타내는 도면이다.
종래 터치스크린 장치는 도 4에 도시한 바와 같이 저전력 모드의 구동 기간(LD1) 동안 다수의 동작 신호선(X1, X2, X3,..Xn) 중 먼저 동작 신호선(X1)을 전기적으로 연결하여 커패시턴스의 변화량을 분석한다. 이때, 커패시턴스의 변화량이 없으면 다음 동작 신호선(X2)을 전기적으로 연결하여 커패시턴스의 변화량을 분석한다. 이때에도 커패시턴스의 변화량이 없으면 순차적으로 나머지 동작 신호선(X3,..Xn)을 전기적으로 연결하여 커패시턴스의 변화량을 분석한다. 이러한 과정을 수행하던 중 커패시턴스의 변화량이 발생하면 터치스크린이 접촉된 것으로 판단하여 저전력 모드에서 정상모드로 진입한다.
이처럼 종래 터치스크린 장치는 저전력 모드의 구동 기간(LD1) 동안 터치스크린이 접촉여부를 판단하기 위해 동작 신호선(X1, X2, X3,..Xn)을 순차적으로 구동하여 커패시턴스의 변화량을 분석함에 따라 모든 동작 신호선(X1, X2, X3,..Xn)이 구동되는 구간 동안 전원이 공급되기 때문에, 구동 기간이 길어져 소비전력이 증가하는 문제점이 있었다.
이하, 이러한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치에 대하여 도 5 내지 도 13을 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치가 저전력 모드로 동작하기 위한 파형의 한 예를 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치가 정상 모드로 동작하기 위한 파형의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 저전력 모드의 구동 기간(LD2) 동안 터치스크린이 접촉되었는지의 여부를 판단하기 위해 다수의 동작 신호선(X1, X2, X3,..Xn)을 동시에 구동하여 통합 커패시턴스 전압을 측정하고, 통합 커패시턴스 전압의 변화량을 분석한다. 터치 스크린 장치는 통합 커패시턴스 전압의 변화량을 기준값과 비교한 결과에 따라 터치스크린이 접촉여부를 판단한다. 여기서, 기준값은 저전력 모드에서 터치스크린이 접촉되었는지의 여부를 판단하기 위한 값으로, 실험에 의해 측정될 수 있으며 사용자의 설정에 따라 다른 값으로 결정될 수 있다.
구체적으로, 터치 스크린 장치는 저전력 모드에서 구동 기간(LD2) 동안 동시에 측정한 다수의 동작 신호선(X1, X2, X3,..Xn)의 통합 커패시턴스 전압의 변화량이 기준값 보다 크거나 같은 경우, 터치스크린이 접촉되지 않았다고 판단하여 슬립 기간(LS2)으로 동작한다.
한편, 터치 스크린 장치는 구동 기간(LD2) 동안 통합 커패시턴스 전압의 변화량이 기준값 보다 작은 경우, 터치스크린이 접촉되었다고 판단하여 도 6과 같이 정상모드(ND)로 진입하여 동작한다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 저전력 모드의 구동 기간(LD2)이 종래 구동 기간(LD1)보다 짧기 때문에 슬립 기간을 충분히 길게 가질 수 있으므로, 소비전력을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 저전력 모드에서 다수의 동작 신호선(X1, X2, X3,..Xn)을 동시에 전기적으로 연결하여 터치스크린이 접촉여부를 판단하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 적어도 두 개의 동작 신호선을 동시에 전기적으로 연결하여서도 터치스크린이 접촉여부를 판단하여 정상 모드로 진입할 지의 여부를 결정한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 상세 회로도이다.
도 2 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 충방전 회로(200)는 노드 커패시터(112a1-112an)에 대응하여 형성되는 다수의 단위 충방전부(2101-210n)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 다수의 단위 충방전부(2101-210n)의 구성은 동일하므로 노드 커패시터(112a1)에 대응하여 형성되어 있는 단위 충방전부(2101)를 이용하여 설명한다.
단위 충방전부(2101)는 양의 전원전압(VDD), 제1 제어 스위치(S11), 제2 제어 스위치(S12)를 포함하며, 노드 커패시터(112a1)의 일단인 동작 신호선(X1)에 전기적으로 연결되어 양의 전원전압(VDD)과 접지 전압을 교대로 인가한다. 제1 제어 스위치(S11)는 양의 전원전압(VDD)과 노드 커패시터(112a1)의 일단인 동작 신호선(X1) 사이에 전기적으로 연결되며, 제2 제어 스위치(S12)는 노드 커패시터(112a1)의 일단과 접지 사이에 전기적으로 연결된다. 제3 제어 스위치(S13)는 노드 커패시터(112a1)의 타단의 접점과 접지 사이에 전기적으로 연결된다. 제4 제어 스위치(S14)의 일단은 노드 커패시터(112a1)의 타단과 제3 제어 스위치(S13)의 접점에 전기적으로 연결되며, 타단은 감지회로(300)에 연결되어 노드 커패시터에 충전된 전압이 적분 커패시터에 전달되는 것을 스위칭하는 역할을 수행한다.
