KR20200046577A - 대기모드에서의 소비전력 및 회로의 크기를 감소시킨 터치입력 감지ic 및 터치입력 감지장치 - Google Patents

대기모드에서의 소비전력 및 회로의 크기를 감소시킨 터치입력 감지ic 및 터치입력 감지장치 Download PDF

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Abstract

터치입력 동작모드와 터치입력 대기모드를 제공하는 터치입력 감지장치가 공개된다. 상기 터치입력 감지장치는 복수 개의 전극들 및 AFE부를 포함한다. 상기 AFE부는, 복수 개의 연산증폭기들로서, 상기 터치입력 동작모드에서 상기 복수 개의 전극들 각각이 상기 복수 개의 연산증폭기들 중 어느 하나에 연결되는, 상기 복수 개의 연산증폭기들을 포함하는 동작모드 감지회로부, 상기 터치입력 대기모드에서 상기 복수 개의 전극들 중 두 개 이상의 전극들이 서로 전기적으로 연결되어 형성된 전극이 연결되는 제1 대기모드용 연산증폭기를 포함하는 대기모드 감지회로부, 복수 개의 피드백 커패시터들을 포함하는 공유 커패시터부, 및 모드변환 스위치부를 포함한다. 상기 모드변환 스위치부는, 상기 터치입력 대기모드에서, 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 적어도 두 개 이상의 또는 전체의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를, 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있고, 그리고 상기 터치입력 동작모드에서, 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를 상기 각각의 피드백 커패시터에 대응하는 상기 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있다.

Description

대기모드에서의 소비전력 및 회로의 크기를 감소시킨 터치입력 감지IC 및 터치입력 감지장치{A touch input IC and device with reduced circuit volume and power consumption at a stand-by mode}
본 발명은 전자장치에 관한 것으로서, 특히 사용자 기기의 사용자 입력 수단인 터치입력 감지장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 사용자가 사용자 기기를 사용하고 있지 않은 대기모드에서 칩의 크기를 증가시키지 않고도 상기 터치입력 감지장치의 소비전력을 감소시키는 방법 및 그 터치입력 감지장치에 관한 것이다.
휴대용 사용자 기기에는 사용자를 위한 사용자 입력장치로서 터치입력 감지장치가 연결되어 있을 수 있다. 또는 상기 사용자 기기에 상기 터치입력 감지장치가 설치되어 있을 수 있다. 상기 터치입력 감지장치는 손가락 끝의 면적보다 넓은 평면 형태의 입력영역을 제공할 수 있다. 상기 터치입력 감지장치는 단순히 사용자 입력이 이루어졌는지 여부를 감지하거나 또는/그리고 상기 입력영역에서 사용자 입력이 이루어진 좌표를 결정할 수 있도록 되어 있다.
상기 터치입력 감지장치의 작동원리로서 다양한 방식이 채택될 수 있는데, 상기 터치입력 감지장치는 잘 알려진 용량식 감지방식으로 구현할 수도 있다. 용량식 감지방식을 위하여, 터치입력 감지장치는 투명 또는 불투명의 복수 개의 감지전극들이 포함되어 있을 수 있다. 상기 입력영역 중 터치입력이 발생한 지점의 좌표를 검출하기 위해서는, 상기 감지전극들에 의해 그 값이 변화될 수 있는 복수 개의 커패시턴스들을 계속하여 측정하고 있어야 한다. 상기 복수 개의 커패시턴스들의 측정을 위하여 상기 복수 개의 감지전극들에는 복수 개의 감지회로모듈들이 연결되어 있을 수 있다. 이때, 상기 복수 개의 커패시턴스들을 계속하여 측정하기 위해서 상기 복수 개의 감지회로모듈들이 계속해서 동작해야 하며, 그 결과 상기 감지회로모듈들의 개수에 비례하여 전력 소모량이 증가할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 사용자 입력이 존재하지 않는 상태라고 판단하여 작동하는 모드를 상기 사용자 기기 또는 상기 터치입력 감지장치의 터치입력 대기모드라고 지칭할 수 있다. 그리고 사용자 입력이 존재하거나 또는 가까운 미래에 발생한 것으로 가정하여, 상기 감지영역 중 사용자 입력이 발생한 좌표를 결정하도록 작동하는 모드는 상기 사용자 기기 또는 상기 터치입력 감지장치의 터치입력 동작모드라고 지칭할 수 있다.
많은 경우에 있어서, 사용자 기기가 턴 온 된 상태에서, 상기 터치입력 대기모드로 존재하는 시간이 상기 터치입력 동작모드로 동작하는 시간보다 더 길 수 있다. 만일 상기 터치입력 감지장치가 상기 터치입력 대기모드에서 동작하는 방식이 상기 터치입력 동작모드에서 동작하는 방식과 동일하다면, 상기 터치입력 대기모드에서의 전력 소모율은 상기 터치입력 동작모드에서의 전력 소모율과 동일하거나 유사할 것이다. 이 경우, 사용자 입력의 좌표의 계산이 필요하지 않은 터치입력 대기모드에서 발생하는 전력 사용량은 감소시켜야 할 필요가 있다.
본 발명에서는 터치입력 감지장치의 터치입력 대기모드에서의 전력 사용량을 감소시키기 위한 회로에 관한 기술로서 상기 회로를 채용한 칩의 크기의 증가를 최소화할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 관점에 따라 제공되는 터치입력 동작모드와 터치입력 대기모드를 제공하는 터치입력 감지장치는 복수 개의 전극들; 및 AFE부(40)를 포함한다. 이때, 상기 AFE부는, ① 복수 개의 연산증폭기들로서, 상기 터치입력 동작모드에서 상기 복수 개의 전극들 각각이 상기 복수 개의 연산증폭기들 중 어느 하나에 연결되는, 상기 복수 개의 연산증폭기들을 포함하는 동작모드 감지회로부(1402); ② 상기 터치입력 대기모드에서 상기 복수 개의 전극들 중 두 개 이상의 전극들이 서로 전기적으로 연결되어 형성된 전극이 연결되는 제1 대기모드용 연산증폭기를 포함하는 대기모드 감지회로부(1401); ③ 복수 개의 피드백 커패시터들을 포함하는 공유 커패시터부(1403); 및 ④ 모드변환 스위치부(500);를 포함한다. 그리고 상기 모드변환 스위치부는, ① 상기 터치입력 대기모드에서, 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 적어도 두 개 이상의 또는 전체의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를, 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있고, 그리고 ② 상기 터치입력 동작모드에서, 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를 상기 각각의 피드백 커패시터에 대응하는 상기 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있다.
이때, 상기 복수 개의 전극들과 상기 AFE부 간에 연결된 제2스위치부(20); 및 연산처리 및 구동제어부(50)를 더 포함하며, 상기 연산처리 및 구동제어부는, 상기 터치입력 대기모드에서 상기 복수 개의 전극들을 서로 연결하여 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자에 연결하도록 상기 제2스위치부를 제어하도록 되어 있고, 상기 연산처리 및 구동제어부는 상기 모드변환 스위치부의 동작을 제어하도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 모드변환 스위치부는, ① 상기 터치입력 대기모드에서, 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 적어도 두 개 이상 또는 전체의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를, 상기 동작모드 감지회로부로부터 분리하도록 구성되어 있고, 그리고 ② 상기 터치입력 동작모드에서, 상기 연산증폭기에 연결된 상기 피드백 커패시터를 상기 대기모드 감지회로부터 분리하도록 구성되어 있을 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 연산증폭기들 및 상기 제1 대기모드용 연산증폭기 중 하나 이상의 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자 사이에 언제나 연결되어 있는 커패시터를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 대기모드 감지회로부는 상기 터치입력 대기모드에서 상기 복수 개의 전극들 중 다른 두 개 이상의 전극들이 서로 전기적으로 연결되어 형성된 전극이 연결되는 제2 대기모드용 연산증폭기를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 모드변환 스위치부는, 상기 터치입력 대기모드에서, ① 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 적어도 일부의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를, 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있고, 그리고 ② 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 다른 일부의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를, 상기 제2 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있을 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 연산증폭기들, 상기 제1 대기모드용 연산증폭기, 및 상기 제2 대기모드용 연산증폭기 중 하나 이상의 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자 사이에 언제나 연결되어 있는 커패시터를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 터치입력 대기모드에서, 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자 사이에는 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 제1그룹의 피드백 커패시터들이 병렬로 연결되며, 상기 복수 개의 전극들 중 상기 터치입력 동작모드에서 상기 제1그룹의 피드백 커패시터들이 각각 연결되는 제1그룹의 연산증폭기들의 반전 입력단자에 연결되도록 되어 있는 제1그룹의 전극들이 모두 전기적으로 연결되어 형성된 제1 부분 통합전극은, 상기 터치입력 대기모드에서 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따라, 복수 개의 전극들에 연결되도록 되어 있으며, 터치입력 동작모드와 터치입력 대기모드를 제공하는 터치입력 감지IC가 제공될 수 있다. 상기 터치입력 감지IC는, 복수 개의 연산증폭기들로서, 상기 터치입력 동작모드에서 상기 복수 개의 전극들 각각이 상기 복수 개의 연산증폭기들 중 어느 하나에 연결되는, 상기 복수 개의 연산증폭기들을 포함하는 동작모드 감지회로부(1402); 상기 터치입력 대기모드에서 상기 복수 개의 전극들 중 두 개 이상의 전극들이 서로 전기적으로 연결되어 형성된 전극이 연결되는 제1 대기모드용 연산증폭기를 포함하는 대기모드 감지회로부(1401); 복수 개의 피드백 커패시터들을 포함하는 공유 커패시터부(1403); 및 모드변환 스위치부(500);를 포함한다. 이때, 상기 모드변환 스위치부는, ① 상기 터치입력 대기모드에서, 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 적어도 두 개 이상 또는 전체의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를, 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있고, 그리고 ② 상기 터치입력 동작모드에서, 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를 상기 각각의 피드백 커패시터에 대응하는 상기 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라 제공되는 터치입력 감지IC는, 복수 개의 연산증폭기들; 제1 대기모드용 연산증폭기; 복수 개의 피드백 커패시터들을 포함하는 공유 커패시터부; ① 터치입력 동작모드에서 복수 개의 전극들 각각을 대응하는 상기 연산증폭기에게 연결하도록 되어 있고, 그리고 ② 터치입력 대기모드에서 복수 개의 전극들 중 적어도 일부의 전극들을 서로 연결하여 통합전극을 형성하고 상기 형성된 통합전극을 상기 제1 대기모드용 연산증폭기에게 연결하도록 되어 있는 제2스위치부; 및 ① 상기 터치입력 동작모드에서 각각의 상기 피드백 커패시터의 양 단부를 이에 대응하는 각각의 상기 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 되어 있고, ② 상기 터치입력 대기모드에서 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 적어도 두 개 이상의 피드백 커패시터들 각각의 양 단부를 상기 제1 대기모드용 연산증폭기에 연결하도록 되어 있는, 모드변환 스위치부;를 포함한다.
