WO2013058446A1 - Capacitive touch sensor - Google Patents

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WO2013058446A1
WO2013058446A1 PCT/KR2012/001993 KR2012001993W WO2013058446A1 WO 2013058446 A1 WO2013058446 A1 WO 2013058446A1 KR 2012001993 W KR2012001993 W KR 2012001993W WO 2013058446 A1 WO2013058446 A1 WO 2013058446A1
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WO
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touch sensor
signal
noise
vcom
common electrode
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/001993
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
박홍준
이재승
여동희
이상수
조준호
권혜정
Original Assignee
포항공과대학교 산학협력단
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G06F3/04184Synchronisation with the driving of the display or the backlighting unit to avoid interferences generated internally

Definitions

  • the present invention relates to a touch sensor attached to a flat panel display including a liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD) and an organic light-emitting diode (hereinafter referred to as OLED).
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic light-emitting diode
  • the capacitive measuring method using mutual capacitance measurement method is made to be insensitive to the noise generated by the flat panel display. It relates to a capacitive touch sensor to be used.
  • a touch sensor panel is attached to a flat panel display device including an LCD and an OLED in a mobile phone or a tablet PC and used as an input device through a touch operation using a finger or a pen.
  • resistive touch type In the early touch sensor panel, resistive touch type was used.
  • two flexible membranes having a transparent electrode applied on the front surface are kept close at a uniform distance, and the parts to be touched are electrically connected to each other by mechanical contact. It refers to a method of finding the contacted position using a touch sensor circuit.
  • mechanical movements are transmitted to the touch sensor panel and the flat panel display device by a touch operation, thereby reducing the lifespan of the devices.
  • capacitive touch sensor panels that remove mechanical movement by using tempered glass instead of flexible thin films have been increasingly used to compensate for these disadvantages.
  • Transparent electrodes are disposed on the glass plate for the capacitive touch sensor panel.
  • the capacitive touch sensor panel is divided into a method of measuring self capacitance and a method of measuring mutual capacitance. Initially, a method of measuring its own capacitance was mainly used, and as the number of touches increased to three or more, a method of measuring mutual capacitance was increasingly used.
  • Finding the touched position in the capacitive touch sensor panel is possible by connecting the touch sensor circuit and measuring the self capacitance between each lead and the ground or the mutual capacitance between two crossing conductors.
  • the reference node (ground) of the self capacitance corresponds to the LCD common electrode (VCOM) terminal in the case of a liquid crystal display (LCD).
  • the signal-to-noise ratio (SNR) is considerably small due to the common electrode (VCOM) noise generated in a flat panel display such as an LCD. Therefore, in this capacitive touch method, it is essential to reduce the influence of the VCOM noise generated in the flat panel display.
  • the capacitance must be measured, and therefore, a charge amplifier is mainly used at the first stage of the receiving circuit unit.
  • VCOM self-generated common electrode
  • the chopper method applies a signal identical to the driving signal applied to the capacitive touch sensor panel to the receiving circuit unit, passes the same signal as the driving signal through the charge amplifier output signal and the chopper circuit, and the output signal thereof.
  • the integrator or low-pass filter By passing through the integrator or low-pass filter to reduce the effect of the common electrode (VCOM) noise at the integrator or low-pass filter output.
  • the method of increasing the amplitude of the driving signal is a method of increasing the amplitude of the driving signal of the touch sensor panel to increase the signal-to-noise ratio (SNR) of the output signal of the receiving circuit unit to one or more.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • a method of adjusting the frequency of the touch sensor panel driving signal is to find a frequency having a small noise level on the frequency spectrum of the common electrode (VCOM) noise and to adjust the driving signal frequency to the frequency.
  • VCOM common electrode
  • the VBLANK until the screen of one frame is transmitted and the next screen is transmitted in the flat panel display does not generate the common electrode (VCOM) noise.
  • the touch sensor circuit is operated only in the section.
  • the common electrode (VCOM) node is a capacitive touch sensor because the common electrode (VCOM) node is located on the upper glass substrate of the LCD located far from the backlight of the LCD among the two glass substrates constituting the plane LCD. The distance from the panel electrode is close.
  • the common electrode VCOM node is located on the lower glass substrate of the LCD located close to the backlight, it is far from the capacitive touch sensor panel electrode.
  • the touch sensor panel electrode is directly exposed to a video signal (analog gray scale signal) driven by a TFT or a source driver.
  • the pixel of the LCD is composed of two electrodes and a liquid crystal and a color filter positioned between the two electrodes. These electrodes are made of a transparent electrode made of indium tin oxide (ITO) or the like on a glass plate. As shown in FIG. 3, an analog signal indicating a gray scale transmitted from a source driver through a TFT switch is applied to one of the two electrodes, and the other electrode is common to all the pixels. DC 5V voltage is applied. This common node is called a common electrode (VCOM) node. Since the capacitive touch sensor panel usually does not have a ground or reference electrode as the touch sensor panel itself, and is directly attached to the LCD device, the LCD common electrode (VCOM) node acts as a reference voltage node or ground of the capacitive touch sensor panel.
  • VCOM common electrode
  • gate driver lines G1 to G3 corresponding to each row or column in the LCD are sequentially driven according to positions.
  • Each gate driver line is connected to a large number of gate nodes of a TFT switch (about 6000 in full HD).
  • a relatively large capacitance of tens of pF is connected to one gate driver line.
  • the gate driving signal maintains a value of about -5V when off and about + 25V when on.
  • significant voltage fluctuations occur in the rising and falling edge times of the gate driver signal over a short period of time, resulting in a significant displacement current (C ⁇ dV / dt) I N (t). It flows to the LCD common electrode (VCOM) node through the gate capacitance (C GD ) and the liquid crystal capacitance (C LC ) of the TFT.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a noise generation mechanism of the common electrode VCOM by the driving signal of the gate driver line illustrated in FIG. 3.
  • the displacement current I N (t) passes through the common electrode (VCOM) plane composed of the transparent electrode and then flows through the output resistance (RO) of the LCD common electrode (VCOM) driver circuit (driver).
  • the (VCOM) noise waveform is displayed in an impulse form at the rising edge and falling edge times of the gate driver signal.
  • the gate driver signal sequentially moves to the next gate driver line.
  • the common electrode VCOM noise has an impulse waveform in each of the rising and falling edges of the gate driver signal. . Therefore, the common electrode VCOM noise has a periodic waveform with respect to time, and the period is equal to a time interval in which each gate driver signal is maintained at a high level. The period of the common electrode VCOM noise corresponds to half of the gate driver clock signal period.
  • the capacitive touch method is divided into a method of measuring self capacitance and a method of measuring mutual capacitance.
  • the self capacitance when touched, adds the capacitance between the human body and the earth and increases its value, thereby determining whether or not there is a touch.
  • its capacitance is relatively insensitive to LCD common electrode (VCOM) noise because it has a relatively large capacitance value of about 50 pF or more.
  • the capacitive touch method when the number of simultaneously touching positions increases to three or more, mutual capacitance should be measured. When there is a touch operation, the mutual capacitance value decreases.
  • the mutual capacitance is usually about 1pF, as shown in FIG. 7 of the present invention, the self capacitance (C SXj ) between the touch sensor panel electrode connected to the charge amplifier and the LCD common electrode (VCOM). Through this, common electrode (VCOM) noise appears at the output of the charge amplifier.
  • the common electrode (VCOM) noise amplitude is smaller than the amplitude of the touch sensor panel drive signal
  • the self capacitance (C SXj ) is usually 50 times or more than the mutual capacitance (Cm ij ).
  • the noise ratio (SNR) is often less than one. In such a situation, in order to overcome the LCD common electrode (VCOM) noise and stably determine the touch in the mutual capacitance measurement method, a noise reduction type touch sensor is essential.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a capacitive touch sensor that can be reliably determined whether the touch is present and the touched position while being insensitive to self-generated noise of the flat panel display.
  • the capacitive touch sensor according to the present invention for achieving the technical problem is provided with a flat panel display for displaying an image, and a touch sensor panel located on the inside (on-cell) of the flat panel display (in-cell)
  • a capacitive touch sensor comprising: a drive signal generator configured to generate a time periodic output signal for a plurality of times to be applied to the touch sensor panel and the receiver circuit, among the output signals of the drive signal generator; And a driver for generating a driving signal of the touch sensor panel using a part, and a receiving circuit unit for processing noise from the signals received from the touch sensor panel using the output signals.
  • the present invention for achieving the technical problem is a drive signal generation for generating a periodic output signal for a plurality of times by a flat panel display, a touch sensor panel coupled to the flat panel display, the clock signal for driving the gate of the flat panel display
  • the driver may include a driver for driving the touch sensor panel using some of the output signals of the driving signal generator, and a reception circuit unit for receiving a signal transmitted from the touch sensor panel to reduce noise.
  • the present invention for achieving the technical problem is to generate a plurality of periodic output signals (Vsrc, Vchop, Vrst) by a flat panel display, a touch sensor panel coupled to the flat panel display, the clock signal driving the gate of the flat panel display
  • a driver for driving the touch sensor panel using a driving signal generator, some of the output signals Vsrc and Vchop of the drive signal generator, and a signal received from the touch sensor panel to receive a common electrode of the flat panel display.
  • a AC coupling circuit for transmitting the common electrode (VCOM) noise waveform to the receiving circuit unit.
  • a flat panel display for displaying an image
  • a capacitive touch sensor including a touch sensor panel on or inside the flat panel display, the clock signal driving a gate of the flat panel display.
  • a driving signal generator for generating a plurality of periodic output signals Vsrc, Vchop, and Vrst, and a plurality of output terminals, each of the plurality of output terminals being a center of the Y electrodes of the touch sensor panel.
  • a driver having a one-to-one correspondence and electrically connected to each other, having a plurality of input terminals, wherein each of the plurality of input terminals correspond to one-to-one correspondence with one of the X electrodes of the touch sensor panel and is electrically connected thereto.
  • Each of the plurality of input terminals of the circuit section and the receiving circuit section includes a charge amplifier of the charge amplifier existing in the receiving circuit section.
  • the inverting input terminal is electrically connected in one-to-one correspondence, and a mutual capacitance Cm ij is formed between the i-th Y electrode and the j-th X electrode of the flat panel display and the touch sensor panel.
  • a capacitive touch sensor for driving a flat panel display and a touch sensor panel coupled with the flat panel display includes a plurality of periodic output signals by a clock signal for driving a gate of the flat panel display.
  • a receiving circuit unit for reducing the influence of noise, and an analog-to-digital converter to which the output signal of the receiving circuit unit is transmitted is characterized in that it is included in one integrated circuit chip.
  • the influence of the self-generated common electrode (VCOM) noise in the flat panel display is hardly seen in the output signal of the touch sensor receiving circuit. Therefore, it is possible to maintain the digital signal level without increasing the amplitude of the touch sensor panel driving signal, thereby reducing the power consumption of the touch sensor chip and eliminating the high voltage driving circuit, thereby reducing the manufacturing cost of the touch sensor chip.
  • VCOM self-generated common electrode
  • the touch sensor circuit may be operated not only in the blank (VBLANK) time interval in which the flat panel display device is operated but also in all time domains in which the flat panel display device operates, thereby increasing the touch sensing speed.
  • FIG. 1 is a view showing a cross-section LCD of the VA (Vertical Alignment) method according to the prior art
  • Figure 2 is a view showing the LCD cross section of the IPS (In Plane Switching) method.
  • FIGS. 1 and 2 are diagram illustrating a sequential driving operation of the gate driver line illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a noise generation mechanism of the common electrode VCOM by the driving signal of the gate driver line illustrated in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a view showing the layout of the capacitive touch sensor using the mutual capacitance measurement method according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a layout of the touch sensor panel shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a structure of a capacitive touch sensor using a mutual capacitance measurement method in which a charge amplifier is connected to the first stage of a receiving circuit unit.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating noise generated at a common LCD common electrode VCOM and a clock GCLK signal of a gate driver line.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a frequency spectrum of common electrode (VCOM) noise illustrated in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a view illustrating the same effect of the common electrode (VCOM) noise appearing on the final output of the receiving circuit unit at any touch sensor panel position by synchronizing the output signal of the driving signal generator Vsrc with the common electrode (VCOM) noise. to be.
  • VCOM common electrode
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a touch sensor circuit in which an analog multiplier synchronized to a receiving circuit unit is applied and uses a Vsrc signal synchronized to common electrode (VCOM) noise.
  • VCOM common electrode
  • VCOM common electrode
  • FIG. 13 is a diagram illustrating signal waveforms used in the synchronized analog multiplier shown in FIG. 12, wherein the periods of the Vchop and Vrst signals are twice the noise period T N of the common electrode VCOM and the frequency of the Vsrc signal is the common electrode. (VCOM) This is the case of three times the inverse of the noise period.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a signal waveform used in the synchronized analog multiplier shown in FIG. 12, wherein the periods of the Vchop and Vrst signals are four times the common period VCOM noise period T N , and the frequency of the Vsrc signal is the common electrode. (VCOM) This is the case of 3.5 times the inverse of the noise period.
  • FIG. 15 is a view showing various combinations of the Vchop signals used in the synchronized analog multiplier shown in FIG. 12, and a Vrst signal for resetting the charge amplifier and the integrator.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a touch sensor circuit to which a technique of compensating self-generated noise of a flat panel display through an AC coupling is applied to a reception circuit unit.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a SPICE simulation result of the circuit illustrated in FIGS. 11, 12, and 16.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a touch sensor circuit to which all of self-generated noise reduction techniques of a flat panel display according to the present invention are applied.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a SPICE simulation result of the circuit disclosed in FIG. 18.
  • FIG. 20 is a view illustrating a touch sensor circuit in which a circuit for increasing the output dynamic range of the touch sensor receiving circuit unit according to the present invention is added.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a SPICE simulation result of the circuit of FIG. 20.
  • FIG. 22 is a view showing an embodiment of a drive signal generation unit according to the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a gate driving clock signal GCLK during one frame time period of a flat panel display.
  • 24 is a diagram illustrating a clock-data recovery circuit without a reference clock input or a frequency fixed loop without a reference clock input.
  • 25 is a diagram illustrating a simulation result of a frequency fixed loop without a reference clock input.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating a driving signal Vsrc and a reset signal Vrst generated in the circuit of FIG. 22.
  • FIG. 5 is a view showing a structure of a capacitive touch sensor using a mutual capacitance measurement method according to the present invention.
  • the capacitive touch sensor using the mutual capacitance measuring method includes a flat panel display 100 to which a touch sensor panel 200 is attached, and the flat panel display 100.
  • the touch sensor circuit includes a driver 300, a driving signal generator 400, and a receiver circuit 500 connected to an input / output terminal of the controller.
  • the touch sensor panel 200 is attached to the upper portion of the flat panel display 100.
  • the present invention can be used in a form in which the touch sensor panel is in-cell inside the flat panel display in addition to the on-cell form.
  • the touch sensor circuit is a touch sensor using a driving clock generator 400 for generating a periodic signal to be applied to the touch sensor panel 200, Vsrc and Vchop which are output signals of the driving signal generator.
  • the driver 300 converts the driving signal Vdrv, which is a signal for driving the panel 200, and the reception circuit unit 500, which processes a signal received from the touch sensor panel 200.
  • the capacitive touch sensor using the mutual capacitance measuring method according to the present invention configured as described above has a touch sensor panel (to remove the noise effect of the common electrode VCOM (see FIG. 3) generated in the flat panel display 100).
  • the driving signal Vdrv applied to the 200 and the output signal Vsrc generating the same are a periodic signal such as a sine wave or a square wave, and the frequency of the output signal is equal to the reciprocal of the noise period reciprocal of the common electrode VCOM of the flat panel display.
  • the noise effect is reduced in the receiving circuit unit 500 by making an integer multiple or a positive integer +0.5 times and compensating for the noise effect of the common electrode VCOM.
  • the noise waveform of the common electrode VCOM in the flat panel display 100 is synchronized with the gate driver signal of FIG. 3, and the gate driver signal is generated from the gate driving clock signal GCLK of the flat panel display.
  • the driving signal Vdrv applied to) should be generated from the gate driving clock signal GCLK.
  • the receiving circuit unit 500 includes one charge amplifier 510 illustrated in FIG. 7 to be described later, an analog multiplier 530 illustrated in FIG. 12, a chopper circuit 540, and an integrator 520.
  • the integrator 520 When the integrator 520 is replaced with a low-pass filter, the low-pass filter may be configured if the frequency of Vsrc, which is the output signal of the driving signal generator of FIG. 5, is greater than the bandwidth of the low-pass filter. Performs the same function as integrator 520.
  • the analog multiplier inputs Vsrc, which is the output signal of the driving signal generator, and Vamp, which is the output of the charge amplifier 510.
  • Integrator 520 receives the output of this analog multiplier as an input signal.
  • the first analog multiplier 530 receives Vsrc, which is the output signal of the driving signal generator, and Vamp, which is the output of the charge amplifier 520, and the second analog multiplier is made of the first multiplier.
  • Vsrc which is the output signal of the driving signal generator
  • Vamp which is the output of the charge amplifier 520
  • the second analog multiplier is made of the first multiplier.
  • the output of one analog multiplier and Vchop are used as input signals, and the integrator 520 uses the output of the second multiplier as an input.
  • the second analog multiplier may use the name chopper circuit to distinguish the two from each other.
  • Vchop which is an input signal of the chopper circuit, is generated by the driving signal generator 400, and its period is an even multiple of the common electrode VCOM noise period.
  • the value of k in FIG. 22 should be a positive integer.
  • the reset signal Vrst is generated in the driving signal generator 400 and used to reset the outputs of the charge amplifier 510 and the integrator 520 of the receiver circuit 500.
  • the reset signal Vrst is generated using Vchop, which is an output signal of the driving signal generator.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a layout of the touch sensor panel shown in FIG. 5.
  • a touch sensor circuit is connected to the capacitive touch sensor panel 200 to determine the presence and location of a touch by measuring mutual capacitance Cm between two conductive wires crossing each other.
  • the reference node (ground) of the self capacitance corresponds to the LCD common electrode (VCOM) terminal in the case of LCD.
  • FIG. 7 illustrates a charge amplifier 510 connected to the touch sensor panel 200 and the receiving circuit unit 500 according to the present invention.
  • the touch sensor panel 200 has a mutual capacitance Cm ij connected between the i-th Y electrode Yi and the j-th X electrode Xj of the flat panel display 100 and the touch sensor panel 200. It is configured to include). Vdrv is applied to the i-th Y electrode Yi of the touch sensor panel 200, the receiving circuit unit 500 is connected to the j-th X electrode Xj, and the Y electrode Yi and the X electrode Xj are connected to each other. Self capacitances C SYi and C SXj exist for the flat panel display common electrode VCOM, and mutual capacitances Cm ij exist between the Y electrode Yi and the X electrode Xj. do.
  • a charge amplifier is mainly used in the first stage of the receiving circuit unit 500.
  • the capacitor Cf is used as a feedback element connecting the inverting input terminal and the output terminal of the charge amplifier.
  • the charge amplifier operates as a linear amplifier and amplifies high frequency noise. Therefore, the charge amplifier has excellent noise characteristics.
  • the common electrode (VCOM) noise waveform generated by the flat panel display 100 has periodic characteristics with respect to time.
  • Has 8 illustrates a case in which the common electrode VCOM noise period T N is half of the GCLK period that is the flat panel display gate driver clock signal.
  • the Vrst signal period used by the receiving circuit unit 500 is a positive integer multiple of the common electrode (VCOM) noise period and measured at any position (what i, j combination) of the touch sensor panel is applied to the output of the receiving circuit unit.
  • the influence of the noise of the common electrode (VCOM) is the same and this value becomes a constant DC value irrespective of the values of i and j so that it can be easily removed.
  • each harmonic component has a high noise value every integer multiple of f CK which is the inverse of the noise period T N.
  • FIG. 10 is when the frequency of Vsrc, which is a signal used for generating the touch sensor panel driving signal Vdrv, is an integer multiple of the inverse of the noise period of the common electrode VCOM, and the Vrst period is the same as the noise period. It shows that the influence of the common electrode (VCOM) noise appearing at the final output of the receiving circuit unit is the same at any position of the touch sensor panel.
  • VCOM common electrode
  • the frequency of Vsrc which is a signal used to generate the touch sensor panel driving signal Vdrv of the driver 300, is three times the positive integer multiple of the common electrode VCOM noise period reciprocal f CK . .
  • Vsrc may use a square wave Vsrc (b) in addition to a sine wave Vsrc (a).
  • the output value (V) of the receiving circuit unit 500 measured by integrating the common electrode VCOM noise for one cycle time from the X1 line with respect to the time when the driver 300 drives the Y2 line of the touch sensor panel 200 of FIG. 6.
  • N X1.Y22
  • VCOM common electrode
  • the output values V N (X1.Y3) of the receiving circuit unit 500 measured by the same are the same. This is because the period of Vrst is a positive integer multiple of the period of the common electrode VCOM noise, and the frequency of the Vsrc signal is an integer multiple of the reciprocal of the noise period inverse, so that the output of the chopper is at the same point in one period of the common electrode VCOM noise. This is because you will always get the same value. Ignoring the delay time generated when the driving signal of the touch sensor panel 200 propagates the Yl line in FIG. 6 and all the Xl in FIG.
  • the common electrode VCOM noise induced in the line is the same, the influence of the common electrode VCOM noise on the output signal of the receiving circuit unit 500 is the same. That is, the output voltage of the touch sensor receiving circuit unit 500 which is an influence of the common electrode VCOM noise measured by integrating the common electrode VCOM noise for one cycle time at the Xj line when the driving signal is applied to the Yi line of FIG. 6.
  • the V N (Xj.Yi) value has the same value for all i and j values.
  • chopper techniques are commonly used to measure weak signals combined with large noise.
  • a second chopper circuit is added to a general single chopper technique to use a dual chopper method, and the chopper signal Vchop period of the second chopper circuit is made to be a positive integer multiple of the common electrode VCOM noise period. This is different from the capacitive touch sensor circuit using different mutual capacitance measurement methods.
  • the chopper driving signal used for the driver 300 and the chopper driving signal used for the reception circuit unit 500 are close to a mixed structure.
  • the method is called a chopper method or an analog multiplier method and they can be used interchangeably in the name. Even so, in the following description, the first analog multiplier is an 'analog multiplier', and the second analog multiplier is a 'chopper circuit'. Used separately.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a touch sensor circuit in which an analog multiplier is applied to the reception circuit unit 500 and uses a Vsrc signal having a frequency of a positive integer multiple of a common electrode (VCOM) noise period reciprocal or a positive integer +0.5 times.
  • VCOM common electrode
  • the driving signal Vdrv is applied to the i th Y electrode Yi of the touch sensor panel 200 and the j th X electrode.
  • the charge amplifier 510 is connected to (Xj).
  • C SYi and C SXj are self capacitances to the common electrode (VCOM) plane of the Yi and Xj electrodes, respectively, and Cm ij is the mutual capacitance between the Yi and Xj electrodes.
  • An analog multiplier 530 and an integrator 520 are connected in series to an output terminal of the charge amplifier 510. At this time, the common electrode VCOM noise is input to the charge amplifier 510 through its capacitance C SXj .
  • FIG. 12 illustrates a frequency in which one analog multiplier 530 and another chopper circuit 540 are applied to the receiving circuit unit 500 and a positive integer multiple or a positive integer plus 0.5 times the reciprocal of the common electrode VCOM noise period.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a touch sensor circuit using a Vchop signal having an even multiple of Vsrc and a common electrode (VCOM) noise period, and FIGS. 13 and 14 illustrate signal waveforms used in the touch sensor circuit shown in FIG. 12. to be.
  • the present invention proposes a dual chopper method.
  • the chopper operation of the dual structure is performed by additionally using a digital signal called Vchop whose period is an even multiple of the common electrode VCOM noise period.
  • the waveform of the Vchop signal is twice the common electrode VCOM noise period and the frequency of the Vsrc signal is three times the inverse of the common electrode VCOM noise period.