나머지 단위 충방전부(2102-210n) 역시 단위 충방전부(2101)과 동일하게 전기적으로 연결되어 있으며, 각 단위 충방전부(2102-210n)는 제4 제어 스위치(S24-Sn4)를 통해 감지회로(300)와 연결되어 각 노드 커패시터에 충전된 전압이 적분 커패시터에 전달되는 것을 스위칭하는 역할을 수행한다.
감지회로(300)는 적분 커패시터(310) 및 증폭기(320)를 포함한다.
적분 커패시터(310)는 노드 커패시터(112a1-112an)의 타단의 접점(즉, 연산증폭기의 반전단자)과 증폭기(320)의 출력단자 사이에 전기적으로 연결된다. 즉, 적분 커패시터(310)는 증폭기(320)의 출력을 증폭기(320)의 입력으로 부귀환(negative feedback)시키는 역할을 수행한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 적분 커패시터(310)의 양단에는 후술하는 바와 같이 충방전 회로(200)의 충방전 동작에 응답한다. 즉, 정상모드의 경우 적분 커패시터(310)에는 순차적으로 측정한 노드 커패시터(112a1-112an)의 각 커패시턴스와 충방전 횟수의 곱에 비례하는 전압이 개별적으로 충전되며, 저전력 모드의 경우 적분 커패시터(310)에는 동시에 측정된 노드 커패시터(112a1-112an)의 각 커패시턴스의 합과 충방전 횟수의 곱에 비례하는 전압, 즉 통합 커패시턴스 전압이 충전된다.
증폭기(320)는 차동 증폭기(differential amplifier)이며, 반전단자는 노드 커패시터(112a1-112an)의 접점에 전기적으로 연결되고 비반전단자는 접지된다. 이하에서는 증폭기(320)의 예로서 통상의 연산 증폭기(OP AMP)를 설명하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 이외의 다른 차동 증폭기를 사용할 수도 있다.
도 7에서는 제4 제어 스위치(S11-Sn4)가 노드 커패시터(112a1-112an)의 타단의 접점과 적분 커패시터(310) 사이에 연결되는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제4 제어 스위치(S11-Sn4)가 적분 커패시터(310)와 증폭기(320)의 입력(또는 출력) 사이에 연결되도록 설계할 수도 있다.
다음은 도 8 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 동작을 설명한다.
(1) 정상모드의 경우
본 발명의 실시예에서는 정상모드의 경우 다수의 단위 충방전부(2101-210n)의 충방전 동작은 동일하되 순차적으로 발생되므로 노드 커패시터(112a1)에 대응하여 형성되어 있는 단위 충방전부(2101)를 이용하여 설명한다.
정상모드의 구동 기간(TND) 동안 노드 커패시터(112a1)의 충전 동작을 설명하면, 도 8에 도시한 바와 같이 각 노드 커패시터(112a1)의 제1 및 제3 제어 스위치(S11, S13)가 온 되고, 제2 및 제4 제어 스위치(S13, S14)가 오프된다. 이 경우, 도 10에 도시한 바와 같이, 노드 커패시터(112a1)의 양단은 양의 전원전압(VDD)으로 충전된다. 즉, 노드 커패시터(112a1)의 양단 전압(Vx1)은 VDD로 된다.
이때, 노드 커패시터(112a1)의 양단에 충전된 전하량(Q1)은 다음의 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
여기서, C1j는 노드 커패시터(112a1)의 커패시턴스이다.
그리고나서, 노드 커패시터(112a1)의 방전 동작이 수행되는데, 도 9에 도시한 바와 같이 제2 및 제4 제어 스위치(S12, S14)는 온되고, 제1 및 제3 제어 스위치(S11, S13)는 오프된다. 이 경우, 도 10에 도시한 바와 같이 노드 커패시터(112a1)의 양단은 각각 접지 전위까지 방전되며, 적분 커패시터(310)의 양단(Vy)은 단위 충전 전압(Vd)만큼 충전된다.
이때, 단위 충전 전압(Vd)은 다음의 수학식 2에 의해 결정된다.
Figure pat00002
여기서, Ct는 적분 커패시터의 커패시턴스이며, VDD는 전원전압이다.
다음에 2회째의 충방전 동작이 시작된다.
2회째의 충전 동작의 스위치의 동작은 도 8과 동일하며, 이 경우에는 도 10에 도시한 바와 같이 인접하는 노드 커패시터(112a1)의 양단(Vx1)에는 양의 전원전압(VDD)이 충전된다. 또한, 적분 커패시터(310)의 양단 전압(Vy)은 단위 충전 전압(Vd)으로 유지된다.
