KR20130014347A - 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로 및 제어 방법 및 이를 이용한 터치 제어 감지 시스템 - Google Patents

감지 전극 어레이를 위한 제어 회로 및 제어 방법 및 이를 이용한 터치 제어 감지 시스템 Download PDF

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Abstract

감지 전극 어레이를 위한 제어 회로가 설명된다. 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로는 신호 강도 분석기, 강도 위상 주파수 변환기, 및 위상 주파수 분석 유닛을 포함한다. 신호 강도 분석기는 감지 전극 어레이의 각각의 감지 라인의 감지 신호에 대응하는 강도 신호를 획득하고, 각각의 강도 신호는 직류(DC) 신호이다. 강도 위상 주파수 변환기는 강도 신호에 기초하여 위상 주파수 신호를 발생시킨다. 위상 주파수 신호의 적어도 위상 또는 주파수는 대응하는 강도 신호의 레벨과 관련이 있다. 위상 주파수 분석 유닛은 각각의 위상 주파수 신호에 따른 대응하는 감지 라인의 신호 크기를 획득한다. 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로는 제조 비용을 증가시키지 않고서 터치 제어 감지 시스템의 동작 속도와 신호 대 잡음비를 증대시킨다. 뿐만 아니라, 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법 및 이것을 이용한 터치 제어 감지 시스템이 또한 개시된다.

Description

감지 전극 어레이를 위한 제어 회로 및 제어 방법 및 이를 이용한 터치 제어 감지 시스템{CONTROL CIRCUIT AND CONTROL METHOD FOR A SENSING ELECTRODE ARRAY AND TOUCH CONTROL SENSING SYSTEM USING THE SAME}
본 개시내용은 터치 제어 감지 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 터치 제어 감지 시스템에서 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법 및 제어 회로, 및 이를 이용한 터치 제어 감지 시스템에 관한 것이다.
터치 제어 감지 시스템은 다양한 터치 디스플레이 시스템들을 위해 폭넓게 이용되어 왔다. 일상생활의 응용들에서는 모든 크기들의 터치 패널들이 발견될 수 있다. 예를 들어, 스마트 폰은 작은 터치 패널을 이용하는 반면에, ATM은 중간 크기의 터치 패널을 이용한다.
터치 패널은 주로 저항형(resistive type)이거나 또는 용량형(capacitive type) 중 어느 하나이다. 하지만, 어느 유형에 상관없이, 각각의 터치 패널은 터치 패널의 터치된 영역의 존재를 검출하기 위해 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로 및 감지 전극 어레이를 필요로 한다.
통상적인 터치 제어 감지 시스템을 위한 기능 블록도를 도시한 도 1을 참조바란다. 통상적인 터치 제어 감지 시스템(1)은 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(11), 복수의 멀티플렉서(MUX)(12, 13), 터치 패널(14), 펄스 발생기(15), 및 디지털 신호 프로세싱(DSP) 회로(16)를 포함한다. 펄스 발생기(15)는 MUX(13)에 연결되고, 이 MUX(13)는 터치 패널(14)에 연결된다. 터치 패널(14)은 또한 MUX(12)에 연결되고, MUX(12)와 DSP 회로(16)는 감지 전극 어레이를 위한 통상적인 제어 회로(11)에 연결된다.
MUX(13)는 펄스 발생기(15)에 의해 제공된 펄스 신호를 수신한다. MUX(13)는 또한 클럭 신호 Clock_Sig 와, 리셋 신호 Reset_Sig 를 수신한다. 클럭 신호의 트리거에 따라, MUX(13)는 수신된 펄스 신호의 펄스들을 순차적으로 자신의 복수의 출력 포트들에 송신한다. 출력 포트들의 펄스들은 복수의 구동 신호들 Driving_Sig 로서 내보내진다. MUX(13)의 출력 포트들은 터치 패널(14)의 구동 라인들에 각각 연결된다. 구동 신호들 Driving_Sig 은 터치 패널(14)의 각각의 구동 라인들에 송신된다. 또한, 리셋 신호 Reset_Sig 는 MUX(13)를 리셋하여 다시 제1 출력 포트로 시작하여 구동 신호 Driving_Sig 를 내보내게 한다.
터치 패널(14)은 구동 라인들 및 감지 라인들을 포함하여 감지 전극 어레이를 형성한다. 구동 라인들은 구동 신호들을 수신하기 위한 것이고, 감지 라인들은 감지 신호들을 출력하기 위한 것이다. 구동 라인들은 열로 배열될 수 있고, 감지 라인들은 행으로 배열될 수 있으며, 또는 이와 반대로 배열될 수 있다. 간단히 말해, 감지 전극 어레이를 형성하기 위해, 구동 라인들과 감지 라인들은 서로를 도통되지 않고서 교차 방식으로 배열된다. 장 결합(field coupling)으로 인해, 구동 라인들의 구동 신호들은 감지 라인들로 하여금 감지 신호들을 발생하도록 야기시킨다. 터치 패널(14)이 터치된 때, 터치된 영역의 감지 라인들의 감지 신호들은 변경될 것이다.
MUX(12)의 복수의 입력 포트들은 감지 신호들과 제어 신호를 수신한다. 제어 신호에 따라, MUX(12)는 감지 전극 어레이를 위한 통상적인 제어 회로(11)에 각각의 감지 신호를 순차적으로 송신한다. 다시 말하면, 각각의 감지 신호들은 상이한 시간들에서 감지 전극 어레이를 위한 통상적인 제어 회로(11)에 송신된다.
감지 전극 어레이를 위한 통상적인 제어 회로(11)는 감지 신호들 Sensing_Sig 을 수신하고, 대응하는 감지 라인의 신호 크기를 획득한다. 보다 구체적으로, 사용자가 터치 패널(14)을 터치하면, 적어도 일부의 감지 신호들 Sensing_Sig 이 변경될 것이다. 이로써, 이러한 감지 신호들 Sensing_Sig 의 변경에 의해, 감지 전극 어레이를 위한 통상적인 제어 회로(11)에 의해 획득된 감지 라인들의 신호 크기들은 서로 다르다. 이로써, 터치된 영역을 성공적으로 식별하기 위해, 백 엔드 DSP 회로(16)는 터치의 존재와 부존재 사이의 각각의 감지 라인의 신호 변동을 검출할 수 있다.
터치 패널(14)의 구조를 도시한 도 2를 참조바란다. 터치 패널(14)은 패널(141), 구동 버퍼(142), 구동 전극(143), 및 수신 전극(144)을 포함한다. 구동 버퍼(142)는 구동 신호들 Driving_Sig을 수신하고 이에 따라 구동 펄스들 Drive_Pulse 을 생성한다. 구동 펄스들 Drive_Pulse 은 구동 전극(143)을 통해 구동 라인들에 송신된다. 감지 신호들 Sensing_Sig 은 수신 전극(144)을 통해 MUX(12)에 송신된다.
사람의 손가락이 터치 패널(14)을 터치하면, 일부 구동 펄스들 Drive_Pulse 에 의해 형성된 전기장은 장 결합(field coupling)으로 인해 사람의 손가락에 결합될 것이다. 이에 따라, 사람의 손가락이 패널(141)을 터치하면, 일부 감지 신호들 Sensing_Sig 은 패널(141)이 터치되지 않을 때와는 다를 것이다. 따라서, 감지 신호들의 변동들을 검출함으로써, 사람의 손가락에 의한 터치 패널(14)의 터치 영역이 식별될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 감지 전극 어레이를 위한 통상적인 제어 회로(11)는 적분기(111), 샘플 앤드 홀드 회로(112), 및 아날로그-디지털 변환기(analog to digital converter; ADC)(113)를 포함한다. 적분기(111)는 샘플 앤드 홀드 회로(112)에 결합되고, 샘플 앤드 홀드 회로(112)는 ADC(113)에 결합된다.