  • Vchop is '+1'
  • the driving signal Vdrv of the touch sensor panel becomes + Vsrc
  • the + Vsrc signal is also used as a chopper driving signal in the receiving circuit unit.
  • Vchop becomes '-1'
  • the driving signal Vdrv of the touch sensor panel becomes + Vsrc
  • the + Vsrc signal is also used as a chopper driving signal in the receiving circuit.
  • Vsrc signal is always input to the integrator 520 of the receiving circuit unit 500 by the chopper operation, but the common electrode VCOM noise is received in a direction canceled with each other during two periods of the common electrode VCOM noise. It is input to the integrator 520 of the circuit unit 500.
  • the charge amplifier and the integrator of the receiving circuit unit 500 are reset every two periods of the noise of the common electrode VCOM by the reset signal Vrst and correspond to the two adjacent reset operations of the charge amplifier and the integrators 510 and 520. Integral operation is performed for two periods of the time of the common electrode (VCOM) noise.
  • the reset signal Vrst is synchronized with the chopper signal Vchop and has the same period.
  • the common electrode (VCOM) noise waveform is periodically repeated, and the common electrode (VCOM) for one period of the common electrode (VCOM) noise in the receiving circuit unit 500 by the operation of the chopper circuit.
  • the frequency of the Vsrc signal is an integer multiple (3 times) of the inverse of the common period (VCOM) noise period.
  • the frequency of the Vsrc signal is a positive integer +0.5 times (3.5 times) of the inverse of the common electrode (VCOM) noise period as shown in FIG. 14
  • the Vsrc signal of the Vsrc signal applied for one period of the common electrode (VCOM) noise is applied.
  • the phase and the phase of the Vsrc signal applied during another cycle time adjacent to the one cycle time have a difference of 180 Hz.
  • the analog multiplier 530 and the integrator even if the Vchop signal is always kept at a DC state of '+1'.
  • the Vsrc signal component is added in the same phase for two periods of the common electrode VCOM noise, and the common electrode VCOM noise component is added for the two periods of the common electrode VCOM noise. Offset each other. Maintaining the Vchop signal only at '+1' is equivalent to not using the chopper circuit 540 of FIG. 12 driven by the Vchop signal, which is a frequency inverse of the common electrode (VCOM) noise period.
  • the single chopper circuit configuration of FIG. 11 achieves the same effect as the dual chopper circuit of FIG. If the period of the Vchop signal and the Vrst signal is four times (FIG. 14) or a multiple of 4 instead of twice the common electrode (VCOM) noise period, the frequency of the Vsrc signal is the common electrode (VCOM). In the case of a positive integer multiple of the noise period reciprocal or a positive integer +0.5 times, the influence of the common electrode VCOM noise may be canceled by using the dual chopper circuit structure of FIG. 12. To this end, the value of k in FIG. 22 should be even.
  • the influence of the common electrode (VCOM) noise at the output of the receiving circuit unit can be made very small.
  • the reset period may be the same as the period of the Vchop signal. In this case, the operating time of the charge amplifier and the integrator in the receiving circuit is also equal to the period of the Vchop signal.
  • the period of the Vrst signal which is the reset signal of the charge amplifier and the integrator of the receiver circuit unit
  • the Vchop signal which is the chopper signal
  • VCOM common electrode
  • the data throughput of the touch sensor circuit is twice as slow as the period of the Vrst signal and the Vchop signal is twice the noise period of the common electrode (VCOM), but the integration time is doubled.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the chopper operation is performed in the case where the frequency of Vsrc, which is the output signal of the driving signal generator, is a positive integer multiple of the common electrode (VCOM) noise cycle reciprocal or a positive integer +0.5 times. Reduce the impact.
  • the common electrode VCOM having self-generated noise information of the flat panel display is used.
  • a method of extracting a voltage waveform and applying the waveform to a touch sensor receiver circuit is proposed.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a touch sensor circuit to which a common electrode (VCOM) noise compensation technique is applied to a receiving circuit.
  • VCOM common electrode
  • the common electrode (VCOM) voltage waveform has a form in which an impulse noise waveform is added based on a DC voltage value (for example, 5V) (see FIG. 8).
  • the charge amplifier of the receiving circuit unit 500 has one capacitance C C because the input common mode voltage is different from the DC voltage of the common electrode VCOM of the flat panel display. And a common electrode (VCOM) noise waveform is extracted using an AC (capacitive) coupling method in which two resistors R C1 and R C2 are connected in parallel, and the extracted waveform VCOMC is applied to the touch sensor receiving circuit unit 500.
  • a non-inverting input terminal of the charge amplifier 510 and an analog multiplier 530 connected to the charge amplifier output terminal.
  • VCOMC is a signal extracted from the VCOM signal through an AC coupling method.
  • the DC level is different from VCOM, but the AC component is the same signal as VCOM.
  • VCOMC is applied to the reference voltage terminal of the input signal connected to the charge amplifier output terminal of the two input signals of the analog multiplier connected to the charge amplifier output in the touch sensor receiving circuit unit 500.
  • the (Vamp-VCOMC) signal and the Vsrc signal are multiplied with each other in the analog multiplier 530.
  • the touch sensor receiving circuit 500 may remove the influence of VCOM, the noise generated by the flat panel display itself.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a SPICE simulation result of the circuit illustrated in FIGS. 11, 12, and 16.
  • the driving signal of the touch sensor panel 200 of the driver 300 is set to zero.
  • the period TN of the common electrode (VCOM) noise used in the simulation is 60.9 ms, and the integrator output value is obtained by performing the simulation for the two periods of time (2TN) in all three cases (Figs. 11, 12, and 16). Was compared.
  • the period of Vchop which is the driving signal of the chopper circuit 540 of FIG. 12, is twice the noise period TN of the common electrode VCOM.
  • the charge amplifier and integrator reset signal, Vrst was set to zero to turn off the reset switch of the charge amplifier and integrator.
  • the parameters used in the SPICE simulation are CpSXj and CSYi, which are the capacitances of the X and Y electrodes, respectively, 100pF, mutual capacitance Cm ij is 1pF, the feedback capacitor C F of the charge amplifier is 3pF, and the integrator resistor R I and the capacitor are C I is 440k ⁇ and 40pF, respectively.
  • the capacitor C C used in the AC coupling circuit of FIG. 16 is 500 nF and both R C1 and R C2 are 200 k ⁇ .
  • the frequency of the first analog multiplier driving signal, Vsrc, is about 368kHz, 23 times the odd number of the common electrode (VCOM) noise period (T N ).
  • the amplifier used in the charge amplifier and integrator is an ideal op amp with a voltage gain of 100.
  • the analog multiplier uses the behavior model described by Verilog-A.
  • Figure 17 shows the SPICE simulation waveforms for the three techniques.
  • the final output values of the receiving circuit portion of the circuits of Fig. 10 (Single chopper), Fig. 12 (Dual chopper) and Fig. 16 (Common Electrode (VCOM) Noise Compensation) are 8.82 mV, 0.06 mV, and -9.19 mA, respectively.
  • the common electrode (VCOM) noise compensation technique see FIG. 16
  • the dual chopper technique see FIG. 12 is next superior.
  • VCOM common electrode
  • the receiving circuit unit 500 includes a charge amplifier 510, an analog multiplier 530, a chopper circuit 540, and an integrator 520.
  • the flat display common electrode VCOM noise signal is AC-coupled to the non-inverting input terminal of the charge amplifier and the analog multiplier 530. Of the two input signals, it is connected to the reference voltage terminal of the input signal connected to the output of the charge amplifier.
  • the drive signal of the analog multiplier 530 is Vsrc
  • the drive signal of the chopper circuit 540 is Vchop.
  • the Vsrc and Vchop are generated by the driving signal generator 400 of FIG. 5, where Vsrc is a periodic signal in the form of a square wave or a sine wave synchronized with the common electrode (VCOM) noise waveform, and Vchop is a common electrode (VCOM) noise waveform.
  • the period of the Vchop signal as a digital signal synchronized with the synchronous signal is an even multiple of the common electrode VCOM noise period TN.
  • the driver 300 generates a Vdrv, which is a touch sensor panel driving signal, by multiplying Vsrc and Vchop using the third chopper circuit 310.
  • FIG. 19 illustrates SPICE simulation results for a case in which the touch is performed in a state in which the common electrode VCOM noise is applied in the circuit of FIG.
  • the Cm ij value was set to 1.0 pF when not touching and 0.9 pF when touching.
  • the final output voltage value of the touch sensor receiver circuit is 1.53V when not touched and 1.38V when touched, and has a difference of 10% as in Cm ij . Therefore, it can be seen that the influence of the common electrode (VCOM) noise induced from the LCD on the output of the touch sensor receiving circuit is almost eliminated.
  • the touch sensor panel driving signal Vdrv for the simulation of FIG. 19, the second chopper driving signal Vchop, and the values of the parameters C F , R I , C I , C C , R C1 , and R C2 are the same as in FIG. 17.
  • the difference between the output signal of the reception circuit unit 500 and the non-touch of the reception circuit unit 500 is small (eg, 5 to 15%), so that the dynamic range of the output signal is limited to about 1.05 to 1.15.
  • the output voltage of the receiving circuit is proportional to the mutual capacitance (Cm, Fig. 5), and the mutual capacitance changes only about 5 to 15% when it is touched and when it is not touched. Because it does not.
  • the feedback circuit 700 is operated when an output signal compensator 700 (see FIG. 20) is added to the reception circuit unit 500 and is not touched at an initial time such as a time immediately after the power is turned on.
  • the receiving circuit unit 500 is calibrated so that the output signal value becomes a minimum value close to zero, and the result of calibration is stored as a digital code.
  • the output signal compensator 700 is turned off and the reception circuit unit 500 is continuously maintained in the same state as the completion of calibration using the digital code obtained in the calibration process.
  • the touch sensor output voltage continues to maintain the minimum value close to zero. Therefore, when touched, the gain of the receiving circuit 500 may be greatly increased so that the output voltage of the receiving circuit 500 is considerably larger than that in FIG. 19.
  • the compensation signal Vsrcb ' is an inverted signal of Vsrc, which is the driving signal of the touch sensor panel 200, is 180 degrees out of phase with Vsrc and its amplitude is different from the amplitude of Vsrc.
  • the output signal compensator 700 operates as a negative feedback circuit to adjust the amplitude of Vsrcb 'such that the output voltage Output approaches zero.
  • the output signal compensator 700 includes a comparator 701, a successive approximation register 702, a digital analog converter DA 703, and a voltage buffer as shown in FIG. 704 and an inverter 705.
  • the SAR logic circuit uses the Vrst signal as the clock signal.
  • the resulting digital code is stored as a SAR logic circuit output during the calibration interval. After the calibration interval is over, the SAR logic input clock is stopped to keep the SAR logic output digital code determined during the calibration interval. Therefore, the amplitude of Vsrcb 'continues to remain the same.
  • the output signal compensator 700 should be arranged in connection with the receiving circuit unit 500.
  • the output signal compensator 700 may also be arranged in a one-to-one correspondence with every receiving circuit unit 500. have. If there is a concern that the output signal compensator 700 disposed at each receiving circuit part 500 increases the semiconductor chip area and the power consumption, the output signal compensator 700 only has one receiving circuit part connected to one X line. After the connection, the Vsrcb 'signal generated by the output signal compensator 700 may be supplied to all other receiving circuits (connected to other X lines). At this time, the compensation capacitor Cm ij 'is preferably added to every receiving circuit unit 500.
  • the output signal compensator 700 of FIG. 20 is connected to a few reception circuits of the touch sensor, and each of the generated Vsrcb 'signals is not connected to the output signal compensator 700 of FIG. 20. It can also be supplied to
  • FIG. 21 shows a SPICE simulation result of the circuit shown in FIG. 20.
  • the driver 300, the driving signal generator 400, and the receiver circuit 500 be implemented on one chip. This is the same in all embodiments of the present invention shown in FIGS. 5, 11, 12, 16, 18, and 20. It is also preferable that the analog-to-digital converter to receive and process the signal from the output signal compensator 700 or the receiving circuit unit 500 is also implemented on one chip.
  • the driver 300 for example, the driver 300, the drive signal generator 400, the receiver circuit 500, the output signal compensator 700, the RC network, the receiver circuit
  • Any component of the analog-to-digital converter to which the output is delivered may be appropriately distributed and arranged in several integrated circuit chips according to the circuit designer's intention, which is also included in the present invention, It doesn't violate it.
  • the integrated circuit chip when the current level of manufacturing technology of semiconductor integrated circuits and the simulation of circuit operation based on them, the integrated circuit chip can operate without a power supply voltage of less than 4V, In addition, it has been verified that the integrated circuit chip can be operated without a separate boost circuit. Then, we verified that it is possible to drive the touch sensor panel using only this integrated circuit chip.
  • the Vsrc signal used to generate Vdrv is a positive integer or a positive integer plus 0.5 times the frequency of the common electrode (VCOM) noise period inverse.
  • the gate driver clock signal GCLK is synchronized with the common electrode VCOM noise waveform.
  • the rising and falling edge times of GCLK coincide with the impulse waveform times of the common electrode (VCOM) noise.
  • the signals Vsrc, Vdrv, Vchop, and Vrst may be generated from the gate driving clock signal GCLK.
  • the GCLK signal has rising and falling edges only in an active time period for driving an image signal in one frame time period of a flat panel display. It is a clock signal and maintains a DC value of '0' or '1' in a VBLANK time interval in which the flat panel display does not drive a video signal. Therefore, when the GCLK signal is applied as an input of a general phase locked loop (PLL), the PLL is locked in an ACTIVE time interval during which the flat panel display drives the video signal, so that the frequency of the PLL output clock signal is a desired value. This is a positive integer multiple of the clock signal GCLK frequency. As shown in FIG.
  • the frequency of the Vsrc signal that is the output signal of the driving signal generator is increased.
  • the common electrode VCOM may have a positive integer multiple of the inverse of the noise period or a positive integer multiple of +0.5 times.
  • the output clock signal frequency of the PLL is out of a desired value so that the frequency of the periodic signals Vsrc, Vdrv, Vchop, and Vrst also differs from a desired value. It becomes difficult to remove the influence of noise.
  • the gate driving clock signal is used in this embodiment by using a clock-data recovery (CDR) circuit or a frequency-locked loop (FLL) circuit 420.
  • GCLK is recognized as an arbitrary data input to generate a clock signal of a constant frequency for all time intervals including VBLANK.
  • Typical CDR and FLL circuits accept reference clock signals and data as inputs, thus increasing the cost of manufacturing touch sensors, as additional crystal oscillators are needed to provide the reference clock.
  • the gate driving is performed using a reference-less CDR circuit without a reference clock input or a frequency locked loop (FLL) without a reference clock input instead of the general CDR or FLL circuit.
  • the signals Vsrc, Vdrv, Vchop and Vrst necessary for driving and sensing the touch sensor are generated from the clock signal GCLK.
  • the phases of the signals Vsrc, Vdrv, Vchop, and Vrst need not be synchronized with the phase of the gate driving clock signal GCLK, and the signals Vsrc, Only the frequencies of Vdrv, Vchop, and Vrst need only be a positive integer multiple of the gate drive clock signal GCLK signal frequency or an inverse of a positive integer multiple.
  • the CDR circuit 420 is used in this embodiment, not only the frequency but also the phase of the signals Vsrc, Vdrv, Vchop, and Vrst are synchronized with the gate driving clock signal GCLK, but the FLL circuit 420 may be used.
  • the idea of the present invention can be realized by using the FLL circuit as well as the CDR circuit in the driving signal generation unit.
  • the FLL circuit has no phase detection loop compared to the CDR circuit, and thus, when implemented as an integrated circuit, the FLL circuit has advantages of small chip area and power consumption and excellent loop stability.
  • the clock-data recovery circuit 421 without the reference clock input receives the GCLKs signal whose amplitude is reduced by passing the gate driving clock signal GCLK through the level converter 410 as the data input of FIG. 24. Generates a regular clock signal (CLK) having an integer frequency (N-fGCLK) of the highest frequency (GCLK) of N1 fGCLK in one frame time interval. .
  • CLK regular clock signal
  • the clock-data recovery circuit without the reference clock using the GCLKs as a data input is a fast time (a small number of input signal edges).
  • the clock signal having the same frequency as the GCLK must be restored.
  • the clock-data recovery circuit without the reference clock has a double loop having two frequency detectors (FDs), coarse 423 and fine 424, which extract frequency information from the input signal GCLKs. (dual loop) structure is used.
  • a coarse frequency recovery loop using a coarse frequency detector (coarse FD) 423 increases the reference-less CDR output clock (CLK) starting at a low frequency and gradually increases to reach the desired frequency, a coarse lock is declared.
  • the FC_on signal becomes '0' and the coarse frequency recovery loop is cut off. From this time, the FF_on signal becomes '1' and the fine frequency recovery loop starts to operate.
  • the outputs of the coarse frequency recovery loop and the fine frequency recovery loop are input to the same UP / DN counter 4421, which is coupled to the most significant bit (MSB) input of the UP / DN counter.
  • the output of the fine frequency recovery loop is connected to the least significant bit (LSB) input of the UP / DN counter. This allows the coarse frequency recovery loop to quickly follow the desired frequency and the fine frequency loop to restore the correct frequency.
  • the phases of the signals Vsrc, Vdrv, Vchop, and Vrst do not have to be synchronized with the phase of the gate driving clock signal GCLK, but the signals Vsrc, Vdrv, Vchop,
  • the frequency of the Vsrc and Vdrv signals in Vrst is a positive integer multiple of the gate drive clock signal (GCLK) signal frequency and the frequency of the Vchop and Vrst signals is an inverse of the positive integer multiple of the gate drive clock signal (GCLK) signal frequency.
  • the frequency lock loop (FLL, 422) without reference clock input which is a circuit from which a phase detection loop is removed from the CDR circuit 421 without the reference clock input shown in FIG. 24, is used. The idea is feasible.
  • FIG. 25 shows HSPICE simulation results of a reference-less FLL without the reference clock input.
  • the actual frequency of the GCLKs signal to be applied to the data input of the reference-less FLL circuit 422 is about 16 kHz (60 frame / sec)
  • the frequency of the GCLKs signal is set to 4 MHz to reduce the simulation time.
  • one frame time period of the flat panel display is set to 20 clock periods of the GCLK, and an active time period of driving the video signal is 16 clock periods of the GCLK.
  • the VBLANK time interval for not driving the video signal was set as 4 clock cycles of the GCLK.
  • the GCLKs signal and the restored output signal CLK are data inputs of the reference-less FLL circuit 422, respectively. It can be seen that the frequency of the recovered output signal CLK is uniformly close to the GCLKs signal frequency in all frame time intervals including the VBLANK time interval.
  • the reference-less FLL circuit 422 took 1200 clock cycles of the GCLKs to restore the frequency of the output signal CLK to the frequency of the GCLKs signal.
  • the Vchop signal which is the driving signal of the chopper circuit 540 of the touch sensor receiving circuit unit 500, has a period in which the period is an even multiple of the noise period of the common electrode VCOM and is maintained at '+1' or '-1'.
  • the period of the gate driving clock signal GCLK is twice the noise period TN of the common electrode VCOM and the duty cycle thereof is 50%.
  • the driving signal generator shown in FIG. the period of the Vchop signal may be an integer multiple (k times) of the GCLK period.
  • the Vsrc signal used to generate the driving signal Vdrv of the touch sensor panel 200 may use a sine wave in addition to a square wave.
  • the sine wave generator 470 in the driving signal generator 400 may select a clock-data recovery circuit without the reference clock input or the output signal CLK of the frequency fixed loop 420 without the reference clock input. Generate a sine wave of the frequency.
  • the sine wave generator receives the output signal CLK having a frequency higher than that of a desired Vsrc signal, and generates and outputs a sine wave or a square wave having a frequency obtained by dividing the frequency of the output signal CLK by M times.
  • the sine wave generator 470 includes a counter 471 for generating a sine wave, a look-up table (LUT) 472, a digital-to-analog converter (DAC) 473, and a frequency divider for dividing a frequency of a square wave into a desired frequency. 474), a multiplexer 475 for selecting one of sine waves or square waves, and the like.
  • the LUT 472 and the DAC 473 form one numerically controlled oscillator (NCO).
  • VCOM common period
  • the frequency of the Vsrc signal is equal to the common frequency VCOM noise cycle inverse f CK is twice the gate driving clock signal GCLK frequency fGCLK of the flat panel display. It is a positive integer multiple of the GCLK signal frequency. In other words, N / M must always be a positive integer.
  • Vrst a signal for resetting the output value of the charge amplifier and the integrator of the touch sensor receiver circuit 500, is synchronized with the Vchop signal. In this embodiment, as shown in FIG. To generate).
  • the level converter 410 of FIG. 22 converts the GCLK signal having a large amplitude (e.g., -5V, + 25V) into a GCLKs signal having a small amplitude of a digital level suitable for a touch sensor chip.
  • FIG. 26 illustrates the synchronization signals Vsrc and Vrst generated from the GCLK signal using a reference-less CDR circuit 422 without a reference clock input of FIG. 22.
  • the frequency of Vsrc (a) and Vsrc (b) in FIG. 26 is three times the frequency of the common electrode VCOM noise period TN inverse f CK (6 times the GCLK frequency), and Vsrc (c) and Vsrc (d). ) Is 3.5 times the common electrode (VCOM) noise period (TN) inverse (f CK ) (7 times the GCLK frequency).
  • VCOM common electrode
  • Vsrc (a) and Vsrc (b) correspond to a frequency band having a large noise power since the frequency is 3 ⁇ f CK
  • Vsrc (c) and Vsrc (d) are Since the frequency is 3.5 ⁇ f CK, it corresponds to a frequency band with a small noise power.
  • the Vsrc signal is a periodic signal with respect to time, and may be a sine wave as well as a square wave.

Abstract

The present invention relates to a capacitive touch sensor that uses a mutual capacitance measuring technique which extracts a changed value, according to a touch motion of mutual capacitance between two electrodes intersecting on a capacitive touch sensor panel, to be impervious to noise generated in a flat panel display.

Description

정전식 터치센서Capacitive touch sensor
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display,이하 LCD라 약칭한다)와 유기발광다이오드(organic light-emitting diode, 이하 OLED라 약칭한다)를 포함하는 평판디스플레이에 부착되는 터치센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정전식 터치센서패널의 교차하는 두 전극 사이의 상호(mutual) 커패시턴스(정전용량)를 추출함에 있어서 평판디스플레이에서 자체 생성되는 노이즈에 둔감하도록 한, 상호 정전용량 측정방식을 사용하는 정전식을 사용하는 정전식 터치센서에 관한 것이다.The present invention relates to a touch sensor attached to a flat panel display including a liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD) and an organic light-emitting diode (hereinafter referred to as OLED). In order to extract the mutual capacitance (capacitance) between two intersecting electrodes of the capacitive touch sensor panel, the capacitive measuring method using mutual capacitance measurement method is made to be insensitive to the noise generated by the flat panel display. It relates to a capacitive touch sensor to be used.
최근 들어 IT산업의 혁명으로 각종 전자기기의 종류도 매우 다양해졌는데, 특히 노트북, 휴대폰, PMP(portable multimedia player) 등의 휴대용 전자기기 분야에서는 날마다 새로운 기능이 부가된 새로운 디자인의 전자기기들이 쏟아져 나오고 있다.Recently, with the revolution of the IT industry, various kinds of electronic devices have become very diverse, especially in the field of portable electronic devices such as laptops, mobile phones, and portable multimedia players (PMPs), new designs of electronic devices with new functions are pouring every day. .
특히 휴대폰이나 태블릿(tablet) PC 등에서 LCD와 OLED를 포함하는 평판디스플레이 장치에 터치센서패널을 부착하고 이를 손가락이나 펜 등을 이용한 터치동작을 통해 입력장치로 사용한다. In particular, a touch sensor panel is attached to a flat panel display device including an LCD and an OLED in a mobile phone or a tablet PC and used as an input device through a touch operation using a finger or a pen.
