KR20120018252A - A touch screen device, a driving device and a driving method for a touch panel - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A touch screen device, a driving device of a touch panel, and a method thereof are provided to prevent malfunctions generated by common noise. CONSTITUTION: A driving circuit applies a drive waveform to an operation signal line for charging a node capacitor which is connected to operation signal lines. A sensing circuit is connected to sensing signal lines and outputs a voltage corresponding to difference between the capacitances of a node capacitor. A capacitance-voltage converter(320) outputs a sensing voltage which is proportional to the capacitance of the node capacitor. A differential signal processor(340) computes the difference between the output voltages of the capacitance-voltage convertors.

Description

터치스크린 장치, 터치패널의 구동장치 및 구동방법{A touch screen device, a driving device and a driving method for a touch panel}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 공통 노이즈에 의한 오동작을 방지하는 터치스크린 장치, 터치패널의 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다. The present invention relates to a touch screen device, a driving device and a driving method of the touch panel, and more particularly, to a touch screen device, a driving device and a driving method of a touch screen for preventing malfunction due to common noise.

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.Display devices such as liquid crystal displays, organic light emitting displays, portable transmission devices, and other information processing devices perform functions using various input devices. Recently, as such an input device, a touch screen device is widely used for a mobile phone, a smart phone, a palm-size PC, an automated teller machine (ATM) device, and the like.

터치스크린 장치는 화면 위에 손가락 또는 터치 펜(touch pen, stylus) 등을 접촉해 문자를 쓰거나 그림을 그리고, 아이콘을 실행시켜 원하는 명령을 수행시킨다. The touch screen device touches a finger or a touch pen (stylus) on the screen to write a character, draw a picture, and execute an icon to execute a desired command.

이와 같은 터치 스크린 장치는 터치를 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식(resistive type) 및 정전 용량 방식(capacitive type)으로 분류할 수 있다.Such touch screen devices may be classified into a resistive type and a capacitive type according to a method of sensing a touch.

저항막 방식의 터치 스크린 장치는 유리나 투명 플라스틱판 위에 저항 성분의 물질을 코팅하고 그 위에 폴리에스테르 필름을 덮어씌운 구조를 가진다. 저항막 방식의 터치스크린 장치는 스크린을 터치하는 경우 변하는 저항값의 변화를 검출하여 터치 지점을 감지한다. 저항막 방식의 터치 스크린 장치는 압력이 약한 경우 감지를 하지 못하는 단점을 가진다.The resistive touch screen device has a structure in which a resistive material is coated on a glass or transparent plastic plate and a polyester film is covered thereon. The resistive touch screen device detects a touch point by detecting a change in a resistance value that changes when the screen is touched. The resistive touch screen device has a disadvantage in that it cannot detect when the pressure is weak.

반면, 정전 용량 방식의 터치 스크린 장치는 유리나 투명 플라스틱의 양면 또는 일면에 전극을 형성하고 두 전극 사이에 전압을 인가한 후, 손가락 등의 물체가 스크린에 접촉하는 경우 변하는 두 전극 사이의 커패시턴스 변화량을 분석하여 터치 지점을 감지한다. On the other hand, in the capacitive touch screen device, electrodes are formed on both surfaces or one surface of glass or transparent plastic, and a voltage is applied between the two electrodes, and then the amount of capacitance change between the two electrodes changes when an object such as a finger contacts the screen. Analyze and detect touch points.

정전 용량 방식의 터치스크린 장치에서 터치 지점을 감지하기 위해서는 두 전극 사이에 형성되는 커패시턴스를 측정하기 위한 감지회로가 필요하다. 종래 휴대폰 등의 터치 스크린 장치에 사용되는 커패시턴스 감지회로는 터치 스크린 패널의 두 전극에 의해 형성되는 커패시터(이하 '노드 커패시터'라 함)의 변화량을 측정하기 위해 패널 외부에 별도의 커패시터(이하 '기준 커패시터'라 함)를 구비한다. 이러한 감지회로에 따르면, 노드 커패시터의 커패시턴스에 대응하는 전압으로 기준 커패시터를 충전시키고 기준 커패시터에 충전된 전압에 기초하여 노드 커패시턴스의 변화여부를 측정하였다. In order to detect a touch point in a capacitive touch screen device, a sensing circuit for measuring a capacitance formed between two electrodes is required. A capacitance sensing circuit used in a touch screen device such as a conventional mobile phone is a separate capacitor (hereinafter referred to as 'reference') outside the panel to measure the amount of change of a capacitor (hereinafter, referred to as a 'node capacitor') formed by two electrodes of the touch screen panel. Capacitor '). According to the sensing circuit, the reference capacitor was charged with a voltage corresponding to the capacitance of the node capacitor, and the change of the node capacitance was measured based on the voltage charged in the reference capacitor.

정전 용량 방식의 터치스크린 장치에서는 주위의 전자기파(ElectroMagnetic Interference; EMI) 등에 의해 모든 센싱 노드를 충전시키는 공통 노이즈가 발생한다. 그러나, 종래 커패시턴스 측정회로에 따르면 이러한 외부 공통 노이즈에 의한 노드 커패시터의 커패시턴스 변화량을 정확히 측정하지 못해 오동작하는 문제점이 있었다. In the capacitive touch screen device, common noise is generated to charge all the sensing nodes due to electromagnetic interference (EMI). However, according to the conventional capacitance measurement circuit, there is a problem in that the capacitance change amount of the node capacitor due to such external common noise cannot be accurately measured and thus malfunctions.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 공통 노이즈에 의한 오동작을 방지하는 터치스크린 장치, 터치패널의 구동장치 및 구동방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a touch screen device, a driving device of the touch panel and a driving method for preventing a malfunction due to common noise in order to solve such problems.

본 발명의 특징에 따른 터치스크린 장치는 Touch screen device according to a feature of the present invention

다수의 동작신호선, 상기 다수의 동작신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지신호선, 및 각각 대응하는 동작신호선과 대응하는 감지신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널;A touch panel including a plurality of operation signal lines, a plurality of detection signal lines insulated from the plurality of operation signal lines, and a plurality of node capacitors formed by corresponding operation signal lines and corresponding detection signal lines, respectively;

상기 다수의 동작신호선에 전기적으로 연결되며, 상기 다수의 동작신호선 중 하나 이상의 동작신호선에 상기 노드 커패시터를 양의 제1 전압으로 충전하기 위한 제1 동작모드의 구동파형 또는 상기 노드 커패시터를 음의 제2 전압으로 충전하기 위한 제2 동작모드의 구동파형을 인가하는 구동회로; 및 상기 다수의 감지신호선에 전기적으로 연결되며, 2개의 감지신호선에 각각 대응하는 노드 커패시터의 커패시턴스의 차이에 대응하는 전압을 출력하는 감지회로를 포함한다. A driving waveform of a first operation mode or a negative voltage of the node capacitor in a first operation mode electrically connected to the plurality of operation signal lines and for charging the node capacitor to a positive first voltage in at least one of the operation signal lines; A driving circuit for applying a driving waveform of a second operation mode for charging with two voltages; And a sensing circuit electrically connected to the plurality of sensing signal lines and outputting a voltage corresponding to a difference in capacitance of a node capacitor corresponding to each of the two sensing signal lines.

본 발명의 특징에 따른 터치패널의 구동장치는 Driving device for a touch panel according to a feature of the present invention

다수의 동작신호선, 상기 다수의 동작신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지신호선, 및 각각 대응하는 동작신호선과 대응하는 감지신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널을 구동하기 위한 구동장치로서,A driving apparatus for driving a touch panel including a plurality of operation signal lines, a plurality of sensing signal lines insulated from the plurality of operating signal lines, and a plurality of node capacitors respectively formed by corresponding operating signal lines and corresponding sensing signal lines. as,

상기 다수의 동작신호선에 전기적으로 연결되며, 상기 다수의 동작신호선 중 하나 이상의 동작신호선에 상기 노드 커패시터를 충전하기 위한 구동파형을 인가하는 구동회로; 및 상기 다수의 감지신호선에 전기적으로 연결되며, 2개의 감지신호선에 각각 대응하는 노드 커패시터의 커패시턴스의 차이에 대응하는 전압을 출력하는 감지회로를 포함한다. A driving circuit electrically connected to the plurality of operation signal lines and applying a driving waveform for charging the node capacitor to one or more operation signal lines of the plurality of operation signal lines; And a sensing circuit electrically connected to the plurality of sensing signal lines and outputting a voltage corresponding to a difference in capacitance of a node capacitor corresponding to each of the two sensing signal lines.

