KR20150095391A - 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법 - Google Patents

주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 정전용량방식의 터치스크린패널의 터치된 위치 감지시, 터치감지 처리 속도를 향상시킬 수 있도록 한 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법에 관한 것이다. 이에 의해 본 발명은 열방향 라인(TX line)과 행방향 라인(RX line)으로 이루어진 터치스크린 패널; 서로 다른 주파수의 정현파를 서로 인터리빙된 하나의 구동신호로 만들어서 동시에 상기 터치스크린패널의 TX line에 구동신호를 인가하는 구동신호 인가부; 상기 터치스크린 패널의 터치된 위치의 RX line의 센스신호를 각각 개별적으로 고속푸리에변환에 의해 변환된 주파수 도메인 신호의 주파수 전력밀도를 분석하여 원래의 TX line의 구동신호를 분리하는 센스신호 처리부; 및 상기 분리된 구동신호의 전력밀도를 분석하여 상호정전용량 방식의 터치스크린에서 터치를 감지하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 그 방법을 제공한다.

Description

주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법{Method and Apparatus of touch screen control using frequency division sensing}
본 발명은 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 정전용량방식의 터치스크린패널의 터치된 위치 감지시, 터치감지 처리 속도를 향상시킬 수 있도록 한 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 키보드, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 디지타이저(digitizer) 등의 다양한 입력장치들이 사용자와 가전기기 또는 각종 정보통신기기 사이의 인터페이스를 구성하기 위해 사용되고 있다. 그러나, 상술한 바와 같은 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 손이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치 스크린 패널(touch screen panel)의 터치스크린 장치가 제안되었다.
현재는 스마트폰 또는 태블릿 PC에 많이 적용되며, 주로 LCD 패널위에 얇은 투명막상에 다양한 향태의 전극 패턴을 형성하고, 일부 전극을 통해 입력 파형을 구동하고 각각의 출력 전극을 순차적으로 검사하여 터치 여부를 판단하는 기술이다.
터치스크린의 구동방식은 이러한 전극의 종류와 형태에 따라서 저항막 방식과 정전용량 방식 터치스크린으로 크게 나뉘어 진다.
저항방식은 두장의 투명전극판의 가장자리에 일정 전압을 가하고 이들 투명 전극판들이 터치 압력에 의해 서로 접촉이 되면 접촉된 지점부터 전극판 가장자리까지의 저항값을 검출하여 접촉된 지점의 (x,y) 좌표를 계산해 내는 방식이다.
반면에 정전용량식 터치스크린은 투명 전극판에 가해진 압력 대신 인체 (손가락 등)가 근접하면 변화되는 전극의 정전 용량값의 변화를 검출해서 터치가 된 위치를 계산해 내는 방식이다.
정전용량식 터치스크린은 두장의 투명전극판을 주로 가로 세로의 교차선 패턴 또는 마름모꼴 패턴으로 형성하여 사용한다.
이러한 정전용량 방식에는 다시 자기정전용량방식과 상호정전용량방식으로 나누어지며, 자기정전용량방식은 터치발생시에 각 투명전극 교차선의 자체 정전용량이 변하게 되며 이를 감지하여 터치 위치를 찾아내는 방식이다.
상호정전용량방식은 가로 세로의 두개의 투명전극 교차선간의 상호 정전용량의 변화량을 감지하여 여러개의 인체 접촉점의 위치를 동시에 찾아내는 방식으로 현재의 스마트폰 등에 가장 많이 사용되는 방식이다.
터치스크린이 휴대폰과 태블릿 PC에서 점차적으로 노트북PC, 데스크톱PC, TV, 광고용 LCD (디지털사이니지), 교육용 전자칠판, 의료용 모니터, 게임용 모니터 등에도 적용되기 시작하였다. 따라서 대형 터치스크린 컨트롤러의 수요가 늘고 있다. 이러한 종래의 터치스크린 컨트롤러에 대해 이하 설명한다.
종래에는 터치스크린 패널의 열방향 라인의 TX line (transmit line)에 구형파 (사각파)를 순차적으로 가하고, TX line과 교차하는 패널의 행방향 라인의 RX line (Receive line)에서 출력파형을 읽어 내어 신호를 증폭하거나 적분을 하여 전하량을 전압으로 전환시킨다.
터치가 된 경우와 터치가 안된 경우에 이 전환된 전압값이 다른 값을 가지게 된다. 각 TX line과 RX line의 전압값을 순차적으로 검사하여 TX line과 RX line의 교차점에 터치가 발생했는지를 검출하는 기법이다.