본 발명에 따르면 터치입력 감지장치의 터치입력 대기모드에서의 전력 사용량을 감소시키기 위한 회로에 관한 기술로서 상기 회로를 채용한 칩의 크기의 증가를 최소화할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 비교 실시예에 따른 터치입력 감지장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치입력 감지장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 도 2에 제시한 터치입력 감지장치가 상호용량방식으로 동작하는 경우에 있어서, 터치입력 대기모드에서의 동작원리를 설명하기 위한 것이다.
도 4는 도 2에 제시한 터치입력 감지장치로부터 변형된 터치입력 감지장치가 자기용량방식으로 동작하는 경우에 있어서, 터치입력 대기모드에서의 동작원리를 설명하기 위한 것이다.
도 5는 도 2에 제시한 터치입력 감지장치로부터 변형된 터치입력 감지장치가 자기용량방식으로 동작하는 경우에 있어서, 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 실시예를 설명하기 위한 것이다.
도 6은 도 5에 나타낸 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 동작 방식을 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보상회로로서, 대기모드 감지회로모듈의 입력단에서 바라본 통합전극의 커패시턴스의 값을 감소시키기 위한 보상회로를 설명하기 위한 것이다.
도 8은 도 7에 나타낸 부유용량 보상회로의 시간에 따른 동작 특성을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램이다.
도 9는 도 7에 나타낸 충전전류원 및 방전전류원의 내부 구성의 예를 자세히 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보상회로로서, 대기모드 감지회로모듈의 입력단에서 바라본 통합전극의 커패시턴스의 값을 감소시키기 위한 보상회로의 예를 나타낸 것이다.
도 11은 도 10에 나타낸 부유용량 보상회로의 시간에 따른 동작 특성을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치입력 감지장치의 구성의 예로서, 대기모드 감지회로모듈이 1개만 제공되며 대기모드 감지회로모듈이 감지회로모듈들과는 서로 구분되는 예를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치입력 감지장치의 구성의 예로서, 대기모드 감지회로모듈이 2개 이상 제공되며, 각 대기모드 감지회로모듈이 감지회로모듈들과는 서로 구분되는 예를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치입력 감지장치의 구성의 예로서, 대기모드 감지회로모듈이 1개만 제공되며, 특정 감지회로모듈이 상기 대기모드 감지회로모듈의 역할을 함께 하는 예를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치입력 감지장치의 구성의 예로서, 대기모드 감지회로모듈이 2개 이상 제공되며, 이 중 제1 대기모드 감지회로모듈은 감지회로모듈들과는 서로 구분되지만, 제2 대기모드 감지회로모듈은 특정 감지회로모듈의 역할을 함께 수행하는 예를 나타낸다.
도 16은 도 5에 제시한 통합전극과 터치스크린패널에 포함된 N개의 행전극들 및 M개의 열전극들과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제1실시예에 따른 터치입력 대기모드를 위한 연산증폭기와 터치입력 동작모드를 위한 감지회로모듈들(30_1~30_N) 간의 연결관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 제1실시예의 변형 실시예인 제2실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 제1실시예의 변형된 제3실시예를 나타낸 것이다.
도 20은 제3실시예의 변형된 실시예인 제4실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
도 1은 비교 실시예에 따른 터치입력 감지장치의 구성을 나타낸 것이다.
터치입력 감지장치(101)는 터치스크린패널(10), 제1스위치부(120), 제1AFE부(130), 제1TX 구동부(140), 및 제1연산처리 및 구동제어부(150)를 포함할 수 있다.
터치스크린패널(10)은 N개의 행전극들(Y1~YN) 및 M개의 열전극들(X1~XM)을 포함할 수 있다. 임의의 행전극과 임의의 열전극은 서로 다른 층에 배치되어 있을 수 있으며, 서로 절연되어 있고 일 지점에서 서로 교차할 수 있다. 임의의 제1행전극과 임의의 다른 제2행전극은 각각 행방향으로 연장되어 있으며, 서로에 대하여 이격되어 평행하게 배치되어 있을 수 있다.
제1TX 구동부(140)는 각각의 열전극들에게 미리 결정된 패턴을 갖는 구동펄스를 인가할 수 있다. 이를 위해 각각의 열전극들은 제1TX 구동부(140)에 연결되어 있을 수 있다.
제1AFE부(130)는 L개의 감지회로모듈들(30_1~30_L)을 포함할 수 있다. 여기서, 예컨대 L은 1 내지 M+N의 자연수일 수 있다. 각 감지회로모듈은 연산증폭기(OA1~OAL), 및 피드백 커패시터(CS1~CSL)를 포함할 수 있다. 각 감지회로모듈의 구성은 종래기술에 의해 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 상기 M개의 열전극들 및/또는 상기 N개의 행전극들은 상기 감지회로모듈 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 각 감지회로모듈에 대하여 한 개의 연산증폭기만을 도시하였으나, 이는 편의를 위한 것이며, 실시예에 따라서는 각 감지회로모듈에 두 개 이상의 연산증폭기가 포함될 수 있다.
감지회로모듈을 칩으로 구현하는 경우 일정 수준 이상의 면적을 차지할 수 있기 때문에, 감지회로모듈의 개수가 많아질수록 칩의 크기가 증가하는 문제가 있다. 따라서 감지회로모듈의 개수를 줄이는 대신, 한 개의 감지회로모듈이 여러 개의 감지전극에 시분할 방식으로 연결되어 시공유되는 방식을 사용할 수도 있다.
제1스위치부(120)는 상기 행전극들 및/또는 상기 열전극들 각각을 상기 L개의 감지회로모듈들 중 어느 하나에 상시적로 또는 선택적으로 연결되도록 구성되어 있을 수 있다.
상기 제1스위치부(120)는 예컨대, 상기 각각의 열전극을 상기 L개의 감지회로모듈들(30_1~30_L) 중 어느 하나에 선택적으로 연결하도록 하는 제1세트(set X)의 스위치들(SX1~SXM)을 포함할 수 있다.
그리고 상기 제1스위치부(120)는 예컨대, 상기 각각의 행전극을 상기 L개의 감지회로모듈들(30_1~30_L) 중 어느 하나에 선택적으로 연결하도록 하는 제2세트(set Y)의 스위치들(SY1~SYN)을 포함할 수 있다.
제1연산처리 및 구동제어부(150)는 제1스위치부(120), 제1AFE부(130), 및 제1TX 구동부(140)를 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치입력 감지장치의 구성을 나타낸 것이다.
터치입력 감지장치(1)는 터치스크린패널(10), 스위치부(20), AFE부(30), TX 구동부(4), 및 연산처리 및 구동제어부(50)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시한 터치입력 감지장치(1)의 터치스크린패널(10), 스위치부(20), AFE부(30), TX 구동부(4), 및 연산처리 및 구동제어부(50)는 각각, 도 1에 나타낸 터치입력 감지장치(101)의 터치스크린패널(10), 제1스위치부(120), 제1AFE부(130), 제1TX 구동부(140), 및 제1연산처리 및 구동제어부(150)에 대응할 수 있다.
터치스크린패널(10)은 N개의 행전극들(Y1~YN) 및 M개의 열전극들(X1~XM)을 포함할 수 있다. 임의의 행전극과 임의의 열전극은 서로 다른 층에 배치되어 있을 수 있으며, 서로 절연되어 있고 일 지점에서 서로 교차할 수 있다. 임의의 제1행전극과 임의의 다른 제2행전극은 각각 행방향으로 연장되어 있으며, 서로에 대하여 이격되어 평행하게 배치되어 있을 수 있다.
TX 구동부(4)는 각각의 열전극들에게 미리 결정된 패턴을 갖는 구동펄스를 인가할 수 있다. 이를 위해 각각의 열전극들은 TX 구동부(4)에 연결되어 있을 수 있다.
AFE부(30)는 L개의 감지회로모듈들(30_1~30_L)을 포함할 수 있다. 여기서 예컨대 L은 1 내지 M+N의 자연수일 수 있다. 각 감지회로모듈은 연산증폭기(OA1~OAL), 및 피드백 커패시터(CS1~CSL)를 포함할 수 있다. 각 감지회로모듈의 구성은 종래기술에 의해 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 상기 M개의 열전극들 및/또는 상기 N개의 행전극들은 상기 감지회로모듈 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 각 감지회로모듈에 대하여 한 개의 연산증폭기만을 도시하였으나, 이는 편의를 위한 것이며, 실시예에 따라서는 각 감지회로모듈에 두 개 이상의 연산증폭기가 포함될 수 있다.
또한, AFE부(30)는 대기모드 감지회로모듈(30_T)을 포함할 수 있다. 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)은 대기모드용 연산증폭기(OAT), 및 피드백 커패시터(CST)를 포함할 수 있다. 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 구성은 종래기술에 의해 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 상기 M개의 열전극들 및/또는 상기 N개의 행전극들의 일부 또는 전부는 함께 연결되어 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자에 연결될 수 있다.
상기 감지회로모듈들(30_1~30_L) 및 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)을 칩으로 구현하는 경우 일정 수준 이상의 면적을 차지할 수 있기 때문에, 감지회로모듈의 개수가 많아질수록 칩의 크기가 증가하는 문제가 있다. 따라서 감지회로모듈의 개수를 줄이는 대신, 한 개의 감지회로모듈이 여러 개의 감지전극에 시분할 방식으로 연결되어 시공유되는 방식을 사용할 수도 있다.
스위치부(20)는 제1스위치부(120) 및 제2스위치부(220)를 포함할 수 있다. 제1스위치부(120)는 도 2의 스위치부(20) 내에서 참조부호 SX1, ..., SXM, SXM, 그리고 SY1, ..., SYM, SYM으로 지시된 스위치들의 집합일 수 있다. 제2스위치부(220)는 도 2의 스위치부(20) 내에서 참조부호 STX1, ..., STXM, STXM, 그리고 STY1, ..., STYM, STYM으로 지시된 스위치들의 집합일 수 있다. 참고로, 도 12 내지 도 15에는 스위치부(20)에 포함된 구체적인 구성을 간략화한 다이어그램이 제시되어 있다.