초기의 터치센서패널에서는 저항식(resistive, 감압식) 터치 방식이 많이 사용되었다. 저항식 터치센서패널은 투명전극이 전면 도포된 두 개의 유연성 있는(flexible) 박막(membrane)을 균일한 거리를 유지하며 가까이 위치시키고 터치하는 부분이 서로 기계적으로 접촉(contact) 되어 전기적으로 연결되므로, 터치센서 회로를 사용하여 그 접촉된 위치를 찾아내는 방식을 말한다. 그런데 저항식 터치센서패널에서는 터치동작에 의해 터치센서패널과 평판디스플레이 장치에 기계적 움직임이 전달되는 탓에 이 장치들의 수명을 단축하게 하는 단점이 있었다. In the early touch sensor panel, resistive touch type was used. In the resistive touch sensor panel, two flexible membranes having a transparent electrode applied on the front surface are kept close at a uniform distance, and the parts to be touched are electrically connected to each other by mechanical contact. It refers to a method of finding the contacted position using a touch sensor circuit. However, in the resistive touch sensor panel, mechanical movements are transmitted to the touch sensor panel and the flat panel display device by a touch operation, thereby reducing the lifespan of the devices.
이러한 단점을 보완하기 위해 최근에는 유연한(flexible) 박막 대신 강화유리를 사용하여 기계적 움직임을 제거한 정전식(capacitive) 터치센서패널이 점차 많이 사용되고 있다. 정전식 터치센서패널에는 평판디스플레이 위에 터치센서패널용 유리판(glass plane)을 위치시키고 그 위에 강화유리를 붙여서, 강화유리 위에서 손가락이나 펜 등으로 터치하더라도 강화유리 아래에 위치한 터치센서패널용 유리판과 평판디스플레이 장치에는 기계적 움직임이 전달되지 않는다. 따라서 정전식 터치센서패널은 반복적인 터치동작에 의해서도 디스플레이 장치의 수명이 감소하는 단점이 없다.In recent years, capacitive touch sensor panels that remove mechanical movement by using tempered glass instead of flexible thin films have been increasingly used to compensate for these disadvantages. In the capacitive touch sensor panel, place a glass plane for the touch sensor panel on the flat panel display and attach tempered glass on it. Even if you touch it with a finger or a pen on the tempered glass, the glass plate and flat panel for the touch sensor panel under the tempered glass No mechanical movement is transmitted to the display device. Therefore, the capacitive touch sensor panel does not have the disadvantage of reducing the life of the display device even by repeated touch operations.
정전식 터치센서패널용 유리판에는 투명전극들이 배치되어 있다. 상기 정전식 터치센서패널은 자체(self) 커패시턴스를 측정하는 방식과 상호(mutual) 커패시턴스를 측정하는 방식으로 구분된다. 초기에는 자체 커패시턴스를 측정하는 방식이 주로 사용되었는데, 동시에 터치하는 개수가 3개 또는 그 이상으로 증가함에 따라 상호 커패시턴스를 측정하는 방식이 점차 많이 사용되고 있다.Transparent electrodes are disposed on the glass plate for the capacitive touch sensor panel. The capacitive touch sensor panel is divided into a method of measuring self capacitance and a method of measuring mutual capacitance. Initially, a method of measuring its own capacitance was mainly used, and as the number of touches increased to three or more, a method of measuring mutual capacitance was increasingly used.
정전식 터치센서패널에서 터치된 위치를 알아내는 것은 터치센서 회로를 연결하여 각 도선과 그라운드 사이의 자체(self) 커패시턴스 또는 교차하는 두 도선 사이의 상호(mutual) 커패시턴스를 측정함으로써 가능하다. 여기서 자체(self) 커패시턴스의 기준 노드(그라운드)는, LCD(liquid crystal display) 경우에는 LCD 공통전극(VCOM) 단자에 해당한다.Finding the touched position in the capacitive touch sensor panel is possible by connecting the touch sensor circuit and measuring the self capacitance between each lead and the ground or the mutual capacitance between two crossing conductors. The reference node (ground) of the self capacitance corresponds to the LCD common electrode (VCOM) terminal in the case of a liquid crystal display (LCD).
그런데 상호 커패시턴스를 측정하는 정전식 터치방식에서는 LCD 등의 평판디스플레이에서 자체 생성되는 공통전극(VCOM) 노이즈로 인해 신호대잡음비(SNR)가 상당히 작다. 따라서 이 정전식 터치 방식에서는 평판디스플레이에서 자체 생성되는 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 감소시키는 방안이 필수적이다. 또한, 이러한 정전식 터치방식에서는 커패시턴스를 측정해야하므로 수신회로부 초단에 전하증폭기(charge amplifier)를 주로 사용한다.However, in the capacitive touch method for measuring mutual capacitance, the signal-to-noise ratio (SNR) is considerably small due to the common electrode (VCOM) noise generated in a flat panel display such as an LCD. Therefore, in this capacitive touch method, it is essential to reduce the influence of the VCOM noise generated in the flat panel display. In addition, in the capacitive touch system, the capacitance must be measured, and therefore, a charge amplifier is mainly used at the first stage of the receiving circuit unit.
이와 같이 상호 커패시턴스 측정 방식의 터치센서에서 LCD 등의 평판디스플레이에서 자체 생성되는 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 감소시키는 방법으로는 대체로 아래와 같은 다양한 방법들이 시도되었다.As described above, various methods for reducing the influence of self-generated common electrode (VCOM) noise in flat panel displays such as LCDs have been attempted.
(1) Chopper 방식,(1) Chopper method,
(2) 터치센서패널 구동신호의 진폭을 증가시키는 방식,(2) increasing the amplitude of the touch sensor panel drive signal;
(3) 터치센서패널 구동신호 주파수를 조정하는 방식,(3) Method of adjusting frequency of touch sensor panel drive signal,
(4) 평판디스플레이가 동작하지 않은 시간구간에만 터치센서패널을 동작시키는 방식.(4) A method of operating the touch sensor panel only during the time period when the flat panel display is not operated.
첫째, 초퍼(chopper) 방식은, 정전식 터치센서패널에 인가하는 구동신호와 동일한 신호를 수신회로부에 인가하고, 상기 구동신호와 동일한 신호를 전하증폭기 출력신호와 초퍼 회로를 통과시키고, 그 출력신호를 적분기 또는 저역통과여파기(low-pass filter)를 통과시킴으로써, 적분기 또는 저역통과여파기 출력에서 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 감소시키는 방식이다. First, the chopper method applies a signal identical to the driving signal applied to the capacitive touch sensor panel to the receiving circuit unit, passes the same signal as the driving signal through the charge amplifier output signal and the chopper circuit, and the output signal thereof. By passing through the integrator or low-pass filter to reduce the effect of the common electrode (VCOM) noise at the integrator or low-pass filter output.
둘째, 구동신호의 진폭을 증가시키는 방식은, 수신회로부 출력신호의 신호대잡음비(SNR)를 1 이상으로 증가시키기 위해 터치센서패널 구동신호의 진폭을 증가시키는 방식이다. Second, the method of increasing the amplitude of the driving signal is a method of increasing the amplitude of the driving signal of the touch sensor panel to increase the signal-to-noise ratio (SNR) of the output signal of the receiving circuit unit to one or more.
셋째, 터치센서패널 구동신호의 주파수를 조정하는 방식은, 공통전극(VCOM) 노이즈의 주파수 스펙트럼 상에서 노이즈 크기가 작은 주파수를 찾아내고 구동신호 주파수를 상기 주파수에 맞추는 방식이다. Third, a method of adjusting the frequency of the touch sensor panel driving signal is to find a frequency having a small noise level on the frequency spectrum of the common electrode (VCOM) noise and to adjust the driving signal frequency to the frequency.
넷째, 평판디스플레이가 동작하지 않은 시간구간에만 동작시키는 방식은, 평판디스플레이에서 1프레임의 화면이 전송되고 다음 화면이 전송되기까지의 구간(VBLANK)은 공통전극(VCOM) 노이즈가 발생하지 않으므로 상기 VBLANK 구간에서만 터치센서 회로를 동작시키는 방식이다.Fourth, in the method of operating only the time interval in which the flat panel display is not operated, the VBLANK until the screen of one frame is transmitted and the next screen is transmitted in the flat panel display does not generate the common electrode (VCOM) noise. The touch sensor circuit is operated only in the section.
한편, 본 발명의 주된 기술적인 사상을 설명하기에 앞서 LCD의 구조를 먼저 이해할 필요가 있다. 현재 사용되고 있는 LCD는 대체로 VA(vertical alignment) 방식과 IPS(in-plane switching) 방식으로 구분할 수 있다. On the other hand, it is necessary to first understand the structure of the LCD before explaining the main technical idea of the present invention. Currently used LCDs can be divided into VA (vertical alignment) and IPS (in-plane switching).
VA 방식이란, 도 1에 도시된 바와 같이, 공통전극(VCOM) 노드는 평면(plane) LCD를 구성하는 두 개의 유리기판 중에서 LCD의 백라이트에서 멀리 위치한 LCD의 상단 유리기판에 위치하므로 정전식 터치센서패널 전극으로부터 거리가 가깝다. In the VA method, as shown in FIG. 1, the common electrode (VCOM) node is a capacitive touch sensor because the common electrode (VCOM) node is located on the upper glass substrate of the LCD located far from the backlight of the LCD among the two glass substrates constituting the plane LCD. The distance from the panel electrode is close.
IPS 방식에서는, 도 2에 보인대로, 공통전극(VCOM) 노드가 백라이트에서 가까이 위치한 LCD의 하단 유리기판에 위치하므로 정전식 터치센서패널 전극으로부터 거리가 멀다. 그런데 IPS 방식에서는 터치센서패널과 LCD 사이에 도전(conductive) 평면이 존재하지 않으므로 터치센서패널 전극이 TFT나 소스 드라이버가 구동하는 비디오 신호(analog Gray scale 신호)에 직접 노출되어 있다.In the IPS method, as shown in FIG. 2, since the common electrode VCOM node is located on the lower glass substrate of the LCD located close to the backlight, it is far from the capacitive touch sensor panel electrode. However, in the IPS method, since there is no conductive plane between the touch sensor panel and the LCD, the touch sensor panel electrode is directly exposed to a video signal (analog gray scale signal) driven by a TFT or a source driver.
LCD의 픽셀은 두 개의 전극과 이 두 전극 사이에 위치하는 액정(liquid crystal) 및 컬러필터 등으로 구성된다. 이 전극들은 유리판 위에 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 구성된 투명전극으로 제작된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 두 개의 전극 가운데 한 개의 전극에는 소스드라이버로부터 TFT 스위치를 통하여 전달되는 그레이 스케일(Gray scale)을 나타내는 아날로그 신호가 인가되고, 다른 한 개의 전극에는 모든 픽셀에 공통으로 DC 5V 정도의 전압이 인가된다. 이 공통 노드를 공통전극(VCOM) 노드라고 부른다. 정전식 터치센서패널은 보통 터치센서패널 자체로는 그라운드 또는 기준 전극이 없고, 바로 LCD 장치 위에 부착되므로 LCD 공통전극(VCOM) 노드가 정전식 터치센서패널의 기준전압 노드 즉 그라운드로 작용한다.The pixel of the LCD is composed of two electrodes and a liquid crystal and a color filter positioned between the two electrodes. These electrodes are made of a transparent electrode made of indium tin oxide (ITO) or the like on a glass plate. As shown in FIG. 3, an analog signal indicating a gray scale transmitted from a source driver through a TFT switch is applied to one of the two electrodes, and the other electrode is common to all the pixels. DC 5V voltage is applied. This common node is called a common electrode (VCOM) node. Since the capacitive touch sensor panel usually does not have a ground or reference electrode as the touch sensor panel itself, and is directly attached to the LCD device, the LCD common electrode (VCOM) node acts as a reference voltage node or ground of the capacitive touch sensor panel.
도 3을 참조하면, LCD에서 각 행(row) 또는 열(column)에 해당하는 게이트 드라이버 라인(G1~G3)은 위치에 따라 순차적으로 구동된다. 각 게이트 드라이버 라인에는 매우 많은 개수(full HD 경우 약 6000개)의 TFT 스위치의 게이트 노드가 연결되어 있다. 이로 인해 한 개의 게이트 드라이버 라인에는 수십 pF의 비교적 큰 커패시턴스가 연결되어 있다. 게이트 구동신호는 오프(off)시 -5V 정도, 온(on)시 +25V 정도의 값을 유지한다. 따라서 게이트 드라이버 신호의 상승(rising) 에지 및 하강(falling) 에지 시간에는 짧은 시간 동안 상당히 큰 전압 변동이 발생하므로 상당한 크기의 변위전류(displacement current)(C·dV/dt) IN(t)가 TFT의 게이트커패시턴스(CGD)와 액정커패시턴스(CLC)를 통하여 LCD 공통전극(VCOM)노드로 흘러간다.Referring to FIG. 3, gate driver lines G1 to G3 corresponding to each row or column in the LCD are sequentially driven according to positions. Each gate driver line is connected to a large number of gate nodes of a TFT switch (about 6000 in full HD). As a result, a relatively large capacitance of tens of pF is connected to one gate driver line. The gate driving signal maintains a value of about -5V when off and about + 25V when on. As a result, significant voltage fluctuations occur in the rising and falling edge times of the gate driver signal over a short period of time, resulting in a significant displacement current (C · dV / dt) I N (t). It flows to the LCD common electrode (VCOM) node through the gate capacitance (C GD ) and the liquid crystal capacitance (C LC ) of the TFT.
도 4는 도 3에 도시된 게이트 드라이버 라인의 구동신호에 의한 공통전극(VCOM) 노이즈 발생 메카니즘을 나타낸 도면이다. 이를 참조하면 상기 변위전류 IN(t)가 투명전극으로 구성된 공통전극(VCOM)면을 통과한 후 LCD 공통전극(VCOM) 구동회로(driver)의 출력저항(RO)을 통하여 흐르므로 LCD 공통전극(VCOM) 노이즈 파형은 상기 게이트 드라이버 신호의 상승에지 및 하강에지 시각에 임펄스(impulse) 형태로 나타난다. FIG. 4 is a diagram illustrating a noise generation mechanism of the common electrode VCOM by the driving signal of the gate driver line illustrated in FIG. 3. Referring to this, the displacement current I N (t) passes through the common electrode (VCOM) plane composed of the transparent electrode and then flows through the output resistance (RO) of the LCD common electrode (VCOM) driver circuit (driver). The (VCOM) noise waveform is displayed in an impulse form at the rising edge and falling edge times of the gate driver signal.
그러나 도 3에 나타낸 바와 같이 게이트 드라이버 신호는 순차적으로 다음 게이트 드라이버 라인으로 이동하는데 모든 게이트 드라이버 라인에서 게이트 드라이버 신호의 상승에지와 하강에지 구간마다 공통전극(VCOM) 노이즈는 임펄스 형태의 파형을 가지게 된다. 따라서, 공통전극(VCOM) 노이즈는 시간에 대해 주기적인 파형을 가지고 그 주기는 각각의 게이트 드라이버 신호가 하이레벨(high level)로 유지되는 시간구간과 같다. 상기 공통전극(VCOM) 노이즈의 주기는 게이트 드라이버 클락 신호 주기의 절반에 해당한다.However, as shown in FIG. 3, the gate driver signal sequentially moves to the next gate driver line. In all gate driver lines, the common electrode VCOM noise has an impulse waveform in each of the rising and falling edges of the gate driver signal. . Therefore, the common electrode VCOM noise has a periodic waveform with respect to time, and the period is equal to a time interval in which each gate driver signal is maintained at a high level. The period of the common electrode VCOM noise corresponds to half of the gate driver clock signal period.
정전식 터치 방식은, 전술하여 설명한 바와 같이 자체(self) 커패시턴스를 측정하는 방식과 상호(mutual) 커패시턴스를 측정하는 방식으로 구분된다. 자체 커패시턴스는, 터치할 경우에 사람 신체와 지구(earth) 사이의 커패시턴스가 더해져서 그 값이 증가하므로 이 현상을 이용하여 터치 유무를 판단한다. 또 자체 커패시턴스는 그 값이 50 pF 정도 또는 그 이상의 비교적 큰 커패시턴스 값을 가지므로 LCD 공통전극(VCOM) 노이즈에 둔감하다. As described above, the capacitive touch method is divided into a method of measuring self capacitance and a method of measuring mutual capacitance. The self capacitance, when touched, adds the capacitance between the human body and the earth and increases its value, thereby determining whether or not there is a touch. In addition, its capacitance is relatively insensitive to LCD common electrode (VCOM) noise because it has a relatively large capacitance value of about 50 pF or more.
그런데 정전식 터치 방식에서, 동시에 터치하는 위치의 개수가 3개 또는 그 이상으로 증가하는 경우에는 상호(mutual) 커패시턴스를 측정해야 한다. 터치동작이 있을 경우에 상호 커패시턴스 값은 감소한다. 그런데 상호 커패시턴스는 보통 1pF 정도의 값을 가지는데, 후술하는 본 발명의 도 7에 보인대로 전하증폭기가 연결된 터치센서패널 전극과 LCD 공통전극(VCOM) 사이의 자체(self) 커패시턴스(CSXj)를 통하여 공통전극(VCOM) 노이즈가 전하증폭기 출력에 나타난다. However, in the capacitive touch method, when the number of simultaneously touching positions increases to three or more, mutual capacitance should be measured. When there is a touch operation, the mutual capacitance value decreases. By the way, the mutual capacitance is usually about 1pF, as shown in FIG. 7 of the present invention, the self capacitance (C SXj ) between the touch sensor panel electrode connected to the charge amplifier and the LCD common electrode (VCOM). Through this, common electrode (VCOM) noise appears at the output of the charge amplifier.
비록 공통전극(VCOM) 노이즈 진폭은 터치센서패널 구동 신호의 진폭보다 작지만 자체(self) 커패시턴스(CSXj)가 상호 커패시턴스(Cmij)보다 보통 50배 또는 그 이상이 되므로, 전하증폭기 출력신호의 신호대잡음비(SNR)가 1보다 작은 경우가 많다. 이와 같은 상황에서 상호 커패시턴스 측정방식의 터치센서에서 LCD 공통전극(VCOM) 노이즈를 극복하고 터치 유무를 안정적으로 판정하려면, 노이즈 감소 방식의 터치 센서가 필수적이다.Although the common electrode (VCOM) noise amplitude is smaller than the amplitude of the touch sensor panel drive signal, the self capacitance (C SXj ) is usually 50 times or more than the mutual capacitance (Cm ij ). The noise ratio (SNR) is often less than one. In such a situation, in order to overcome the LCD common electrode (VCOM) noise and stably determine the touch in the mutual capacitance measurement method, a noise reduction type touch sensor is essential.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는, 평판디스플레이의 자체 생성 노이즈에 둔감하면서도 터치의 유무 및 터치된 위치를 신뢰성 있게 판단할 수 있는 정전식 터치센서를 제공하는 데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a capacitive touch sensor that can be reliably determined whether the touch is present and the touched position while being insensitive to self-generated noise of the flat panel display.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 정전식 터치센서는 영상을 표시하는 평판디스플레이와, 상기 평판디스플레이의 상부에 위치하거나(on-cell) 내부에 내장되는(in-cell) 터치센서패널을 구비하는 정전식 터치센서에 있어서, 상기 터치센서패널과 수신회로부에 인가할, 복수의 시간에 대해 주기적인(time periodic) 출력신호를 생성하는 구동신호생성부, 상기 구동신호생성부의 상기 출력신호들 가운데 일부를 이용하여 상기 터치센서패널의 구동신호를 생성하는 드라이버, 및 상기 터치센서패널로부터 수신된 신호를 상기 출력신호들을 이용하여 노이즈를 처리하는 수신회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The capacitive touch sensor according to the present invention for achieving the technical problem is provided with a flat panel display for displaying an image, and a touch sensor panel located on the inside (on-cell) of the flat panel display (in-cell) A capacitive touch sensor, comprising: a drive signal generator configured to generate a time periodic output signal for a plurality of times to be applied to the touch sensor panel and the receiver circuit, among the output signals of the drive signal generator; And a driver for generating a driving signal of the touch sensor panel using a part, and a receiving circuit unit for processing noise from the signals received from the touch sensor panel using the output signals.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 평판디스플레이, 상기 평판디스플레이와 결합한결합한 터치센서패널, 상기 평판디스플레이의 게이트를 구동하는 클락신호에 의해 복수개의 시간에 대해 주기적인 출력신호를 생성하는 구동신호생성부, 상기 구동신호생성부의 상기 출력신호들 가운데 일부를 이용하여 상기 터치센서패널을 구동하는 드라이버, 상기 터치센서패널로부터 전달된 신호를 수신하여 노이즈를 저감시키는 수신회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the technical problem is a drive signal generation for generating a periodic output signal for a plurality of times by a flat panel display, a touch sensor panel coupled to the flat panel display, the clock signal for driving the gate of the flat panel display The driver may include a driver for driving the touch sensor panel using some of the output signals of the driving signal generator, and a reception circuit unit for receiving a signal transmitted from the touch sensor panel to reduce noise.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 평판디스플레이, 상기 평판디스플레이와 결합한 터치센서패널, 상기 평판디스플레이의 게이트를 구동하는 클락신호에 의해 복수개의 주기적인 출력신호(Vsrc, Vchop, Vrst)를 생성하는 구동신호생성부, 상기 구동신호생성부의 상기 출력신호들 가운데 일부(Vsrc, Vchop)를 이용하여 상기 터치센서패널을 구동하는 드라이버, 상기 터치센서패널로부터 전달된 신호를 수신하여 상기 평판디스플레이의 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 저감시키는 수신회로부, 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 파형을 상기 수신회로부로 전달하는 AC 커플링 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the technical problem is to generate a plurality of periodic output signals (Vsrc, Vchop, Vrst) by a flat panel display, a touch sensor panel coupled to the flat panel display, the clock signal driving the gate of the flat panel display A driver for driving the touch sensor panel using a driving signal generator, some of the output signals Vsrc and Vchop of the drive signal generator, and a signal received from the touch sensor panel to receive a common electrode of the flat panel display. And a AC coupling circuit for transmitting the common electrode (VCOM) noise waveform to the receiving circuit unit.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 영상을 표시하는 평판디스플레이와, 상기 평판디스플레이의 상부 또는 내부에 터치센서패널을 구비하는 정전식 터치센서에 있어서, 상기 평판디스플레이의 게이트를 구동하는 클락신호에 의해 복수의 주기적인 출력신호(Vsrc, Vchop, Vrst)를 생성하는 구동신호생성부, 복수의 출력단자(multiple output terminal)를 가지되, 상기 복수의 출력단자 각각은 상기 터치센서패널의 Y전극 가운데 하나씩과 일대일로 대응되어 전기적으로 연결되는 드라이버, 복수의 입력단자(multiple input terminal)를 가지되, 상기 복수의 입력단자 각각은 터치센서패널의 X전극 가운데 하나씩과 일대일로 대응되어 전기적으로 연결되는 수신회로부, 상기 수신회로부의 상기 복수의 입력단자 각각은 상기 수신회로부 내에 존재하는 전하증폭기의 반전 입력단자와 일대일로 대응되어 전기적으로 연결되고, 상기 평판디스플레이와 상기 터치센서패널의 제i번째 Y전극과 제j번째 X전극간에는 상호 커패시턴스(Cmij)가 형성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a flat panel display for displaying an image, and a capacitive touch sensor including a touch sensor panel on or inside the flat panel display, the clock signal driving a gate of the flat panel display. And a driving signal generator for generating a plurality of periodic output signals Vsrc, Vchop, and Vrst, and a plurality of output terminals, each of the plurality of output terminals being a center of the Y electrodes of the touch sensor panel. A driver having a one-to-one correspondence and electrically connected to each other, having a plurality of input terminals, wherein each of the plurality of input terminals correspond to one-to-one correspondence with one of the X electrodes of the touch sensor panel and is electrically connected thereto. Each of the plurality of input terminals of the circuit section and the receiving circuit section includes a charge amplifier of the charge amplifier existing in the receiving circuit section. The inverting input terminal is electrically connected in one-to-one correspondence, and a mutual capacitance Cm ij is formed between the i-th Y electrode and the j-th X electrode of the flat panel display and the touch sensor panel.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 평판디스플레이 및 상기 평판디스플레이와 결합한 터치센서패널을 구동하는 정전식 터치센서에 있어서, 상기 평판디스플레이의 게이트를 구동하는 클락신호에 의해 복수개의 주기적인 출력신호를 생성하는 구동신호생성부, 상기 구동신호생성부의 상기 출력신호들 가운데 일부를 이용하여 상기 터치센서패널을 구동하는 드라이버, 상기 터치센서패널로부터 전달된 신호를 수신하여 상기 평판디스플레이의 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을를 저감시키는 수신회로부, 상기 수신회로부의 출력신호가 전달되는 아날로그-디지털 변환기가 하나의 집적회로 칩에 포함된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a capacitive touch sensor for driving a flat panel display and a touch sensor panel coupled with the flat panel display includes a plurality of periodic output signals by a clock signal for driving a gate of the flat panel display. A driver for driving the touch sensor panel using a generated driving signal generator, a part of the output signals of the driving signal generator, and a signal transmitted from the touch sensor panel to receive a common electrode VCOM of the flat panel display. A receiving circuit unit for reducing the influence of noise, and an analog-to-digital converter to which the output signal of the receiving circuit unit is transmitted is characterized in that it is included in one integrated circuit chip.
