KR20150057652A - 터치스크린 장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치스크린 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치는 구동 신호를 복수의 시구간으로 분할하여 복수의 제1 전극으로 순차적으로 인가하는 구동 회로부; 상기 복수의 제1 전극과 교차되어 형성되는 복수의 제2 전극으로부터 복수의 감지 신호를 획득하는 감지 회로부; 상기 복수의 감지 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부; 및 상기 감지 회로부로부터 상기 복수의 감지 신호를 전달받아 소정 시간 홀드한 후, 상기 신호 변환부로 제공하는 버퍼부; 를 포함하고, 상기 신호 변환부는 상기 복수의 시구간 중 현재 시구간에서 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 상기 복수의 감지 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.

Description

터치스크린 장치 및 그의 구동 방법{TOUCHSCREEN APPARATUS AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 기술은 터치스크린 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
터치스크린, 터치패드 등과 같은 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치에 부착되어 사용자에게 직관적인 입력 방법을 제공할 수 있는 입력 장치로서, 최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 네비게이션 등과 같은 다양한 전자 기기에 널리 적용되고 있다. 특히 최근 스마트폰에 대한 수요가 증가하면서, 제한된 폼팩터에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 접촉 감지 장치로 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.
휴대용 기기에 적용되는 터치스크린은 터치 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구분할 수 있으며, 이 중 정전용량 방식은 상대적으로 수명이 길고 다양한 입력 방법과 제스처를 손쉽게 구현할 수 있는 장점으로 인해 그 적용 비율이 갈수록 높아지고 있다. 특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 멀티 터치 인터페이스를 구현하기가 용이하여 스마트폰 등의 기기에 폭넓게 적용된다.
정전용량 방식의 터치스크린은 일정한 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함하며, 터치 입력에 의해 정전용량 변화가 생성되는 복수의 노드가 상기 복수의 전극에 의해 정의된다. 2차원 평면에 분포하는 복수의 노드는, 터치 입력에 의해 자체 정전용량(Self-Capacitance) 또는 결합 정전용량(Mutual-Capacitance) 변화를 생성하며, 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화에 가중 평균 계산법 등을 적용하여 터치 입력의 좌표를 계산할 수 있다.
터치스크린을 구비하는 기기가 대형화되는 추세에 있는데, 터치스크린이 대형화됨에 따라 이에 구비되는 전극 수가 증가하게 되고 이로써 터치스크린의 응답 특성이 나빠지는 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 10-1056627
본 발명의 일 실시예의 과제는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 감지신호를 현재 시구간에서 디지털 신호로 변환할 수 있는 터치스크린 장치 및 그의 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 기술적인 측면에 따르면, 구동 신호를 복수의 시구간으로 분할하여 복수의 제1 전극으로 순차적으로 인가하는 구동 회로부; 상기 복수의 제1 전극과 교차되어 형성되는 복수의 제2 전극으로부터 복수의 감지 신호를 획득하는 감지 회로부; 상기 복수의 감지 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부; 및 상기 감지 회로부로부터 상기 복수의 감지 신호를 전달받아 소정 시간 홀드한 후, 상기 신호 변환부로 제공하는 버퍼부; 를 포함하고, 상기 신호 변환부는 상기 복수의 시구간 중 현재 시구간에서 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 상기 복수의 감지 신호를 디지털 신호로 변환하는 터치스크린 장치를 제안한다.
상기 감지 회로부는, 상기 복수의 제2 전극과 각각 연결되는 복수의 C-V 컨버터를 포함하고, 상기 복수의 C-V 컨버터 각각은 상기 복수의 감지 신호를 동시에 획득할 수 있다.
상기 버퍼부는, 상기 복수의 C-V 컨버터와 각각 연결되는 복수의 샘플 홀드 회로를 포함하고, 상기 복수의 샘플 홀드 회로는 상기 복수의 C-V 컨버터로부터 동시에 획득되는 복수의 감지 신호를 순차적으로 상기 신호 변환부에 제공할 수 있다.