상기 제1스위치부(120)는, 상기 사용자 기기 또는 터치입력 감지장치가 상기 터치입력 동작모드인 상태에서는, 상기 행전극들 및/또는 상기 열전극들 각각을 상기 L개의 감지회로모듈들 중 어느 하나에 선택적으로 연결되도록 구성되어 있을 수 있다.
이때, 바람직한 실시예에서, 상기 제1스위치부(120)는, 상기 사용자 기기 또는 터치입력 감지장치가 상기 터치입력 대기모드인 상태에서는, 상기 행전극들 및 상기 열전극들 모두가 상기 L개의 감지회로모듈(30_1~30_L) 중 어느 것에도 연결되지 않도록 구성되어 있을 수 있다.
이를 위하여, 상기 제1스위치부(120)는, 예컨대, 상기 각각의 열전극을 상기 L개의 감지회로모듈들(30_1~30_L) 중 어느 하나에 선택적으로 연결하도록 하는 제1세트(set X)의 스위치들(SX1~SXM)을 포함할 수 있다.
그리고 상기 제1스위치부(120)는 예컨대, 상기 각각의 행전극을 상기 L개의 감지회로모듈들(30_1~30_L) 중 어느 하나에 선택적으로 연결하도록 하는 제2세트(set Y)의 스위치들(SY1~SYN)을 포함할 수 있다.
상기 제2스위치부(220)는, 상기 사용자 기기 또는 터치입력 감지장치가 상기 터치입력 대기모드인 상태에서는, 상기 행전극들 및/또는 상기 열전극들의 일부 또는 전부를 서로 연결하여 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자에 연결하도록 구성되어 있을 수 있다.
이때, 바람직한 실시예에서, 상기 제2스위치부(220)는, 상기 사용자 기기 또는 터치입력 감지장치가 상기 터치입력 동작모드인 상태에서는, 상기 행전극들 및 상기 열전극들 모두가 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자에 연결되지 않도록 구성되어 있을 수 있다.
이를 위하여, 상기 제2스위치부(220)는 예컨대, 상기 각각의 열전극을 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)에 연결하도록 하는 제3세트(set TX)의 스위치들(STX1~STXM)을 포함할 수 있다.
그리고 상기 제2스위치부(220)는 예컨대, 상기 각각의 행전극을 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)에 연결하도록 하는 제4세트(set TY)의 스위치들(STY1~STYN)을 포함할 수 있다.
연산처리 및 구동제어부(50)는 스위치부(20), AFE부(30), 및 TX 구동부(4)를 제어할 수 있다.
연산처리 및 구동제어부(50)는, 상기 스위치부(20)가 상술한 동작을 수행할 수 있도록, 상기 제1세트의 스위치들, 제2세트의 스위치들, 제3세트의 스위치들, 및 상기 제4세트의 스위치들의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 바람직한 실시예에서, 연산처리 및 구동제어부(50)는, 상기 사용자 기기 또는 터치입력 감지장치가 상기 터치입력 동작모드인 상태에서는 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)은 동작하지 않도록 제어하고, 상기 L개의 감지회로모듈들은 동작하도록 제어할 수 있다. 그리고 바람직한 실시예에서, 연산처리 및 구동제어부(50)는, 상기 사용자 기기 또는 터치입력 감지장치가 상기 터치입력 대기모드인 상태에서는 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)은 동작하도록 제어하고, 상기 L개의 감지회로모듈들은 동작하지 않도록 제어할 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4에서 설명하는 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르는 터치입력 감지장치는 상호용량방식으로 동작할 수도 있고 자기용량방식으로 동작할 수 있다. 상호용량방식으로 동작하는 경우, 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T) 및 상기 L개의 감지회로모듈들(30_1~30_L)의 구성은, 예컨대 대한민국 등록특허 제10-1544115에 공개된 것과 같은 구성을 가질 수 있으며, 그 동작원리도 상기 대한민국 등록특허 제10-1544115에 공개된 것을 따를 수 있다. 이와 달리 자기용량방식으로 동작하는 경우, 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T) 및 상기 L개의 감지회로모듈들(30_1~30_L)의 구성은 예컨대 대한민국 등록특허 제10-1591293에 공개된 것과 같은 구성을 가질 수 있으며, 그 동작원리도 상기 대한민국 등록특허 제10-1591293에 공개된 것을 따를 수 있다.
도 3은 도 2에 제시한 터치입력 감지장치가 상호용량방식으로 동작하는 경우에 있어서, 터치입력 대기모드에서의 동작원리를 설명하기 위한 것이다.
상호용량방식으로 동작하는 경우에, 상기 사용자 기기 또는 터치입력 감지장치가 상기 터치입력 동작모드인 상태에서는, 상기 N개의 행전극들(Y1~YN)과 상기 M개의 열전극들(X1~XM) 중 미리 결정된 방식에 따라 선택된 하나 이상이 전극은 상기 L개의 감지회로모듈들에 각각 연결될 수 있다. 이때, 상기 제3세트의 스위치들, 및 상기 제4세트의 스위치들은 모두 오프상태로 되어, 상기 M개의 열전극들과 상기 N개의 행전극들이 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)에 연결되지 않도록 할 수 있다.
이때, 상기 사용자 기기 또는 터치입력 감지장치가 상기 터치입력 대기모드인 상태에서는, 상기 제4세트(set TY)의 스위치들(STY1~STYN)이 상기 N개의 행전극들(Y1~YN)을 서로 연결하여 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)에 연결할 수 있다(도 3에 나타낸 스위치부(20)는 이 경우를 나타낸 것이다). 그리고 이때, 상기 제1세트의 스위치들, 상기 제2세트의 스위치들, 및 상기 제3세트의 스위치들은 모두 오프상태로 될 수 있다. 또한, 상기 TX구동부(4)는, 상기 M개의 열전극들(X1~XM) 중 어느 하나에만 펄스트레인을 인가할 수도 있고, 또는 상기 M개의 열전극들(X1~XM) 중 복수 개 또는 전체에 대하여 펄스트레인을 인가할 수도 있다.
이때, 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T) 및 상기 L개의 감지회로모듈들의 구성은 예컨대 대한민국 등록특허 제10-1544115에 공개된 것과 같은 구성을 가질 수 있다.
변형된 실시예에서, 상기 터치입력 대기모드인 상태에서는, 상기 제3세트의 스위치들은 모두 온 상태를 유지하고, 상기 제1세트의 스위치들, 상기 제2세트의 스위치들, 및 상기 제4세트의 스위치들은 모두 오프상태를 유지할 수도 있다. 또 다른 변형된 실시예에서, 상기 터치입력 대기모드인 상태에서는, 상기 제3세트의 스위치들 및 상기 제4세트의 스위치들 모두 온 상태를 유지하고, 상기 제1세트의 스위치들 및 상기 제2세트의 스위치들은 모두 오프상태를 유지할 수도 있다.
도 4는 도 2에 제시한 터치입력 감지장치로부터 변형된 터치입력 감지장치가 자기용량방식으로 동작하는 경우에 있어서, 터치입력 대기모드에서의 동작원리를 설명하기 위한 것이다.
상기 변형된 터치입력 감지장치(1')는, 상기 터치입력 감지장치(1)에서 상기 TX구동부(4)의 기능이 제거된 것일 수 있다.
자기용량방식으로 동작하는 경우에, 상기 사용자 기기 또는 터치입력 감지장치가 상기 터치입력 동작모드인 상태에서는, 상기 M개의 열전극들(X1~XM) 및 상기 N개의 행전극들(Y1~YN) 중 선택된 하나 이상의 전극들이 상기 L개의 감지회로모듈들에 각각 연결될 수 있다. 이때, 상기 제3세트의 스위치들, 및 상기 제4세트의 스위치들은 모두 오프상태로 될 수 있다.
이때, 상기 사용자 기기 또는 터치입력 감지장치가 상기 터치입력 대기모드인 상태에서는, 상기 제3세트(set TX)의 스위치들(STX1~STXM)과 상기 제4세트(set TY)의 스위치들(STY1~STYN)이, 상기 M개의 열전극들(X1~XM)과 상기 N개의 행전극들(Y1~YN)을 서로 연결하여 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)에 연결할 수 있다(도 4에 나타낸 스위치부(20)는 이 경우를 나타낸 것이다). 그리고 이때, 상기 제1세트의 스위치들, 및 상기 제2세트의 스위치들은 모두 오프상태로 될 수 있다.
변형된 실시예에서, 상기 터치입력 대기모드인 상태에서는, 상기 제3세트의 스위치들과 상기 제4세트의 스위치들 중 어느 한 세트의 스위치들만 온 상태를 유지하고 다른 한 세트의 스위치들은 오프 상태를 유지할 수도 있다. 이때, 상기 제1세트의 스위치들 및 상기 제2세트의 스위치들은 모두 오프 상태를 유지할 수 있다.
이때, 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T) 및 상기 L개의 감지회로모듈들의 구성은 예컨대 대한민국 등록특허 제10-1591293에 공개된 것과 같은 구성을 가질 수 있다.
도 5는 도 2에 제시한 터치입력 감지장치로부터 변형된 터치입력 감지장치가 자기용량방식으로 동작하는 경우에 있어서, 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 실시예를 설명하기 위한 것이다.
대기모드 감지회로모듈(30_T)은 입력단자로서 입력단자(IN)를 포함하며, 출력단자로서 출력단자a(VOUTa) 및 출력단자b(VOUTb)를 포함할 수 있다. 도 2에 제시된 출력단자(OUTT)는, 상기 출력단자a(VOUTa)가 출력하는 신호와 상기 출력단자b(VOUTb)가 출력하는 신호의 차이값을 출력할 수 있다. 그리고 도 5에 나타낸 입력단자(IN)는, 상기 M개의 열전극들(X1~XM) 및 상기 N개의 행전극들(Y1~YN)이 모두 연결되어 형성된 통합전극(11)에 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 상기 통합전극(11)을 형성하기 위하여 상기 M개의 열전극들(X1~XM) 및 상기 N개의 행전극들(Y1~YN)을 반드시 서로 모두 연결해야 하는 것은 아니다. 이에 대해서는 도 12 내지 도 15에서 후술한다.
대기모드 감지회로모듈(30_T)은, 연산증폭기a(OAa) 및 연산증폭기b(OAb)를 포함할 수 있다.
연산증폭기(OAa)의 비반전 입력단자에는 제1기준전압(VREF_H)이 인가될 수 있고, 연산증폭기(OAb)의 비반전 입력단자에는 제2기준전압(VREF_L)이 인가될 수 있다.
