KR20140017327A - 정전용량 감지 장치 및 터치스크린 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정전용량 감지 장치 및 정전용량 감지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 커패시터를 충전 및 방전시키는 구동회로부, 및 상기 커패시터에 충전된 전하를 적분하는 적분회로부를 포함하며, 상기 적분회로부는 상기 커패시터에 충전된 전하를 적분하여 양의 제1 전압 및 음의 제2 전압을 출력하는 정전용량 감지 장치를 제안한다.
Description
본 발명은 잡음에 의한 영향을 최소화할 수 있는 정전용량 감지 장치 및 터치스크린 장치에 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. 정확한 터치 입력의 좌표 계산을 위해서는 터치 입력에 의해 생성되는 정전용량 변화를 정확하게 감지할 수 있는 기술이 필요하나, 무선 통신 모듈, 디스플레이 장치 등에서 전기적 잡음이 발생하는 경우, 정전용량 변화를 정확하게 감지하는 데에 방해가 될 수 있다.
선행기술문헌 중 특허문헌 1은 반전 적분회로 및 비반전 적분회로가 결합된 적분회로에 관한 것으로서, 2개의 연산증폭기의 반전단자에 각각 위상이 반대되는 신호를 인가하여 잡음을 제거하고자 하나, 잡음의 주파수가 적분회로의 동작 주파수와 같거나 높은 경우에는 효과적으로 제거하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 보완하기 위한 것으로서, 측정하고자 하는 정전용량 변화에 잡음에 의한 영향이 발생하는 경우, 이를 최소화할 수 있는 방법을 제안한다. 본 발명에 따르면, 커패시터에 충전되는 전하을 서로 다른 시구간 동안 적분하여 생성된 양의 출력전압과 음의 출력전압의 차전압을 이용하여 잡음에 의한 영향을 제거한다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 커패시터를 충전 및 방전시키는 구동회로부, 상기 커패시터에 충전된 전하를 적분하는 적분회로부를 포함하며, 상기 적분회로부는 상기 커패시터에 충전된 전하를 적분하여 양의 제1 전압 및 음의 제2 전압을 출력하는 정전용량 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 적분회로부는, 상기 양의 제1 전압을 출력하는 적분 시구간은 상기 음의 제2 전압을 출력하는 적분 시구간과 겹치지 않는 정전용량 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 구동회로부는, 상기 커패시터의 제1 단자를 제1 전위(Vcc)와 연결하는 제1 스위치(SW1), 및 상기 커패시터의 제1 단자를 제2 전위(GND)와 연결하는 제2 스위치(SW2)를 포함하는 정전용량 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 적분회로부는, 상기 커패시터의 제2 단자와 일단이 연결되는 제3 스위치, 상기 커패시터의 제2 단자와 일단이 연결되는 제4 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치의 타단과 각각 연결되는 비반전 입력단자 및 반전 입력단자를 포함하는 연산증폭기, 상기 연산증폭기의 비반전 입력단자와 비반전 출력단자를 연결하는 제1 피드백 커패시터, 상기 연산증폭기의 반전 입력단자와 반전 출력단자를 연결하는 제2 피드백 커패시터를 포함하는 정전용량 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제1 스위치 및 제3 스위치는 제1 클록에 의해 구동되고, 상기 제2 스위치 및 제4 스위치는 제2 클록에 의해 구동되며, 상기 제1 클록과 상기 제2 클록은 서로 다른 주기 동안 온(on) 되는 정전용량 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제1 피드백 커패시터와 상기 제2 피드백 커패시터는 동일한 커패시스턴스를 가지는 정전용량 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 적분회로부는, 상기 제1 피드백 커패시터 및 상기 제2 피드백 커패시터와 각각 병렬로 연결되는 제1 리셋 스위치 및 제2 리셋 스위치를 더 포함하는 정전용량 감지 장치를 제안한다.
