KR102087332B1

KR102087332B1 - 터치 스크린 장치와 그 구동방법

Info

Publication number: KR102087332B1
Application number: KR1020130104344A
Authority: KR
Inventors: 이상용; 강형원
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2020-03-10
Also published as: KR20150026040A; US9891762B2; GB2520118A; CN104423764B; DE102014112358B4; GB2520118B; CN104423764A; DE102014112358A1; US20150062081A1; GB201415341D0

Abstract

본 발명은 터치 스크린 장치와 그 구동방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 장치는 Tx 라인들, Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린 패널; 상기 Tx 라인들에 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로; 및 상기 Rx 라인들을 통해 수신된 상기 터치 센서들의 차지 변화량들을 샘플링하여 디지털 데이터인 터치 로우 데이터들로 변환하는 Rx 구동회로를 포함하고, 상기 Rx 구동회로는, 상기 Rx 라인으로부터 수신되는 신호들의 노이즈를 제거하는 노이즈 필터; 상기 노이즈 필터를 통과한 차지 변화량들을 누적하는 적분기; 상기 적분기의 누적 차지 변화량을 샘플링하는 샘플링 회로; 및 상기 샘플링 회로에 의해 샘플링된 차지 변화량을 상기 터치 로우 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 포함하며, 상기 노이즈 필터는, 가변 저항기들과 가변 캐패시터들을 포함하는 바이쿼드 밴드패스 필터인 것을 특징으로 한다.

Description

터치 스크린 장치와 그 구동방법{TOUCH SCREEN DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}

본 발명은 터치 스크린 장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전기, 전자 기기 등의 통신을 가능하게 하여 사용자가 기기를 쉽게 자신이 원하는 대로 제어할 수 있게 한다. 이러한 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 최근, 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다. 터치 UI는 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있는 추세에 있으며, 가전 제품에도 확대 적용되고 있다.

터치 UI는 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있는 추세에 있으며, 가전 제품에도 확대 적용되고 있다. 터치 UI를 구현하기 위한 터치 스크린 장치의 일 예로서, 멀티 터치 각각을 인식할 수 있는 상호 용량(mutual capacitance) 방식의 터치 스크린 장치가 각광받고 있다.

상호 용량 방식의 터치 스크린 장치는 Tx 라인들, Tx 라인들과 교차되는 Rx 라인들, 및 Tx 라인들과 Rx 라인들의 교차부에 형성된 터치 센서들을 구비한 터치 스크린 패널을 포함한다. 터치 센서들 각각은 상호 용량을 갖는다. 터치 스크린 장치는 터치 전후의 터치 센서들 각각의 차지 변화량을 감지하여 전도성 물질의 접촉 여부와 그 위치를 판단한다. 터치 스크린 장치는 터치 스크린 패널의 Tx 라인들에 구동펄스를 공급하고 Rx 라인들을 통해 수신되는 터치 센서들의 차지 변화량을 디지털 데이터인 터치 로우 데이터(touch raw data)로 변환하고, 터치 로우 데이터를 분석하여 터치 좌표를 산출하게 된다.

터치 스크린 장치는 터치 센서들의 차지 변화량의 노이즈를 제거함으로써, 터치 좌표의 오산출을 최소화할 수 있다. 하지만, 터치 센서들의 차지 변화량의 노이즈의 범위는 제품에 따라 약간씩 차이가 있을 수 있다. 이로 인해, 제품에 따라 터치 센서들의 차지 변화량의 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 필터를 교체해주어야 하는 문제가 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 통과 대역을 변경할 수 있는 노이즈 필터를 포함하는 터치 스크린 장치와 그 구동방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 장치는 Tx 라인들, Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린 패널; 상기 Tx 라인들에 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로; 및 상기 Rx 라인들을 통해 수신된 상기 터치 센서들의 차지 변화량들을 샘플링하여 디지털 데이터인 터치 로우 데이터들로 변환하는 Rx 구동회로를 포함하고, 상기 Rx 구동회로는, 상기 Rx 라인으로부터 수신되는 신호들의 노이즈를 제거하는 노이즈 필터; 상기 노이즈 필터를 통과한 차지 변화량들을 누적하는 적분기; 상기 적분기의 누적 차지 변화량을 샘플링하는 샘플링 회로; 및 상기 샘플링 회로에 의해 샘플링된 차지 변화량을 상기 터치 로우 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 포함하며, 상기 노이즈 필터는, 가변 저항기들과 가변 캐패시터들을 포함하는 바이쿼드 밴드패스 필터인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 장치의 구동방법은 Tx 라인들, Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린 패널을 구비하는 터치 스크린 장치의 구동방법에 있어서, 상기 Tx 라인들에 구동펄스를 공급하는 단계; 및 상기 Rx 라인들을 통해 수신된 상기 터치 센서들의 차지 변화량들을 샘플링하여 디지털 데이터인 터치 로우 데이터들로 변환하는 단계를 포함하고, 상기 Rx 라인들을 통해 수신된 상기 터치 센서들의 차지 변화량들을 샘플링하여 디지털 데이터인 터치 로우 데이터들로 변환하는 단계는, 가변 저항기들과 가변 캐패시터들을 포함하는 바이쿼드 밴드패스 필터를 이용하여 상기 Rx 라인으로부터 수신되는 신호들의 노이즈를 제거하는 단계; 상기 노이즈 필터를 통과한 차지 변화량들을 누적하는 단계; 상기 적분기의 출력을 샘플링하는 단계; 및 상기 샘플링 회로에 의해 샘플링된 전압을 상기 터치 로우 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 노이즈 필터를 바이쿼드 밴드패스 필터로 구현하고 바이쿼드 밴드패스 필터의 가변 저항기들의 저항값들을 조정하여 센터 주파수를 변경함으로써 통과 대역을 변경할 수 있으며, 가변 저항기들의 저항값들과 가변 캐패시터들의 용량값들을 조정함으로써 통과 대역 폭을 변경할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 제품 출하 전에 터치 센서들 각각의 차지 변화량의 노이즈 제거에 최적화되도록 통과 대역 및 통과 대역 폭을 미리 변경할 수 있으므로, 터치 센서들 각각의 차지 변화량의 노이즈를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 사용자가 신체 일부분으로 터치 스크린 패널(TSP)에 접촉하는 경우와 펜으로 접촉하는 경우를 감지하고, 사용자가 신체 일부분으로 접촉하는 경우와 펜으로 접촉하는 경우에 바이쿼드 밴드패스 필터의 통과 대역 및 통과 대역 폭을 변경할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 터치 센서들 각각의 차지 변화량의 노이즈를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 터치 센서들 각각의 차지 변화량의 노이즈를 최소화함으로써 적분기에 누적되는 차지 변화량의 크기를 줄일 수 있으므로, 적분기에 누적되는 차지 변화량의 오버 플로우(over flow)를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 터치 센서들 각각의 차지 변화량의 노이즈를 최소화함으로써 적분기에 누적되는 차지 변화량의 크기를 줄일 수 있으므로, 적분기에 누적되는 차지 변화량의 적분 횟수를 늘릴 수 있다. 그 결과, 본 발명은 터치 좌표 산출의 정확도를 더욱 높일 수 있다.