본 발명에 따른 상호 정전용량 측정방식을 사용하는 정전식 터치센서는 평판디스플레이에서 자체 생성된 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향이 터치센서 수신회로부의 출력신호에 거의 나타나지 않도록 하였다. 따라서 터치센서패널 구동신호의 진폭을 증가시킬 필요가 없이 디지털 신호레벨로 유지할 수 있어서 터치센서 칩의 전력소모를 줄이고 고전압 구동회로를 제거하여 터치센서 칩 제작 가격을 감소시킨다. In the capacitive touch sensor using the mutual capacitance measuring method according to the present invention, the influence of the self-generated common electrode (VCOM) noise in the flat panel display is hardly seen in the output signal of the touch sensor receiving circuit. Therefore, it is possible to maintain the digital signal level without increasing the amplitude of the touch sensor panel driving signal, thereby reducing the power consumption of the touch sensor chip and eliminating the high voltage driving circuit, thereby reducing the manufacturing cost of the touch sensor chip.
또한, 평판디스플레이 장치가 동작하지 않는 블랭크(VBLANK) 시간 구간뿐만 아니라 평판디스플레이 장치가 동작하는 모든 시간영역에서 터치센서 회로를 동작시킬 수 있어서 터치 센싱 속도를 증가시킬 수 있다.In addition, the touch sensor circuit may be operated not only in the blank (VBLANK) time interval in which the flat panel display device is operated but also in all time domains in which the flat panel display device operates, thereby increasing the touch sensing speed.
도 1은 종래기술에 따른 VA(Vertical Alignment) 방식의 LCD 단면을 나타낸 도면이고, 도 2는 IPS(In Plane Switching) 방식의 LCD 단면을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a cross-section LCD of the VA (Vertical Alignment) method according to the prior art, Figure 2 is a view showing the LCD cross section of the IPS (In Plane Switching) method.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 게이트 드라이버 라인의 순차적 구동동작을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a sequential driving operation of the gate driver line illustrated in FIGS. 1 and 2.
도 4는 도 3에 도시된 게이트 드라이버 라인의 구동신호에 의한 공통전극(VCOM) 노이즈 발생 메카니즘을 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a noise generation mechanism of the common electrode VCOM by the driving signal of the gate driver line illustrated in FIG. 3.
도 5는 본 발명에 따른 상호 정전용량 측정방식을 사용하는 정전식 터치센서의 레이아웃을 나타낸 도면이다.5 is a view showing the layout of the capacitive touch sensor using the mutual capacitance measurement method according to the present invention.
도 6은 도 5에 도시된 터치센서패널의 레이아웃을 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a layout of the touch sensor panel shown in FIG. 5.
도 7은 수신회로부 초단에 전하증폭기가 연결된 상호 정전용량 측정방식을 사용하는 정전식 터치센서 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a structure of a capacitive touch sensor using a mutual capacitance measurement method in which a charge amplifier is connected to the first stage of a receiving circuit unit.
도 8은 일반적인 LCD 공통전극(VCOM)에 발생하는 노이즈와 게이트 드라이버 라인의 클락(GCLK) 신호를 나타낸 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating noise generated at a common LCD common electrode VCOM and a clock GCLK signal of a gate driver line.
도 9는 도 8에 도시된 공통전극(VCOM) 노이즈의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating a frequency spectrum of common electrode (VCOM) noise illustrated in FIG. 8.
도 10은 본 발명에 따른 구동신호생성부 출력신호인 Vsrc를 공통전극(VCOM) 노이즈에 동기시킴으로써 어느 터치센서패널 위치에서나 수신회로부 최종출력에 나타나는 공통전극(VCOM) 노이즈 영향이 동일함을 나타낸 도면이다.FIG. 10 is a view illustrating the same effect of the common electrode (VCOM) noise appearing on the final output of the receiving circuit unit at any touch sensor panel position by synchronizing the output signal of the driving signal generator Vsrc with the common electrode (VCOM) noise. to be.
도 11은 수신회로부에 동기화된 한 개의 아날로그 곱셈기가 적용되고 공통전극(VCOM) 노이즈에 동기된 Vsrc 신호를 사용하는 터치센서 회로를 나타낸 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating a touch sensor circuit in which an analog multiplier synchronized to a receiving circuit unit is applied and uses a Vsrc signal synchronized to common electrode (VCOM) noise.
도 12는 수신회로부에 동기화된 두 개의 아날로그 곱셈기가 적용되고 공통전극(VCOM) 노이즈에 동기된 Vsrc과 Vchop 신호를 사용하는 터치센서 회로를 나타낸 도면이다.12 is a diagram illustrating a touch sensor circuit using two analog multipliers synchronized to a receiving circuit unit and using Vsrc and Vchop signals synchronized to common electrode (VCOM) noise.
도 13은 도 12에 보인 동기화된 아날로그 곱셈기에 사용된 신호 파형을 나타낸 도면인데, Vchop과 Vrst 신호의 주기가 공통전극(VCOM) 노이즈 주기(TN)의 2배이고 Vsrc 신호의 주파수는 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 3배인 경우이다.FIG. 13 is a diagram illustrating signal waveforms used in the synchronized analog multiplier shown in FIG. 12, wherein the periods of the Vchop and Vrst signals are twice the noise period T N of the common electrode VCOM and the frequency of the Vsrc signal is the common electrode. (VCOM) This is the case of three times the inverse of the noise period.
도 14는 도 12에 보인 동기화된 아날로그 곱셈기에 사용된 신호 파형을 나타낸 도면인데, Vchop과 Vrst 신호의 주기가 공통전극(VCOM) 노이즈 주기(TN)의 4배이고 Vsrc 신호의 주파수는 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 3.5배인 경우이다.FIG. 14 is a diagram illustrating a signal waveform used in the synchronized analog multiplier shown in FIG. 12, wherein the periods of the Vchop and Vrst signals are four times the common period VCOM noise period T N , and the frequency of the Vsrc signal is the common electrode. (VCOM) This is the case of 3.5 times the inverse of the noise period.
도 15는 도 12에 보인 동기화된 아날로그 곱셈기에 사용되는 Vchop 신호의 여러 가지 조합과 전하증폭기 및 적분기를 리셋하는 Vrst 신호를 나타낸 도면이다.FIG. 15 is a view showing various combinations of the Vchop signals used in the synchronized analog multiplier shown in FIG. 12, and a Vrst signal for resetting the charge amplifier and the integrator.
도 16은 수신회로부에 평판디스플레이의 자체 생성 노이즈를 AC coupling을 통하여 보상하는 기법이 적용된 터치센서 회로를 나타낸 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating a touch sensor circuit to which a technique of compensating self-generated noise of a flat panel display through an AC coupling is applied to a reception circuit unit.
도 17은 도 11, 도 12 및 도 16에 도시된 회로의 SPICE 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 17 is a diagram illustrating a SPICE simulation result of the circuit illustrated in FIGS. 11, 12, and 16.
도 18은 본 발명에 따른 평판디스플레이의 자체 생성 노이즈 감소기법을 모두 적용한 터치센서 회로를 나타낸 도면이다.18 is a diagram illustrating a touch sensor circuit to which all of self-generated noise reduction techniques of a flat panel display according to the present invention are applied.
도 19는 도 18에 개시된 회로의 SPICE 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.19 is a diagram illustrating a SPICE simulation result of the circuit disclosed in FIG. 18.
도 20은 본 발명에 따른 터치센서 수신회로부의 출력 다이나믹 레인지를 증가시키기 위한 회로가 추가된 터치센서 회로를 나타낸 도면이다.20 is a view illustrating a touch sensor circuit in which a circuit for increasing the output dynamic range of the touch sensor receiving circuit unit according to the present invention is added.
도 21은 도 20에 개시된 회로의 SPICE 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.21 is a diagram illustrating a SPICE simulation result of the circuit of FIG. 20.
도 22는 본 발명에 따른 구동신호생성부의 실시 예를 나타낸 도면이다.22 is a view showing an embodiment of a drive signal generation unit according to the present invention.
도 23은 평판디스플레이의 한 프레임 시간(frame time) 구간 동안의 게이트 구동클락 신호(GCLK)를 나타낸 도면이다.FIG. 23 is a diagram illustrating a gate driving clock signal GCLK during one frame time period of a flat panel display.
도 24는 기준 클락 입력이 없는 클락-데이터 복원회로 또는 기준 클락 입력이 없는 주파수고정루프를 나타낸 도면이다.24 is a diagram illustrating a clock-data recovery circuit without a reference clock input or a frequency fixed loop without a reference clock input.
도 25는 기준 클락 입력이 없는 주파수고정루프의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.25 is a diagram illustrating a simulation result of a frequency fixed loop without a reference clock input.
도 26은 도 22에 개시된 회로에서 생성된 구동신호 Vsrc와 리셋신호 Vrst를 나타낸 도면이다.FIG. 26 is a diagram illustrating a driving signal Vsrc and a reset signal Vrst generated in the circuit of FIG. 22.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합하지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated. Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. In addition, some of the components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention. The order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment, or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한, 기술하지 아니하였다. 또한, 명세서 전체를 통하여 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.In the description of the drawings, procedures or steps that may obscure the technical gist of the present invention are not described, and procedures or steps that can be understood by those skilled in the art are not described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same part through the specification.
본 발명의 실시 예들에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.Specific terms used in the embodiments of the present invention are provided to help the understanding of the present invention, and the use of the specific terms may be changed to other forms without departing from the technical spirit of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The detailed description, which will be given below with reference to the accompanying drawings, is intended to explain exemplary embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced.
도 5는 본 발명을 따른 상호 정전용량 측정방식을 사용하는 정전식 터치센서 구조를 나타낸 도면이다.5 is a view showing a structure of a capacitive touch sensor using a mutual capacitance measurement method according to the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 상호 정전용량 측정방식을 사용하는 정전식(mutual capacitance measuring) 터치센서는 터치센서패널(200)이 부착된 평판디스플레이(100)와, 상기 평판디스플레이(100)의 입출력단자에 접속된 드라이버(300), 구동신호생성부(400), 수신회로부(500)를 포함하는 터치센서 회로로 구성된다. Referring to FIG. 5, the capacitive touch sensor using the mutual capacitance measuring method according to the present invention includes a flat panel display 100 to which a touch sensor panel 200 is attached, and the flat panel display 100. The touch sensor circuit includes a driver 300, a driving signal generator 400, and a receiver circuit 500 connected to an input / output terminal of the controller.
본 실시 예에서는 상기한 터치센서패널(200)은 평판디스플레이(100)의 상부에 부착된다. 그러나 실제 본 발명은 터치센서패널이 평판디스플레이 상부에 위치하는(on-cell) 형태 외에 터치센서패널이 평판디스플레이 내부에 내장되는(in-cell) 형태에도 사용 가능하다. In the present embodiment, the touch sensor panel 200 is attached to the upper portion of the flat panel display 100. However, the present invention can be used in a form in which the touch sensor panel is in-cell inside the flat panel display in addition to the on-cell form.
또한, 상기 터치센서 회로는 터치센서패널(200)에 인가할 주기적인 신호를 생성하는 구동신호생성부(driving clock generator)(400), 구동신호생성부의 출력신호인 Vsrc와 Vchop을 이용하여 터치센서패널(200)을 구동하는 신호인 구동신호(Vdrv)로 변환하는 드라이버(300)와 터치센서패널(200)로부터 수신된 신호를 처리하는 수신회로부(500)로 구성된다. In addition, the touch sensor circuit is a touch sensor using a driving clock generator 400 for generating a periodic signal to be applied to the touch sensor panel 200, Vsrc and Vchop which are output signals of the driving signal generator. The driver 300 converts the driving signal Vdrv, which is a signal for driving the panel 200, and the reception circuit unit 500, which processes a signal received from the touch sensor panel 200.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 상호 정전용량 측정방식을 사용하는 정전식 터치센서는 평판디스플레이(100)에서 자체 생성되는 공통전극(VCOM)(도 3 참조)의 노이즈 영향을 제거하기 위해 터치센서패널(200)에 인가하는 구동신호(Vdrv)와 이를 생성하는 출력신호(Vsrc)를 사인파 또는 구형파 등의 주기적인 신호로 하고 상기 출력신호의 주파수를 평판 디스플레이의 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 양의 정수배 또는 양의 정수+0.5배로 하고, 상기 공통전극(VCOM)의 노이즈 영향을 보상함으로써 수신회로부(500)에서 상기 노이즈 영향을 감소시킨다.The capacitive touch sensor using the mutual capacitance measuring method according to the present invention configured as described above has a touch sensor panel (to remove the noise effect of the common electrode VCOM (see FIG. 3) generated in the flat panel display 100). The driving signal Vdrv applied to the 200 and the output signal Vsrc generating the same are a periodic signal such as a sine wave or a square wave, and the frequency of the output signal is equal to the reciprocal of the noise period reciprocal of the common electrode VCOM of the flat panel display. The noise effect is reduced in the receiving circuit unit 500 by making an integer multiple or a positive integer +0.5 times and compensating for the noise effect of the common electrode VCOM.
상기 평판디스플레이(100)에서 공통전극(VCOM)의 노이즈 파형은 도 3의 게이트 드라이버 신호와 동기되어 나타나고 상기 게이트 드라이버 신호는 평판디스플레이의 게이트 구동 클락신호(GCLK)로부터 생성되므로, 터치센서패널(200)에 인가되는 구동신호(Vdrv)는 상기 게이트 구동 클락신호(GCLK)로부터 생성되어야 한다.The noise waveform of the common electrode VCOM in the flat panel display 100 is synchronized with the gate driver signal of FIG. 3, and the gate driver signal is generated from the gate driving clock signal GCLK of the flat panel display. The driving signal Vdrv applied to) should be generated from the gate driving clock signal GCLK.
상기 수신회로부(500)는 후술하는 도 7에 도시된 하나의 전하 증폭기(510)와 도 12에 도시된 아날로그 곱셈기(530), 초퍼회로(540) 및 적분기(520)로 구성된다. 상기 적분기(520)를 저역통과여파기(low-pass filter)로 대체할 경우, 도 5의 구동신호생성부 출력신호인 Vsrc의 주파수가 상기 저역통과여파기의 대역폭보다 크기만 하면 상기 저역통과여파기는 상기 적분기(520)와 같은 기능을 수행한다.The receiving circuit unit 500 includes one charge amplifier 510 illustrated in FIG. 7 to be described later, an analog multiplier 530 illustrated in FIG. 12, a chopper circuit 540, and an integrator 520. When the integrator 520 is replaced with a low-pass filter, the low-pass filter may be configured if the frequency of Vsrc, which is the output signal of the driving signal generator of FIG. 5, is greater than the bandwidth of the low-pass filter. Performs the same function as integrator 520.
도11 에서와 같이 전하증폭기에 하나의 아날로그 곱셈기(530)와 하나의 적분기(520)를 사용하는 경우에 아날로그 곱셈기는 구동신호생성부의 출력신호인 Vsrc와 전하증폭기(510)의 출력인 Vamp를 입력받고 적분기(520)는 이 아날로그 곱셈기의 출력을 입력신호로 한다. In the case where one analog multiplier 530 and one integrator 520 are used for the charge amplifier as shown in FIG. 11, the analog multiplier inputs Vsrc, which is the output signal of the driving signal generator, and Vamp, which is the output of the charge amplifier 510. Integrator 520 receives the output of this analog multiplier as an input signal.
도 12에서와 같이 두 개의 아날로그 곱셈기를 사용하는 경우에는, 제1 아날로그 곱셈기(530)는 구동신호생성부의 출력신호인 Vsrc와 전하 증폭기(520)의 출력인 Vamp를 입력받고 제2 아날로그 곱셈기는 제1 아날로그 곱셈기의 출력과 Vchop을 입력신호로 하고, 적분기(520)는 제2 곱셈기의 출력을 입력으로 사용한다. 설명의 편의상 제2 아날로그 곱셈기는 초퍼회로라는 명칭을 사용하여 양자를 서로 구분하기도 한다.In the case of using two analog multipliers as shown in FIG. 12, the first analog multiplier 530 receives Vsrc, which is the output signal of the driving signal generator, and Vamp, which is the output of the charge amplifier 520, and the second analog multiplier is made of the first multiplier. The output of one analog multiplier and Vchop are used as input signals, and the integrator 520 uses the output of the second multiplier as an input. For convenience of description, the second analog multiplier may use the name chopper circuit to distinguish the two from each other.
상기 초퍼회로의 입력신호인 Vchop은 구동신호생성부(400)에서 생성되는데 그 주기는 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 짝수배이다. 이를 위해서는 도 22의 k 값이 양의 정수이어야 한다.Vchop, which is an input signal of the chopper circuit, is generated by the driving signal generator 400, and its period is an even multiple of the common electrode VCOM noise period. To this end, the value of k in FIG. 22 should be a positive integer.
또한, 리셋 신호인 Vrst는 상기 구동신호생성부(400)에서 생성되는데 상기 수신회로부(500)의 전하증폭기(510) 및 적분기(520)의 출력을 리셋시키는 데 사용된다. 이때 상기 리셋신호(Vrst)는 상기 구동신호생성부의 출력신호인 Vchop을 이용하여 생성한다.In addition, the reset signal Vrst is generated in the driving signal generator 400 and used to reset the outputs of the charge amplifier 510 and the integrator 520 of the receiver circuit 500. In this case, the reset signal Vrst is generated using Vchop, which is an output signal of the driving signal generator.
도 6은 도 5에 도시된 터치센서패널의 레이아웃을 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a layout of the touch sensor panel shown in FIG. 5.
도 6를 참조하면 상기 정전식 터치센서패널(200)에 터치센서 회로를 연결하여 교차하는 두 도선 사이의 상호(mutual) 커패시턴스(Cm)를 측정함으로써 터치의 유무 및 위치를 알아낸다. 여기서 자체(self) 커패시턴스의 기준 노드(그라운드)는, LCD 경우에는 LCD 공통전극(VCOM) 단자에 해당한다.Referring to FIG. 6, a touch sensor circuit is connected to the capacitive touch sensor panel 200 to determine the presence and location of a touch by measuring mutual capacitance Cm between two conductive wires crossing each other. Here, the reference node (ground) of the self capacitance corresponds to the LCD common electrode (VCOM) terminal in the case of LCD.
도 7은 본 발명에 따른 터치센서패널(200)과 수신회로부(500)내에 접속된 전하증폭기(510)를 나타낸 도면이다.7 illustrates a charge amplifier 510 connected to the touch sensor panel 200 and the receiving circuit unit 500 according to the present invention.
도 7을 참조하면, 상기 터치센서패널(200)은 평판디스플레이(100)와 터치센서패널(200)의 제i Y전극(Yi)과 제j X전극(Xj)간에 접속된 상호 커패시턴스(Cmij)를 포함하도록 구성된다. 상기 터치센서패널(200)의 i번째 Y전극(Yi)에 Vdrv가 인가되고, j번째 X전극(Xj)에 수신회로부(500)가 접속되며, 상기 Y전극(Yi)과 X전극(Xj) 평판디스플레이 공통전극(VCOM)에 대해 각각 자체(self) 커패시턴스(CSYi,CSXj)가 존재하며, 상기 Y전극(Yi)과 X전극(Xj) 사이에 상호 커패시턴스(Cmij)가 존재하도록 구성한다.Referring to FIG. 7, the touch sensor panel 200 has a mutual capacitance Cm ij connected between the i-th Y electrode Yi and the j-th X electrode Xj of the flat panel display 100 and the touch sensor panel 200. It is configured to include). Vdrv is applied to the i-th Y electrode Yi of the touch sensor panel 200, the receiving circuit unit 500 is connected to the j-th X electrode Xj, and the Y electrode Yi and the X electrode Xj are connected to each other. Self capacitances C SYi and C SXj exist for the flat panel display common electrode VCOM, and mutual capacitances Cm ij exist between the Y electrode Yi and the X electrode Xj. do.
또한, 상기 터치센서패널(200)은 상호 커패시턴스(Cmij)를 측정해야 하므로 수신회로부(500) 초단에 전하증폭기(charge amplifier)를 주로 사용한다. 이 전하증폭기의 반전(inverting) 입력단자와 출력단자를 연결하는 피드백 소자로 커패시터(Cf)를 사용한다. 상기 피드백 소자로 저항을 사용할 경우에는 미분회로로 동작하여 고주파 노이즈를 크게 증폭시키는데 비해, 전하증폭기는 선형증폭기로 동작하여 고주파 노이즈를 크게 증폭시키지 않으므로, 전하증폭기가 노이즈 특성이 우수하다.In addition, since the touch sensor panel 200 needs to measure mutual capacitance Cm ij , a charge amplifier is mainly used in the first stage of the receiving circuit unit 500. The capacitor Cf is used as a feedback element connecting the inverting input terminal and the output terminal of the charge amplifier. In the case of using a resistor as the feedback element, the charge amplifier operates as a linear amplifier and amplifies high frequency noise. Therefore, the charge amplifier has excellent noise characteristics.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 상호 정전용량 측정방식을 사용하는 정전식 터치센서는 도 8에 나타낸 바와 같이, 평판디스플레이(100)에서 자체 생성되는 공통전극(VCOM) 노이즈 파형은 시간에 대해 주기적인 특성을 가진다. 도 8에 나타낸 경우는 공통전극(VCOM) 노이즈 주기(TN)가 평판디스플레이 게이트 드라이버 클락신호인 GCLK 주기의 절반인 경우이다. 이 특성을 이용하면 수신회로부(500)에서 이용하는 Vrst 신호 주기를 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 양의 정수배로 하여 터치센서패널의 어느 위치(어떤 i,j 조합)에 대해 측정하든지 수신회로부 출력에 나타나는 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향이 동일하게 되고 이 값은 i와 j값에 대해 무관하게 일정한 DC 값이 되어 쉽게 제거할 수 있다. In the capacitive touch sensor using the mutual capacitance measuring method according to the present invention configured as described above, as shown in FIG. 8, the common electrode (VCOM) noise waveform generated by the flat panel display 100 has periodic characteristics with respect to time. Has 8 illustrates a case in which the common electrode VCOM noise period T N is half of the GCLK period that is the flat panel display gate driver clock signal. By using this characteristic, the Vrst signal period used by the receiving circuit unit 500 is a positive integer multiple of the common electrode (VCOM) noise period and measured at any position (what i, j combination) of the touch sensor panel is applied to the output of the receiving circuit unit. The influence of the noise of the common electrode (VCOM) is the same and this value becomes a constant DC value irrespective of the values of i and j so that it can be easily removed.
도 9에 도시화된 이 노이즈의 주파수 스펙트럼을 보면 노이즈 주기 TN의 역수인 fCK의 정수배마다 하모닉(harmonic) 성분으로 인해 높은 노이즈 값을 가지게 된다.Looking at the frequency spectrum of this noise shown in Fig. 9, each harmonic component has a high noise value every integer multiple of f CK which is the inverse of the noise period T N.
