차동 센싱 방법을 이용한 상호 정전 용량 터치 스크린 패널의 검출 회로

Abstract

최근 터치 스크린 인터페이스는 가장 널리 쓰이는 사용자 인터페이스로 스마트 폰을 비롯해 태블릿 PC, 노트북 PC 더 나아가 대형 디스플레이에 까지 점차 확대 적용되고 있다. 이는 터치 스크린 인터페이스의 직관적이고 편리한 특징과 이를 바탕으로 개발된 수 많은 어플리케이션의 효과라고 할 수 있다. 그러나 이러한 편리함 이면에 터치 스크린 패널을 디스플레이 패널 위에 부착한 결과 디스플레이 투과성이 감소하며 제품의 두께를 증가시키는 원인이 되어 왔다. 이에 더 얇고 투과성이 좋은 제품에 대한 시장 수요는 커져왔고 그 결과 시장의 요구에 부합하는 특성을 갖는 일체형 터치 스크린 패널구조인 In-cell과 On-cell 구조가 등장하였다. 이러한 일체형 패널의 경우 기존의 부착형 터치 스크린 패널에 존재하던 air-gap이 사라지고 디스플레이 패널과 터치 센서 전극 사이의 거리가 줄어들어 보다 얇고 투과성이 좋아진 반면, 디스플레이 패널로부터 받는 노이즈의 영향은 심화되었다. 또한 디스플레이 노이즈 이외에도 charger noise, hum, lamp noise 등의 다양한 노이즈가 터치 패널의 구조 발전과 관계없이 여전히 문제가 되고 있다. 이러한 다양한 노이즈 환경에서 사용자에게 동일한 터치 감도를 제공하기 위해서는 높은 SNR을 갖는 터치 검출 회로 개발이 필수적이다. 이에 본 논문에서는 터치 스크린 패널용 터치 검출 회로(Touch Screen Panel Readout Circuit)의 신호 대 잡음 비(SNR)를 증가시키기 위하여 새로운 차동 센싱 방법(Differential Sensing Method)을 제안한다. 이 새로운 방식은 한 채널 당 두 개의 센싱 회로가 터치 정보를 갖는 신호와 노이즈 제거용 신호를 생성한다. 이 두 개의 출력의 차이를 입력 받아 노이즈를 제거하고 그 크기를 증폭하여 효과적으로 SNR을 향상시킨다. |Touch screen interfaces have recently become the most prevailing user interaction (UI) for mobile devices because of its intuitive convenience. In-cell or on-cell type touch screen panels are expected to become mainstream as the market needs higher transmittance and a thinner module. However, these types disclose the poor noise robustness because the touch sensor is closer to the display panel than the conventional add-on type touch screen panel. Therefore the signal-to-noise ratio (SNR) of the read-out integrated circuit (ROIC) needs to be enhanced to be used for in-cell or on-cell touch screen panel. An ROIC using differential sensing between adjacent channels was previously introduced to reduce common noise. However if the noises occurring to the adjacent two channels are not exactly equal, this method does not remove the noise effectively. In addition, this method does not work for local noise such as charger noise. Therefore in this paper, I propose an ROIC for a touch screen panel which overcomes the limitations of the previous differential sensing methods as mentioned above. A sensing channel of the proposed ROIC is composed of two identical charge amps. Regardless of the noise type, the noise appearing on the output signals of these two charge amps are equal. Therefore, the display coupled noise or local noise does not remain on the differential signal of these two signals. As a result, the proposed ROIC can cancel the local noise as well as common noise using same differential sensing method. In addition, the proposed method amplifies the signal after differential sensing improve SNR effectively.; Touch screen interfaces have recently become the most prevailing user interaction (UI) for mobile devices because of its intuitive convenience. In-cell or on-cell type touch screen panels are expected to become mainstream as the market needs higher transmittance and a thinner module. However, these types disclose the poor noise robustness because the touch sensor is closer to the display panel than the conventional add-on type touch screen panel. Therefore the signal-to-noise ratio (SNR) of the read-out integrated circuit (ROIC) needs to be enhanced to be used for in-cell or on-cell touch screen panel. An ROIC using differential sensing between adjacent channels was previously introduced to reduce common noise. However if the noises occurring to the adjacent two channels are not exactly equal, this method does not remove the noise effectively. In addition, this method does not work for local noise such as charger noise. Therefore in this paper, I propose an ROIC for a touch screen panel which overcomes the limitations of the previous differential sensing methods as mentioned above. A sensing channel of the proposed ROIC is composed of two identical charge amps. Regardless of the noise type, the noise appearing on the output signals of these two charge amps are equal. Therefore, the display coupled noise or local noise does not remain on the differential signal of these two signals. As a result, the proposed ROIC can cancel the local noise as well as common noise using same differential sensing method. In addition, the proposed method amplifies the signal after differential sensing improve SNR effectively.