연산증폭기(OAa)의 반전 입력단자는, 스위치(61)를 통해 입력단자(IN)에 연결되고, 스위치(71)를 통해 제1기준전압(VREF_H)에 연결될 수 있다. 연산증폭기b(OAb)의 반전 입력단자는, 스위치(62)를 통해 입력단자(IN)에 연결되고, 스위치(73)를 통해 제2기준전압(VREF_L)에 연결될 수 있다.
연산증폭기a(OAa)의 출력단자는, 상기 출력단자a(VOUTa)로서 제공될 수 있으며, 스위치(72)를 통해 제2기준전압(VREF_L)에 연결될 수 있다. 연산증폭기b(OAb)의 출력단자는, 출력단자b(VOUTb)로서 제공될 수 있으며, 스위치(74)를 통해 제1기준전압(VREF_H)에 연결될 수 있다.
연산증폭기a(OAa)의 출력단자와 반전 입력단자는 제1적분 커패시터(CS1)에 의해 서로 연결될 수 있다. 연산증폭기b(OAb)의 출력단자와 반전 입력단자는 제2적분 커패시터(CS2)에 의해 서로 연결될 수 있다.
커패시턴스(CSELF)는 통합전극(11)과 사람의 손가락 사이에 형성된 '감지 커패시턴스'와 통합전극(11)과 사용자 기기의 임의의 부분 사이에 형성된 부유 커패시턴스의 합을 모델링하여 나타낸 것이다. 만일 통합전극(11) 근처에 사람의 손가락이 존재하지 않는다면 상기 '감지 커패시턴스'의 값은 0에 가까운 값을 가질 수 있으며, 커패시턴스(CSELF)의 값은 상기 부유 커패시턴스에 가까운 값을 가질 수 있다.
도 6은 도 5에 나타낸 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 동작 방식을 나타내는 타이밍도이다. 도 6에서 가로축은 시간을 나타낸다.
리셋신호(ΦR)는 스위치(71, 72, 73, 74)의 온/오프 상태를 제어하는 신호로서 일종의 리셋신호이다.
제1제어신호(Φ1)는 스위치(61)의 온/오프 상태를 제어하는 신호이다.
제2제어신호(Φ2)는 스위치(62)의 온/오프 상태를 제어하는 신호이다.
제1제어신호(Φ1), 제2제어신호(Φ2), 및 리셋신호(ΦR)가 하이(high) 값을 가질 때에는 대응하는 스위치가 온 상태로 되고, 로우(low) 값을 가질 때에는 대응하는 스위치가 오프 상태로 된다.
두 개의 스위치(61, 62)로 이루어지는 회로부를, 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단를 통해 흐르는 전류의 방향성을 조절하는 감지회로 스위치부(410)로 정의할 수 있다. 감지회로 스위치부(410)의 동작에 따라 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단를 통해 전류가 흘러 들어오거나 흘러 나갈 수 있다.
도 6에서 신호(VIN)는 입력단자(IN)의 시간에 따른 전압을 나타낸 것으로서, 제1제어신호(Φ1)가 하이(high) 값을 가질 때의 신호(VIN)의 크기(ex: VREF_H)는 제2제어신호(Φ2)가 하이(high) 값을 가질 때의 신호(VIN)의 크기(ex: VREF_L)보다 크게 된다는 점을 도 5의 회로의 구성에 의해 이해할 수 있다.
출력단자a(VOUTa)에서의 전위의 크기는, 스위치(71, 72, 73, 74)에 의해 리셋되었을 때에 제2기준전압(VREF_L)으로 된다. 그 후 제1제어신호(Φ1)의 상승 에지일 때마다 일정 수준 상승하게 된다. 이때 상승하는 수준은 이상적으로는 커패시터(CSELF)의 크기와 제1적분 커패시터(CS1)의 크기의 상대적인 비율에 의해 결정될 수 있다. 그 이유는 도 5의 회로구조 상 제1제어신호(Φ1)의 상승 에지에 따른 천이구간에서 커패시터(CSELF)를 통해 흐르는 전류(ICSELF)는 모두 제1적분 커패시터(CS1)를 통해 흐르기 때문이다.
출력단자b(VOUTb)에서의 전위의 크기는, 스위치(71, 72, 73, 74)에 의해 리셋되었을 때에 제1기준전압(VREF_H)으로 된다. 그 후 제2제어신호(Φ2)의 상승 에지일 때마다 일정 수준 하강하게 된다. 이때 하강하는 수준은 이상적으로는 커패시터(CSELF)의 크기와 제2적분 커패시터(CS2)의 크기의 상대적인 비율에 의해 결정될 수 있다. 그 이유는 도 5의 회로구조 상 제2제어신호(Φ2)의 상승 에지에 따른 천이구간에서 커패시터(CSELF)를 통해 흐르는 전류(ICSELF)는 모두 제2적분 커패시터(CS2)를 통해 흐르기 때문이다.
상기 통합전극(11)은 상기 M개의 열전극들(X1~XM) 및 상기 N개의 행전극들(Y1~YN) 중 적어도 2개 이상이 서로 병렬로 연결되어 형성되는 전극이다. 따라서 상기 통합전극(11)에 의해 형성되는 자기용량 및 상호용량은 상기 각각의 열전극 또는 행전극에 의해 형성되는 자기용량 및 상호용량보다 큰 값을 갖는다. 그 결과 상기 통합전극(11)에 연결되어 상기 통합전극(11)을 통해 이동하는 전하들을 충전하는 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 피드백 커패시터(CST)의 용량은, 한 개의 상기 열전극 또는 행전극에 연결되는 임의의 감지회로모듈(30_1, ..., 또는 30_L)의 피드백 커패시터(CS1, ..., 또는 CSL) 보다 크게 설계하는 것이 바람직하다. 그러나 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 피드백 커패시터(CST)의 용량을 증가시키는 경우, 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)을 포함하는 칩이 크기가 증가하는 문제가 발생한다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 피드백 커패시터(CST)의 용량을 증가량을 제한한 상태에서도 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)이 원하는 동작을 할 수 있도록 하기 위하여, 후술하는 보상회로를 제공할 수 있다.
대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자(IN)에서 바라본 통합전극(11)의 커패시턴스의 값은, 부유 용량 및 감지 커패시턴스(CTOUCH)로 이루어질 수 있다. 이때, 감지 커패시턴스(CTOUCH)는 사용자의 터치입력 여부에 따라 달라지는 값일 수 있다. 그리고 상기 부유 용량은 일정한 값을 가질 수 있는데, 만일 사용자 기기에 포함된 다른 기구들의 전기적인 성질이 시간에 변하는 경우에는 상기 부유 용량의 값도 시간에 따라 주기적 또는 비주기적으로 변할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따르는 보상회로로서, 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단에서 바라본 통합전극(11)의 커패시턴스의 값을 감소시키기 위한 보상회로를 설명하기 위한 것이다.
대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자(IN)에 연결된 통합전극(11)의 커패시턴스의 값을 감소시키기 위하여 통합전극(11) 및 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자(IN)에 부유용량 보상회로(60)가 연결된다. 본 명세서에서 '부유용량 보상회로'는 간단히 '보상회로'라고 지칭할 수 있다.
도 7에서 통합전극(11)으로부터 대기모드 감지회로모듈(30_T)로 전류(II)가 들어가고, 통합전극(11)으로부터 부유용량 보상회로(60)로 전류(ICQ)가 들어갈 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유용량 보상회로(60)는, 전류(II)와 전류(ICQ)가 서로 동일한 부호를 갖도록 만들어 주기 위해서, 도 7에 도시한 것과 같은 구조를 가질 수 있다. 부유용량 보상회로(60)는, 충전전류원(ICHG)(121), 방전전류원(IDCHG)(122), 및 충전전류원(121)과 방전전류원(122)의 통합전극(11)에 대한 연결상태를 제어하는 보상회로 스위치부(400)를 포함할 수 있다. 보상회로 스위치부(400)는 제4 스위치(SWL) 및 제3 스위치(SWH)를 포함할 수 있다. 제4 스위치(SWL) 및 제3 스위치(SWH)는 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자(IN)에서 통합전극(11) 및 대기모드 감지회로모듈(30_T)과 연결될 수 있다.
상기 충전전류원은 이하 제4 전류원으로 지칭할 수도 있고, 상기 방전전류원은 이하 제3 전류원으로 지칭할 수도 있다.
제4 스위치(SWL)는 충전전류원(121)의 출력단자를 제4제어신호(Φ4)에 따라 입력단자(IN)에 연결할 수 있다. 제3 스위치(SWH)는 방전전류원(122)의 출력단자를 제3제어신호(Φ3)에 따라 입력단자(IN)에 연결할 수 있다.
충전전류원(121)에 의해 제공되는 전류 ICHG는 충전보상전류로서 DC 전류 또는 미리 결정된 파형을 갖는 전류일 수 있다. 방전전류원(122)에 의해 제공되는 전류 IDCHG는 방전보상전류로서 DC 전류 또는 미리 결정된 파형을 갖는 전류일 수 있다.
제4 스위치(SWL)가 온 상태를 유지하는 동안에 전류 ICHG가 부유용량 보상회로(60)로부터 입력단자(IN)에게 제공될 수 있으며, 이때 제공되는 전하량은 아래와 같이 QCOMP_CHG로 주어질 수 있다.
제3 스위치(SWH)가 온 상태를 유지하는 동안에 전류 IDCHG가 입력단자(IN)로부터 부유용량 보상회로(60)로 들어갈 수 있으며, 이때 제공되는 전하량은 아래 수학식 1과 같이 QCOMP_DCHG로 주어질 수 있다.
[수학식 1]
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부유용량 보상회로(60)는, 전류(II)와 전류(ICQ)가 서로 동일한 부호를 갖도록 만들어주는 회로이다. 따라서 전류(II)와 전류(ICQ)는 모두 양의 값을 갖거나 또는 모두 음의 값을 가질 수 있다. 즉, 부유용량 보상회로(60)가 없었다면 대기모드 감지회로모듈(30_T)에 모두 입출력되어야 할 전류의 일부가, 부유용량 보상회로(60)가 제공됨으로 인하여 부유용량 보상회로(60)에 입출력 될 수 있다. 그 결과 대기모드 감지회로모듈(30_T)에 입출력되는 전류의 양이 감소하게 되고, 따라서 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자(IN)에서 바라본 통합전극(11)의 커패시턴스의 값이 CCOMP_CHG 또는 CCOMP_DCHG만큼 감소하게 된다. 위와 같은 회로구조를 갖는 경우, 통합전극(11)에 대한 터치입력이 이루어져서 감지 커패시턴스(CTOUCH)의 값이 0이 아닌 값으로 되는 경우, 감지 커패시턴스(CTOUCH)의 변화를 더 민감하게 감지할 수 있다.
