KR102175304B1 - 터치스크린의 신호 처리 회로 및 그의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치스크린 패널에서 출력되는 센싱 신호를 처리하는 터치스크린의 신호 처리 회로 및 그의 제어 방법을 개시하며, 센싱 신호에 노이즈를 포함한 펄스가 존재하는 경우 그에 대응하여 적분 신호를 보상하는 동작을 수행한다.

Description

터치스크린의 신호 처리 회로 및 그의 제어 방법{Signal Processing Circuit for Touch Screen and Control Method there-of}
본 발명은 터치스크린에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치스크린 패널에서 출력되는 센싱 신호를 처리하는 터치스크린의 신호 처리 회로 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
터치스크린은 사용자의 터치를 판단하기 위하여 구동 신호를 이용하는 터치스크린 패널을 구비한다. 구동 신호가 터치스크린 패널에 제공되며, 터치스크린 패널은 구동 신호에 대응하여 센싱 신호를 출력한다. 사용자의 터치는 터치스크린 패널에서 출력되는 센싱 신호의 변화를 이용하여 판단될 수 있다.
터치스크린의 구동 신호 또는 센싱 신호는 다양한 노이즈에 영향을 받을 수 있다. 디스플레이 패널의 공급 전원에 의한 노이즈, 외부 조명에 의한 노이즈 및 사용자의 손가락을 통한 노이즈 등이 상기한 노이즈에 포함될 수 있다.
한편 터치 스크린이 인셀(In-cell) 방식으로 구성되는 경우, 터치 스크린은 디스플레이 장치의 일부 부품을 공유할 수 있다. 이 경우, 터치 스크린의 구동 신호 또는 센싱 신호는 디스플레이 장치로부터 유입되는 노이즈에 영향을 받을 수 있다.
터치스크린의 센싱 신호에서 노이즈가 적절히 필터링되지 않으면 터치가 있는 경우와 터치가 없는 경우의 센싱 신호가 정확히 구분되기 어렵다. 즉, 터치 인식이 정확히 수행되기 어렵다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 터치스크린 패널에서 출력되는 센싱 신호에 포함된 노이즈를 필터링하여 센싱 신호의 신호 대 잡음 비(Signal-to-noise ratio)를 개선함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 터치스크린 패널에서 출력되는 센싱 신호에서 노이즈를 검출하고, 노이즈가 포함된 펄스를 필터링하여 주기적인 펄스를 포함하는 센싱 신호를 적분하며, 노이즈를 회피한 터치 인식을 위한 센싱 신호의 적분을 수행함에 있다.
또한, 본 발명의 또다른 기술적 과제는 터치스크린 패널에서 출력되는 센싱 신호에서 노이즈를 검출하고, 노이즈가 포함된 펄스를 필터링하여 주기적인 펄스를 포함하는 센싱 신호를 적분하며, 노이즈가 검출된 정보를 이용하여 센싱 신호의 보상을 수행함에 있다.
본 발명에 따른 터치스크린의 신호 처리 회로는, 터치스크린의 커플링 커패시터에서 출력되는 다수의 주기적인 펄스를 포함하는 센싱 신호를 수신하며, 상기 센싱 신호의 펄스들에 대한 노이즈를 검출한 결과에 대응하는 노이즈 검출 신호를 제공하고, 상기 노이즈가 검출된 상기 펄스는 필터링하여 상기 센싱 신호에 대한 제1 적분신호를 생성하는 센싱 신호 수신 회로; 및 상기 노이즈 검출 신호를 이용하여 상기 제1 적분 신호를 보상한 제2 적분 신호를 생성하는 보상 회로;를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치 스크린의 신호 처리 회로는, 터치스크린의 커플링 커패시터에서 출력되는 다수의 주기적인 펄스를 포함하는 센싱 신호에서 노이즈를 포함한 상기 펄스의 수를 카운트하는 카운터; 및 상기 센싱 신호에 대한 제1 적분 신호를 수신하고, 상기 노이즈를 포함한 상기 펄스의 수에 대응하여 상기 제1 적분 신호의 레벨을 보상한 상기 제2 적분 신호를 생성하는 연산 회로;를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치스크린의 신호 처리 회로의 제어 방법은, 터치스크린의 커플링 커패시터에서 출력되는 다수의 주기적인 펄스를 포함하는 센싱 신호에서 노이즈를 포함한 펄스를 검출한 결과에 대응하는 노이즈 검출 신호를 제공하는 단계; 상기 노이즈 검출 신호에 대응하여 적분 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 적분 제어 신호를 이용하여 상기 노이즈를 포함한 상기 펄스를 필터링한 상기 센싱 신호의 상기 펄스들에 대한 제1 적분신호를 생성하는 단계; 및 상기 노이즈 검출 신호를 이용하여 상기 제1 적분 신호를 보상한 제2 적분 신호를 생성하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 노이즈를 포함한 펄스를 필터링하여 센싱 신호의 적분이 수행되므로 터치 감지를 위한 센싱 신호의 적분을 노이즈를 회피하여 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 노이즈를 포함한 펄스를 필터링하여 센싱 신호의 적분이 수행되고 노이즈가 검출된 정보를 이용하여 센싱 신호가 보상되므로 사용자의 터치에 대응한 터치 인식을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 노이즈를 회피함에 의하여 터치스크린 패널에서 제공되는 센싱 신호의 신호 대 잡음 비를 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터치스크린의 신호 처리 회로의 일 실시 예를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 미분회로(210)의 일 실시 예이다.
도 3은 도 1에 도시된 적분회로(220)의 일 실시 예이다.
도 4는 도 1에 도시된 검출회로(230)의 일 실시 예이다.
도 5는 본 발명에 따른 터치스크린의 신호 처리 회로에서 사용하는 신호의 파형도이다.