적분기(111)의 출력 신호의 파형 및 입력 신호의 파형을 도시하는 도 3에서는 적분기(111)의 기능이 도시된다. 입력 감지 신호 Sensing_Sig 는 규정된 시구간에 걸쳐 적분기(111)에 의해 적분되어 적분 신호 Integrated_Sig 로서 출력된다. 규정된 시구간이 종료된 후, 적분기(111)는 적분 신호 Integrated_Sig 를 내버린다(dump).
다시 도 1을 참조하면, 규정된 시구간이 종료될 때, 샘플 앤드 홀드 회로(112)는 적분 신호 Integrated_Sig 를 샘플링하고 홀딩하여 이에 따라 샘플 앤드 홀드 신호를 출력시킨다. 샘플 앤드 홀드 신호는 규정된 시구간의 종료시의 적분 신호 Integrated_Sig 의 강도값(intensity value)이며, 이것은 실질적으로 직류(DC) 전압 신호이다.
ADC(113)는 샘플 앤드 홀드 회로(112)의 각각의 시그널링 채널의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시킨다. ADC(113)는 감지 전극 어레이를 위한 통상적인 제어 회로(11)의 중요한 엘리먼트이며, ADC(113)는 통상적인 터치 제어 감지 시스템(1)의 신호 대 잡음비(signal to noise ratio; SNR)에 영향을 미친다.
통상적인 터치 제어 감지 시스템(1)의 열적 노이즈와 플리커 노이즈는 DC 전압 신호 레벨에 악영향을 미치며, 이로써 SNR을 낮춘다. 통상적인 터치 제어 감지 시스템(1)의 공급 전압이 감소될수록, SNR은 또한 감소된다. 그러므로, 보다 우수한 성능을 갖는 ADC(113)는 SNR 요건을 충족시킬 필요가 있다. 하지만, 보다 우수한 성능의 구비는 보다 많은 비용이 소요되며, 이에 따라 통상적인 터치 제어 감지 시스템(1)의 제조 비용을 증가시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 중형 또는 대형 터치 패널들의 신호 경로들상의 기생 레지스턴스와 캐패시턴스는 소형 터치 패널의 경우보다 크다. 이에 따라, 중형 또는 대형 터치 패널을 갖춘 통상적인 터치 제어 감지 시스템은 보다 큰 노이즈 및 전하 전송 손실을 갖는다. 다시 말하면, 중형 또는 대형 터치 패널을 갖춘 통상적인 터치 제어 감지 시스템은 보다 작은 SNR을 갖는다.
ADC를 갖는 감지 전극 어레이를 위한 통상적인 제어 회로내에는 기본적인 디지털-아날로그 변환기(digital to analog converter; DAC)가 종종 포함되는데, 이로써 총체적인 SNR은 증가한다. 하지만, 터치된 후의 터치 패널에 대한 DC 전압 신호 레벨에서의 변동은 작고, DC 전압 신호는 노이즈 간섭에 영향을 받기 쉽다. 그러므로, SNR 증가는 제한된다.
더 나아가, 적분기(111)는 또한 노이즈 간섭에 의해 쉽게 영향을 받으며, 이에 따라, 터치 제어 감지 시스템의 SNR은 증가하기가 어렵다. 또한, 적분기(111)는 긴 처리 시간을 가지며, 각각의 계산은 24~40㎲가 걸린다. 따라서, 터치 제어 감지 시스템의 동작 속도를 증대시키기는 어렵다.
본 개시내용의 일 양태는 제조 비용을 증가시키지 않고서 낮은 동작 속도와 낮은 SNR의 문제들을 해결하기 위한, 터치 제어 감지 시스템의 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로를 제공한다.
감지 전극 어레이를 위한 제어 회로는 신호 강도 분석기, 강도 위상 주파수 변환기, 및 위상 주파수 분석 유닛을 포함한다. 신호 강도 분석기는 감지 전극 어레이의 각각의 감지 라인의 감지 신호에 따른 대응하는 강도 신호를 획득하고, 각각의 강도 신호는 실질적으로 DC 신호이다. 강도 위상 주파수 변환기는 각각의 강도 신호에 따른 대응하는 위상 주파수 신호를 생성하며, 각각의 위상 주파수 신호의 적어도 주파수 또는 위상은 대응하는 강도 신호의 레벨과 관련이 있다. 위상 주파수 분석 유닛은 각각의 위상 주파수 신호에 따른 대응하는 감지 라인의 신호 크기를 획득한다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 터치 제어 감지 시스템에서 이용되는 감지 전극 어레이를 제공한다. 먼저, 대응하는 강도 신호가 감지 전극 어레이의 각각의 감지 라인의 감지 신호에 따라 획득되고, 각각의 강도 신호는 실질적으로 DC 신호이다. 다음으로, 대응하는 위상 주파수 신호가 각각의 강도 신호에 따라 생성되며, 위상 주파수 신호의 적어도 주파수 또는 위상은 대응하는 강도 신호의 레벨과 관련이 있다. 그런 후, 각각의 위상 주파수 신호에 따른 대응하는 감지 라인의 신호 크기가 획득된다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 터치 제어 감지 시스템을 제공한다. 터치 제어 감지 시스템은 터치 패널과 감지 전극 어레이를 위한 전술한 제어 회로를 포함하며, 터치 패널은 감지 전극 어레이를 갖는다.
요약해보면, 감지 전극 어레이를 위한 통상적인 제어 회로를 이용한 통상적인 터치 제어 감지 시스템과 비교하여, 본 개시내용의 감지 전극 어레이를 위한 전술한 제어 회로 또는 방법을 이용한 터치 제어 감지 시스템은 통상적인 터치 스크린 시스템보다 높은 SNR과 보다 빠른 동작 속도를 갖는다. 본 개시내용의 터치 제어 감지 시스템은 보다 높은 SNR을 갖기 때문에, 중형 또는 대형 터치 패널이 터치 제어 감지 시스템에 의해 채택될 수 있다.
본 개시내용의 특징 및 기술적 내용을 보다 잘 이해시키기 위해, 이하에서는 본 개시내용과 관련한 상세한 설명 및 첨부 도면들을 참조한다. 하지만, 첨부 도면들은 단지 예시를 위한 것일 뿐이며 본 개시내용의 범위를 제한시키는데 이용되는 것은 아니다.
본 개시내용에 따른 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로를 이용한 터치 제어 감지 시스템은, 통상적인 터치 제어 감지 시스템과 비교하여, 보다 높은 SNR을 가지며, 적분기를 필요로 하지 않으며, 이에 따라 터치 제어 감지 시스템은 보다 빠른 동작 속도를 갖는다. 뿐만 아니라, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로를 이용한 터치 감지 시스템은 기본적인 DAC 를 필요하지 않는다. 따라서, SNR 은 증대되고, 터치 패널의 크기는 중형 또는 대형일 수 있다.
도 1은 감지 전극 어레이를 위한 통상적인 제어 회로의 기능 블록도를 도시한다.
도 2는 터치 패널의 구조의 개략도를 도시한다.
도 3은 적분기의 출력 신호 및 입력 신호의 파형들을 도시한다.
