KR20160150571A - 터치 스크린 컨트롤러, 터치 센싱 장치, 및 터치 센싱 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시에 따른 터치 스크린 컨트롤러는, 제1 채널 및 제1 채널과 교차하는 제2 채널을 포함하는 터치 스크린 패널과 센싱 노드를 통해 연결되어 터치 스크린 패널의 오프셋 커패시턴스를 제거하도록 구성된 오프셋 제거 회로, 센싱 노드와 연결된 제1 입력 단자 및 입력 전압이 인가되는 제2 입력 단자를 갖는 증폭기를 포함하고 터치 스크린 패널에서 출력된 센싱 신호로부터 센싱 전압을 생성하는 차지 앰프, 그리고 제1 채널에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서 제2 채널에 입력 전압 이상의 구동 전압을 제공하는 채널 구동부를 포함한다.

Description

터치 스크린 컨트롤러, 터치 센싱 장치, 및 터치 센싱 방법{Touch screen controller, touch sensing device, and touch sensing method}

본 개시의 기술적 사상은 터치 센싱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 터치 스크린 컨트롤러, 상기 터치 스크린 컨트롤러를 포함하는 터치 센싱 장치, 및 터치 센싱 방법에 관한 것이다.

터치 센싱 장치는 디스플레이 장치 등의 화면에 나타난 내용에 응답하여 사용자가 손이나 터치 펜과 같은 물체를 사용하여 사용자의 입력을 전달할 수 있도록 하는 입력 장치의 일종이다. 터치 센싱 장치는 디스플레이 장치의 전면에 구비될 수 있고, 전면에서 사용자의 손이나 터치 펜과 같은 물체가 터치된 위치를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 디스플레이 장치가 설치된, 예컨대 휴대용 전화기, 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, PDA 등과 같은 전자 기기는 변환된 전기적 신호에 기초하여 터치된 위치를 인식할 수 있고, 터치된 위치를 해석함으로써 사용자의 입력에 따른 동작을 수행할 수 있다. 터치 센싱 장치가 터치를 감지하는 방식으로서, 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있다. 특히, 정전용량 방식은 사용자의 손이나 터치 펜과 같은 물체와 터치 센싱 장치의 전도성 전극이 형성하는 정전용량에 기초하여 터치 위치를 전기적 신호로 변환할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 터치 감도를 향상시킬 수 있고, 칩 사이즈를 감소시킬 수 있는 터치 스크린 컨트롤러, 터치 센싱 장치, 및 터치 센싱 방법를 제공하는 데에 있다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 터치 스크린 컨트롤러는, 제1 채널 및 상기 제1 채널과 교차하는 제2 채널을 포함하는 터치 스크린 패널과 센싱 노드를 통해 연결되어, 상기 터치 스크린 패널의 오프셋 커패시턴스를 제거하도록 구성된 오프셋 제거 회로, 상기 센싱 노드와 연결된 제1 입력 단자 및 입력 전압이 인가되는 제2 입력 단자를 갖는 증폭기를 포함하고, 상기 터치 스크린 패널에서 출력된 센싱 신호로부터 센싱 전압을 생성하는 차지 앰프(charge amplifier), 및 상기 제1 채널에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 상기 제2 채널에 상기 입력 전압 이상의 구동 전압을 제공하는 채널 구동부를 포함한다.

또한, 본 개시의 다른 기술적 사상에 따른 터치 센싱 장치는, 터치 입력을 센싱하기 위한, 제1 채널 및 상기 제1 채널과 교차하는 제2 채널을 포함하는 터치 스크린 패널, 및 상기 제1 채널에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 상기 제2 채널에 구동 전압을 제공하고, 상기 터치 입력에 의한 상기 제1 채널의 커패시턴스 변화량을 감지하는 터치 스크린 컨트롤러를 포함한다.

또한, 본 개시의 다른 기술적 사상에 따른 터치 센싱 방법은, 제1 채널 및 상기 제1 채널에 교차하는 제2 채널을 포함하는 터치 스크린 패널에 대한 터치 센싱 방법으로서, 상기 제1 채널에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 상기 제1 채널에 연결된 센싱 노드의 전압을 입력 전압으로 설정하는 단계, 상기 제1 채널에 대한 상기 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 상기 제2 채널에 상기 입력 전압 이상의 구동 전압을 인가하는 단계, 및 터치 입력에 의한 상기 제1 채널의 커패시턴스 변화량에 따른, 상기 센싱 노드의 센싱 신호로부터 센싱 전압을 생성하는 단계를 포함한다.

본 개시의 기술적 사상에 따르면, 터치 스크린 패널의 오프셋 커패시턴스를 제거함으로써 센싱 신호의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 증가시킬 수 있다. 또한, 터치 스크린 패널의 오프셋 커패시턴스를 제거하기 위한 오프셋 제거 회로의 사이즈를 감소시킬 수 있고, 이에 따라, 오프셋 제거 회로를 포함하는 터치 스크린 컨트롤러가 구현된 칩의 사이즈를 감소시킴으로써 터치 센싱 장치를 소형화할 수 있다. 나아가, 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서 출력된 센싱 신호의 증가로 인해 터치 감도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 더욱 상세하게 나타내는 블록도이다.
도 3a는 뮤츄얼 커패시턴스 센싱 모드에서, 터치 입력에 의한 커패시턴스 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 뮤츄얼 커패시턴스 센싱 모드에서, 터치 입력에 의한 커패시턴스의 이상적인 변화량을 나타내는 그래프이다.
도 4a는 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 터치 입력에 의한 커패시턴스 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 터치 입력에 의한 커패시턴스의 이상적인 변화량을 나타내는 그래프이다.
도 5는 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스에 따른, 커패시턴스의 실제 변화량을 나타내는 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서 터치 스크린 패널의 구동 방식들을 나타낸다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 센싱 신호 수신부를 구체적으로 나타내는 회로도이다.
도 8a는 도 7의 차지 앰프에 인가되는 입력 전압의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 8b는 도 7의 오프셋 제거 회로에 인가되는 오프셋 제거 전압의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 8c는 도 7의 터치 스크린 패널에 인가되는 구동 전압의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 개시의 일 실시예에 따른, 구동 전압의 다양한 예들을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 커패시턴스의 변화량을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 센싱 신호 수신부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치에 구비되는 터치 패널 및 디스플레이 패널을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 스크린 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 포함하는 터치 스크린 모듈을 나타내는 도면이다.
도 17a 및 도 17b는 본 개시의 일 실시예에 따라, 터치 패널과 디스플레이 패널을 일체화시킨 경우의 터치 스크린 모듈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치가 탑재되는 다양한 전자 제품의 응용 예를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않으면서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치(10)를 개략적으로 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 터치 센싱 장치(10)는 터치 스크린 컨트롤러(100) 및 터치 스크린 패널(200)을 포함한다. 터치 센싱 장치(10)는 이미지 표시 기능이 포함된 전자 장치일 수 있고, 구체적으로, PC 또는 모바일 장치를 의미할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 모바일 장치는 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 이동 전화기, 스마트폰 (smart phone), 태블릿(tablet) PC, PDA(personal digital assistant), EDA (enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), PND(personal navigation device 또는 portable navigation device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), 모바일 인터넷 장치(mobile internet device(MID)), 웨어러블 컴퓨터, 사물 인터넷(internet of things(IoT)) 장치, 만물 인터넷 (internet of everything(IoE)) 장치, 드론(drone), 또는 e-북(e-book)으로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

터치 스크린 패널(200)은 터치 입력에 응답하여, 터치 입력에 대응하는 센싱 신호를 생성할 수 있고, 생성된 센싱 신호를 터치 스크린 컨트롤러(100)에 제공할 수 있다. 이때, 터치 입력은 터치 스크린 패널(200) 상에 예를 들어, 손가락과 같은 도전 물체가 직접 접촉하는 것뿐만이 아니라 상기 도전 물체가 터치 스크린 패널(200)에 근접하는 것을 포함한다. 이하에서는, 사용자가 터치 스크린 패널(200)에 터치 입력을 인가할 수 있는 개체를 "오브젝트(object)"라고 정의하기로 한다. 예를 들어, 오브젝트는 손가락, 손바닥, 터체 펜, 스타일러스 펜 등과 같은 도전 물체일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