본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 복수의 구동전극과 복수의 감지전극을 포함하는 패널부, 상기 복수의 구동전극 각각에 구동신호를 인가하는 구동회로부, 상기 구동 신호가 인가된 구동전극과 상기 복수의 감지전극의 교차점에서 발생하는 정전용량 변화를 감지하는 감지회로부, 상기 구동회로부 및 상기 감지회로부의 동작을 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 감지회로부는 상기 감지전극에 충전된 전하를 적분하여 양의 제1 전압 및 음의 제2 전압을 출력하는 적분회로부를 포함하는 터치스크린 장치를 제안한다.
또한, 상기 적분회로부는, 상기 양의 제1 전압을 출력하는 적분 시구간의 적어도 일부는 상기 음의 제2 전압을 출력하는 적분 시구간과 겹치지 않는 터치스크린 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 적분회로부에서 출력되는 양의 전압 및 음의 전압의 차이에 따라 상기 패널부에 인가되는 터치 입력을 판단하는 터치스크린 장치를 제안한다.
본 발명에 따르면, 커패시터에 충전되는 전하을 서로 다른 시구간 동안 적분하여 생성된 양의 출력전압과 음의 출력전압의 차전위를 이용하여 잡음의 영향을 최소화하고 측정하고자 하는 정전용량의 변화를 정확하게 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 감지 장치를 포함하는 터치스크린 장치를 나타낸 도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 감지 장치를 도시한 블록도이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 감지 장치를 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제1 내지 제4 스위치(SW4)의 온/오프 타이밍을 나타낸 도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 감지 장치를 포함하는 터치스크린 장치를 나타낸 도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 감지 장치를 도시한 블록도이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 감지 장치를 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제1 내지 제4 스위치(SW4)의 온/오프 타이밍을 나타낸 도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션한 결과를 나타낸 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 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기(100)는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치(110), 입력부(120), 음성 출력을 위한 오디오부(130) 등을 포함하며, 디스플레이 장치(110)와 일체화되어 터치스크린 장치를 구비할 수 있다.
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) 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.
물론, 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 장치를 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 감지 장치를 포함하는 터치스크린 장치(200)를 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치스크린 장치(200)는 패널부(210), 구동회로부(220), 감지회로부(230), 신호변환부(240), 및 연산부(250)를 포함한다. 패널부(210)는 제1축 - 도 2의 가로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극과, 제1축에 교차하는 제2축 - 도 2의 세로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극을 포함할 수 있다. 제1 전극은 구동전극에 해당할 수 있고, 제2 전극은 감지전극에 해당할 수 있다.
제1 전극과 제2 전극의 교차점에서 생성되는 결합 정전용량 변화에 의해 전하가 충전 또는 방전되는 노드 커패시터가 형성될 수 있다. 제1 전극과 제2 전극의 교차점에서 발생하는 정전용량 변화는 구동회로부(220)에 의해 제1 전극에 인가되는 구동 신호에 의해 생성될 수 있다. 도2에서는 i번째 제1 전극과 j번째 제2 전극에 의해 형성되는 노드 커패시터를 Cij로 표시하였다. 한편, 구동회로부(220), 감지회로부(230), 신호변환부(240), 및 연산부는 하나의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다.
구동회로부(220)는 패널부(210)의 제1 전극에 소정의 구동 신호를 인가할 수 있다. 구동신호는 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 2에는 구동 신호를 생성 및 인가하기 위한 회로가 복수의 제1 전극 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.
감지회로부(230)는 노드 커패시터의 정전용량 변화를 감지하기 위한 적분회로부를 포함할 수 있다. 적분회로부는 적어도 하나의 연산 증폭기와 소정 용량을 갖는 커패시터 C1을 포함할 수 있으며, 연산 증폭기의 입력단이 제2 전극과 연결되어 노드 커패시터의 정전용량 변화를 전압 신호 등와 같은 아날로그 신호로 변환, 출력한다. 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하는 경우, 복수의 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 동시에 검출할 수 있으므로, 적분 회로는 제2 전극의 갯수 n개 만큼 구비될 수 있다.