도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 터치 제어 감지 시스템의 기능 블록도를 도시한다.
도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따라 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 능동형 스타일러스인 경우의 터치 제어 감지 시스템의 등가적인 기능 블록도를 도시한다.
도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따라 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 수동형 스타일러스 또는 사용자의 손가락인 경우의 터치 제어 감지 시스템의 등가적인 기능 블록도를 도시한다.
도 7은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법의 흐름도를 도시한다.
도 8은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법에서의 단계 S92의 상세한 단계들의 흐름도를 도시한다.
도 9는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법에서의 단계 S93의 상세한 단계들의 흐름도를 도시한다.
도 10은 본 개시내용의 또 다른 실시예에 따른 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법의 흐름도를 도시한다.
도 4를 참조하면, 도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 터치 제어 감지 시스템의 기능 블록도를 도시한다. 터치 제어 감지 시스템(4)은 다중 동작 모드들에서 동작되도록 적응되며, 터치 패널을 터치하기 위한 툴은 사용자의 손가락이거나, 어떠한 구동 신호도 제공하지 않는 수동형 스타일러스이거나, 또는 구동 신호를 제공할 수 있는 능동형 스타일러스일 수 있다. 터치 제어 감지 시스템(4)은 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41), 멀티플렉서(MUX)(42, 43), 터치 패널(44), 구동 신호 발생기(45), 및 계산 및 처리 유닛(46)을 포함한다. 구동 신호 발생기(45)는 MUX(43)에 연결되고, 이 MUX(43)는 터치 패널(44)에 연결된다. 터치 패널(44)은 또한 MUX(42)에 연결되고, MUX(42)는 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)에 연결된다. 계산 및 처리 유닛(46)은 MUX(42, 43), 구동 신호 발생기(45), 및 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)에 연결된다.
실시예에서, 터치 패널(44)을 터치하기 위해 이용된 툴의 유형은 계산 및 처리 유닛(46)에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 계산 및 처리 유닛(46)은 구동 신호 발생기(45)를 인에이블시킬 수 있거나 또는 디스에이블시킬 수 있고, 각각의 구동 라인의 구동 라인 신호 DrvLine_Sig 를 수신하도록 MUX(43)를 제어한다. 터치 패널(44)을 터치하기 위한 툴이 사용자의 손가락이거나 또는 수동형 스타일러스인 경우, 구동 신호 발생기(45)가 인에이블된다. 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 능동형 스타일러스인 경우, 구동 신호 발생기(45)는 디스에이블된다.
계산 및 처리 유닛(46), 구동 신호 발생기(45), 및 MUX(42, 43)는 마이크로 제어 유닛(micro control unit; MCU)으로서 형성될 수 있다. 감지 전극 어레이 및 MCU를 위한 제어 회로(41)는 제어 칩 세트내에 추가적으로 통합될 수 있다.
또한, 계산 및 처리 유닛(46)은 터치 패널을 터치할 때 이용된 툴의 유형을 결정하기 위해 터치 패널(44)을 터치하기 위해 이용된 툴의 유형을 사용자가 전환시켰는지를 검출할 수 있다. 나아가, 계산 및 처리 유닛(46)은 다른 검출 방법들에 의해 터치 패널을 터치하는데 이용된 툴의 유형을 자동적으로 검출할 수 있다. 예를 들어, 계산 및 처리 유닛(46)은 구동 신호의 동작 주파수 또는 신호 크기를 검출함으로써 터치 패널을 터치하는데 이용된 툴의 유형을 결정할 수 있고, 터치 패널을 터치하기 위한 상이한 툴들의 구동 신호들의 동작 주파수들 또는 신호 크기들은 상이하다.
터치 패널(44)을 터치하는데 이용된 툴이 사용자의 손가락이거나 또는 수동형 스타일러스인 경우, 구동 신호 발생기(45)는 구동 신호들 Driving_Sig 의 합산 신호를 MUX(43)에 제공하며, 이 MUX(43)는 합산 신호를 수신한다. MUX(43)는 또한 클럭 신호 Clock_Sig 와, 리셋 신호 Reset_Sig 를 수신한다. MUX(43)는 클럭 신호 Clock_Sig 에 따라 합산 신호의 구동 신호들 Driving_Sig 을 순차적으로 MUX(43)의 출력 포트들에 출력시킨다. MUX(43)의 출력 포트들은 터치 패널(44)의 구동 라인들에 각각 연결된다. 구동 신호들 Driving_Sigs 은 터치 패널(44)의 구동 라인들에 각각 송신된다. 또한, 리셋 신호 Reset_Sig 는 제1 출력 포트로부터 구동 신호들 Driving_Sig 을 다시 출력하도록 MUX(43)를 리셋시킨다.
터치 패널을 터치하는데 이용된 툴이 능동형 스타일러스인 경우, MUX(43)는 각각의 구동 라인의 구동 라인 신호 DrvLine_Sig 를 수신하고, 계산 및 처리 유닛(46)의 제어에 의해 각각의 구동 라인의 구동 라인 신호 DrvLine_Sig 를 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)에 송신한다. 또한, 계산 및 처리 유닛(46)의 제어에 의해, MUX(42, 43)는 감지 라인들의 감지 신호들 Sensing_Sig 및 구동 라인들의 구동 라인 신호들 DrvLine_Sig 를 순차적으로 상이한 시간들에서 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)에 송신한다.
특히, 구동 신호 Driving_Sig 는 주기적 펄스들을 갖는 펄스 신호, 주기적 구형파 신호, 주기적 톱니파 신호, 사인파 신호, 주기적 삼각파 신호, 또는 이와 다른 임의의 유형의 주기적 신호일 수 있다. 요약해보면, 구동 신호의 유형은 본 개시내용에 대해 제한되지 않는다.
터치 패널(44)은 복수의 구동 라인들 및 복수의 감지 라인들을 구비하여 감지 전극 어레이를 형성한다. 구동 라인들은 구동 신호들을 수신하기 위한 것이고, 감지 라인들은 감지 신호들을 출력하기 위한 것이다. 구동 라인들은 열로 배열될 수 있고, 감지 라인들은 행으로 배열될 수 있으며, 또는 이와 반대로 배열될 수 있다. 간단히 말해, 감지 전극 어레이를 형성하기 위해, 구동 라인들과 감지 라인들은 서로를 도통되지 않고서 교차 방식으로 배열된다. 장 결합(field coupling)으로 인해, 구동 라인들의 구동 신호들은 감지 라인들로 하여금 감지 신호들을 발생하도록 야기시킨다. 터치 패널(44)이 터치된 때, 터치된 영역의 감지 라인들의 감지 신호들은 변경될 것이다.
MUX(42)의 입력 포트들은 감지 신호들 Sensing_Sig 을 수신하고, MUX(42)는 제어 신호 Control_Sig 를 더 수신한다. 제어 신호 Control_Sig 에 따라, MUX(42)는 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)에 각각의 감지 신호 Sensing_Sig 를 순차적으로 송신한다. 다시 말하면, 각각의 감지 신호 Sensing_Sig 는 상이한 시간들에서 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)에 송신된다. 뿐만 아니라, 터치 제어 감지 시스템(4)의 총체적인 동작 속도를 증대시키기 위해, MUX(42, 43)는 고속 MUX일 수 있다. 예를 들어, 고속 MUX는 500MHz에 걸친 DC의 광대역 신호를 처리할 수 있다.