이때 TX line 하나 마다 모든 RX line에서 값을 읽어내고 신호처리를 할 수 있도록 구형파를 TX line 하나에 지속적으로 구동시켜야 한다. 따라서 필요한 구동신호의 개수는 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
여기서
Figure pat00002
는 필요한 구동신호의 개수,
Figure pat00003
Figure pat00004
는 TX line의 수,
Figure pat00005
Figure pat00006
는 RX line의 수이다.
대형 터치스크린의 경우
Figure pat00007
Figure pat00008
와 ,
Figure pat00009
Figure pat00010
가 크기 때문에
Figure pat00011
Figure pat00012
가 과도하게 증가하여 터치 감지 처리 속도가 크게 저하되는 문제가 발생하고 있다.
또한 종래의 터치스크린 컨트롤러 방식의 문제점은 시간도메인상에서 신호처리를 하기 때문에 다양한 주파수의 노이즈와 간섭신호가 터치 감지 신호와 중첩되어서 터치 유무 판단의 정확도를 크게 저하 시키는 문제가 있다. 특히 대형 터치 스크린 패널의 경우에 LCD의 HSYNC, VSYNC, 전원 노이즈가 터치신호에 더욱 크게 영향을 미치는 현상이 있어서 터치 감지 성능을 향상 시키는 새로운 기법이 요구되고 있는 실정이다.
또한 대형 터치스크린의 높은 LCD 해상도에 맞게 터치스크린 해상도 역시 높은 사양이 요구되어서 많은 채널을 필요로 하여 터치 감지 처리속도가 느려지는 문제가 있다. 만약 기존의 소형 터치스크린용 컨트롤러 기술을 사용하게 되면 필요한 채널 수를 만족시키기 위해 여러 개여 컨트롤러칩을 사용해야 하는 문제가 있다. 대형 LCD에서 발생하는 노이즈와 높은 선저항 성분에 의해 터치 감도의 저하가 발생하여 높은 터치 해상도를 달성하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 정전용량방식의 터치스크린패널의 터치된 위치 감지시, 터치감지 처리 속도를 향상시킬 수 있도록 한 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 상호 정전용량방식 터치스크린의 다수의 인체접촉 위치를 찾아내는 방식이 적용 가능한 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치는, 열방향 라인(TX line)과 행방향 라인(RX line)으로 이루어진 터치스크린 패널; 서로 다른 주파수의 정현파를 서로 인터리빙된 하나의 구동신호로 만들어서 동시에 상기 터치스크린패널의 TX line에 구동신호를 인가하는 구동신호 인가부; 상기 터치스크린 패널의 터치된 위치의 RX line의 센스신호를 각각 개별적으로 고속푸리에변환에 의해 변환된 주파수 도메인 신호의 주파수 전력밀도를 분석하여 원래의 TX line의 구동신호를 분리하는 센스신호 처리부; 및 상기 분리된 구동신호의 전력밀도를 분석하여 상호정전용량 방식의 터치스크린에서 터치를 감지하는 분석부를 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방법은, 상호정전용량 방식의 터치스크린 패널의 열방향 라인(TX line)에 각기 다른 주파수의 구동신호를 동시에 인가하는 단계; 상기 터치스크린 패널의 행방향 라인(RX line)의 센스 신호를 순차적으로 읽어내어 증폭한 후, 그 증폭된 센스신호를 푸리에변환해서 주파수 도메인으로 변환하는 단계; 상기 주파수 도메인에서 주파수 전력밀도를 분석하여 원래의 구동신호의 성분을 분리하는 단계; 및 상기 분리된 구동신호의 전력밀도를 분석하여 상호정전용량 방식의 터치스크린상의 터치를 감지하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 면에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방법은, 열방향 라인(TX line)과 행방향 라인(RX line)으로 이루어진 터치스크린 패널에서 서로 다른 주파수의 정현파를 구동신호로 만들어서 동시에 상기 터치스크린패널의 TX line에 구동신호를 인가하며, 상기 터치스크린 패널의 RX line의 센스신호를 개별적으로 푸리에변환에 의해 주파수 도메인 신호로 변환시키고, 이 신호의 주파수 전력밀도를 분석하여 전력밀도의 크기 또는 위상의 변화를 감지하여 각 TX line과 RX line에 터치가 발생했는지 유무를 판단한다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 터치스크린 패널의 구동신호를 동시에 구동하고, 각각의 수신신호에서 구동신호를 분리해 내는 방식으로서, 터치 위치 검출시간을 대폭 줄일 수 있어 기존 기법 대비 터치 감지 속도가 크게 빠르며, 노이즈 제거를 효율적으로 할 수 있는 효과가 있다. 따라서 본 발명은 소형 터치스크린의 성능 개선뿐만 아니라 대형 터치스크린의 고속 터치 감지 처리에 유리한 효과가 있다.