나아가, 본 발명은 터치 센서들 각각의 차지 변화량의 노이즈를 최소화함으로써 신호 대 잡음비(SNR)를 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 표시장치와 터치 스크린 장치를 개략적으로 보여주는 블록도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 스크린 장치의 구동방법을 보여주는 흐름도.
도 3은 도 1의 Rx 구동회로를 상세히 보여주는 블록도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 Rx 구동회로의 구동 방법을 보여주는 흐름도.
도 5는 노이즈 필터, 적분기, 및 샘플링 회로의 출력을 보여주는 파형도이다.
도 6은 노이즈 필터의 통과 대역들을 보여주는 그래프.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 노이즈 필터를 상세히 보여주는 회로도.
도 8은 Q-factor에 따른 노이즈 필터의 통과 대역 폭을 보여주는 그래프.
도 9a는 Q-factor가 0.5인 경우 가변 저항기들의 저항값들과 가변 캐패시터들의 용량값들을 보여주는 일 예시도면.
도 9b는 Q-factor가 2인 경우 가변 저항기들의 저항값들과 가변 캐패시터들의 용량값들을 보여주는 일 예시도면.
도 10a 및 도 10b는 가변 저항기들과 가변 캐패시터들을 상세히 보여주는 일 예시도면.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 노이즈 필터를 상세히 보여주는 회로도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 명칭과는 상이할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 표시장치와 터치 스크린 장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 표시장치는 표시패널(DIS), 게이트 구동회로(10), 데이터 구동회로(20), 타이밍 콘트롤러(30), 호스트 시스템(70) 등을 포함한다. 터치 스크린 장치는 터치 스크린 패널(TSP), 터치 구동회로(40), 터치 좌표 산출부(50) 등을 포함한다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 표시장치에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 이하의 실시 예에서, 본 발명의 실시 예에 따른 표시장치가 액정표시소자로 구현된 것을 중심으로 설명하지만, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다.

표시패널(DIS)은 하부 기판과 상부 기판 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 표시패널(DIS)의 하부 기판에는 다수의 데이터 라인들(D1~Dm, m은 자연수), 데이터라인들(D1~Dm)과 교차되는 다수의 게이트 라인들(G1~Gn, n은 자연수)이 형성된다. 또한, 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 박막 트랜지스터들, 액정셀들에 데이터 전압을 충전시키기 위한 다수의 화소 전극, 화소 전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등이 형성된다.

표시패널(DIS)의 상부 기판에는 블랙매트릭스(black matrix), 컬러필터(color filter) 등이 형성될 수 있다. 다만, 표시패널(DIS)이 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현되는 경우, 블랙매트릭스와 컬러필터는 표시패널(DIS)의 하부 기판에 형성될 수 있다. 표시패널(DIS)은 Tj(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다.

표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다. 표시패널(DIS)의 배면 아래에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(DIS)에 빛을 조사한다.

데이터 구동회로(20)는 타이밍 콘트롤러(30)로부터 디지털 영상 데이터(RGB)와 소스 타이밍 제어신호(DCS)를 입력받는다. 데이터 구동회로(20)는 소스 타이밍 제어신호(DCS)에 따라 디지털 영상 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인들에 공급한다. 게이트 구동회로(10)는 데이터 전압에 동기화되는 게이트 펄스(또는 스캔 펄스)를 게이트 라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압을 공급할 표시패널(DIS)의 화소들을 선택한다.

타이밍 콘트롤러(30)는 호스트 시스템(70)으로부터 디지털 영상 데이터(RGB)와 타이밍 신호들을 입력받는다. 타이밍 신호들은 수직동기신호(vertical synchronization signal), 수평동기신호(horizontal synchronization signal), 데이터 인에이블 신호(data enable signal), 도트 클럭(dot clock) 등을 포함할 수 있다. 수직동기신호는 1 프레임 기간을 정의하는 신호이다. 수평동기신호는 표시패널(DIS)의 1 수평 라인의 화소들에 데이터 전압들을 공급하는데 필요한 1 수평기간을 정의하는 신호이다. 데이터 인에이블 신호는 유효한 데이터가 입력되는 기간을 정의하는 신호이다. 도트 클럭은 소정의 짧은 주기로 반복되는 신호이다.

타이밍 콘트롤러(30)는 게이트 구동회로(10)와 데이터 구동회로(20)의 동작 타이밍을 제어하기 위해, 타이밍 신호들에 기초하여 데이터 구동회로(20)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 소스 타이밍 제어신호(DCS)와 게이트 구동회로(10)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GCS)를 발생한다. 타이밍 콘트롤러(30)는 게이트 구동회로(10)에 게이트 타이밍 제어신호(GCS)를 출력하고, 데이터 구동회로(20)에 디지털 영상 데이터(RGB)와 소스 타이밍 제어신호(DCS)를 출력한다.

호스트 시스템(70)은 네비게이션 시스템, 셋톱박스, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 방송 수신기, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(70)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 입력 영상의 디지털 영상 데이터(RGB)를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(70)은 디지털 영상 데이터(RGB)와 타이밍 신호들을 타이밍 콘트롤러(30)로 전송한다.

