KR20130076220A - 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로 및 상기 터치감지회로를 구비하는 터치감지시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치스크린패널의 구동전극으로부터 인가되어 상기 터치스크린패널의 수신전극으로 전달되는 구동신호의 수신 주파수 밴드의 폭을 조절할 수 있는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로를 개시(introduce)한다. 상기 터치감지회로는, 미분기 및 적분기로 구현되는 고역통과필터 및 저역통과필터를 이용하여, 터치스크린패널의 구동전극으로부터 인가되어 상기 터치스크린패널의 수신전극으로 전달되는 구동신호의 수신 주파수 밴드의 폭을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로 및 상기 터치감지회로를 구비하는 터치감지시스템{Touch sensing circuit of controlling a receiving frequency band and system including the circuit}
본 발명은 터치감지회로에 관한 것으로, 특히, 터치스크린의 구동전극으로부터 수신전극으로 인가되는 구동신호의 주파수에 따라 적응적으로 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로 및 상기 터치감지회로를 구비하는 터치감지시스템에 관한 것이다.
도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치감지장치를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 정전용량 방식의 터치감지장치(100)는 열(row) 방향으로 연장되고 복수 개의 구동채널(112a~112n)에 연결된 복수 개의 구동전극(111a~111n), 행(column) 방향으로 연장되고 복수 개의 감지채널(114a~114n)에 연결된 복수 개의 수신전극(113a~113n)을 구비한 터치스크린패널(110) 및 구동전극(111a~111n)과 터치스크린패널(110)을 경유하여 수신전극(113a~113n)으로 전달되는 구동신호(미도시)를 검출하는 구동신호 검출수단(120)을 포함한다.
복수 개의 구동전극(111a~111n)과 복수 개의 수신전극(113a~113n)이 교차하는 노드에서는 각각 커플링 커패시터(미도시)가 형성된다. 커플링 커패시터의 커패시턴스(capacitance)의 변화는 사용자가 터치스크린패널(110)에 접촉하였을 때 발생하게 된다. 복수 개의 구동전극(111a~111n)에서는 동일한 크기 및 동일한 주파수의 구동신호(미도시)가 인가되고 있기 때문에, 접촉이 없는 경우에는 복수 개의 구동전극(111a~111n)으로 인가되는 구동신호는 복수 개의 수신전극(113a~113n)에서 동일한 크기로 수신될 것이다.
그러나 일정한 부분에 사용자의 접촉이 있었고, 따라서 해당 부분의 커플링 커패시터의 커패시턴스의 변화가 발생한 경우라면, 해당 부분을 포함하는 수신전극에서 수신되는 구동신호의 크기는 그렇지 않은 부분을 포함하는 수신전극에서 수신되는 구동신호의 크기와는 다를 것이다. 구동신호 검출수단(120)은 구동신호를 구동전극(111a~111n)을 통해 인가하고 이를 해당 커플링 커패시터를 거쳐 수신전극(113a~113n)을 통해 수신하며, 수신신호에 포함된 변화를 검출하여 사용자의 터치 여부를 판단한다.