여기서, 상기 감지회로는 Here, the sensing circuit

다수의 감지신호선에 각각 전기적으로 연결되어 대응하는 노드 커패시터의 커패시턴스에 비례하는 감지전압을 각각 출력하는 다수의 커패시턴스-전압 컨버터; 및 상기 다수의 커패시턴스-전압 컨버터 중 2개의 커패시턴스-전압 컨버터의 출력전압에 대한 차 연산을 각각 수행하는 다수의 차동신호 처리기를 포함한다. A plurality of capacitance-voltage converters electrically connected to the plurality of sensing signal lines, respectively, and outputting sensing voltages proportional to capacitances of corresponding node capacitors; And a plurality of differential signal processors each performing a difference operation on output voltages of two capacitance-voltage converters among the plurality of capacitance-voltage converters.

또한, 상기 차동신호 처리기는 In addition, the differential signal processor

제1 동작모드 또는 제2 동작모드에 따라 인접하는 2개의 커패시턴스-전압 컨버터의 출력전압에 대한 방향성 뺄셈 연산을 수행하는 방향성 감산기; 및 상기 방향성 감산기에서 수행하는 방향성 뺄셈 연산의 결과를 누적하여 출력하는 적분기를 포함한다. A directional subtractor for performing a directional subtraction operation on the output voltages of two adjacent capacitance-voltage converters according to the first operation mode or the second operation mode; And an integrator that accumulates and outputs the result of the directional subtraction operation performed by the directional subtractor.

본 발명의 특징에 따른 터치패널의 구동방법은 The driving method of the touch panel according to the characteristics of the present invention

다수의 동작신호선, 상기 다수의 동작신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지신호선, 및 각각 대응하는 동작신호선과 대응하는 감지신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널을 구동하는 방법으로서, A method of driving a touch panel including a plurality of operation signal lines, a plurality of detection signal lines insulated from the plurality of operation signal lines, and a plurality of node capacitors formed by corresponding operation signal lines and corresponding detection signal lines, respectively.

(a) 상기 다수의 동작신호선 중 하나 이상의 동작신호선에 상기 노드 커패시터를 충전하기 위한 구동파형을 인가하는 단계; 및 (b) 제1 감지신호선에 대응하는 제1 노드 커패시터의 커패시턴스와 제2 감지신호선에 대응하는 제2 노드 커패시터의 커패시턴스의 차이에 대응하는 전압을 출력하는 단계를 포함한다. (a) applying a driving waveform for charging the node capacitor to at least one of the plurality of operation signal lines; And (b) outputting a voltage corresponding to a difference between the capacitance of the first node capacitor corresponding to the first sensing signal line and the capacitance of the second node capacitor corresponding to the second sensing signal line.

본 발명은 인접하는 커패시턴스-전압 컨버터의 출력전압에 대한 차 연산을 누적하여 수행하기 때문에, 공통 노이즈에 의해 발생되는 터치스크린 장치의 오동작을 방지할 수 있다. Since the present invention accumulates and performs a difference operation on the output voltages of adjacent capacitance-voltage converters, it is possible to prevent malfunction of the touch screen device caused by common noise.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동회로를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 감지회로를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차동신호 처리기를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구동파형 생성부를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 9은 제1 동작모드에 따른 구동방법을 나타내는 도면이다.
도 10 내지 도 13은 제2 동작모드에 따른 구동방법을 나타내는 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 제거 효과를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a touch screen device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a driving circuit according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a sensing circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a differential signal processor according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a driving waveform generator according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 to 9 are diagrams illustrating a driving method according to a first operation mode.
10 to 13 illustrate a driving method according to a second operation mode.
14 and 15 are diagrams illustrating a noise removing effect according to an embodiment of the present invention.

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. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. The terms used below are merely for referring to specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Also, the singular forms used below include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite meanings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸다.1 illustrates a touch screen device according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치는 터치 패널(100), 구동회로(200), 감지회로(300), 아날로그-디지털 컨버터(이하 'AD 컨버터'라 함, 400) 및 제어부(500)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the touch screen device according to the embodiment of the present invention may include a touch panel 100, a driving circuit 200, a sensing circuit 300, and an analog-to-digital converter (hereinafter referred to as an “AD converter”). 400 and the control unit 500.

터치 패널(100)은 서로 절연되어 형성되는 다수의 동작신호선(X1, X2, X3,..Xn)과 다수의 감지신호선(Y1, Y2, Y3,...Ym)을 포함한다. 도 1에서는 편의상 동작신호선과 감지신호선을 각각 선으로 표시하였으나, 실제로는 전극패턴으로 구현된다. 본 명세서에서, 감지신호선은 감지 라인, 감지선, 감지 전극 등의 용어와 혼용될 수 있고, 동작신호선은 동작 라인, 동작선, 동작 전극 등의 용어와 혼용될 수 있다. 또한, 도 1에서는 다수의 동작신호선과 다수의 감지신호선이 서로 절연되어 교차하는 것으로 표시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 동작신호선과 감지신호선이 교차하지 않을 수도 있다. The touch panel 100 includes a plurality of operation signal lines X1, X2, X3, .. Xn and a plurality of sensing signal lines Y1, Y2, Y3,... In FIG. 1, the operation signal lines and the detection signal lines are respectively indicated by lines for convenience, but are actually implemented as electrode patterns. In the present specification, the sensing signal line may be used interchangeably with terms such as sensing line, sensing line, sensing electrode, and the like, and the operation signal line may be mixed with terms such as operating line, operating line, and operating electrode. In addition, in FIG. 1, the plurality of operation signal lines and the plurality of detection signal lines are shown to cross each other by being insulated from each other. However, the present invention is not limited thereto, and the operation signal lines and the detection signal lines may not cross each other.

터치 지점을 나타내는 센싱 노드(110)는 하나의 감지신호선과 하나의 동작신호선에 의해 정의되며, 각 센싱노드(110)는 노드 커패시터(112)를 포함한다. 노드 커패시터(112)는 서로 절연되어 분리되는 동작신호선과 감지신호선에 의해 형성된다. 도 1에서는 i번째 동작신호선과 j번째 감지신호선에 의해 형성되는 노드 커패시터(112)의 커패시턴스를 Cij로 표기하였다. The sensing node 110 representing the touch point is defined by one sensing signal line and one operation signal line, and each sensing node 110 includes a node capacitor 112. The node capacitor 112 is formed by an operation signal line and a detection signal line that are insulated from and separated from each other. In FIG. 1, the capacitance of the node capacitor 112 formed by the i-th operation signal line and the j-th detection signal line is denoted by Cij.

구동회로(200)는 다수의 동작신호선(X1, X2, X3,..Xn)에 전기적으로 연결되며, 구동파형을 다수의 동작신호선에 순차적으로 또는 동시에 인가한다. 이때, 구동파형은 후술하는 바와 같이 양의 전원전압(또는 음의 전원전압)과 접지전압의 조합으로 이루어지며, 구체적인 구동파형은 구동회로(200)의 구동 스위치의 온/오프 동작 순서에 의해 결정된다. 본 발명의 실시예에 따른 구동회로(200)는 두 가지 모드의 동작파형(즉, 제1 동작모드의 구동파형과 제2 동작모드의 구동파형)을 소정 시퀀스로 다수의 동작신호선(X1, X2, X3,..Xn)에 출력한다. 이때, 제1 동작모드의 구동파형은 노드 커패시터를 양의 전압으로 충전하기 위한 구동파형으로 양의 전압(VDD)과 접지 전압으로 이루어지며, 제2 동작모드의 구동파형은 노드 커패시터를 음의 전압으로 충전하기 위한 구동파형으로 음의 전압(-VDD)과 접지 전압으로 이루어진다. The driving circuit 200 is electrically connected to the plurality of operation signal lines X1, X2, X3, .. Xn, and applies driving waveforms to the plurality of operation signal lines sequentially or simultaneously. At this time, the driving waveform is made of a combination of a positive power supply voltage (or negative power supply voltage) and ground voltage as described later, the specific drive waveform is determined by the on / off operation sequence of the drive switch of the drive circuit 200. do. The driving circuit 200 according to an exemplary embodiment of the present invention uses a plurality of operation signal lines X1 and X2 in a predetermined sequence of two operating waveforms (ie, a driving waveform of the first operation mode and a driving waveform of the second operation mode). , X3, .. Xn). In this case, the driving waveform of the first operation mode is a driving waveform for charging the node capacitor with a positive voltage. The driving waveform of the first operation mode includes a positive voltage (VDD) and a ground voltage. It is a driving waveform for charging with negative voltage (-VDD) and ground voltage.