도 6은 적분제어신호를 생성하는 적분제어신호 생성회로의 일 실시 예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 비교전압 생성장치의 일 실시 예이다.
도 8은 본 발명에 따른 실시예에 의하여 적분 신호의 보상을 설명하는 파형도이다.
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 1은 본 발명에 따른 터치스크린의 신호 처리 회로의 일 실시 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면 본 발명에 따른 터치스크린의 신호 처리 회로는 센싱 신호 수신 회로(200)를 포함한다. 센싱 신호 수신 회로(200)는 구동 회로(100)에서 제공되는 구동 신호(SD)를 수신하며, 미분 회로(210), 적분 회로(220) 및 검출 회로(230)를 포함한다.
구동 회로(100)는 터치스크린 패널의 구동 라인들(도시되지 않음)에 순차적으로 구동 신호(SD)를 제공하도록 구성된다.
구동 신호(SD)에 대응한 센싱 신호(S1, S2)를 출력하는 커플링 커패시터(Cm1, Cm2)는 터치스크린 패널에 해당된다. 커플링 커패시터(Cm1, Cm2)는 물리적으로 터치스크린 패널에 포함되나 회로적인 해석을 위하여 센싱 신호 수신 회로(200)에 포함된 것으로 도 1에 예시하며, 터치스크린 패널은 별도로 구분하여 도시하지 않았다. 커플링 커패시터(Cm1, Cm2)는 구동 전극과 수신 전극 사이의 노드에 형성되는 커패시터이다. 커플링 커패시터(Cm1, Cm2)의 구동 전극은 구동 라인을 통하여 전달되는 구동 신호(SD)가 인가되는 전극이다. 그리고, 커플링 커패시터(Cm1, Cm2)의 수신 전극은 센싱 라인(도시되지 않음)을 통하여 미분 회로(210)에 연결되어서 센싱 신호(S1, S2)를 출력하는 전극이다.
커플링 커패시터(Cm1, Cm2)의 커패시턴스는 사용자의 터치 여부에 따라 변화되며, 센싱 신호(S1, S2)는 커플링 커패시터(Cm1, Cm2)의 커패시턴스의 변화 정보를 갖는다. 즉, 센싱 신호(S1)는 터치스크린 패널(100)에 대한 사용자의 터치 여부를 판단하는 정보를 갖는다.
구동 신호(SD)는 다수의 주기적인 펄스를 포함하는 구형파(Square Wave) 신호일 수 있다. 그리고, 센싱 신호(S1, S2)는 구동 신호(SD)에 대응하여 미분 회로(210)로 제공되는 신호이다. 그러므로, 센싱 신호(S1, S2)는 구동신호와 동일하게 다수의 주기적인 펄스를 포함하는 구형파 신호일 수 있다.
한편, 미분 회로(210)는 커플링 커패시터들(Cm1, Cm2)에서 각각 출력되는 센싱 신호들(S1, S2)을 미분한 미분 신호(S3)를 생성한다. 미분 회로(210)는 1개의 채널의 센싱 신호(S1)를 처리하거나 또는 이웃하는 2개 채널의 센싱 신호(S1, S2)를 처리하도록 구성될 수 있다. 미분 회로(210)에서, 1개의 채널의 센싱 신호(S1)를 처리하는 경우는 싱글 모드(Single mode)라 하고, 이웃하는 2개 채널의 센싱 신호(S1, S2)를 처리하는 경우는 디퍼랜셜 모드(Differential mode)라 한다. 미분 회로(210)는 싱글 모드의 경우 1개의 채널의 센싱 신호(S1)를 미분하여 신호의 변화에 대응하는 미분 신호(S3)를 출력하도록 구성될 수 있다. 미분 회로(210)는 디퍼랜셜 모드의 경우 2개의 채널의 센싱 신호(S1, S2)를 미분한 미분 신호(S3)를 출력하도록 구성될 수 있다.
적분 회로(220)는 적분 제어 신호(STC)에 응답하여 동작하며, 미분 신호(S3)를 적분하여서 연속 노이즈(Continuous noise)를 제거하거나 노이즈를 포함하는 펄스에 대응되는 미분 신호(S3)를 적분하지 않고 피크 노이즈(Peaking noise)가 다음 스테이지로 전달되는 것을 방지한다.
연속 노이즈는 구동 신호(SD) 주파수보다 낮은 주파수 대역 또는 높은 주파수 대역을 갖는 노이즈이다. 예를 들면, 연속 노이즈는 형광등에서 발생하는 60Hz 노이즈, 삼파장 인버터 램프에서 발생하는 삼파장 노이즈 등을 포함할 수 있다.
이와 달리, 피크 노이즈는 디스플레이 구동에 따른 디스플레이 노이즈 및 배터리 충전시 발생하는 충전 노이즈(charger noise) 등 피크 성분을 갖는 노이즈들을 포함한다.
검출 회로(230)는 적분 회로(231)와 노이즈 검출회로(232)를 포함한다. 적분 회로(231)는 미분신호(S3)를 적분하고, 노이즈 검출회로(232)는 적분 회로(231)의 적분 신호(S4)를 이용하여 센싱 신호(S1, S2)에 피크 노이즈가 포함되었는지 여부를 나타내는 노이즈 검출 신호(SND)를 생성한다. 검출 회로(230)는 후술되는 도 6의 적분 제어 신호 생성회로를 포함할 수 있으며, 후술되는 적분 제어 신호 생성회로는 노이즈 검출 신호(SND)를 이용하여 적분 제어 신호(STC)의 생성하고 적분 제어 신호(STC)를 적분 회로(220)에 제공할 수 있다.