터치 스크린 패널(200)은 제1 방향으로 배열된 로우 채널들(R1 내지 Rn) 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향은 제2 방향에 대해 실질적으로 수직일 수 있다. 로우 채널들(R1 내지 Rn) 및 칼럼 채널들(C1 내지 Cm) 각각은, 서로 전기적으로 연결된 복수의 센싱 유닛들(sensing units)(SU)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 로우 채널들(R1 내지 Rn)과 복수의 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)은 서로 다른 레이어에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 로우 채널들(R1 내지 Rn)과 복수의 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)은 동일한 레이어에 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 복수의 센싱 유닛들(SU)은 커패시티브 터치 센서들일 수 있고, 이에 따라, 터치 스크린 패널(200)은 커패시티브 터치 스크린 패널이라고 지칭할 수 있다. 터치 스크린 패널(200)은 상호 정전용량 감지 방식, 즉, 뮤츄얼 커패시턴스(mutual capacitance) 센싱 방식 또는 자기 정전용량 감지 방식, 즉, 셀프 커패시턴스(self capacitance) 센싱 방식을 이용하여 센싱 신호를 생성할 수 있다. 뮤츄얼 커패시턴스 센싱 방식 및 셀프 커패시턴스 센싱 방식에 대해서는 이하에서 도 3a 내지 도 4b를 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.

터치 스크린 컨트롤러(100)는 터치 스크린 패널(200)에서 터치 입력의 발생 여부 및 터치 입력이 인가된 위치를 감지할 수 있다. 본 실시예에서, 터치 스크린 컨트롤러(100)는 셀프 커패시턴스 센싱 방식으로 터치 입력을 센싱할 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 일부 실시예들에서, 터치 스크린 컨트롤러(100)는 셀프 커패시턴스 센싱 방식 및 뮤츄얼 커패시턴스 센싱 방식으로 터치 입력을 센싱할 수 있다. 일 실시예에서, 터치 스크린 컨트롤러(100)는 셀프 커패시턴스 센싱 방식 및 뮤츄얼 커패시턴스 센싱 방식을 교번적으로 적용함으로써 터치 입력을 센싱할 수 있다

구체적으로, 터치 스크린 컨트롤러(100)는 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 제1 채널에 구동을 위한 입력 전압을 인가하고, 제1 채널로부터 센싱 신호를 수신하고, 수신한 센싱 신호를 기초로 터치 입력의 유무 및 터치 입력의 위치를 검출할 수 있다. 이때, 입력 신호는 예를 들어, 구형파와 같이, 특정 전압을 기준으로 스윙하는 전압 신호로 구현될 수 있다. 본 명세서에서, 제1 채널은 셀프 커패시턴스 센싱 대상이 되는 채널을 의미할 수 있다.

또한, 터치 스크린 컨트롤러(100)는 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 제1 채널에 교차하는 제2 채널에 구동 신호를 제공할 수 있다. 이때, 구동 신호는 예를 들어, 구형파와 같이, 특정 전압을 기준으로 스윙하는 전압 신호로 구현될 수 있다. 본 명세서에서, 제2 채널은 셀프 커패시턴스 센싱 대상이 아닌 채널을 의미할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 채널은 복수의 로우 채널들(R1 내지 Rn) 중 하나일 수 있고, 제2 채널은 복수의 칼럼 채널들(C1 내지 Cm) 중 하나일 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 제1 채널은 복수의 칼럼 채널들(C1 내지 Cm) 중 하나일 수 있고, 제2 채널은 복수의 로우 채널들(R1 내지 Rn) 중 하나일 수 있다

또한, 터치 스크린 컨트롤러(100)는 터치 스크린 패널(200)로부터 수신한 센싱 신호에서 오프셋 커패시턴스를 제거할 수 있다. 이에 따라, 센싱 신호의 다이나믹 레인지를 증가시킬 수 있다. 여기서, 오프셋 커패시턴스는 하나 또는 그 이상의 센싱 유닛(SU)에 의해 생성된 기생 커패시턴스 성분을 의미할 수 있다. 터치 스크린 패널(200)에 대해 터치 입력이 인가되지 않은 경우에도 오프셋 커패시턴스에 의해 센싱 신호가 출력될 수 있다.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치(10a)를 더욱 상세하게 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 터치 센싱 장치(10a)는 터치 스크린 컨트롤러(100a) 및 터치 스크린 패널(200)을 포함한다. 터치 센싱 장치(10a)는 도 1의 터치 센싱 장치(10)의 일 구현예에 대응할 수 있고, 터치 스크린 패널(200)은 도 1의 터치 스크린 패널(200)에 대응할 수 있다. 따라서, 도 1을 참조하여 상술된 내용은 본 실시예에 적용될 수 있고, 중복된 설명은 생략하기로 한다. 이하에서는, 터치 스크린 컨트롤러(100a)를 중심으로 설명하기로 한다.

터치 스크린 컨트롤러(100a)는 채널 구동부(110), 센싱 신호 수신기(120), 컨트롤러(130) 및 프로세서(140)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 터치 스크린 컨트롤러(100a)는 셀프 커패시턴스 센싱 방식으로 터치 입력을 센싱할 수 있다. 구체적으로, 터치 스크린 컨트롤러(100a)는 터치 입력에 의한 제1 채널의 커패시턴스 변화량에 대응하는 센싱 신호(Ssen)를 감지함으로써, 터치 입력을 검출할 수 있다. 여기서, 제1 채널은 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 센싱하는 채널일 수 있다. 예를 들어, 제1 채널은 로우 채널들(R1 내지 Rn) 중 하나일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 채널은 칼럼 채널들(C1 내지 Cm) 중 하나일 수도 있다.

채널 구동부(110)는 제1 채널에 교차하는 제2 채널에 구동 신호(Sdrv)를 제공할 수 있다. 여기서, 제2 채널은 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 센싱하지 않는 채널일 수 있다. 제1 채널이 로우 채널들(R1 내지 Rn) 중 하나인 경우, 제2 채널은 칼럼 채널들(C1 내지 Cm) 중 하나일 수 있다. 한편, 제1 채널이 칼럼 채널들(C1 내지 Cm) 중 하나인 경우, 제2 채널은 로우 채널들(R1 내지 Rn) 중 하나일 수 있다. 구동 신호(Sdrv)의 개수는 터치 스크린 패널(200)에 형성된 제2 채널들의 개수에 따라 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 구동 신호들(Sdrv)이 순차적으로 대응하는 제2 채널에 인가될 수 있다.

센싱 신호 수신기(120)는 제1 채널로부터 센싱 신호(Ssen)를 수신할 수 있다. 본 실시예에서, 셀프 커패시턴스 센싱 방식을 이용하는 경우, 센싱 신호 수신기(120)는 제1 채널에 입력 신호를 인가하고, 또한, 제1 채널로부터 센싱 신호(Ssen)를 수신할 수 있다. 다시 말해, 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 센싱 신호 수신기(120)는 구동부 및 수신부의 역할을 모두 할 수 있다. 한편, 뮤츄얼 커패시턴스 센싱 방식을 이용하는 경우, 센싱 신호 수신기(120)는 제1 채널에 입력 신호를 인가하지 않고, 제1 채널로부터 센싱 신호(Ssen)를 수신하기만 할 수 있다. 다시 말해, 뮤츄얼 커패시턴스 센싱 모드에서, 센싱 신호 수신기(120)는 수신부의 역할만 할 수 있다.

본 실시예에서, 센싱 센싱 신호 수신기(120)는 오프셋 제거 회로(121) 및 차지 앰프(chage amplifier)(122)를 포함할 수 있다. 오프셋 제거 회로(121)는 센싱 신호(Ssen)에서 오프셋 커패시턴스를 제거할 수 있다. 차지 앰프(122)는 센싱 신호(Ssen)로부터 센싱 전압을 생성할 수 있다. 센싱 신호 수신기(120)의 구체적인 동작에 대해서는 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.