두 번째로, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 장치에 대하여 상세히 설명한다. 터치 스크린 패널(TSP)은 Tx 라인들(T1~Tj, j는 2 이상의 자연수), Tx 라인들(T1~Tj)과 교차하는 Rx 라인들(R1~Ri, i는 2 이상의 자연수), 및 Tx 라인들(T1~Tj)과 Rx 라인들(R1~Ri)의 교차부들에 형성된 i×j 개의 터치 센서들을 포함한다. 터치 센서들 각각은 등가 회로적으로 상호 용량(mutual capacitance)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다.

터치 스크린 장치가 표시장치와 결합하는 경우, 터치 스크린 패널(TSP)은 표시패널(DIS)의 상부에 접합될 수 있다. 특히, 표시장치가 액정표시장치로 구현되는 경우, 터치 스크린 패널(TSP)은 표시패널(DIS)의 상부 편광판 상에 접합 되거나, 상부 편광판과 표시패널(DIS)의 상부기판 사이에 접합 될 수 있다. 또한, 터치 스크린 패널(TSP)의 터치 센서들은 액정표시장치의 표시패널 내에서 픽셀 어레이와 함께 하부기판에 형성(인셀(In-cell) 타입)될 수 있다.

터치 구동회로(40)는 Tx 라인들(T1~Tj)에 구동펄스를 공급하고 구동펄스에 동기하여 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 터치 센서들 각각의 차지 변화량을 센싱한다. 터치 구동회로(40)는 Tx 구동회로(41), Rx 구동회로(42), 및 터치 콘트롤러(43)를 포함한다. Tx 구동회로(41), Rx 구동회로(42), 및 터치 콘트롤러(43)는 하나의 ROIC(Read-out IC) 내에 집적될 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 스크린 장치의 구동방법을 보여주는 흐름도이다. 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 스크린 장치의 구동방법을 설명하면 다음과 같다.

Tx 구동회로(41)는 터치 콘트롤러(43)의 제어 하에 구동펄스를 출력할 Tx 라인을 선택하고, 선택된 Tx 라인에 구동펄스를 공급한다. (S101) Rx 구동회로(42)는 터치 콘트롤러(43)의 제어 하에 터치 센서들의 차지 변화량들을 수신할 Rx 라인들을 선택하고, 선택된 Rx 라인들을 통해 터치 센서들의 차지 변화량들을 수신한다. (S102) Rx 구동회로(42)는 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 수신된 터치 센서들의 차지 변화량들을 샘플링하여 디지털 데이터인 터치 로우 데이터(touch raw data, TRD)로 변환한다. (S103) Rx 구동회로(42)와 그의 구동방법에 대한 자세한 설명은 도 3 내지 도 5를 결부하여 후술한다.

터치 콘트롤러(43)는 Tx 구동회로(41)에서 구동펄스가 출력될 Tx 채널을 설정하기 위한 Tx 셋업 신호와, Rx 구동회로(42)에서 터치 센서 전압을 수신할 Rx 채널을 설정하기 위한 Rx 셋업 신호를 발생한다. 또한, 터치 콘트롤러(43)는 Tx 구동회로(41)와 Rx 구동회로(42)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다.

터치 좌표 산출부(50)는 터치 구동회로(40)로부터 터치 로우 데이터(TRD)를 입력받는다. 터치 좌표 산출부(50)는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 좌표 산출방법에 따라 터치 좌표(들)를 산출하고, 터치 좌표(들)의 정보를 포함하는 터치 좌표 데이터를 호스트 시스템(70)으로 출력한다. (S104) 터치 좌표 산출부(50)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(70)은 터치 좌표 산출부(50)로부터 입력되는 터치 좌표 데이터(HIDxy)를 분석하여 사용자에 의해 터치가 발생한 좌표와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.

도 3은 도 1의 Rx 구동회로를 상세히 보여주는 블록도이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 Rx 구동회로의 구동 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 5는 노이즈 필터, 적분기, 및 샘플링 회로의 출력을 보여주는 파형도이다. 이하에서는, 도 3 내지 도 5를 결부하여 Rx 구동회로(42)와 그의 구동방법을 상세히 설명한다.

도 3을 참조하면, Rx 구동회로(42)는 Rx 라인들(R1~Ri) 각각에 접속된 노이즈 필터(Noise Filter, NF), 적분기(Integrator, INT), 샘플링 회로(SHA), 멀티플렉서(Multiplexer, MUX) 및 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, ADC)를 포함한다.

첫 번째로, 노이즈 필터(NF)는 도 5와 같이 Rx 라인으로부터 수신되는 신호들의 노이즈를 제거한다. 구체적으로, 노이즈 필터(NF)는 정극성 신호 또는 부극성 신호에서 고주파 노이즈를 제거하여 적분기(INT)로 출력한다. 인접한 Rx 라인들 중 어느 한 Rx 라인이 정극성 신호를 출력하는 경우, 또 다른 Rx 라인은 부극성 신호를 출력한다.

특히, 노이즈 필터(NF)는 Rx 라인으로부터 수신되는 신호들의 노이즈를 확실히 제거하기 위해 가변 저항기들을 포함할 수 있다. 이 경우, 노이즈 필터(NF)는 가변 저항기들의 저항값들을 조정함에 의해 도 6과 같이 센터 주파수(center frequency)를 변경함으로써, 통과 대역을 변경할 수 있다. 예를 들어, 노이즈 필터(NF)는 도 6과 같이 가변 저항기들의 저항값들을 조정함에 의해 센터 주파수(ω_p)를 제1 내지 제5 센터 주파수들(ω_p1~ω_p5) 중 어느 하나로 변경함으로써, 통과 대역을 변경할 수 있다. 노이즈 필터(NF)의 가변 저항기들의 저항값들 조정에 의한 통과 대역 변경에 대한 자세한 설명은 도 7 내지 도 9를 결부하여 후술한다. (S201)

두 번째로, 적분기(INT)는 노이즈 필터(NF)를 통과한 차지 변화량들을 누적한다. 구체적으로, 적분기(INT)는 도 5와 같이 노이즈 필터(NF)를 통과하여 입력되는 정극성 또는 부극성 신호를 P(P는 자연수) 회 누적하여 가산함으로써 차지 변화량의 크기를 크게 할 수 있다. 도 5에서는 P가 4인 것으로 한정하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다.