감지회로(300)는 다수의 감지신호선(Y1, Y2, Y3,...Ym)에 전기적으로 연결되며, 구동파형이 인가되는 감지신호선에 대응하는 노드 커패시터(112)의 커패시턴스(Cij)를 측정한다. 이때, 각 노드 커패시터(112)의 커패시턴스(Cij) 측정은 감지회로(300)의 감지스위치의 동작에 의해 구현된다. The sensing circuit 300 is electrically connected to the plurality of sensing signal lines Y1, Y2, Y3, ... Ym, and measures the capacitance Cij of the node capacitor 112 corresponding to the sensing signal line to which a driving waveform is applied. do. At this time, the capacitance (Cij) measurement of each node capacitor 112 is implemented by the operation of the sensing switch of the sensing circuit (300).

본 발명의 실시예에 따른 감지회로(300)는 인접하는 감지신호선에 각각 대응하는 노드 커패시터의 커패시턴스의 차에 대응하는 전압을 출력한다. The sensing circuit 300 according to the exemplary embodiment of the present invention outputs a voltage corresponding to a difference in capacitance of node capacitors corresponding to adjacent sensing signal lines, respectively.

AD 컨버터(400)는 감지회로(300)에 의해 출력된 인접하는 노드 커패시턴스의 차이에 대응하는 전압을 디지털 값으로 변환하여 출력한다. The AD converter 400 converts and outputs a voltage corresponding to the difference between adjacent node capacitances output by the sensing circuit 300 into a digital value.

제어부(500)는 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치의 전체적인 동작을 제어한다. The controller 500 controls the overall operation of the touch screen device according to the embodiment of the present invention.

다음은 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구동회로(200)를 보다 상세하게 설명한다. Next, the driving circuit 200 according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 2.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구동회로(200)는 구동파형생성부(220)와 멀티플렉서(240)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the driving circuit 200 according to the embodiment of the present invention includes a driving waveform generator 220 and a multiplexer 240.

구동파형 생성부(220)는 노드 커패시터를 소정 전압으로 충전시키기 위한 충전전압을 생성하는 것으로서, 양의 전원전압(VDD), 음의 전원전압(-VDD), 제1 내지 제3 구동 스위치(S1, S2, S3)를 포함한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따르면 구동파형 생성부(220)는 노드 커패시터(112)를 양의 전압으로 충전시키기 위한 제1 모드의 구동파형과 노드 커패시터(112)를 음의 전압으로 충전시키기 위한 제2 모드의 구동파형을 소정 시퀀스로 출력한다. The driving waveform generator 220 generates a charging voltage for charging the node capacitor to a predetermined voltage, and includes a positive power supply voltage VDD, a negative power supply voltage (-VDD), and first to third driving switches S1. , S2, S3). In this case, according to an exemplary embodiment of the present invention, the driving waveform generator 220 may be configured to charge the driving waveform of the first mode and the node capacitor 112 to a negative voltage to charge the node capacitor 112 to a positive voltage. The driving waveforms of the second mode are output in a predetermined sequence.

멀티플렉서(240)는 구동파형 생성부(220)에 의해 생성된 제1 모드의 구동파형 또는 제2 모드의 구동파형을 다수의 동작신호선(X1, X2,..., Xn) 중 하나에 선택적으로 인가한다. The multiplexer 240 selectively selects the driving waveform of the first mode or the driving waveform of the second mode generated by the driving waveform generator 220 to one of the plurality of operation signal lines X1, X2,..., Xn. Is authorized.

본 발명의 실시예에 따르면 하나의 구동파형 생성부(220)와 멀티플렉서(240)를 이용해서 다수의 동작신호선에 해당하는 구동파형을 선택적으로 인가하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 동작신호선의 개수만큼의 다수의 구동파형 생성부(220)를 마련한 후, 각 구동파형 생성부가 대응하는 동작신호선에 해당하는 구동파형을 동시에 인가할 수도 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the driving waveforms corresponding to the plurality of operation signal lines are selectively applied using one driving waveform generator 220 and the multiplexer 240, but the present invention is not limited thereto. After providing as many drive waveform generators 220 as the number, each drive waveform generator may simultaneously apply the drive waveforms corresponding to the corresponding operation signal lines.

다음은 도 3를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 감지회로(300)를 보다 상세하게 설명한다. Next, the sensing circuit 300 according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 3.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 감지회로(300)는 커패시턴스-전압 컨버터부(이하, 'C-V 컨버터'라고도 함, 320)와 차동신호 처리부(340)를 포함한다. As illustrated in FIG. 3, the sensing circuit 300 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a capacitance-voltage converter (hereinafter, also referred to as a “C-V converter”) 320 and a differential signal processor 340.

커패시턴스-전압 컨버터부(320)는 다수의 감지신호선(Y1, Y2, ..., Ym)에 각각 전기적으로 연결되는 다수의 커패시턴스-전압 컨버터(이하, 'C-V 컨버터'라고도 함, 320a, 320b,...320m)를 포함하며, 각 감지신호선에 대응하는 노드 커패시터(112)의 커패시턴스를 전압으로 변환하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 다수의 C-V 컨버터(320a, 320b,...320m)는 각각 전기적으로 연결되는 감지신호선에 대응되는 노드 커패시터(112)의 커패시턴스에 비례하는 감지전압을 출력한다. The capacitance-voltage converter 320 is a plurality of capacitance-voltage converters (hereinafter, also referred to as 'CV converters') electrically connected to the plurality of sensing signal lines Y1, Y2, ..., Ym, respectively, 320a, 320b, 320m), and converts the capacitance of the node capacitor 112 corresponding to each sensing signal line into a voltage. Specifically, the plurality of C-V converters 320a, 320b, ... 320m output sensing voltages proportional to the capacitance of the node capacitor 112 corresponding to the sensing signal lines electrically connected to each other.

차동신호 처리부(340)는 인접하는 2개의 C-V 컨버터의 출력전압(감지전압)의 차 신호(differential signal)를 처리하는 다수의 차동신호 처리기(340b, 340c,..., 340m)를 포함한다. 또한, 차동신호 처리부(340)는 첫번째 C-V 컨버터(320a)의 출력전압(감지전압)과 기준 전압(Vref)의 차 신호를 처리하는 차동신호처리기(340a)와 마지막 C-V 컨버터(320m)의 출력전압과 기준 전압의 차 신호를 처리하는 차동신호처리기(340m+1)를 포함한다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따르면 각 차동신호 처리기(340b, 340c,..., 340m)는 인접하는 C-V 컨버터의 출력전압에 대한 차 연산을 누적하여 수행한다. The differential signal processor 340 includes a plurality of differential signal processors 340b, 340c,..., 340m which process differential signals of output voltages (detection voltages) of two adjacent C-V converters. In addition, the differential signal processor 340 outputs the differential signal processor 340a and the last CV converter 320m that process the difference signal between the output voltage (detection voltage) and the reference voltage Vref of the first CV converter 320a. And a differential signal processor (340m + 1) for processing the difference signal between and the reference voltage. Specifically, according to an embodiment of the present invention, each differential signal processor 340b, 340c, ..., 340m accumulates a difference operation on output voltages of adjacent C-V converters.

다음은 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차동신호 처리기를 보다 상세하게 설명한다. Next, a differential signal processor according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 4.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차동신호 처리기(340a, 340b)는 방향성 감산기(342a, 342b)와 적분기(344a, 344b)를 포함한다. As shown in FIG. 4, the differential signal processors 340a and 340b according to the embodiment of the present invention include directional subtractors 342a and 342b and integrators 344a and 344b.