구동신호(미도시)의 크기 및 주파수는 정전용량 방식의 터치감지장치의 제조 당시에 결정되지만, 터치스크린패널(110)의 기생커패시터(미도시) 및 기생저항을 통한 잡음에 영향을 받아 크기가 변하거나 다양한 주파수 성분이 포함된 채로 수신전극으로 수신된다. 사용자의 터치 여부를 정확하게 판단하기 위해서는 구동신호 검출수단(120)에서 수신된 신호에 포함된 잡음과 구동신호를 구별하여 이를 처리할 수 있어야 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 터치스크린패널의 구동전극으로부터 인가되어 상기 터치스크린패널의 수신전극으로 전달되는 구동신호의 수신 주파수 밴드의 폭을 조절할 수 있는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 터치스크린패널의 복수 개의 구동전극으로부터 인가되어 상기 터치스크린패널의 복수 개의 수신전극으로 전달되는 구동신호의 수신 주파수 밴드의 폭을 조절할 수 있는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로를 구비하는 터치감지시스템을 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 터치감지회로는, 터치스크린패널의 일면에 설치된 구동전극으로부터 인가되어 상기 터치스크린패널의 반대 일면에 설치된 수신전극으로 전달되는 구동신호의 수신 주파수 밴드의 폭을 조절할 수 있는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있으며, 고역통과필터 및 저역통과필터를 구비한다. 상기 고역통과필터는 상기 구동신호의 고주파성분만을 통과시킨다. 상기 저역통과필터는 상기 고주파필터로부터 출력되는 신호의 저주파성분만을 통과시킨다. 상기 고역통과필터는, 커플링 커패시터, 제1저항, 제1증폭기 및 제2저항을 구비한다. 상기 커플링 커패시터는 상기 구동전극과 상기 수신전극이 교차하는 노드에서 생성된다. 상기 제1저항은 일 단자가 상기 수신전극에 연결된다. 상기 제1증폭기는 일 입력단자가 접지되고 다른 일 입력단자가 상기 제1저항의 다른 일 단자에 연결되며 출력단자로 미분신호를 출력한다. 상기 제2저항은 일 단자가 상기 제1증폭기의 다른 일 입력단자에 연결되고 다른 일 단자가 상기 제1증폭기의 출력단자에 연결된다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 터치감지회로는, 터치스크린패널의 구동전극과 수신전극이 교차하는 노드에 커플링 커패시터가 생성되고, 상기 구동전극으로부터 인가되어 상기 수신전극으로 수신되는 구동신호의 주파수 밴드 폭을 조절하는 터치감지회로로서, 상기 커플링 커패시터를 통과하여 상기 수신전극으로 유입되는 상기 구동신호를 설정된 이득만큼 증폭하는 이득회로 및 상기 이득회로로부터 출력되는 신호의 저주파성분만을 통과시키는 저역통과필터를 포함한다. 상기 이득회로는, 일 단자가 상기 수신전극에 연결된 제1저항 일 입력단자가 접지되고 다른 일 입력단자가 상기 제1저항의 다른 일 단자에 연결된 제1증폭기 및 일 단자가 상기 제1증폭기의 다른 일 입력단자에 연결되고 다른 일 단자가 상기 제1증폭기의 출력단자에 연결된 제2저항을 구비하며, 상기 저역통과필터는, 일 단자가 상기 이득회로의 출력단자에 연결된 제3저항 일 입력단자가 접지되고 다른 일 입력단자는 상기 제3저항의 다른 일 단자에 연결된 제2증폭기 및 일 단자가 상기 제2증폭기의 다른 일 입력단자에 연결되고 다른 일 단자는 상기 제2증폭기의 출력단자에 연결된 피드백 커패시터를 구비하며, 상기 설정된 이득은 상기 제1저항 및 상기 제2저항의 비에 의해 결정되며, 상기 이득회로는 상기 커플링 커패시터와 결합되어 상기 구동신호에 대한 고역통과필터로서 동작하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치감지시스템은, 터치스크린패널의 일면에 설치된 복수 개의 구동전극으로부터 인가되어 상기 터치스크린패널의 반대 일면에 설치된 복수 개의 수신전극으로 전달되는 구동신호의 수신 주파수 밴드의 폭을 조절할 수 있는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 복수 개의 터치감지회로, 스위칭블록 및 아날로그 디지털 변환기를 구비한다. 상기 스위칭 블록은 상기 복수 개의 터치감지회로로부터 출력되는 신호들을 스위칭한다. 상기 아날로그 디지털 변환기는 상기 스위칭 블록에서 선택된 신호들을 디지털신호로 변환한다. 상기 복수 개의 터치감지회로 각각은, 해당 구동전극으로 인가되는 구동신호를 미분하는 미분기 및 상기 미분기의 출력신호를 적분하는 적분기를 구비하거나, 해당 구동신호의 고주파성분만을 통과시키는 고역통과필터 및 상기 고주파필터로부터 출력되는 신호의 저주파성분만을 통과시키는 저역통과필터를 구비한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 터치감지회로 및 상기 터치감지회로를 구비하는 터치감지시스템은, 내장되는 복수 개의 저항의 저항값 및 커패시터의 커패시턴스를 조절함으로써 구동신호를 주파수 별로 선택적으로 수신하며 동시에 수신된 구동신호를 일정한 크기로 증폭할 수 있는 장점이 있다.