컨트롤러(130)는 채널 구동부(110) 및 센싱 신호 수신기(120)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(130)는 구동 신호(Sdrv)의 주파수 또는 진폭을 결정할 수 있고, 결정된 주파수 또는 진폭에 따른 제어 신호를 채널 구동부(110)에 제공할 수 있다. 또한, 컨트롤러(130)는 오프셋 제거 회로(121) 및 차지 앰프(122)에 인가되는 전압들의 주파수 또는 진폭을 결정할 수 있고, 결정된 주파수 또는 진폭에 따른 제어 신호를 센싱 신호 수신기(120)에 제공할 수 있다.

프로세서(140)는 센싱 신호 수신기(120)로부터 수신되는 터치 데이터에 기초하여 터치 좌표를 산출할 수 있고, 산출된 터치 좌표를 호스트(HOST)에 제공할 수 있다. 이때, 프로세서(140)는 다양한 알고리즘을 적용하여 터치 좌료를 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(140)는 단일 터치 입력에 따른 터치 좌표를 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(140)는 멀티 터치 입력에 따른 터치 좌표를 산출할 수도 있다.

도 3a는 뮤츄얼 커패시턴스 센싱 모드에서, 터치 입력에 의한 커패시턴스 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 3a를 참조하면, 뮤츄얼 커패시턴스 센싱 방식은 구동 전극(Drive electrode)에 일정한 전압 펄스를 인가하고, 수신 전극(Receive electrode)(또는 센싱 전극이라고 지칭함)에서 전압 펄스에 대응되는 전하를 수집(Collected Charge)하게 된다. 이때, 오브젝트(OBJ)가 구동 전극과 수신 전극 사이에 놓이게 되는 경우, 점선으로 표시된 전기장이 변화하게 되고, 전기장의 세기의 변화는 커패시턴스의 변화를 야기한다.

이와 같이, 구동 전극과 수신 전극 간의 전기장 변화를 통해 커패시턴스가 변하게 되고 이를 통해 터치 입력이 감지될 수 있다. 도 3a는 접촉 터치의 경우를 도시하고 있으나, 근접 터치의 경우도 마찬가지로 전기장의 변화가 야기될 수 있다. 또한, 도 3a는 오브젝트(OBJ)가 손가락인 경우를 도시하고 있으나, 터치 펜 등과 같은 다른 도전체에 의한 터치의 경우도 마찬가지로 전기장의 변화가 야기될 수 있다.

도 1 및 도 3a를 함께 참조하면, 일 실시예에 있어서, 도 1의 로우 채널들(R1 내지 Rn)은 구동 채널이고, 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)은 센싱 채널일 수 있다. 구동 채널은 서로 전기적으로 연결된 복수의 구동 전극들을 포함할 수 있고, 센싱 채널은 서로 전기적으로 연결된 복수의 센싱 전극들을 포함할 수 있다. 이때, 구동 전극과 센싱 전극을 센싱 유닛이라고 지칭할 수 있다. 구동 전극과 센싱 전극 사이에 커패시터가 형성될 수 있으며, 터치 입력에 대응하여 커패시터의 커패시턴스가 변화될 수 있다. 이때, 구동 전극과 센싱 전극 사이에 형성되는 커패시터의 커패시턴스를 뮤츄얼 커패시턴스라고 지칭할 수 있다.

도 3b는 뮤츄얼 커패시턴스 센싱 모드에서, 터치 입력에 의한 커패시턴스의 이상적인 변화량을 나타내는 그래프이다.

도 3b를 참조하면, X축은 시간을 나타내고, Y축은 커패시턴스를 나타낸다. 각 센싱 유닛(예를 들어, 도 1의 SU)은 기본적으로 기생 성분에 해당하는 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스(Cm)을 가지며, 오브젝트(OBJ)의 근접 또는 접촉에 의하여 각 센싱 유닛의 커패시턴스가 변화할 수 있다. 구체적으로, A 구간은 오브젝트(OBJ)가 접촉하지 않은 상태로서, 이때, 센싱 유닛의 커패시턴스는 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스(Cm)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스(Cm)는 수 pF(picofarad)일 수 있다.

한편, B 구간은 오브젝트(OBJ)가 센싱 유닛에 접촉한 상태로서, 이때, 센싱 유닛의 신호 커패시턴스는 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스(Cm)에서 오브젝트(OBJ)에 의한 뮤츄얼 커패시턴스 변화량(ΔCm)만큼 감소한 값에 대응하게 된다(즉, Cm-ΔCm). 예를 들어, B 구간에서의 신호 커패시턴스는 수십 fF(femtofarad)일 수 있다.

도 4a는 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 터치 입력에 의한 커패시턴스 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 4a를 참조하면, 셀프 커패시턴스 센싱 방식은 전극에 일정한 전압 펄스를 인가하고, 상기 전극으로부터 상기 전압 펄스에 대응하는 전압 또는 전하를 수집하게 된다. 전극은 주변 도전체(예컨대 접지 노드 등)와 커패시터를 형성하게 된다. 이때, 오브젝트(OBJ)가 전극에 접촉하거나 근접할 경우, 커패시터의 커패시턴스가 증가될 수 있다. 이와 같이, 전극을 통해 커패시턴스의 변화를 센싱하고, 이를 통해 터치가 감지될 수 있다.

도 1 및 도 4a를 함께 참조하면, 일 실시예에 있어서, 로우 채널들(R1 내지 Rn) 및 칼럼 채널들(C1 내지 Cm) 각각이 구동 채널이자 센싱 채널일 수 있다. 로우 채널들(R1 내지 Rn) 및 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)에 포함되는 전극들 각각이 주변의 도전 물체에 대해 커패시터(예컨대, 플로팅 커패시터)를 형성하며, 터치 입력에 대응하여 커패시터의 커패시턴스가 변화될 수 있다. 이때, 로우 채널들(R1 내지 Rn) 및 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)에 포함되는 전극들과 주변의 도전 물체 사이에 형성되는 커패시터의 커패시턴스를 셀프 커패시턴스라고 지칭할 수 있다.

도 4b는 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 터치 입력에 의한 커패시턴스의 이상적인 변화량을 나타내는 그래프이다.

도 4b를 참조하면, X축은 시간을 나타내고, Y축은 커패시턴스를 나타낸다. 각 센싱 유닛(예를 들어, 도 1의 SU)은 기본적으로 기생 성분에 해당하는 오프셋 셀프 커패시턴스(Cs)를 가지며, 오브젝트(OBJ)의 근접 또는 접촉에 의하여 각 센싱 유닛의 커패시턴스가 변화할 수 있다. 구체적으로, A 구간은 오브젝트(OBJ)가 접촉하지 않은 상태로서, 이때, 센싱 유닛의 커패시턴스는 오프셋 셀프 커패시턴스(Cs)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 오프셋 셀프 커패시턴스(Cs)는 수십 pF(picofarad)일 수 있다. 오프셋 셀프 커패시턴스(Cs)는 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스(Cm)보다 클 수 있다.

한편, B 구간은 오브젝트(OBJ)가 센싱 유닛에 접촉한 상태로서, 이때, 센싱 유닛의 신호 커패시턴스는 오프셋 셀프 커패시턴스(Cs)에서 오브젝트(OBJ)에 의한 셀프 커패시턴스 변화량(ΔCs)만큼 증가한 값에 대응하게 된다(즉, Cs+ΔCs). 예를 들어, B 구간에서의 신호 커패시턴스는 수십 fF(femtofarad)일 수 있다. 셀프 커패시턴스 센싱 방식에서, 오프셋 셀프 커패시턴스(Cs)는 신호 커패시턴스에 비해 상당히 큰 값을 가질 수 있다. 따라서, 오프셋 커패시턴스가 제거되지 않으면 신호 커패시턴스가 제대로 감지되지 않을 수 있으므로, 오프셋 커패시턴스는 커패시티브 터치 스크린의 감도에 큰 영향을 줄 수 있다.