방향성 감산기(342a, 342b)는 동작모드에 따라 C-V 컨버터의 출력전압의 뺄셈 연산의 방향을 다르게 한다. 예컨대, C-V 컨버터(320a, 320b)의 출력전압을 각각 Vd1, Vd2라고 할때, 방향성 감산기(342a)는 제1 동작모드로 동작하는 경우(즉, 노드 커패시터에 양의 충전 전압이 인가되는 경우)에는 C-V 컨버터(320a)의 출력전압(Vd1)에서 C-V 컨버터(320b)의 출력전압(Vd2)을 빼는 연산(즉, Vd1-Vd2)을 수행하고, 제2 동작모드로 동작하는 경우(즉, 노드 커패시터에 음의 충전전압이 인가되는 경우)에는 C-V 컨버터(320b)의 출력전압(Vd2)에서 C-V 컨버터(320a)의 출력전압(Vd1)을 빼는 연산(즉, Vd2-Vd1)을 수행한다. Directional subtractors 342a and 342b change the direction of the subtraction operation of the output voltage of the C-V converter according to the operation mode. For example, when the output voltages of the CV converters 320a and 320b are referred to as Vd1 and Vd2, respectively, the directional subtractor 342a operates in the first operation mode (that is, when a positive charging voltage is applied to the node capacitor). In the operation of subtracting the output voltage Vd2 of the CV converter 320b from the output voltage Vd1 of the CV converter 320a (that is, Vd1-Vd2), and operating in the second operation mode (that is, the node). When a negative charging voltage is applied to the capacitor, an operation of subtracting the output voltage Vd1 of the CV converter 320a from the output voltage Vd2 of the CV converter 320b (that is, Vd2-Vd1) is performed.

이하에서는 방향성 감산기(342a, 342b)가 동작모드에 따라 뺄셈 연산의 방향을 달리하여 수행하는 뺄셈 연산을 일반적인 뺄셈 연산과 구분하기 위해, "방향성 뺄셈연산"이라 칭하고, 제1 동작모드시의 뺄셈연산은 "양의 뺄셈연산", 제2 동작모드시의 뺄셈연산은 "음의 뺄셈연산"이라 칭한다. Hereinafter, in order to distinguish a subtraction operation performed by the directional subtractors 342a and 342b by changing the direction of the subtraction operation according to an operation mode from a general subtraction operation, a subtraction operation in the first operation mode is referred to as a "directional subtraction operation". Is a positive subtraction operation, and the subtraction operation in the second operation mode is called a negative subtraction operation.

적분기(344a, 344b)는 방향성 감산기(342a, 342b)에 의해 수행된 방향성 뺄셈연산의 결과를 누적하여 출력한다. The integrators 344a and 344b accumulate and output the results of the directional subtraction operation performed by the directional subtractors 342a and 342b.

다음은 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 C-V 컨버터(320a)를 보다 상세하게 설명한다. Next, the C-V converter 320a according to the exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 5.

도 5에서는 1번째 감지신호선(Y1)에 연결되는 C-V 컨버터(320a)만을 도시하였으나, 실제로는 m개의 감지신호선에 m개의 C-V 컨버터가 전기적으로 연결된다. 또한, 도 5에서는 설명의 편의상 i번째 동작신호선(Xi)에 연결된 구동파형 생성부(220)를 예로서 설명한다. In FIG. 5, only the C-V converter 320a connected to the first sensing signal line Y1 is illustrated. In practice, m C-V converters are electrically connected to the m sensing signal lines. In FIG. 5, for convenience of description, the driving waveform generator 220 connected to the i-th operation signal line Xi will be described as an example.

C-V 컨버터(320a)는 제1 및 제2 감지스위치(S4, S5), 기준 커패시터(310), 및 리셋 스위치(S6)를 포함한다. The C-V converter 320a includes first and second sensing switches S4 and S5, a reference capacitor 310, and a reset switch S6.

제1 감지스위치(S4)는 노드 커패시터(112)의 타단인 감지신호선(Y1)과 접지 사이에 전기적으로 연결된다. The first sensing switch S4 is electrically connected between the sensing signal line Y1, which is the other end of the node capacitor 112, and the ground.

증폭기(320)는 차동 증폭기(differential amplifier)이며, 반전단자는 노드 커패시터의 타단인 감지신호선(Y1)에 전기적으로 연결되고 비반전단자는 접지된다. 이하에서는 증폭기(330)의 예로서 통상의 연산 증폭기(OP AMP)를 설명하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 이외의 다른 차동 증폭기를 사용할 수도 있다. The amplifier 320 is a differential amplifier. The inverting terminal is electrically connected to the sensing signal line Y1 which is the other end of the node capacitor, and the non-inverting terminal is grounded. Hereinafter, a typical operational amplifier (OP AMP) will be described as an example of the amplifier 330. However, the present invention is not limited thereto, and other differential amplifiers may be used.

기준 커패시터(310)는 연산증폭기(330)의 반전단자와 출력단자 사이에 전기적으로 연결된다. 즉, 기준 커패시터(310)는 연산증폭기(330)의 출력을 연산증폭기(330)의 입력으로 부귀환(negative feedback)시키는 역할을 수행한다. The reference capacitor 310 is electrically connected between the inverting terminal and the output terminal of the operational amplifier 330. That is, the reference capacitor 310 serves to negative feedback the output of the operational amplifier 330 to the input of the operational amplifier 330.

제2 감지스위치(S5)는 노드 커패시터(112)의 타단과 기준 커패시터(310)(즉, 연산 증폭기(330)의 반전단자) 사이에 전기적으로 연결되며, 노드 커패시터(112)에 충전된 전압이 기준 커패시터에 전달되는 것을 스위칭하는 역할을 수행한다. The second sensing switch S5 is electrically connected between the other end of the node capacitor 112 and the reference capacitor 310 (that is, the inverting terminal of the operational amplifier 330), and the voltage charged in the node capacitor 112 is It serves to switch what is delivered to the reference capacitor.

리셋 스위치(S6)는 기준 커패시터(310)의 양단 사이에 전기적으로 연결되며, 기준 커패시터(310)에 충전된 전압의 초기화(리셋)를 스위칭하는 역할을 수행한다. The reset switch S6 is electrically connected between both ends of the reference capacitor 310, and serves to switch the initialization (reset) of the voltage charged in the reference capacitor 310.

본 발명의 실시예에 따르면, 기준 커패시터(310)의 양단에는 후술하는 바와 같이 노드 커패시터(112)의 충방전 동작에 응답하여, 노드 커패시터의 커패시턴스(C1)에 대응하는 전압이 충전된다.According to the exemplary embodiment of the present invention, a voltage corresponding to the capacitance C1 of the node capacitor is charged at both ends of the reference capacitor 310 in response to the charge / discharge operation of the node capacitor 112 as described below.

다음은 도 6 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치의 구동방법을 설명한다. Next, a method of driving a touch screen device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 13.

본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치는 제1 동작모드 또는 제2 동작모드로 구동한다. 제1 동작모드와 제2 동작모드는 도 9 및 도 13에 도시한 바와 같이, 노드 커패시터 충전단계, 기준 커패시터로의 전달단계, 차신호 출력단계 및 기준 커패시터의 리셋 단계로 이루어진다. 도 9 및 도 13에서 "충전" 및 "방전"은 각각 노드 커패시터의 충전 및 방전 동작을 의미하며, "전달"은 기준 커패시터에 단위충전전압이 충전(전달)되는 동작을 의미한다. The touch screen device according to an embodiment of the present invention operates in the first operation mode or the second operation mode. As shown in FIGS. 9 and 13, the first operation mode and the second operation mode include a node capacitor charging step, a transfer to a reference capacitor, a difference signal output step, and a reset step of the reference capacitor. 9 and 13, "charge" and "discharge" refer to charging and discharging operations of the node capacitor, respectively, and "delivery" refers to an operation in which the unit charging voltage is charged (transmitted) to the reference capacitor.

먼저 도 6 내지 도 9를 참조해서 제1 동작모드의 동작을 설명한다. First, the operation of the first operation mode will be described with reference to FIGS. 6 to 9.

제1 동작모드에 따르면, 제3 동작스위치(S3)는 오프상태를 유지하며, 다른 스위치(S1, S2, S4, S5)의 온/오프 동작에 따라 노드 커패시터(112)가 충전되거나 방전된다. According to the first operation mode, the third operation switch S3 maintains the off state, and the node capacitor 112 is charged or discharged according to the on / off operation of the other switches S1, S2, S4, and S5.