감지 전극 어레이를 위한 통상적인 제어 회로와는 달리, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)는 적분기도 필요치 않을뿐더러 ADC도 필요치 않다. 게다가, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)는 보다 높은 SNR을 갖는다. 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 수동형 스타일러스이거나 또는 사용자의 손가락인 경우, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)는 중간 주파수 또는 고주파수의 각각의 감지 신호 Sensing_Sig 를 저주파수의 강도 신호(실질적으로 DC 전압 신호)로 변환시킨다. 예를 들어, 피크 신호를 강도 신호로서 획득하기 위해 피크 검출기가 이용되거나, 또는 엔벨로프 신호를 강도 신호로서 획득하기 위해 엔벨로프 검출기가 이용된다. 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 능동형 스타일러스인 경우, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)는 중간 주파수 또는 고주파수의 각각의 감지 신호 Sensing_Sig 및 각각의 구동 라인 신호 DrvLine_Sig 를 저주파수의 강도 신호(실질적으로 DC 전압 신호)로 변환한다. 그런 후, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)는 저주파수의 강도 신호(실질적으로 DC 전압 신호)에 따른 위상 주파수 신호를 생성한다. 위상 주파수 신호의 위상, 주파수, 또는 이 모두의 조합은 강도 신호의 레벨에 따라 변경될 것이다.
그 후, 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 수동형 스타일러스이거나 또는 사용자의 손가락인 경우, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)는 위상 주파수 신호를 분석하여 대응하는 감지 라인의 신호 크기를 획득하고, 계산 및 처리 유닛(47)은 터치 패널(44)의 터치된 영역을 결정하기 위해 대응하는 신호 크기에 따른 각각의 감지 라인의 신호 변동을 백엔드에서 결정한다. 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 능동형 스타일러스인 경우, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)는 대응하는 감지 라인의 위상 주파수 신호를 분석하여 대응하는 감지 라인의 신호 크기를 획득하고, 대응하는 구동 라인의 위상 주파수 신호를 분석하여 대응하는 구동 라인의 신호 크기를 획득한다.
다음으로, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)의 컴포넌트들을 위한 추가적인 설명이 여기서 주어진다. 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)는 저잡음 증폭기(low-noise amplifier; LNA)(411), 신호 강도 분석기(412), 스위치(413), 프로그램가능 이득 증폭기(programmable gain amplifier; PGA)(414), 강도 위상 주파수 변환기(415), 및 위상 주파수 분석 유닛(416)을 포함한다. LNA(411)는 신호 강도 분석기(412)에 결합되고, 신호 강도 분석기(412)는 스위치(413)에 결합된다. 스위치(413)는 PGA(414)에 결합되고, PGA(414)는 강도 위상 주파수 변환기(415)에 결합된다. 강도 위상 주파수 변환기(415)는 위상 주파수 분석 유닛(416)에 결합된다. 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)의 각각의 컴포넌트에 관한 아래의 설명은 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 수동형 스타일러스이거나 또는 사용자의 손가락인 경우의 가정에 기초한다. 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 능동형 스타일러스인 경우는 그 후에 언급될 수 있다. 그러므로, 여기서는 어떠한 불필요한 설명도 주어지지 않을 것이다.
터치 제어 감지 시스템(4)은 적어도 하나의 LNA(411)을 이용하여 감지 신호 Sensing_Sig 를 증폭할 수 있다. 예를 들어, LNA(411)는 500MHz에 걸친 DC의 광대역 신호를 처리하기 위한 프로그램가능형 저잡음 이득 증폭기일 수 있다. 이외에도, 터치 제어 감지 시스템(4)이 감지 신호 Sensing_Sig 를 충분히 검출하지 못하는 경우, 보다 많은 수의 저잡음 증폭기들이 추가될 수 있거나, 또는 LNA(411)의 이득이 조정될 수 있다.
하지만, 감지 신호 Sensing_Sig 가 낮은 노이즈를 갖고, 강도 위상 주파수 변환기(415)와 위상 주파수 분석 유닛(416)이 충분한 해석도를 갖는 경우, 대신에 LNA(411)는 일반적인 증폭기로 대체될 수 있다. 게다가, 감지 신호 Sensing_Sig 가 낮은 노이즈와 낮은 감쇄를 갖는 경우, LNA(411)는 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)로부터 제거될 수 있다.
신호 강도 분석기(412)는 증폭된 감지 신호 Sensing_Sig 를 수신하고, 중간 주파수 또는 고주파수의 감지 신호 Sensing_Sig 를 저주파수의 강도 신호(실질적으로 DC 전압 신호)로 변환시킨다. 신호 강도 분석기(412)는 피크 검출기일 수 있으며, 저주파수의 강도 신호는 피크 신호일 수 있다. 대안적으로, 신호 강도 분석기(412)는 엔벨로프 검출기일 수 있으며, 저주파수의 강도 신호는 엔벨로프 신호일 수 있다.
신호 강도 분석기(412)에 의해 출력된 강도 신호는 감지 신호가 적분기와 샘플 앤드 홀드 회로를 통과한 후의 출력 신호와 유사하며, 이 신호들 모두는 실질적으로 DC 전입 신호들이다. 하지만, 신호 강도 분석기(412)는, 적분기와 비교해볼때, 보다 빠른 동작 속도를 갖는다. 그러므로, 터치 제어 감지 시스템(4)의 동작 속도는 효과적으로 높아질 수 있다.
예를 들어, 신호 강도 분석기(412)가 피크 검출기인 경우, MUX(42)로부터 피크 검출기까지의 처리 시간은 보통 1㎲ 미만이다. 1㎲ 처리 시간은 적분기에 의해 걸리는 시간(24~40㎲)보다 훨씬 짧다. 그러므로, 터치 제어 감지 시스템(4)의 동작 속도는 통상적인 터치 제어 감지 시스템의 동작 속도보다 빠르다. 또한, 신호 강도 분석기(412)는 강도 신호를 필터링하고 증폭하기 위해 필터와 증폭기를 포함할 수 있다는 것을 유념한다.
스위치(413)는 감지 라인들의 강도 신호들을 대응하는 시그널링 채널들에 각각 전달한다. 다시 말하면, 다음의 PGA(414), 강도 위상 주파수 변환기(415), 및 위상 주파수 분석 유닛(416) 모두는 다중 시그널링 채널들을 가지며, 각각의 시그널링 채널은 감지 라인에 대응한다.
PGA(414)는 이득이 조정될 수 있는 증폭기이다. PGA(414)는 각각의 시그널링 채널의 강도 신호를 증폭하기 위해 이용되며, 각각의 시그널링 채널에 대한 이득은 상이할 수 있다. 간단히 말하면, PGA(414)는 강도 신호(실질적으로 DC 전압 신호)의 DC 전압의 레벨을 조정하고, 그런 후 조정된 강도 신호를 강도 위상 주파수 변환기(415)에 송신하기 위한 것이다. 게다가, 강도 위상 주파수 변환기(415)가 충분한 민감도를 갖는 경우, PGA(414)는 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)로부터 생략될 수 있다.
강도 위상 주파수 변환기(415)는 각각의 시그널링 채널의 강도 신호를 위상 주파수 신호로 변환시킨다. 위상 주파수 신호의 위상, 주파수, 또는 이 모두의 조합은 강도 신호의 레벨에 따라 변경될 것이다. 예를 들어, 강도 위상 주파수 변환기(415)는 전압 제어형 오실레이터(voltage-controlled oscillator; VCO)일 수 있다. 입력 강도 신호가 보다 높은 레벨을 갖는 경우, 보다 높은 주파수를 갖는 위상 주파수 신호가 출력된다. 입력 강도 신호가 보다 낮은 레벨을 갖는 경우, 보다 낮은 주파수를 갖는 위상 주파수 신호가 대신에 생성된다.