도 5는 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스에 따른, 커패시턴스의 실제 변화량을 나타내는 그래프이다.

도 5를 참조하면, X축은 시간을 나타내고, Y축은 커패시턴스를 나타낸다. 제1 채널에 대한 셀프 커패시턴스 변화량을 감지하는 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 제1 채널과 교차하는 제2 채널에는 그라운드 전압을 인가할 수 있다. 오브젝트(OBJ)가 전극에 접촉하지 않은 A 구간에서의 커패시턴스는 오프셋 셀프 커패시턴스(Cs)와 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스(Cm)의 합에 대응할 수 있다(즉, Cs+Cm). A 구간에서의 커패시턴스는 도 4b의 그래프와 비교하면, 그라운드 전압에 연결된 제2 채널과 제1 채널 사이의 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스(Cm)만큼 더 크다.

한편, 오브젝트(OBJ)가 전극에 접촉하는 B 구간에서의 커패시턴스 변화량은 셀프 커패시턴스의 변화량(ΔCs)과 뮤츄얼 커패시턴스의 변화량(ΔCm)의 차이에 대응하게 된다(즉, ΔCs-ΔCm). B 구간에서의 커패시턴스 변화량은 도 4b의 그래프와 비교하면, 뮤츄얼 커패시턴스의 변화량(ΔCm)만큼 더 작고, 이에 따라, 센싱 신호의 감소로 인해 터치 감도가 저하된다.

도 6a 및 도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서 터치 스크린 패널(200)의 구동 방식들을 나타낸다.

도 6a를 참조하면, 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 센싱 신호 수신기(120)는 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)에 연결될 수 있다. 센싱 신호 수신기(120)는 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)에 각각 연결된 복수의 수신기들(RX)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 칼럼(C1), 제2 칼럼(C2) 및 제m 칼럼(Cm)에 각각 연결된 수신기들(RX)은 제1 센싱 신호(X[1]), 제2 센싱 신호(X[2]) 및 제m 센싱 신호(X[m])를 각각 수신할 수 있다.

칼럼 채널들(C1 내지 Cm)에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 로우 채널들(R1 내지 Rn)에 구동 신호(Sdrv)가 인가될 수 있다. 구체적으로, 제1 로우(R1), 제2 로우(R2) 및 제n 로우(Rn)에는 제1 구동 신호(Y[1]), 제2 구동 신호(Y[2]) 및 제n 구동 신호(Y[n])가 각각 인가될 수 있다. 일 실시예에서, 구동 신호(Sdrv)는 구형파 형태로 구현된 구동 전압으로 제공될 수 있다.

도 6b를 참조하면, 로우 채널들(R1 내지 Rn)에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 센싱 신호 수신기(120)는 로우 채널들(R1 내지 Rn)에 연결될 수 있다. 센싱 신호 수신기(120)는 로우 채널들(R1 내지 Rn)에 각각 연결된 복수의 수신기들(RX)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 로우(R1), 제2 로우(R2) 및 제n 로우(Rm)에 각각 연결된 수신기들(RX)은 제1 센싱 신호(Y[1]), 제2 센싱 신호(Y[2]) 및 제n 센싱 신호(Y[n])를 각각 수신할 수 있다.

로우 채널들(R1 내지 Rn)에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)에 구동 신호(Sdrv)가 인가될 수 있다. 구체적으로, 제1 칼럼(C1), 제2 칼럼(C2) 및 제m 칼럼(Cm)에는 제1 구동 신호(X[1]), 제2 구동 신호(X[2]) 및 제m 구동 신호(X[m])가 각각 인가될 수 있다. 일 실시예에서, 구동 신호(Sdrv)는 구형파 형태로 구현된 구동 전압으로 제공될 수 있다.

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 센싱 신호 수신부(120a)를 구체적으로 나타내는 회로도이다.

도 7을 참조하면, 센싱 신호 수신부(120a)는 오프셋 제거 회로(121a) 및 차지 앰프(122a)를 포함할 수 있다. 센싱 신호 수신부(120a)는 센싱 노드(SN)를 통해 터치 스크린 패널(200)로부터 센싱 신호(Ssen)를 수신할 수 있다. 이때, 센싱 신호(Ssen)는 제1 채널에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서 센싱 노드(SN)를 통해 수신되는 신호일 수 있다. 도 7에 도시된 센싱 신호 수신부(120a)는 예를 들어, 도 6b의 센싱 신호 수신부(120)에 포함된 수신기(RX)의 일 예에 대응할 수 있다.

차지 앰프(122a)는 센싱 노드(SN)와 연결되어, 센싱 신호(Ssen)로부터 센싱 전압(Vout)을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 차지 앰프(122a)는 터치 스크린 패널(200)에서 출력된 전류 신호인 센싱 신호(Ssen)를 전압 신호인 센싱 전압(Vout)으로 변환할 수 있다. 이에 따라, 차지 앰프(122a)는 Q-V 컨버터(Q-V conterver) 또는 커패시턴스-전압 변환기라고 지칭할 수도 있다.

본 실시예에서, 차지 앰프(122a)는 증폭기(AMP) 및 피드백 커패시터(Cf)를 포함할 수 있다. 증폭기(AMP)는 센싱 노드(SN)와 연결된 제1 입력 단자(이하 '반전 입력 단자'라고 지칭함), 입력 전압(Vin)을 수신하는 제2 입력 단자(이하 '비반전 입력 단자'라고 지칭함), 및 센싱 전압(Vout)을 출력하는 출력 단자를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자에 인가되는 입력 전압(Vin)은 구형파 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 입력 전압(Vin)은 도 8a와 같이 구현될 수 있다. 피드백 커패시터(Cf)는 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결될 수 있다.

일부 실시예들에서, 차지 앰프(122a)는 피드백 커패시터(Cf)와 병렬로 연결된 스위치를 더 포함할 수 있고, 스위치는 컨트롤러(예를 들어, 도 2의 130)에 의해 온/오프될 수 있다. 이때, 스위치는 피드백 커패시터(Cf)를 방전시킬 수 있다. 또한, 일부 실시예들에, 차지 앰프(122a)는 피드백 커패시터(Cf)와 병렬로 연결된 저항을 더 포함할 수 있다.

오프셋 제거 회로(121a)는 센싱 노드(SN)와 연결되어, 터치 스크린 패널(200)의 오프셋 커패시턴스를 제거하도록 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 오프셋 제거 회로(121a)는 오프셋 제거 커패시터(1211)를 포함할 수 있고, 오프셋 제거 커패시터(1211)는 센싱 노드(SN)에 연결된 제1 단자 및 오프셋 제거 전압이 인가되는 제2 단자를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 오프셋 제거 전압은 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자에 인가되는 입력 전압(Vin)보다 높을 수 있다. 일 실시예에서, 오프셋 제거 전압은 입력 전압(Vin)의 두 배에 대응할 수 있고(즉, 2Vin), 이하에서는 오프셋 제거 전압이 2Vin인 경우에 대해 상술하기로 한다. 예를 들어, 오프셋 제거 전압은 도 8b와 같이 구현될 수 있다.

증폭기(AMP)의 가상 단락(virtual short) 원리에 따라 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자의 전압 레벨은 비반전 입력 단자의 전압 레벨과 실질적으로 동일하다. 따라서, 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자의 전압 레벨은 입력 전압(Vin)에 대응되고, 이에 따라, 센싱 노드(SN)의 전압 레벨은 입력 전압(Vin)에 대응될 수 있다.