따라서 구동신호에 포함된 잡음 성분을 제거하기 위한 별도의 필터가 필요 없므로 시스템이 간단해 지는 장점이 있다.
도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치감지장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로의 회로도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 터치감지회로 중 저역통과특성을 가지는 프리 스테이지 및 프리 스테이지의 전달특성그래프를 나타낸다.
도 4는 도 2에 도시된 터치감지회로 중 고역통과특성을 가지는 미분기 및 미분기의 전달특성그래프를 나타낸다.
도 5는 도 2에 도시된 터치감지회로 중 저역통과특성을 가지는 적분기 및 적분기의 전달특성그래프를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치감지시스템을 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로의 회로도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 터치감지회로(200)는, 터치스크린패널의 구동전극(201)으로부터 인가되어 터치스크린패널의 수신전극(202)으로 전달되는 구동신호(Vin)의 수신 주파수 밴드의 폭을 조절하며, 이러한 기능을 수행하기 위하여 프리 스테이지(210), 미분기(220) 및 적분기(230)를 구비한다.
프리 스테이지(210)는 일 단자로 구동신호(Vin)가 인가되는 제1쉬트저항(Rp1) 및 일 단자가 제1쉬트저항(Rp1)의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자가 접지된 제1쉬트커패시터(Cp1)를 구비한다. 여기서 제1쉬트저항(Rp1)은 구동전극(201)으로 입력되어 커플링 커패시터(Cc)에 도달할 때까지의 구동신호(Vin)가 느끼는 저항 성분으로 구동전극(201)의 재질에 따라서 결정된다. 제1쉬트커패시터(Cp1)는 구동전극(201)으로 입력되어 커플링 커패시터(Cc)에 도달할 때까지의 구동신호(Vin)가 느끼는 용량성 부하 성분으로서, 구동전극(201)과 수신전극(202)의 사이에 위치하는 터치스크린패널의 유전율 및 두께에 따라 결정된다.
특별한 언급이 없는 한, 프리 스테이지(210)에서 설명한 쉬트 저항 및 쉬트 커패시터의 구조적 및 물리적 특성은 이하에서 설명될 쉬트 저항 및 쉬트 커패시터에도 그대로 적용될 것이다.
미분기(220)는 프리 스테이지(210)의 출력신호를 미분하여 제1출력신호(Vout1)를 생성하며, 커플링 커패시터(Cc), 제2쉬트저항(Rp2), 제2쉬트커패시터(Cp2), 제1저항(R1), 제2저항(R2) 및 제1증폭기(221)를 포함한다.
커플링 커패시터(Cc)는 구동전극(201)과 수신전극(202)이 교차하는 노드에서 생성되는 커패시터이며, 일 단자가 프리 스테이지(210)의 출력단자, 즉 제1쉬트저항(Rp1) 및 제1쉬트커패시터(Cp1)의 공통단자에 연결된다. 제2쉬트저항(Rp2)은 일 단자가 커플링 커패시터(Cc)의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자는 수신전극(202)에 연결된다. 제2쉬트커패시터(Cp2)는 일 단자는 수신전극(202)에 연결되고 다른 일 단자는 접지된다. 제1저항(R1)은 일 단자가 수신전극(202)에 연결되고 다른 일 단자는 제1증폭기(221)의 일 입력단자(-)에 연결된다. 제2저항(R2)은 일 단자가 제1증폭기(221)의 다른 일 입력단자(+)에 연결되고 다른 일 단자가 제1증폭기(221)의 출력단자에 연결된다.
적분기(230)는 미분기(220)로부터 출력되는 제1출력신호(Vout1)를 적분하여 최종출력신호(Vout)를 생성하며, 신호전달스위치(Sw1), 리셋스위치(Sw2), 제3저항(R3), 피드백 커패시터(Cf) 및 제2증폭기(231)를 구비한다.
신호전달스위치(Sw1)는 미분기(220)로부터 출력되는 제1출력신호(Vout1)를 제3저항(R3)의 일 단자에 스위칭한다. 제3저항(R3)의 다른 일 단자는 제2증폭기(231)의 일 입력단자(-)에 연결된다. 피드백 커패시터(Cf, feedback capacitor)는 일 단자가 제2증폭기(231)의 일 입력단자(-)에 연결되고 다른 일 단자는 최종출력신호(Vout)를 출력하는 제2증폭기(231)의 출력단자에 연결된다. 리셋스위치(Sw2)는 피드백 커패시터(Cf)에 충전된 전하를 리셋시킨다.