상기 복수의 C-V 컨버터 각각은, 상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극의 교차점에서 발생하는 정전용량 변화를 전압 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
상기 복수의 C-V 컨버터 각각은, 상기 정전용량 변화를 적분하여 상기 전압 신호로 변환하는 적분 회로를 포함할 수 있다.
상기 복수의 샘플 홀드 회로 각각은, 상기 복수의 C-V 컨버터 중 하나와 일단이 연결되는 제1 스위치; 상기 제1 스위치의 타단과 연결되는 일단 및 접지에 연결되는 타단을 구비하는 커패시터; 및 상기 커패시터와 상기 제1 스위치의 접속 노드에 연결되는 일단 및 상기 신호 변환부와 연결되는 타단을 구비하는 제2 스위치; 을 포함할 수 있다.
상기 복수의 샘플 홀드 회로 각각은, 상기 복수의 C-V 컨버터 중 하나와 일단이 연결되는 제1 스위치; 상기 제1 스위치의 타단과 연결되는 일단 및 접지에 연결되는 타단을 구비하는 커패시터; 상기 커패시터와 상기 제1 스위치의 접속 노드에 연결되는 비반전단을 구비하는 연산 증폭기; 상기 연산증폭기의 반전단과 접지 사이에 배치되는 제1 저항; 상기 연산 증폭기의 반전단과 상기 제1 저항의 접속 노드와 상기 연산 증폭기의 출력단 사이에 배치되는 제2 저항; 및 상기 연산 증폭기의 출력단과 상기 제2 저항의 접속 노드와 상기 신호 변환부 사이에 배치되는 제2 스위치; 를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극을 포함하는 패널부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 디지털 신호로부터 터치 입력의 개수, 좌표, 제스처 동작 중 적어도 하나를 판단할 수 있다.
상기 복수의 시구간은 연속적으로 이루어질 수 있다.
신호 변환부는, 상기 현재 시구간의 시작 시점에서 상기 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 복수의 감지 신호 중 하나를 디지털 신호로 변환하기 시작할 수 있다.
상기 신호 변환부는, 상기 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 복수의 감지 신호를 연속적으로 디지털 신호로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 기술적인 측면에 따르면, 구동 신호를 복수의 시구간으로 분할하여 복수의 제1 전극으로 순차적으로 인가하는 단계; 상기 복수의 제1 전극과 교차되어 형성되는 복수의 제2 전극으로부터 복수의 감지 신호를 획득하는 단계; 및 상기 복수의 시구간 중 현재 시구간에서 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 복수의 감지 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 를 포함하는 터치스크린 장치의 구동 방법을 제안한다.
상기 복수의 시구간은 연속적으로 이루어질 수 있다.
상기 디지털 신호로 변환하는 단계는, 상기 현재 시구간의 시작 시점에서 상기 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 복수의 감지 신호 중 하나를 디지털 신호로 변환하기 시작할 수 있다.
상기 신호 변환부는, 상기 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 복수의 감지 신호를 연속적으로 디지털 신호로 변환할 수 있다.
상기 디지털 신호로 변환하는 단계 이전에, 상기 복수의 감지 신호에 따라 다르게 설정되는 소정의 지연 시간에 따라 상기 복수의 감지 신호를 홀드하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 감지 신호를 획득하는 단계는, 상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극의 교차점에서 발생하는 정전용량 변화를 전압 신호로 변환하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 디지털 신호로부터 터치 입력의 개수, 좌표, 제스처 동작 중 적어도 하나를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 감지신호를 현재 시구간에서 디지털 신호로 변환함으로써, 터치스크린 장치의 응답 속도를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부의 단면을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 신호의 일 형태를 나타낸 그래프이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 신호에 따른 감지 신호의 일 형태를 나타낸 그래프이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플 홀드 회로를 보다 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 변환부의 신호 변환 구간을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모바일 기기 같은 경우 터치스크린 장치가 디스플레이 장치에 일체화되어 구비되는 것이 일반적이며, 터치스크린 장치는 디스플레이 장치가 표시하는 화면이 투과할 수 있을 정도로 높은 빛 투과율을 가져야 한다. 따라서 터치스크린 장치는 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide), PI(Polyimide), PMMA (Polymethylmethacrylate) 등과 같이 투명한 필름 재질의 베이스 기판에 투명하고 전기 전도성을 갖는 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube), 또는 그라핀(Graphene)과 같은 물질로 감지 전극을 형성함으로써 구현될 수 있다. 디스플레이 장치의 베젤 영역에는 투명 전도성 물질로 형성된 감지 전극과 연결되는 배선 패턴이 배치되며, 배선 패턴은 베젤 영역에 의해 시각적으로 차폐되므로 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 금속 물질로도 형성이 가능하다.