(1)노드 커패시터의 충전단계(1) charging stage of node capacitor

먼저 노드 커패시터(112)의 충전 동작을 설명하면, 제1 구동스위치(S1)와 제1 감지스위치(S4)가 온되고, 제2 구동스위치(S2)와 제2 감지스위치(S5)가 오프된다. 이 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 노드 커패시터(112)의 양단(Vx)은 양의 전원전압(VDD)으로 충전된다. First, the charging operation of the node capacitor 112 will be described. The first driving switch S1 and the first sensing switch S4 are turned on, and the second driving switch S2 and the second sensing switch S5 are turned off. . In this case, as shown in FIG. 9, both ends Vx of the node capacitor 112 are charged with the positive power supply voltage VDD.

(2) 기준 커패시터로의 전달단계 (노드 커패시터 방전단계)(2) Transfer to reference capacitor (node capacitor discharge step)

노드 커패시터(112)의 양단(Vx)이 양의 전원전압(VDD)으로 충전되고 나서, 노드 커패시터(112)의 방전 동작이 수행되는데, 도 7에 도시한 바와 같이 제1 구동스위치(S1)와 제1 감지스위치(S4)가 오프되고 제2 구동스위치(S2)와 제2 감지스위치(S5)가 온된다. 이 경우, 노드 커패시터(112)의 양단(Vx)은 접지 전위까지 방전되며, 기준 커패시터(310)의 양단(Vy)에는 단위충전전압(Vd)이 충전(전달)된다. After both ends Vx of the node capacitor 112 are charged with the positive power supply voltage VDD, the discharge operation of the node capacitor 112 is performed. As shown in FIG. 7, the first driving switch S1 and The first sensing switch S4 is turned off and the second driving switch S2 and the second sensing switch S5 are turned on. In this case, both ends Vx of the node capacitor 112 are discharged to the ground potential, and the unit charge voltage Vd is charged (transmitted) at both ends Vy of the reference capacitor 310.

이때, 단위충전전압(Vd)은 다음의 수학식에 의해 결정된다. At this time, the unit charge voltage (Vd) is determined by the following equation.

Figure pat00001
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(여기서, Vd는 단위충전전압, C1는 노드 커패시터의 커패시턴스, C0는 터치동작이 수행되지 않은 경우의 노드 커패시터의 커패시턴스(기본 커패시턴스), dC는 터치 동작이 수행되는 경우의 커패시턴스의 변화량, Ct는 기준 커패시터의 커패시턴스, VDD는 전원전압, V0는 터치동작이 수행되지 않은 경우의 단위 충전전압, dV는 터치 동작이 수행되는 경우의 단위 충전전압의 변화량)Where Vd is the unit charge voltage, C1 is the capacitance of the node capacitor, C0 is the capacitance of the node capacitor when the touch operation is not performed (basic capacitance), and dC is the change in capacitance when the touch operation is performed, and Ct is Capacitance of the reference capacitor, VDD is the supply voltage, V0 is the unit charge voltage when no touch operation is performed, and dV is the amount of change in unit charge voltage when the touch operation is performed)

수학식 1로부터 알 수 있듯이, 기준 커패시터(310)의 양단에 충전된 단위 충전전압(Vd)의 크기는 노드 커패시터의 커패시턴스(C1)에 비례하고, 노드 커패시터의 커패시턴스는 기본 커패시턴스(C0)와 노드 커패시터의 커패시턴스 변화량(dC)의 합이므로, 단위 충전 전압의 크기의 변화량(dV)을 통해 노드 커패시터의 커패시턴스의 변화량(즉, 센싱노드에의 접촉여부)을 감지할 수 있다. As can be seen from Equation 1, the magnitude of the unit charging voltage Vd charged across the reference capacitor 310 is proportional to the capacitance C1 of the node capacitor, and the capacitance of the node capacitor is the basic capacitance C0 and the node. Since the capacitance change amount dC of the capacitor is the sum, it is possible to detect the change amount of the capacitance of the node capacitor (that is, whether it is in contact with the sensing node) through the change amount dV of the unit charge voltage.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 동작모드에서 노드 커패시터(112)의 충전 단계 이후에 기준 커패시터로의 전달 단계 동작이 수행되나, 이와 달리 노드 커패시터(112)의 충전 단계와 기준 커패시터로의 전달 단계 동작이 동시에 수행되도록 할 수도 있다. According to the exemplary embodiment of the present invention, after the charging step of the node capacitor 112 is performed in the first operation mode, the step of transferring to the reference capacitor is performed. Alternatively, the charging step of the node capacitor 112 and the transfer to the reference capacitor are performed. It is also possible to allow step operations to be performed simultaneously.

(3) 차신호 출력단계 (3) difference signal output stage

기준 커패시터(310)로의 전달단계 이후에는, 차동신호 처리기가 인접하는 감지신호선에 대응하는 기준 커패시터(310)에 충전(전달)된 전압에 대해 양의 뺄셈연산을 수행한다. After the transfer to the reference capacitor 310, the differential signal processor performs a positive subtraction operation on the voltage charged (transmitted) to the reference capacitor 310 corresponding to the adjacent sensing signal line.

(4) 기준 커패시터 리셋단계 (4) Resetting the Reference Capacitor

차동신호 처리기가 양의 뺄셈연산을 수행한 이후에는, 도 8에 도시한 바와 같이 리셋 스위치(S6)가 온되어 기준 커패시터(310)에 충전된 전압을 초기화(리셋)한다. After the differential signal processor performs a positive subtraction operation, as shown in FIG. 8, the reset switch S6 is turned on to initialize (reset) the voltage charged in the reference capacitor 310.

다음에는 도 10 내지 도 13을 참조하여, 제2 동작모드의 동작을 설명한다. 제2 동작모드에 따르면, 제1 동작스위치(S1)는 오프상태를 유지하며, 다른 스위치(S2, S3, S4, S5)의 온/오프 동작에 따라 노드 커패시터(112)가 충전되거나 방전된다. Next, the operation of the second operation mode will be described with reference to FIGS. 10 to 13. According to the second operation mode, the first operation switch S1 maintains the off state, and the node capacitor 112 is charged or discharged according to the on / off operation of the other switches S2, S3, S4, and S5.

(5) 노드 커패시터의 충전단계(5) charging stage of node capacitor

먼저 노드 커패시터(112)의 충전 동작을 설명하면, 제3 구동스위치(S3)와 제1 감지스위치(S4)가 온되고, 제2 구동스위치(S2)와 제2 감지스위치(S5)가 오프된다. 이 경우, 도 10에 도시한 바와 같이, 노드 커패시터(112)의 양단(Vx)은 음의 전원전압(VDD)으로 충전된다. First, the charging operation of the node capacitor 112 will be described. The third driving switch S3 and the first sensing switch S4 are turned on, and the second driving switch S2 and the second sensing switch S5 are turned off. . In this case, as shown in FIG. 10, both ends Vx of the node capacitor 112 are charged to the negative power supply voltage VDD.

(6) 기준 커패시터로의 전달단계 (노드 커패시터 방전단계)(6) Transfer to reference capacitor (node capacitor discharge step)

노드 커패시터(112)의 양단(Vx)이 음의 전원전압(-VDD)으로 충전되고 나서, 노드 커패시터(112)의 방전 동작이 수행되는데, 도 8에 도시한 바와 같이 제3 구동스위치(S3)와 제1 감지스위치(S4)가 오프되고 제2 구동스위치(S2)와 제2 감지스위치(S5)가 온된다. 이 경우, 노드 커패시터(112)의 양단(Vx)은 접지 전위까지 방전되며, 기준 커패시터(310)의 양단(Vy)에는 음의 단위충전전압(-Vd)이 충전(전달)된다. After both ends (Vx) of the node capacitor 112 is charged to a negative power supply voltage (-VDD), the discharge operation of the node capacitor 112 is performed. As shown in FIG. 8, the third driving switch S3 is performed. And the first sensing switch S4 is turned off and the second driving switch S2 and the second sensing switch S5 are turned on. In this case, both ends Vx of the node capacitor 112 are discharged to the ground potential, and a negative unit charge voltage (-Vd) is charged (transmitted) at both ends Vy of the reference capacitor 310.

본 발명의 실시예에 따르면, 제2 동작모드에서 노드 커패시터(112)의 충전 단계 이후에 기준 커패시터로의 전달 단계 동작이 수행되나, 이와 달리 노드 커패시터(112)의 충전 단계와 기준 커패시터로의 전달 단계 동작이 동시에 수행되도록 할 수도 있다. According to the exemplary embodiment of the present invention, after the charging step of the node capacitor 112 is performed in the second operation mode, the step of transferring to the reference capacitor is performed. Alternatively, the charging step of the node capacitor 112 and the transfer to the reference capacitor are performed. It is also possible to allow step operations to be performed simultaneously.