상기의 설명은 본 발명의 실시예에 따른 터치감지회로(200)를 구성하는 회로의 전기적 연결구조 및 수신되는 구동신호(Vin)를 처리하는 기능을 시간(time) 개념으로 설명하였다. 따라서, 미분기 및 적분기라는 명칭을 사용하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 터치감지회로(200)의 수신되는 구동신호(Vin)를 처리하는 기능을 주파수(frequency) 개념으로 설명한다.
도 2에 도시된 회로에 대한 상기의 설명은, 터치감지회로 전체에 대한 것인데, 이를 아래와 같이 구분할 수 있다. 부재번호 201로부터 부재번호 202까지는 디스플레이패널(110)에 대한 등가모델이고, 부재번호 202부터 Vout까지는 구동신호 검출수단(120)에 포함된 회로이다. 여기서 구동신호 검출수단(120)은 집적회로(Integrated Circuit)로 구현된다. 따라서 미분기(220) 는 디스플레이패널(110)의 구성요소와 구동신호 검출수단(120)의 구성요소를 모두 포함한다.
디스플레이패널(110)에 포함되는 커플링 커패시터(Cc)를 배제하고 집적회로로 구현될 구동신호 검출수단(120)을 한정하여 설명하면, 제1저항(R1), 제2항(R2) 및 제1증폭기(221)는 이득회로가 된다. 여기서 이득은 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)의 비가 된다.
도 3은 도 2에 도시된 터치감지회로 중 저역통과특성을 가지는 프리 스테이지 및 프리 스테이지의 전달특성그래프를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 왼쪽에 도시된 프리 스테이지(210)는 오른쪽에 도시된 전달특성그래프를 통해 알 수 있듯이 저역통과필터(Low Pass Filter)의 주파수 특성과 동일하다. 프리 스테이지(210)의 전달함수(H(ㄵㆈ1))는 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
여기서, Rp1은 제1쉬트저항, Cp1은 제1쉬트커패시터 그리고 ㄵㆈ1은 저역통과필터의 제1컷오프(cut off) 주파수이다. 펄스(Pulse) 형태의 구동신호(Vin)에 포함된 주파수 성분 중 제1컷오프(ㄵㆈ1) 보다 상대적으로 높은 주파수 성분은 제거되고 상대적으로 낮은 주파수 성분만 프리 스테이지(210)를 통과할 것이다. 통과영역에서 신호의 크기는 변하지 않는다.
도 4는 도 2에 도시된 터치감지회로 중 고역통과특성을 가지는 미분기 및 미분기의 전달특성그래프를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 왼쪽에 도시된 미분기(220)는 오른쪽에 도시된 전달특성그래프를 통해 알 수 있듯이 고역통과필터(High Pass Filter)의 주파수 특성과 동일하다. 미분기(220)의 전달함수(H(ㄵㆈ2))는 수학식 2와 같다.
Figure pat00002
여기서, R1은 제1저항, R2는 제2저항, Rp2는 제2쉬트저항 그리고 Cc는 커플링 커패시터이다. 프리 스테이지(210)를 통과한 제1컷오프 주파수(ㄵㆈ1) 보다 상대적으로 낮은 주파수 성분 중 제2컷오프 주파수(ㄵㆈ2)보다 낮은 주파수 성분은 고역통과필터의 특성을 가지는 미분기(220)에서 제거된다. 통과영역에서 신호는 수학식 3과 같이 제1저항(R1), 제2저항(R2) 및제2쉬트저항(Rp2)의 저항값으로 표현할 수 있는 이득(Gain)만큼 증폭되며, 마이너스 부호(-)는 제1증폭기(221)를 네가티브 피드백 형태로 사용하였기 때문이다.
Figure pat00003
도 5는 도 2에 도시된 터치감지회로 중 저역통과특성을 가지는 적분기 및 적분기의 전달특성그래프를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 왼쪽에 도시된 적분기(230)는 오른쪽에 도시된 전달특성그래프를 통해 알 수 있듯이 저역통과필터(Low Pass Filter)의 주파수 특성과 동일하다. 적분기(230)의 전달함수(H(ㄵㆈ3))는 수학식 4와 같다.