그러나, 강도 위상 주파수 변환기(415)는 VCO만으로 제한되지는 않는다. 예를 들어, 강도 위상 주파수 변환기(415)는 추가적으로 위상 변조기일 수 있다. 입력을 위한 강도 신호의 레벨이 보다 높은 경우, 보다 큰 위상의 위상 주파수 신호가 출력된다. 입력을 위한 강도 신호의 레벨이 보다 낮은 경우, 보다 작은 위상을 갖는 위상 주파수 신호가 대신에 생성된다. 강도 위상 주파수 변환기(415)는 심지어 위상과 주파수 모두를 조정하기 위한 위상 및 주파수 변조기일 수 있다. 입력을 위한 강도 신호의 레벨이 보다 높은 경우, 보다 큰 위상과 보다 높은 주파수를 갖는 위상 주파수 신호가 출력된다. 입력을 위한 강도 신호의 레벨이 보다 낮은 경우, 보다 작은 위상과 보다 낮은 주파수를 갖는 위상 주파수 신호가 대신에 생성된다.
통신 이론에 따르면, 운송 데이터를 표시하기 위해 신호 레벨이 이용되는 경우, 노이즈 간섭으로 인해 운송 데이터에 에러가 발생하는 경향이 있다. 그 이유는 신호 레벨이 노이즈 간섭에 의해 쉽게 영향을 받기 때문이다. 하지만, 운송 데이터를 표시하기 위해 신호의 위상과 주파수가 채택되는 경우, 운송 데이터는 노이즈 간섭으로 인해 에러가 발생할 확률이 작아진다. 그 이유는 위상과 주파수는 노이즈 간섭에 의해 영향을 쉽게 받지 않기 때문이다.
감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)는 강도 신호에 따른 위상 주파수 신호를 생성하며, 위상 주파수 신호의 위상, 주파수, 또는 이들 모두의 조합은 강도 신호의 레벨에 따라 변경될 것이다. 그러므로, 터치된 영역과 관련된 정보는 위상 주파수 신호의 위상, 주파수, 또는 이들 모두의 조합에 의해 표현된다. 터치된 영역의 정보를 표현하기 위해 샘플 앤드 홀드 신호의 레벨을 이용하는 통상적인 터치 제어 감지 시스템과 비교하여, 터치 제어 감지 시스템(4)은 보다 높은 SNR을 갖는다.
설명을 위해, 강도 위상 주파수 변환기(415)는 여기서 VCO인 것이 허용한다. 예를 들어, 최고 출력 주파수 F2와 최저 출력 주파수 F1간의 차이는 8MHz 이다. 노이즈에 의해 야기된 주파수 오프셋 Delta_F 는 12.3KHz 이다.
터치 패널(44)이 사용자에 의해 터치되지 않을 때, 강도 신호의 DC 전압의 레벨은 보다 높아진다. 따라서, VCO에 의해 출력된 위상 주파수 신호의 주파수는 F2 이다. 하지만, 터치 패널(44)이 사용자에 의해 터치된 경우, 터치된 영역의 감지 라인들의 감지 신호들은 변경될 것이다. 이러한 변경은 강도 신호의 DC 전압의 레벨을 떨어트릴 것이다. 따라서, VCO 는 F1 의 주파수를 갖는 위상 주파수 신호를 출력할 것이다. 단순 계산에 의하면, SNR (SNR = (F2-F1)/Delta_F) 은 650 까지 도달할 수 있다.
그러므로, 통상적인 터치 제어 감지 시스템과 비교하여, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)를 이용한 터치 제어 감지 시스템(4)은 보다 높은 SNR과 보다 빠른 동작 속도를 갖는다. 터치 제어 감지 시스템(4)은 보다 높은 SNR 을 갖기 때문에, 터치 제어 감지 시스템(4)의 터치 패널(44)은 중형 크기 또는 대형 크기가 될 수 있다. 단순히 말해서, 터치 패널(44)이 터치되면, VCO 에 의해 발생된 위상 주파수 신호의 주파수 변경은 충분히 클 것이며, 이것은 노이즈 영향에 보다 덜 취약해지도록 해준다. 이로써, SNR 은 이에 따라 증대된다.
위상 주파수 분석 유닛(416)은 각각의 위상 주파수 신호를 분석하여 대응하는 감지 라인의 대응하는 신호 크기를 획득한다. 계산 및 처리 유닛(46)은 제어 신호 Control_Sig 또는 리셋 신호 Reset_Sig 를 생성하고, 각각의 신호 크기에 따른 각각의 감지 라인의 신호 변동을 검출함으로써 터치 패널(44)상에서의 터치된 영역을 결정한다. 또한, 계산 및 처리 유닛(46)은 터치된 영역의 물건을 선택하는 것과 같은, 터치된 영역의 대응하는 명령들을 실행할 수 있다.
위상 주파수 분석 유닛(416)은 강도 위상 주파수 변환기(415)의 구현에 따라 구현된다. 예를 들어, 강도 위상 주파수 변환기(415)가 VCO 인 경우, 위상 주파수 분석 유닛(416)은 단순히 주파수 카운터일 수 있거나 또는 보다 복잡한 주파수 판별기일 수 있다. 강도 위상 주파수 변환기(415)가 위상 변조기인 경우, 위상 주파수 분석 유닛(416)은 위상 복조기일 수 있다. 강도 위상 주파수 변환기(415)가 위상 및 주파수 변조기인 경우, 위상 주파수 분석 유닛(416)은 위상 및 주파수 복조기일 수 있다.
위상 주파수 분석 유닛(416)이 단순히 주파수 카운터인 경우, 위상 주파수 신호들의 주파수들이 측정되고, 이에 따라 대응하는 감지 라인의 신호 크기가 각각의 위상 주파수 신호에 따라 획득된다. 앞서언급한 스위치(413)는 또한 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)로부터 생략될 수 있다. 뿐만 아니라, PGA(414), 강도 위상 주파수 변환기(415), 및 위상 주파수 분석 유닛(416)은 단하나의 시그널링 채널의 신호를 처리할 수 있다. 이러한 구성의 경우, 위상 주파수 분석 유닛(416)은 각각의 감지 라인의 신호 크기를 순차적으로 계산 및 처리 유닛(47)에 송신한다.
요약해보면, 강도 위상 주파수 변환기(415)는 낮은 위상 노이즈를 가지며, 터치 제어 감지 시스템(4)은 높은 SNR 을 갖기 때문에, 터치 제어 감지 시스템(4)은 기본적인 DAC를 필요로 하지 않는다. 터치 패널(44)의 크기는 중형이거나 또는 대형이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 강도 위상 주파수 변환기(415)의 하드웨어 비용은 낮고, 이에 따라 제조 비용은 절감될 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따라 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 능동형 스타일러스인 경우의 터치 제어 감지 시스템의 등가적인 기능 블록도를 도시한다. 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 능동형 스타일러스(48)인 경우, 터치 제어 감지 시스템(4)의 기능 블록도는 터치 제어 감지 시스템(5)에 등가적이다. 한편, 도 4에서의 구동 신호 발생기(45)는 디스에이블된다. 따라서, 구동 신호 발생기(45)는 도 5에서는 도시되지 않는다. 도 5에서의 터치 제어 감지 시스템(5)의 터치 패널(44)의 감지 전극 어레이는 예로서 감지 라인들(S1, S2)과 구동 라인들(D1, D2)을 갖지만, 본 개시내용은 이것으로 제한되지 않는다.