본 실시예에서, 제1 채널에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 센싱을 하지 않는 제2 채널에는 구동 전압이 인가될 수 있고, 구동 전압은 입력 전압(Vin) 이상일 수 있다. 일 실시예에서, 구동 전압은 입력 전압(Vin)의 k배에 상응할 수 있고(즉, k*Vin), k는 1 이상의 정수일 수 있다. 예를 들어, 구동 전압은 도 8c와 같이 구현될 수 있다. 예를 들어, k는 1일 수 있고, 구동 전압은 입력 전압(Vin)과 동일할 수 있다. 다른 예를 들어, k는 2일 수 있고, 구동 전압은 입력 전압의 두 배(2Vin)일 수 있다.

도 8a는 도 7의 차지 앰프(122a)에 인가되는 입력 전압(Vin)의 일 예를 나타내는 그래프이다. 도 8a를 참조하면, X축은 시간을 나타내고, Y축은 전압 레벨을 나타낸다. 입력 전압(Vin)은 진폭이 V인 구형파 형태로 제공될 수 있다.

도 8b는 도 7의 오프셋 제거 회로(121a)에 인가되는 오프셋 제거 전압의 일 예를 나타내는 그래프이다. 도 8b를 참조하면, X축은 시간을 나타내고, Y축은 전압 레벨을 나타낸다. 오프셋 제거 전압은 진폭이 2V인 구형파 형태로 제공될 수 있고, 오프셋 제거 전압은 입력 전압(Vin)의 두 배에 대응할 수 있다(즉, 2Vin).

도 8c는 도 7의 터치 스크린 패널(200)에 인가되는 구동 전압의 일 예를 나타내는 그래프이다. 도 8c를 참조하면, X축은 시간을 나타내고, Y축은 전압 레벨을 나타낸다. 구동 전압은 진폭이 k*V인 구형파 형태로 제공될 수 있고, 구동 전압은 입력 전압(Vin)의 k배에 대응할 수 있다(즉, k*Vin). 이때, k는 1 이상의 정수일 수 있다.

도 9a 내지 도 9c는 본 개시의 일 실시예에 따른, 구동 전압의 다양한 예들을 나타내는 그래프이다.

도 9a를 참조하면, 구동 전압은 램프 전압으로 구현될 수 있다. 도 9b를 참조하면, 구동 전압은 삼각파로 구현될 수 있다. 도 9c를 참조하면, 구동 전압은 정현파로 구현될 수 있다. 이와 같이, 구동 전압은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 구동 전압의 형태는 도 7의 차지 앰프(122a)에 인가되는 입력 전압(Vin)와 유사한 형태로 구현될 수 있고, 구동 전압은 입력 전압(Vin) 이상일 수 있다.

도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 커패시턴스의 변화량을 나타내는 그래프이다.

도 10을 참조하면, X축은 시간을 나타내고, Y축은 커패시턴스를 나타낸다. Cs는 오프셋 셀프 커패시터(211)의 오프셋 셀프 커패시턴스를 나타내고, Cm은 오프셋 뮤츄얼 커패시터(212)의 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스를 나타낸다. ΔCs는 터치 입력에 의한 셀프 커패시턴스의 변화량을 나타내고, ΔCm은 터치 입력에 의한 뮤츄얼 커패시턴스의 변화량을 나타낸다. 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상술한 바와 같이, 터치 입력에 의해 뮤츄얼 커패시턴스를 ΔCm만큼 감소하고, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 상술한 바와 같이, 터치 입력에 의해 셀프 커패시턴스는 ΔCs만큼 증가하게 된다.

이하에서는 도 7 및 도 10을 참조하여, 터치 입력에 따른 센싱 신호 수신기(120a)의 구체적인 동작에 대해 상술하기로 한다. 먼저, 터치 입력이 인가되지 않은 A 구간에서의 센싱 신호 수신기(120a)의 동작을 설명하고, 이어서, 터치 입력이 인가되는 B 구간에서의 센싱 신호 수신기(120a)의 동작을 설명하기로 한다.

터치 입력이 없는 A 구간에서, 셀프 커패시턴스 변화량(ΔCs) 및 뮤츄얼 커패시턴스 변화량(ΔCm)은 없다(즉, ΔCs=ΔCm=0). 이때, 센싱 노드(SN)의 전압이 입력 전압(Vin)이므로, 오프셋 셀프 커패시터(211)의 양단 전압은 Vin이고, 오프셋 뮤츄얼 커패시터(212)의 양단 전압은 (Vin-k*Vin)이며, 오프셋 제거 커패시터(1211)의 양단 전압은 -Vin이다. 따라서, 오프셋 셀프 커패시터(211)에 충전되는 전하량(Qs)은 Cs*Vin에 대응하고(즉, Qs=Cs*Vin), 오프셋 뮤츄얼 커패시터(212)에 충전되는 전하량(Qm)은 Cm*(Vin-k*Vin)에 대응하며, 오프셋 제거 커패시터(1211)에 충전되는 전하량(Qoff)은 Coff*(-Vin)에 대응할 수 있다. 여기서, Coff는 오프셋 제거 커패시터(1211)의 오프셋 커패시턴스를 나타낸다.

오프셋 셀프 커패시터(211)에 충전되는 전하량(Qs), 오프셋 뮤츄얼 커패시터(212)에 충전되는 전하량(Qm), 그리고, 오프셋 제거 커패시터(2122)에 충전되는 전하량(Qoff)의 합은 0이므로(즉, Qs+Qm+Qoff=0), 오프셋 제거 커패시터(1211)의 오프셋 제거 커패시턴스(Coff)는 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

Coff=Cs-(k-1)*Cm

본 실시예에서, k는 1 이상이므로, 오프셋 제거 커패시턴스(Coff)는 오프셋 셀프 커패시턴스(Cs)보다 (k-1)*Cm만큼 감소한 값일 수 있다. 따라서, 터치 스크린 패널(200)의 오프셋 커패시턴스는 도 5의 오프셋 커패시턴스(즉, Cs+Cm)보다 감소하게 되므로, 오프셋 제거 커패시터(1211)의 사이즈가 종래에 비해 감소할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스(Cm)가 오프셋 셀프 커패시턴스(Cs)의 일부를 제거할 수 있다. 즉, 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스(Cm)와 오프셋 제거 커패시턴스(Coff)는 둘다 오프셋 셀프 커패시턴스(Cs)를 제거하는 역할을 하므로, 오프셋 제거 커패시턴스(Coff)가 종래에 비해 감소하게 된다. 따라서, 오프셋 제거 회로(121a)의 사이즈가 감소할 수 있고, 오프셋 제거 회로(121a)를 포함하는 터치 스크린 컨트롤러(예를 들어, 도 2의 100a)가 구현되는 칩의 사이즈가 감소할 수 있다. 이에 따라, 터치 센싱 장치가 소형화될 수 있다.

한편, 터치 입력이 인가되는 B 구간에서, 셀프 커패시턴스는 오프셋 셀프 커패시턴스(Cs)에서 변화량(ΔCs)만큼 증가하고, 뮤츄얼 커패시턴스는 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스(Cm)에서 변화량(ΔCm)만큼 감소하게 된다. 이때, 제2 채널에 구동 전압(k*Vin)이 인가하므로, 제1 채널의 커패시턴스 변화량(ΔC)은 ΔCs+(k-1)*ΔCm에 대응할 수 있다. 따라서, 센싱 신호(Ssen)는 ΔCs+(k-1)*ΔCm에 대응하는 전류 신호일 수 있다.

본 실시예에 따르면, 터치 입력이 인가되는 B 구간에서 제1 채널의 커패시턴스 변화량(ΔC)은 도 5의 커패시턴스 변화량보다 증가하게 된다. 이때, 뮤츄얼 커패시턴스 변화량(ΔCm)은 제1 채널의 커패시턴스를 증가시키는 역할을 하므로, 터치 입력 시 제1 채널의 커패시턴스가 종래에 비해 증가하게 되고, 이에 따라, 센싱 신호(Ssen)의 감도가 향상될 수 있다.

도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 센싱 신호 수신부의 일 예(120b)를 나타내는 블록도이다.