본 발명에 따른 터치스크린 장치는 정전용량 방식에 따라 동작하는 것을 가정하므로, 소정의 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 또한 복수의 전극에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하기 위한 정전용량 감지 회로와, 정전용량 감지 회로의 출력 신호를 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환 회로, 디지털 값으로 변환된 데이터를 이용하여 터치 입력을 판단하는 연산 회로 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부를 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 패널부(200)는 기판(210), 기판(210) 상에 마련되는 복수의 전극(220, 230)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않았으나, 복수의 전극(220, 230) 각각은 배선과 본딩 패드를 통해 기판(210)의 일단에 부착되는 회로 기판의 배선 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판에는 컨트롤러 집적회로가 실장되어 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 터치 입력을 판단할 수 있다.
복수의 전극(220, 230)은 기판(210)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 도 2에는 마름모, 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 복수의 전극(220, 230)이 도시되었으나, 이 외에 직사각형, 삼각형 등의 다양한 다각형 형상의 패턴을 가질 수 있음은 물론이다.
복수의 전극(220, 230)은 X 축 방향으로 연장되는 제1 전극(220)과, Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극(230)을 포함한다. 제1 전극(220)과 제2 전극(230)은 기판(210)의 양면에 마련되거나, 또는 서로 다른 기판(210)에 마련되어 교차될 수 있으며, 기판(210)의 일면에 모두 마련되는 경우에는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)의 교차 지점에 부분적으로 소정의 절연층을 형성할 수 있다. 또한, 복수의 전극(220, 230)이 형성되는 영역 이외에, 복수의 전극(220, 230)과 연결되는 배선이 마련되는 영역에 대해서는 통상 불투명한 금속 물질로 형성되는 배선을 시각적으로 차폐하기 위한 소정의 인쇄 영역이 기판(210)에 형성될 수 있다.
복수의 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 터치 입력을 감지하는 장치는, 터치 입력에 의해 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하고 그로부터 터치 입력을 감지한다. 제1 전극(220)은 컨트롤러 집적 회로에서 D1~D8로 정의되는 채널에 연결되어 소정의 구동 신호를 인가받을 수 있으며, 제2 전극(230)은 S1~S8로 정의되는 채널에 연결되어 터치스크린 장치가 감지 신호를 검출하는 데에 이용될 수 있다.
이때, 컨트롤러 집적 회로는 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화를 감지 신호로 검출할 수 있으며, 제1 전극(220) 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 제2 전극(230)에서 동시에 정전용량 변화를 검출하는 방식으로 동작할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부의 단면을 나타낸 도이다. 도 3은 도 2에 도시한 패널부(200)를 Y-Z 평면으로 잘라서 나타낸 단면도로서, 도 2에서 설명한 기판(210), 복수의 감지 전극(220, 230) 이외에 접촉을 인가받는 커버 렌즈(240, Cover Lens)를 더 포함할 수 있다. 커버 렌즈(240)는 감지 신호 검출에 이용되는 제2 전극(230) 상에 마련되어 손가락 등의 접촉 물체(250)로부터 터치 입력을 인가받는다.