한편, 노이즈 필터(NF)에 의해 고주파 노이즈가 제거되지 않는 경우, 적분기(INT)에 의해 고주파 노이즈도 함께 누적하여 가산되므로, 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)가 작아지는 문제가 있다. (S202)

세 번째로, 샘플링 회로(SHA)는 적분기(INT)에 의해 누적된 차지 변화량을 도 5와 같이 샘플링한다. (S203)

네 번째로, 멀티플렉서(MUX)는 제1 내지 제i Rx 라인들(R1~Ri) 각각의 샘플링 회로(SHA)에 의해 샘플링된 차지 변화량을 입력받는다. 멀티플렉서(MUX)는 소정의 제어 신호에 의해 제1 내지 제i Rx 라인들(R1~Ri)의 샘플링 회로(SHA)들로부터 샘플링된 차지 변화량들을 순차적으로 아날로그-디지털 변환기(ADC)로 출력한다. 아날로그-디지털 변환기(ADC)는 멀티플렉서(MUX)로부터 순차적으로 입력되는 샘플링된 차지 변화량들 각각을 디지털 데이터인 터치 로우 데이터(touch raw data, TRD)로 변환하여 출력한다. (S204)

도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 노이즈 필터를 상세히 보여주는 회로도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 노이즈 필터는 바이쿼드 밴드패스 필터(biquad bandpass filter)로 구현될 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 바이쿼드 밴드패스 필터는 fully differential type으로 구현되며, 두 개의 완전 차동 증폭기(fully differential amplifier), 복수 개의 가변 저항기들, 및 복수 개의 가변 캐패시터들을 포함한다. 바이쿼드 밴드패스 필터는 도 6과 같이 가변 저항기들의 저항값들을 조정함으로써 센터 주파수(ω_p)를 변경할 수 있다. 또한, 바이쿼드 밴드패스 필터는 가변 저항기들과 가변 캐패시터들을 조정함으로써 Q-factor를 상보적으로(reciprocally) 변경할 수 있다. 도 8과 같이 Q-factor가 클수록 통과 대역 폭(bpw)이 좁아지고, Q-factor가 작을수록 통과 대역 폭(bpw)이 넓어진다. 결국, 본 발명은 가변 저항기들의 저항값들을 조정하여 센터 주파수(ω_p)를 변경함으로써 통과 대역을 변경할 수 있으며, 가변 저항기들의 저항값들과 가변 캐패시터들의 용량값들을 조정함으로써 통과 대역 폭(bpw)을 변경할 수 있다.

이하에서, 도 7을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 바이쿼드 밴드패스 필터를 상세히 살펴본다. 바이쿼드 밴드패스 필터는 제1 및 제2 입력 단자들(IN1, IN2), 제1 및 제2 출력 단자들(OUT1, OUT2), 제1 및 제2 완전 차동 증폭기들(FDA1, FDA2), 복수의 가변 저항기들(R11, R12, R21, R22, R31, R32), 및 복수의 가변 캐패시터들(C11, C12, C21, C22, C31, C32)을 포함한다.

제1 및 제2 입력 단자들(IN1, IN2)은 서로 이웃하는 Rx 라인들에 접속된다. 즉, 제1 입력 단자(IN1)가 제k(k는 자연수) Rx 라인에 접속되는 경우, 제2 입력 단자(IN2)는 제k+1 Rx 라인에 접속된다. 이는 바이쿼드 밴드패스 필터가 이웃하는 Rx 라인들을 통해 입력되는 차지 변화량의 차를 증폭하는 제1 및 제2 완전 차동 증폭기들(FDA1, FDA2)을 이용하기 때문이다.

제1 및 제2 완전 차동 증폭기들(FDA1, FDA2) 각각은 부극성 입력 단자(i(-)), 정극성 입력 단자(i(+)), 정극성 출력 단자(o(+)) 및 부극성 출력 단자(o(-))를 포함한다. 제1 출력단자(OUT1)는 제2 완전 차동 증폭기(FDA2)의 정극성 출력 단자(o(+))에 접속된다. 제2 출력단자(OUT2)는 제2 완전 차동 증폭기(FDA2)의 부극성 출력 단자(o(-))에 접속된다.

복수의 가변 저항기들은 제1-1, 제1-2, 제2-1, 제2-2, 제3-1, 및 제3-2 가변 저항기들(R11, R12, R21, R22, R31, R32)을 포함한다. 제1-1 가변 저항기(R11)은 제1 완전 차동 증폭기(FDA1)의 부극성 입력 단자(i(-))와 정극성 출력 단자(o(+)) 사이에 접속된다. 제1-2 가변저항(R12)은 제1 완전 차동 증폭기(FDA1)의 정극성 입력 단자(i(+))와 부극성 출력 단자(o(-)) 사이에 접속된다. 제2-1 가변 저항기(R21)은 제1 완전 차동 증폭기(FDA1)의 정극성 출력 단자(o(+))와 제2 완전 차동 증폭기(FDA2)의 부극성 입력 단자(i(-)) 사이에 접속된다. 제2-2 가변 저항기(R22)은 제1 완전 차동 증폭기(FDA1)의 부극성 출력 단자(o(-))와 제2 완전 차동 증폭기(FDA2)의 정극성 입력 단자(i(+)) 사이에 접속된다. 제3-1 가변 저항기(R31)은 제1 완전 차동 증폭기(FDA1)의 부극성 입력 단자(i(-))와 제2 완전 차동 증폭기(FDA2)의 부극성 출력 단자(o(-)) 사이에 접속된다. 제3-2 가변 저항기(R32)는 제1 완전 차동 증폭기(FDA1)의 정극성 입력 단자(i(+))와 제2 완전 차동 증폭기(FDA2)의 정극성 출력 단자(o(+)) 사이에 접속된다.

복수의 캐패시터들은 제1-1, 제1-2, 제2-1, 제2-2, 제3-1, 및 제3-2 가변 캐패시터들(C11, C12, C21, C22, C31, C32)을 포함한다. 제1-1 캐패시터(C11)은 제1 입력 단자(IN1)와 제1 완전 차동 증폭기(FDA1)의 부극성 입력 단자(i(-)) 사이에 접속된다. 제1-2 캐패시터(C12)는 제2 입력 단자(IN2)와 제1 완전 차동 증폭기(FDA1)의 정극성 입력 단자(i(+)) 사이에 접속된다. 제2-1 캐패시터(C21)은 제1 완전 차동 증폭기(FDA1)의 부극성 입력 단자(i(-))와 정극성 출력 단자(o(+)) 사이에 접속된다. 제2-2 캐패시터(C22)는 제1 완전 차동 증폭기(FDA1)의 정극성 입력 단자(i(-))와 부극성 출력 단자(o(+)) 사이에 접속된다. 제3-1 캐패시터(C31)는 제2 완전 차동 증폭기(FDA2)의 부극성 입력 단자(i(-))와 정극성 출력 단자(o(+)) 사이에 접속된다. 제3-2 캐패시터(C32)는 제2 완전 차동 증폭기(FDA2)의 정극성 입력 단자(i(+))와 부극성 출력 단자(o(-)) 사이에 접속된다.