센싱 신호들(S1, S2)의 처리 관점에서, 본 발명의 실시예에 따른 센싱 신호 수신 회로(200)는 메인 신호 경로(Main Signal Path)와 노이즈 검출 경로(Noise Detection Path)를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 메인 신호 경로는 미분 회로(210)와 적분 회로(220)를 포함하며, 센싱 신호(S1, S2)에 포함된 연속 노이즈를 대역통과필터링하거나 피크 노이즈를 필터링하는 경로이다. 노이즈 검출 경로는 미분회로(210), 적분 회로(231) 및 노이즈 검출 회로(232)를 포함하며, 센싱 신호(S1, S2)에서 피크 노이즈를 포함하는 펄스를 감지하면 메인 신호 경로의 필터링에 이용되는 신호(예, 노이즈 검출 신호(SND) 또는 적분 제어 신호(STC))를 생성한다.
상술한 바와 같이, 도 1에 실시된 센싱 신호 수신 회로(200)는 터치스크린의 커플링 커패시터들(Cm1, Cm2)에서 제공되는 다수의 주기적인 펄스를 포함하는 센싱 신호들(S1, S2)을 수신하고, 센싱 신호들(S1, S2)에서 노이즈를 포함한 펄스를 검출한 결과에 대응하는 노이즈 검출 신호(SND)를 제공하며, 노이즈를 포함한 펄스가 필터링된 적분신호(Aout)를 생성하도록 구성된다.
한편, 도 1의 본 발명에 따른 실시예는 보상 회로(300)를 포함하며, 보상 회로(300)는 노이즈 검출 신호(SND)를 이용하여 적분 신호(Aout)의 레벨을 보상한 적분 신호(Acom)를 생성하도록 구성된다. 보상 회로(300)에 의하여 적분 신호(Aout)의 레벨이 보상된 적분 신호(Acom)는 디지털 로직(400)에 제공될 수 있으며, 디지털 로직(400)은 적분 신호(Acom)를 이용하여 터치 인식을 수행한다.
여기에서, 보상 회로(300)는 노이즈 검출 신호(SND)를 이용하여 센싱 신호(S1, S2)에서 노이즈를 포함하는 펄스의 수를 구하고, 펄스의 수에 대응하여 적분 신호(Aout)의 레벨을 보상한 적분 신호(Acom)를 생성한다. 바람직하게는, 보상 회로(300)는 센싱 신호의 전체 펄스의 수에 노이즈를 포함한 펄스의 수를 차감한 값에 비례하여 적분 신호(Aout)의 레벨을 보상하여 적분 신호(Acom)를 생성하도록 구성될 수 있다. 이때 적분 신호(Acom)는 보상에 의하여 적분 신호(Aout)의 레벨을 상승시켜서 보상됨이 바람직하다.
이를 위하여, 보상 회로(300)는 노이즈 검출 신호(SND)를 카운트하여 센싱 신호에서 노이즈를 포함한 펄스의 수를 카운트하는 카운터(320) 및 노이즈를 포함한 펄스의 수에 대응하여 적분 신호(Aout)의 레벨을 보상한 적분 신호(Acom)를 생성하는 연산 회로(340)를 포함할 수 있다.
그리고, 연산 회로(340)는 센싱 신호의 전체 펄스의 수에 노이즈를 포함한 펄스의 수를 차감하는 감산기(342), 센싱 신호의 전체의 펄스 수를 감산기(342)에서 제공된 값으로 나누는 제산기(344) 및 적분신호(Aout)와 제산기(344)에서 제공되는 값을 곱하여 적분 신호(Acom)를 생성하는 승산기(346)를 포함할 수 있다.
상술한 도 1의 본 발명에 따른 실시예의 각 부 구성에 대하여 이하 상세히 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 미분 회로(210)의 일 실시 예이다. 미분 회로(210)는 증폭기(401), 저항(R1), 저항(R2), 저항(R3), 저항(R4), 스위치(SW1) 및 스위치(SW2)를 포함한다.
증폭기(401)는 커플링 커패시터(Cm1, Cm2)를 통해 각각 인가되는 센싱 신호들(S1, S2)을 미분하여 미분신호(S3)를 생성한다. 증폭기(401)의 네가티브 입력단자(-)에 센싱 신호(S1)가 인가되는 저항(R1)이 연결되고, 증폭기(401)의 네가티브 입력단자(-)와 출력단자 사이에 저항(R2)이 구성된다. 그리고, 증폭기(401)의 포지티브 입력단자(+)에 저항(R4)이 연결되고, 저항(R4)은 스위치(SW1)를 통하여 센싱 신호(S2)를 전달받도록 구성된다. 저항(R4)의 양단에 저항(R3)과 스위치(SW2)가 각각 구성되며, 저항(R3)과 스위치(SW2)는 기준 전압이 공통으로 인가되도록 구성된다.
스위치(SW1)는 디퍼랜셜 모드 동작을 나타내는 디퍼랜셜 모드신호(M)에 응답하여 센싱 신호(S2)를 저항(R4)을 통하여 증폭기(401)의 포지티브 입력단자(+)에 전달하는 것을 스위칭하고, 스위치(SW2)는 싱글 모드신호(MB)에 응답하여 기준전압(Vref)을 스위치(SW1)와 저항(R4) 사이의 노드에 전달하는 것을 스위칭한다. 싱글 모드신호(MB)는 싱글모드 동작을 제어하기 위한 신호이며 디퍼랜셜 모드신호(M)와 크기는 동일하고 위상은 서로 반대인 모드신호이다.
미분회로(210)는 싱글 모드신호(MB) 또는 디퍼랜셜 모드신호(M)의 활성화에 의해 동작모드가 선택될 수 있다.