도 10은 본 발명에 따른 터치센서패널 구동신호(Vdrv) 생성에 사용되는 신호인 Vsrc의 주파수를 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 양의 정수배로 하고, Vrst 주기를 노이즈 주기와 동일하게 하였을 때 터치센서패널의 어느 위치에서나 수신회로부 최종출력에 나타나는 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향이 동일함을 나타낸 것이다. FIG. 10 is when the frequency of Vsrc, which is a signal used for generating the touch sensor panel driving signal Vdrv, is an integer multiple of the inverse of the noise period of the common electrode VCOM, and the Vrst period is the same as the noise period. It shows that the influence of the common electrode (VCOM) noise appearing at the final output of the receiving circuit unit is the same at any position of the touch sensor panel.
도 10을 참조하면, 드라이버(300)의 터치센서패널 구동신호(Vdrv) 생성에 사용되는 신호인 Vsrc의 주파수가 공통전극(VCOM)노이즈 주기 역수(fCK)의 양의 정수배인 세 배인 경우이다. Vsrc는 사인파(Vsrc(a)) 외에도 구형파(Vsrc(b))를 사용할 수도 있다. 처음에 드라이버(300)가 도 6의 터치센서패널(200)의 Y2 라인을 구동할 시간에 대해 X1 라인에서 공통전극(VCOM) 노이즈 한주기 시간동안 적분하여 측정한 수신회로부(500) 출력값(VN(X1.Y2))과, 시간이 경과한 후 드라이버(300)가 도 6의 터치센서패널(200)의 Y3 라인을 구동할 시각에 X1 라인에서 공통전극(VCOM) 노이즈 한주기 시간동안 적분하여 측정한 수신회로부(500)의 출력값(VN(X1.Y3))은 서로 같다. 이는 Vrst의 주기가 공통전극(VCOM) 노이즈의 주기의 양의 정수배이고, Vsrc 신호의 주파수는 노이즈 주기 역수의 양의 정수배이기 때문에, 초퍼의 출력은 공통전극(VCOM) 노이즈 한주기상의 동일시점에서는 항상 동일한 값이 나오기 때문이다. 터치센서패널(200)의 구동신호가 도 6의 Yl 라인을 전파할 때 발생하는 지연시간을 무시하고 또 터치센서패널(200)에서 공통전극(VCOM) 평면으로부터 자체 커패시턴스를 통하여 도 6의 모든 Xl 라인에 유기되는 공통전극(VCOM) 노이즈가 동일한 경우에는, 상기 수신회로부(500) 출력신호에 미치는 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향은 동일하다. 즉 도 6의 Yi 라인에 구동신호를 인가하는 시각에 Xj 라인에서 공통전극(VCOM) 노이즈 한주기 시간동안 적분하여 측정한 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향인 터치센서 수신회로부(500)의 출력전압인 VN(Xj.Yi)값은 모든 i와 j값에 대해 동일한 값을 가진다.Referring to FIG. 10, the frequency of Vsrc, which is a signal used to generate the touch sensor panel driving signal Vdrv of the driver 300, is three times the positive integer multiple of the common electrode VCOM noise period reciprocal f CK . . Vsrc may use a square wave Vsrc (b) in addition to a sine wave Vsrc (a). Initially, the output value (V) of the receiving circuit unit 500 measured by integrating the common electrode VCOM noise for one cycle time from the X1 line with respect to the time when the driver 300 drives the Y2 line of the touch sensor panel 200 of FIG. 6. N (X1.Y2) and the time when the driver 300 drives the Y3 line of the touch sensor panel 200 of FIG. 6 after the passage of time, integrates the common electrode (VCOM) noise for one cycle time on the X1 line. The output values V N (X1.Y3) of the receiving circuit unit 500 measured by the same are the same. This is because the period of Vrst is a positive integer multiple of the period of the common electrode VCOM noise, and the frequency of the Vsrc signal is an integer multiple of the reciprocal of the noise period inverse, so that the output of the chopper is at the same point in one period of the common electrode VCOM noise. This is because you will always get the same value. Ignoring the delay time generated when the driving signal of the touch sensor panel 200 propagates the Yl line in FIG. 6 and all the Xl in FIG. 6 through its capacitance from the common electrode VCOM plane in the touch sensor panel 200. When the common electrode VCOM noise induced in the line is the same, the influence of the common electrode VCOM noise on the output signal of the receiving circuit unit 500 is the same. That is, the output voltage of the touch sensor receiving circuit unit 500 which is an influence of the common electrode VCOM noise measured by integrating the common electrode VCOM noise for one cycle time at the Xj line when the driving signal is applied to the Yi line of FIG. 6. The V N (Xj.Yi) value has the same value for all i and j values.
한편, 일반적으로 큰 값의 노이즈와 합쳐져 있는 미약한 신호를 측정하기 위해 초퍼(chopper) 기법을 많이 사용한다. 본 발명에서, 일반적인 단일 초퍼 기법에 두 번째 초퍼 회로를 추가하여 듀얼 초퍼 방식을 사용하고, 상기 두 번째 초퍼 회로의 초퍼신호(Vchop) 주기를 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 양의 정수배가 되도록 한 점이 다른 상호 정전용량 측정방식을 사용하는 정전식 터치센서 회로와 다르다. 본 발명에서는 드라이버(300)에는 초퍼를 사용하지 않고 수신회로부(500)에서만 초퍼를 사용하기 때문에 혼합 구조에 가깝지만, 드라이버(300)에 사용되는 구동신호와 수신회로부(500)에 사용하는 초퍼구동신호가 모두 동일한 신호(Vsrc)를 사용하기 때문에 초퍼와 같은 기능을 한다. 따라서 상기 방식을 초퍼 방식 또는 아날로그 곱셈기 방식이라고 부르고 이들은 명칭에 있어서 서로 혼용되어 쓰일 수 있다. 동작 방식에 있어서는 그렇다 하더라도, 이하의 명세서 전반에 걸쳐서는 하드웨어 구성을 나타내는 명칭에 있어서는 혼동을 방지하기 위해 첫 번째의 아날로그 곱셈기는‘아날로그 곱셈기’로, 두 번째의 아날로그 곱셈기는 ‘초퍼회로’로 서로 구분하여 사용된다. On the other hand, chopper techniques are commonly used to measure weak signals combined with large noise. In the present invention, a second chopper circuit is added to a general single chopper technique to use a dual chopper method, and the chopper signal Vchop period of the second chopper circuit is made to be a positive integer multiple of the common electrode VCOM noise period. This is different from the capacitive touch sensor circuit using different mutual capacitance measurement methods. In the present invention, since the chopper is used only in the reception circuit unit 500 without using a chopper for the driver 300, the chopper driving signal used for the driver 300 and the chopper driving signal used for the reception circuit unit 500 are close to a mixed structure. Functions like a chopper because they all use the same signal (Vsrc). Therefore, the method is called a chopper method or an analog multiplier method and they can be used interchangeably in the name. Even so, in the following description, the first analog multiplier is an 'analog multiplier', and the second analog multiplier is a 'chopper circuit'. Used separately.
도 11은 수신회로부(500)에 아날로그 곱셈기가 적용되고 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 양의 정수배 또는 양의 정수+0.5배의 주파수를 가지는 Vsrc 신호를 사용하는 터치센서 회로를 나타낸 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating a touch sensor circuit in which an analog multiplier is applied to the reception circuit unit 500 and uses a Vsrc signal having a frequency of a positive integer multiple of a common electrode (VCOM) noise period reciprocal or a positive integer +0.5 times.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 상호 정전용량 측정방식을 사용하는 정전식 터치센서는 터치센서패널(200)의 i번째 Y전극(Yi)에 구동신호(Vdrv)를 인가하고 j번째 X 전극(Xj)에 전하증폭기(510)을 연결하였다. CSYi와 CSXj는 각각 Yi전극과 Xj전극의 공통전극 (VCOM) 평면에 대한 자체 커패시턴스이고 Cmij은 Yi전극과 Xj전극 사이의 상호 커패시턴스이다. 상기 전하증폭기(510) 출력단에 아날로그 곱셈기(530) 및 적분기(520)가 직렬로 접속 구성된다. 이때 공통전극(VCOM) 노이즈는 자체 커패시턴스 CSXj를 통하여 전하증폭기(510)에 입력된다.Referring to FIG. 11, in the capacitive touch sensor using the mutual capacitance measuring method according to the present invention, the driving signal Vdrv is applied to the i th Y electrode Yi of the touch sensor panel 200 and the j th X electrode. The charge amplifier 510 is connected to (Xj). C SYi and C SXj are self capacitances to the common electrode (VCOM) plane of the Yi and Xj electrodes, respectively, and Cm ij is the mutual capacitance between the Yi and Xj electrodes. An analog multiplier 530 and an integrator 520 are connected in series to an output terminal of the charge amplifier 510. At this time, the common electrode VCOM noise is input to the charge amplifier 510 through its capacitance C SXj .
도 12는 수신회로부(500)에 하나의 아날로그 곱셈기(530)와 또 다른 하나의 초퍼회로(540)가 적용되고 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 양의 정수배 또는 양의 정수+0.5배인 주파수를 가지는 Vsrc와 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 짝수배 주기를 가지는 Vchop 신호를 사용하는 터치센서 회로를 나타낸 도면이고, 도 13과 도 14는 도 12에 보인 터치센서 회로에 사용된 신호 파형을 나타낸 도면이다. FIG. 12 illustrates a frequency in which one analog multiplier 530 and another chopper circuit 540 are applied to the receiving circuit unit 500 and a positive integer multiple or a positive integer plus 0.5 times the reciprocal of the common electrode VCOM noise period. FIG. 13 is a diagram illustrating a touch sensor circuit using a Vchop signal having an even multiple of Vsrc and a common electrode (VCOM) noise period, and FIGS. 13 and 14 illustrate signal waveforms used in the touch sensor circuit shown in FIG. 12. to be.
도 12를 참조하면, 상기 단일 초퍼 수신회로(도 11 참조)에서는, 초퍼 구동신호(Vsrc)의 주파수를 증가시킬수록 수신회로부(500) 출력에 나타나는 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 감소시킬 수 있다. 그런데 Vsrc의 주파수를 증가시킬 경우는 터치센서패널의 투명전극을 통해 신호가 전달될 때 발생하는 지연시간에 의하여 초퍼에서 서로 곱해지는 두 신호의 위상이 차이가 나게 되어 동기화가 잘 이루어지지 않아 수신회로부(500) 출력신호 값이 감소할 수 있다. 그런데 Vsrc의 주파수는 낮은 값으로 유지하면서도 터치센서 출력신호에서 공통전극(VCOM) 노이즈 영향을 최소화하기 위해, 본 발명에서는 듀얼 초퍼방식을 제안한다. 이 방식에서는 Vsrc 외에, 그 주기가 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 짝수배인 Vchop 이라는 디지털 신호를 추가로 사용하여 듀얼 구조의 초퍼동작을 수행한다. Referring to FIG. 12, in the single chopper receiving circuit (see FIG. 11), as the frequency of the chopper driving signal Vsrc increases, the influence of the common electrode VCOM noise appearing on the output of the receiving circuit unit 500 may be reduced. have. However, if the frequency of Vsrc is increased, the phase of the two signals multiplied by each other in the chopper is different due to the delay time generated when the signal is transmitted through the transparent electrode of the touch sensor panel. (500) The output signal value may decrease. However, in order to minimize the effect of the common electrode (VCOM) noise in the touch sensor output signal while maintaining the frequency of Vsrc low, the present invention proposes a dual chopper method. In this method, the chopper operation of the dual structure is performed by additionally using a digital signal called Vchop whose period is an even multiple of the common electrode VCOM noise period.
도 13을 참조하면, Vchop 신호의 주기가 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 2배이고 Vsrc 신호의 주파수가 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 3배인 경우의 파형을 나타낸다. 공통전극(VCOM) 노이즈의 한 주기시간 동안은 Vchop은 ‘+1’로서, 터치센서패널의 구동신호(Vdrv)는 +Vsrc가 되고 수신회로부에서도 +Vsrc 신호가 초퍼 구동신호로 사용된다. 공통전극(VCOM) 노이즈의 다음 한 주기시간 동안은 Vchop이 ‘-1’이 되어, 터치센서패널의 구동신호(Vdrv)는 +Vsrc가 되고, 수신회로부에서도 +Vsrc 신호가 초퍼 구동신호로 사용된다. 여기에서 ‘+1’, ‘-1’이란 Vchop 신호가 가지는 위상반전의 효과를 나타내기 위한 것이다. 따라서 상기 초퍼동작에 의해 Vsrc 신호는 항상 같은 위상으로 수신회로부(500)의 적분기(520)로 입력되지만, 공통전극(VCOM) 노이즈는 공통전극(VCOM) 노이즈의 두 주기 동안 서로 상쇄되는 방향으로 수신회로부(500)의 적분기(520)로 입력된다. 수신회로부(500)의 전하증폭기와 적분기는 리셋신호(Vrst)에 의해 공통전극(VCOM) 노이즈의 두 주기 시각마다 리셋되고, 전하증폭기 및 적분기(510, 520)의 인접한 두 리셋 동작 사이에 해당하는 공통전극(VCOM) 노이즈의 두 주기시간 동안 적분 동작을 수행한다. 상기 리셋신호(Vrst)는 초퍼신호(Vchop)와 동기되어 있고(synchronized) 주기가 서로 같다. 상기 듀얼초퍼 방식은, 공통전극(VCOM) 노이즈 파형이 주기적으로 반복된다는 성질을 이용하여 초퍼회로의 동작에 의해 수신회로부(500)에서 공통전극(VCOM) 노이즈의 한 주기시간 동안은 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 더해주고 공통전극(VCOM) 노이즈의 다음 한 주기시간 동안은 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 빼줌으로써, 수신회로부(500) 출력에서 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 최소화시키는 방식이다. Referring to FIG. 13, the waveform of the Vchop signal is twice the common electrode VCOM noise period and the frequency of the Vsrc signal is three times the inverse of the common electrode VCOM noise period. During one cycle of the common electrode VCOM noise, Vchop is '+1', the driving signal Vdrv of the touch sensor panel becomes + Vsrc, and the + Vsrc signal is also used as a chopper driving signal in the receiving circuit unit. During the next period of the common electrode VCOM noise, Vchop becomes '-1', the driving signal Vdrv of the touch sensor panel becomes + Vsrc, and the + Vsrc signal is also used as a chopper driving signal in the receiving circuit. . Here, '+1' and '-1' are used to represent the effect of phase inversion of the Vchop signal. Therefore, the Vsrc signal is always input to the integrator 520 of the receiving circuit unit 500 by the chopper operation, but the common electrode VCOM noise is received in a direction canceled with each other during two periods of the common electrode VCOM noise. It is input to the integrator 520 of the circuit unit 500. The charge amplifier and the integrator of the receiving circuit unit 500 are reset every two periods of the noise of the common electrode VCOM by the reset signal Vrst and correspond to the two adjacent reset operations of the charge amplifier and the integrators 510 and 520. Integral operation is performed for two periods of the time of the common electrode (VCOM) noise. The reset signal Vrst is synchronized with the chopper signal Vchop and has the same period. In the dual chopper method, the common electrode (VCOM) noise waveform is periodically repeated, and the common electrode (VCOM) for one period of the common electrode (VCOM) noise in the receiving circuit unit 500 by the operation of the chopper circuit. ) Minimize the influence of the common electrode (VCOM) noise at the output of the receiving circuit unit 500 by adding the influence of noise and subtracting the influence of the common electrode (VCOM) noise during the next period of the common electrode (VCOM) noise. That's the way.
도 13에서는 Vsrc 신호의 주파수가 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 양의 정수배(3배)인 경우를 보였다. 그런데, 도 14와 같이 Vsrc 신호의 주파수가 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 양의 정수+0.5배(3.5배)인 경우에는, 공통전극(VCOM) 노이즈의 한 주기 시간동안 인가되는 Vsrc 신호의 위상과, 상기 한 주기 시간과 인접한 다른 한 주기 시간동안 인가되는 Vsrc 신호의 위상이 180ㅀ의 차이를 가지게 된다. 그러므로 Vsrc 신호의 주파수가 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 양의 정수+0.5배일 경우에는, 상기 Vchop 신호를 항상 ‘+1’의 DC 상태로만 유지하여도, 아날로그 곱셈기(530)와 적분기(520)의 동작에 의해, Vsrc 신호 성분은 상기 공통전극(VCOM) 노이즈의 두 주기 시간동안 같은 위상으로 더해지고, 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 성분은 상기 공통전극(VCOM) 노이즈의 두 주기시간동안 서로 상쇄된다. 상기 Vchop 신호를 ‘+1’로만 유지하는 것은 상기 Vchop 신호에 의하여 구동되는 도 12의 초퍼회로(540)를 사용하지 않는 것과 같은데, 이는 상기 Vsrc 신호의 주파수를 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 양의 정수+0.5배로 하게 되면 도 11의 단일 초퍼회로 구성으로 도 12의 듀얼 초퍼회로와 같은 효과를 얻을 수 있다. 만약 상기 Vchop 신호와 Vrst 신호의 주기를 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 두 배(도 13)이 아닌 네 배(도 14) 또는 4의 배수로 하면, 상기 Vsrc 신호의 주파수가 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 양의 정수배 또는 양의 정수+0.5배인 경우 모두 도 12의 듀얼 초퍼회로 구조를 사용하여 상기 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 상쇄시킬 수 있다. 이를 위해서는 도 22의 k값이 짝수이어야 한다.In FIG. 13, the frequency of the Vsrc signal is an integer multiple (3 times) of the inverse of the common period (VCOM) noise period. However, when the frequency of the Vsrc signal is a positive integer +0.5 times (3.5 times) of the inverse of the common electrode (VCOM) noise period as shown in FIG. 14, the Vsrc signal of the Vsrc signal applied for one period of the common electrode (VCOM) noise is applied. The phase and the phase of the Vsrc signal applied during another cycle time adjacent to the one cycle time have a difference of 180 Hz. Therefore, when the frequency of the Vsrc signal is a positive integer +0.5 times the inverse of the common electrode (VCOM) noise period, the analog multiplier 530 and the integrator (even if the Vchop signal is always kept at a DC state of '+1'). By operation of the operation 520, the Vsrc signal component is added in the same phase for two periods of the common electrode VCOM noise, and the common electrode VCOM noise component is added for the two periods of the common electrode VCOM noise. Offset each other. Maintaining the Vchop signal only at '+1' is equivalent to not using the chopper circuit 540 of FIG. 12 driven by the Vchop signal, which is a frequency inverse of the common electrode (VCOM) noise period. When the positive integer of +0.5 times, the single chopper circuit configuration of FIG. 11 achieves the same effect as the dual chopper circuit of FIG. If the period of the Vchop signal and the Vrst signal is four times (FIG. 14) or a multiple of 4 instead of twice the common electrode (VCOM) noise period, the frequency of the Vsrc signal is the common electrode (VCOM). In the case of a positive integer multiple of the noise period reciprocal or a positive integer +0.5 times, the influence of the common electrode VCOM noise may be canceled by using the dual chopper circuit structure of FIG. 12. To this end, the value of k in FIG. 22 should be even.
따라서 Vsrc의 주파수가 비교적 낮은 경우에도 수신회로부 출력에서 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 매우 작게 할 수 있다. Vchop 신호의 주기가 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 4배 또는 그 이상의 짝수배일 때에도 reset 주기를 Vchop 신호의 주기와 같게 하면 된다. 이 경우에 수신회로부의 전하증폭기와 적분기의 동작시간도 Vchop 신호의 주기와 같다. Therefore, even when the frequency of the Vsrc is relatively low, the influence of the common electrode (VCOM) noise at the output of the receiving circuit unit can be made very small. Even when the period of the Vchop signal is an even multiple of four or more times the common period VCOM noise period, the reset period may be the same as the period of the Vchop signal. In this case, the operating time of the charge amplifier and the integrator in the receiving circuit is also equal to the period of the Vchop signal.
도 15에 상기 수신회로부의 전하증폭기와 적분기의 리셋신호인 Vrst 신호와 초퍼신호인 Vchop 신호의 주기가 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 4배인 경우를 보였는데, Vchop 신호는 Vrst 신호 위치에 따라 몇 가지 다양한 조합(++--, -++-, +--+ 등)을 가지도록 구성할 수 있다. 이 경우는 Vrst 신호와 Vchop 신호의 주기가 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 두 배인 경우에 비해, 터치센서 회로의 데이터 출력속도(data throughput)는 2배로 느려지는 단점이 있지만, 적분시간이 2배로 증가하므로 터치센서 회로 출력신호의 신호대잡음비(SNR)가 3dB 정도 증가하는 장점이 있다. 또 이 경우는, 상기 구동신호생성부 출력신호인 Vsrc의 주파수가 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 양의 정수배 또는 양의 정수+0.5배인 경우에 대해 모두 초퍼동작을 수행하여 수신회로부에서 노이즈의 영향을 감소시킨다.15 shows a case where the period of the Vrst signal, which is the reset signal of the charge amplifier and the integrator of the receiver circuit unit, and the Vchop signal, which is the chopper signal, is four times the noise period of the common electrode (VCOM). It can be configured to have various different combinations (++-,-++-, +-+, etc.). In this case, the data throughput of the touch sensor circuit is twice as slow as the period of the Vrst signal and the Vchop signal is twice the noise period of the common electrode (VCOM), but the integration time is doubled. As a result, the signal-to-noise ratio (SNR) of the touch sensor circuit output signal is increased by about 3 dB. In this case, the chopper operation is performed in the case where the frequency of Vsrc, which is the output signal of the driving signal generator, is a positive integer multiple of the common electrode (VCOM) noise cycle reciprocal or a positive integer +0.5 times. Reduce the impact.
상기 방법 외에도 본 발명에서는 터치센서패널 구동신호 Vdrv의 진폭을 매우 큰 값으로 증가시키지 않고도 전하증폭기 출력신호 Vamp의 신호대잡음비를 증가시키기 위해, 평판디스플레이의 자체 생성 노이즈 정보를 가지는 공통전극(VCOM)의 전압 파형을 추출하고 이 파형을 터치센서 수신회로부에 인가하여 이를 보상하는 방법을 제안하였다. In addition to the above method, in the present invention, in order to increase the signal-to-noise ratio of the charge amplifier output signal Vamp without increasing the amplitude of the touch sensor panel driving signal Vdrv to a very large value, the common electrode VCOM having self-generated noise information of the flat panel display is used. A method of extracting a voltage waveform and applying the waveform to a touch sensor receiver circuit is proposed.
도 16은 수신회로부에 공통전극(VCOM) 노이즈 보상 기법이 적용된 터치센서 회로를 나타낸 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating a touch sensor circuit to which a common electrode (VCOM) noise compensation technique is applied to a receiving circuit.
LCD에서 공통전극(VCOM) 전압 파형은 직류(DC) 전압값(예들들면, 5V)을 기준으로 임펄스 형태의 노이즈 파형이 추가된 형태를 가진다(도 8참조).In the LCD, the common electrode (VCOM) voltage waveform has a form in which an impulse noise waveform is added based on a DC voltage value (for example, 5V) (see FIG. 8).