이후 2회째의 방전동작이 시작되는데, 2회째의 방전 동작의 스위치의 동작은 도 9와 동일하다. 이 경우에는 도 10에 도시한 바와 같이 노드 커패시터(112a1)의 양단(Vx1)은 접지 전위까지 방전되며, 적분 커패시터(310)의 양단(Vy)에는 단위 충전 전압(Vd)이 추가로 충전되어, 적분 커패시터(310)의 양단 전압(Vy)은 결국 2Vd로 된다.
이와 같은 충반전회로(200)의 충방전 동작은 N회 반복되며, 이 경우 적분 커패시터(310)의 양단 전압(Vy)은 N*Vd에 해당하는 전압으로 된다. 즉, 적분 커패시터(310)의 양단에는 매 충방전 동작 구간마다 단위 충전 전압(Vd)만큼 추가로 충전되어, 누적해서 N*Vd에 해당하는 전압으로 된다.
이러한 단위 충방전부(2101)의 동작 후 동일하게 나머지 단위 충방전부(2102-210n)의 충전 및 방전 동작 역시 순차적으로 수행된다.
(2) 저전력 모드의 경우
저전력 모드의 구동 기간(LD2) 동안 노드 커패시터(112a1-112an)의 충전 동작을 설명하면, 도 11에 도시한 바와 같이 노드 커패시터(112a1-112an)의 각 제1 및 제3 제어 스위치(S11-Sn1, S13-Sn3)가 동시에 온 되고, 제2 및 제4 제어 스위치(S12-Sn2, S14-Sn4)가 동시에 오프된다. 이 경우, 도 13에 도시한 바와 같이, 노드 커패시터(112a1-112an)의 각 양단은 양의 전원전압(VDD)으로 충전된다. 즉, 노드 커패시터(112a1-112an)의 양단 전압(Vx1-Vxn)은 VDD로 된다.
이때, 노드 커패시터(112a1-112an)의 각 양단에 충전된 전하량(Q1-Qn)은 다음의 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
여기서, C1j-Cnj는 노드 커패시터(112a1-112an)의 각 커패시턴스이다.
그리고나서, 노드 커패시터(112a1-112an)의 방전 동작이 수행되는데, 도 12에 도시한 바와 같이 제2 및 제4 제어 스위치(S12-Sn2, S14-Sn4)는 동시에 온되고, 제1 및 제3 제어 스위치(S11-Sn1, S13-Sn3)는 동시에 오프된다. 이 경우, 도 13에 도시한 바와 같이 노드 커패시터(112a1-112an)의 각 양단은 각각 접지 전위까지 방전되며, 적분 커패시터(310)의 양단(Vy)은 단위 통합 충전 전압(Vd')만큼 충전된다.
이때, 단위 통합 충전 전압(Vd')은 다음의 수학식 4에 의해 결정된다.
Figure pat00004
다음에 2회째의 충방전 동작이 시작된다.
2회째의 충전 동작의 스위치의 동작은 도 11과 동일하며, 이 경우에는 도 13에 도시한 바와 같이 노드 커패시터(112a1-112an)의 양단(Vx1-Vxn)에는 양의 전원전압(VDD)이 충전된다. 또한, 적분 커패시터(310)의 양단 전압(Vy)은 단위 통합 충전 전압(Vd')으로 유지된다.
이후 2회째의 방전동작이 시작되는데, 2회째의 방전 동작의 스위치의 동작은 도 12와 동일하다. 이 경우에는 도 13에 도시한 바와 같이 노드 커패시터(112a1-112an)의 양단(Vx1-Vxn)은 접지 전위까지 방전되며, 적분 커패시터(310)의 양단(Vy)에는 단위 통합 충전 전압(Vd')이 추가로 충전되어, 적분 커패시터(310)의 양단 전압(Vy)은 결국 2Vd'로 된다.