(7) 차 신호 출력단계 (7) difference signal output stage

기준 커패시터(310)로의 전달단계 이후에는, 차동신호 처리기가 인접하는 감지신호선에 대응하는 기준 커패시터(310)에 충전(전달)된 전압에 대해 음의 뺄셈연산을 수행한다. After the transfer to the reference capacitor 310, the differential signal processor performs a negative subtraction operation on the voltage charged (transferred) to the reference capacitor 310 corresponding to the adjacent sensing signal line.

(8) 기준 커패시터 리셋단계 (8) Reset Reference Capacitor

차동신호 처리기가 양의 뺄셈연산을 수행한 이후에는, 리셋 스위치(S6)가 온되어 기준 커패시터(310)에 충전된 전압을 초기화(리셋)한다. After the differential signal processor performs a positive subtraction operation, the reset switch S6 is turned on to initialize (reset) the voltage charged in the reference capacitor 310.

본 발명의 실시예에 따른 C-V 컨버터는 스위치드 커패시터(switched capacitor)를 이용한 것이므로, 기본적으로 FIR(Finite Impulse Response) 필터의 특성을 가지고 있다. 즉, 터치스크린 장치를 제1 동작모드 또는 제2 동작모드로 구동시키는 것을 1회로 하였을 때, N회 구동시 N 탭을 가진 FIR 필터로 동작한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 구동회로 및 감지회로는 제1 동작모드 또는 제2 동작모드의 소정 조합 또는 구동횟수(N)에 따라 여러 가지 필터링특성을 갖는 필터로서 동작할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 노드 커패시터(112)를 양의 전원전압(+VDD)으로 충전한 후 이에 대응하는 양의 전압(+Vd)을 기준 커패시터(310)에 전달하는 제1 동작모드(비트값 1)와, 노드 커패시터(112)를 음의 전원전압(-VDD)으로 충전한 후 이에 대응하는 음의 전압(-Vd)을 기준 커패시터에 전달하는 제2 동작모드(비트값 -1)를 소정 시퀀스로 조합하여 터치스크린 장치를 구동함으로써, 외부로부터의 노이즈에 의한 오동작을 억제할 수 있다. Since the C-V converter according to the embodiment of the present invention uses a switched capacitor, the C-V converter basically has the characteristics of a finite impulse response (FIR) filter. That is, when the touch screen device is driven in the first operation mode or the second operation mode in one circuit, the touch screen device operates as an FIR filter having N taps after N drivings. In this case, the driving circuit and the sensing circuit according to the embodiment of the present invention may operate as a filter having various filtering characteristics according to a predetermined combination or driving frequency N of the first operation mode or the second operation mode. That is, in the exemplary embodiment of the present invention, the node capacitor 112 is charged with the positive power supply voltage (+ VDD), and then the first operation mode for transmitting the corresponding positive voltage (+ Vd) to the reference capacitor 310 ( Bit value 1) and a second operation mode (bit value -1) that charges the node capacitor 112 with a negative power supply voltage (-VDD) and transfers a corresponding negative voltage (-Vd) to the reference capacitor. By combining the in a predetermined sequence to drive the touch screen device, it is possible to suppress malfunction due to noise from the outside.

본 발명의 실시예에서는 스위치드 커패시터(switched capacitor)를 이용하여 C-V 컨버터를 구현하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방식의 회로를 사용하여 노드 커패시터의 커패시턴스에 대응하는 전압을 출력하는 C-V 컨버터를 구현할 수도 있다. In the exemplary embodiment of the present invention, a CV converter is implemented using a switched capacitor. However, the present invention is not limited thereto, and a CV converter which outputs a voltage corresponding to the capacitance of the node capacitor using various circuits may be provided. It can also be implemented.

이상적인 경우에는 노드 커패시터에 충전된 전압(전하)만이 C-V 컨버터의 기준 커패시터에 전달되지만 실제로는 외부의 공통 노이즈에 의해 충전된 전압(전하)가 C-V 컨버터에 전달되므로, 노드 커패시터의 커패시턴스 변화량을 정확히 측정하기가 어려운 문제점이 발생한다. In the ideal case, only the voltage (charge) charged to the node capacitor is transferred to the reference capacitor of the CV converter, but in reality, the voltage (charge) charged by external common noise is transferred to the CV converter, thus accurately measuring the capacitance change of the node capacitor. Problems arise that are difficult to do.

다음에는 도 14 및 도 15를 참조하여, 공통 노이즈의 영향을 고려한 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치의 구동방법을 설명한다. Next, referring to FIGS. 14 and 15, a driving method of a touch screen device according to an exemplary embodiment of the present invention considering the influence of common noise will be described.

도 14는 공통 노이즈를 고려한 C-V 컨버터(320a, 320b)의 출력전압 파형을 나타내는 도면이다. 14 is a diagram illustrating output voltage waveforms of the C-V converters 320a and 320b in consideration of common noise.

도 14에 도시한 바와 같이, 구동파형 생성부(220)는 to구간에는 제1 동작모드의 구동파형(즉, 양의 전압)을 인가하고, 이후의 t1구간에는 제2 동작모드의 구공파형(즉, 음의 전압)을 인가한다고 가정하였다. 또한, 제1 감지신호선(Y1)에 대응하는 노드 커패시터(C1)에는 터치 동작이 수행되어 커패시턴스가 C0+dC가 되고, 제2 감지신호선(Y2)에 대응하는 노드 커패시터(C2)에는 터치 동작이 수행되지 않아 커패시턴스가 C0라 가정한다. As shown in FIG. 14, the driving waveform generator 220 applies a driving waveform (that is, a positive voltage) of the first operation mode to the to section, and applies a sphere waveform of the second operation mode to the subsequent t1 section. That is, it is assumed that a negative voltage) is applied. In addition, a touch operation is performed on the node capacitor C1 corresponding to the first sensing signal line Y1, and the capacitance becomes C0 + dC, and a touch operation is performed on the node capacitor C2 corresponding to the second sensing signal line Y2. It is assumed that the capacitance is C0 since it is not performed.

도 14에서는 공통 노이즈에 의한 영향을 전류원(CN)으로 모델링하였으다. In FIG. 14, the influence of the common noise is modeled as the current source CN.

도 14에 도시한 바와 같이, C-V 컨버터(320a, 320b)는 노드 커패시턴스의 영향뿐만 아니라 공통 노이즈에 의해서도 영향을 받기 때문에, C-V 컨버터(320a)는 기본 커패시턴스(C0)에 대응하는 전하량(C0 charge), 커패시턴스의 변화량(dC)에 대응하는 전하량(dC charge), 공통 노이즈 성분에 대응하는 전하량(CM Noise charge)의 합에 비례하는 전압(①+②+③)을 출력하며, C-V 컨버터(320b)는 기본 커패시턴스(C0)에 대응하는 전하량(C0 charge)과 공통 노이즈 성분에 대응하는 전하량(CM Noise charge)의 합에 비례하는 전압(①+②)을 출력한다. As shown in FIG. 14, since the CV converters 320a and 320b are affected not only by the node capacitance but also by the common noise, the CV converter 320a has the amount of charge C0 corresponding to the basic capacitance C0. Outputs a voltage (① + ② + ③) proportional to the sum of the charge amount (dC charge) corresponding to the capacitance change amount (dC) and the charge amount (CM Noise charge) corresponding to the common noise component, and the CV converter 320b is outputted. Outputs a voltage ① + ② that is proportional to the sum of the amount of charge C0 corresponding to the basic capacitance C0 and the amount of charge CM Noise corresponding to the common noise component.

이때, C-V 컨버터((320a, 320b)는 t0 구간에 대응하는 to' 구간(즉, 제1 동작모드)에서는 양의 전압파형을 출력하고, t1 구간에 대응하는 t1' 구간(즉, 제2 동작모드)에서는 음의 전압파형을 출력한다. In this case, the CV converters 320a and 320b output a positive voltage waveform in the to 'section corresponding to the t0 section (ie, the first operation mode), and the t1' section corresponding to the t1 section (ie, the second operation). Mode) outputs a negative voltage waveform.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 차동 신호 처리기에 의해 출력되는 파형을 나타내는 도면이다. 15 is a diagram illustrating waveforms output by a differential signal processor according to an exemplary embodiment of the present invention.