채널 D1~D8을 통해 순차적으로 제1 전극(320)에 구동 신호가 인가되면, 구동 신호가 인가된 제1 전극(220)과, 제2 전극(230) 사이에서 결합 정전용량이 생성된다. 제1 전극(220)에 순차적으로 구동 신호가 인가되면, 접촉 물체(250)가 접촉된 영역과 인접한 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량에서 정전용량 변화가 발생한다. 상기 정전용량 변화는 접촉 물체(250)와 구동 신호가 인가된 제1 전극(220) 및 제2 전극(230) 사이의 중첩된 영역의 면적에 비례할 수 있으며, 도 3에서는 채널 D2 및 D3에 각각 연결된 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성된 결합 정전용량이 접촉 물체(250)에 의해 영향을 받는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 도이다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치스크린 장치는 패널부(310), 구동 회로부(320), 감지 회로부(330), 버퍼부(340), 신호 변환부(350), 및 연산부(360)를 포함한다.
패널부(310)는 제1축- 도 4의 가로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 행의 제1 전극 X1-Xm과, 제1축에 교차하는 제2축 - 도 4의 세로 방향 - 방향으로 연장되는 복수 열의 제2 전극 Y1-Yn을 포함한다. 이 때, 노드 커패시터 C11~Cmn는 복수의 제1 전극 X1-Xm 및 제2 전극 Y1-Yn의 교차점에서 생성되는 결합 정전용량을 등가적으로 표현한 것이다. 한편, 구동 회로부(320), 감지 회로부(330), 신호 변환부(350), 및 연산부(360)는 하나의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다.
구동 회로부(320)는 패널부(310)의 복수의 제1 전극 X1-Xm에 소정의 구동 신호를 인가한다. 구동 신호는 소정 주기와 진폭을 갖는 구형파(Square Wave), 사인파(Sine Wave), 삼각파(Triangle Wave) 등일 수 있으며, 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 인가될 수 있다. 도 4에는 구동 신호를 생성 및 인가하기 위한 회로가 복수의 제1 전극 X1-Xm 각각에 개별적으로 연결되는 것으로 도시하였으나, 하나의 구동 신호 생성 회로를 구비하고 스위칭 회로를 이용하여 복수의 제1 전극 각각에 구동 신호를 인가하는 구성 또한 가능함은 물론이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 신호의 일 형태를 나타낸 그래프이다. 시구간 T1에서 제1 전극 X1에 구동 신호(Tx)가 인가되는 것으로, 시구간 T2에서 제1 전극 X2에 구동 신호(Tx)가 인가되는 것으로 가정한다. 본 실시예에 따르면, 구동 회로부(320)는 구동 신호(Tx)를 소정의 시간 지연없이 연속적으로 복수의 제1 전극 X1-Xm에 인가할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 감지 회로부(330)는 복수의 제2 전극 Y1-Yn으로부터 노드 커패시터 C11-Cmn의 정전용량 변화를 검출하여 감지 신호를 획득한다. 감지 회로부(330)는 적어도 하나의 연산 증폭기와 적어도 하나의 커패시터를 각각 구비하는 복수의 C-V 컨버터(335)를 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 C-V 컨버터(335)는 노드 커패시터 C11-Cmn의 정전용량 변화를 전압으로 변경하여 출력한다. 일 예로써, 복수의 C-V 컨버터(335) 각각은 정전용량 변화를 적분하는 적분 회로를 포함하여, 정전용량 변화를 소정의 전압으로 변경할 수 있다.
도 4에서는 복수의 C-V 컨버터(335)가 연산 증폭기의 반전단과 출력단에 사이에 커패시터 CF가 배치되는 것으로 도시되었으나, 회로 구성의 배치가 변경될 수 있음은 물론이다. 나아가, 도 4에서는 하나의 연산증폭기와 하나의 커패시터를 구비하는 것으로 도시되었으나, 이와 달리, 복수의 연산증폭기와 복수의 커패시터를 구비하여 정전용량 변화를 전압으로 변경하여 출력할 수 있다.