또한 처리 속도를 많이 요구하는 멀티 터치 처리에도 강점이 있는 효과가 있다.
또한 구동신호의 기준 주파수와 각 TX line 간의 주파수 간격을 조정할 수 있어서 노이즈가 많이 발생하는 주파수 대역을 피해서 구동신호를 생성할 수 있어서 노이즈를 피하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방법을 설명하기 위한 예시도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치의 구성도이고,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 TX line의 터치여부에 따른 주파수 도메인 신호 특성 파형도이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법을 보인 흐름도이다.
하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 터치스크린 패널 구동신호를 동시에 구동하고 각각의 수신신호에서 구동신호를 분리해 내는 방식으로서 터치위치 검출 시간을 대폭 줄일 수 있기 때문에 대형 터치스크린에 적합한 기법이며, 소형 터치스크린에 적용시 터치 감지 처리 속도를 더욱 높일 수 있다.
본 발명은 구동신호로서 일정 주파수 간격의 정현파 또는 구형파 등의 반복적인 신호를 동시에 터치스크린 패널의 드라이브 라인(열방향 라인(TX line))에 가하고 터치스크린 패널의 센스 라인(행방향 라인(RX line))에서 센스 신호를 순차적으로 측정하고 증폭하여 주파수도메인으로 변환하여 구동된 신호의 주파수전력밀도를 측정하는 방식을 수행한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방식은 터치스크린 패널(10)의 아래의 TX line에 각기 다른 주파수의 구동신호를 동시에 가하고, 터치스크린 패널(10)의 오른편 RX line의 스위치를 하나씩 켜서 센스 신호를 순차적으로 읽어내고 증폭하게 된다. 본 발명에서 구동신호로는 협대역 주파수 특성을 가지는 sin파 또는 cos파 등의 정현파가 적합하지만, 삼각파 혹은 구형파를 사용할 수도 있다.
이후, 증폭된 센스 신호를 푸리에변환(Fourier Transform)을 통해 주파수 도메인으로 변환하고, 주파수도메인에서 주파수전력밀도를 분석하여 원래의 TX 구동신호의 성분을 분리해 내게 되는 과정을 수행한다.
모든 두개의 이웃한 드라이브 라인들은 같은 주파수 간격
Figure pat00013
Figure pat00014
만큼씩 구동신호의 주파수에 차이를 둔다.
Figure pat00015
Figure pat00016
가 각 드라이브 라인에 일정하게 주어지지 않더라도 터치 감지의 동작은 가능하지만 감지 성능에 제한이 될 수 있다.
예를 들어서, 구동신호로 삼각함수 sin파를 사용할 경우, 각 드라이브 라인
Figure pat00017
Figure pat00018
에 아래의 수학식 2와 같은 구동신호
Figure pat00019
Figure pat00020
를 동시에 가한다.
Figure pat00021
여기서, Si는 구동신호, AT는 구동신호 크기(Amplitude), Fo는 중심주파수(Center frequency), Fd는 주파수간격을 의미한다. i의 범위는
Figure pat00022
Figure pat00023
이다.
상호정전용량 터치스크린 패널을 통과한 구동신호는 각 센스 라인 RXj에서 아래의 수학식 3과 같이 모든 구동신호들이 합쳐진 형태로 측정이 된다.
Figure pat00024
여기서, Yi는 측정신호이며, AR은 측정신호크기, Fo는 중심주파수(Center frequency)이다.
이 측정된 신호를 증폭하고, 푸리에변환을 통과시켜서 주파수도메인 신호로 전환하면 주파수 신호로 나타내어 진다. 아래의 수학식 4에 의해 입력신호를 푸리에변환할 수 있다.
Figure pat00025
여기서
Figure pat00026
Figure pat00027
은 샘플링된 디스크리트 입력신호이며,
Figure pat00028
Figure pat00029
는 주파수도메인으로 전환된 디스크리트 출력신호이며, N은 총 샘플수로서 분석의 해상도를 결정한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 터치스크린 컨트롤 장치는 터치스크린 패널(10), 구동신호 인가부(20), 센스신호 처리부(30) 및 분석부(40) 등을 포함한다.
