KR101582597B1 - Method and Apparatus of touch screen control using frequency division sensing - Google Patents
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Abstract
Translated fromKorean
Description
Translated fromKorean본 발명은 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 정전용량방식의 터치스크린패널의 터치된 위치 감지시, 터치감지 처리 속도를 향상시킬 수 있도록 한 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a touch screen control apparatus and method, and more particularly, to a touch screen control apparatus and method using frequency division sensing capable of improving a touch sensing processing speed when sensing a touched position of a capacitive touch screen panel .
최근 키보드, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 디지타이저(digitizer) 등의 다양한 입력장치들이 사용자와 가전기기 또는 각종 정보통신기기 사이의 인터페이스를 구성하기 위해 사용되고 있다. 그러나, 상술한 바와 같은 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 손이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치 스크린 패널(touch screen panel)의 터치스크린 장치가 제안되었다.Recently, various input devices such as a keyboard, a mouse, a trackball, a joystick, and a digitizer have been used to configure an interface between a user and a home appliance or various information communication devices. However, the use of the above-described input device has a drawback in that it is required to learn how to use it and occupies a space, which makes it difficult to improve the completeness of the product. Therefore, there is a growing demand for an input device that is convenient and simple and can reduce malfunctions. A touch screen device of a touch screen panel has been proposed in which a user directly touches a screen with a hand or a pen to input information according to the request.
현재는 스마트폰 또는 태블릿 PC에 많이 적용되며, 주로 LCD 패널위에 얇은 투명막상에 다양한 향태의 전극 패턴을 형성하고, 일부 전극을 통해 입력 파형을 구동하고 각각의 출력 전극을 순차적으로 검사하여 터치 여부를 판단하는 기술이다.Currently, it is widely applied to smartphones or tablet PCs. It mainly forms electrode patterns of various orientations on a thin transparent film on an LCD panel, drives an input waveform through some electrodes, sequentially tests each output electrode, It is the technology to judge.
터치스크린의 구동방식은 이러한 전극의 종류와 형태에 따라서 저항막 방식과 정전용량 방식 터치스크린으로 크게 나뉘어 진다.The driving method of the touch screen is largely divided into the resistance film type and the capacitive type touch screen depending on the type and shape of the electrode.
저항방식은 두장의 투명전극판의 가장자리에 일정 전압을 가하고 이들 투명 전극판들이 터치 압력에 의해 서로 접촉이 되면 접촉된 지점부터 전극판 가장자리까지의 저항값을 검출하여 접촉된 지점의 (x,y) 좌표를 계산해 내는 방식이다.In the resistance method, when a certain voltage is applied to the edges of two transparent electrode plates and the transparent electrode plates are in contact with each other due to the touch pressure, the resistance value from the contact point to the edge of the electrode plate is detected, ) The coordinates are calculated.
반면에 정전용량식 터치스크린은 투명 전극판에 가해진 압력 대신 인체 (손가락 등)가 근접하면 변화되는 전극의 정전 용량값의 변화를 검출해서 터치가 된 위치를 계산해 내는 방식이다.On the other hand, a capacitive touch screen detects a change in the capacitance value of an electrode that changes when a human body (a finger, etc.) approaches, instead of the pressure applied to the transparent electrode plate, and calculates a touched position.
정전용량식 터치스크린은 두장의 투명전극판을 주로 가로 세로의 교차선 패턴 또는 마름모꼴 패턴으로 형성하여 사용한다.The capacitive touch screen is formed by forming two transparent electrode plates in an intersecting line pattern or a rhombic pattern mainly in the horizontal and vertical directions.
이러한 정전용량 방식에는 다시 자기정전용량방식과 상호정전용량방식으로 나누어지며, 자기정전용량방식은 터치발생시에 각 투명전극 교차선의 자체 정전용량이 변하게 되며 이를 감지하여 터치 위치를 찾아내는 방식이다.The electrostatic capacitance method is divided into the self capacitance type and the mutual capacitance type. In the self capacitance type, the self capacitance of each transparent electrode intersection line is changed when the touch is generated, and the touch position is detected by sensing the capacitance.