방향성 감산기(342a)는 이전에도 설명하였듯이 제1 동작모드에서는 C-V 컨버터(320a)의 출력전압(Vd1)과 C-V 컨버터(320b)의 출력전압(Vd2)에 대하여 양의 뺄셈연산(Vd1-Vd2)를 수행하고, 제2 동작모드에서는 C-V 컨버터(320a)의 출력전압(Vd1)과 C-V 컨버터(320b)의 출력전압(Vd2)에 대하여 음의 뺄셈연산(Vd2-Vd1)를 수행한다. 따라서, 방향성 감산기(342a)는 t0 구간에 대응하는 to" 구간에서는 기본 커패시턴스(C0)에 대응하는 전하량(C0 charge)과 공통 노이즈 성분에 대응하는 전하량(CM Noise charge)에는 영향받지 않고, 커패시턴스의 변화량(dC)에 대응하는 전하량(dC charge)에만 비례하는 양의 전압(③)을 출력한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 공통 노이즈 성분에 의한 영향이 제거되기 때문에, 오동작을 방지할 수 있는 장점이 있다. As described above, the directional subtractor 342a performs a positive subtraction operation Vd1-Vd2 with respect to the output voltage Vd1 of the CV converter 320a and the output voltage Vd2 of the CV converter 320b in the first operation mode. In the second operation mode, a negative subtraction operation Vd2-Vd1 is performed on the output voltage Vd1 of the CV converter 320a and the output voltage Vd2 of the CV converter 320b. Therefore, the directional subtractor 342a is not affected by the amount of charge C0 corresponding to the basic capacitance C0 and the amount of CM noise charge corresponding to the common noise component in the to "section corresponding to the section t0. A positive voltage ③ is output in proportion to only the amount of charge dC corresponding to the amount of change dC, therefore, according to the embodiment of the present invention, since the influence of the common noise component is eliminated, malfunction can be prevented. There is an advantage.

또한, 방향성 감산기(342a)는 t1 구간에 대응하는 t1" 구간(즉, 제2 동작모드)에서는 음의 뺄셈연산을 수행하기 때문에, 제1 동작모드와 마찬가지로 커패시턴스의 변화량(dC)에만 대응하는 전하량(dC charge)에 비례하는 양의 전압(③)을 출력한다. In addition, since the directional subtractor 342a performs negative subtraction operation in the t1 "section (ie, the second operation mode) corresponding to the t1 section, the amount of charge corresponding to only the capacitance change dC similarly to the first operation mode. A positive voltage (③) proportional to (dC charge) is output.

적분기(344a)는 방향성 감산기(342a)에 의해 제1 동작모드 또는 제2 동작모드에서 출력된 양의 전압을 누적한다. 이때, 적분기(344a)는 방향성 감산기에 의해 출력된 전압을 소정횟수만큼 누적하여 출력하며, AD 컨버터(400)는 각 감지 신호선에 대응되는 다수의 적분기로부터 출력되는 누적 전압값을 각각 디지털 값으로 출력하고, 제어부(500)는 AD 컨버터(400)에 의해 변환된 디지털 값에 기초하여 해당 노드가 터치되었는지 여부를 판단한다. The integrator 344a accumulates the positive voltage output by the directional subtractor 342a in the first operation mode or the second operation mode. At this time, the integrator 344a accumulates and outputs the voltage output by the directional subtractor a predetermined number of times, and the AD converter 400 outputs the accumulated voltage values output from the plurality of integrators corresponding to the respective sensing signal lines as digital values. The controller 500 determines whether the corresponding node is touched based on the digital value converted by the AD converter 400.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 차동신호 처리부(340)가 인접하는 2개의 C-V 컨버터의 출력전압(감지전압)에 대한 차 연산을 누적하여 수행하기 때문에, 공통 노이즈에 의해 발생되는 터치스크린 장치의 오동작을 방지할 수 있다. As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, since the differential signal processing unit 340 accumulates the difference operation on the output voltages (detection voltages) of two adjacent CV converters, the touch screen generated by the common noise. Malfunction of the device can be prevented.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will readily occur to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, it should be understood that the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense, and that the true scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof, .

100: 터치패널 200: 구동회로
300: 감지회로 400: 아날로그-디지털 컨버터
500: 제어부 220: 구동파형 생성부
320: C-V 컨버터부 340: 차동신호 처리부
112: 노드 커패시터 310: 기준 커패시터
330: 연산증폭기 S1, S2, S3: 구동스위치
S4, S5: 감지스위치 S6: 리셋스위치100: touch panel 200: driving circuit
300: sensing circuit 400: analog-to-digital converter
500: control unit 220: driving waveform generation unit
320: CV converter 340: differential signal processing unit
112: node capacitor 310: reference capacitor
330: operational amplifier S1, S2, S3: drive switch
S4, S5: Detection switch S6: Reset switch

Claims (17)