여기서 구동신호 인가부(20)는 제1 멀티플렉서(21), DAC(22), 드라이브 증폭기(23), 디멀티플렉서(24) 및 TX line 디코더(25) 등을 포함하여 구성된다.
또한 센스신호 처리부(30)는 제2 멀티플렉서(31), RX line 디코더(32), 전압 증폭기(33), ADC(34), 고속푸리에변환기(35) 등을 포함하여 구성된다.
도 2에서는 각 TX line의 구동신호로서, 각기 다른 주파수의 sin파를 디지털회로에서 생성하고, 서로 인터리빙된 하나의 TX의 구동 신호로 만들어서 DAC (Digital to analog converter)(22)를 통해 아날로그 신호로 전환한다. 이때 구동 신호는 드라이브 증폭기(23)를 통해 증폭된 후, 아날로그의 디멀티플렉서(24)를 통해 각 TX line에 동시에 인가된다. 이때 아날로그의 디멀티플렉서(24)는 DAC(22)에 입력되는 디지털 샘플신호에 맞는 TX line을 선택하게 되어서, 결국 각 TX line에 각각의 sin파가 동시에 구동되는 결과를 만들 수 있다. 여기서, 제1 멀티플렉서(21)가 인터리빙된 하나의 구동 신호를 출력할 수 있도록 하며, 각각의 구동신호를 동시에 읽어서 디멀티플렉서(24)가 TX line에 구동신호를 동시에 출력할 수 있도록 하기 위해 TX line 디코더(25)를 구성한다.
터치스크린패널(10)의 오른쪽 RX line에서 RX line decoder(32)를 통해 각각의 센스 신호를 순차적으로 읽은 후, 전압 증폭기(33)에 의해 증폭을 하고, ADC (analog to digital converter)(34)를 통과시켜 디지털 신호 샘플로 변환한다. 이 디지털 신호 샘플들은 고속푸리에변환기(35)에 의해 고속 푸리에변환(Fast Fourier Transform :FFT)를 이용하여 주파수 도메인 신호 샘플들로 변환된다.
도 3은 이렇게 변환된 주파수 도메인 출력신호를 나타낸다. 각각의 주파수전력밀도 피크 (Peak) 신호들의 주파수는 원래 sin파 구동신호의 주파수들에 해당된다. 이와 같이 RX line의 경우는 한번에 하나의 RX line을 분석하는 반면, TX line은 한번에 모든 TX line을 동시에 구동하고 동시에 분석하게 된다.
도 3은 해당 RX line에 터치가 되진 않은 경우의 주파수전력밀도 파형도이다. 반면에 도 4는 해당 RX line에 터치가 발생한 경우를 설명하기 위한 파형도이다. 특정 TX line과 RX line의 교차점에 터치가 발생할 경우, 이 TX line에 해당되는 주파수 지점의 주파수전력밀도 값이 낮아지게 된다. 이것은 상호 정전용량 터치스크린의 특성으로서 터치가 된 교차점의 상호 정전용량 (Mutual Capacitance)값이 감소하기 때문이다.
따라서 어느 주파수지점의 피크 전력밀도 값이 얼마나 감소했는지를 검사하면, 어느 TX line과의 교차점에 터치가 발생했는지는 판단할 수 있다. 이 검사는 디지털 신호처리에서 동시에 실행할 수 있으므로 모든 TX line에 대해 동시에 터치 감지 처리를 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방법을 보인 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 우선, 상호정전용량 방식의 터치스크린 패널의 열방향 라인(TX line)에 각기 다른 주파수의 구동신호를 동시에 인가한다(S501).
터치스크린 패널의 행방향 라인(RX line)의 센스 신호를 순차적으로 읽어내어 증폭한 후, 그 증폭된 센스신호를 고속푸리에변환해서 주파수 도메인으로 변환한다(S503).
이후, 주파수 도메인에서 주파수 전력밀도를 분석하여 원래의 구동신호의 성분을 분리한다(S505).
분리된 구동신호의 전력밀도를 분석하여 상호정전용량 방식의 터치스크린에서 터치여부를 감지한다(S507).
따라서 본 발명의 기법을 사용하면, 터치스크린 패널 전체의 터치 감지를 위해 필요한 구동신호의 개수를 아래 수학식 5를 이용하여 감소 시킬 수 있다.
Figure pat00030
여기서,
Figure pat00031
는 필요한 구동신호의 개수,
Figure pat00032
Figure pat00033
는 RX line의 수이다.