상호정전용량방식은 가로 세로의 두개의 투명전극 교차선간의 상호 정전용량의 변화량을 감지하여 여러개의 인체 접촉점의 위치를 동시에 찾아내는 방식으로 현재의 스마트폰 등에 가장 많이 사용되는 방식이다.The mutual capacitance method detects the mutual capacitance variation between two transparent electrode intersecting lines in the horizontal and vertical directions and locates several human touch points at the same time, and is the most widely used method in current smart phones.
터치스크린이 휴대폰과 태블릿 PC에서 점차적으로 노트북PC, 데스크톱PC, TV, 광고용 LCD (디지털사이니지), 교육용 전자칠판, 의료용 모니터, 게임용 모니터 등에도 적용되기 시작하였다. 따라서 대형 터치스크린 컨트롤러의 수요가 늘고 있다. 이러한 종래의 터치스크린 컨트롤러에 대해 이하 설명한다.Touch screens have gradually begun to be applied to mobile phones and tablet PCs, such as notebook PCs, desktop PCs, TVs, commercial LCDs (digital signage), educational electronic boards, medical monitors, and gaming monitors. Therefore, the demand for large touch screen controllers is increasing. Such a conventional touch screen controller will be described below.
종래에는 터치스크린 패널의 열방향 라인의 TX line (transmit line)에 구형파 (사각파)를 순차적으로 가하고, TX line과 교차하는 패널의 행방향 라인의 RX line (Receive line)에서 출력파형을 읽어 내어 신호를 증폭하거나 적분을 하여 전하량을 전압으로 전환시킨다.Conventionally, a rectangular wave (square wave) is sequentially applied to a TX line of a column directional line of a touch screen panel, and an output waveform is read from an RX line (Receive line) of a row directional line of a panel intersecting the TX line The signal is amplified or integrated to convert the charge to a voltage.
터치가 된 경우와 터치가 안된 경우에 이 전환된 전압값이 다른 값을 가지게 된다. 각 TX line과 RX line의 전압값을 순차적으로 검사하여 TX line과 RX line의 교차점에 터치가 발생했는지를 검출하는 기법이다.When the touch is made and the touch is not made, the converted voltage value has a different value. It is a technique to sequentially detect the voltage value of each TX line and RX line and detect whether a touch occurs at the intersection of TX line and RX line.
이때 TX line 하나 마다 모든 RX line에서 값을 읽어내고 신호처리를 할 수 있도록 구형파를 TX line 하나에 지속적으로 구동시켜야 한다. 따라서 필요한 구동신호의 개수는 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.At this time, it is necessary to continuously drive a square wave to one TX line so that the signal can be read out and read out from every RX line every TX line. Therefore, the number of necessary driving signals can be expressed by the following equation (1).
여기서
대형 터치스크린의 경우
또한 종래의 터치스크린 컨트롤러 방식의 문제점은 시간도메인상에서 신호처리를 하기 때문에 다양한 주파수의 노이즈와 간섭신호가 터치 감지 신호와 중첩되어서 터치 유무 판단의 정확도를 크게 저하 시키는 문제가 있다. 특히 대형 터치 스크린 패널의 경우에 LCD의 HSYNC, VSYNC, 전원 노이즈가 터치신호에 더욱 크게 영향을 미치는 현상이 있어서 터치 감지 성능을 향상 시키는 새로운 기법이 요구되고 있는 실정이다.In addition, since the conventional touch screen controller performs signal processing in the time domain, noise and interference signals of various frequencies are superimposed on the touch detection signal, thereby significantly degrading the accuracy of touch detection. In particular, HSYNC, VSYNC, and power noise of the LCD have a greater influence on the touch signal in the case of a large touch screen panel, and a new technique for improving the touch sensing performance is required.