복수의 제1 전극 X1-Xm 에 구동 신호를 순차적으로 인가하는 경우, 복수의 제2 전극으로부터 정전용량 변화 C11-Cmn을 동시에 검출할 수 있으므로, C-V 컨버터(335)는 복수의 제2 전극 Y1-Yn의 개수인 n개 만큼 구비될 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 신호에 따른 감지 신호의 일 형태를 나타낸 그래프이다.
구동 회로부(320)에서 소정의 주기를 가지는 구동 신호(Tx)를 복수의 제1 전극에 순차적으로 인가하는 경우, 감지 회로부(330)는 제2 전극과 연결되어 소정의 주기로 단계적으로 증가하는 감지 신호(Rx)를 생성할 수 있다. 구동 신호의 인가 구간 동안, 감지 회로부(330)는 노드 커패시터에서 생성되는 정전용량 변화를 전압 신호로 변환하고, 인가되는 구동 신호가 종료되는 시점 - T1의 종료 시점 - 에서 감지 신호를 획득한다.
다시 도 4를 참조하면, 버퍼부(340)는 복수의 C-V 컨버터(335)와 각각 연결되는 복수의 샘플 홀드 회로(Sample and hold circuit, 345) 를 포함할 수 있는데, 복수의 샘플 홀드 회로(345)는 복수의 C-V 컨버터(335)로부터 출력되는 아날로그 형태의 감지 신호를 일정 시간 지연하여 신호 변환부(350)에 전달할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플 홀드 회로를 보다 구체적으로 나타낸 회로도이다. 도 7을 참조하면, 샘플 홀드 회로(345)는 스위치 SW1, 커패시터 C, 스위치 SW2를 포함할 수 있으며, 추가적으로 도 8과 같이 저항 R1, R2, 연산 증폭기 OPA를 더 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 스위치 SW1는 C-V 컨버터(335)와 일단이 연결되고 커패시터 C의 일단과 타단이 연결될 수 있으며, 스위치 SW2는 커패시터 C와 일단이 연결되고, 신호 변환부(350)와 타단이 연결될 수 있다. 또한, 커패시터 C의 타단은 접지에 연결될 수 있다.
또한, 도 8을 참조하면 스위치 SW1는 C-V 컨버터(335)와 일단이 연결되고 커패시터 C의 일단과 타단이 연결될 수 있으며, 커패시터 C의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 커패시터 C의 일단은 연산 증폭기 OPA의 비반전에 연결될 수 있고, 연산 증폭기 OPA의 반전단은 저항 R1을 통하여 접지에 연결될 수 있다. 또한 연산 증폭기 OPA의 반전단과 저항 R1의 접속 노드는 저항 R2를 통하여 연산 증폭기 OPA의 출력단에 연결될 수 있다. 연산 증폭기 OPA와 저항 R2의 접속 노드는 스위치 R2를 통하여 신호 변환부(350)에 연결될 수 있다.
도 7에서, 스위치 SW1가 턴 온 되는 경우, C-V 컨버터(335)에서 획득되는 전압 형태의 감지 신호가 커패시터 C에 저장되고, 스위치 SW1가 턴 오프된 후에 스위치 SW2가 턴 온되어 커패시터에 저장된 감지신호가 신호변환부(350)에 전달될 수 있다.
이 때, C-V 컨버터(335)에서 커패시터 C로 감지신호가 전달되는 경우, 전압 손실이 일부 발생할 수 있는데, 도 8의 샘플 홀더 회로는 연산 증폭기 OPA와 저항 R1, R2를 구비하여 손실된 전압을 보상할 수 있다. 연산 증폭기 OPA의 가상 단락 원리에 의해서 반전단과 비반전단은 동일한 전위를 유지할 수 있는데, 반전단에 연결되는 저항 R1, R2의 저항비에 따라 감지 신호의 손실된 전압을 보상할 수 있다.
복수의 제1 전극 X1-Xm 중 제1 전극 X1에 구동 신호가 인가되는 경우에, 복수의 제2 전극 Y1-Yn으로부터 모두 n개의 감지 신호가 획득될 수 있는데, 복수의 샘플 홀더 회로(345)는 신호 변환부(350)의 아날로그-디지털 변환 시간을 고려하여 홀드된 감지 신호를 순차적으로 신호 변환부(350)에 전달할 수 있다.