이와 같은 충반전회로(200)의 충방전 동작은 N회 반복되며, 이 경우 적분 커패시터(310)의 양단 전압(Vy)은 N*Vd'에 해당하는 전압으로 된다. 즉, 적분 커패시터(310)의 양단에는 매 충방전 동작 구간마다 단위 통합 충전 전압(Vd')만큼 추가로 충전되어, 누적해서 N*Vd'에 해당하는 전압, 즉 통합 커패시턴스 전압으로 된다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 노드 커패시터(112a1-112an)의 충전 및 방전에 의해 생성되는 전압이 적분 커패시터(310)로 동시에 전달되어 통합 커패시턴스 전압으로 충전되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 노드 커패시터(112a1-112an)의 충전 및 방전에 의해 생성되는 전압이 소정의 시간 차이로 순차적으로 전달되어 통합 커패시턴스 전압으로 충전될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 종래 터치스크린 장치의 구동 기간(LD1)보다 짧은 저전력 모드의 구동 기간(D2) 동안 통합 커패시턴스 전압의 변화량을 동시에 측정하여 터치스크린이 접촉여부 판별할 수 있으며, 그에 따라 저전력 모드에서의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 다수의 동작신호선, 상기 다수의 동작신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지신호선, 및 각각 대응하는 동작 신호선과 대응하는 감지 신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널을 구동하기 위한 구동장치에 있어서,
    저전력 모드에서 상기 다수의 노드 커패시터 중 둘 이상의 노드 커패시터를 충전 및 방전시키는 충방전 회로, 그리고
    상기 둘 이상의 노드 커패시터에 전기적으로 연결되어 있는 적분 커패시터를 포함하는 감지회로를 포함하며,
    상기 충방전 회로는,
    상기 둘 이상의 노드 커패시터에 충전된 전압을 상기 적분 커패시터로 전달하여 상기 둘 이상의 노드 커패시터의 커패시턴스의 합에 대응하는 전압이 상기 적분커패시터에 충전되도록 하는 터치패널의 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 회로는,
    상기 둘 이상의 노드 커패시터에 동시에 충전된 전압을 상기 적분커패시터에 동시에 전달하는 터치패널의 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 회로는,
    상기 다수의 노드 커패시터에 동시에 충전된 전압을 상기 적분커패시터에 동시에 전달하는 터치패널의 구동장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 노드 커패시터에 충전된 전압은 같은 극성인 터치패널의 구동장치.
  5. 다수의 동작신호선, 상기 다수의 동작 신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지 신호선, 및 각각 대응하는 동작신호선과 대응하는 감지 신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널을 구동하는 방법에 있어서,
    저전력 모드에서 상기 다수의 노드 커패시터 중 둘 이상의 노드 커패시터를 충전 및 방전시키며, 상기 둘 이상의 노드 커패시터에 충전된 전압을 상기 둘 이상의 노드 커패시터에 전기적으로 연결되어 있는 적분 커패시터로 전달하여 상기 둘 이상의 노드 커패시터의 커패시턴스의 합에 대응하는 전압이 상기 적분커패시터에 충전되도록 하는 터치 패널의 구동방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 적분 커패시터로 전달하는 구동방법은,
    상기 둘 이상의 노드 커패시터의 전압을 동시에 충전시키는 단계, 그리고
    상기 둘 이상의 노드 커패시터에 동시에 충전된 전압을 상기 적분커패시터에 동시에 전달하는 단계를 포함하는 터치 패널의 구동방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 적분 커패시터로 전달하는 구동방법은,
    하나의 감지 신호선에 대응하는 다수의 노드 커패시터의 전압을 동시에 충전시키는 단계, 그리고
    상기 하나의 감지 신호선에 대응하는 다수의 노드 커패시터에 동시에 충전된 전압을 상기 적분커패시터에 동시에 전달하는 단계를 포함하는 터치 패널의 구동방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 노드 커패시터에 충전된 전압은 같은 극성인 터치 패널의 구동방법.
  9. 다수의 동작신호선, 상기 다수의 동작신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지신호선, 및 각각 대응하는 동작신호선과 대응하는 감지신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널,
    저전력 모드에서 상기 다수의 노드 커패시터 중 둘 이상의 노드 커패시터에 전기적으로 연결되어 있는 적분 커패시터를 포함하는 감지회로, 그리고
    상기 다수의 노드 커패시터 중 둘 이상의 노드 커패시터를 충전 및 방전시키며, 상기 둘 이상의 노드 커패시터에 충전된 전압을 상기 적분 커패시터로 전달하여 상기 둘 이상의 노드 커패시터의 커패시턴스의 합에 대응하는 전압이 상기 적분커패시터에 충전되도록 하는 충방전 회로
    를 포함하는 터치스크린장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 충방전 회로는,
    상기 둘 이상의 노드 커패시터에 동시에 충전된 전압을 상기 적분커패시터에 동시에 전달하는 터치스크린장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 충방전 회로는,
    하나의 감지 신호선에 대응하는 다수의 노드 커패시터의 전압을 동시에 충전시키며, 상기 다수의 노드 커패시터에 동시에 충전된 전압을 상기 적분커패시터에 동시에 전달하는 터치스크린장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 충방전 회로는,
    상기 하나의 감지 신호선에 대응하는 다수의 노드 커패시터의 커패시턴스 값에 대응하는 전압의 합을 상기 적분커패시터로 충전시키는 터치스크린장치.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 노드 커패시터에 충전된 전압은 같은 극성인 터치스크린장치.
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