싱글 모드의 경우, 스위치(SW1)가 턴오프되고 스위치(SW2)가 턴온된다. 싱글 모드에서, 미분 회로(210)는 센싱 신호(S1)에 대한 미분 동작을 수행한다.
디퍼랜셜 모드의 경우, 스위치(SW1)가 턴온되고 스위치(SW2)가 턴오프된다. 디퍼랜셜 모드에서, 미분 회로(210)는 입력신호들(S1, S2)의 차이에 대한 미분 동작을 수행한다.
도 2의 저항(R1), 저항(R2), 저항(R3) 및 저항(R4)은 가변저항인 것이 바람직하다. 도 2의 미분 회로(210)는 저항(R1)과 저항(R2) 또는 저항(R3)과 저항(R4)의 크기를 조정하여 이득(gain) 및 주파수 특성을 조정할 수 있으며, 고역통과필터(HPF) 기능을 갖는다.
도 3은 본 발명에 따른 적분 회로(220)의 일 실시 예이다. 적분 회로(220)는 구동신호(SD)의 주파수와 일치하는 스위칭 주파수를 가지는 유한 임펄스 응답 필터(Finite Impulse Response Filter) 기능을 수행할 수 있다.
적분 회로(220)는 증폭기(501), 스위치드 커패시터(CSC), 스위치들(SW3~SW7) 및 피드백 커패시터(CF1)를 포함한다. 스위치드 커패시터(CSC) 및 피드백 커패시터(CF1)는 적분 회로(220)의 이득(gain)과 주파수 특성을 조절할 수 있는 가변 커패시터인 것이 바람직하다.
증폭기(501)의 포지티브 입력단자(+)에 기준전압(Vref)이 인가된다. 그리고, 증폭기(501)의 네거티브 입력단자(-)에 스위치(SW6)가 연결된다. 피드백 커패시터(CF1)와 스위치(SW7)는 병렬로 연결되며 증폭기(501)의 네거티브 입력단자(-)와 연산증폭기(501)의 출력단 사이에 연결된다. 증폭기(501)는 미분신호(S3)을 적분하여 제1적분신호(Aout)를 생성한다.
스위치드 커패시터(switched capacitor)(CSC)는 스위치(SW3)와 스위치(SW6) 사이에 연결되며, 스윙치(SW3)는 미분 신호(S3)의 전달을 스위칭한다. 스위치드 커패시터(switched capacitor)(CSC)와 스위치(SW3) 사이의 노드에는 기준전압(Vref)을 스위칭하는 스위치(SW4)가 연결되며, 스위치드 커패시터(CSC)와 스위치(SW6) 사이의 노드에는 기준전압(Vref)을 스위칭하는 스위치(SW5)가 연결된다.
스위치드 커패시터(CSC)와 피드백 커패시터(CF1)는 가변 커패시터로 구성될 수 있다. 그리고, 스위치드 커패시터(CSC)는 커패시턴스(capacitance)와 스위치들(SW3~SW6)의 스위칭 주파수에 따라 결정되는 저항(resistance) 특성을 가질 수 있다. 적분회로(220)는 증폭기(501), 스위치드 커패시터 커패시터(CSC) 및 피드백 커패시터(CF1)로 인해 미분신호(S3)를 적분하는 동작을 수행한다.
스위치(SW3)는 제1프리차지신호(SPC1)에 응답하여 미분 신호(S3)를 스위치드 커패시터(CSC)로 전달하는 것을 스위칭한다. 스위치(SW4)는 전하전달신호(STR)에 응답하여 기준전압(Vref)을 스위치드 커패시터(CSC)에 인가하는 것을 스위칭한다. 스위치(SW5)는 제1프리차지신호(SPC1)에 응답하여 기준전압(Vref)을 스위치드 커패시터(CSC)와 스위치(SW6) 사이의 노드에 인가하는 것을 스위칭한다. 스위치(SW6)는 적분제어신호(STC)에 응답하여 스위치드 커패시터(CSC)가 증폭기(501)의 네거티브 입력단자(-)에 연결되는 것을 스위칭한다. 스위치(SW7)는 제1리셋신호(SRST1)에 응답하여 피드백 커패시터(CF1)를 리셋한다.
여기서 제1프리차지신호(SPC1) 및 전하전달신호(STR)는 도 5와 같이 활성화되는 구간이 중첩되지 않는 논 오버랩 투 페이즈(non-overlap two phase) 신호를 사용하여 동시에 단락되는 스위치들로 인해 전하의 누설이 발생하지 않도록 하는 것이 좋다.
적분 회로(220)는 센싱 신호에 포함된 복수 개의 주기적인 펄스에 대응하는 미분 신호에 대한 적분을 수행하며 폴링 미분신호와 라이징 미분신호 중 어느 하나에 대하여 적분한다. 적분 회로(220)는 미분 신호를 적분하는 수를 제어함으로써 구동신호(SD)의 주파수를 중심으로 미분신호의 주파수들을 저주파 대역으로 이동시키며 널 주파수(null frequency)를 생성할 수 있다. 적분 횟수를 조정하면, 널 주파수가 조정될 수 있고 예상되는 노이즈가 제거될 수 있다. 예를 들면, 50kHZ에서 노이즈의 발생이 예측되면, 적분 회수를 조정하여 적분회로(220)에서 50kHZ의 널 주파수를 생성함으로써 50kHZ 노이즈가 제거될 수 있다.