Figure pat00004
여기서, R3은 제3저항, Cf는 피드백 커패시터 그리고 ㄵㆈ3은 저역통과필터의 제3컷오프 주파수이다. 고역통과필터를 통과한 신호에 포함된 신호 성분들 중 제3컷오프 주파수(ㄵㆈ3)보다 높은 주파수 성분은 적분기(230)를 통과하지 못하고 제거되며, 통과영역에서 신호의 크기는 변하지 않는다.
도 3 내지 도 5에 도시된 터치감지회로(200)의 전달함수(H(ㄵㆈ))는 수학식 5와 같이 표시할 수 있다.
Figure pat00005
수학식 5의 등호의 오른쪽 괄호에는 저역통과필터 특성의 프리 스테이지(210), 고역통과필터 특성의 미분기(220) 및 저역통과필터 특성의 적분기(230)의 주파수 특성이 각각 순서대로 반영되어 있다.
제1쉬트저항(Rp1)의 저항값은 구동전극의 재질에 의해 결정되고 제1쉬트 커패시터(Cp1)의 커패시턴스는 터치스크린패널(110)과 접지(GND)사이의 거리에 의해 결정되며 상당히 적은 값이다. 수학식 1 및 수학식 5를 참조하면, 제1컷오프 주파수(ㄵㆈ1)는, 제1쉬트저항(Rp1)의 저항값 및 제1쉬트 커패시터(Cp1)의 커패시턴스가 상당히 적기 때문에, 상당히 높으며, 실제의 경우 제3컷오프 주파수(ㄵㆈ3)에 비해 상대적으로 높다. 따라서 이후에 설명에서는 수학식 5의 등호의 오른쪽 첫 번째 괄호에 표현된 프리 스테이지(210)의 저역통과필터의 특성을 생략한다.
수학식 5를 참조하면, 프리 스테이지(210)의 구동신호(Vin)와 적분기(230)의 출력신호(Vout)의 관계는 수학식6과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00006
수학식 6은 수학식 7과 같이 간단하게 정리할 수 있다.
Figure pat00007
수학식 7을 참조하면, 제2쉬트저항(Rp2)은 나머지 3개의 저항(R1, R2, R3)에 비해 상대적으로 저항값이 적을 뿐만 아니라 수신전극의 재질에 따라 그 저항값이 결정되며, 커플링 커패시터(Cc)도 터치스크린패널의 재질에 따라 그 커패시턴스가 결정된다. 그러나 제1저항(R1), 제2저항(R2), 제3저항(R3) 및 피드백 커패시터(Cf)는 설계자가 임의로 조절할 수 있다.
수학식 5는 본 발명에 따른 터치감지회로(200)의 주파수 영역에서의 전달함수를 표현한 것이고, 수학식 7은 시간 영역에서의전달함수를 각각 표현한 것이다. 수학식 5 및 수학식 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 터치감지회로(200)를 통과할 수 있는 구동신호(Vin)의 주파수 특성과 통과 영역에서의 이득(Gain)은, 제1저항(R1), 제2저항(R2) 및 제3저항(R3)의 저항값(resistance) 및 피드백 커패시터(Cf)의 커패시턴스(capacitance)를 조정함으로써 달성될 수 있다.
도 2에 도시된 터치감지회로의 주파수 특성이 밴드통과필터의 특성을 가지도록 하기 위해서는, 제2컷오프 주파수(ㄵㆈ2)가 제1컷오프 주파수(ㄵㆈ1) 및 제3컷오프 주파수(ㄵㆈ3)에 비해 주파수가 낮도록 제1저항(R1), 제2저항(R2), 제3저항(R3) 및 피드백 커패시터(Cf)의 저항값(resistance) 및 커패시턴스(capacitance)를 조정하면 된다. 즉, 구동신호(Vin)에 포함된 여러 주파수 성분 중, 제2컷오프 주파수(ㄵㆈ2)보다 높고 제1컷오프 주파수(ㄵㆈ1) 및 제3컷오프 주파수(ㄵㆈ3)보다 낮은 주파수 성분은 본 발명의 일실시예에 따른 터치감지회로(200)를 통과하지만, 나머지 주파수 성분들은 차단된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치감지시스템을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 터치감지시스템(600)은, 구동신호 생성블록(610), 복수 개의 터치감지회로(620), 스위칭 블록(650) 및 아날로그 디저털 변환기(660)를 구비한다.