또한 대형 터치스크린의 높은 LCD 해상도에 맞게 터치스크린 해상도 역시 높은 사양이 요구되어서 많은 채널을 필요로 하여 터치 감지 처리속도가 느려지는 문제가 있다. 만약 기존의 소형 터치스크린용 컨트롤러 기술을 사용하게 되면 필요한 채널 수를 만족시키기 위해 여러 개여 컨트롤러칩을 사용해야 하는 문제가 있다. 대형 LCD에서 발생하는 노이즈와 높은 선저항 성분에 의해 터치 감도의 저하가 발생하여 높은 터치 해상도를 달성하기 어려운 문제가 있다.
Also, in order to meet the high LCD resolution of a large touch screen, the touch screen resolution also requires a high specification, which requires a lot of channels, which slows down the touch detection processing speed. If you use the existing small touchscreen controller technology, you have to use several controller chips to meet the required number of channels. There is a problem that it is difficult to achieve a high touch resolution due to the deterioration of the touch sensitivity due to the noise generated by the large LCD and the high linear resistance component.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 정전용량방식의 터치스크린패널의 터치된 위치 감지시, 터치감지 처리 속도를 향상시킬 수 있도록 한 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a touch screen control apparatus and method using frequency division sensing that can improve a touch sensing processing speed when sensing a touched position of a capacitive touch screen panel The purpose is to provide.
본 발명의 다른 목적은 상호 정전용량방식 터치스크린의 다수의 인체접촉 위치를 찾아내는 방식이 적용 가능한 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling a touch screen using a frequency division sensing method applicable to a method of detecting a plurality of human touching positions of a mutual capacitance type touch screen.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치는, 열방향 라인(TX line)과 행방향 라인(RX line)으로 이루어진 터치스크린 패널; 서로 다른 주파수의 정현파를 서로 인터리빙된 하나의 구동신호로 만들어서 동시에 상기 터치스크린패널의 TX line에 구동신호를 인가하는 구동신호 인가부; 상기 터치스크린 패널의 터치된 위치의 RX line의 센스신호를 각각 개별적으로 고속푸리에변환에 의해 변환된 주파수 도메인 신호의 주파수 전력밀도를 분석하여 원래의 TX line의 구동신호를 분리하는 센스신호 처리부; 및 상기 분리된 구동신호의 전력밀도를 분석하여 상호정전용량 방식의 터치스크린에서 터치를 감지하는 분석부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a touch screen control apparatus using frequency division sensing, including: a touch screen panel including a TX line and a RX line; A drive signal applying unit for making sinusoidal waves of different frequencies into one interleaved drive signal and simultaneously applying a drive signal to a TX line of the touch screen panel; A sense signal processing unit for analyzing the frequency power density of the frequency domain signal converted by the fast Fourier transform for the sense signal of the RX line at the touched position of the touch screen panel to separate the drive signal of the original TX line; And an analyzer for analyzing the power density of the separated driving signal and sensing a touch on the mutual capacitance type touch screen.
본 발명의 다른 면에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방법은, 상호정전용량 방식의 터치스크린 패널의 열방향 라인(TX line)에 각기 다른 주파수의 구동신호를 동시에 인가하는 단계; 상기 터치스크린 패널의 행방향 라인(RX line)의 센스 신호를 순차적으로 읽어내어 증폭한 후, 그 증폭된 센스신호를 푸리에변환해서 주파수 도메인으로 변환하는 단계; 상기 주파수 도메인에서 주파수 전력밀도를 분석하여 원래의 구동신호의 성분을 분리하는 단계; 및 상기 분리된 구동신호의 전력밀도를 분석하여 상호정전용량 방식의 터치스크린상의 터치를 감지하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a touch screen using frequency division sensing, the method including simultaneously applying driving signals having different frequencies to a column line (TX line) of a touch panel of a mutual capacitive type; Sequentially reading and amplifying a sense signal in a row direction line (RX line) of the touch screen panel, and then performing Fourier transform on the amplified sense signal to convert the amplified sense signal into a frequency domain; Analyzing the frequency power density in the frequency domain to separate the components of the original driving signal; And sensing the touch on the touch screen of the mutual capacitive type by analyzing the power density of the separated drive signal.