적분제어신호(STC)는 스위치드 커패시터(CSC)에 충전된 전하를 증폭기(501)의 네거티브 입력단자(-)로 전달할 것인가 결정하는 신호이며 전하전달신호(STR)와 관련이 있다. 적분제어신호(STC)가 스위치(SW6)를 턴 온 시키면 전하전달신호(STR)에 의해 스위치드 커패시터(CSC)에 충전된 전하가 증폭기(501)의 네가티브 입력단자(-)로 전달되며, 적분 회로(220)는 미분 신호(S3)에 대한 적분을 수행한다. 그러나, 적분제어신호(STC)가 스위치(SW6)를 오프시키면 전하전달신호(STR)에 관계없이 스위치드 커패시터(CSC)에 충전된 전하가 증폭기(501)로 전달되는 것이 차단된다.
상기한 적분 회로(220)는 저역통과필터(LPF) 기능을 갖는다.
도 4는 본 발명에 따른 검출 회로(230)의 일 실시 예이다. 검출 회로(230)는 적분 회로(231) 및 노이즈검출회로( 232)를 포함할 수 있다.
적분 회로(231)는 증폭기(601), 저항(R5), 스위치(SW8), 스위치(SW9) 및 피드백 커패시터(CF2)를 포함한다. 증폭기(601)는 기준전압(Vref)이 포지티브 입력단자(+)에 인가되며 저항(R5)이 네거티브 입력단자(-)에 연결된다. 스위치(SW9)와 피드백 커패시터(CF2)는 병렬로 연결되며 연산증폭기(601)의 네거티브 입력단자(-)와 출력단 사이에 연결된다. 스위치(SW8)는 제2프리차지신호(SPC2)에 응답하여 미분신호(S3)를 저항(R5)으로 전달하는 것을 스위칭한다. 스위치(SW9)는 제2리셋신호(SRST2)에 응답하여 피드백 커패시터(CF2)를 리셋한다. 본 실시 예에서 적분회로(231)는 RC 적분기인 경우를 예시하였지만 이에 한정되지 아니하며 예를 들면, 스위치드 커패시터 적분기일 수도 있다. 적분 회로(231)에서, 저항(R5)은 가변저항으로 구성될 수 있고, 피드백 커패시터(CF2)는 가변 캐패시터로 구성될 수 있다.
적분회로(231)는 폴링 미분신호와 라이징 미분신호를 모두 적분하여 적분 신호(S4)를 생성한다. 폴링 미분신호와 라이징 미분신호는 크기가 같고 크기의 방향이 반대이므로, 미분 신호(S3)에 피크 노이즈가 없다면 적분 신호(S4)는 터치 여부에 상관없이 기준전압(Vref) 레벨이 된다. 반면 미분 신호(S3)에 피크 노이즈가 있다면 적분 신호(S4)는 기준전압(Vref) 레벨보다 크거나 작은 레벨을 가지게 된다.
노이즈검출회로(232)는 적분 신호(S4)가 기준전압(Vref) 레벨인지 아닌지를 확인하여 피크 노이즈가 포함되었는지 여부를 판단한다. 피크 노이즈에 의해 적분 신호(S4)가 기준전압(Vref) 레벨보다 작거나 클 수 있으므로, 미분 신호(S3)에 피크 노이즈가 포함되었는지 여부를 판단하는 신호로 기준전압(Vref)보다 작은 제1비교전압(VRN), 기준전압(Vref)보다 큰 제2비교전압(VRP)을 사용하는 것이 좋다.
노이즈검출회로(232)는 비교부(602) 및 연산회로(605)를 포함한다. 비교부(602)는 적분 신호(S4)와 제1비교전압(VRN)을 비교하여 제1비교신호(COM1)를 생성하는 비교기(603) 및 적분 신호(S4)와 제2비교전압(VRP)을 비교하여 제2비교신호(COM2)를 생성하는 비교기(604)를 포함할 수 있다. 여기서 제1 및 제2비교전압(VRN, VRP)은 감지하고자 하는 피크 노이즈 크기에 따라 결정될 수 있다. 제1비교신호(COM1)는 제2적분신호(S4)가 제1비교전압(VRN)보다 작을 때 활성화되고, 제2비교신호(COM2)는 제2적분신호(S4)가 제2비교전압(VRP)보다 클 때 활성화될 수 있다.
연산회로(605)는 제1 및 제2비교신호(COM1, COM2)의 논리 상태에 따라 노이즈 검출 신호(SND)를 활성화한다. 제1 및 제2비교신호(COM1, COM2)는 구동 신호(SD)에 피크 노이즈가 포함되는 경우 활성화된다. 그러므로 노이즈 검출 신호(SND)는 제1 및 제2 비교신호(COM1, COM2) 중 하나라도 활성화되는 경우 활성화된다. 따라서 연산회로(605)는 상기한 로직을 감안하여 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 논리하이 상태로 제1 및 제2비교신호(COM1, COM2)가 활성화될 때, 노이즈 검출 신호(SND)를 활성화하는 연산회로(605)는 2 입력 오어 게이트(2 input OR gate)로 구현될 수 있다. 반대로 논리로우 상태로 제1 및 제2비교신호(COM1, COM2)가 활성화될 때, 노이즈 검출 신호(SND)를 활성화하는 연산회로(605)는 2 입력 앤드 게이트(2 input AND gate)로 구현될 수도 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 적분 회로(231)의 제2프리차지신호(SPC2) 주파수는 적분 회로(220)의 제1프리차지신호(SPC1) 주파수의 2배인 것이 바람직하다.
이와 같이 제1프리차지신호(SPC1)와 제2프리차지신호(SPC2) 신호 간에 주파수 차이를 두는 것은 적분 회로(220)는 폴링 미분신호와 라이징 미분신호 중 하나의 미분신호를 선택(sampling)하여 적분하는 반면 적분 회로(231)는 폴링 미분신호와 라이징 미분신호를 모두 적분하여 적분 신호(S4)를 생성하기 때문이다. 전하전달신호(STR)와 제1프리차지신호(SPC1)는 논 오버랩 투 페이즈 상태인 것이 좋다.