도 7에 나타낸 회로에서는, 상술한 감지회로 스위치부(410)와 보상회로 스위치부(400)가 서로 동기화되어 동작함으로써, 대기모드 감지회로모듈(30_T)에 입력되는 전류(II)와 부유용량 보상회로(60)에 입력되는 전류(ICQ)의 방향성(즉, 부호)이 서로 동일하게 되도록 동기화될 수 있다.
바람직하게는, 보상회로 스위치부(400)에서 제3스위치(SWH)와 제4스위치(SWL)가 동시에 온 상태에 있지는 않는다. 예컨대 제3스위치(SWH)의 온/오프를 제어하는 제3제어신호(Φ3)는 도 6의 제2제어신호(Φ2)와 동일한 패턴을 가질 수 있고, 제4스위치(SWL)의 온/오프를 제어하는 제4제어신호(Φ4)는 도 6의 제1제어신호(Φ1)와 동일한 패턴을 가질 수 있다. 즉, 제3제어신호(Φ3)의 상승에지는 제2제어신호(Φ2)의 상승에지와 동기화될 수 있고, 제4제어신호(Φ4)의 상승에지는 제1제어신호(Φ1)의 상승에지와 동기화될 수 있다.
도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치입력 감지장치는 대기모드 감지회로모듈(30_T) 및 부유용량 보상회로(60) 및 통합전극(11)을 포함하여 구성될 수 있다. 대기모드 감지회로모듈(30_T) 입력단자와 부유용량 보상회로(60)의 출력단자는 통합전극(11)에 함께 연결되어 있을 수 있다. 이때, 대기모드 감지회로모듈(30_T)에는 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자에 입력되는 전류(II)의 부호를 조절하는 감지회로 스위치부(410)가 포함되어 있을 수 있다. 그리고 부유용량 보상회로(60)에는 상기 감지회로 스위치부(410)와 동기화되어 동작하는 보상회로 스위치부(400)가 포함되어 있을 수 있다. 보상회로 스위치부(400)는 감지회로 스위치부(410)와 동기화됨으로써, 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자에 입력되는 전류(II)의 부호와 부유용량 보상회로(60)의 출력단자에 입력되는 전류(ICQ)의 부호가 시간에 따라 동기화되도록 조절할 수 있다. 여기서 전류(II)와 전류(ICQ)의 부호가 시간에 따라 동기화된다는 것은, 전류(II)의 부호가 바뀌는 순간에 전류(ICQ)의 부호도 바뀐다는 것을 의미할 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 제1실시예에서는 특정 시점에 있어서 전류(II)와 전류(ICQ)의 부호가 동일하도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 상기 제1실시예에 따라 제공되는 부유용량 보상회로의 시간에 따른 동작 특성을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램이다.
도 7과 도 8을 함께 참조하여 설명하면, 스위치(71, 72, 73, 74)의 온/오프 상태를 제어하는 리셋신호(ΦR)가 온상태에서 오프상태로 변한 이후에, 제3제어신호(Φ3)와 제4제어신호(Φ4)는 다음과 같은 특징을 갖는다.
즉, 제3제어신호(Φ3)의 상승에지는 제2제어신호(Φ2)의 상승에지에 동기화되고, 제4제어신호(Φ4)의 상승에지는 제1제어신호(Φ1)의 상승에지에 동기화된다.
이때, 제3제어신호(Φ3)의 온상태 지속시간은 제2제어신호(Φ2)의 온상태 지속시간보다 짧을 수 있고, 제4제어신호(Φ4)의 온상태 지속시간은 제1제어신호(Φ1)의 온상태 지속시간보다 짧을 수 있다.
입력단자(IN)에서의 전압(VIN)의 변화는 제1제어신호(Φ1) 및 제2제어신호(Φ2)에 동기화될 수 있다.
도 8에서 실선으로 제시한 VOUTa 및 VOUTb는 도 7에 제시한 본 발명의 일 실시예에 따른 부유용량 보상회로(60)를 이용한 경우의 출력을 나타내고, 도 8에서 점선으로 제시한 VOUTa' 및 VOUTb'는 도 7에 제시한 본 발명의 일 실시예에 따른 부유용량 보상회로(60)를 이용하지 않은 경우의 출력을 나타낸다. 도 8에 제시한 것과 달리, 본 발명에 따른 제2실시예에서는, 제3제어신호(Φ3)의 상승에지는 제1제어신호(Φ1)의 상승에지에 동기화되고, 제4제어신호(Φ4)의 상승에지는 제2제어신호(Φ2)의 상승에지에 동기화되도록 할 수 있다.
상술한 제1실시예는 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단에서 바라본 통합전극의 커패시턴스의 값을 감소시키는 효과가 있는 반면, 상술한 제2실시예는 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단에서 바라본 통합전극의 커패시턴스의 값을 증가시키는 효과가 있다. 따라서 상술한 제1실시예는 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 감도를 증가시키고, 상술한 제2실시예는 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 감도를 감소시키는 효과가 있다.
도 9는 도 7에 나타낸 충전전류원 및 방전전류원의 내부 구성의 예를 자세히 나타낸 것이다.
충전전류원(121) 및 방전전류원(122)은 서로 대응되는 구성을 가질 수 있다. 이하, 충전전류원과 방전전류원을 전류원(121, 122)으로 통칭하여 설명할 수 있다.
충전전류원(121)(=제4전류원)은, 소스가 제1전위(구동전위(VDD))에 연결된 제1트랜지스터(M1), 제2트랜지스터(M2), 제3트랜지스터(M3), 및 제4트랜지스터(M4)를 포함할 수 있다. 그리고 제1트랜지스터(M1)의 드레인에 연결된 전류원(IREF1)을 포함할 수 있다.
제1트랜지스터(M1)의 드레인은, 제1트랜지스터(M1), 제2트랜지스터(M2), 제3트랜지스터(M3), 및 제4트랜지스터(M4)의 게이트들에 연결되어 있을 수 있다.
제2트랜지스터(M2), 제3트랜지스터(M3), 및 제4트랜지스터(M4)의 드레인을 통해 흐르는 전류들은 상기 충전전류원(121)의 출력전류(ICHG)의 적어도 일부 또는 전부를 구성할 수 있다,
이때, 충전전류원(121)은, 소스가 제2트랜지스터(M2)의 드레인에 연결된 제5트랜지스터(M5), 소스가 제3트랜지스터(M3)의 드레인에 연결된 제6트랜지스터(M6), 및 소스가 제4트랜지스터(M4)의 드레인에 연결된 제7트랜지스터(M7)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 충전전류원(121)의 출력전류의 크기 및 모양은 제5트랜지스터(M5), 제6트랜지스터(M6), 및 제7트랜지스터(M7)의 온오프 상태에 의해 결정될 수 있다.
제5트랜지스터(M5), 제6트랜지스터(M6), 및 제7트랜지스터(M7)의 온/오프 상태는 제어신호부(125)에서 제어할 수 있다.
방전전류원(122)(=제3전류원)은, 소스가 제2전위(기준전위(VEE))에 연결된 제16트랜지스터(M16), 제15트랜지스터(M15), 제14트랜지스터(M14), 및 제13트랜지스터(M13)를 포함할 수 있다. 그리고 제16트랜지스터(M16)의 드레인에 연결된 전류원(IREF2)을 포함할 수 있다.
제16트랜지스터(M16)의 드레인은, 제16트랜지스터(M16), 제15트랜지스터(M15), 제14트랜지스터(M14), 및 제13트랜지스터(M13)의 게이트들에 연결되어 있을 수 있다.
제15트랜지스터(M15), 제14트랜지스터(M14), 및 제13트랜지스터(M13)의 드레인을 통해 흐르는 전류들은 상기 방전전류원(122)의 출력전류(IDCHG)의 적어도 일부 또는 전부를 구성할 수 있다,
이때, 방전전류원(122)은, 소스가 제15트랜지스터(M15)의 드레인에 연결된 제12트랜지스터(M12), 소스가 제14트랜지스터(M14)의 드레인에 연결된 제11트랜지스터(M11), 및 소스가 제13트랜지스터(M13)의 드레인에 연결된 제10트랜지스터(M10)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 방전전류원(122)의 출력전류의 크기 및 모양은 제12트랜지스터(M12), 제11트랜지스터(M11), 및 제10트랜지스터(M10)의 온오프 상태에 의해 결정될 수 있다.
제12트랜지스터(M12), 제11트랜지스터(M11), 및 제10트랜지스터(M10)의 온/오프 상태는 제어신호부(125)에서 제어할 수 있다.
제어신호부(125)는 제1제어신호(Φ1) 및 제2제어신호(Φ2)를 단자(TE1, TE2)를 통해 입력받을 수 있다. 제어신호부(125)는 제1제어신호(Φ1) 및 제2제어신호(Φ2)를 기초로, 도 8에 예시한 제3제어신호(Φ3) 및 제4제어신호(Φ4)를 생성하여 단자(TE3, TE4)를 통해 출력할 수 있다.
도 9에서 트랜지스터 M8, M9는 각각 도 8의 스위치 SWL. SWH를 나타낸다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 터치입력 감지장치를 도 7 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 이 터치 칩은, 대기모드 감지회로모듈(30_T) 및 보상회로(60)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자(IN) 및 상기 보상회로의 출력단자는 통합전극(11)에 함께 연결되어 있고, 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자를 통해 흐르는 제1전류(II)의 방향전환과 상기 보상회로의 출력단자를 통해 흐르는 제2전류(ICQ)의 방향전환은 서로 동기화되어 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제1전류의 부호와 상기 제2전류의 부호는 서로 동일할 수 있다. 또는, 상기 제1전류의 부호와 상기 제2전류의 부호는 서로 다를 수 있다.
이때, 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)은 연산증폭기a(OAa) 및 연산증폭기b(OAb)를 포함하며, 상기연산증폭기a(OAa)의 비반전 입력단자에는 미리 결정된 제1기준전압(VREF_H)이 인가되고, 상기 연산증폭기b(OAb)의 비반전 입력단자에는 미리 결정된 제2기준전압(VREF_L)이 인가되며, 상기 통합전극(11)은 상기 제1연산증폭기의 반전 입력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전 입력단자에 감지회로 스위치부(410)를 통해 선택적으로 연결되도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 연산증폭기a(OAa)와 상기 연산증폭기b(OAb)는 각각 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자를 통해 흐르는 전류를 적분하는 적분 커패시터(CS1, CS2)를 포함하며, 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 출력신호는 상기 연산증폭기a(OAa)의 출력단자a(VOUTa)와 상기 연산증폭기b(OAb)의 출력단자b(VOUTb) 간의 전위차로서 제공될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유용량 보상회로(60)의 예를 나타낸 것이다.