본 발명의 또 다른 면에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방법은, 열방향 라인(TX line)과 행방향 라인(RX line)으로 이루어진 터치스크린 패널에서 서로 다른 주파수의 정현파를 구동신호로 만들어서 동시에 상기 터치스크린패널의 TX line에 구동신호를 인가하며, 상기 터치스크린 패널의 RX line의 센스신호를 개별적으로 푸리에변환에 의해 주파수 도메인 신호로 변환시키고, 이 신호의 주파수 전력밀도를 분석하여 전력밀도의 크기 또는 위상의 변화를 감지하여 각 TX line과 RX line에 터치가 발생했는지 유무를 판단한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a touch screen using frequency division sensing, the method comprising: converting a sine wave having a different frequency into a driving signal in a touch screen panel including a TX line and a RX line A driving signal is applied to the TX line of the touch screen panel, a sense signal of the RX line of the touch screen panel is individually converted into a frequency domain signal by Fourier transform, and the frequency power density of the signal is analyzed, And determines whether or not a touch occurs in each TX line and RX line.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 터치스크린 패널의 구동신호를 동시에 구동하고, 각각의 수신신호에서 구동신호를 분리해 내는 방식으로서, 터치 위치 검출시간을 대폭 줄일 수 있어 기존 기법 대비 터치 감지 속도가 크게 빠르며, 노이즈 제거를 효율적으로 할 수 있는 효과가 있다. 따라서 본 발명은 소형 터치스크린의 성능 개선뿐만 아니라 대형 터치스크린의 고속 터치 감지 처리에 유리한 효과가 있다.According to the present invention, the driving signal of the touch screen panel is driven at the same time, and the driving signal is separated from each reception signal. The present invention can greatly reduce the touch position detection time, And the noise can be efficiently removed. Therefore, the present invention is advantageous not only in improving the performance of a small touch screen but also in high speed touch sensing processing of a large touch screen.
또한 처리 속도를 많이 요구하는 멀티 터치 처리에도 강점이 있는 효과가 있다.In addition, there is a strong point in multi-touch processing that requires a high processing speed.
또한 구동신호의 기준 주파수와 각 TX line 간의 주파수 간격을 조정할 수 있어서 노이즈가 많이 발생하는 주파수 대역을 피해서 구동신호를 생성할 수 있어서 노이즈를 피하는 효과가 있다.
Also, since the frequency interval between the reference frequency of the drive signal and each TX line can be adjusted, the drive signal can be generated while avoiding the frequency band where a lot of noise is generated, thereby avoiding noise.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방법을 설명하기 위한 예시도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치의 구성도이고,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 TX line의 터치여부에 따른 주파수 도메인 신호 특성 파형도이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법을 보인 흐름도이다.FIG. 1 is a view for explaining a touch screen control method using frequency division sensing according to an embodiment of the present invention, and FIG.
2 is a block diagram of a touch screen control apparatus using frequency division sensing according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 and FIG. 4 are frequency domain signal characteristic waveforms according to whether or not a TX line is touched according to the present invention,
5 is a flowchart illustrating an apparatus and method for controlling a touch screen using frequency division sensing according to an embodiment of the present invention.
하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.It should be understood that the specific details of the invention are set forth in the following description to provide a more thorough understanding of the present invention and that the present invention may be readily practiced without these specific details, It will be clear to those who have knowledge.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, with reference to the parts necessary for understanding the operation and operation according to the present invention.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 터치스크린 패널 구동신호를 동시에 구동하고 각각의 수신신호에서 구동신호를 분리해 내는 방식으로서 터치위치 검출 시간을 대폭 줄일 수 있기 때문에 대형 터치스크린에 적합한 기법이며, 소형 터치스크린에 적용시 터치 감지 처리 속도를 더욱 높일 수 있다.The present invention solves the above problem by simultaneously driving a touch screen panel driving signal and separating a driving signal from each received signal, thereby reducing a touch position detection time. This technique is suitable for a large touch screen, When applied to the touch screen, the touch detection processing speed can be further increased.