기존 방식의 수학식 1에 비해, 본 발명은 구동신호 개수를 크게 감소 시키는 것을 확인할 수 있다.
또한 본 발명은 구동신호의 기준 주파수와 각 TX line 간의 주파수 간격을 조정할 수 있어서 노이즈가 많이 발생하는 주파수 대역을 피해서 구동신호를 생성할 수 있다. 구동신호 옆의 대역 (side band)의 신호를 제거하는 필터를 사용하면, 다양한 노이즈를 쉽게 제거할 수 있다.
또한 푸리에변환 자체도 구동신호의 주파수성분을 노이즈 주파수 성분으로부터 분리해 내기 때문에 노이즈 제거 필터의 역할을 한다.
10: 터치스크린 패널 20: 구동신호 인가부
21: 제1 멀티플렉서 22: DAC(디지털/아날로그 컨버터)
23: 드라이브 증폭기 24: 디멀티플렉서
25: TX line 디코더 30: 센스신호 처리부
31: 제2 멀티플렉서 32: RX line 디코더
33: 전압 증폭기 34: ADC(아날로그/디지털 컨버터)
35: 고속푸리에변환기 40: 분석부

Claims (12)

  1. 열방향 라인(TX line)과 행방향 라인(RX line)으로 이루어진 터치스크린 패널;
    서로 다른 주파수의 정현파를 서로 인터리빙된 하나의 구동신호로 만들어서 동시에 상기 터치스크린패널의 TX line에 구동신호를 인가하는 구동신호 인가부;
    상기 터치스크린 패널의 터치된 위치의 RX line의 센스신호를 각각 개별적으로 고속푸리에변환에 의해 변환된 주파수 도메인 신호의 주파수 전력밀도를 분석하여 원래의 TX line의 구동신호를 분리하는 센스신호 처리부; 및
    상기 분리된 구동신호의 전력밀도를 분석하여 상호정전용량 방식의 터치스크린에서 터치를 감지하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 구동신호 인가부는,
    서로 다른 주파수의 정현파를 생성하여 인터리빙된 하나의 구동신호로 출력하는 제1 멀티플렉서;
    상기 인터리빙된 하나의 구동신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기;
    상기 디지털/아날로그 변환기의 출력신호의 아날로그 구동신호를 증폭하는 드라이브 증폭기; 및
    상기 드라이브 증폭기의 아날로그 구동신호를 터치스크린패널의 TX line에 동시에 출력하는 디멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 디멀티플렉서는,
    아래의 수학식 1을 이용하여 T개의 구동신호를 생성하고 TX line에 T개의 구동신호를 동시에 인가하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
    (수학식 1)
    Figure pat00034

    Figure pat00035

    여기서, Si는 구동신호, AT는 구동신호크기(Amplitude), Fo는 중심주파수(Center frequency), Fd는 주파수간격을 의미한다. i의 범위는
    Figure pat00036
    Figure pat00037
    이다.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 센스신호 처리부는,
    Rx line에서 센스신호를 순차적으로 각각 하나씩 출력하는 제2 멀티플렉서;
    상기 제2 멀티플렉서의 출력 센스신호를 증폭하는 전압 증폭기;
    상기 전압 증폭기를 통해 증폭된 센스신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 및
    상기 디지털신호를 고속푸리에변환하여 주파수도메인으로 변환하는 고속푸리에변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 제2 멀티플렉서가 센스신호를 순차적으로 각각 하나씩 출력하게 하는 RX line 디코더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 제2 멀티플렉서는,
    아래의 수학식 2를 이용하여 측정된 결과가 출력되는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
    (수학식 2)
    Figure pat00038
    Figure pat00039
    식3
    여기서, Yi는 측정신호이며, AR은 측정신호크기, Fo는 중심주파수(Center frequency)이다.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 분석부는,
    주파수 전력밀도의 크기가 피크를 형성하는 주파수 점들로 주파수 분할을 감지하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 분석부는,
    주파수 전력밀도의 값이 특정값 이상 감소하는 주파수 점들을 찾아내고, 찾아낸 주파수 점들에 해당되는 TX line과 현재 검사중인 Rx line의 교차점에 터치가 되었다고 판단하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
  9. 제4 항에 있어서, 상기 푸리에변환기는,
    아래의 수학식 3을 이용하여 푸리에변환 후, 주파수도메인 신호로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
    (수학식 3)
    Figure pat00040
    Figure pat00041

    여기서
    Figure pat00042
    Figure pat00043
    은 샘플링된 디스크리트 입력신호이며,
    Figure pat00044
    Figure pat00045
    는 주파수도메인으로 전환된 디스크리트 출력신호이며, N은 총 샘플수로서 분석의 해상도를 결정한다.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 구동신호는,
    협대역 주파수 특성을 갖는 정현파, 삼각파 또는 구형파 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
  11. 상호정전용량 방식의 터치스크린 패널의 열방향 라인(TX line)에 각기 다른 주파수의 구동신호를 동시에 인가하는 단계;
    상기 터치스크린 패널의 행방향 라인(RX line)의 센스 신호를 순차적으로 읽어내어 증폭한 후, 그 증폭된 센스신호를 고속푸리에변환해서 주파수 도메인으로 변환하는 단계;
    상기 주파수 도메인에서 주파수 전력밀도를 분석하여 원래의 구동신호의 성분을 분리하는 단계; 및
    상기 분리된 구동신호의 전력밀도를 분석하여 상호정전용량 방식의 터치스크린에서 터치여부를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방법.