부유용량 보상회로(60)에는 상기 감지회로 스위치부(410)와 동기화되어 동작하는 제2보상회로 스위치부(401)가 포함되어 있을 수 있다. 제2보상회로 스위치부(401)는 감지회로 스위치부(410)와 동기화됨으로써, 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 입력단자에 입력되는 전류(II)의 부호와 부유용량 보상회로(60)의 출력단자에 입력되는 전류(ICQ)의 부호가 시간에 따라 동기화되도록 조절할 수 있다. 여기서 전류(II)와 전류(ICQ)의 부호가 시간에 따라 동기화된다는 것은, 전류(II)의 부호가 바뀌는 순간에 전류(ICQ)의 부호도 바뀐다는 것을 의미할 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 일 실시예에서는 특정 시점에 있어서 전류(II)와 전류(ICQ)의 부호가 동일하도록 할 수 있다.
도 11은 도 10에 나타낸 부유용량 보상회로의 시간에 따른 동작 특성을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램이다.
도 11에서 연산증폭기(300)의 출력단자에서의 전압(VS)은 신호(VIN)의 시간에 따른 변화 패턴을 추종하도록 설계할 수 있다. 그리고 도 11에 나타낸 실시예에서, 보상 커패시터(Ccomp)에 축적되는 전하(Qcomp)의 양 및 부호의 패턴은 전압(VS)이 나타내는 패턴을 따를 수 있다.
도 10 및 도 11을 함께 참조하여 설명하면, 제1보상전위(VRH)는 제1기준전압(VREF_H)보다 큰 전압(VREF_H')을 갖고, 제2보상전위(VRL)는 제2기준전압(VREF_L)보다 작은 전압(VREF_L')을 가질 수 있다(단, VREF_H>VREF_L).
이와 달리, 본 발명에 따른 또 다른 실시예에서는 특정 시점에 있어서 전류(II)와 전류(ICQ)의 부호를 서로 다르게 할 수도 있다. 상기 또 다른 실시예를 구현하기 위하여, 도 11에 나타낸 제1보상전위(VRH)는 제1기준전압(VREF_H)보다 작은 전압(VREF_H″)을 갖도록 변경하고, 제2보상전위(VRL)는 제2기준전압(VREF_L)보다 큰 전압(VREF_L″)을 갖도록 변경할 수 있다(단, VREF_H>VREF_L).
특정 시점에 있어서 전류(II)와 전류(ICQ)의 부호가 동일하도록 하는 상술한 일 실시예는 터치입력 검출회로의 입력단에서 바라본 터치입력 검출전극의 커패시턴스의 값을 감소시키는 효과가 있다. 반면, 특정 시점에 있어서 전류(II)와 전류(ICQ)의 부호가 서로 다르도록 하는 상술한 또 다른 실시예는 터치입력 검출회로의 입력단에서 바라본 터치입력 검출전극의 커패시턴스의 값을 증가시키는 효과가 있다. 따라서 상술한 일 실시예는 터치입력 검출회로의 감도를 증가시키고, 상술한 또 다른 실시예는 터치입력 검출회로의 감도를 감소시키는 효과가 있다.
도 12 내지 도 15는 는 본 발명에 의해 제공되는 터치입력 감지장치의 다양한 변형예를 설명하기 위한 것으로서, 특히 대기모드 감지회로모듈과 대기모드 감지회로모듈에 의한 구성의 변형예를 설명하기 위한 것이다.
도 12에 나타낸 터치입력 감지장치에서는, 도 2에 나타낸 것과 마찬가지로, 대기모드 감지회로모듈(30_T)이 1개만 제공되며, 대기모드 감지회로모듈(30_T)이 감지회로모듈들(30_1~30_L)과는 서로 구분되는 예를 나타낸다. 이때, 상기 제2스위치부(220)는 터치스크린패널(10)에 포함된 N개의 행전극들(Y1~YN) 및 M개의 열전극들(X1~XM)을 모두 서로 연결하여 상기 1개만 제공되어 있는 대기모드 감지회로모듈(30_T)에 연결할 수 있다.
도 13에 나타낸 터치입력 감지장치에서는, 대기모드 감지회로모듈(30_T)이 2개 이상 제공되며, 각 대기모드 감지회로모듈(30_T)이 감지회로모듈들(30_1~30_L)과는 서로 구분되는 예를 나타낸다. 이때, 상기 제2스위치부(220)는 터치스크린패널(10)에 포함된 N개의 행전극들(Y1~YN) 및 M개의 열전극들(X1~XM) 중 일부를 서로 연결하여 상기 2개 이상의 대기모드 감지회로모듈(30_T) 중 제1 대기모드 감지회로모듈(30_T,311)에 연결하고, 상기 일부를 제외한 다른 일부 또는 전부를 상기 2개 이상의 대기모드 감지회로모듈(30_T) 중 제2 대기모드 감지회로모듈(30_T,312)에 연결할 수 있다.
도 14에 나타낸 터치입력 감지장치에서는, 대기모드 감지회로모듈(30_T)이 1개만 제공되며, 특정 감지회로모듈들(ex: 30_1)이 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 역할을 함께 하는 예를 나타낸다. 도 14에서 제1감지회로모듈(313)은, 상기 터치입력 대기모드에서는 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 기능을 수행하며, 상기 터치입력 동작모드에서는 상기 감지회로모듈(30_1)의 기능을 수행할 수 있다.
도 15에 나타낸 터치입력 감지장치에서는, 대기모드 감지회로모듈(30_T)이 2개 이상 제공되며, 이 중 제1 대기모드 감지회로모듈(311)은 감지회로모듈들(30_1~30_L)과는 서로 구분되지만, 제2 대기모드 감지회로모듈(313)은 특정 감지회로모듈들(ex: 30_1)의 역할을 함께 수행하는 예를 나타낸다. 도 15에서 제1감지회로모듈(313)은, 상기 터치입력 대기모드에서는 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 기능을 수행하며, 상기 터치입력 동작모드에서는 상기 감지회로모듈(30_1)의 기능을 수행할 수 있다. 이때, 상기 제2스위치부(220)는 터치스크린패널(10)에 포함된 N개의 행전극들(Y1~YN) 및 M개의 열전극들(X1~XM) 중 일부를 서로 연결하여 상기 2개 이상의 대기모드 감지회로모듈(30_T) 중 제1 대기모드 감지회로모듈(30_T,311)에 연결하고, 상기 일부를 제외한 다른 일부 또는 전부를 상기 2개 이상의 대기모드 감지회로모듈(30_T) 중 제2 대기모드 감지회로모듈(30_T,313)에 연결할 수 있다.
도 12 내지 도 15를 통해 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치입력 감지장치에서, 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 개수는 언제나 상기 감지회로모듈(30_1 ~ 30_L)의 개수 L보다 작을 수 있다.
도 16은 도 5에 제시한 통합전극(11)과 터치스크린패널(10)에 포함된 N개의 행전극들(Y1~YN) 및 M개의 열전극들(X1~XM)과의 관계를 나타내는 도면이다.
스위치부(20)에 의해 N개의 행전극들(Y1~YN) 및 M개의 열전극들(X1~XM)이 모두 서로 연결되어 형성되는 등가전극을 상기 통합전극(11)으로 지칭할 수 있다.
또는 도 13 및 도 15에서 설명한 바와 같이, 대기모드 감지회로모듈(30_T)이 복수 개 존재하는 경우, 각각의 대기모드 감지회로모듈(30_T)에 연결되는 통합전극(11)은, 도 16에 도시한 것과는 달리, N개의 행전극들(Y1~YN) 및 M개의 열전극들(X1~XM) 중 일부만이 서로 연결되어 형성되는 등가전극일 수 있다.
도 2 내지 도 6을 다시 참조하면, 대기모드 감지회로모듈(30_T)의 피드백 커패시터(CST)의 용량을 증가시키는 경우, 상기 대기모드 감지회로모듈(30_T)을 포함하는 칩이 크기가 증가하는 문제가 발생한다. 이하, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 구조를 설명한다.
<제1실시예>
도 17은 본 발명의 제1실시예에 따른 제1AFE부(40, 41)의 구조를 나타낸 것이다.
제1AFE부(40, 41)는 도 2에 나타낸 AFE부(30)의 기능을 대체할 수 있다. 도 2에 도시한 AFE부(30)를 제1AFE부(40, 41)로 대체함으로써 도 2에 도시한 터치입력 감지장치(1)를 제공할 수 있다.
제1AFE부(40, 41)는 제1대기모드 감지회로부(1401, 411), 제1동작모드 감지회로부(1402, 412), 제1공유 커패시터부(1403, 413), 및 모드변환 스위치부(500)를 포함할 수 있다.
제1대기모드 감지회로부(1401, 411)는 도 2에 나타낸 대기모드용 연산증폭기(OAT)를 포함하지만, 대기모드용 연산증폭기(OAT)에 전용으로 연결된 피드백 커패시터(CST)는 존재하지 않는다.
제1동작모드 감지회로부(1402, 412)는 도 2에 나타낸 연산증폭기들(OA1~OAL) 및 그 주변 구성들을 포함하지만, 도 2에 나타낸 피드백 커패시터들(CS1~CSL)을 포함하지는 않는다. 도 17에 도시된 제1공유 커패시터부(1403, 413)에 포함된 피드백 커패시터들(CS1~CSL)은 각각 도 2의 피드백 커패시터들(CS1~CSL)에 대응될 수 있다.
모드변환 스위치부(500)는, 대기모드 스위치 그룹에 속한 스위치들(ST1~STL) 및 동작모드 스위치 그룹에 속한 스위치들(S1~SL)을 포함할 수 있다.
대기모드 스위치 그룹에 속한 스위치들(ST1~STL)은, 상기 터치입력 대기모드에서 피드백 커패시터들(CS1~CSL)을 모두 대기모드용 연산증폭기(OAT)에 연결하고, 상기 터치입력 동작모드에서 피드백 커패시터들(CS1~CSL)을 모두 대기모드용 연산증폭기(OAT)로부터 분리하도록 동작할 수 있다. 상기 터치입력 대기모드에서 피드백 커패시터들(CS1~CSL)은 대기모드용 연산증폭기(OAT)의 반전 입력단자 및 출력단자 사이에 병렬로 연결될 수 있다.