본 발명은 구동신호로서 일정 주파수 간격의 정현파 또는 구형파 등의 반복적인 신호를 동시에 터치스크린 패널의 드라이브 라인(열방향 라인(TX line))에 가하고 터치스크린 패널의 센스 라인(행방향 라인(RX line))에서 센스 신호를 순차적으로 측정하고 증폭하여 주파수도메인으로 변환하여 구동된 신호의 주파수전력밀도를 측정하는 방식을 수행한다.The present invention applies a repetitive signal such as a sinusoidal wave or a square wave having a predetermined frequency interval to a drive line (a column line (TX line) of a touch screen panel at the same time as a drive signal and outputs a sense line ) Sequentially measures and amplifies a sense signal, converts the sensed signal into a frequency domain, and measures the frequency power density of the driven signal.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방식을 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 1 is a diagram for explaining a touch screen control method using frequency division sensing according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방식은 터치스크린 패널(10)의 아래의 TX line에 각기 다른 주파수의 구동신호를 동시에 가하고, 터치스크린 패널(10)의 오른편 RX line의 스위치를 하나씩 켜서 센스 신호를 순차적으로 읽어내고 증폭하게 된다. 본 발명에서 구동신호로는 협대역 주파수 특성을 가지는 sin파 또는 cos파 등의 정현파가 적합하지만, 삼각파 혹은 구형파를 사용할 수도 있다.Referring to FIG. 1, the touch screen control method using frequency division sensing according to the present invention simultaneously applies driving signals of different frequencies to the TX line below the
이후, 증폭된 센스 신호를 푸리에변환(Fourier Transform)을 통해 주파수 도메인으로 변환하고, 주파수도메인에서 주파수전력밀도를 분석하여 원래의 TX 구동신호의 성분을 분리해 내게 되는 과정을 수행한다.Thereafter, the amplified sense signal is converted into a frequency domain by Fourier transform (Fourier Transform), and frequency power density is analyzed in the frequency domain to separate the components of the original TX drive signal.
모든 두개의 이웃한 드라이브 라인들은 같은 주파수 간격
All two neighboring drive lines have the same frequency spacing
예를 들어서, 구동신호로 삼각함수 sin파를 사용할 경우, 각 드라이브 라인
For example, when a trigonometric sinusoidal wave is used as the driving signal,
여기서, Si는 구동신호, AT는 구동신호 크기(Amplitude), Fo는 중심주파수(Center frequency), Fd는 주파수간격을 의미한다.i의 범위는
상호정전용량 터치스크린 패널을 통과한 구동신호는 각 센스 라인 RXj에서 아래의 수학식 3과 같이 모든 구동신호들이 합쳐진 형태로 측정이 된다.
The driving signal passed through the mutual capacitance touch screen panel is measured in a form in which all driving signals are combined in each sense line RXj as shown in Equation (3) below.
여기서, Yi는 측정신호이며, AR은 측정신호크기, Fo는 중심주파수(Center frequency)이다.Where Yi is the measurement signal, AR is the measurement signal magnitude, and Fo is the center frequency.
이 측정된 신호를 증폭하고, 푸리에변환을 통과시켜서 주파수도메인 신호로 전환하면 주파수 신호로 나타내어 진다. 아래의 수학식 4에 의해 입력신호를 푸리에변환할 수 있다.
When the measured signal is amplified and converted to a frequency domain signal by passing the Fourier transform, it is expressed as a frequency signal. The input signal can be Fourier transformed by the following expression (4).