신호변환부(240)는 적분 회로가 생성하는 아날로그 신호로부터 디지털 신호(SD)를 생성한다. 일례로, 신호 변환부는 전압 형태로 감지 회로부가 출력하는 아날로그 신호가 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호(SD)로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter) 회로 또는 감지회로부(230)가 출력하는 아날로그 신호의 레벨이 소정 시간 동안 변화하는 양을 측정하여 이를 디지털 신호(SD)로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 회로를 포함할 수 있다.
연산부(250)는 디지털 신호(SD)를 이용하여 패널부(210)에 인가된 접촉 입력을 판단한다. 일실시예로, 연산부(250)는 패널부(210)에 인가된 접촉 입력의 갯수, 좌표, 제스처 동작 등을 판단할 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 감지 장치 및 그 동작 방법을 설명한다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 감지 장치(300)를 도시한 블록도이다. 도 3를 참조하면 본 실시예에 따른 정전용량 감지 장치(300)는 구동회로부(310) 및 적분회로부(320)를 포함할 수 있다. 구동회로부(310)는 커패시터(Cm)에 연결되어, 커패시터(Cm)를 구동전원으로 충전시키고, 접지전압(GND)로 방전시킬 수 있다.
도 2에서 커패시터(Cm)는 본 실시예에 따른 정전용량 감지 장치(300)가 측정하고자 하는 정전용량을 충전한 커패시터에 해당한다. 일례로, 커패시터(Cm)은 정전용량 방식의 터치스크린에 포함되는 복수의 전극 사이에서 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance)에 대응할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 본 실시예에 따른 정전용량 감지 장치(300)가 정전용량 방식의 터치스크린에서 생성되는 정전용량 변화를 감지하는 것으로 가정한다. 이 경우, 커패시터(Cm)는 복수의 전극의 교차 지점에서 생성되는 결합 정전용량 변화에 의해 전하가 충전 또는 방전되는 노드 커패시터로 가정할 수 있다.
적분회로부(320)는 커패시터(Cm)에 충전된 전하를 적분하여 양의 제1 전압 및 제2 전압을 출력할 수 있다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 감지 장치(400)를 도시한 회로도이다. 도 4을 참조하면, 정전용량 감지 장치는 구동회로부(410), 적분회로부(420) 및 커패시터(Cm)를 포함할 수 있다. 이하, 구동회로부(410) 및 적분회로부(420)의 동작을 도 4을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
상기 구동회로부(410)는 커패시터(Cm)를 충전 및 방전시킬 수 있으며, 구동회로부(410)는 상기 커패시터(Cm)의 제1 단자를 제1 전위(Vcc)와 연결하는 제1 스위치(SW1) 및 상기 커패시터(Cm)의 제1 단자를 제2 전위(GND)와 연결하는 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다.
상기 적분회로부(420)는 커패시터(Cm)에 충전된 전하를 적분하여 양의 제1 전압 및 음의 제2 전압을 출력할 수 있으며, 적분회로부(420)는 상기 커패시터(Cm)의 제2 단자와 제3 스위치(SW3) 및 제4 스위치(SW4)를 통해 각각 연결되는 비반전 입력단자 및 반전 출력단자를 포함하는 연산증폭기, 상기 연산증폭기의 비반전 입력단자와 비반전 출력단자를 연결하는 제1 피드백 커패시터(Cm) 및 상기 연산증폭기의 반전 입력단자와 반전 출력단자를 연결하는 제2 피드백 커패시터(Cm)를 포함할 수 있다.