도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 수신회로부(500)의 전하증폭기는 입력공통모드 전압이 보통 평판디스플레이의 공통전극(VCOM)의 DC 전압과 다른 값을 가지므로, 하나의 커패시턴스(CC)와 2개의 저항(RC1,RC2)이 병렬 접속 구성된 AC(capacitive) 커플링 방식을 이용하여 공통전극(VCOM) 노이즈 파형을 추출하고 이 추출된 파형(VCOMC)을 터치센서 수신회로부(500)의 전하증폭기(510)의 비반전 입력(non-inverting input) 단자와 상기 전하증폭기 출력단자에 연결되는 아날로그 곱셈기(530)에 연결하였다. 도 16에서 상기 AC 커플링 방식을 통하여 공통전극(VCOM) 노이즈 파형을 충실하게 추출하기 위해서는 AC 커플링 회로의 시정수(time constant)인 CC·(RC1||RC2)가 공통전극(VCOM) 노이즈 파형의 최대 주파수 성분의 역수보다 훨씬 더 커야 한다. 도 16의 공통전극(VCOM) 노이즈 보상기법을 수행하면, 전하증폭기 출력신호 Vamp는 하기 수학식으로 주어진다.Referring to FIG. 16, the charge amplifier of the receiving circuit unit 500 according to the present invention has one capacitance C C because the input common mode voltage is different from the DC voltage of the common electrode VCOM of the flat panel display. And a common electrode (VCOM) noise waveform is extracted using an AC (capacitive) coupling method in which two resistors R C1 and R C2 are connected in parallel, and the extracted waveform VCOMC is applied to the touch sensor receiving circuit unit 500. A non-inverting input terminal of the charge amplifier 510 and an analog multiplier 530 connected to the charge amplifier output terminal. In FIG. 16, in order to faithfully extract the noise waveform of the common electrode VCOM through the AC coupling method, C C · (R C1 || R C2 ), which is a time constant of the AC coupling circuit, is defined as VCOM) must be much larger than the inverse of the maximum frequency component of the noise waveform. When the common electrode (VCOM) noise compensation method of FIG. 16 is performed, the charge amplifier output signal Vamp is given by the following equation.
수학식 1
Figure PCTKR2012001993-appb-M000001
Equation 1
Figure PCTKR2012001993-appb-M000001
여기서 VCOMC는 VCOM 신호를 AC 커플링 방식을 통하여 추출한 신호로, DC 레벨은 VCOM과 다르지만 AC 성분은 VCOM과 동일한 신호이다. 상기 수학식1에서 VCOM이 완전히 제거되지 않았으므로, 터치센서 수신회로부(500)에서 전하증폭기 출력에 연결되는 아날로그 곱셈기의 두 개 입력신호 중 전하증폭기 출력단자와 연결되는 입력신호의 기준전압단자에 VCOMC 전압을 인가함으로써, 상기 아날로그곱셈기(530)에서 (Vamp-VCOMC)신호와 Vsrc 신호가 서로 곱해진다. 이로써 터치센서 수신회로부(500)에서 평판디스플레이 자체 생성 노이즈인 VCOM의 영향을 제거할 수 있다.Here, VCOMC is a signal extracted from the VCOM signal through an AC coupling method. The DC level is different from VCOM, but the AC component is the same signal as VCOM. Since VCOM is not completely removed in Equation 1, VCOMC is applied to the reference voltage terminal of the input signal connected to the charge amplifier output terminal of the two input signals of the analog multiplier connected to the charge amplifier output in the touch sensor receiving circuit unit 500. By applying a voltage, the (Vamp-VCOMC) signal and the Vsrc signal are multiplied with each other in the analog multiplier 530. As a result, the touch sensor receiving circuit 500 may remove the influence of VCOM, the noise generated by the flat panel display itself.
도 17은 도 11, 도 12 및 도 16에 도시된 회로의 SPICE 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 17 is a diagram illustrating a SPICE simulation result of the circuit illustrated in FIGS. 11, 12, and 16.
노이즈 성분만을 관찰하기 위하여 드라이버(300)의 터치센서패널(200) 구동신호는 0으로 설정하였다. 시뮬레이션에 사용된 공통전극(VCOM) 노이즈의 주기 TN은 60.9㎲인데, 상기 세가지 경우(도 11, 도 12, 도 16)에 대해 모두 노이즈의 두 주기시간(2TN)동안 시뮬레이션을 수행하여 그 적분기 출력값을 비교하였다. In order to observe only noise components, the driving signal of the touch sensor panel 200 of the driver 300 is set to zero. The period TN of the common electrode (VCOM) noise used in the simulation is 60.9 ms, and the integrator output value is obtained by performing the simulation for the two periods of time (2TN) in all three cases (Figs. 11, 12, and 16). Was compared.
도 12의 초퍼회로(540) 구동신호인 Vchop의 주기는 공통전극(VCOM) 노이즈 주기(TN)의 두 배로 하였다. 전하증폭기와 적분기 reset신호인 Vrst는 0으로 하여 전하증폭기와 적분기의 reset 스위치를 off시켰다.The period of Vchop, which is the driving signal of the chopper circuit 540 of FIG. 12, is twice the noise period TN of the common electrode VCOM. The charge amplifier and integrator reset signal, Vrst, was set to zero to turn off the reset switch of the charge amplifier and integrator.
SPICE 시뮬레이션에 사용된 파라미터로는, X전극 및 Y전극의 자체 커패시턴스인 CSXj와 CSYi는 각각 100pF, 상호 커패시턴스 Cmij은 1pF, 전하증폭기의 피드백 커패시터 CF는 3pF이며 적분기 저항 RI와 커패시터 CI는 각각 440kΩ,40pF이다.The parameters used in the SPICE simulation are CpSXj and CSYi, which are the capacitances of the X and Y electrodes, respectively, 100pF, mutual capacitance Cm ij is 1pF, the feedback capacitor C F of the charge amplifier is 3pF, and the integrator resistor R I and the capacitor are C I is 440kΩ and 40pF, respectively.
도 16의 AC 커플링 회로에 사용된 커패시터 CC는 500nF이고 RC1과 RC2는 모두 200kΩ이다. 첫 번째 아날로그 곱셈기 구동신호인 Vsrc의 주파수는 공통전극(VCOM) 노이즈 주기(TN)역수의 홀수배인 23배로 약 368kHz이다. 전하증폭기와 적분기에 사용된 증폭기는 전압이득(voltage gain)이 100인 이상적인 OP앰프이고, 아날로그 곱셈기는 Verilog-A로 기술한 behavior모델을 사용하였다.The capacitor C C used in the AC coupling circuit of FIG. 16 is 500 nF and both R C1 and R C2 are 200 kΩ. The frequency of the first analog multiplier driving signal, Vsrc, is about 368kHz, 23 times the odd number of the common electrode (VCOM) noise period (T N ). The amplifier used in the charge amplifier and integrator is an ideal op amp with a voltage gain of 100. The analog multiplier uses the behavior model described by Verilog-A.
도 17은 상기 세 가지 기법에 대한 SPICE 시뮬레이션 결과 파형이다. 도 10(single chopper), 도 12(dual chopper), 도 16(공통전극(VCOM) 노이즈 보상) 회로의 수신회로부 최종출력값은 각각 8.82mV, 0.06mV, -9.19㎶이다. 본 시뮬레이션 조건에서는 공통전극(VCOM) 노이즈 보상기법(도 16참조)이 노이즈 특성이 가장 우수하고 듀얼 초퍼 기법(도 12참조)이 그 다음으로 우수하다.Figure 17 shows the SPICE simulation waveforms for the three techniques. The final output values of the receiving circuit portion of the circuits of Fig. 10 (Single chopper), Fig. 12 (Dual chopper) and Fig. 16 (Common Electrode (VCOM) Noise Compensation) are 8.82 mV, 0.06 mV, and -9.19 mA, respectively. In this simulation condition, the common electrode (VCOM) noise compensation technique (see FIG. 16) has the best noise characteristics, and the dual chopper technique (see FIG. 12) is next superior.
도 18은 본 발명에 따른 공통전극(VCOM) 노이즈 감소기법을 모두 적용한 터치센서 회로이다. 18 is a touch sensor circuit to which all of the common electrode (VCOM) noise reduction techniques according to the present invention are applied.
수신회로부(500)는 전하 증폭기(510), 아날로그 곱셈기(530), 초퍼회로(540) 및 적분기(520) 로 구성된다. The receiving circuit unit 500 includes a charge amplifier 510, an analog multiplier 530, a chopper circuit 540, and an integrator 520.
수신회로부(500)에서 공통전극(VCOM) 노이즈 보상을 위해, 평판디스플레이 공통전극(VCOM) 노이즈 신호를 AC 커플링하여 상기 전하증폭기의 비반전(non-inverting) 입력단자와 아날로그 곱셈기(530)의 두 개 입력신호 중 전하증폭기 출력단자와 연결되는 입력신호의 기준전압단자에 연결하였다. 아날로그 곱셈기(530)의 구동신호는 Vsrc이고, 초퍼회로(540) 구동신호는 Vchop이다. 상기 Vsrc과 Vchop은 도 5의 구동신호생성부(400)에서 생성되는데, Vsrc는 공통전극(VCOM) 노이즈 파형에 동기된 구형파 또는 사인파 형태의 주기적인 신호이고, Vchop은 공통전극(VCOM) 노이즈 파형에 동기된 디지털 신호로서 Vchop 신호의 주기는 공통전극(VCOM) 노이즈 주기(TN)의 짝수배이다. 여기서 드라이버(300)는 제3 초퍼회로(310)를 이용하여 Vsrc와 Vchop을 곱하여 터치센서패널 구동신호인 Vdrv를 생성한다.In order to compensate the common electrode VCOM noise in the reception circuit unit 500, the flat display common electrode VCOM noise signal is AC-coupled to the non-inverting input terminal of the charge amplifier and the analog multiplier 530. Of the two input signals, it is connected to the reference voltage terminal of the input signal connected to the output of the charge amplifier. The drive signal of the analog multiplier 530 is Vsrc, and the drive signal of the chopper circuit 540 is Vchop. The Vsrc and Vchop are generated by the driving signal generator 400 of FIG. 5, where Vsrc is a periodic signal in the form of a square wave or a sine wave synchronized with the common electrode (VCOM) noise waveform, and Vchop is a common electrode (VCOM) noise waveform. The period of the Vchop signal as a digital signal synchronized with the synchronous signal is an even multiple of the common electrode VCOM noise period TN. Here, the driver 300 generates a Vdrv, which is a touch sensor panel driving signal, by multiplying Vsrc and Vchop using the third chopper circuit 310.
도 19는 도 18 회로에서 공통전극(VCOM) 노이즈가 인가된 상태에서 터치했을 경우와 터치하지 않았을 경우에 대한 SPICE 시뮬레이션 결과이다. FIG. 19 illustrates SPICE simulation results for a case in which the touch is performed in a state in which the common electrode VCOM noise is applied in the circuit of FIG.
Cmij값은 터치하지 않았을 경우 1.0 pF, 터치하였을 경우 0.9 pF으로 설정하였다. 터치센서 수신회로부 최종출력 전압 값은 터치하지 않았을 경우 1.53V, 터치하였을 경우 1.38V로서, Cmij와 마찬가지로 10%의 차이를 가진다. 따라서 터치센서 수신회로부 출력에 LCD로부터 유기된 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향은 거의 다 제거되었음을 확인할 수 있다. 상기 도 19 시뮬레이션을 위한 터치센서패널 구동신호 Vdrv와 두 번째 초퍼 구동신호 Vchop와 파라미터(CF,RI,CI,CC,RC1,RC2)값들은 상기 도 17의 경우와 같다.The Cm ij value was set to 1.0 pF when not touching and 0.9 pF when touching. The final output voltage value of the touch sensor receiver circuit is 1.53V when not touched and 1.38V when touched, and has a difference of 10% as in Cm ij . Therefore, it can be seen that the influence of the common electrode (VCOM) noise induced from the LCD on the output of the touch sensor receiving circuit is almost eliminated. The touch sensor panel driving signal Vdrv for the simulation of FIG. 19, the second chopper driving signal Vchop, and the values of the parameters C F , R I , C I , C C , R C1 , and R C2 are the same as in FIG. 17.
도 19에 도시한 바와 같이, 수신회로부(500) 출력신호는 터치했을 때와 터치하지 않았을 때 그 차이가 작아서(예 5~15%) 상기 출력신호의 다이나믹 레인지가 1.05~1.15정도로 제한된다. 이는 상호 커패시턴스 측정방식의 정전식 터치센서에서는, 그 수신회로의 출력전압은 상호 커패시턴스(Cm, 도5)에 비례하고 상기 상호커패시턴스는 터치했을 때와 터치하지 않았을 때 약 5~15%정도밖에 변하지 않기 때문이다.As shown in FIG. 19, the difference between the output signal of the reception circuit unit 500 and the non-touch of the reception circuit unit 500 is small (eg, 5 to 15%), so that the dynamic range of the output signal is limited to about 1.05 to 1.15. In the capacitive touch sensor of the mutual capacitance measurement method, the output voltage of the receiving circuit is proportional to the mutual capacitance (Cm, Fig. 5), and the mutual capacitance changes only about 5 to 15% when it is touched and when it is not touched. Because it does not.
본 발명에서는 상기 수신회로부(500)에 출력신호보상기(700)(도20참조)를 추가하여 전원을 켠 직후 시간 등의 초기시간에 터치하지 않고 있을 때, 상기 피드백회로(700)를 동작시킨다. 동작의 결과로 상기 수신회로부(500) 출력신호 값을 0에 가까운 최소값이 되게 상기 수신회로부(500)를 calibration하고, calibration의 결과값을 디지털코드로 저장한다.In the present invention, the feedback circuit 700 is operated when an output signal compensator 700 (see FIG. 20) is added to the reception circuit unit 500 and is not touched at an initial time such as a time immediately after the power is turned on. As a result of the operation, the receiving circuit unit 500 is calibrated so that the output signal value becomes a minimum value close to zero, and the result of calibration is stored as a digital code.
이 calibration 시간구간이 끝난 후에는, 출력신호보상기(700)를 오프시키고 상기 calibration 과정에서 구한 디지털코드를 이용하여 상기 수신회로부(500)를calibration이 완료된 상태와 같은 상태로 계속하여 유지한다. 그리하여calibration이 끝난 후에도 터치하지 않았을 때는 상기 터치센서 출력전압이 계속하여 0에 가까운 최소값을 유지한다. 따라서 터치하였을 때는 수신회로부(500) 출력전압이 도 19 경우에 비해 상당히 큰 값을 가지도록 상기 수신회로부(500)의 이득(gain)을 크게 증가시킬 수 있다.After the calibration time period is finished, the output signal compensator 700 is turned off and the reception circuit unit 500 is continuously maintained in the same state as the completion of calibration using the digital code obtained in the calibration process. Thus, when the touch is not touched after the end of calibration, the touch sensor output voltage continues to maintain the minimum value close to zero. Therefore, when touched, the gain of the receiving circuit 500 may be greatly increased so that the output voltage of the receiving circuit 500 is considerably larger than that in FIG. 19.
도 20은 수신회로부(500)의 출력 다이나믹 레인지를 증가시키기 위한 출력신호보상기(700)의 구체적인 회로를 보였다. 보상용 커패시터 Cmij’을 수신회로에 추가하고 Cmij’의 한쪽 단자를 수신회로부(500) 초단의 전하증폭기 반전(inverting) 입력단자에 연결하고 Cmij’의 다른 쪽 단자에 보상신호 Vsrcb’을 인가한다. 상기 보상신호 Vsrcb’은 터치센서패널(200) 구동신호인 Vsrc의 역상(inverted)신호로 Vsrc과 위상이 180도 차이나고(inverted) 그 진폭은 Vsrc 진폭과 다르다. Cmij’은 Cmij과 근사한 값을 가지는데 보통 Cmij보다 조금 큰 값(예 2배)을 사용한다. 예를 들어 Cmij’= 2Cmij일 경우에, Vsrcb’의 진폭이 Vsrc진폭의 절반(0.5)이 되면 터치하지 않았을 때 수신회로부(500)의 출력전압(Output)이 0이 된다.20 illustrates a specific circuit of the output signal compensator 700 for increasing the output dynamic range of the receiving circuit unit 500. Compensation capacitor Cm ij for the 'add to the reception circuit, and Cm ij' of 'compensation signal Vsrcb with the other terminal of the "one terminal connected to the reception circuit 500, the charge amplifier inverting (inverting) input terminal of the first stage and Cm ij the Is authorized. The compensation signal Vsrcb 'is an inverted signal of Vsrc, which is the driving signal of the touch sensor panel 200, is 180 degrees out of phase with Vsrc and its amplitude is different from the amplitude of Vsrc. Cm ij 'has a value close to Cm ij, and usually uses a value slightly larger than Cm ij (example 2). For example, in the case of Cm ij '= 2Cm ij , when the amplitude of Vsrcb' is half (0.5) of the Vsrc amplitude, the output voltage Output of the receiving circuit 500 becomes zero when not touched.
도 20에서 출력신호보상기(700)는 네가티브 피드백 회로로 동작하여 상기 출력전압(Output)이 0에 가까워지도록 Vsrcb’의 진폭을 조절한다. 상기 출력신호 보상기(700)는, 도 20에 나타낸 바와 같이 비교기(701), 연속 근사 레지스터 회로(SAR 로직회로, successive approximation register)(702), 디지털 아날로그 변환기(DA converter,703), 전압버퍼(704)와 인버터(705)로 구성된다. In FIG. 20, the output signal compensator 700 operates as a negative feedback circuit to adjust the amplitude of Vsrcb 'such that the output voltage Output approaches zero. The output signal compensator 700 includes a comparator 701, a successive approximation register 702, a digital analog converter DA 703, and a voltage buffer as shown in FIG. 704 and an inverter 705.
상기 SAR 로직회로는 Vrst 신호를 클락 신호로 사용한다. The SAR logic circuit uses the Vrst signal as the clock signal.
상기 calibration 구간 동안 결과 디지털 코드는 SAR 로직 회로 출력으로 저장된다. Calibration 구간이 끝난 후에는 SAR 로직 입력 클락을 중단시켜 calibration 구간 동안 결정된 SAR 로직 출력 디지털 코드가 계속하여 그대로 유지된다. 따라서 Vsrcb’의 진폭도 계속하여 같은 값으로 유지된다. The resulting digital code is stored as a SAR logic circuit output during the calibration interval. After the calibration interval is over, the SAR logic input clock is stopped to keep the SAR logic output digital code determined during the calibration interval. Therefore, the amplitude of Vsrcb 'continues to remain the same.
본 발명의 기술적인 사상에 따라, 출력신호 보상기(700)는 수신회로부(500)와 연결하여 배치하여야 하는데 그 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어 터치센서 수신회로부(500)가 도 5의 터치센서패널에 표시한 모든 X 라인마다 한 개씩 배치된다면, 출력신호 보상기(700) 역시 매 수신회로부(500)마다 일대일로 대응되어 배치될 수 있다. 만약 매 수신회로부(500)마다 배치되는 출력신호 보상기(700)에 의해 반도체 칩 면적과 전력소모를 증가시키는 단점이 생기는 것이 우려된다면, 출력신호 보상기(700)는 한 X 라인에 연결된 한 수신회로부에만 연결한 다음, 출력신호 보상기(700)에서 생성된 상기 Vsrcb’ 신호를 (여타의 X 라인에 연결된) 다른 모든 수신회로부에 공급하여도 무방하다. 이때, 보상용 커패시터 Cmij’는 매 수신회로부(500)마다 모두 추가하는 것이 바람직하다. According to the technical idea of the present invention, the output signal compensator 700 should be arranged in connection with the receiving circuit unit 500. There may be various methods. For example, if the touch sensor receiving circuit unit 500 is disposed one by one for every X line displayed on the touch sensor panel of FIG. 5, the output signal compensator 700 may also be arranged in a one-to-one correspondence with every receiving circuit unit 500. have. If there is a concern that the output signal compensator 700 disposed at each receiving circuit part 500 increases the semiconductor chip area and the power consumption, the output signal compensator 700 only has one receiving circuit part connected to one X line. After the connection, the Vsrcb 'signal generated by the output signal compensator 700 may be supplied to all other receiving circuits (connected to other X lines). At this time, the compensation capacitor Cm ij 'is preferably added to every receiving circuit unit 500.
그런데, 상기 설명에서와 같이 도 20의 출력신호 보상기(700)를 터치센서의 소수 개의 수신회로에 연결하고 각각 생성된 Vsrcb’ 신호들을 상기 도 20의 출력신호 보상기(700)가 연결되지 않은 수신회로에 공급할 수도 있다.However, as described above, the output signal compensator 700 of FIG. 20 is connected to a few reception circuits of the touch sensor, and each of the generated Vsrcb 'signals is not connected to the output signal compensator 700 of FIG. 20. It can also be supplied to
도 21에 도 20에 도시된 회로의 SPICE 시뮬레이션 결과를 보였다. 21 shows a SPICE simulation result of the circuit shown in FIG. 20.
도 20 회로에서 Cmij’은 2 pF으로 하였고 RI는 40kΩ으로 하였고, 다른 파라미터는 도 19의 경우와 같다. 도 20의 수신회로 출력 다이나믹 레인지 보상을 한 경우에는, 터치할 때와 하지 않을 때 수신회로부(500) 출력전압이 각각 -1.2V와 0V이다. 상기 보상을 하지 않은 경우의 1.38V와 1.58V에 비해, 수신회로부(500) 출력신호의 다이나믹 레인지가 크게 증가함을 확인할 수 있다.In the circuit of FIG. 20, Cm ij 'is set to 2 pF, R I is set to 40kΩ, and other parameters are the same as those of FIG. In the case of receiving circuit output dynamic range compensation shown in FIG. It can be seen that the dynamic range of the output signal of the receiving circuit unit 500 is greatly increased compared to 1.38 V and 1.58 V when the compensation is not performed.
한편, 본 발명의 기술적인 사상을 반도체 집적회로로 구현할 경우에는 드라이버(300), 구동신호생성부(400), 수신회로부(500)가 하나의 칩에 구현되는 것이 바람직하다. 이는 도 5, 도 11, 도 12, 도 16, 도 18 및 도 20에 나타난 본 발명의 모든 실시 예에서도 마찬가지이다. 출력신호 보상기(700)나 수신회로부(500)로부터 신호를 전달받아 처리할 아날로그 디지털 변환기 역시 하나의 칩에 구현되는 것 또한, 바람직하다.Meanwhile, when the technical idea of the present invention is implemented as a semiconductor integrated circuit, it is preferable that the driver 300, the driving signal generator 400, and the receiver circuit 500 be implemented on one chip. This is the same in all embodiments of the present invention shown in FIGS. 5, 11, 12, 16, 18, and 20. It is also preferable that the analog-to-digital converter to receive and process the signal from the output signal compensator 700 or the receiving circuit unit 500 is also implemented on one chip.
또한, 당연하지만, 본 발명의 회로를 이루는 여러 구성요소들, 예컨대, 드라이버(300), 구동신호생성부(400), 수신회로부(500), 출력신호 보상기(700), RC 네트웍, 수신회로부의 출력이 전달되는 아날로그 디지털 변환기 가운데 그 어떤 구성요소라도 회로 설계자의 의도에 따라, 여러 개의 집적회로 칩에 적절하게 분산되어 배치될 수 있고, 이 역시 본 발명에 포함되며, 본 발명의 기술적인 사상에 위배되지도 않는다. Naturally, various components constituting the circuit of the present invention, for example, the driver 300, the drive signal generator 400, the receiver circuit 500, the output signal compensator 700, the RC network, the receiver circuit Any component of the analog-to-digital converter to which the output is delivered may be appropriately distributed and arranged in several integrated circuit chips according to the circuit designer's intention, which is also included in the present invention, It doesn't violate it.
본 발명의 연구자들에 의하면, 최근의 반도체 집적회로의 제조기술의 수준과 이에 기반하여 회로동작을 시뮬레이션해 보았을 때, 이 집적회로 칩은 공급되는 전원전압이 4V 이하에서 무리없이 동작할 수 있고, 뿐만 아니라 집적회로 칩내부에서 별도의 승압회로없이도 동작이 가능하다는 것을 검증하였다. 그렇다면 이 집적회로 칩만 가지고서도 터치센서패널을 구동하는 것이 가능하다는 점도 검증하였다.According to the researchers of the present invention, when the current level of manufacturing technology of semiconductor integrated circuits and the simulation of circuit operation based on them, the integrated circuit chip can operate without a power supply voltage of less than 4V, In addition, it has been verified that the integrated circuit chip can be operated without a separate boost circuit. Then, we verified that it is possible to drive the touch sensor panel using only this integrated circuit chip.