여기서
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a touch screen control apparatus using frequency division sensing according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 터치스크린 컨트롤 장치는 터치스크린 패널(10), 구동신호 인가부(20), 센스신호 처리부(30) 및 분석부(40) 등을 포함한다.Referring to FIG. 2, the touch screen control apparatus includes a
여기서 구동신호 인가부(20)는 제1 멀티플렉서(21), DAC(22), 드라이브 증폭기(23), 디멀티플렉서(24) 및 TX line 디코더(25) 등을 포함하여 구성된다.The drive
또한 센스신호 처리부(30)는 제2 멀티플렉서(31), RX line 디코더(32), 전압 증폭기(33), ADC(34), 고속푸리에변환기(35) 등을 포함하여 구성된다.The sense
도 2에서는 각 TX line의 구동신호로서, 각기 다른 주파수의 sin파를 디지털회로에서 생성하고, 서로 인터리빙된 하나의 TX의 구동 신호로 만들어서 DAC (Digital to analog converter)(22)를 통해 아날로그 신호로 전환한다. 이때 구동 신호는 드라이브 증폭기(23)를 통해 증폭된 후, 아날로그의 디멀티플렉서(24)를 통해 각 TX line에 동시에 인가된다. 이때 아날로그의 디멀티플렉서(24)는 DAC(22)에 입력되는 디지털 샘플신호에 맞는 TX line을 선택하게 되어서, 결국 각 TX line에 각각의 sin파가 동시에 구동되는 결과를 만들 수 있다. 여기서, 제1 멀티플렉서(21)가 인터리빙된 하나의 구동 신호를 출력할 수 있도록 하며, 각각의 구동신호를 동시에 읽어서 디멀티플렉서(24)가 TX line에 구동신호를 동시에 출력할 수 있도록 하기 위해 TX line 디코더(25)를 구성한다.In FIG. 2, as a driving signal for each TX line, a sin wave having a different frequency is generated in a digital circuit and converted into a driving signal of one interleaved TX, and is converted into an analog signal through a digital to analog converter (DAC) Switch. At this time, the driving signals are amplified through the
터치스크린패널(10)의 오른쪽 RX line에서 RX line decoder(32)를 통해 각각의 센스 신호를 순차적으로 읽은 후, 전압 증폭기(33)에 의해 증폭을 하고, ADC (analog to digital converter)(34)를 통과시켜 디지털 신호 샘플로 변환한다. 이 디지털 신호 샘플들은 고속푸리에변환기(35)에 의해 고속 푸리에변환(Fast Fourier Transform :FFT)를 이용하여 주파수 도메인 신호 샘플들로 변환된다.Each sense signal is sequentially read through the
도 3은 이렇게 변환된 주파수 도메인 출력신호를 나타낸다. 각각의 주파수전력밀도 피크 (Peak) 신호들의 주파수는 원래 sin파 구동신호의 주파수들에 해당된다. 이와 같이 RX line의 경우는 한번에 하나의 RX line을 분석하는 반면, TX line은 한번에 모든 TX line을 동시에 구동하고 동시에 분석하게 된다.Fig. 3 shows the frequency domain output signal thus converted. The frequency of each frequency power density peak signal originally corresponds to the frequencies of the sin wave drive signal. In this way, the RX line analyzes one RX line at a time, while the TX line simultaneously analyzes and simultaneously analyzes all TX lines at once.
도 3은 해당 RX line에 터치가 되진 않은 경우의 주파수전력밀도 파형도이다. 반면에 도 4는 해당 RX line에 터치가 발생한 경우를 설명하기 위한 파형도이다. 특정 TX line과 RX line의 교차점에 터치가 발생할 경우, 이 TX line에 해당되는 주파수 지점의 주파수전력밀도 값이 낮아지게 된다. 이것은 상호 정전용량 터치스크린의 특성으로서 터치가 된 교차점의 상호 정전용량 (Mutual Capacitance)값이 감소하기 때문이다.3 is a frequency power density waveform chart when the RX line is not touched. On the other hand, FIG. 4 is a waveform diagram for explaining a case where a touch occurs in the corresponding RX line. If a touch occurs at the intersection of a specific TX line and RX line, the frequency power density value of the frequency point corresponding to this TX line becomes low. This is due to the mutual capacitance value of the touched intersection as a characteristic of the mutual capacitive touch screen.