터치 패널(44)의 구동 신호 Driving_Sig 는 능동형 스타일러스(48)로부터 제공된다. 터치된 영역의 각각의 구동 라인과 각각의 감지 라인은 감지 신호 Sensing_Sig 와 구동 라인 신호 DrvLine_Sig 를 각각 발생시킨다. MUX(42)는 제어 신호 Control_Sig 에 따라 상이한 시간들에서 순서적으로 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)에 감지 신호들 Sensing_S1 및 Sensing_S2 을 송신하고, MUX(43)는 터치 패널(44)의 구동 라인 신호들 DrvLine_D1 및 DrvLine_D2 을 상이한 시간들에서 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)에 송신한다. 다시 말하면, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로(41)는 상이한 시간들에서 감지 구동 라인 신호들 DrvLine_D1 및 DrvLine_D2 과, 감지 라인 신호들 Sensing_S1 및 Sensing_S2 을 수신한다.
터치 패널(44)이 능동형 스타일러스(48)에 의해 터치되지 않을 때에는 어떠한 구동 신호도 존재하지 않는다. 터치 패널(44)이 능동형 스타일러스(48)에 의해 터치되면, 능동형 스타일러스(48)는 구동 신호 Driving_Sig 를 터치된 영역의 구동 라인들에 제공하고, 장 결합으로 인해 감지 라인들상에서 대응하는 감지 신호들이 발생된다. 구동 신호 Driving_Sig 가 사인파 신호인 경우, 감지 신호도 또한 실질적으로 사인파 신호이다. 따라서, 터치된 영역의 감지 라인들의 감지 신호들과 구동 라인들의 구동 라인 신호들은 LNA(411)을 통과한 후 신호 강도 분석기(412)에 의해 강도 신호들로 변환된다. 강도 신호들이 스위치(413)와 PGA(414)를 통과한 후, 강도 위상 주파수 변환기(415)는 각각의 강도 신호에 따른 대응하는 위상 주파수 신호를 발생시킬 수 있다.
위상 주파수 분석 유닛(416)은 감지 라인 신호들과 구동 라인 신호들로부터 변환된 위상 주파수 신호들을 수신하고, 이 위상 주파수 신호를 분석하여 각각의 대응하는 감지 라인 또는 구동 라인의 신호 크기를 획득한다. 계산 및 처리 유닛(47)은 신호 크기에 따른 각각의 대응하는 감지 라인 또는 구동 라인의 신호 변동을 검출한다.
터치 패널(44)이 터치되지 않는 경우, 감지 라인들(S1, S2)의 감지 신호들 Sensing_S1 및 Sensing_S2 과, 구동 라인들(D1, D2)의 구동 라인 신호들 DrvLine_D1 및 DrvLine_D2에 따라 발생된 위상 주파수 신호는 보다 높은 주파수, 또는 보다 큰 위상을 갖거나, 또는 이 모두의 조합을 갖는다.
하지만, 터치된 영역이 감지 라인(S2)과 구동 라인(D2)에 의해 교차된 영역인 경우, 사인파는 구동 신호 Driving_Sig 에 따라 감지 라인(S2)상에 도입되고, 구동 라인(D2)은 구동 신호 Driving_Sig 를 수신하여 구동 라인 신호 DrvLine_D2 를 발생시킨다. 그러므로, 구동 라인(D2)의 구동 라인 신호 DrvLine_D2 와 감지 라인(S2)의 감지 신호 Sensing_S2 는 사인파 신호들이다. 따라서, 구동 라인 신호 DrvLine_D2 와 감지 신호 Sensing_S2 에 따라 발생된 위상 주파수 신호는 보다 낮은 주파수, 또는 보다 작은 위상을 갖거나, 또는 이들의 조합을 갖는다. 이어서, 계산 및 처리 유닛(47)은 감지 라인(S2)과 구동 라인(D2)에 의해 교차된 영역을 터치된 영역으로서 결정할 수 있다.
더 나아가, 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 능동형 스타일러스인 경우, 강도 위상 주파수 변환기(415)가 강도 신호들에 따라 위상 주파수 신호들을 발생시키는 방식은 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 사용자의 손가락이거나 또는 수동형 스타일러스인 경우와는 반대이다. 자세하게 말하면, 강도 신호가 보다 큰 경우, 강도 위상 주파수 변환기(415)에 의해 발생된 위상 주파수 신호는 보다 낮은 주파수 또는 보다 작은 위상을 갖거나, 또는 이 모두의 조합을 갖거나, 또는 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 따라서, 계산 및 처리 유닛(47)이 터치된 영역을 검출하는 방식을 변경하는 것은 불필요하다. 하지만, 본 실시예는 본 개시내용을 제한시키려고 한 것은 아니다. 또 다른 실시예에서, 강도 위상 주파수 변환기(415)가 위상 주파수 신호들을 발생시키는 방식은 다르지 않으며 이것은 터치 패널을 터치하기 위해 이용된 툴에 의존한다. 한편, 이 경우에서, 계산 및 처리 유닛(47)이 터치된 영역을 검출하는 방식은 수정될 것이다.
도 6을 참조하면, 도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따라 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 수동형 스타일러스이거나 또는 사용자의 손가락인 경우의 터치 제어 감지 시스템의 등가적인 기능 블록도를 도시한다. 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 수동형 스타일러스이거나, 또는 사용자의 손가락인 경우, 터치 제어 감지 시스템(4)은 도 6에서의 터치 제어 감지 시스템(6)에 등가적일 수 있다. 도 6에서의 터치 제어 감지 시스템(6)의 터치 패널(44)의 감지 전극 어레이는 예로서 감지 라인들(S1, S2)과 구동 라인들(D1, D2)을 이용한다. 따라서, MUX(43)는 구동 신호들 Driving_D1 및 Driving_D2 을 출력하고, 구동 신호들 Driving_D1 및 Driving_D2 은 시간들(T1, T2)에서 각각 사인파들이다.
터치 패널(44)이 터치되지 않은 경우, 감지 라인들(S1, S2)의 감지 신호들 Sensing_S1 및 Sensing_S2 은 시간들(T1, T2)에서 사인파들이다. 이 때, 시간들(T1, T2)에서 감지 신호들 Sensing_S1, Sensing_S2 에 따라 발생된 두 개의 위상 주파수 신호들은 보다 높은 주파수들, 또는 보다 큰 위상들을 갖거나, 또는 이들의 조합을 갖는다.
터치된 영역이 감지 라인(S1)과 구동 라인(D2)에 의해 교차된 영역인 경우, 감지 라인(S2)의 감지 신호 Sensing_S2 는 시간들(T1, T2)에서 사인파이고, 감지 라인(S1)의 감지 신호 Sensing_S1 는 시간(T1)에서 사인파이다. 이 때, 시간들(T1, T2)에서 감지 신호 Sensing_S2 에 따라 발생된 위상 주파수 신호는 보다 높은 주파수, 또는 보다 큰 위상을 갖거나, 또는 이들의 조합을 갖는다. 또한, 시간(T1)에서 감지 신호 Sensing_S1 에 따라 발생된 위상 주파수 신호는 보다 높은 주파수, 또는 보다 큰 위상을 갖거나, 또는 이들의 조합을 갖는다. 위상 주파수 분석 유닛(416)은 주파수가 낮아지는지, 위상이 작아지는지, 또는 이 모두의 조합이 발생하는지를 검출한다. 이어서, 계산 및 처리 유닛(47)은 감지 라인(S1)과 구동 라인(D2)에 의해 교차된 영역을 터치된 영역으로서 결정할 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 7은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법의 흐름도를 도시한다. 도 7의 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법은 듀얼 동작 모드들을 갖는 터치 제어 감지 시스템에 적용가능하다. 제안된 시스템에서 터치 패널을 터치하기 위해 이용된 툴은 사용자의 손가락이거나, 수동형 스타일러스이거나, 또는 능동형 스타일러스일 수 있다.