구동신호 생성블록(610)은 각각의 구동채널에 구동신호(Vin)를 공급한다.
복수 개의 터치감지회로(620) 각각은 구동신호(Vin)를 미분하는 미분기(622, 626, 630) 및 미분기(622, 626, 630)의 출력신호를 적분하는 적분기(624, 628. 632)를 구비한다. 여기서 미분기(622, 626, 630)는 구동신호(Vin)의 고주파성분만을 통과시키는 고역통과필터의 특성이 있고, 적분기(624, 628. 632)는 고주파필터로부터 출력되는 신호의 저주파성분만을 통과시키는 저역통과필터의 특성이 있다.
각각의 미분기(622, 626, 630)는 터치스크린패널에 포함되며 복수 개의 구동전극(N1, N3, N5) 및 복수 개의 수신전극(N2, N4, N6) 사이에 형성되는 커플링 커패시터들(CC1, CC2, CC3)이 증폭회로(623, 627, 631)와 직렬로 연결된 구조를 가진다. 증폭회로(623, 627, 631) 각각은 도 4에 도시된 제1저항(R1), 제2저항(R2) 및 제1증폭기(221)로 구성된다. 각각의 적분기(624, 628. 632)의 내부 회로는 도 5에 도시된 적분기(230)와 동일하므로, 여기서는 자세한 설명은 생략한다.
스위칭 블록(620)은 복수 개의 터치감지회로(610)를 구성하는 적분기(624, 628. 632)로부터 출력되는 신호를 스위칭하는 복수 개의 스위치들(SW1, SW2, SW3)을 구비한다. 아날로그 디지털 변환기(630)는 스위칭 블록(620)에서 선택된 신호들을 디지털신호로 변환하여 출력한다.
종래의 경우, 구동신호(Vin)를 그대로 증폭하여 수신하였기 때문에, 수신된 신호 중 잡음을 제외한 구동신호(Vin) 만을 선택하기 위하여, 아날로그 디지털 변환기의 출력신호에 대하여 디지털 영역에서의 필터링 작업을 추가로 수행하여야 했다. 반면에, 본 발명의 실시예에 따른 터치감지회로 및 터치감지시스템의 경우 구동신호(Vin)를 선별하여 수신할 수 있으므로, 종래에는 필수적이었던 필터가 사용되지 않아 시스템이 간단하게 구현될 수 있는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
201 : 구동전극 202 : 수신전극
210: 프리 스테이지 220: 미분기
221: 제1증폭기 230: 적분기
231: 제2증폭기 610: 구동신호 생성블록
620: 복수 개의 터치감지회로 650: 스위칭 블록
660: 아날로그 디저털 변환기

Claims (11)

  1. 터치스크린패널의 구동전극과 수신전극이 교차하는 노드에 커플링 커패시터가 생성되고, 상기 구동전극으로부터 인가되어 상기 수신전극으로 수신되는 구동신호의 주파수 밴드 폭을 조절하는 터치감지회로로서,
    상기 구동신호의 고주파성분만을 통과시키는 고역통과필터; 및
    상기 고역통과필터로부터 출력되는 신호의 저주파성분만을 통과시키는 저역통과필터;를 포함하며,
    상기 고역통과필터는,
    일 단자가 상기 수신전극에 연결된 상기 커플링 커패시터;
    상기 커플링 커패시터의 다른 일 단자에 연결된 제1저항;
    일 입력단자가 접지되고 다른 일 입력단자가 상기 제1저항의 다른 일 단자에 연결되며 출력단자로 미분신호를 출력하는 제1증폭기; 및
    일 단자가 상기 증폭기의 다른 일 입력단자에 연결되고 다른 일 단자가 상기 제1증폭기의 출력단자에 연결된 제2저항;을 구비하며,
    상기 터치감지회로는 수신 주파수 밴드의 폭을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 수신 주파수 밴드를조절할 수 있는 터치감지회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저역통과필터는,
    일 단자가 상기 고역통과필터의 출력단자에 연결된 제3저항;
    일 입력단자가 접지되고 다른 일 입력단자는 상기 제3저항의 다른 일 단자에 연결되며 출력단자로 적분신호를 출력하는 제2증폭기; 및
    일 단자가 상기 제2증폭기의 다른 일 입력단자에 연결되고 다른 일 단자는 상기 제2증폭기의 출력단자에 연결된 피드백 커패시터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 저역통과필터는,
    상기 고역통과필터와 상기 제3저항을 스위칭하는 신호전달스위치; 및
    상기 피드백 커패시터에 충전된 전하를 리셋시키는 리셋스위치;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 터치감지회로의 수신 주파수 밴드의 폭 및 이득은,
    상기 제1저항, 상기 제2저항 및 상기 제3저항의 저항 값 및 상기 피드백 커패시터의 커패시턴스 값을 조절함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 저역통과필터의 컷오프 주파수는 상기 고역통과필터의 컷오프 주파수에 비해 높은 것을 특징으로 하는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고역통과 필터는,
    상기 수신전극을 통해 수신되는 구동신호를 미분하는 미분기인 것을 특징으로 하는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로.