도 6은 적분제어신호 생성회로의 일 실시 예를 나타낸다. 적분제어신호 생성회로(801)는 도 3에서 설명한 적분 제어 신호(STC)의 특성을 고려하여 설계될 수 있다. 적분제어신호 생성회로(801)는 센싱 신호에 피크 노이즈가 포함된 경우 적분회로(220)의 적분이 수행되지 않도록 제어하기 위한 적분 제어 신호(STC)를 생성한다.
예를 들면, 미분 신호(S3)에 피크 노이즈가 포함되지 않아 노이즈 검출 신호(SND)가 비활성화되면, 적분 제어 신호(STC)는 전하전달신호(STR) 활성화 여부에 따라 적분 회로(220)가 적분을 수행하도록 생성된다. 미분 신호(S3)에 피크 노이즈가 포함되어 노이즈 검출 신호(SND)가 활성화되면, 적분 제어 신호(STC)는 전하전달신호(STR) 활성화 여부에 상관없이 적분 회로(220)가 적분하지 않도록 제어하기 위한 레벨로 생성된다. 본 실시 예에서 적분 제어 신호(STC)는 노이즈 검출 신호(SND)와 전하전달신호(STR)의 논리곱(AND) 연산을 통하여 생성되는 경우를 예시하지만 이에 한정되지 아니한다. 적분제어신호 생성회로(801)는 검출 회로(230) 또는 노이즈 검출회로(232)에 포함되어 구성될 수 있다.
도 7은 비교전압 생성 장치의 일 실시 예이다. 비교전압 생성장치(901)는 서로 다른 레벨을 가지는 상위전압(VRH), 하위전압(VRL) 사이에 직렬로 연결된 저항들로 구성될 수 있다. 제1비교전압(VRN)과 제2비교전압(VRP)은 직렬로 연결된 저항들의 노드 전압 중 선택될 수 있다. 상위전압(VRH)과 하위전압(VRL)의 중간전압은 적분 회로(231)에 사용되는 기준전압(Vref)일 수 있다. 비교전압 생성 장치(901)는 노이즈 검출회로(232)의 비교부(602)에 포함되어 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 실시예의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 적분회로(220)에서 출력되는 적분 신호(Aout)를 나타낸 것으로, 터치가 없고 정상 상태의 센싱 신호들(S1, S2)에 대한 적분을 수행한 경우(파선, 이하 “CASE A”라 함), 터치가 있고 노이즈를 포함한 펄스가 없는 정상 상태의 센싱 신호(S1, S2)에 대한 적분을 수행한 경우(상부 실선, 이하, “CASE B”라 함) 그리고 터치가 있고 노이즈를 포함한 펄스가 있는 비정상 상태의 센싱 신호(S1, S2)에 대한 적분을 수행한 경우(하부 실선, 이하, “CASE C”라 함)를 예시한다.
적분 신호(Aout)는 터치가 있는 경우 전체적으로 레벨이 낮아진다. 그리고, 본 발명에 따른 실시예에 의하여 노이즈를 포함한 펄스는 적분되지 않는다. 그러므로, 터치가 있고 노이즈를 포함한 펄스가 있는 비정상 상태의 센싱 신호(S1, S2)에 대한 적분 신호(Aout)는 정상 상태의 터치에 대응한 것보다 낮은 레벨을 갖는다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 실시예의 동작을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 실시예는 상술한 바와 같이 미분 회로(210)는 이웃하는 2개 채널의 센싱 신호들(S1, S2)에 대한 미분 신호(S3)를 출력한다.
센싱 신호(S1, S2)는 하나의 구동 신호(SD)에 대응하여 동시에 발생할 수 있으며, 구동 신호(SD)와 동일하게 다수의 주기적인 펄스를 포함한다. 미분 회로(210)는 각 센싱 신호(S1, S2)의 구간들(P1 ~ P8) 별로 대응되는 펄스들을 미분하여서 미분 신호(S3)를 출력한다. 그러므로, 각 센싱 신호(S1, S2)에 노이즈가 포함된 경우 미분 신호(S3)에도 노이즈가 반영된다.
CASE A의 경우와 CASE B의 경우, 노이즈 검출 회로(232)에서 노이즈가 검출되지 않으며, 그에 대응하여 노이즈 검출 회로(232)에서 출력되는 노이즈 검출 신호(SND)는 비활성화 상태를 유지한다. 적분 회로(220)는 비활성화된 적분 제어 신호(STC)를 수신하며, 적분 회로(220)는 스위치(SW6)가 턴온되므로 미분 신호에 대한 정상적인 적분을 수행한다. 그러므로, CASE A와 CASE B에 대응하여 적분 회로(220)는 레벨의 차이는 있지만 주기적으로 증가하는 파형을 갖는 적분 신호(Aout)를 출력한다.
또한, CASE A의 경우와 CASE B의 경우, 노이즈 검출 신호(SND)는 비활성화 상태를 유지하므로, 보상 회로(300)의 카운터(320)는 카운터 동작을 수행하지 않는다. 즉, 노이즈를 포함한 펄스의 수가 “0”으로 제공될 수 있다. 그에 대응하여, 감산기(342)는 센싱 신호의 전체 펄스의 수를 그대로 제산기(344)로 제공하고, 제산기(344)는 센싱 신호의 전체 펄스의 수를 센싱 신호의 전체 펄스의 수로 나눈 값 즉 “1”을 승산기(346)로 제공한다. 승산기(346)는 적분신호(Aout)와 제산기(344)에서 제공되는 값인 “1”을 곱하여 적분 신호(Acom)를 생성한다. 상기한 바와 같이 CASE A와 CASE B에 대응하여 보상 회로(300)는 적분 신호(Aout)를 그대로 적분 신호(Aomm)으로 출력하며 적분 신호(Aout)에 대한 보상을 수행하지 않는다.