동작모드 스위치 그룹에 속한 스위치들(S1~SL)은, 상기 터치입력 대기모드에서 피드백 커패시터들(CS1~CSL)을 각각 대응하는 연산증폭기들(OA1~OAL)로부터 분리하고, 상기 터치입력 동작모드에서 피드백 커패시터들(CS1~CSL)을 각각 대응하는 연산증폭기들(OA1~OAL)에 연결하도록 동작할 수 있다. 예컨대, 상기 터치입력 동작모드에서 제k피드백 커패시터(CSk)의 양 단자는 제k연산증폭기(OAk)의 반전 입력단자와 출력단자에 연결될 수 있다(k=1, 2, 3, ..., L).
대기모드 스위치 그룹에 속한 스위치들(ST1~STL)이 온 상태를 유지하는 동안 동작모드 스위치 그룹에 속한 스위치들(S1~SL)은 오프상태를 유지할 수 있으며, 반대로 동작모드 스위치 그룹에 속한 스위치들(S1~SL)이 온 상태를 유지하는 동안 대기모드 스위치 그룹에 속한 스위치들(ST1~STL)은 오프상태를 유지할 수 있다.
한 개의 연산증폭기와 한 개의 피드백 커패시터에 의해 한 개의 출력전압이 제공된다고 가정하고, 이때, 제1AFE부(40, 41)에 연산증폭기들(OA1~OAL)이 L개 포함되어 있고 및 그리고 피드백 커패시터들(CS1~CSL)이 L개 포함되어 있는 경우, 대기모드 스위치 그룹에 속한 스위치들(ST1~STL)은 총 2*L개 존재하고, 동작모드 스위치 그룹에 속한 스위치들(S1~SL)은 총 2*L개 존재할 수 있다.
도 17에 제시한 회로를 이용함으로써, 대기모드용 연산증폭기(OAT)의 반전 입력단자와 출력단자 간의 피드백 경로 상에 전용의 피드백 커패시터(CST)를 제공하지 않더라도, 피드백 커패시터들(CS1~CSL)을 시분할하여 대기모드용 연산증폭기(OAT)의 상기 피드백 경로 상에 연결함으로써 초기 터치입력신호를 검출할 수 있다.
이때, 도 2에 나타낸 실시예와 같이, 대기모드용 연산증폭기(OAT)의 반전 입력단자 및 연산증폭기들(OA1~OAL)의 반전 입력단자들은 도 2에 나타낸 스위치부(20)의 동작에 따라 행전극들 및/또는 열전극들에 연결될 수 있다. 그리고 대기모드용 연산증폭기(OAT)의 비반전 입력단자에는 기준전압(VRT)이 제공될 수 있고, 연산증폭기들(OA1~OAL)의 비반전 입력단자들에는 각각 기준전압(VR)이 제공될 수 있다. 이때, 기준전압(VRT)는 기준전압(VR)과 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 대기모드용 연산증폭기(OAT) 및 연산증폭기들(OA1~OAL)의 출력단자들은 도 2에 나타낸 대기모드용 연산증폭기(OAT) 및 연산증폭기들(OA1~OAL)의 출력단자들에 각각 대응될 수 있다.
상술한 제1실시예에 따르면, 대기모드용 연산증폭기(OAT)를 위한 전용의 피드백 커패시터(CST)를 제공하지 않더라도 도 2에 나타낸 터치입력 감지장치(1)와 동일한 효과를 제공하면서도, 제1AFE부(40, 41)를 포함하는 칩의 크기를 일정 수준 이하로 제한할 수 있다.
<제2실시예>
도 18은 상기 제1실시예의 변형 실시예인 제2실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제2실시예에 따른 제2AFE부(40, 42)의 구조를 나타낸 것이다.
제2AFE부(40, 42)는 도 2에 나타낸 AFE부(30)의 기능 또는 도 17에 나타낸 제1AFE부(40, 41)의 기능을 대체할 수 있다.
제2AFE부(40, 42)는 제2대기모드 감지회로부(1401, 421), 제2동작모드 감지회로부(1402, 422), 제2공유 커패시터부(1403, 423), 및 모드변환 스위치부(500)를 포함할 수 있다.
제2대기모드 감지회로부(1401, 421), 제2동작모드 감지회로부(1402, 422), 및 제2공유 커패시터부(1403, 423)은 각각, 제1AFE부(40, 41)의 제1대기모드 감지회로부(1401, 411), 제1동작모드 감지회로부(1402, 412), 및 제1공유 커패시터부(1403, 413)에 대응한다.
제2AFE부(40, 42)의 구조는, 대기모드용 연산증폭기(OAT)의 반전 입력단자와 출력단자 사이에 상시 연결되는 전용 피드백 커패시터(CST0), 및 제k연산증폭기(OAk)의 반전 입력단자와 출력단자 사이에 상시 연결되는 전용 피드백 커패시터(CSk0)가 더 포함되어 있다는 점 이외에는, 제1AFE부(40, 41)의 구조와 동일하다(k=1, 2, 3, ..., L).
이때, 도 18에 나타낸 대기모드용 연산증폭기(OAT)에 연결되는 피드백 커패시터(CST0)의 값은, 도 2에 나타낸 피드백 커패시터(CST)의 값보다 작을 수 있다.
<제3실시예>
도 19는 상기 제1실시예의 변형 실시예인 제3실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제3실시예에 따른 제3AFE부(40, 43)의 구조를 나타낸 것이다.
제3AFE부(40, 43)는 도 2에 나타낸 AFE부(30)의 기능, 또는 도 17에 나타낸 제1AFE부(40, 41)의 기능, 또는 도 18에 나타낸 제2AFE부(40, 42)의 기능을 대체할 수 있다.
제3AFE부(40, 43)는 제3대기모드 감지회로부(1401, 431), 제3동작모드 감지회로부(1402, 432), 제3공유 커패시터부(1403, 433), 및 모드변환 스위치부(500)를 포함할 수 있다.
제3대기모드 감지회로부(1401, 431), 제3동작모드 감지회로부(1402, 432), 및 제3공유 커패시터부(1403, 433)는 각각, 제1AFE부(40, 41)의 제1대기모드 감지회로부(1401, 411), 제1동작모드 감지회로부(1402, 412), 및 제1공유 커패시터부(1403, 413)에 대응한다.
상술한 제1실시예에서는 터치입력 감지장치에 터치입력 대기모드를 위한 대기모드용 연산증폭기(OAT)가 1개만 제공되었다.
제3AFE부(40, 43)의 구조는, 제3대기모드 감지회로부(1401, 431)가 2개 이상의 대기모드용 연산증폭기들(OAT1~OATK)이 제공된다는 점 이외에는, 제1AFE부(40, 41)의 구조와 동일하다(K는 2 이상의 자연수).
이하, 상기 복수 개의 대기모드용 연산증폭기들과 제3공유 커패시터부(1403, 433)에 포함된 복수 개의 피드백 커패시터들 간의 연결 관계를 설명한다.
상기 터치입력 대기모드에서, 상기 복수 개의 대기모드용 연산증폭기들(OAT1~OATK) 중 임의의 제m 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자 사이에는 제3공유 커패시터부(1403, 433)에 포함된 복수 개의 피드백 커패시터들 중 제m그룹의 피드백 커패시터들이 병렬로 연결될 수 있다. 그리고 상기 터치입력 대기모드에서, 상기 복수 개의 대기모드용 연산증폭기들 중 임의의 제n 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자 사이에는 제3공유 커패시터부(1403, 433)에 포함된 복수 개의 피드백 커패시터들 중 제n그룹의 피드백 커패시터들이 병렬로 연결될 수 있다. 이때, n과 m은 서로 다른 자연수이고, m 및 n은 각각 K이하의 값을 가질 수 있다. 그리고 상기 제m그룹의 피드백 커패시터들 중 어느 하나도 상기 제n그룹에 속하지 않는다.
도 19에 나타낸 예에서는, 제1 대기모드용 연산증폭기(OAT1)의 반전 입력단자 및 출력단자 사이에는 제3공유 커패시터부(1403, 433)에 포함된 복수 개의 피드백 커패시터들 중 제1그룹의 피드백 커패시터들(CS1, ..., CSM)이 병렬로 연결된다. 그리고 제K 대기모드용 연산증폭기(OATK)의 반전 입력단자 및 출력단자 사이에는 제3공유 커패시터부(1403, 433)에 포함된 복수 개의 피드백 커패시터들 중 제K그룹의 피드백 커패시터들(CSL, ..., CSN)이 병렬로 연결된다.
상기 터치입력 대기모드에서, 상기 복수 개의 대기모드용 연산증폭기들(OAT1~OATK) 중 제k 대기모드용 연산증폭기(OATk)의 반전 입력단자 및 출력단자 사이에는 제3공유 커패시터부(1403, 433)에 포함된 복수 개의 피드백 커패시터들 중 제k그룹의 피드백 커패시터들이 병렬로 연결될 수 있다. 이때, 제3동작모드 감지회로부(1402, 432)에 포함된 연산증폭기들 중에서 상기 터치입력 동작모드에서 상기 제k그룹의 피드백 커패시터들이 각각 연결되는 연산증폭기들로 이루어지는 제k그룹의 연산증폭기들을 정의할 수 있다. 그리고 상기 터치입력 동작모드에서 상기 제k그룹의 연산증폭기들 각각의 반전 입력단자에 연결되는 열전극들 및/또는 행전극들로 이루어지는 제k그룹의 전극들을 정의할 수 있다. 이때 상기 터치입력 대기모드에서, 제k 대기모드용 연산증폭기(OATk)의 반전 입력단자에는 상기 제k그룹의 전극들이 모두 연결되어 형성된 제k 부분 통합전극(11_k)이 연결될 수 있다. 각 열전극 및/또는 행전극을 특정한 상기 연산증폭기 또는 특정한 상기 대기모드용 연산증폭기에 연결하는 것은 스위치부(20)에 의해 수행될 수 있다.
스위치부(20)는, 상기 터치입력 대기모드에서, 상기 제k 부분 통합전극(11_k)를 형성하고, 상기 형성된 상기 제k 부분 통합전극(11_k)을 제k 대기모드용 연산증폭기(OATk)의 반전 입력단자에 연결하도록 제어될 수 있다. 이때, 상기 제k 부분 통합전극(11_k)은, N개의 행전극들(Y1~YN) 및 M개의 열전극들(X1~XM) 중 상기 터치입력 동작모드에서 상기 제k그룹의 연산증폭기들 각각의 반전 입력단자에 연결되는 전극들로 구성될 수 있다.