  7. 제2항에 있어서, 상기 저역통과필터는,
    상기 고역통과필터의 출력신호를 적분하는 적분기인 것을 특징으로 하는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로.
  8. 터치스크린패널의 구동전극으로부터 인가되어 상기 터치스크린패널의 수신전극으로 전달되는 구동신호를 감지하여 터치스크린패널에 대한 터치여부를 감지하는 터치감지회로를 구비하는 터치감지시스템에 있어서,
    복수 개의 터치감지회로;
    상기 복수 개의 터치감지회로로부터 출력되는 신호들을 선별하는 스위칭 블록; 및
    상기 스위칭 블록에서 선택된 신호들을 디지털신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기;를 구비하며,
    상기 복수 개의 터치감지회로 각각은,
    해당 구동신호의 고주파성분만을 통과시키는 고역통과필터; 및
    상기 고역통과필터로부터 출력되는 신호의 저주파성분만을 통과시키는 저역통과필터;를 구비하며, 수신 주파수 밴드의 폭을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 터치감지시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고역통과필터는, 해당 구동전극으로 인가되는 구동신호를 미분하는 미분기이고, 상기 저역통과필터는 상기 미분기의 출력신호를 적분하는 적분기인 것을 특징으로 하는 터치감지시스템.
  10. 터치스크린패널의 구동전극과 수신전극이 교차하는 노드에 커플링 커패시터가 생성되고, 상기 구동전극으로부터 인가되어 상기 수신전극으로 수신되는 구동신호의 주파수 밴드 폭을 조절하는 터치감지회로로서,
    상기 커플링 커패시터를 통과하여 상기 수신전극으로 유입되는 상기 구동신호를 설정된 이득만큼 증폭하는 이득회로; 및
    상기 이득회로로부터 출력되는 신호의 저주파성분만을 통과시키는 저역통과필터;를 포함하며,
    상기 이득회로는,
    일 단자가 상기 수신전극에 연결된 제1저항;
    일 입력단자가 접지되고 다른 일 입력단자가 상기 제1저항의 다른 일 단자에 연결된 제1증폭기; 및
    일 단자가 상기 제1증폭기의 다른 일 입력단자에 연결되고 다른 일 단자가 상기 제1증폭기의 출력단자에 연결된 제2저항;을 구비하며,
    상기 저역통과필터는,
    일 단자가 상기 이득회로의 출력단자에 연결된 제3저항;
    일 입력단자가 접지되고 다른 일 입력단자는 상기 제3저항의 다른 일 단자에 연결된 제2증폭기; 및
    일 단자가 상기 제2증폭기의 다른 일 입력단자에 연결되고 다른 일 단자는 상기 제2증폭기의 출력단자에 연결된 피드백 커패시터;를 구비하며,
    상기 설정된 이득은 상기 제1저항 및 상기 제2저항의 비에 의해 결정되며,
    상기 이득회로는 상기 커플링 커패시터와 결합되어 상기 구동신호에 대한 고역통과필터로서 동작하는 것을 특징으로 하는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로.