바이쿼드 밴드패스 필터의 전달함수는 수학식 1과 같이 산출될 수 있다.

수학식 1에서, V_I1은 제1 입력 단자(IN1)를 통해 입력되는 전압, V_O1은 제1 출력 단자(OUT1)를 통해 출력되는 전압을 의미한다.

한편, 수학식 1의 전달함수를 수학식 2와 같이 게인 값(K), 센터 주파수(ω_p) 및 Q-factor(Q)를 변수로 하는 전달함수로 표현하는 경우, 센터 주파수(ω_p)와 Q-factor(Q)는 가변 저항기들의 저항값들과 가변 캐패시터들의 용량값들을 조정함으로써 변경될 수 있다. 수학식 2에서, s는 라플라스 도메인을 의미한다.

수학식 1의 전달함수를 수학식 2와 같이 게인 값(K), 센터 주파수(ω_p) 및 Q-factor(Q)를 변수로 하는 전달함수로 표현하기 위해서, 수학식 1의 제1-2 가변 저항기(R12)와 제1-3 가변 저항기(R13)가 동일한 저항 값인 제1 저항값(RV1)을 갖도록 설정하고 제1-2 가변 캐패시터(C12)과 제1-3 가변 캐패시터(C13)가 동일한 용량값인 제1 용량값(CV1)을 갖도록 설정할 수 있다. 이 경우, 바이쿼드 밴드패스 필터의 전달함수는 수학식 3과 같이 산출될 수 있다.

결국, 수학식 2 및 수학식 3을 비교 정리하면, 게인 값(K)은 수학식 4와 같이 산출되고, 센터 주파수(ω_p)는 수학식 5와 같이 산출되며, Q-factor(Q)는 수학식 6과 같이 산출될 수 있다.

따라서, 바이쿼드 밴드패스 필터는 도 9a 및 도 9b와 같이 제1-2 가변 저항기(R12)와 제1-3 가변 저항기(R13)의 저항값에 해당하는 제1 저항값(RV1)을 조정함에 의해 센터 주파수(Fc)를 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 9a와 같이 제1 저항 값(RV1)을 120k옴에서 200k옴으로 조정함으로써, 센터 주파수(Fc)를 500kHz에서 300kHz로 변경할 수 있다.

또한, 바이쿼드 밴드패스 필터는 도 9a 및 도 9b와 같이 제1 저항값(RV1)과 제1-1 가변 저항기(R11)의 저항값에 해당하는 제2 저항 값(RV2)을 조정함에 의해 Q-factor(Q)를 변경할 수 있다. 특히, 바이쿼드 밴드패스 필터의 Q-factor(Q)는 도 9a 및 도 9b와 같이 상보적으로(reciprocally) 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 9a와 같이 제1 저항 값(RV1)을 120k옴으로 조정하고, 제2 저항 값(RV2)을 60k옴으로 조정하는 경우 Q-factor(Q)는 0.5가 된다. 또한, 도 9b와 같이 제1 저항 값(RV1)을 60k옴으로 조정하고, 제2 저항 값(RV2)을 120k옴으로 조정하는 경우 Q-factor(Q)는 2가 된다.

한편, 동일한 센터 주파수(Fc)에서는 Q-factor(Q)를 변경하더라도, 제1 저항 값(RV1)에 제1-2 가변 캐패시터(C12)과 제1-3 가변 캐패시터(C13)의 용량 값에 해당하는 제1 용량 값(CV1)을 곱한 값은 도 9a 및 도 9b와 같이 일정해야 한다. 즉, 센터 주파수(Fc)가 500kHz인 경우, Q-factor(Q)가 0.5일 때 제1 저항값(RV1)은 120k옴이고 제1 용량값(CV1)은 2.65pF이다. 또한, 센터 주파수(Fc)가 500kHz인 경우, Q-factor(Q)가 2일 때 제1 저항값(RV1)은 60k옴이고 제1 용량값(CV1)은 5.3pF이다. 따라서, Q-factor(Q)가 0.5일 때와 2일 때, 제1 저항값(RV1)과 제1 용량값(CV1)을 곱한 값은 동일하다.

이상에서는 설명의 편의를 위해 바이쿼드 밴드패스 필터의 제1 입력단자(IN1), 제1 출력단자(OUT1), 제1-1, 제2-1 및 제3-1 가변 저항기들(R11, R21, R31) 및 제1-1, 제2-1 및 제3-1 가변 캐패시터들(C11, C21, C31)을 중심으로 설명하였다. 하지만, 바이쿼드 밴드패스 필터의 제2 입력단자(IN2), 제2 출력단자(OUT2), 제1-2, 제2-2 및 제3-2 가변 저항기들(R12, R22, R32) 및 제1-2, 제2-2 및 제3-2 가변 캐패시터들(C12, C22, C32) 역시 위에서 설명한 바와 실질적으로 동일하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 바이쿼드 밴드패스 필터의 가변 저항기들의 저항값들을 조정하여 센터 주파수를 변경함으로써 통과 대역을 변경할 수 있으며, 가변 저항기들의 저항값들과 가변 캐패시터들의 용량값들을 조정함으로써 통과 대역 폭을 변경할 수 있다.

도 10a 및 도 10b는 가변 저항기들과 가변 캐패시터들을 상세히 보여주는 일 예시도면이다. 도 10a를 참조하면, 바이쿼드 밴드패스 필터의 가변 저항들(R11, R12, R21, R22, R31, R32) 각각은 제1 저항기(R1), 제2 저항기(R2) 및 스위치들(SW1, SW2)을 포함한다.