예컨대, 도 19에 나타낸 예에서는, 상기 터치입력 동작모드에서, 제1그룹의 연산증폭기들에 포함되어 있는 제1 연산증폭기(OA1)의 반전 입력단자에 제1열전극(X1)이 연결되고, 마찬가지로 상기 제1그룹의 연산증폭기들에 포함되어 있는 제M 연산증폭기(OAM)의 반전 입력단자에 제1행전극(Y1)이 연결된다. 이때, 상기 터치입력 대기모드에서, 제1그룹의 피드백 커패시터들(CS1, ..., CSM)을 상기 제1그룹의 연산증폭기들과 시분할하여 공유하는 제1 대기모드용 연산증폭기(OAT1)의 반전 입력단자에는, 상기 제1열전극(X1) 및 상기 제1행전극(Y1)을 포함하는 제1그룹의 전극들이 모두 연결되어 형성되는 제1 부분 통합전극(11_1)이 연결될 수 있다.
마찬가지로, 도 19에 나타낸 예에서는, 상기 터치입력 동작모드에서, 제K그룹의 연산증폭기들에 포함되어 있는 제L 연산증폭기(OAL)의 반전 입력단자에 제2열전극(X2)이 연결되고, 마찬가지로 상기 제K그룹의 연산증폭기들에 포함되어 있는 제N 연산증폭기(OAN)의 반전 입력단자에 제2행전극(Y2)이 연결된다. 이때, 상기 터치입력 대기모드에서, 제K그룹의 피드백 커패시터들(CSL, ..., CSN)을 상기 제K그룹의 연산증폭기들과 시분할하여 공유하는 제K 대기모드용 연산증폭기(OATK)의 반전 입력단자에는, 상기 제2열전극(X2) 및 상기 제2행전극(Y2)을 포함하는 제K그룹의 전극들이 모두 연결되어 형성되는 제K 부분 통합전극(11_K)이 연결될 수 있다.
<제4실시예>
도 20은 상기 제2실시예 및 상기 제3실시예의 변형 실시예인 제4실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명의 제4실시예에 따른 제4AFE부(40, 44)의 구조를 나타낸 것이다.
제4AFE부(40, 44)는 도 2에 나타낸 AFE부(30)의 기능, 또는 도 17에 나타낸 제1AFE부(40, 41)의 기능, 또는 도 18에 나타낸 제2AFE부(40, 42)의 기능, 또는 도 19에 나타낸 제3AFE부(40, 43)의 기능을 대체할 수 있다.
제4AFE부(40, 44)는 제4대기모드 감지회로부(1401, 441), 제4동작모드 감지회로부(1402, 442), 제4공유 커패시터부(1403, 443), 및 모드변환 스위치부(500)를 포함할 수 있다.
제4대기모드 감지회로부(1401, 441), 제4동작모드 감지회로부(1402, 442), 및 제4공유 커패시터부(1403, 443)는, 각각 제3대기모드 감지회로부(1401, 431), 제3동작모드 감지회로부(1402, 432), 및 제3공유 커패시터부(1403, 433)에 대응한다.
제4AFE부(40, 44)의 구조는, 제k 대기모드용 연산증폭기(OATk)의 반전 입력단자와 출력단자 사이에 상시 연결되는 전용 피드백 커패시터(CSTk)(k=1, 2, 3, ..., K), 및 제k연산증폭기(OAk)의 반전 입력단자와 출력단자 사이에 상시 연결되는 전용 피드백 커패시터(CSk0)가 더 포함되어 있다는 점 이외에는, 제3AFE부(40, 43)의 구조와 동일하다.
도 17 내지 도 20의 모드변환 스위치부(500)는 도 2에서 설명한 연산처리 및 구동제어부에 의해 제어될 수 있다.
상술한 제1AFE부, 제2AFE부, 제3AFE부, 및 제4AFE부를 통칭 AFE부라고 지칭할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.
X1~XM, Y1~YN: 복수 개의 전극들 10: 터치스크린패널
11: 통합전극 30_1~30_L: 복수 개의 감지회로모듈
30_T: 대기모드 감지회로모듈 4: TX구동부
50: 연산처리 및 구동제어부 120: 제1스위치부
220: 제2스위치부 410: 감지회로 스위치부
40: AFE부
500: 모드변환 스위치부
1401: 대기모드 감지회로부
1402: 동작모드 감지회로부
1403: 공유 커패시터부

Claims (9)

  1. 터치입력 동작모드와 터치입력 대기모드를 제공하는 터치입력 감지장치로서,
    복수 개의 전극들; 및 AFE부(40)를 포함하며,
    상기 AFE부는, ① 복수 개의 연산증폭기들로서, 상기 터치입력 동작모드에서 상기 복수 개의 전극들 각각이 상기 복수 개의 연산증폭기들 중 어느 하나에 연결되는, 상기 복수 개의 연산증폭기들을 포함하는 동작모드 감지회로부(1402); ② 상기 터치입력 대기모드에서 상기 복수 개의 전극들 중 두 개 이상의 전극들이 서로 전기적으로 연결되어 형성된 전극이 연결되는 제1 대기모드용 연산증폭기를 포함하는 대기모드 감지회로부(1401); ③ 복수 개의 피드백 커패시터들을 포함하는 공유 커패시터부(1403); 및 ④ 모드변환 스위치부(500);를 포함하며,
    상기 모드변환 스위치부는, ① 상기 터치입력 대기모드에서, 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 적어도 두 개 이상의 또는 전체의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를, 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있고, 그리고 ② 상기 터치입력 동작모드에서, 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를 상기 각각의 피드백 커패시터에 대응하는 상기 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있는,
    터치입력 감지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 전극들과 상기 AFE부 간에 연결된 제2스위치부(20); 및 연산처리 및 구동제어부(50)를 더 포함하며,
    상기 연산처리 및 구동제어부는, 상기 터치입력 대기모드에서 상기 복수 개의 전극들을 서로 연결하여 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자에 연결하도록 상기 제2스위치부를 제어하도록 되어 있고,
    상기 연산처리 및 구동제어부는 상기 모드변환 스위치부의 동작을 제어하도록 되어 있는,
    터치입력 감지장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 모드변환 스위치부는, ① 상기 터치입력 대기모드에서, 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 적어도 두 개 이상 또는 전체의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를, 상기 동작모드 감지회로부로부터 분리하도록 구성되어 있고, 그리고 ② 상기 터치입력 동작모드에서, 상기 연산증폭기에 연결된 상기 피드백 커패시터를 상기 대기모드 감지회로부터 분리하도록 구성되어 있는, 터치입력 감지장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 연산증폭기들 및 상기 제1 대기모드용 연산증폭기 중 하나 이상의 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자 사이에 언제나 연결되어 있는 커패시터를 더 포함하는, 터치입력 감지장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대기모드 감지회로부는 상기 터치입력 대기모드에서 상기 복수 개의 전극들 중 다른 두 개 이상의 전극들이 서로 전기적으로 연결되어 형성된 전극이 연결되는 제2 대기모드용 연산증폭기를 더 포함하며,
    상기 모드변환 스위치부는, 상기 터치입력 대기모드에서, ① 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 적어도 일부의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를, 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있고, 그리고 ② 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 다른 일부의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를, 상기 제2 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있는,
    터치입력 감지장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수 개의 연산증폭기들, 상기 제1 대기모드용 연산증폭기, 및 상기 제2 대기모드용 연산증폭기 중 하나 이상의 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자 사이에 언제나 연결되어 있는 커패시터를 더 포함하는, 터치입력 감지장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 터치입력 대기모드에서, 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자 사이에는 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 제1그룹의 피드백 커패시터들이 병렬로 연결되며,
    상기 복수 개의 전극들 중 상기 터치입력 동작모드에서 상기 제1그룹의 피드백 커패시터들이 각각 연결되는 제1그룹의 연산증폭기들의 반전 입력단자에 연결되도록 되어 있는 제1그룹의 전극들이 모두 전기적으로 연결되어 형성된 제1 부분 통합전극은, 상기 터치입력 대기모드에서 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    터치입력 감지장치.
  8. 복수 개의 전극들에 연결되도록 되어 있으며, 터치입력 동작모드와 터치입력 대기모드를 제공하는 터치입력 감지IC로서,
    복수 개의 연산증폭기들로서, 상기 터치입력 동작모드에서 상기 복수 개의 전극들 각각이 상기 복수 개의 연산증폭기들 중 어느 하나에 연결되는, 상기 복수 개의 연산증폭기들을 포함하는 동작모드 감지회로부(1402);
    상기 터치입력 대기모드에서 상기 복수 개의 전극들 중 두 개 이상의 전극들이 서로 전기적으로 연결되어 형성된 전극이 연결되는 제1 대기모드용 연산증폭기를 포함하는 대기모드 감지회로부(1401);
    복수 개의 피드백 커패시터들을 포함하는 공유 커패시터부(1403); 및
    모드변환 스위치부(500);
    를 포함하며,
    상기 모드변환 스위치부는, ① 상기 터치입력 대기모드에서, 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 적어도 두 개 이상 또는 전체의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를, 상기 제1 대기모드용 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있고, 그리고 ② 상기 터치입력 동작모드에서, 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 각각의 양 단자를 상기 각각의 피드백 커패시터에 대응하는 상기 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 구성되어 있는,
    터치입력 감지IC.
  9. 복수 개의 연산증폭기들;
    제1 대기모드용 연산증폭기;
    복수 개의 피드백 커패시터들을 포함하는 공유 커패시터부;
    ① 터치입력 동작모드에서 복수 개의 전극들 각각을 대응하는 상기 연산증폭기에게 연결하도록 되어 있고, 그리고 ② 터치입력 대기모드에서 복수 개의 전극들 중 적어도 일부의 전극들을 서로 연결하여 통합전극을 형성하고 상기 형성된 통합전극을 상기 제1 대기모드용 연산증폭기에게 연결하도록 되어 있는 제2스위치부; 및
    ① 상기 터치입력 동작모드에서 각각의 상기 피드백 커패시터의 양 단부를 이에 대응하는 각각의 상기 연산증폭기의 반전 입력단자 및 출력단자에 연결하도록 되어 있고, ② 상기 터치입력 대기모드에서 상기 복수 개의 피드백 커패시터들 중 적어도 두 개 이상의 피드백 커패시터들 각각의 양 단부를 상기 제1 대기모드용 연산증폭기에 연결하도록 되어 있는, 모드변환 스위치부;
    를 포함하는,
    터치입력 감지IC.
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