도 11을 참조하면, 센싱 신호 수신부(120b)는 오프셋 제거 회로(121), 차지 앰프(122), 적분기(123) 및 ADC(Analog to Digital Converter)(124)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 센싱 신호 수신부(120b)는 도 2의 센싱 신호 수신부(120)에 대한 변형 실시예로서, 도 2의 센싱 신호 수신부(120)에 비해 적분기(123) 및 ADC(124)를 더 포함할 수 있다. 오프셋 제거 회로(121) 및 차지 앰프(122)에 대해서는 도 2 및 도 7을 참조하여 상술된 내용이 적용될 수 있으며, 이하에서는 적분기(123) 및 ADC(124)를 중심으로 설명하기로 한다.

적분기(123)는 차지 앰프(122)에서 출력되는 센싱 전압(Vout)을 적분(또는, 누적)할 수 있다. 예를 들어, 적분기(123)는 도 2의 컨트롤러(130)의 제어에 따라 적어도 두 번 이상 적분 동작을 수행할 수 있다. ADC(124)는 적분기(123)의 출력에 대해 아날로그 디지털 변환 동작을 수행함으로써 디지털 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 디지털 출력 신호(OUT)는 도 2의 프로세서(140)에 제공될 수 있고, 프로세서(140)는 디지털 출력 신호(OUT)를 기초로 터치 좌표를 산출할 수 있다.

도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 센싱 방법은 셀프 커패시턴스 센싱 방식에 따라 터치 스크린 패널에 대한 터치 입력 유무 및 터치 입력 위치를 감지하는 동작이다. 본 실시예에 따른 터치 센싱 방법은 도 2의 터치 스크린 컨트롤러(100a)에서 시계열적으로 수행되는 단계들을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 11을 참조하여 상술된 내용은 본 실시예에도 적용될 수 있고, 중복된 설명은 생략하기로 한다.

단계 S110에서, 제1 채널에 연결된 센싱 노드의 전압을 입력 전압으로 설정한다. 여기서, 제1 채널은 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서 센싱 대상이 되는 채널이고, 예를 들어, 도 1의 로우 채널들(R1 내지 Rn) 중 하나일 수 있다. 도 7의 센싱 신호 수신기(120a)를 예로 들면, 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자에 입력 전압(Vin)을 인가함으로써 반전 입력 단자는 입력 전압(Vin)에 대응할 수 있고, 이에 따라, 반전 입력 단자에 연결된 센싱 노드(SN)의 전압은 입력 전압(Vin)으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 입력 전압(Vin)은 구형파로 구현될 수 있다.

단계 S130에서, 제2 채널에 입력 전압 이상의 구동 전압을 인가한다. 여기서, 제2 채널은 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서 센싱 대상이 아닌 채널로서, 제1 채널과 교차하는 채널일 수 있다. 예를 들어, 제2 채널은 도 1의 칼럼 채널들(C1 내지 Cm) 중 하나일 수 있다. 채널 구동부(110)는 제2 채널에 입력 전압(Vin)의 k배에 상응하는 구동 전압을 인가할 수 있고, k는 1 이상의 정수일 수 있다. 일부 실시예들에서, 단계 S110과 단계 S130은 실질적으로 동시에 수행될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 단계 S110은 단계 S130 이후에 수행될 수도 있다.

단계 S150에서, 터치 입력에 의한 제1 채널의 커패시턴스 변화량에 따른 센싱 신호로부터 센싱 전압을 생성한다. 예를 들어, 제1 채널의 셀프 커패시턴스 변화량(ΔCs)에 따라 센싱 신호(Ssen)는 증가할 수 있다. 예를 들어, 센싱 신호(Ssen)는 제1 채널의 셀프 커패시턴스 변화량(ΔCs)에 따른 전류 신호일 수 있고, 센싱 신호(Ssen)에 의해 피드백 커패시터(Cf)가 충전될 수 있으며, 이에 따라, 센싱 전압(Vout)으로 변환될 수 있다.

도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 센싱 방법은 셀프 커패시턴스 센싱 방식에 따라 터치 스크린 패널에 대한 터치 입력 유무 및 터치 입력 위치를 감지하는 동작이다. 본 실시예에 따른 터치 센싱 방법은 도 12의 터치 센싱 방법의 변형 실시예로서, 도 12의 터치 센싱 방법에 비해 단계 S120을 더 포함할 수 있다. 따라서, 도 12를 참조하여 상술된 내용은 본 실시예에도 적용될 수 있고, 중복된 설명은 생략하기로 한다.

단계 S110에서, 제1 채널에 연결된 센싱 노드의 전압을 입력 전압으로 설정한다. 단계 S120에서, 오프셋 제거 커패시터에 입력 전압보다 높은 오프셋 제거 전압을 인가한다. 예를 들어, 오프셋 제거 전압은 입력 전압의 두 배에 대응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단계 S110과 단계 S120은 실질적으로 동시에 수행될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 단계 S110은 단계 S120 이후에 수행될 수도 있다.

단계 S130에서, 제2 채널에 입력 전압 이상의 구동 전압을 인가한다. 일부 실시예들에서, 단계 S110 내지 단계 S130은 실질적으로 동시에 수행될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 단계 S110은 단계 S130 이후에 수행될 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 단계 S120은 단계 S130 이후에 수행될 수도 있다. 단계 S150에서, 터치 입력에 의한 제1 채널의 셀프 커패시턴스 변화량에 따른 센싱 신호로부터 센싱 전압을 생성한다.

도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치(TSD)에 구비되는 터치 패널(TP) 및 디스플레이 패널(DP)을 나타내는 도면이다.

도 14를 참조하면, 터치 센싱 장치(TSD)는 터치 패널(TP) 및 디스플레이 패널(DP)을 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 도 1의 터치 센싱 장치(100) 및 도 2의 터치 센싱 장치(100a)는 도 14에 예시된 터치 센싱 장치(TSD)와 같이 구현될 수 있다.

디스플레이 패널(DP)은 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이, OLED(organic LED) 디스플레이, AMOLED(active-matrix OLED) 디스플레이 및 플렉시블(flexible) 디스플레이로 구현될 수 있고, 그 밖에 다른 종류의 평판 디스플레이로 구현될 수 있다.

공정 또는 가격 경쟁력을 위해, 터치 패널(TP)은 디스플레이 패널(DP)과 통합되어 구비될 수 있다. 도 14는 터치 패널(TP)이 디스플레이 패널(DP)의 상부에 위치하는 예를 도시한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 터치 패널(TP)은 디스플레이 패널(DP)의 하부에 위치할 수도 있다. 터치 패널(TP)은 디스플레이 패널(DP)과 소정 거리 이격하여 배치되거나, 디스플레이 패널(DP)의 상판에 부착되어 배치될 수 있다.

도 14는 디스플레이 패널(DP)이 터치 패널(TP)과 별도의 패널 또는 레이어(layer)로 구비되는 온-셀(On-cell) 타입인 경우를 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에 있어서, 디스플레이에 사용되는 디스플레이 픽셀과 터치의 센싱에 사용되는 센싱 유닛(SU)이 같은 레이어에 형성되는 인-셀 타입 (In-Cell Type)으로 구현될 수 있다.

도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 스크린 시스템(1000)을 나타내는 블록도이다.

도 15를 참조하면, 터치 스크린 시스템(1000)은 터치 패널(1110), 디스플레이 패널(1210), 터치 컨트롤러(1120), 디스플레이 구동 회로(1220), 프로세서(1300), 저장 장치(1400), 인터페이스(1500) 및 버스(1600)를 포함할 수 있다.

터치 패널(1110)은 각 포인트에서 발생하는 터치 이벤트를 감지할 수 있도록 구성된다. 디스플레이 패널(1210)은 이미지(영상)를 표시하도록 구성된 LCD, LED, OLED 등의 다양한 타입의 패널로 구성될 수 있다. 터치 패널(1110)과 디스플레이 패널(1210)은 서로 중첩되도록 일체적으로 형성될 수 있다.