  12. 열방향 라인(TX line)과 행방향 라인(RX line)으로 이루어진 터치스크린 패널에서 서로 다른 주파수의 정현파를 구동신호로 만들어서 동시에 상기 터치스크린패널의 TX line에 구동신호를 인가하며, 상기 터치스크린 패널의 RX line의 센스신호를 개별적으로 푸리에변환에 의해 주파수 도메인 신호로 변환시키고, 이 신호의 주파수 전력밀도를 분석하여 전력밀도의 크기 또는 위상의 변화를 감지하여 각 TX line과 RX line에 터치가 발생했는지 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할 감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170052051A (ko) * 2015-11-03 2017-05-12 주식회사 리딩유아이 터치 센싱 방법, 터치 센싱 콘트롤러 및 이를 갖는 터치 센싱장치
KR20170101478A (ko) * 2016-02-29 2017-09-06 주식회사 리딩유아이 터치 시스템 및 이에 채용되는 터치 센싱 콘트롤러 및 스타일러스 펜
KR102081809B1 (ko) * 2019-01-11 2020-02-27 주식회사 리딩유아이 정전용량식 터치 시스템 및 이의 구동 방법
CN113131937A (zh) * 2021-03-12 2021-07-16 曜芯科技有限公司 信号处理电路和相关的触控控制电路、芯片及触控装置
KR20210099727A (ko) * 2020-02-05 2021-08-13 주식회사 리딩유아이 스타일러스 펜 및 이의 제어 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180103400A (ko) 2017-03-09 2018-09-19 삼성전자주식회사 터치 스크린 컨트롤러, 터치 스크린 장치 및 터치 스크린 컨트롤러의 동작 방법
WO2022128104A1 (en) 2020-12-17 2022-06-23 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and apparatus for interfacing with a touch sensor
WO2023030612A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-09 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and apparatus for interfacing with a touch sensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0810573B2 (ja) * 1985-10-14 1996-01-31 株式会社日立製作所 多極回路遮断器
KR20120133945A (ko) * 2011-06-01 2012-12-11 엘지디스플레이 주식회사 터치표시장치 및 터치판단방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007017848A2 (en) 2005-08-11 2007-02-15 N-Trig Ltd. Apparatus for object information detection and methods of using same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0810573B2 (ja) * 1985-10-14 1996-01-31 株式会社日立製作所 多極回路遮断器
KR20120133945A (ko) * 2011-06-01 2012-12-11 엘지디스플레이 주식회사 터치표시장치 및 터치판단방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170052051A (ko) * 2015-11-03 2017-05-12 주식회사 리딩유아이 터치 센싱 방법, 터치 센싱 콘트롤러 및 이를 갖는 터치 센싱장치
KR20170101478A (ko) * 2016-02-29 2017-09-06 주식회사 리딩유아이 터치 시스템 및 이에 채용되는 터치 센싱 콘트롤러 및 스타일러스 펜
KR102081809B1 (ko) * 2019-01-11 2020-02-27 주식회사 리딩유아이 정전용량식 터치 시스템 및 이의 구동 방법
KR20210099727A (ko) * 2020-02-05 2021-08-13 주식회사 리딩유아이 스타일러스 펜 및 이의 제어 방법
CN113131937A (zh) * 2021-03-12 2021-07-16 曜芯科技有限公司 信号处理电路和相关的触控控制电路、芯片及触控装置

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