구동신호생성부(400)의 한 실시 예를 도 22에 나타내었다. 이하, 구동신호생성부(400)의 기능을 좀 더 상세하게 설명한다. 도 13과 도 14에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치센서패널 구동신호인 Vdrv를 생성하는 데 사용되는 Vsrc 신호는 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 양의 정수 또는 양의 정수+0.5배 주파수를 가지고, 수신회로부(500)의 초퍼회로(540)의 구동신호인 Vchop과 수신회로부의 전하증폭기와 적분기의 reset신호인 Vrst의 주기는 평판디스플레이 자체 생성 노이즈인 공통전극(VCOM) 노이즈 파형 주기의 양의 정수배이다. An embodiment of the driving signal generator 400 is illustrated in FIG. 22. Hereinafter, the function of the driving signal generator 400 will be described in more detail. As described with reference to FIGS. 13 and 14, the Vsrc signal used to generate Vdrv, the touch sensor panel driving signal according to the present invention, is a positive integer or a positive integer plus 0.5 times the frequency of the common electrode (VCOM) noise period inverse. The period of Vchop, which is the driving signal of the chopper circuit 540 of the receiving circuit unit 500, and Vrst, which is the reset signal of the charge amplifier and the integrator of the receiving circuit unit, is the period of the common electrode (VCOM) noise waveform period, which is the flat display self-generated noise. It is a positive integer multiple.
상기 공통전극(VCOM) 노이즈 파형은 그 노이지(noisy)한 특성 때문에, 공통전극(VCOM) 노이즈 파형으로부터 상기 생성신호들(Vsrc,Vdrv,Vchop,Vrst)을 생성하기가 어렵다. 그런데 LCD 등의 평판디스플레이(100)에서는 상기 도 8에 도시한 바와 같이 게이트 구동 클락(gate driver clock)신호인 GCLK가 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 파형에 동기되어 있다. 즉 GCLK의 상승 및 하강 에지 시각은 공통전극(VCOM) 노이즈의 임펄스 파형 시각과 일치한다. 따라서 상기 게이트 구동 클락 신호인 GCLK로부터 상기 신호들(Vsrc,Vdrv,Vchop,Vrst)을 생성할 수 있다. 그런데, 도 23에서 보인 바와 같이, 상기 GCLK 신호는 일반적인 클락 신호와는 달리 평판디스플레이의 한 프레임 시간(frame time) 구간 중 영상신호를 구동하는 시간 구간(ACTIVE time period)에만 상승 및 하강 에지를 갖는 클락신호이고, 상기 평판디스플레이가 영상신호를 구동하지 않는 VBLANK 시간 구간에는 ‘0’ 또는 ‘1’의 DC 값을 유지한다. 따라서 상기 GCLK 신호가 일반적인 위상고정루프(PLL)의 입력으로 인가되었을 경우, 상기 평판디스플레이가 영상신호를 구동하는 ACTIVE 시간 구간에는 PLL이 lock 상태가 되어 PLL 출력클락 신호의 주파수가 원하는 값인 상기 게이트 구동클락 신호(GCLK) 주파수의 양의 정수배가 된다. 이는 도 8에서 보인 바와 같이, 본 실시 예에서는 상기 게이트 구동클락 신호(GCLK)의 주기가 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 2배이기 때문에, 상기 구동신호생성부 출력신호인 Vsrc 신호의 주파수가 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수의 양의 정수배 또는 양의 정수배+0.5배로 할 수 있다.Because of the noise characteristics of the common electrode VCOM noise waveform, it is difficult to generate the generation signals Vsrc, Vdrv, Vchop, and Vrst from the common electrode VCOM noise waveform. However, in the flat panel display 100 such as an LCD, as shown in FIG. 8, the gate driver clock signal GCLK is synchronized with the common electrode VCOM noise waveform. In other words, the rising and falling edge times of GCLK coincide with the impulse waveform times of the common electrode (VCOM) noise. Accordingly, the signals Vsrc, Vdrv, Vchop, and Vrst may be generated from the gate driving clock signal GCLK. However, as shown in FIG. 23, unlike the general clock signal, the GCLK signal has rising and falling edges only in an active time period for driving an image signal in one frame time period of a flat panel display. It is a clock signal and maintains a DC value of '0' or '1' in a VBLANK time interval in which the flat panel display does not drive a video signal. Therefore, when the GCLK signal is applied as an input of a general phase locked loop (PLL), the PLL is locked in an ACTIVE time interval during which the flat panel display drives the video signal, so that the frequency of the PLL output clock signal is a desired value. This is a positive integer multiple of the clock signal GCLK frequency. As shown in FIG. 8, in this embodiment, since the period of the gate driving clock signal GCLK is twice the noise period of the common electrode VCOM, the frequency of the Vsrc signal that is the output signal of the driving signal generator is increased. The common electrode VCOM may have a positive integer multiple of the inverse of the noise period or a positive integer multiple of +0.5 times.
그러나, 상기 GCLK의 에지가 발생하지 않는 VBLANK 시간 구간에는, 상기 PLL의 위상검출기 출력에서 UP 또는 DOWN 펄스 신호 중에서 한 신호만 항상 ‘1’로 유지되고 다른 한 신호는 항상 ‘0’으로 유지된다. 이로 인하여 전압제어발진기(voltage controlled oscillator)의 제어전압(control voltage)이 변하게 되어 lock 상태와 같은 값으로 유지되지 않으므로 상기 PLL이 lock 상태로부터 빠져나오게 된다. 그리하여, VBLANK 시간 구간에는 상기 PLL의 출력 클락신호 주파수가 원하는 값에서 벗어나서 상기 주기적인 신호들(Vsrc,Vdrv,Vchop,Vrst)의 주파수도 원하는 값과 달라지므로 상기 수신회로부에서 상기 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 제거하기가 어렵게 된다.However, in the VBLANK time interval in which the edge of the GCLK does not occur, only one of the UP or DOWN pulse signals is always kept at '1' and the other signal is always at '0' at the phase detector output of the PLL. As a result, the control voltage of the voltage controlled oscillator is changed and is not maintained at the same value as the locked state, so that the PLL is released from the locked state. Thus, in the VBLANK time interval, the output clock signal frequency of the PLL is out of a desired value so that the frequency of the periodic signals Vsrc, Vdrv, Vchop, and Vrst also differs from a desired value. It becomes difficult to remove the influence of noise.
이를 해결하기 위하여, 본 실시 예에서는 클락-데이터 복원회로(clock-data recovery(CDR) circuit) 또는 주파수고정루프(frequency-locked loop, FLL) 회로(420)를 사용함으로써, 상기 게이트 구동 클락신호(GCLK)를 임의의 데이터 입력으로 인식하여 VBLANK를 포함한 모든 시간 구간에 대해 일정한 주파수의 클락신호를 생성한다. 일반적인 CDR 및 FLL 회로는 기준 클락(reference clock) 신호와 데이터를 입력으로 받아들이므로, 기준 클락 제공을 위한 결정 진동자(crystal oscillator)가 추가로 필요하므로 터치센서 제작 가격을 증가시킨다. 이를 피하기 위하여, 본 실시 예에서는 상기 일반적인 CDR 또는 FLL 회로 대신 기준 클락 입력이 없는 클락-데이터 복원회로(reference-less CDR circuit) 또는 기준 클락 입력이 없는 주파수고정루프(FLL)를 사용하여 상기 게이트 구동클락 신호(GCLK)로부터 터치센서 구동 및 센싱에 필요한 신호들(Vsrc,Vdrv,Vchop,Vrst)을 생성한다.In order to solve this problem, the gate driving clock signal (CLL) is used in this embodiment by using a clock-data recovery (CDR) circuit or a frequency-locked loop (FLL) circuit 420. GCLK) is recognized as an arbitrary data input to generate a clock signal of a constant frequency for all time intervals including VBLANK. Typical CDR and FLL circuits accept reference clock signals and data as inputs, thus increasing the cost of manufacturing touch sensors, as additional crystal oscillators are needed to provide the reference clock. To avoid this, in the present embodiment, the gate driving is performed using a reference-less CDR circuit without a reference clock input or a frequency locked loop (FLL) without a reference clock input instead of the general CDR or FLL circuit. The signals Vsrc, Vdrv, Vchop and Vrst necessary for driving and sensing the touch sensor are generated from the clock signal GCLK.
그런데, 본 발명에서의 사상이 구현하기 위해서는, 상기 신호들(Vsrc,Vdrv,Vchop,Vrst)의 위상이 상기 게이트 구동클락 신호(GCLK)의 위상과 동기될 필요는 없고, 상기 신호들(Vsrc,Vdrv,Vchop,Vrst)의 주파수만 상기 게이트 구동클락 신호(GCLK) 신호 주파수의 양의 정수배 또는 양의 정수배의 역수이기만 하면 된다. 본 실시예에서 CDR 회로(420)를 사용할 경우는 상기 신호들(Vsrc,Vdrv,Vchop,Vrst)의 주파수 뿐만 아니라 위상도 상기 게이트 구동클락 신호(GCLK)에 동기되지만, FLL 회로(420)를 사용할 경우는 주파수만 동기되고 위상은 동기되지 않는다. 따라서, 상기 구동신호생성부에 CDR 회로뿐만 아니라 FLL 회로를 사용하여도 본 발명의 사상이 구현가능하다. FLL 회로는 CDR 회로에 비하여 위상검출루프(phase detection loop)가 없어, 집적회로로 구현할 경우 칩 면적 및 전력소모가 작고 루프 안정도(loop stability)가 우수한 장점이 있다.However, in order to realize the idea of the present invention, the phases of the signals Vsrc, Vdrv, Vchop, and Vrst need not be synchronized with the phase of the gate driving clock signal GCLK, and the signals Vsrc, Only the frequencies of Vdrv, Vchop, and Vrst need only be a positive integer multiple of the gate drive clock signal GCLK signal frequency or an inverse of a positive integer multiple. When the CDR circuit 420 is used in this embodiment, not only the frequency but also the phase of the signals Vsrc, Vdrv, Vchop, and Vrst are synchronized with the gate driving clock signal GCLK, but the FLL circuit 420 may be used. In this case only frequency is synchronized and phase is not synchronized. Therefore, the idea of the present invention can be realized by using the FLL circuit as well as the CDR circuit in the driving signal generation unit. The FLL circuit has no phase detection loop compared to the CDR circuit, and thus, when implemented as an integrated circuit, the FLL circuit has advantages of small chip area and power consumption and excellent loop stability.
도 24는 상기 기준 클락 입력이 없는 클락-데이터 복원회로(reference-less CDR circuit)의 블록 다이어그램이다. 상기 기준 클락 입력이 없는 클락-데이터 복원회로(421)는, 상기 게이트 구동 클락신호(GCLK)가 레벨변환기(410)를 통과하여 진폭이 감소된 GCLKs 신호를 도 24의 Data 입력으로 받아 상기 입력신호의 가장 높은 주파수(GCLK)에서 한 프레임 시간구간 중 영상신호를 구동하는 시간 구간에서 발생하는 ‘0101’ 신호의 주파수)의 정수배 주파수(N-fGCLK)를 가지는 규칙적인 클락신호(CLK)를 생성한다.24 is a block diagram of a reference-less CDR circuit without the reference clock input. The clock-data recovery circuit 421 without the reference clock input receives the GCLKs signal whose amplitude is reduced by passing the gate driving clock signal GCLK through the level converter 410 as the data input of FIG. 24. Generates a regular clock signal (CLK) having an integer frequency (N-fGCLK) of the highest frequency (GCLK) of N1 fGCLK in one frame time interval. .
상기 GCLK은 평판디스플레이의 frame time 중 VBLANK 시간 구간에는 DC 값을 유지하므로, 상기 GCLKs를 Data 입력으로 하는 상기 기준 클락이 없는 클락-데이터 복원회로는 빠른 시간(적은 수의 입력신호 에지(edge) 개수) 내에 상기 GCLK과 동일한 주파수를 가지는 클락신호를 복원해야 한다. 이에 상기 기준 클락이 없는 클락-데이터 복원회로는 상기 입력신호 GCLKs로부터 주파수 정보를 추출하는 주파수 검출기(frequency detector: FD)를 코스(coarse, 423)와 파인(fine, 424), 두 개로 하는 이중 루프(dual loop) 구조를 사용한다. 코스 주파수검출기(coarse FD, 423)를 사용하는 코스 주파수 복원 루프가 reference-less CDR 출력 클락(CLK)을 낮은 주파수에서부터 시작하여 점차 증가시켜 원하는 주파수에 도달하면, 코스 락(coarse lock)이 선언되고 FC_on 신호가 ‘0’이 되어 코스 주파수 복원 루프가 끊어지고, 이 때부터 FF_on 신호가 ‘1’이 되어 파인 주파수 복원루프가 동작하기 시작한다. 상기 코스 주파수 복원 루프와 파인 주파수 복원 루프의 출력은 동일한 UP/DN 카운터(4261)에 입력되는데, 상기 코스 주파수 복원 루프의 출력은 상기 UP/DN 카운터의 MSB(most significant bit) 입력에 연결되고 상기 파인 주파수 복원 루프의 출력은 상기 UP/DN 카운터의 LSB(least significant bit) 입력에 연결된다. 이로 인해 상기 코스 주파수 복원 루프는 빠르게 원하는 주파수를 따라가고, 상기 파인 주파수 루프는 정확한 주파수를 복원한다.Since the GCLK maintains a DC value in the VBLANK time interval of the frame time of the flat panel display, the clock-data recovery circuit without the reference clock using the GCLKs as a data input is a fast time (a small number of input signal edges). The clock signal having the same frequency as the GCLK must be restored. Thus, the clock-data recovery circuit without the reference clock has a double loop having two frequency detectors (FDs), coarse 423 and fine 424, which extract frequency information from the input signal GCLKs. (dual loop) structure is used. When a coarse frequency recovery loop using a coarse frequency detector (coarse FD) 423 increases the reference-less CDR output clock (CLK) starting at a low frequency and gradually increases to reach the desired frequency, a coarse lock is declared. The FC_on signal becomes '0' and the coarse frequency recovery loop is cut off. From this time, the FF_on signal becomes '1' and the fine frequency recovery loop starts to operate. The outputs of the coarse frequency recovery loop and the fine frequency recovery loop are input to the same UP / DN counter 4421, which is coupled to the most significant bit (MSB) input of the UP / DN counter. The output of the fine frequency recovery loop is connected to the least significant bit (LSB) input of the UP / DN counter. This allows the coarse frequency recovery loop to quickly follow the desired frequency and the fine frequency loop to restore the correct frequency.
도 23 설명에서 언급한 바와 같이, CDR 회로(421)를 사용할 경우는 상기 구동신호생성부(400)의 출력신호들(Vsrc,Vdrv,Vchop,Vrst)의 주파수 뿐만 아니라 위상도 상기 게이트 구동클락 신호(GCLK)에 동기된다. 그런데, 본 발명의 사상을 구현하려면, 상기 신호들(Vsrc,Vdrv,Vchop,Vrst)의 위상은 상기 게이트 구동클락 신호(GCLK)의 위상에 동기될 필요없이 상기 신호들(Vsrc,Vdrv,Vchop,Vrst) 중에서 Vsrc와 Vdrv 신호의 주파수는 상기 게이트 구동클락 신호(GCLK) 신호 주파수의 양의 정수배이고 Vchop과 Vrst 신호의 주파수는 상기 게이트 구동클락 신호(GCLK) 신호 주파수의 양의 정수배의 역수이기만 하면 된다. 따라서, 도 24에 제시된 기준클락 입력이 없는 CDR 회로(421)에서 위상검출루프(phase detection loop)를 제거한 회로인 기준클락 입력이 없는 주파수고정루프(FLL, 422) 회로를 사용하여도 본 발명의 사상이 구현가능하다.As described in FIG. 23, when the CDR circuit 421 is used, not only the frequency but also the phase of the output signals Vsrc, Vdrv, Vchop, and Vrst of the driving signal generator 400 may be displayed in the gate driving clock signal. Synchronized with (GCLK). However, in order to implement the spirit of the present invention, the phases of the signals Vsrc, Vdrv, Vchop, and Vrst do not have to be synchronized with the phase of the gate driving clock signal GCLK, but the signals Vsrc, Vdrv, Vchop, The frequency of the Vsrc and Vdrv signals in Vrst is a positive integer multiple of the gate drive clock signal (GCLK) signal frequency and the frequency of the Vchop and Vrst signals is an inverse of the positive integer multiple of the gate drive clock signal (GCLK) signal frequency. do. Accordingly, the frequency lock loop (FLL, 422) without reference clock input, which is a circuit from which a phase detection loop is removed from the CDR circuit 421 without the reference clock input shown in FIG. 24, is used. The idea is feasible.
도 25는 상기 기준 클락 입력이 없는 주파수고정루프(reference-less FLL)의 HSPICE 시뮬레이션 결과이다. 상기 reference-less FLL 회로(422)의 Data 입력으로 인가될 GCLKs 신호의 실제 주파수는 16kHz 정도(60frame/sec 경우)이지만, 시뮬레이션 시간을 줄이기 위해 GCLKs 신호의 주파수를 4MHz로 설정하였다. 역시 시뮬레이션 시간을 줄이기 위하여, 상기 평판디스플레이의 한 프레임 시간(frame time) 구간을 상기 GCLK의 20 클락 주기로 하고, 그 중 영상신호를 구동하는 시간 구간(ACTIVE time period)을 상기 GCLK의 16 클락 주기로, 영상신호를 구동하지 않는 VBLANK 시간 구간을 상기 GCLK의 4 클락 주기로 하였다. 도 24의 두 파형은 각각 상기 reference-less FLL 회로(422)의 Data 입력인 GCLKs 신호와 복원된 출력신호(CLK)의 파형이다. 복원된 출력신호(CLK)의 주파수가 VBLANK 시간 구간을 포함한 모든 frame time 구간에서 균일하게 상기 GCLKs 신호 주파수로 근접한 것을 확인할 수 있다. 상기 reference-less FLL 회로(422)가 상기 출력신호(CLK)의 주파수를 상기 GCLKs 신호의 주파수로 복원하는 데 상기 GCLKs의 1200 클락 주기의 시간이 소요되었다.FIG. 25 shows HSPICE simulation results of a reference-less FLL without the reference clock input. Although the actual frequency of the GCLKs signal to be applied to the data input of the reference-less FLL circuit 422 is about 16 kHz (60 frame / sec), the frequency of the GCLKs signal is set to 4 MHz to reduce the simulation time. In order to reduce the simulation time, one frame time period of the flat panel display is set to 20 clock periods of the GCLK, and an active time period of driving the video signal is 16 clock periods of the GCLK. The VBLANK time interval for not driving the video signal was set as 4 clock cycles of the GCLK. 24 are waveforms of the GCLKs signal and the restored output signal CLK, which are data inputs of the reference-less FLL circuit 422, respectively. It can be seen that the frequency of the recovered output signal CLK is uniformly close to the GCLKs signal frequency in all frame time intervals including the VBLANK time interval. The reference-less FLL circuit 422 took 1200 clock cycles of the GCLKs to restore the frequency of the output signal CLK to the frequency of the GCLKs signal.
상기한 바와 같이 터치센서 수신회로부(500)의 초퍼회로(540)의 구동신호인 Vchop 신호는 그 주기가 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 짝수배이고 ‘+1’ 또는 ‘-1’로 유지되는 시간이 같아야 한다. 본 실시 예에서는 상기 게이트 구동클락 신호(GCLK)의 주기가 공통전극(VCOM) 노이즈 주기(TN)의 2배이고 그 듀티사이클(duty cycle)이 50%이므로, 도 22에 제시한 상기 구동신호생성부에서는 상기 Vchop 신호의 주기가 상기 GCLK 주기의 정수배(k배)이면 된다.As described above, the Vchop signal, which is the driving signal of the chopper circuit 540 of the touch sensor receiving circuit unit 500, has a period in which the period is an even multiple of the noise period of the common electrode VCOM and is maintained at '+1' or '-1'. This should be the same. In the present exemplary embodiment, the period of the gate driving clock signal GCLK is twice the noise period TN of the common electrode VCOM and the duty cycle thereof is 50%. Thus, the driving signal generator shown in FIG. In this case, the period of the Vchop signal may be an integer multiple (k times) of the GCLK period.
한편, 이전의 설명에서 언급한 바와 같이 터치센서패널(200) 구동신호 Vdrv를 생성하는 데 사용하는 Vsrc 신호는 구형파(square wave) 외에도 사인파(sine wave)를 사용할 수도 있다. 상기 구동신호생성부(400) 내부의 사인파생성기(sinewave generator, 470)가 상기 기준 클락 입력이 없는 클락-데이터 복원회로 또는 기준 클락 입력이 없는 주파수고정루프(420)의 출력신호(CLK)로부터 원하는 주파수의 사인파를 생성한다. 상기 사인파생성기는 원하는 Vsrc 신호의 주파수보다 높은 주파수를 갖는 상기 출력신호(CLK)를 입력받아, 상기 출력신호(CLK)의 주파수를 M배로 나눈 주파수를 가지는 사인파 또는 구형파를 생성하여 출력한다. 상기 사인파생성기(470)는 사인파생성을 위한 카운터(471), look-up table(LUT, 472), 디지털-아날로그 변환기(DAC, 473), 구형파의 주파수를 원하는 주파수로 분주하기 위한 주파수분주기(474), 사인파 또는 구형파 중 하나를 선택하기 위한 멀티플렉서(475) 등을 포함한다. 상기 LUT(472)와 DAC(473)는 하나의 numerical controlled oscillator(NCO)를 형성한다.Meanwhile, as mentioned in the foregoing description, the Vsrc signal used to generate the driving signal Vdrv of the touch sensor panel 200 may use a sine wave in addition to a square wave. The sine wave generator 470 in the driving signal generator 400 may select a clock-data recovery circuit without the reference clock input or the output signal CLK of the frequency fixed loop 420 without the reference clock input. Generate a sine wave of the frequency. The sine wave generator receives the output signal CLK having a frequency higher than that of a desired Vsrc signal, and generates and outputs a sine wave or a square wave having a frequency obtained by dividing the frequency of the output signal CLK by M times. The sine wave generator 470 includes a counter 471 for generating a sine wave, a look-up table (LUT) 472, a digital-to-analog converter (DAC) 473, and a frequency divider for dividing a frequency of a square wave into a desired frequency. 474), a multiplexer 475 for selecting one of sine waves or square waves, and the like. The LUT 472 and the DAC 473 form one numerically controlled oscillator (NCO).
상기 GCLK 신호의 주파수는 상기 기준 클락 입력이 없는 클락-데이터 복원회로(421) 또는 기준 클락 입력이 없는 주파수고정루프(422)의 내부 피드백 경로에 위치한 주파수분주기(425)에 의하여 N배의 주파수 체배가 이루어지고 상기 사인파생성기(470)에 의하여 M배의 주파수 분주가 이루어지므로, 상기 Vsrc 신호의 주파수는 상기 GCLK 신호 주파수의 N/M배가 된다. 본 발명의 사상을 구현하기 위해서는, 상기 Vsrc 신호의 주파수가 평판디스플레이의 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수(fCK=1/TN)의 양의 정수배 또는 양의 정수+0.5배이어야 한다. 본 실시예에서는 도 8을 참조하면, 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기 역수(fCK)가 상기 평판디스플레이의 게이트 구동클락 신호(GCLK) 주파수(fGCLK)의 2배이므로, 상기 Vsrc 신호의 주파수는 상기 GCLK 신호 주파수의 양의 정수배가 된다. 즉, N/M은 항상 양의 정수가 되어야 한다.The frequency of the GCLK signal is N times the frequency of the clock-data recovery circuit 421 without the reference clock input or the frequency divider 425 located in the internal feedback path of the frequency fixed loop 422 without the reference clock input. Since the multiplication is performed and the frequency division of M times is performed by the sine wave generator 470, the frequency of the Vsrc signal is N / M times the frequency of the GCLK signal. In order to realize the idea of the present invention, the frequency of the Vsrc signal should be a positive integer multiple of the common period (VCOM) noise cycle inverse of the flat panel display (f CK = 1 / TN) or a positive integer +0.5 times. In this embodiment, referring to FIG. 8, the frequency of the Vsrc signal is equal to the common frequency VCOM noise cycle inverse f CK is twice the gate driving clock signal GCLK frequency fGCLK of the flat panel display. It is a positive integer multiple of the GCLK signal frequency. In other words, N / M must always be a positive integer.