다수의 동작신호선, 상기 다수의 동작신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지신호선, 및 각각 대응하는 동작신호선과 대응하는 감지신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널을 구동하기 위한 구동장치에 있어서,
상기 다수의 동작신호선에 전기적으로 연결되며, 상기 다수의 동작신호선 중 하나 이상의 동작신호선에 상기 노드 커패시터를 충전하기 위한 구동파형을 인가하는 구동회로; 및
상기 다수의 감지신호선에 전기적으로 연결되며, 2개의 감지신호선에 각각 대응하는 노드 커패시터의 커패시턴스의 차이에 대응하는 전압을 출력하는 감지회로를 포함하는 터치패널의 구동장치.A driving apparatus for driving a touch panel including a plurality of operation signal lines, a plurality of sensing signal lines insulated from the plurality of operating signal lines, and a plurality of node capacitors respectively formed by corresponding operating signal lines and corresponding sensing signal lines. To
A driving circuit electrically connected to the plurality of operation signal lines and applying a driving waveform for charging the node capacitor to one or more operation signal lines of the plurality of operation signal lines; And
And a sensing circuit electrically connected to the plurality of sensing signal lines, the sensing circuit outputting a voltage corresponding to a difference in capacitance of a node capacitor corresponding to each of the two sensing signal lines. 제1항에 있어서,
상기 감지회로는
다수의 감지신호선에 각각 전기적으로 연결되어 대응하는 노드 커패시터의 커패시턴스에 비례하는 감지전압을 각각 출력하는 다수의 커패시턴스-전압 컨버터; 및
상기 다수의 커패시턴스-전압 컨버터 중 2개의 커패시턴스-전압 컨버터의 출력전압에 대한 차 연산을 각각 수행하는 다수의 차동신호 처리기를 포함하는 터치패널의 구동장치.The method of claim 1,
The sensing circuit
A plurality of capacitance-voltage converters electrically connected to the plurality of sensing signal lines, respectively, and outputting sensing voltages proportional to capacitances of corresponding node capacitors; And
And a plurality of differential signal processors each performing a difference operation on output voltages of two capacitance-voltage converters among the plurality of capacitance-voltage converters. 제2항에 있어서,
상기 구동회로는 상기 노드 커패시터를 양의 제1 전압으로 충전하기 위한 제1 동작모드의 구동파형 또는 상기 노드 커패시터를 음의 제2 전압으로 충전하기 위한 제2 동작모드의 구동파형의 조합을 소정 시퀀스로 인가하는 터치패널의 구동장치.The method of claim 2,
The driving circuit may include a sequence of driving waveforms in a first operation mode for charging the node capacitor to a positive first voltage or a combination of driving waveforms in a second operation mode for charging the node capacitor to a negative second voltage. Apparatus for driving the touch panel. 제3항에 있어서,
상기 제1 전압과 상기 제2 전압은 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동장치.The method of claim 3,
And the first voltage and the second voltage have the same magnitude. 제3항에 있어서,
상기 차동신호 처리기는
상기 제1 동작모드 또는 상기 제2 동작모드에 따라 인접하는 2개의 커패시턴스-전압 컨버터의 출력전압에 대한 방향성 뺄셈 연산을 수행하는 방향성 감산기; 및
상기 방향성 감산기에서 수행하는 방향성 뺄셈 연산의 결과를 누적하여 출력하는 적분기를 포함하는 터치패널의 구동장치.The method of claim 3,
The differential signal processor
A directional subtractor for performing a directional subtraction operation on the output voltages of two adjacent capacitance-voltage converters according to the first operation mode or the second operation mode; And
And an integrator for accumulating and outputting a result of a directional subtraction operation performed by the directional subtractor. 제5항에 있어서,
상기 적분기에서 출력한 누적전압을 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터; 및
상기 아날로그-디지털 컨버터에 의해 변환된 디지털 값에 기초하여 해당 노드가 터치되었는지 여부를 판단하는 제어부를 추가로 포함하는 터치패널의 구동장치.The method of claim 5,
An analog-digital converter for converting the accumulated voltage output from the integrator into a digital value; And
And a controller configured to determine whether the corresponding node is touched based on the digital value converted by the analog-digital converter. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동회로는
상기 노드 커패시터를 충전하기 위한 상기 구동파형을 생성하는 구동파형 생성부; 및
상기 구동파형 생성부에 의해 생성된 구동파형을 다수의 동작신호선 중 하나에 선택적으로 인가하는 멀티플렉서를 포함하는 터치패널의 구동장치.The method according to any one of claims 1 to 6,
The driving circuit
A driving waveform generator configured to generate the driving waveform for charging the node capacitor; And
And a multiplexer for selectively applying a driving waveform generated by the driving waveform generating unit to one of a plurality of operation signal lines. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커패시턴스-전압 컨버터는 스위치드 커패시터를 이용하여 구현되는 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동장치.8. The method according to any one of claims 2 to 7,
The capacitance-voltage converter is a drive device of a touch panel, characterized in that implemented using a switched capacitor. 다수의 동작신호선, 상기 다수의 동작신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지신호선, 및 각각 대응하는 동작신호선과 대응하는 감지신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널;
상기 다수의 동작신호선에 전기적으로 연결되며, 상기 다수의 동작신호선 중 하나 이상의 동작신호선에 상기 노드 커패시터를 양의 제1 전압으로 충전하기 위한 제1 동작모드의 구동파형 또는 상기 노드 커패시터를 음의 제2 전압으로 충전하기 위한 제2 동작모드의 구동파형을 인가하는 구동회로; 및
상기 다수의 감지신호선에 전기적으로 연결되며, 2개의 감지신호선에 각각 대응하는 노드 커패시터의 커패시턴스의 차이에 대응하는 전압을 출력하는 감지회로를 포함하는 터치스크린 장치.A touch panel including a plurality of operation signal lines, a plurality of detection signal lines insulated from the plurality of operation signal lines, and a plurality of node capacitors formed by corresponding operation signal lines and corresponding detection signal lines, respectively;
A driving waveform of a first operation mode or a negative voltage of the node capacitor in a first operation mode electrically connected to the plurality of operation signal lines and for charging the node capacitor to a positive first voltage in at least one of the operation signal lines; A driving circuit for applying a driving waveform of a second operation mode for charging with two voltages; And
And a sensing circuit electrically connected to the plurality of sensing signal lines and outputting a voltage corresponding to a difference in capacitance of a node capacitor corresponding to each of the two sensing signal lines. 제9항에 있어서,
상기 감지회로는
다수의 감지신호선에 각각 전기적으로 연결되어 대응하는 노드 커패시터의 커패시턴스에 비례하는 감지전압을 각각 출력하는 다수의 커패시턴스-전압 컨버터; 및
상기 다수의 커패시턴스-전압 컨버터 중 2개의 커패시턴스-전압 컨버터의 출력전압에 대한 차 연산을 각각 수행하는 다수의 차동신호 처리기를 포함하는 터치스크린 장치.10. The method of claim 9,
The sensing circuit
A plurality of capacitance-voltage converters electrically connected to the plurality of sensing signal lines, respectively, and outputting sensing voltages proportional to capacitances of corresponding node capacitors; And
And a plurality of differential signal processors each performing a difference operation on the output voltages of two capacitance-voltage converters among the plurality of capacitance-voltage converters. 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 차동신호 처리기는
상기 제1 동작모드 또는 상기 제2 동작모드에 따라 인접하는 2개의 커패시턴스-전압 컨버터의 출력전압에 대한 방향성 뺄셈 연산을 수행하는 방향성 감산기; 및
상기 방향성 감산기에서 수행하는 방향성 뺄셈 연산의 결과를 누적하여 출력하는 적분기를 포함하는 터치스크린 장치.The method of claim 9 or 10,
The differential signal processor
A directional subtractor for performing a directional subtraction operation on the output voltages of two adjacent capacitance-voltage converters according to the first operation mode or the second operation mode; And
And an integrator that accumulates and outputs the results of the directional subtraction operation performed by the directional subtractor. 제11항에 있어서,
상기 적분기에서 출력한 누적전압을 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터; 및
상기 아날로그-디지털 컨버터에 의해 변환된 디지털 값에 기초하여 해당 노드가 터치되었는지 여부를 판단하는 제어부를 추가로 포함하는 터치스크린 장치.The method of claim 11,
An analog-digital converter for converting the accumulated voltage output from the integrator into a digital value; And
And a controller configured to determine whether the corresponding node is touched based on the digital value converted by the analog-digital converter. 다수의 동작신호선, 상기 다수의 동작신호선에 절연되어 형성되는 다수의 감지신호선, 및 각각 대응하는 동작신호선과 대응하는 감지신호선에 의해 형성되는 다수의 노드 커패시터를 포함하는 터치 패널을 구동하는 방법에 있어서,
(a) 상기 다수의 동작신호선 중 하나 이상의 동작신호선에 상기 노드 커패시터를 충전하기 위한 구동파형을 인가하는 단계; 및
(b) 제1 감지신호선에 대응하는 제1 노드 커패시터의 커패시턴스와 제2 감지신호선에 대응하는 제2 노드 커패시터의 커패시턴스의 차이에 대응하는 전압을 출력하는 단계를 포함하는 터치패널의 구동방법.A method of driving a touch panel comprising a plurality of operation signal lines, a plurality of detection signal lines insulated from the plurality of operation signal lines, and a plurality of node capacitors formed by corresponding operation signal lines and corresponding detection signal lines, respectively. ,
(a) applying a driving waveform for charging the node capacitor to at least one of the plurality of operation signal lines; And
and (b) outputting a voltage corresponding to a difference between the capacitance of the first node capacitor corresponding to the first sensing signal line and the capacitance of the second node capacitor corresponding to the second sensing signal line. 제13항에 있어서,
상기 (b) 단계는
상기 제1 노드 커패시터의 커패시턴스 및 상기 제2 노드 커패시터의 커패시턴스에 각각 비례하는 제1 감지전압 및 제2 감지전압을 출력하는 단계; 및
상기 제1 감지전압 및 상기 제2 감지전압에 대한 차 연산을 수행하는 단계를 포함하는 터치패널의 구동방법.The method of claim 13,
Step (b) is
Outputting a first sensed voltage and a second sensed voltage proportional to the capacitance of the first node capacitor and the capacitance of the second node capacitor, respectively; And
And performing a difference operation on the first sensed voltage and the second sensed voltage. 제13항에 있어서,
상기 (a) 단계는 상기 노드 커패시터를 양의 제1 전압으로 충전하기 위한 제1 동작모드의 구동파형 또는 상기 노드 커패시터를 음의 제2 전압으로 충전하기 위한 제2 동작모드의 구동파형의 조합을 소정 시퀀스로 인가하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동방법.The method of claim 13,
The step (a) may include a combination of a driving waveform of a first operation mode for charging the node capacitor to a positive first voltage or a driving waveform of a second operation mode for charging the node capacitor to a negative second voltage. A method of driving a touch panel, characterized in that the application in a predetermined sequence. 제15항에 있어서,
상기 차 연산을 수행하는 단계는
상기 제1 동작모드 또는 상기 제2 동작모드에 따라 상기 제1 감지전압 및 상기 제2 감지전압에 대한 방향성 뺄셈 연산을 수행하는 단계; 및
상기 방향성 뺄셈 연산의 결과를 누적하여 출력하는 단계를 포함하는 터치패널의 구동방법.16. The method of claim 15,
Performing the difference operation
Performing a directional subtraction operation on the first sensing voltage and the second sensing voltage according to the first operation mode or the second operation mode; And
Accumulating and outputting the results of the directional subtraction operation. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 감지신호선과 상기 제2 감지신호선은 인접한 감지신호선인 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동방법.17. The method according to any one of claims 13 to 16,
And the first sensing signal line and the second sensing signal line are adjacent sensing signal lines.
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