먼저, 단계 S91 에서, 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 결정된다. 툴이 사용자의 손가락이거나 또는 수동형 스타일러스인 경우, 단계 S92 가 실행된다. 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 능동형 스타일러스인 경우, 단계 S93 이 실행된다.
단계 S92 에서, 도 8의 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법의 모든 단계들이 실행된다. 단계 S93 에서, 도 9의 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법의 모든 단계들이 실행된다. 단계 S91 은, 예컨대 물리적 키 전환에 의해 이행될 수 있다. 다시 말하면, 사용자는 물리적 키를 수동적으로 조작하여 터치 패널을 터치하기 위해 이용된 터치 툴의 유형을 전환시킨다. 하지만, 본 개시내용은 이것으로 한정되지 않는다.
도 8을 참조하면, 도 8은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법에서의 단계 S92의 상세한 단계들의 흐름도를 도시한다. 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 사용자의 손가락이거나 또는 어떠한 구동 신호들도 제공하지 않는 수동형 스타일러스인 경우, 터치 제어 감지 시스템의 구동 신호 발생기는 다중 구동 신호들을 터치 패널의 다중 구동 라인들에게 제공한다.
먼저, 단계 S71 에서, 감지 라인들의 감지 신호들이 수신된다. 다음으로, 단계 S72 에서, 실질적으로 DC 전압 신호들인 강도 신호들을 획득하도록 감지 신호들이 변환되며, 예컨대 강도 신호들을 획득하도록 감지 신호들에 대해 엔벨로프 검출 또는 피크 검출을 진행한다. 특히, 단계 S72 이전에, 즉 강도 신호들을 획득하도록 감지 신호들이 변환되기 전에 감지 신호들에 대해 저잡음 증폭이 진행될 수 있다.
다음으로, 단계 S73 에서, 강도 신호들에 따라 위상 주파수 신호들이 생성되며, 각각의 위상 주파수 신호의 위상, 주파수, 또는 이들 모두의 조합은 대응하는 강도 신호의 DC 전압 레벨에 따라 변경될 것이다. 단계 S73 이전에, 강도 신호들은 개별적으로 증폭되어 증폭된 강도 신호들을 발생시킬 수 있다. 그런 후, 단계 S73 에서, 위상 주파수 신호들이 증폭된 강도 신호들에 따라 발생될 수 있다.
그런 후, 단계 S74 에서, 대응하는 감지 라인의 신호 크기를 획득하기 위해 각각의 위상 주파수 신호가 분석된다.
도 9를 참조하면, 도 9는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법에서의 단계 S93의 상세한 단계들의 흐름도를 도시한다. 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 구동 신호를 제공할 수 있는 능동형 스타일러스인 경우, 능동형 스타일러스는 구동 신호를 터치 제어 감지 시스템의 터치 패널에 제공한다.
먼저, 단계 S81 에서, 감지 라인들의 감지 신호들 및 구동 라인들의 구동 라인 신호들이 수신된다. 다음으로, 단계 S82 에서, 실질적으로 DC 전압 신호들인 강도 신호들을 획득하도록 감지 신호들 및 구동 라인 신호들이 변환되며, 예컨대 강도 신호들을 획득하도록 감지 신호들 및 구동 라인 신호들에 대해 엔벨로프 검출 또는 피크 검출을 진행한다. 특히, 단계 S82 이전에, 즉 감지 신호들 및 구동 라인 신호들이 강도 신호들을 획득하도록 변환되기 전에 감지 신호들 및 구동 라인 신호들에 대해 저잡음 증폭을 진행할 수 있다.
다음으로, 단계 S83 에서, 강도 신호들에 따라 위상 주파수 신호들이 생성되며, 각각의 위상 주파수 신호의 위상, 주파수, 또는 이들 모두의 조합은 대응하는 강도 신호의 DC 전압 레벨에 따라 변경될 것이다. 단계 S83 이전에, 강도 신호들은 개별적으로 증폭되어 증폭된 강도 신호들을 발생시킬 수 있다. 그런 후, 단계 S83 에서, 위상 주파수 신호들이 증폭된 강도 신호들에 따라 발생될 수 있다. 그런 후, 단계 S84 에서, 대응하는 감지 라인 또는 구동 라인의 신호 크기를 획득하기 위해 각각의 위상 주파수 신호가 분석될 수 있다.
도 10을 참조하면, 도 10은 본 개시내용의 또다른 일 실시예에 따른 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법의 흐름도를 도시한다. 도 10의 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법은 듀얼 동작 모드들을 갖는 터치 제어 감지 시스템에 적용가능하다. 터치 패널을 터치하기 위해 이용된 툴은 사용자의 손가락이거나, 수동형 스타일러스이거나, 또는 능동형 스타일러스일 수 있다.
먼저, 단계 S101 에서, 감지 라인들의 감지 신호들이 수신된다. 다음으로, 단계 S102 에서, 터치 패널을 터치하기 위한 툴의 유형이 결정된다. 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 사용자의 손가락이거나 또는 수동형 스타일러스인 경우, 단계 S103 가 실행된다. 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 대신에 능동형 스타일러스인 경우, 단계 S104 가 실행된다. 단계 S102 에서, 터치 패널을 터치하기 위한 툴의 유형을 결정하기 위해, 구동 신호의 동작 주파수 및/또는 크기가 검출될 수 있다. 예를 들어, 능동형 스타일러스로부터 제공된 구동 신호의 주파수는 1MHz 이고, 구동 신호 발생기로부터 제공된 구동 신호의 주파수는 250KHz 이다. 그럼에도 불구하고, 본 개시내용은 이것으로 한정되지 않는다.
단계 S103 에서, 구동 라인들의 구동 라인 신호들이 수신되고, 구동 라인들의 구동 라인 신호들은 강도 신호들을 획득하도록 처리된다. 특히, 단계 S103 이전에, 즉 구동 라인 신호들이 강도 신호들로 변환되기 전에 구동 라인 신호들에 대해 저잡음 증폭을 진행할 수 있다.
단계 S104 에서, 감지 라인들의 감지 신호들은 강도 신호들을 획득하도록 처리된다. 마찬가지로, 단계 S104 이전에, 즉 감지 신호들이 강도 신호들을 획득하도록 변환되기 전에 감지 신호들에 대해 저잡음 증폭을 진행할 수 있다.
단계 S105 에서, 위상 주파수 신호들이 강도 신호들에 따라 발생된다. 각각의 위상 주파수 신호의 위상, 주파수, 또는 이 모두의 조합은 대응하는 강도 신호의 DC 전압 레벨에 따라 변경될 것이다. 단계 S105 이전에, 증폭된 강도 신호들을 획득하도록 강도 신호들은 개별적으로 증폭될 수 있다. 따라서, 단계 S105 에서, 위상 주파수 신호들이 증폭된 강도 신호들에 따라 발생될 수 있다.