제1 저항기(R1)와 제2 저항기(R2)는 병렬로 접속된다. 제1 저항기(R1)의 저항값은 제2 저항기(R2)의 저항값과 실질적으로 동일하게 구현될 수 있다. 제2 저항기(R2)의 양단은 스위치들(SW1, SW2)에 접속된다. 즉, 제2 저항기(R2)의 일단은 제1 스위치(SW1)에 접속되고, 타단은 제2 스위치(SW2)에 접속된다.

스위치들(SW1, SW2)은 소정의 제어 신호에 응답하여 턴-온된다. 예를 들어, 스위치들(SW1, SW2)은 제1 전압과 제2 전압 사이에서 스윙하는 제어 신호에 의해 제어될 수 있으며, 제1 전압의 제어 신호가 입력시 응답하여 턴-온되고, 제2 전압의 제어 신호가 입력시 턴-오프도록 설계될 수 있다.

또한, 스위치들(SW1, SW2)이 턴-온되는 경우 가변 저항의 저항기들은 병렬로 접속되므로, 스위치들(SW1, SW2)이 턴-온되는 경우 가변 저항의 저항값은 스위치들(SW1, SW2)이 턴-오프되는 경우 가변 저항의 저항값의 1/2배가 된다. 이 경우, 본 발명은 가변 저항기들의 저항값들과 가변 캐패시터들의 용량값들을 상보적으로(reciprocally) 조정함으로써 Q-factor(Q)를 상보적으로(reciprocally) 변경할 수 있다. 구체적으로, 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 저항들(R21, R22, R31, R32) 각각에 공급되는 제어 신호와 제1-1 및 제1-2 가변 저항기들(R11, R12) 각각에 공급되는 제어 신호를 반대로 제어함으로써, 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 저항기들(R21, R22, R31, R32) 각각의 저항값과 제1-1 및 제1-2 가변 저항기들(R11, R12) 각각의 저항값은 상보적으로(reciprocally) 변경될 수 있다.

예를 들어, 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 저항들(R21, R22, R31, R32) 각각에 제1 전압을 갖는 제어 신호가 공급되는 경우 제1-1 및 제1-2 가변 저항기들(R11, R12) 각각에는 제2 전압을 갖는 제어 신호를 공급함으로써, 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 저항들(R21, R22, R31, R32)의 저항값들을 제1-1 및 제1-2 가변 저항기들(R11, R12)의 저항값들의 1/2배로 제어할 수 있다. 또한, 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 저항들(R21, R22, R31, R32) 각각에 제2 전압을 갖는 제어 신호가 공급되는 경우 제1-1 및 제1-2 가변 저항기들(R11, R12) 각각에는 제1 전압을 갖는 제어 신호를 공급함으로써, 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 저항들(R21, R22, R31, R32)의 저항값들을 제1-1 및 제1-2 가변 저항기들(R11, R12)의 저항값들의 2배로 제어할 수 있다.

도 10b를 참조하면, 바이쿼드 밴드패스 필터의 가변 캐패시터들(C11, C12, C21, C22, C31, C32) 각각은 제1 캐패시터(C1), 제2 캐패시터(C2) 및 스위치들(SW3, SW4)을 포함한다.

제1 캐패시터(C1)와 제2 캐패시터(C2)는 병렬로 접속된다. 제1 캐패시터(C1)의 용량값은 제2 캐패시터(C2)의 용량값과 실질적으로 동일하게 구현될 수 있다. 제2 캐패시터(C2)의 양단은 스위치들(SW3, SW4)에 접속된다. 즉, 제2 캐패시터(C2)의 일단은 제3 스위치(SW3)에 접속되고, 타단은 제4 스위치(SW4)에 접속된다.

스위치들(SW3, SW4)은 소정의 제어 신호에 응답하여 턴-온된다. 예를 들어, 스위치들(SW3, SW4)은 제1 전압과 제2 전압 사이에서 스윙하는 제어 신호에 의해 제어될 수 있으며, 제1 전압의 제어 신호가 입력시 응답하여 턴-온되고, 제2 전압의 제어 신호가 입력시 턴-오프도록 설계될 수 있다.

또한, 스위치들(SW3, SW4)이 턴-온되는 경우 가변 캐패시터의 캐패시터들은 병렬로 접속되므로, 스위치들(SW3, SW4)이 턴-온되는 경우 가변 캐패시터의 용량값은 스위치들(SW1, SW2)이 턴-오프되는 경우 가변 캐패시터의 용량값의 1/2배가 된다. 결국, 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 캐패시터들(C21, C22, C31, C32) 각각에 공급되는 제어 신호와 제1-1 및 제1-2 가변 캐패시터들(R11, R12) 각각에 공급되는 제어 신호를 반대로 제어함으로써, 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 캐패시터기들(C21, C22, C31, C32) 각각의 용량값과 제1-1 및 제1-2 가변 캐패시터들(C11, C12) 각각의 용량값은 상보적으로(reciprocally) 변경될 수 있다.

도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 노이즈 필터를 상세히 보여주는 회로도이다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 노이즈 필터는 바이쿼드 밴드패스 필터로 구현될 수 있다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 바이쿼드 밴드패스 필터는 single-ended type으로 구현되며, 두 개의 차동 증폭기(differential amplifier), 복수 개의 가변 저항기들, 복수 개의 가변 캐패시터들, 및 반전 증폭기를 포함한다. 바이쿼드 밴드패스 필터는 도 6과 같이 가변 저항기들의 저항값들을 조정함으로써 센터 주파수(ω_p)를 변경할 수 있다. 또한, 바이쿼드 밴드패스 필터는 가변 저항기들과 가변 캐패시터들을 조정함으로써 Q-factor를 상보적으로(reciprocally) 변경할 수 있다. 도 8과 같이 Q-factor가 클수록 통과 대역 폭(bpw)이 좁아지고, Q-factor가 작을수록 통과 대역 폭(bpw)이 넓어진다. 결국, 본 발명은 가변 저항기들의 저항값들을 조정하여 센터 주파수(ω_p)를 변경함으로써 통과 대역을 변경할 수 있으며, 가변 저항기들의 저항값들과 가변 캐패시터들의 용량값들을 조정함으로써 통과 대역 폭(bpw)을 변경할 수 있다.