더하여, 상기 적분회로부(420)는 제1 피드백 커패시터(Cfb1)와 제2 피드백 커패시터(Cfb2)와 각각 병렬로 연결되는 제1 리셋 스위치(RSW1) 및 제2 리셋 스위치(RSW2)를 더 포함할 수 있다. 제1 리셋 스위치(RSW1) 및 제2 리셋 스위치(RSW2)가 온(on) 되면, 제1 피드백 커패시터(Cfb1)와 제2 피드백 커패시터(Cfb2)에 충전된 전하가 모두 방전되어 그 양단의 전압이 0이 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 내지 제4 스위치(SW1-SW4)의 온/오프 타이밍을 나타낸 도이다. 도5를 참조하면, 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3)는 제1 클록에 의해 구동되고, 제2 스위치(SW2) 및 제4 스위치(SW4)는 제2 클록에 의해 구동될 수 있다. 제1 클록과 제2 클록은 서로 다른 주기 동안 온(on)될 수 있다. 또한, 제1 클록의 온(on)되는 시간 간격은 제2 클록의 온(on)되는 시간 간격과 같을 수 있으며, 제1 클록의 오프(off)되는 시간 간격은 제2 클록의 오프(off)되는 시간 간격과 같을 수 있다.
즉, 제1 클록에 의해 구동되는 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3)와 제2 클록에 의해 구동되는 제2 스위치(SW2) 및 제4 스위치(SW4)는 중복되는 시간 없이 반복하여 온(on) 상태 로 될 수 있다.
전술한 도2의 터치스크린 장치와 도3 및 도4의 정전용량 감지 장치를 비교하면, 도2의 제1 전극과 제2 전극의 교차점에서 생성되는 노드 커패시터(C11~Cmn)는 도3 및 도4의 커패시터(Cm)에 대응한다. 또한 도2의 구동회로부(210)는 도3 및 도4의 구동회로부(310, 410)에, 도2의 감지회로부(230)는 도3 및 도4의 적분회로부(320, 420)를 포함하는 구성요소로 볼 수 있다.
도4 및 도 5를 참조하여 정전용량 감지 장치의 동작을 보다 자세히 설명한다. t1 시각의 직전에 커패시터(Cm), 제1 피드백 커패시터(Cfb1) 및 제2 피드백 커패시터(Cfb2)는 모두 방전된 것으로 가정한다.
t1 시각 직후에, 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3)는 온(on) 상태에 있고, 제2 스위치(SW2) 및 제4 스위치(SW4)는 오프(off) 상태에 있다. 이 때, 연산증폭기의 비반전 출력단자의 전위(Vo1)는 아래의 식 1과 같이 될 수 있다.
[수학식 1]
시각 t2 직후에, 제1 내지 제4 스위치(SW4)는 모두 오프(off) 상태에 있다. 커패시터 양 단의 전위차는 제1 전위(Vcc) 와 같은 크기로 유지될 수 있다.
시각 t3 직후에, 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3)는 오프(off) 상태에 있고, 제2 스위치(SW2) 및 제4 스위치(SW4)는 온(on) 상태에 있다. 이 때, 연산증폭기의 반전 출력단자의 전위는 아래의 식 2와 같이 될 수 있다.
[수학식 2]
시각 t4 직후에, 제1 내지 제4 스위치(SW4)는 모두 오프(off) 상태에 있다. 커패시터 양 단의 전위차는 제1 전위(Vcc)와 같은 크기로 유지될 수 있다. 시 구간 t1 ~ t5 이 N번 반복되는 경우, 제1 피드백 커패시터와 제2 피드백 커패시터에 충전된 전하는 방전되지 않기 때문에 연산증폭기의 비반전 출력단자의 전위 및 반전 출력단자의 전위는 계단식으로 증가 또는 감소할 수 있다. 시 구간 t1 ~ t5가 N번 반복되는 경우, 비반전 출력단자의 전위에서 반전 출력단자의 전위를 차감한 값은 아래의 식 3과 같이 될 수 있다.
[수학식 3]
이 때, 제1 피드백 커패시터(Cfb1)와 제2 피드백 커패시터(Cfb2)는 동일한 커패시스턴스 값은 동일한 값일 수 있다. 제1 피드백 커패시터(Cfb1)와 제2 피드백 커패시터(Cfb2)가 동일한 커패시스턴스 값(Cfb)을 같는 경우 식 3은 식4와 같을 수 있다.