  11. 제10항에 있어서, 상기 저역통과필터는,
    상기 이득회로의 출력단자와 상기 제3저항을 스위칭하는 신호전달스위치; 및
    상기 피드백 커패시터에 충전된 전하를 리셋시키는 리셋스위치;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 주파수 밴드를 조절할 수 있는 터치감지회로.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150056687A (ko) * 2013-11-15 2015-05-27 주식회사 실리콘웍스 터치 스크린 시스템 및 그의 구동 방법
KR20150102883A (ko) * 2014-03-01 2015-09-09 주식회사 센트론 용량방식의 터치입력 감지회로
KR20160028613A (ko) * 2014-09-03 2016-03-14 주식회사 센트론 상호 커패시턴스 값의 검출을 위한 프론트엔드 장치
KR20160089015A (ko) * 2015-01-16 2016-07-27 삼성디스플레이 주식회사 터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법
CN109597534A (zh) * 2017-10-02 2019-04-09 矽创电子股份有限公司 触控电路

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20110731A1 (it) * 2011-08-05 2013-02-06 Inst Rundfunktechnik Gmbh Digitale umschaltsignalsequenz fuer umschaltzwecke, geraet zum unterbringen dieser digitalen umschaltsignalsequenz in einem digitalen audio-nutzsignal, und geraet zum empfangen des nutzsignals versehen mit der umschaltsignalsequenz.
JP2014186535A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Japan Display Inc タッチセンサ装置、表示装置、及び電子機器
TWI567610B (zh) * 2015-11-13 2017-01-21 Imagination Broadway Touch Panel Sensing Method and Its Sensing Circuit
KR101975382B1 (ko) * 2016-12-30 2019-08-28 주식회사 레이언스 검출회로
CN110596465B (zh) * 2019-10-24 2022-03-04 深圳市汇顶科技股份有限公司 电容检测电路、触控装置和终端设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7499692B2 (en) * 2004-03-08 2009-03-03 Panasonic Corporation Receiving circuit, and receiving apparatus and transmitting/receiving apparatus using the receiving circuit
WO2010138485A1 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 3M Innovative Properties Company High speed multi-touch touch device and controller therefor
JP5423279B2 (ja) * 2009-09-18 2014-02-19 富士通モバイルコミュニケーションズ株式会社 ユーザインタフェース装置
US9753586B2 (en) * 2009-10-08 2017-09-05 3M Innovative Properties Company Multi-touch touch device with multiple drive frequencies and maximum likelihood estimation
KR101073309B1 (ko) * 2009-11-24 2011-10-12 삼성모바일디스플레이주식회사 터치 스크린 시스템 및 그 구동방법
EP2348386A2 (en) * 2010-01-21 2011-07-27 Samsung SDI Co., Ltd. Apparatus for detecting touch location
US8390361B2 (en) * 2010-12-28 2013-03-05 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd Capacitive to voltage sensing circuit
KR101314580B1 (ko) * 2012-05-09 2013-10-07 주식회사 실리콘웍스 터치신호 처리회로, 터치신호 처리시스템 및 터치신호 처리방법

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150056687A (ko) * 2013-11-15 2015-05-27 주식회사 실리콘웍스 터치 스크린 시스템 및 그의 구동 방법
KR20150102883A (ko) * 2014-03-01 2015-09-09 주식회사 센트론 용량방식의 터치입력 감지회로
WO2015133773A1 (ko) * 2014-03-01 2015-09-11 주식회사 센트론 용량방식의 터치입력 감지회로
KR20160028613A (ko) * 2014-09-03 2016-03-14 주식회사 센트론 상호 커패시턴스 값의 검출을 위한 프론트엔드 장치
KR20160089015A (ko) * 2015-01-16 2016-07-27 삼성디스플레이 주식회사 터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법
CN109597534A (zh) * 2017-10-02 2019-04-09 矽创电子股份有限公司 触控电路
KR20190039015A (ko) * 2017-10-02 2019-04-10 시트로닉스 테크놀로지 코퍼레이션 터치 회로
US11216113B2 (en) 2017-10-02 2022-01-04 Sitronix Technology Corp. Touch circuit

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Publication number Publication date
WO2013100688A2 (ko) 2013-07-04
KR101394159B1 (ko) 2014-05-15
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