이하에서, 도 11을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 바이쿼드 밴드패스 필터를 상세히 살펴본다. 바이쿼드 밴드패스 필터는 제1 입력 단자(IN1), 제1 출력 단자(OUT1), 제1 및 제2 차동 증폭기들(DA1, DA2), 복수의 가변 저항기들(R11, R21, R31), 복수의 가변 캐패시터들(C11, C21, C31), 및 반전 증폭기(IA)를 포함한다.

제1 입력 단자(IN1)는 Rx 라인에 접속된다. 제1 및 제2 차동 증폭기들(DA1, DA2) 각각은 부극성 입력 단자(-), 정극성 입력 단자(+), 및 출력 단자(o)를 포함한다. 제1 출력단자(OUT1)는 제2 차동 증폭기(DA2)의 출력 단자(o)에 접속된다.

복수의 가변 저항기들은 제1, 제2, 및 제3 가변 저항기들(R11, R21, R31)을 포함한다. 제1 가변 저항기(R11)는 제1 차동 증폭기(DA1)의 부극성 입력 단자(-)와 출력 단자(o) 사이에 접속된다. 제2 가변 저항기(R21)는 제1 차동 증폭기(DA1)의 출력 단자(o)와 제2 차동 증폭기(DA2)의 부극성 입력 단자(-) 사이에 접속된다. 제3 가변 저항기(R31)는 제1 차동 증폭기(DA1)의 부극성 입력 단자(-)와 제2 차동 증폭기(FDA2)의 출력 단자(o) 사이에 접속된다.

복수의 캐패시터들은 제1, 제2, 및 제3 가변 캐패시터들(C11, C21, C31)을 포함한다. 제1 캐패시터(C11)는 제1 입력 단자(IN1)와 제1 차동 증폭기(FDA1)의 부극성 입력 단자(-) 사이에 접속된다. 제2 캐패시터(C21)는 제1 차동 증폭기(FDA1)의 부극성 입력 단자(-)와 출력 단자(o) 사이에 접속된다. 제3 캐패시터(C31)는 제2 차동 증폭기(DA2)의 부극성 입력 단자(-)와 출력 단자(o) 사이에 접속된다.

반전 증폭기(IA)는 제1 출력 단자(OUT1)와 제2 차동 증폭기(DA2)의 출력 단자(o) 사이에 접속된다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 바이쿼드 밴드패스 필터의 전달함수는 수학식 1과 같이 산출될 수 있다. 이때, 제2 및 제3 가변 저항기들(R2, R3)가 동일한 저항 값인 제1 저항값(RV1)을 갖도록 설정하고 제1-2 가변 캐패시터(C12)과 제1-3 가변 캐패시터(C13)가 동일한 용량값인 제1 용량값(CV1)을 갖도록 설정하는 경우, 바이쿼드 밴드패스 필터의 전달함수는 수학식 3과 같이 산출될 수 있다. 그러므로, 게인 값(K)은 수학식 4와 같이 산출되고, 센터 주파수(ω_p)는 수학식 5와 같이 산출되며, Q-factor(Q)는 수학식 6과 같이 산출될 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 바이쿼드 밴드패스 필터의 가변 저항기들(R11, R21, R31) 각각은 도 10a를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하게 구현될 수 있으며, 가변 캐패시터들(C11, C21, C31) 각각은 도 10b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하게 구현될 수 있다.

한편, 사용자가 신체 일부분으로 터치 스크린 패널(TSP)에 접촉하는 경우와 펜으로 터치 스크린 패널(TSP)에 접촉하는 경우 터치 센서들 각각의 차지 변화량과 노이즈가 달라질 수 있다. 이로 인해, 사용자가 신체 일부분으로 터치 스크린 패널(TSP)에 접촉하는 경우에 맞게 노이즈 필터를 설정한 경우, 펜으로 터치 스크린 패널(TSP)에 접촉하는 경우에는 노이즈가 제거되지 않을 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 본 발명은 사용자가 신체 일부분으로 터치 스크린 패널(TSP)에 접촉하는 경우와 펜으로 접촉하는 경우를 감지하고, 사용자가 신체 일부분으로 접촉하는 경우와 펜으로 접촉하는 경우에 바이쿼드 밴드패스 필터의 통과 대역 및 통과 대역 폭을 변경하도록 구현될 수 있다. 그 결과, 본 발명은 터치 센서들 각각의 차지 변화량의 노이즈를 최소화할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 노이즈 필터를 바이쿼드 밴드패스 필터로 구현하고 바이쿼드 밴드패스 필터의 가변 저항기들의 저항값들을 조정하여 센터 주파수를 변경함으로써 통과 대역을 변경할 수 있으며, 가변 저항기들의 저항값들과 가변 캐패시터들의 용량값들을 조정함으로써 통과 대역 폭을 변경할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 제품 출하 전에 터치 센서들 각각의 차지 변화량의 노이즈 제거에 최적화되도록 통과 대역 및 통과 대역 폭을 미리 변경할 수 있으므로, 터치 센서들 각각의 차지 변화량의 노이즈를 최소화할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

DIS: 표시패널 10: 게이트 구동회로
20: 데이터 구동회로 30: 타이밍 콘트롤러
70: 호스트 시스템 TSP: 터치 스크린 패널
40: 터치 구동회로 41: Tx 구동회로
42: Rx 구동회로 50: 터치 좌표 산출부
NF: 노이즈 필터 INT: 적분기
SHA: 샘플링 회로 MUX: 멀티플렉서
ADC: 아날로그 디지털 변환기