터치센서 수신회로부(500)의 전하증폭기와 적분기의 출력값을 초기화(reset)하는 신호인 Vrst는 상기 Vchop 신호에 동기되어 있는데, 본 실시 예에서는 도 22에서 제시된 바와 같이 Vchop 신호를 상승 에지 검출기(460)를 통과시켜 생성한다. Vrst, a signal for resetting the output value of the charge amplifier and the integrator of the touch sensor receiver circuit 500, is synchronized with the Vchop signal. In this embodiment, as shown in FIG. To generate).
그런데 도 15에 보인 파형들은 도 22에서 k=2인 경우로 Vchop 신호를 생성하기 위해 도 22에 표시하지 않은 추가 로직 회로를 필요로 한다. 도 22의 레벨 변환기(410)는 큰 진폭(예 -5V, +25V)을 가지는 상기 GCLK 신호를 터치센서 칩에 적합한 디지털 레벨의 작은 진폭을 가지는 GCLKs 신호로 변환한다.However, the waveforms shown in FIG. 15 require an additional logic circuit not shown in FIG. 22 to generate the Vchop signal when k = 2 in FIG. The level converter 410 of FIG. 22 converts the GCLK signal having a large amplitude (e.g., -5V, + 25V) into a GCLKs signal having a small amplitude of a digital level suitable for a touch sensor chip.
도 26에 상기 도 22의 기준 클락 입력이 없는 클락-데이터 복원회로(reference-less CDR circuit, 422)를 이용하여 상기 GCLK 신호로부터 생성한 동기신호들(Vsrc, Vrst)을 보였다. FIG. 26 illustrates the synchronization signals Vsrc and Vrst generated from the GCLK signal using a reference-less CDR circuit 422 without a reference clock input of FIG. 22.
도 26의 Vsrc(a)와 Vsrc(b)의 주파수는 공통전극(VCOM) 노이즈 주기(TN)역수(fCK)의 3배(GCLK주파수의 6배)이고, Vsrc(c)와 Vsrc(d)의 주파수는 공통전극(VCOM) 노이즈 주기(TN)역수(fCK)의 3.5배(GCLK주파수의 7배)이다. 도 9에서 보인 공통전극(VCOM) 노이즈 스펙트럼상에서 Vsrc(a)와 Vsrc(b)는 그 주파수가 3·fCK이므로 노이즈 전력이 큰 주파수대역에 해당하고, Vsrc(c)와 Vsrc(d)는 그 주파수가 3.5·fCK이므로 노이즈 전력이 작은 주파수 대역에 해당한다. 도 26에서와 같이 Vsrc 신호는 시간에 대해 주기적인 신호로서 구형파 뿐 아니라 사인파도 가능하다. The frequency of Vsrc (a) and Vsrc (b) in FIG. 26 is three times the frequency of the common electrode VCOM noise period TN inverse f CK (6 times the GCLK frequency), and Vsrc (c) and Vsrc (d). ) Is 3.5 times the common electrode (VCOM) noise period (TN) inverse (f CK ) (7 times the GCLK frequency). In the common electrode VCOM noise spectrum shown in FIG. 9, Vsrc (a) and Vsrc (b) correspond to a frequency band having a large noise power since the frequency is 3 · f CK , and Vsrc (c) and Vsrc (d) are Since the frequency is 3.5 · f CK, it corresponds to a frequency band with a small noise power. As shown in FIG. 26, the Vsrc signal is a periodic signal with respect to time, and may be a sine wave as well as a square wave.
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 가진이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다. In the above description, the technical idea of the present invention has been described with the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the present invention by way of example and do not limit the present invention. In addition, it is obvious that any person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (30)

  1. 영상을 표시하는 평판디스플레이와, 상기 평판디스플레이의 상부에 위치하거나(on-cell) 내부에 내장되는(in-cell) 터치센서패널을 구비하는 정전식 터치센서에 있어서,In the capacitive touch sensor having a flat panel display for displaying an image, and a touch sensor panel located on (on-cell) or in-cell (top) of the flat panel display,
    상기 터치센서패널과 수신회로부에 인가할, 복수의 시간에 대해 주기적인(time periodic) 출력신호를 생성하는 구동신호생성부;A driving signal generator for generating time periodic output signals for a plurality of times to be applied to the touch sensor panel and the receiving circuit unit;
    상기 구동신호생성부의 상기 출력신호들 가운데 일부를 이용하여 상기 터치센서패널의 구동신호를 생성하는 드라이버; 및A driver for generating a driving signal of the touch sensor panel by using some of the output signals of the driving signal generator; And
    상기 터치센서패널로부터 수신된 신호를 상기 출력신호들을 이용하여 노이즈를 처리하는 수신회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.And a receiving circuit unit configured to process noise received from the touch sensor panel using the output signals.
  2. 평판디스플레이;Flat panel display;
    상기 평판디스플레이와 결합한 터치센서패널;A touch sensor panel coupled to the flat panel display;
    상기 평판디스플레이의 게이트를 구동하는 클락신호(GCLK)에 의해 복수개의 시간에 대해 주기적인 출력신호를 생성하는 구동신호생성부; A driving signal generator for generating periodic output signals for a plurality of times by a clock signal (GCLK) for driving the gate of the flat panel display;
    상기 구동신호생성부의 상기 출력신호들 가운데 일부를 이용하여 상기 터치센서패널을 구동하는 드라이버;A driver for driving the touch sensor panel by using some of the output signals of the driving signal generator;
    상기 터치센서패널로부터 전달된 신호를 수신하여 노이즈를 저감시키는 수신회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.Receiving circuit unit for reducing the noise by receiving the signal transmitted from the touch sensor panel; Capacitive touch sensor comprising a.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2,
    상기 노이즈가 시간 주기성(time periodic property)을 가짐을 이용하여, 상기 수신회로부는 그 출력신호에서 상기 노이즈의 영향이 감소되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.Using the noise having a time periodic property, the receiving circuit unit is operable to reduce the influence of the noise on its output signal.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2,
    상기 노이즈를 공통전극(VCOM) 노이즈 파형으로부터 취한 다음, 이를 상기 수신회로부에서 보상 처리를 하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.And capturing the noise from a common electrode (VCOM) noise waveform and then performing a compensation process on the receiving circuit unit.
  5. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 노이즈 파형은 상기 공통전극(VCOM)과 공통접지(common ground) 사이의 전압 파형인 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.The noise waveform is a voltage waveform between the common electrode (VCOM) and a common ground (common ground).
  6. 제 5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 공통접지(common ground)는, 상기 평판디스플레이의 패널을 구동하는 구동회로의 접지단자와 상기 터치센서회로의 접지단자가 서로 단락(shorted)된 단자인 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.The common ground is a capacitive touch sensor, characterized in that the ground terminal of the driving circuit for driving the panel of the flat panel display and the ground terminal of the touch sensor circuit is shorted with each other.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2,
    상기 구동신호생성부의 상기 출력신호 가운데 하나의 신호(Vsrc)는 그 주파수가 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 역수의 양의 정수배 또는 양의 정수+0.5배인 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.The signal Vsrc of one of the output signals of the driving signal generator is characterized in that the frequency is a positive integer multiple of the inverse of the common electrode (VCOM) noise period or a positive integer +0.5 times.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2,
    상기 노이즈 파형은 저항과 커패시턴스가 포함되는 RC 네트웍을 통해 상기 수신회로부로 전달되는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.The noise waveform is a capacitive touch sensor, characterized in that the transfer to the receiving circuit through the RC network including a resistance and capacitance.
  9. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 전달은 상기 수신회로부 내에 존재하는 증폭기의 입력단자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.The transfer is the capacitive touch sensor, characterized in that consisting of the input terminal of the amplifier present in the receiving circuit portion.
  10. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 RC 네트웍의 시정수는 공통전극(VCOM)의 상기 노이즈 파형의 최대 주파수 성분의 역수보다 큰 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.The time constant of the RC network is larger than the inverse of the maximum frequency component of the noise waveform of the common electrode (VCOM) capacitive touch sensor.
  11. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 정전식 터치센서의 상기 구동신호생성부의 상기 출력신호 또는 상기 수신회로부에 인가되는 신호 중 적어도 하나의 신호를 상기 평판디스플레이의 게이트 구동 클락신호(GCLK)를 이용하여 생성하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.At least one of the output signal of the driving signal generation unit of the capacitive touch sensor or the signal applied to the receiving circuit unit is generated using the gate driving clock signal GCLK of the flat panel display; Touch sensor.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2,
    상기 구동신호생성부의 상기 출력신호 가운데 하나는 사인파(sine wave) 또는 구형파(square wave)인 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.Capacitive touch sensor, characterized in that one of the output signal of the drive signal generator is a sine wave (square wave) or square wave (square wave).
  13. 제 2항에 있어서 상기 수신회로부는,The method of claim 2, wherein the receiving circuit unit,
    상기 터치센서패널로부터 전달된 신호를 수신하는 전하증폭기;A charge amplifier receiving a signal transmitted from the touch sensor panel;
    상기 전하증폭기의 출력과 상기 구동신호생성부 출력 가운데 하나를 서로 곱하는 아날로그 곱셈기; An analog multiplier for multiplying one of the output of the charge amplifier and the output of the driving signal generator;
    상기 아날로그 곱셈기의 출력과 상기 구동신호생성부의 출력 가운데 다른 하나를 서로 곱하는 초퍼회로; 및A chopper circuit for multiplying the other of the output of the analog multiplier and the output of the drive signal generator; And
    상기 초퍼회로의 출력을 적분하는 적분기 또는 상기 초퍼회로의 출력신호 중 저주파 대역 신호만 통과시키는 저역통과여파기(low-pass filter);를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.And a low-pass filter configured to pass only a low frequency band signal from an integrator integrating the output of the chopper circuit or an output signal of the chopper circuit.
  14. 제 2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 수신회로부에서 행해지는 두 번의 곱셈 동작에 의해 상기 노이즈의 저감이 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.And the noise is reduced by two multiplication operations performed by the receiving circuit unit.
  15. 평판디스플레이;Flat panel display;
    상기 평판디스플레이와 결합한 터치센서패널;A touch sensor panel coupled to the flat panel display;
    상기 평판디스플레이의 게이트를 구동하는 클락신호에 의해 복수개의 주기적인 출력신호(Vsrc, Vchop, Vrst)를 생성하는 구동신호생성부; A driving signal generator configured to generate a plurality of periodic output signals Vsrc, Vchop, and Vrst based on a clock signal driving the gate of the flat panel display;
    상기 구동신호생성부의 상기 출력신호들 가운데 일부(Vsrc, Vchop)를 이용하여 상기 터치센서패널을 구동하는 드라이버;A driver for driving the touch sensor panel by using some of the output signals Vsrc and Vchop of the driving signal generator;
    상기 터치센서패널로부터 전달된 신호를 수신하여 상기 평판디스플레이의 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 저감시키는 수신회로부;Receiving circuit unit for receiving the signal transmitted from the touch sensor panel to reduce the influence of the common electrode (VCOM) noise of the flat panel display;
    상기 공통전극(VCOM) 노이즈 파형을 상기 수신회로부로 전달하는 AC 커플링 회로; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.An AC coupling circuit transferring the common electrode VCOM noise waveform to the receiving circuit unit; Capacitive touch sensor comprising a.
  16. 영상을 표시하는 평판디스플레이와, 상기 평판디스플레이의 상부 또는 내부에 터치센서패널을 구비하는 정전식 터치센서에 있어서;A capacitive touch sensor comprising a flat panel display for displaying an image and a touch sensor panel on or inside the flat panel display;
    상기 평판디스플레이의 게이트를 구동하는 클락신호에 의해 복수의 주기적인 출력신호(Vsrc, Vchop, Vrst)를 생성하는 구동신호생성부; A driving signal generator configured to generate a plurality of periodic output signals Vsrc, Vchop, and Vrst based on a clock signal driving the gate of the flat panel display;
    복수의 출력단자(multiple output terminal)를 가지되, 상기 복수의 출력단자 각각은 상기 터치센서패널의 Y전극 가운데 하나씩과 일대일로 대응되어 전기적으로 연결되는 드라이버;A driver having a plurality of output terminals, each of the plurality of output terminals being electrically connected in a one-to-one correspondence with one of the Y electrodes of the touch sensor panel;
    복수의 입력단자(multiple input terminal)를 가지되, 상기 복수의 입력단자 각각은 터치센서패널의 X전극 가운데 하나씩과 일대일로 대응되어 전기적으로 연결되는 수신회로부;A receiving circuit unit having a plurality of input terminals, each of the plurality of input terminals being electrically connected in a one-to-one correspondence with one of the X electrodes of the touch sensor panel;
    상기 수신회로부의 상기 복수의 입력단자 각각은 상기 수신회로부 내에 존재하는 전하증폭기의 반전 입력단자와 일대일로 대응되어 전기적으로 연결되고, Each of the plurality of input terminals of the receiving circuit unit is electrically connected in one-to-one correspondence with an inverting input terminal of the charge amplifier existing in the receiving circuit unit.
    상기 평판디스플레이와 상기 터치센서패널의 제i번째 Y전극과 제j번째 X전극간에는 상호 커패시턴스(Cmij)가 형성되는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.Capacitive touch sensor (Cm ij ) is formed between the flat panel display and the i-th Y electrode and the j-th X electrode of the touch sensor panel.
  17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서,The method according to claim 15 or 16,
    상기 수신회로부로 입력되는 신호들의 곱셈 동작과 뒤따르는 적분 동작 또는 저역통과여파(low-pass filtering) 동작에 의해 상기 수신회로부 내에서 상기 노이즈의 영향이 저감되는 동작이 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.Capacitive touch is characterized in that the effect of the noise is reduced in the receiving circuit portion by the multiplication operation of the signals input to the receiving circuit portion and the subsequent integration operation or low-pass filtering operation is performed. sensor.
  18. 제 15항 또는 제 16항에 있어서,The method according to claim 15 or 16,
    상기 드라이버 내에는 신호의 곱셈 동작을 수행하는 구성이 포함되는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.The capacitive touch sensor, characterized in that the driver includes a configuration for performing a signal multiplication operation.
  19. 제 7항 또는 제 15항 또는 제 16항에 있어서,The method according to claim 7 or 15 or 16,
    상기 구동신호생성부의 상기 출력신호 가운데 하나의 신호(Vsrc)의 주파수가 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 역수의 양의 정수배 또는 양의 정수+0.5배로 하고, The frequency of one signal Vsrc of the output signals of the driving signal generator is set to be a positive integer multiple of the inverse of the common electrode VCOM noise period or a positive integer +0.5 times,
    상기 구동신호생성부의 상기 출력신호 가운데 하나의 신호(Vchop)는, One signal Vchop of the output signals of the driving signal generator is
    초퍼신호의 기능을 수행하되 그 주기는 상기 평판디스플레이 자체 생성 노이즈 주기(TN, noise period)의 짝수배이고, Performs a function of a chopper signal, the period of which is an even multiple of the flat display noise period (TN),
    상기 초퍼신호는 상기 자체 생성 노이즈 주기의 양의 정수배 시간동안은 ‘+1’ 또는 ‘-1’의 일정한 값으로 유지되고, The chopper signal is maintained at a constant value of '+1' or '-1' for a positive integer multiple of the self-generated noise period,
    상기 초퍼신호의 한 주기 시간동안 ‘+1’ 또는 ‘-1’의 일정한 값으로 유지되는 시간이 서로 같은 시간에 대해 주기적인(time periodic) 디지털 신호인 정전식 터치센서.The capacitive touch sensor is a time periodic digital signal for a time at which a constant value of '+1' or '-1' is maintained for one period of the chopper signal.
  20. 제 15항 또는 제 16항에 있어서 상기 구동신호생성부의 상기 복수의 주기적인 출력신호 가운데 적어도 하나의 신호(Vrst)는, The method of claim 15 or 16, wherein at least one signal Vrst of the plurality of periodic output signals of the drive signal generation unit,
    그 주기가 상기 평판디스플레이 자체 생성 노이즈 주기(TN, noise period)의 짝수배이고, The period is an even multiple of the flat panel display self-generated noise period (T N ),
    신호레벨이 ‘1’로 유지되는 시간이 신호레벨이 ‘0’으로 유지되는 시간에 비해 훨씬 짧되, 시간에 대해 주기적인(time periodic) 디지털 신호이며, The time for which the signal level remains at "1" is much shorter than the time for which the signal level remains at "0", but it is a time periodic digital signal over time.
    상기 수신회로부내에 존재하는 적분기 또는 저역통과여파기는 상기 신호레벨이 ‘1’로 유지되는 시간구간에 리셋되고, 상기 신호레벨이 ‘0’으로 유지되는 시간구간동안 적분 또는 저역통과여파 동작을 하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.The integrator or low pass filter existing in the receiving circuit section is reset in a time interval in which the signal level is maintained at '1', and performs an integral or low pass filter operation in a time interval in which the signal level is maintained at '0'. Capacitive touch sensor.
  21. 제 1항, 제 2항, 제15항, 제 16항에 있어서,The method according to claim 1, 2, 15, 16,
    상기 수신회로부에는 그 출력 다이나믹 레인지를 증가시키기 위한 출력신호 보상기가 연결된 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서. And the output circuit compensator for increasing the output dynamic range of the reception circuit unit.
  22. 제 21항에 있어서 상기 출력신호 보상기는,The method of claim 21, wherein the output signal compensator,
    비교기;Comparator;
    연속 근사 레지스터;Continuous approximation register;
    디지털 아날로그 변환기;Digital to analog converters;
    전압버퍼;Voltage buffer;
    인버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서. Inverter; Capacitive touch sensor comprising a.
  23. 평판디스플레이 및 상기 평판디스플레이와 결합한 터치센서패널을 구동하는 정전식 터치센서에 있어서,In the capacitive touch sensor for driving a flat panel display and a touch sensor panel combined with the flat panel display,
    상기 평판디스플레이의 게이트를 구동하는 클락신호에 의해 복수개의 주기적인 출력신호를 생성하는 구동신호생성부; A driving signal generator configured to generate a plurality of periodic output signals based on a clock signal driving the gate of the flat panel display;
    상기 구동신호생성부의 상기 출력신호들 가운데 일부를 이용하여 상기 터치센서패널을 구동하는 드라이버;A driver for driving the touch sensor panel by using some of the output signals of the driving signal generator;
    상기 터치센서패널로부터 전달된 신호를 수신하여 상기 평판디스플레이의 공통전극(VCOM) 노이즈의 영향을 저감시키는 수신회로부;Receiving circuit unit for receiving the signal transmitted from the touch sensor panel to reduce the influence of the common electrode (VCOM) noise of the flat panel display;
    상기 수신회로부의 출력신호가 전달되는 아날로그-디지털 변환기;가 하나의 집적회로 칩에 포함된 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.An analog-to-digital converter to which the output signal of the receiving circuit unit is transmitted; Capacitive touch sensor characterized in that it is included in one integrated circuit chip.
  24. 제 23항에 있어서 상기 집적회로 칩은,The method of claim 23, wherein the integrated circuit chip,
    공급되는 전원전압이 4V 이하이고,Power supply voltage is 4V or less,
    상기 집적회로 칩 내부에서 상기 전원전압을 승압하지 않고,Without boosting the power supply voltage inside the integrated circuit chip,
    상기 집적회로 칩만으로 상기 터치센서패널을 구동하고,The touch sensor panel is driven only by the integrated circuit chip.
    상기 터치센서패널로부터 수신된 아날로그 신호를 상기 집적회로 칩으로 처리하여 디지털 신호를 출력하는 정전식 터치센서.The capacitive touch sensor outputs a digital signal by processing the analog signal received from the touch sensor panel with the integrated circuit chip.
  25. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 공통전극(VCOM) 단자는 VA(vertical alignment)방식의 LCD(liquid crystal display)에서는 픽셀소자를 구성하는 두 개의 평면 유리판 중에서 백라이트 유닛(BLU)으로부터 멀리 위치한 평면 유리판에 전면 도포된 투명전극을 지칭하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.The common electrode (VCOM) terminal refers to a transparent electrode that is entirely coated on a flat glass plate located far from the backlight unit BLU among two flat glass plates constituting the pixel element in a vertical alignment (LCD) type liquid crystal display (VA). Capacitive touch sensor, characterized in that.
  26. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 공통전극(VCOM) 단자는 IPS(in-plane switching) 방식의 LCD에서는 픽셀소자를 구성하는 두 개의 평면 유리판 중에서 백라이트 유닛(BLU)으로부터 가까운 유리판에, 박막 트랜지스터(TFT)와 같이 위치한 공통전극 패턴을 지칭하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.The common electrode (VCOM) terminal is a common electrode pattern positioned together with a thin film transistor (TFT) on a glass plate close to a backlight unit (BLU) of two flat glass plates constituting a pixel element in an IPS (in-plane switching) type LCD. Capacitive touch sensor, characterized in that.
  27. 제 1항, 제 2항, 제15항 및 제 16항 가운데 어느 한 항에 있어서 상기 구동신호생성부는,The method of claim 1, 2, 15, and 16, wherein the drive signal generation unit,
    기준클락 입력이 없는 클락-데이터 복원회로(reference-less CDR circuit) 또는 기준클락 입력이 없는 주파수고정루프(frequency-locked loop, FLL)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.A capacitive touch sensor comprising a reference-less CDR circuit without a reference clock input or a frequency-locked loop (FLL) without a reference clock input.
  28. 제 1항, 제 2항, 제15항 및 제 16항 가운데 어느 한 항에 있어서 상기 구동신호생성부는,The method of claim 1, 2, 15, and 16, wherein the drive signal generation unit,
    레벨 변환기;Level translator;
    기준클락 입력이 없는 클락-데이터 복원회로(reference-less CDR circuit) 또는 기준클락 입력이 없는 주파수고정루프(frequency-locked loop, FLL);A reference-less CDR circuit with no reference clock input or a frequency-locked loop (FLL) without reference clock input;
    주파수분주기;Frequency divider;
    상승에지 검출기;Rising edge detector;
    멀티플렉서;Multiplexer;
    카운터;counter;
    LUT(look-up table);Look-up table (LUT);
    디지털-아날로그 변환기(DAC);Digital-to-analog converters (DACs);
    초퍼회로; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서. Chopper circuit; Capacitive touch sensor comprising a.
  29. 상기 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2,
    평판디스플레이가 영상신호를 구동하는 시간 구간(ACTIVE time period)과 상기 평판디스플레이가 영상신호를 구동하지 않는 VBLANK 및 HBLANK 시간 구간에도 터치동작을 인식할 수 있는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.The capacitive touch sensor, characterized in that the touch operation can be recognized in the time interval (ACTIVE time period) for the flat panel display to drive the video signal and the VBLANK and HBLANK time intervals for the flat panel display do not drive the video signal.
  30. 제 2항 또는 제 4항에 있어서 상기 수신회로부는,The receiver circuit according to claim 2 or 4,
    상기 터치센서패널로부터 전달된 신호를 수신하는 전하증폭기;A charge amplifier receiving a signal transmitted from the touch sensor panel;
    상기 전하증폭기의 출력과 상기 구동신호생성부 출력 가운데 하나를 서로 곱하는 아날로그 곱셈기; An analog multiplier for multiplying one of the output of the charge amplifier and the output of the driving signal generator;
    상기 아날로그 곱셈기의 출력을 적분하는 적분기 또는 상기 아날로그 곱셈기의 출력신호 중 저주파 대역 신호만 통과시키는 저역통과여파기(low-pass filter);를 포함하고,And a low-pass filter configured to pass only a low frequency band signal of an integrator or an output signal of the analog multiplier integrating the output of the analog multiplier.
    상기 구동신호생성부 출력 가운데 하나의 신호의 주파수를 상기 공통전극(VCOM) 노이즈 주기의 역수의 양의 정수+0.5배로 하는 것을 특징으로 하는 정전식 터치센서.And a frequency of one of the outputs of the driving signal generator is a positive integer +0.5 times the inverse of the common electrode (VCOM) noise period.
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