터치 컨트롤러(1120)는 터치 패널(1110)의 동작을 제어하고 터치 패널(1110)의 출력을 프로세서(1300)에 전송할 수 있다. 터치 컨트롤러(1120)는 전술한 본 개시의 실시예에 따른 터치 스크린 컨트롤러(도 1의 100 또는 도 2의 100a)일 수 있다. 구체적으로, 터치 컨트롤러(1120)는 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 제1 채널로부터 센싱 신호를 수신하고, 수신한 센싱 신호를 기초로 터치 입력의 유무 및 터치 입력의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 터치 컨트롤러(1120)는 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 제1 채널에 교차하는 제2 채널에 구동 신호를 제공할 수 있다. 나아가, 터치 컨트롤러(1120)는 터치 패널(11100)로부터 수신한 센싱 신호에서 오프셋 커패시턴스를 제거할 수 있다.

디스플레이 구동 회로(1220)는 디스플레이 패널(1210) 상에 영상을 표시하도록 디스플레이 패널(1210)을 제어한다. 도시하지는 않았으나, 디스플레이 구동 회로(1220)는 소스 드라이버, 계조 전압 발생기, 게이트 드라이버, 타이밍 컨트롤러, 전원 공급부 및 인이미지 인터페이스를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(1210)에 표시될 이미지 데이터는 이미지 인터페이스를 통해 상기 메모리에 저장되고, 상기 계조 전압 발생기에 의해 생성되는 계조 전압들을 이용하여 아날로그 신호로 변환될 수 있다. 상기 소스 드라이버 및 게이트 드라이버는 타이밍 컨트롤러로부터 제공되는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호 등에 응답하여 디스플레이 패널(1210)을 구동할 수 있다.

프로세서(1300)는 명령들을 실행하고 터치 스크린 시스템(1000)의 전체적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(1300)에 의해 요구되는 프로그램 코디 또는 데이터 등은 저장 장치(1400)에 저장될 수 있다. 인터페이스(1500)는 임의의 외부 장치 및/또는 시스템과 통신할 수 있다.

프로세서(1300)는 좌표 매핑부(1310)를 포함할 수 있다. 터치 패널(1110) 상에서의 위치와 디스플레이 패널(1210) 상에서의 위치는 서로 매핑될 수 있으며, 좌표 매핑부(1310)는 터치 입력이 발생한 터치 패널(1110) 상의 터치 포인트에 상응하는 디스플레이 패널(1210)의 대응 좌표를 추출할 수 있다. 이러한 터치 패널(1110)과 터치 패널(1210)의 좌표 매핑을 통하여, 사용자는 디스플레이 패널(1210) 상에 표시되는 아이콘, 메뉴 항목 또는 이미지 등을 선택하고, 제어하는 터치 동작, 드래그, 핀치, 스트레치, 단일 또는 멀티 터치 동작 등의 입력 행위를 수행할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 터치 스크린 시스템(1000)은 이미지 표시 기능을 갖춘 스마트 가전 제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들자면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 터치 스크린 시스템(1000)은 각종 의료기기(예: MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치 및 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛, 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine) 또는 상점의 POS(point of sales) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 터치 스크린 시스템(1000)은 이미지 표시기능을 포함한 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 입력장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예에 따른 터치 스크린 시스템을 포함하는 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 또한, 터치 스크린 시스템은 플렉서블 장치일 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예에 따른 터치 스크린 시스템이 전술한 기기들에 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다.

도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 포함하는 터치 스크린 모듈(2000)을 나타내는 도면이다.

도 16을 참조하면, 터치 스크린 모듈(2000)은 윈도우 글라스(2010), 터치 패널(2020) 및 디스플레이 패널(2040)을 포함할 수 있다. 또한 터치 패널(2020)과 디스플레이 패널(2040) 사이에는 광학적 특성을 위해 편광판 (2030)이 배치될 수 있다.

윈도우 글라스(2010)는 아크릴이나 강화유리 등의 소재로 제작되어, 외부 충격이나 반복적인 터치에 의한 긁힘으로부터 터치 스크린 모듈(2000)을 보호한다. 터치 패널(2020)은 유리기판이나 PET(Polyethylene Terephthlate) 필름 위에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극이 패터닝되어 형성될 수 있다. 터치 콘트롤러(2021)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 위에 COB(Chip on Board) 형태로 실장될 수 있으며, 터치 패널(3400)상의 터치 발생을 감지하여 터치 좌표를 추출하고 이를 호스트 콘트롤러로 제공할 수 있다.

디스플레이 패널(2040)은 일반적으로 상판과 하판으로 이루어진 두 장의 유리를 접합하여 형성된다. 디스플레이 패널(2040)은 프레임을 표시하기 위한 복수의 픽셀들을 포함한다. 일 실시예에 따르면 디스플레이 패널(2040)은 액정 패널일 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니고, 디스플레이 패널(2040)은 다양한 종류 디스플레이 소자들을 포함할 수 있다. 예컨대, 디스플레이 패널(2040)은 OLED(Organic Light Emitting Diode), ECD(Electrochromic Display), DMD(Digital Mirror Device), AMD(Actuated Mirror Device), GLV(Grating Light Value), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), LED(Light Emitting Diode) 디스플레이, VFD(Vacuum Fluorescent Display) 중 하나 일 수 있다.

디스플레이 구동 회로(2041)는 도시된 바와 같이, 유리 소재의 인쇄 기판 상에 COG(Chip On Glass) 형태로 실장될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시 예일 뿐, 디스플레이 구동 회로(2041)는 COF(Chip on Film), COB(chip on board) 등과 같이 다양한 형태로 실장될 수 있다. 본 실시예에서는 디스플레이 구동 집적회로(3130)가 하나의 칩으로 도시되었으나, 이는 도시에 편의를 위함에 불과하고 복수의 칩으로 장착될 수 있다. 또한, 터치 컨트롤러(2021)는 디스플레이 구동 회로(2041)와 하나의 반도체 칩에 집적될 수도 있다.

도 17a 및 도 17b는 본 개시의 일 실시예에 따라, 터치 패널과 디스플레이 패널을 일체화시킨 경우의 터치 스크린 모듈의 구조를 나타내는 도면이다.

도 17a 및 도 17b는 터치 패널과 디스플레이 패널을 일체화시킨 경우의 터치 스크린 모듈의 구조를 나타내는 도면이다. 도 17a에 도시된 바와 같이, 터치 스크린 모듈(2000a)은 윈도우 글라스(2010), 디스플레이 패널(2020) 및 편광판(2030)을 구비할 수 있다. 특히, 터치 패널을 구현함에 있어서, 상기 터치 패널이 별도의 유리기판 상에 형성되는 것이 아니라, 디스플레이 패널(2020)의 상판에 투명 전극을 패턴함으로써 형성될 수 있다. 도 17a는 디스플레이 패널(2020)의 상판에 다수의 센싱 유닛(SU)이 형성된 일예를 도시한다. 또한, 이와 같이 패널 구조가 형성되는 경우, 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동 회로가 하나의 반도체 칩(2022)에 집적될 수 있다.

하나의 반도체 칩(2022)에 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동 회로가 집적되는 경우, 센싱 유닛(SU)로부터의 전압 신호(T_sig)와 외부 호스트로부터의 영상 데이터(I_data)가 반도체 칩(2022)으로 제공된다. 또한 반도체 칩(2022)은 영상 데이터(I_data)를 처리하여, 실제 디스플레이 장치를 구동하기 위한 계조 데이터를 발생하고 이를 디스플레이 패널(2020)로 제공한다. 이를 위하여, 반도체 칩(2022)은 터치 데이터(T_data)에 관련된 패드와 상기 영상 데이터(I_data) 및 계조 데이터(미도시)에 관련된 패드를 구비할 수 있다. 반도체 칩(2022)은 터치 패널의 일측에 연결되는 도전라인을 통하여 센싱 유닛(SU)으로부터의 터치 데이터 전압 신호(T_sig)를 수신한다. 반도체 칩(2022) 상에 패드들을 배치함에 있어서, 터치 데이터 전압 신호(T_sig)를 수신하는 패드의 위치를 상기 전압 신호(T_sig)를 전달하기 위한 도전라인과 인접하는 위치에 배치시키는 것이 데이터의 노이즈 감소 측면에서 바람직할 수 있다.