예를 들어, 복수의 샘플 홀더 회로(345)가 복수의 제2 전극 Y1에서부터 Yn 방향으로 홀드된 감지 신호를 신호 변환부(350)로 전달한다고 가정하는 경우, 제2 전극 Y1을 통하여 획득되는 감지 신호를 홀드한 샘플 홀드 회로(345)는 시간 지연없이 신호 변환부(350)에 감지 신호를 전달할 수 있다. 이 때, 신호 변환부(35)는 제2 전극 Y1로부터 획득된 감지신호를 디지털 변환하는 데에 시간이 필요하므로, 제2 전극 Y2로부터 획득되는 감지 신호를 홀드한 샘플 홀드 회로(345)는 신호 변환부의 디지털 신호 변환 종료 시점에 감지 신호를 전달할 수 있다. 이로써, 신호 변환부(350)는 n개의 감지신호를 연속적으로 디지털 신호로 변환할 수 있다.
신호 변환부(350)는 버퍼부(340)의 복수의 샘플 홀드 회로에서 순차적으로 전달되는 감지 신호를 버퍼부(340)를 통하여 전달받아 디지털 신호 SD를 생성한다. 일례로, 신호 변환부(350)는 감지 회로부(330)에서 출력되는 전압 형태의 감지 신호가 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter) 회로 또는 전압 형태의 감지 신호의 레벨이 소정 시간 동안 변화하는 양을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 회로를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 변환부의 신호 변환 구간을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
신호 변환부(350) 직전 시구간 동안 인가된 구동 신호에 따라 생성된 감지 신호를 현재 구동 신호가 인가되는 시구간 동안 디지털 변환할 수 있다. 구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 신호 변환부(350)는 제1 전극 X1의 구동에 따라 생성되는 감지 신호를 제1 전극 X2의 구동 시작 시점 - T2의 시작 시점 - 에 디지털 신호로 변환하기 시작하여, 제1 전극 X2의 구동 종료 시점 - T2의 종료 시점 - 전에 디지털 변환을 종료할 수 있다.
연산부(360)는 디지털 신호 SD를 이용하여 패널부(310)에 인가된 접촉 입력을 판단한다. 디지털 신호 SD를 이용하여 패널부(310)에 인가된 터치 입력의 개수, 좌표, 제스처 동작 등을 판단할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
310: 패널부
320: 구동 회로부
330: 감지 회로부
335: C-V 컨버터
340: 버퍼부
345: 샘플 홀드 회로
350: 신호 변환부
360: 연산부

Claims (19)

  1. 구동 신호를 복수의 시구간으로 분할하여 복수의 제1 전극으로 순차적으로 인가하는 구동 회로부;
    상기 복수의 제1 전극과 교차되어 형성되는 복수의 제2 전극으로부터 복수의 감지 신호를 획득하는 감지 회로부;
    상기 복수의 감지 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부; 및
    상기 감지 회로부로부터 상기 복수의 감지 신호를 전달받아 소정 시간 홀드한 후, 상기 신호 변환부로 제공하는 버퍼부; 를 포함하고,
    상기 신호 변환부는 상기 복수의 시구간 중 현재 시구간에서 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 상기 복수의 감지 신호를 디지털 신호로 변환하는 터치스크린 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감지 회로부는,
    상기 복수의 제2 전극과 각각 연결되는 복수의 C-V 컨버터를 포함하고, 상기 복수의 C-V 컨버터 각각은 상기 복수의 감지 신호를 동시에 획득하는 터치스크린 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 버퍼부는,
    상기 복수의 C-V 컨버터와 각각 연결되는 복수의 샘플 홀드 회로를 포함하고, 상기 복수의 샘플 홀드 회로는 상기 복수의 C-V 컨버터로부터 동시에 획득되는 복수의 감지 신호를 순차적으로 상기 신호 변환부에 제공하는 터치스크린 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 복수의 C-V 컨버터 각각은,
    상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극의 교차점에서 발생하는 정전용량 변화를 전압 신호로 변환하여 출력하는 터치스크린 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 C-V 컨버터 각각은,
    상기 정전용량 변화를 적분하여 상기 전압 신호로 변환하는 적분 회로를 포함하는 터치스크린 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 복수의 샘플 홀드 회로 각각은,