이와 달리 CASE C의 경우, 노이즈 검출 회로(232)에서 노이즈가 검출되며, 노이즈 검출 회로(232)에서 출력되는 노이즈 검출 신호(SND)는 노이즈가 검출되는 구간(도 8의 경우, 구간 P3 및 P4)에서 활성화된다. 적분 회로(220)는 노이즈가 검출되는 구간에 대응하여 활성화된 적분 제어 신호(STC)를 수신하며, 적분 회로(220)는 활성화된 적분 제어 신호(STC)에 의하여 스위치(SW6)가 턴오프되므로 미분 신호에 대한 적분을 수행하지 않는다. 즉, 적분 신호(Aout)의 값이 유지된다. CASE C의 노이즈가 검출되지 않은 다른 구간에서 적분 회로(220)는 CASE B와 같이 주기적으로 증가하는 파형을 갖는 적분 신호(Aout)를 출력한다.
또한, CASE C의 경우, 노이즈 검출 신호(SND)는 노이즈가 검출되는 구간에서 활성화되므로, 보상 회로(300)의 카운터(320)는 카운터 동작을 수행한다. 도 8의 경우를 참조하면, 구간 P3 및 P4에서 노이즈가 검출되었으므로, 카운터(320)는 노이즈를 포함한 펄스의 수를 “2”로 제공할 수 있다. 그에 대응하여, 감산기(342)는 센싱 신호의 전체 펄스의 수에서 노이즈를 포함한 펄스의 수인 “2”를 차감한 값을 제산기(344)로 제공하고, 제산기(344)는 센싱 신호의 전체 펄스의 수를 감산기(342)에서 제공되는 값으로 나눈 값을 승산기(346)로 제공한다. 승산기(346)는 적분신호(Aout)와 제산기(344)에서 제공되는 값을 곱하여 적분 신호(Acom)를 생성한다. 상기한 바와 같이 CASE C에 대응하여 보상 회로(300)는 적분 신호(Aout)를 노이즈를 포함한 펄스의 수에 비례하여 증가시키는 보상을 수행한다.
보다 구체적인 일례의 설명을 위하여 각각 다음과 같이 가정한다. 하나의 센싱 신호는 8개의 주기적인 펄스를 포함하고, CASE B의 경우 적분 회로(220)는 각 펄스에 대응하여 적분 신호(Aout)를 “100”에 해당하는 값으로 레벨을 증가시키며, CASE B의 경우 하나의 센싱 신호에 대응한 최종 적분 신호(Aout)의 레벨은 “800”이며, CASE C의 경우 노이즈를 포함한 펄스의 수가 “2”이고, CASE C의 경우 하나의 센싱 신호에 대응한 최종 적분 신호(Aout)의 레벨은 “600”이다. 상기한 가정에 의하면 CASE C는 노이즈를 포함한 펄스로 인하여 CASE B보다 레벨이 “200”만큼 떨어진 것으로 예시된다.
상기와 같이 가정한 CASE C의 경우, 카운터(320)는 노이즈를 포함한 펄스의 수를 “2”로 제공하며, 감산기(342)는 센싱 신호의 전체 펄스의 수인 “8”에서 노이즈를 포함한 펄스의 수인 “2”를 차감한 “6”을 제산기(344)로 제공하고, 제산기(344)는 센싱 신호의 전체 펄스의 수인 “8”을 감산기(342)에서 제공되는 “6”으로 나눈 값을 승산기(346)로 제공한다. 승산기(346)는 적분신호(Aout)와 제산기(344)에서 제공되는 “8/6”값을 곱하여 적분 신호(Acom)를 생성한다. 상기한 바와 같이 CASE C에 대응하여 보상 회로(300)는 적분 신호(Aout)를 CASE B에 근사하는 값으로 보상할 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 실시예는 터치 감지를 위한 센싱 신호의 적분을 노이즈를 회피하여 수행할 수 있고, 노이즈가 검출된 정보를 이용하여 센싱 신호가 보상되므로 사용자의 터치에 대응한 터치 인식을 개선할 수 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.