[수학식 4]
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 도이다.
우선 도 6(a)는 잡음이 유입되지 않은 경우의 적분회로부의 비반전 출력단자의 전위와 반전 출력단자의 전위을 나타낸 것이며, 도6(b)는 잡음이 유입되지 않은 경우의 비반전 출력단자와 반전단자의 전위의 차를 나타낸 것이다. 도6(b)를 참조하면, 비반전 출력단자와 반전 출력단자의 전위의 차는 순차적으로 증가하여 약150us의 시간에서 346.479mV의 전위를 나타낸다.
도 7은 제1 클록 및 제2 클록의 동작 주파수보다 작은 주파수를 갖는 잡음이 유입되는 경우를 설명하기 위한 도이다. 도7(a)는 제1 클록 및 제2 클록의 동작 주파수보다 작은 주파수를 갖는 잡음이 유입되는 경우의 적분회로부의 비반전 출력단자의 전위와 반전 출력단자의 전위을 나타낸 것이며, 도7(b)는 제1 클록 및 제2 클록의 동작 주파수보다 작은 주파수를 갖는 잡음이 유입되는 경우의 비반전 출력단자와 반전 출력단자의 전위의 차를 나타낸 것이다. 도7(b)를 참조하면, 비반전 출력단자와 반전단자의 전위의 차는 10us에서 잡음에 의해 순간적으로 -150mV까지 감소한다. 그러나, 최종적으로 포화되는 전위는 357.614mV로서 잡음이 유입되지 않은 경우를 가정한 도 6의 시뮬레이션 결과인 346.479mV와 거의 차이가 없다. 따라서, 본 실시예에 따른 정전용량 감지 장치에서 잡음으로 인한 영향을 상당부분 제거하였음을 확인할 수 있다.
도 8은 제1 클록 및 제2 클록의 동작 주파수와 동일한 주파수를 갖는 잡음이 유입되는 경우를 설명하기 위한 도이다. 도8(a)는 제1 클록 및 제2 클록의 동작 주파수와 동일한 주파수를 갖는 잡음이 유입되는 경우의 적분회로부의 비반전 출력단자의 전위와 반전 출력단자의 전위을 나타낸 것이며, 도8(b)는 제1 클록 및 제2 클록의 동작 주파수와 동일한 주파수를 갖는 잡음이 유입되는 경우의 비반전 출력단자와 반전 출력단자의 전위의 차를 나타낸 것이다. 도8(b)를 참조하면, 비반전 출력단자와 반전 출력단자의 전위의 차는 순차적으로 증가하여 약150us의 시간에서 360.582mV의 전위를 나타낸다. 이는 잡음이 유입되지 않은 경우를 가정한 도 6의 시뮬레이션 결과와 거의 차이가 없는 것으로 잡음으로 인한 영향을 상당부분 제거하였음을 알 수 있다.
도 9은 제1 클록 및 제2 클록의 동작 주파수보다 큰 주파수를 갖는 잡음이 유입되는 경우를 설명하기 위한 도이다. 도9(a)는 제1 클록 및 제2 클록의 동작 주파수 보다 큰 주파수를 갖는 잡음이 유입되는 경우의 적분회로부의 비반전 출력단자의 전위와 반전 출력단자의 전위을 나타낸 것이며, 도9(b)는 제1 클록 및 제2 클록의 동작 주파수 보다 큰 주파수를 갖는 잡음이 유입되는 경우의 비반전 출력단자와 반전 출력단자의 전위의 차를 나타낸 것이다. 도9(b)를 참조하면, 비반전 출력단자와 반전 출력단자의 전위의 차는 사인파(Sine Wave) 형태로 증가하여 약150us의 시간에서 366.224mV의 전위를 나타낸다. 이는 잡음이 유입되지 않은 경우를 가정한 도 6의 시뮬레이션 결과와 거의 차이가 없는 것으로 잡음으로 인한 영향을 상당부분 제거하였음을 알 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.