도 17a에 도시되지는 않았으나, 디스플레이 패널로 계조 데이터를 제공하기 위한 도전라인이 터치 데이터 전압 신호(T_sig)를 전달하는 도전라인과 반대편에 위치하는 경우, 상기 계조 데이터를 제공하기 위한 패드 또한 상기 전압 신호(T_sig)를 수신하는 패드의 반대편에 위치하도록 배치시킬 수 있다.

한편, 도 17b의 터치 스크린 모듈(2000b)은 도 17a의 터치 스크린 모듈(2000a)과 대략 유사한 구조를 갖는 것으로서, 센싱 유닛(SU)으로부터의 전압 신호가 FPCB를 통하여 반도체 칩(2022)으로 제공되는 것이 아니라 도전 라인을 통해 직접 반도체 칩(2022)으로 제공되는 일예를 나타낸다.

도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치(3000)가 탑재되는 다양한 전자 제품의 응용 예를 나타내는 도면이다.

도 18을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 센싱 장치(3000)는 다양한 전자 제품에 채용될 수 있다. 스마트 폰(3900)에 채용될 수 있음을 물론이고, TV(3100), 은행의 현금 입출납을 자동적으로 대행하는 ATM기(3200), 엘리베이터(3300), 스마트 와치(3400), 태블릿 PC(3500), PMP(3600), e-book(3700) 및 네비게이션(3800) 등에 폭넓게 사용될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 터치 센싱 장치, 100, 100a: 터치 스크린 컨트롤러
200: 터치 스크린 패널, 110: 채널 구동부, 120: 센싱 신호 수신기
130: 컨트롤러, 140: 프로세서
121: 오프셋 제거 회로, 122: 차지 앰프

Claims (20)

1. 제1 채널 및 상기 제1 채널과 교차하는 제2 채널을 포함하는 터치 스크린 패널과 센싱 노드를 통해 연결되어, 상기 터치 스크린 패널의 오프셋 커패시턴스를 제거하도록 구성된 오프셋 제거 회로;
   상기 센싱 노드와 연결된 제1 입력 단자 및 입력 전압이 인가되는 제2 입력 단자를 갖는 증폭기를 포함하고, 상기 터치 스크린 패널에서 출력된 센싱 신호로부터 센싱 전압을 생성하는 차지 앰프(charge amplifier); 및
   상기 제1 채널에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 상기 제2 채널에 상기 입력 전압 이상의 구동 전압을 제공하는 채널 구동부를 포함하는 터치 스크린 컨트롤러.
2. 제1항에 있어서,
   상기 오프셋 제거 회로는, 상기 제1 채널의 오프셋 셀프 커패시턴스 미만의 커패시턴스를 갖는 오프셋 제거 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
3. 제2항에 있어서,
   상기 오프셋 제거 커패시터는, 상기 센싱 노드에 연결된 제1 단자 및 상기 입력 전압보다 높은 오프셋 제거 전압을 인가받는 제2 단자를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
4. 제3항에 있어서,
   상기 오프셋 제거 전압은, 상기 입력 전압의 두 배에 대응하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
5. 제4항에 있어서,
   상기 채널 구동부는, 상기 제1 채널에 대한 상기 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 상기 입력 전압의 k배에 상응하는 상기 구동 전압을 상기 제2 채널에 제공하고, k는 1 이상의 정수인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
6. 제5항에 있어서,
   상기 오프셋 제거 커패시터의 상기 커패시턴스는, Cs-(k-1)*Cm에 대응하고,
   Cs는 상기 제1 채널의 상기 오프셋 셀프 커패시턴스이며, Cm은 상기 제1 채널과 상기 제2 채널 사이의 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
7. 제5항에 있어서,
   상기 센싱 신호는, ΔCs + (k-1)*ΔCm에 대응하고,
   ΔCs은 상기 제1 채널의 셀프 커패시턴스의 변화량이며, ΔCm은 상기 제1 채널과 상기 제2 채널 사이의 뮤츄얼 커패시턴스의 변화량인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
8. 제2항에 있어서,
   상기 제1 채널과 상기 제2 채널 사이의 오프셋 뮤츄얼 커패시턴스는, 상기 오프셋 셀프 커패시턴스의 일부를 제거하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
9. 제1항에 있어서,
   상기 센싱 신호는, 상기 제1 채널과 상기 제2 채널 사이의 뮤츄얼 커패시턴스 변화량에 의해 증가하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 증폭기는 상기 센싱 전압을 출력하는 출력 단자를 더 포함하고,
    상기 차지 앰프는, 상기 제1 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 연결된 피드백 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
11. 제1항에 있어서,
    상기 구동 전압은 구형파 형태인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
12. 터치 입력을 센싱하기 위한, 제1 채널 및 상기 제1 채널과 교차하는 제2 채널을 포함하는 터치 스크린 패널; 및
    상기 제1 채널에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 상기 제2 채널에 구동 전압을 제공하고, 상기 터치 입력에 의한 상기 제1 채널의 커패시턴스 변화량을 감지하는 터치 스크린 컨트롤러를 포함하는 터치 센싱 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 터치 스크린 컨트롤러는, 상기 터치 스크린 패널의 오프셋 커패시턴스를 제거하도록 구성된 오프셋 제거 회로를 포함하고,
    상기 오프셋 제거 회로는, 상기 제1 채널의 오프셋 셀프 커패시턴스(Cs) 미만의 커패시턴스를 갖는 오프셋 제거 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 터치 스크린 컨트롤러는, 상기 터치 스크린 패널에서 출력된 센싱 신호로부터 센싱 전압을 생성하는 차지 앰프를 더 포함하고,
    상기 차지 앰프는, 상기 터치 스크린 패널과 상기 터치 스크린 컨트롤러 사이의 센싱 노드와 연결된 제1 입력 단자 및 입력 전압이 인가되는 제2 입력 단자를 갖는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 오프셋 제거 커패시터는, 상기 센싱 노드에 연결된 제1 단자 및 상기 입력 전압보다 높은 오프셋 제거 전압을 인가받는 제2 단자를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
16. 제14항에 있어서,
    상기 증폭기는 상기 센싱 전압을 출력하는 출력 단자를 더 포함하고,
    상기 차지 앰프는, 상기 제1 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 연결된 피드백 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
17. 제14항에 있어서,
    상기 터치 스크린 컨트롤러는, 상기 입력 전압 이상의 상기 구동 전압을 상기 제2 채널에 제공하는 채널 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 채널 구동부는, 상기 입력 전압의 k배에 상응하는 상기 구동 전압을 상기 제2 채널에 제공하고, k는 1 이상의 정수이고,
    상기 오프셋 제거 커패시터는, 상기 센싱 노드에 연결된 제1 단자 및 상기 입력 전압의 두 배에 대응하는 전압을 인가받는 제2 단자를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
19. 제1 채널 및 상기 제1 채널에 교차하는 제2 채널을 포함하는 터치 스크린 패널에 대한 터치 센싱 방법으로서,
    상기 제1 채널에 대한 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 상기 제1 채널에 연결된 센싱 노드의 전압을 입력 전압으로 설정하는 단계;
    상기 제1 채널에 대한 상기 셀프 커패시턴스 센싱 모드에서, 상기 제2 채널에 상기 입력 전압 이상의 구동 전압을 인가하는 단계; 및
    터치 입력에 의한 상기 제1 채널의 커패시턴스 변화량에 따른, 상기 센싱 노드의 센싱 신호로부터 센싱 전압을 생성하는 단계를 포함하는 터치 센싱 방법.
20. 제19항에 있어서,
    상기 센싱 전압을 생성하는 단계 전에, 상기 센싱 노드에 연결된 제1 단자, 및 제2 단자를 갖는 오프셋 제거 커패시터의 상기 제2 단자에 상기 입력 전압보다 높은 오프셋 제거 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 방법.

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