Claims

Tx 라인들, Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린 패널;
상기 Tx 라인들에 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로; 및
상기 Rx 라인들을 통해 수신된 상기 터치 센서들의 차지 변화량들을 샘플링하여 디지털 데이터인 터치 로우 데이터들로 변환하는 Rx 구동회로를 포함하고,
상기 Rx 구동회로는,
상기 Rx 라인으로부터 수신되는 신호들의 노이즈를 제거하는 노이즈 필터;
상기 노이즈 필터를 통과한 차지 변화량들을 누적하는 적분기;
상기 적분기의 누적 차지 변화량을 샘플링하는 샘플링 회로; 및
상기 샘플링 회로에 의해 샘플링된 차지 변화량을 상기 터치 로우 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 포함하며,
상기 노이즈 필터는,
제k(k는 자연수) Rx 라인에 접속된 제1 입력 단자;
제k+1 Rx 라인에 접속된 제2 입력 단자; 및
가변 저항기들과 가변 캐패시터들을 포함하는 바이쿼드 밴드패스 필터인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 바이쿼드 밴드패스 필터는,
상기 가변 저항기들의 저항값들을 조정함으로써 통과 대역을 변경하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 바이쿼드 밴드패스 필터는,
상기 가변 저항기들의 저항값들과 상기 가변 캐패시터들의 용량값들을 조정함으로써 Q-factor를 변경하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 바이쿼드 밴드패스 필터는,
부극성 입력 단자, 정극성 입력 단자, 정극성 출력 단자 및 부극성 출력 단자를 포함하는 제1 완전 차동 증폭기;
부극성 입력 단자, 정극성 입력 단자, 정극성 출력 단자 및 부극성 출력 단자를 포함하는 제2 완전 차동 증폭기;
상기 제2 완전 차동 증폭기의 정극성 출력 단자에 접속된 제1 출력단자;
상기 제2 완전 차동 증폭기의 부극성 출력 단자에 접속된 제2 출력단자;
상기 제1 입력 단자와 상기 제1 완전 차동 증폭기의 부극성 입력 단자 사이에 접속된 제1-1 캐패시터;
상기 제1 완전 차동 증폭기의 부극성 입력 단자와 정극성 출력 단자 사이에 접속된 제2-1 캐패시터;
상기 제2 완전 차동 증폭기의 부극성 입력 단자와 정극성 출력 단자 사이에 접속된 제3-1 캐패시터;
상기 제1 완전 차동 증폭기의 부극성 입력 단자와 정극성 출력 단자 사이에 접속된 제1-1 가변 저항기;
상기 제1 완전 차동 증폭기의 정극성 출력 단자와 상기 제2 완전 차동 증폭기의 부극성 입력 단자 사이에 접속된 제2-1 가변 저항기; 및
상기 제1 완전 차동 증폭기의 부극성 입력 단자와 상기 제2 완전 차동 증폭기의 부극성 출력 단자 사이에 접속된 제3-1 가변 저항기를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 바이쿼드 밴드패스 필터는,
상기 제2 입력 단자와 상기 제1 완전 차동 증폭기의 정극성 입력 단자 사이에 접속된 제1-2 캐패시터;
상기 제1 완전 차동 증폭기의 정극성 입력 단자와 부극성 출력 단자 사이에 접속된 제2-2 캐패시터;
상기 제2 완전 차동 증폭기의 정극성 입력 단자와 부극성 출력 단자 사이에 접속된 제3-2 캐패시터;
상기 제1 완전 차동 증폭기의 정극성 입력 단자와 부극성 출력 단자 사이에 접속된 제1-2 가변 저항기;
상기 제1 완전 차동 증폭기의 부극성 출력 단자와 상기 제2 완전 차동 증폭기의 정극성 입력 단자 사이에 접속된 제2-2 가변 저항기; 및
상기 제1 완전 차동 증폭기의 정극성 입력 단자와 상기 제2 완전 차동 증폭기의 정극성 출력 단자 사이에 접속된 제3-2 가변 저항기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 저항기들은 제1 저항값을 갖고, 상기 제1-1 및 제1-2 가변 저항기들은 제2 저항값을 가지며, 상기 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 캐패시터들은 제1 용량값을 갖고, 상기 제1-1 및 제1-2 가변 캐패시터들은 제2 용량값을 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 가변 저항기들 각각은,
제1 저항기;
상기 제1 저항기와 병렬로 접속되는 제2 저항기;
상기 제2 저항기의 일단에 접속된 제1 스위치; 및
상기 제2 저항기의 타단에 접속된 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 가변 캐패시터들 각각은,
제1 캐패시터;
상기 제1 캐패시터와 병렬로 접속되는 제2 캐패시터; 및
상기 제2 캐패시터의 일단에 접속된 제3 스위치; 및
상기 제2 캐패시터의 타단에 접속된 제4 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 스위치들 각각은 제1 전압을 갖는 제어 신호가 입력되는 경우 턴-온되고, 제2 전압을 갖는 제어 신호가 입력되는 경우 턴-오프되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 저항기들의 제1 및 제2 스위치들과 상기 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 캐패시터들의 제3 및 제4 스위치들에 상기 제1 전압을 갖는 제어 신호가 입력되는 경우, 상기 제1-1 및 제1-2 가변 저항기들의 제1 및 제2 스위치들과 상기 제1-1 및 제1-2 캐패시터들의 제3 및 제4 스위치들에는 상기 제2 전압의 제어 신호가 입력되고,
상기 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 저항기들의 제1 및 제2 스위치들과 상기 제2-1, 제2-2, 제3-1 및 제3-2 가변 캐패시터들의 제3 및 제4 스위치들에 상기 제2 전압을 갖는 제어 신호가 입력되는 경우, 상기 제1-1 및 제1-2 가변 저항기들의 제1 및 제2 스위치들과 상기 제1-1 및 제1-2 캐패시터들의 제3 및 제4 스위치들에는 상기 제1 전압의 제어 신호가 입력되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
Tx 라인들, Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린 패널을 구비하는 터치 스크린 장치의 구동방법에 있어서,
상기 Tx 라인들에 구동펄스를 공급하는 단계; 및
상기 Rx 라인들을 통해 수신된 상기 터치 센서들의 차지 변화량들을 샘플링하여 디지털 데이터인 터치 로우 데이터들로 변환하는 단계를 포함하고,
상기 Rx 라인들을 통해 수신된 상기 터치 센서들의 차지 변화량들을 샘플링하여 디지털 데이터인 터치 로우 데이터들로 변환하는 단계는,
가변 저항기들과 가변 캐패시터들을 포함하는 바이쿼드 밴드패스 필터를 이용하여 상기 Rx 라인으로부터 수신되는 신호들의 노이즈를 제거하는 단계;
노이즈 필터를 통과한 차지 변화량들을 누적하는 단계;
적분기의 출력을 샘플링하는 단계; 및
샘플링 회로에 의해 샘플링된 전압을 상기 터치 로우 데이터로 변환하는 단계를 포함하고,
상기 바이쿼드 밴드패스 필터는, 제k(k는 자연수) Rx 라인에 접속된 제1 입력 단자; 및 제k+1 Rx 라인에 접속된 제2 입력 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 구동방법.