    상기 복수의 C-V 컨버터 중 하나와 일단이 연결되는 제1 스위치;
    상기 제1 스위치의 타단과 연결되는 일단 및 접지에 연결되는 타단을 구비하는 커패시터; 및
    상기 커패시터와 상기 제1 스위치의 접속 노드에 연결되는 일단 및 상기 신호 변환부와 연결되는 타단을 구비하는 제2 스위치; 을 포함하는 터치스크린 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 복수의 샘플 홀드 회로 각각은,
    상기 복수의 C-V 컨버터 중 하나와 일단이 연결되는 제1 스위치;
    상기 제1 스위치의 타단과 연결되는 일단 및 접지에 연결되는 타단을 구비하는 커패시터;
    상기 커패시터와 상기 제1 스위치의 접속 노드에 연결되는 비반전단을 구비하는 연산 증폭기;
    상기 연산증폭기의 반전단과 접지 사이에 배치되는 제1 저항;
    상기 연산 증폭기의 반전단과 상기 제1 저항의 접속 노드와 상기 연산 증폭기의 출력단 사이에 배치되는 제2 저항; 및
    상기 연산 증폭기의 출력단과 상기 제2 저항의 접속 노드와 상기 신호 변환부 사이에 배치되는 제2 스위치; 를 포함하는 터치스크린 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극을 포함하는 패널부; 를 더 포함하는 터치스크린 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 신호로부터 터치 입력의 개수, 좌표, 제스처 동작 중 적어도 하나를 판단하는 터치스크린 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 시구간은 연속적으로 이루어지는 터치스크린 장치.
  11. 제1항에 있어서, 신호 변환부는,
    상기 현재 시구간의 시작 시점에서 상기 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 복수의 감지 신호 중 하나를 디지털 신호로 변환하기 시작하는 터치스크린 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 신호 변환부는,
    상기 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 복수의 감지 신호를 연속적으로 디지털 신호로 변환하는 터치스크린 장치.
  13. 구동 신호를 복수의 시구간으로 분할하여 복수의 제1 전극으로 순차적으로 인가하는 단계;
    상기 복수의 제1 전극과 교차되어 형성되는 복수의 제2 전극으로부터 복수의 감지 신호를 획득하는 단계; 및
    상기 복수의 시구간 중 현재 시구간에서 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 복수의 감지 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 를 포함하는 터치스크린 장치의 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 시구간은 연속적으로 이루어지는 터치스크린 장치의 구동 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 디지털 신호로 변환하는 단계는,
    상기 현재 시구간의 시작 시점에서 상기 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 복수의 감지 신호 중 하나를 디지털 신호로 변환하기 시작하는 터치스크린 장치의 구동 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 신호 변환부는,
    상기 직전 시구간에 인가되는 구동 신호에 따라 생성되는 복수의 감지 신호를 연속적으로 디지털 신호로 변환하는 터치스크린 장치의 구동 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 디지털 신호로 변환하는 단계 이전에, 상기 복수의 감지 신호에 따라 다르게 설정되는 소정의 지연 시간에 따라 상기 복수의 감지 신호를 홀드하는 단계; 를 더 포함하는 터치스크린 장치의 구동 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 복수의 감지 신호를 획득하는 단계는,
    상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극의 교차점에서 발생하는 정전용량 변화를 전압 신호로 변환하는 단계; 를 포함하는 터치스크린 장치의 구동 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 디지털 신호로부터 터치 입력의 개수, 좌표, 제스처 동작 중 적어도 하나를 판단하는 단계를 더 포함하는 터치스크린 장치의 구동 방법.
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