그 후, 단계 S106 에서, 대응하는 감지(또는 구동) 라인의 신호 크기를 획득하기 위해 각각의 위상 주파수 신호가 분석된다.
위 설명들을 요약해보면, 본 개시내용에 따른 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로를 이용한 터치 제어 감지 시스템은, 통상적인 터치 제어 감지 시스템과 비교하여, 보다 높은 SNR을 가지며, 적분기를 필요로 하지 않으며, 이에 따라 터치 제어 감지 시스템은 보다 빠른 동작 속도를 갖는다. 뿐만 아니라, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로를 이용한 터치 감지 시스템은 기본적인 DAC 를 필요하지 않는다. 따라서, SNR 은 증대되고, 터치 패널의 크기는 중형 또는 대형일 수 있다.
앞에서 기술된 설명들은 본 개시내용의 바람직한 실시예들을 단순 설명하지만, 본 개시내용의 특징들은 이것으로 제한되는 것은 아니다. 본 발명분야의 당업자에 의해 통상적으로 고려된 모든 변경들, 대안들, 또는 수정들은 아래의 청구항들에 의해 기술된 본 개시내용의 범위내에 포함되는 것으로 간주된다.

Claims (13)

  1. 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로에 있어서,
    감지 전극 어레이의 각각의 감지 라인의 감지 신호에 대응하는 강도 신호를 획득하기 위한 신호 강도 분석기로서, 상기 강도 신호는 직류(DC) 신호인 것인, 상기 신호 강도 분석기;
    상기 강도 신호에 대응하는 위상 주파수 신호를 발생시키기 위한 강도 위상 주파수 변환기로서, 상기 위상 주파수 신호의 적어도 주파수 또는 위상은 상기 강도 신호의 레벨과 관련이 있는 것인, 상기 강도 위상 주파수 변환기; 및
    상기 위상 주파수 신호에 기초하여 상기 각각의 감지 라인에 대응하는 신호 크기를 획득하기 위한 위상 주파수 분석 유닛
    을 포함한, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 신호 강도 분석기는 피크 검출기 또는 엔벨로프 검출기인 것인, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 강도 위상 주파수 변환기는 전압 제어형 오실레이터(voltage-controlled oscillator; VCO), 위상 변조기, 또는 위상 및 주파수 변조기이고, 상기 강도 위상 주파수 변환기가 VCO 인 경우, 상기 위상 주파수 분석 유닛은 주파수 카운터 또는 주파수 판별기이고, 상기 강도 위상 주파수 변환기가 위상 변조기인 경우, 상기 위상 주파수 분석 유닛은 위상 복조기이며, 상기 강도 위상 주파수 변환기가 위상 및 주파수 변조기인 경우, 상기 위상 주파수 분석 유닛은 위상 및 주파수 복조기인 것인, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 신호 강도 분석기는 또한 상기 감지 전극 어레이의 각각의 구동 라인의 구동 라인 신호에 대응하는 강도 신호를 획득하며, 상기 위상 주파수 분석 유닛은 또한 상기 각각의 구동 라인에 대응하는 상기 위상 주파수 신호에 기초하여 상기 각각의 구동 라인에 대응하는 신호 크기를 획득하는 것인, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 감지 신호의 저잡음 증폭을 위한 저잡음 증폭기(low-noise amplifier; LNA)로서, 상기 신호 강도 분석기는 각각의 저잡음 증폭된 감지 신호를 수신하고 대응하는 상기 강도 신호를 발생시키는 것인, 상기 저잡음 증폭기(LNA);
    복수의 시그널링 채널들에게 상기 강도 신호를 전달하기 위한 스위치; 및
    각각의 시그널링 채널들에서 전파된 상기 강도 신호를 조정하고, 조정된 강도 신호를 상기 강도 위상 주파수 변환기에 송신하기 위한 프로그램가능한 이득 증폭기(programmable gain amplifier; PGA)
    를 더 포함한, 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로.
  6. 터치 제어 감지 시스템에서 이용되는 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법에 있어서,
    감지 전극 어레이의 각각의 감지 라인의 감지 신호에 대응하는 강도 신호를 획득하는 단계로서, 상기 강도 신호는 직류(DC) 신호인 것인, 상기 강도 신호 획득 단계;
    상기 강도 신호에 대응하는 위상 주파수 신호를 발생시키는 단계로서, 상기 위상 주파수 신호의 적어도 주파수 또는 위상은 상기 강도 신호의 레벨과 관련이 있는 것인, 상기 위상 주파수 신호 발생 단계; 및
    상기 위상 주파수 신호에 기초하여 상기 각각의 감지 라인에 대응하는 신호 크기를 획득하는 단계
    를 포함한, 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 강도 신호는 상기 감지 신호에 대해 피크 검출 또는 엔벨로프 검출을 진행하는 것에 기초하여 발생되는 것인, 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 감지 전극 어레이의 각각의 구동 라인의 구동 라인 신호에 대응하는 강도 신호를 획득하는 단계; 및
    구동 라인에 대응하는 상기 위상 주파수 신호에 기초하여 대응하는 구동 라인의 신호 크기를 획득하는 단계
    를 더 포함한, 감지 전극 어레이를 위한 제어 방법.
  9. 터치 제어 감지 시스템에 있어서,
    감지 전극 어레이를 포함한 터치 패널; 및
    상기 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로를 포함하며, 상기 제어 회로는,
    상기 감지 전극 어레이의 각각의 감지 라인의 감지 신호에 대응하는 강도 신호를 획득하기 위한 신호 강도 분석기로서, 상기 강도 신호는 직류(DC) 신호인 것인, 상기 신호 강도 분석기;
    상기 강도 신호에 대응하는 위상 주파수 신호를 발생시키기 위한 강도 위상 주파수 변환기로서, 상기 위상 주파수 신호의 적어도 주파수 또는 위상은 상기 강도 신호의 레벨과 관련이 있는 것인, 상기 강도 위상 주파수 변환기; 및
    상기 위상 주파수 신호에 기초하여 상기 각각의 감지 라인에 대응하는 신호 크기를 획득하기 위한 위상 주파수 분석 유닛을 포함한 것인, 터치 제어 감지 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 신호 강도 분석기는 피크 검출기 또는 엔벨로프 검출기인 것인, 터치 제어 감지 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    사용자가 터치한 터치 패널의 영역을 결정하기 위해, 상기 위상 주파수 분석 유닛에 의해 발생된 상기 신호 크기에 기초하여 상기 각각의 감지 라인의 신호 크기 변동을 결정하기 위한 마이크로 제어기 유닛
    을 더 포함한, 터치 제어 감지 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 감지 전극 어레이를 위한 제어 회로는 다중 동작 모드들로 상기 터치 제어 감지 시스템을 동작시키도록 적응되며, 상기 마이크로 제어기 유닛은 상기 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 구동 신호를 제공하는 능동형 스타일러스이거나, 사용자의 손가락이거나, 또는 수동형 스타일러스인지 여부를 결정하는 것인, 터치 제어 감지 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 사용자의 손가락이거나 또는 수동형 스타일러스인 경우, 상기 마이크로 제어기 유닛은 복수의 구동 신호들을 상기 터치 패널의 복수의 구동 라인들에 제공하고, 상기 터치 패널을 터치하기 위한 툴이 능동형 스타일러스인 경우, 상기 마이크로 제어기 유닛은 구동 신호를 제공하며, 상기 신호 강도 분석기는 상기 구동 라인들 각각의 구동 신호에 기초한 강도 신호를 획득하는 것인, 터치 제어 감지 시스템.
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