100 : 전자 기기
110 : 디스플레이 장치
120 : 입력부
130 : 오디오부
200 : 터치스크린 장치
210 : 패널부
220, 310, 410 : 구동회로부
230 : 신호변환부
250 : 연산부
300, 400 : 정전용량 감지 장치
320, 420 : 적분회로부
110 : 디스플레이 장치
120 : 입력부
130 : 오디오부
200 : 터치스크린 장치
210 : 패널부
220, 310, 410 : 구동회로부
230 : 신호변환부
250 : 연산부
300, 400 : 정전용량 감지 장치
320, 420 : 적분회로부
Claims (10)
- 커패시터를 충전 및 방전시키는 구동회로부; 및
상기 커패시터에 충전된 전하를 적분하는 적분회로부; 를 포함하며,
상기 적분회로부는 상기 커패시터에 충전된 전하을 적분하여 양의 제1 전압 및 음의 제2 전압을 출력하는 정전용량 감지 장치. - 제1항에 있어서, 상기 적분회로부는,
상기 양의 제1 전압을 출력하는 적분 시구간은 상기 음의 제2 전압을 출력하는 적분 시구간과 겹치지 않는 정전용량 감지 장치. - 제1항에 있어서, 상기 구동회로부는,
상기 커패시터의 제1 단자를 제1 전위와 연결하는 제1 스위치; 및
상기 커패시터의 제1 단자를 제2 전위와 연결하는 제2 스위치; 를 포함하는 정전용량 감지 장치. - 제3항에 있어서, 상기 적분회로부는,
상기 커패시터의 제2 단자와 일단이 연결되는 제3 스위치;
상기 커패시터의 제2 단자와 일단이 연결되는 제4 스위치;
상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치의 타단과 각각 연결되는 비반전 입력단자 및 반전 입력단자를 포함하는 연산증폭기;
상기 연산증폭기의 비반전 입력단자와 비반전 출력단자를 연결하는 제1 피드백 커패시터; 및
상기 연산증폭기의 반전 입력단자와 반전 출력단자를 연결하는 제2 피드백 커패시터; 를 포함하는 정전용량 감지 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제1 스위치 및 제3 스위치는 제1 클록에 의해 구동되고, 상기 제2 스위치 및 제4 스위치는 제2 클록에 의해 구동되며,
상기 제1 클록과 상기 제2 클록은 서로 다른 시간 간격 동안 온(on) 되는 정전용량 감지 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제1 피드백 커패시터와 상기 제2 피드백 커패시터는 동일한 커패시스턴스를 가지는 정전용량 감지장치. - 제3항에 있어서, 상기 적분회로부는,
상기 제1 피드백 커패시터 및 상기 제2 피드백 커패시터와 각각 병렬로 연결되는 제1 리셋 스위치 및 제2 리셋 스위치를 더 포함하는 정전용량 감지 장치. - 복수의 구동전극과 복수의 감지전극을 포함하는 패널부;
상기 복수의 구동전극 각각에 구동신호를 인가하는 구동회로부;
상기 구동 신호가 인가된 구동전극과 상기 복수의 감지전극의 교차점에서 발생하는 정전용량 변화를 감지하는 감지회로부; 및
상기 구동회로부 및 상기 감지회로부의 동작을 조절하는 제어부; 를 포함하고,
상기 감지회로부는 상기 감지전극에 충전된 전하를 적분하여 양의 제1 전압 및 음의 제2 전압을 출력하는 적분회로부를 포함하는 터치스크린 장치. - 제8항에 있어서, 상기 적분회로부는,
상기 양의 제1 전압을 출력하는 적분 시구간은 상기 음의 제2 전압을 출력하는 적분 시구간과 겹치지 않는 터치스크린 장치. - 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 적분회로부에서 출력되는 양의 전압 및 음의 전압의 차이에 따라 상기 패널부에 인가되는 터치 입력을 판단하는 터치스크린 장치.
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2012
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