100 : 구동 회로 200 : 센싱 신호 수신 회로
210 : 미분 회로 220 : 적분 회로
230 : 검출 회로 231 : 적분 회로
232 : 노이즈 검출 회로 300 : 보상 회로
320 : 카운터 340 : 연산 호리ㅗ
342 : 감산기 344 : 제산기
346 : 승산기 400 : 디지털 로직

Claims (15)

  1. 터치스크린의 커플링 커패시터에서 출력되는 다수의 주기적인 펄스를 포함하는 센싱 신호를 수신하며, 상기 센싱 신호의 펄스들에 대한 노이즈를 검출한 결과에 대응하는 노이즈 검출 신호를 제공하고, 상기 노이즈가 검출된 상기 펄스는 필터링하여 상기 센싱 신호에 대한 제1 적분신호를 생성하는 센싱 신호 수신 회로; 및
    상기 센싱 신호의 전체의 펄스 수에 상기 노이즈를 포함한 펄스의 수를 차감한 값에 비례하여 상기 제1 적분 신호를 보상한 제2 적분 신호를 생성하는 보상 회로;를 포함함을 특징으로 하는 터치스크린의 신호 처리 회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱 신호 수신 회로는 인접한 센싱 라인에 대응하는 한 쌍의 상기 센싱 신호를 차동 증폭하여 미분 신호를 생성하며 상기 미분 신호를 이용하여 상기 노이즈의 검출과 상기 제1 적분신호의 생성을 수행하는 터치스크린의 신호 처리 회로.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱 신호 수신 회로는 상기 노이즈 검출 신호에 대응하여 적분 제어 신호를 생성하는 적분제어신호 생성회로를 포함하고,
    상기 센싱 신호 수신 회로는 상기 적분 제어 신호를 이용하여 상기 노이즈가 검출된 상기 펄스를 필터링하는 터치스크린의 신호 처리 회로.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 센싱 신호 수신 회로는,
    상기 센싱 신호를 미분한 미분 신호를 출력하는 미분 회로;
    상기 미분 신호를 이용하여 상기 노이즈를 포함한 상기 펄스를 검출하고 상기 노이즈를 검출한 결과에 대응하는 상기 노이즈 검출 신호를 제공하는 검출 회로; 및
    상기 미분 신호를 적분하여 상기 제1 적분 신호를 생성하며 상기 적분 제어 신호에 의하여 상기 제1 적분 신호에 상기 노이즈를 포함한 상기 펄스가 배제되도록 필터링을 수행하는 적분 회로;를 더 포함하는 터치스크린의 신호 처리 회로.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 보상 회로는 상기 노이즈 검출 신호를 이용하여 상기 센싱 신호에서 상기 노이즈를 포함한 상기 펄스의 수를 구하고, 상기 펄스의 수에 대응하여 상기 제1 적분 신호의 레벨을 보상한 상기 제2 적분 신호를 생성하는 터치스크린의 신호 처리 회로.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 보상 회로는 상기 제1 적분 신호의 레벨을 상승시켜서 상기 제1 적분 신호의 레벨 보상을 수행하는 터치 스크린의 신호 처리 회로.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 보상 회로는,
    상기 노이즈 검출 신호를 카운트하여 상기 센싱 신호에서 상기 노이즈를 포함한 상기 펄스의 수를 카운트하는 카운터; 및
    상기 노이즈를 포함한 상기 펄스의 수에 대응하여 상기 제1 적분 신호의 레벨을 보상한 상기 제2 적분 신호를 생성하는 연산 회로;를 포함하는 터치스크린의 신호 처리 회로.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 연산 회로는,
    상기 센싱 신호의 전체 펄스의 수에서 상기 노이즈를 포함한 상기 펄스의 수를 차감하는 감산기;
    상기 센싱 신호의 상기 전체 펄스의 수를 상기 감산기에서 제공되는 값으로 나누는 제산기; 및
    상기 제1 적분신호와 상기 제산기에서 제공되는 값을 곱하여 상기 제2 적분 신호를 생성하는 승산기;를 포함하는 터치스크린의 신호 처리 회로.
  10. 터치스크린의 커플링 커패시터에서 출력되는 다수의 주기적인 펄스를 포함하는 센싱 신호에서 노이즈를 포함한 상기 펄스의 수를 카운트하는 카운터; 및
    상기 센싱 신호에 대한 제1 적분 신호를 수신하고, 상기 센싱 신호의 전체의 펄스 수에 상기 노이즈를 포함한 펄스의 수를 차감한 값에 비례하여 상기 제1 적분 신호의 레벨을 보상한 제2 적분 신호를 생성하는 연산 회로;를 포함함을 특징으로 하는 터치스크린의 신호 처리 회로.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 연산 회로는 상기 센싱 신호의 전체 펄스의 수에 상기 노이즈를 포함한 상기 펄스의 수를 차감한 값에 비례하여 상기 제1 적분 신호의 레벨을 보상하여 상기 제2 적분 신호를 생성하는 터치스크린의 신호 처리 회로.
  12. 제10 항에 있어서, 상기 연산 회로는,
    상기 센싱 신호의 상기 전체 펄스의 수에 상기 노이즈를 포함한 상기 펄스의 수를 차감하는 감산기;
    상기 센싱 신호의 전체의 펄스 수를 상기 감산기에서 제공되는 값으로 나누는 제산기; 및
    상기 제1 적분신호와 상기 제산기에서 제공되는 값을 곱하여 상기 제2 적분 신호를 생성하는 승산기;를 포함하는 터치스크린의 신호 처리 회로.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 적분 신호는 상기 노이즈를 포함한 상기 펄스를 필터링한 상기 센싱 신호의 상기 펄스들에 대하여 적분한 것으로 제공되는 터치스크린의 신호 처리 회로.
  14. 터치스크린의 커플링 커패시터에서 출력되는 다수의 주기적인 펄스를 포함하는 센싱 신호에서 노이즈를 포함한 펄스를 검출한 결과에 대응하는 노이즈 검출 신호를 제공하는 단계;
    상기 노이즈 검출 신호에 대응하여 적분 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 적분 제어 신호를 이용하여 상기 노이즈를 포함한 상기 펄스를 필터링한 상기 센싱 신호의 상기 펄스들에 대한 제1 적분신호를 생성하는 단계; 및
    상기 센싱 신호의 전체의 펄스 수에 상기 노이즈를 포함한 펄스의 수를 차감한 값에 비례하여 상기 제1 적분 신호를 보상한 제2 적분 신호를 생성하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 터치스크린의 신호 처리 회로의 제어 방법.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 제2 적분 신호를 생성하는 단계는,
    카운터에서 상기 센싱 신호에서 상기 노이즈가 발생한 상기 펄스의 수를 카운트하는 단계;
    감산기에서 상기 센싱 신호의 전체 펄스의 수에 상기 노이즈가 발생한 펄스의 수를 차감하는 단계;
    제산기에서 상기 센싱 신호의 전체의 펄스 수를 상기 감산기에서 제공되는 값으로 나누는 단계; 및
    승산기에서 상기 제1 적분신호와 상기 제산기에서 제공되는 값을 곱하여 상기 제2 적분 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 터치스크린의 신호 처리 회로의 제어 방법.
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