따라서 어느 주파수지점의 피크 전력밀도 값이 얼마나 감소했는지를 검사하면, 어느 TX line과의 교차점에 터치가 발생했는지는 판단할 수 있다. 이 검사는 디지털 신호처리에서 동시에 실행할 수 있으므로 모든 TX line에 대해 동시에 터치 감지 처리를 할 수 있다.Therefore, by examining how much the peak power density value of a certain frequency point has decreased, it can be judged which touch occurred at the intersection with which TX line. This test can be performed simultaneously in the digital signal processing, so that touch detection processing can be performed simultaneously on all TX lines.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방법을 보인 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a touch screen control method using frequency division sensing according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 우선, 상호정전용량 방식의 터치스크린 패널의 열방향 라인(TX line)에 각기 다른 주파수의 구동신호를 동시에 인가한다(S501).Referring to FIG. 5, a driving signal having a different frequency is simultaneously applied to a column line (TX line) of a mutual capacitance type touch screen panel (S501).
터치스크린 패널의 행방향 라인(RX line)의 센스 신호를 순차적으로 읽어내어 증폭한 후, 그 증폭된 센스신호를 고속푸리에변환해서 주파수 도메인으로 변환한다(S503).The sense signal of the row direction line (RX line) of the touch screen panel is sequentially read and amplified, and then the amplified sense signal is subjected to fast Fourier transform and converted into a frequency domain (S503).
이후, 주파수 도메인에서 주파수 전력밀도를 분석하여 원래의 구동신호의 성분을 분리한다(S505).Thereafter, the frequency power density is analyzed in the frequency domain to separate the components of the original driving signal (S505).
분리된 구동신호의 전력밀도를 분석하여 상호정전용량 방식의 터치스크린에서 터치여부를 감지한다(S507).
The power density of the separated driving signal is analyzed to detect whether or not the user touches the mutual capacitance type touch screen (S507).
따라서 본 발명의 기법을 사용하면, 터치스크린 패널 전체의 터치 감지를 위해 필요한 구동신호의 개수를 아래 수학식 5를 이용하여 감소 시킬 수 있다.
Accordingly, by using the technique of the present invention, the number of driving signals required for touch sensing of the entire touch screen panel can be reduced by using Equation (5) below.
여기서,
기존 방식의 수학식 1에 비해, 본 발명은 구동신호 개수를 크게 감소 시키는 것을 확인할 수 있다.
Compared with
또한 본 발명은 구동신호의 기준 주파수와 각 TX line 간의 주파수 간격을 조정할 수 있어서 노이즈가 많이 발생하는 주파수 대역을 피해서 구동신호를 생성할 수 있다. 구동신호 옆의 대역 (side band)의 신호를 제거하는 필터를 사용하면, 다양한 노이즈를 쉽게 제거할 수 있다.In addition, the present invention can adjust a frequency interval between a reference frequency of a driving signal and each TX line, thereby generating a driving signal while avoiding a frequency band in which noise is much generated. By using a filter that removes the side band signal next to the drive signal, various noise can be easily removed.
또한 푸리에변환 자체도 구동신호의 주파수성분을 노이즈 주파수 성분으로부터 분리해 내기 때문에 노이즈 제거 필터의 역할을 한다.
In addition, the Fourier transform itself separates the frequency component of the drive signal from the noise frequency component, thereby acting as a noise canceling filter.
10: 터치스크린 패널20: 구동신호 인가부
21: 제1 멀티플렉서22: DAC(디지털/아날로그 컨버터)
23: 드라이브 증폭기24: 디멀티플렉서
25: TX line 디코더 30: 센스신호 처리부
31: 제2 멀티플렉서 32: RX line 디코더
33: 전압 증폭기34: ADC(아날로그/디지털 컨버터)
35: 고속푸리에변환기40: 분석부10: touch screen panel 20: driving signal applying unit
21: first multiplexer 22: DAC (digital / analog converter)
23: drive amplifier 24: demultiplexer
25: TX line decoder 30: Sense signal processor
31: second multiplexer 32: RX line decoder
33: voltage amplifier 34: ADC (analog / digital converter)
35: Fast Fourier transformer 40: Analysis section
Claims (12)
Translated fromKorean서로 다른 주파수의 정현파를 서로 인터리빙된 하나의 구동신호로 만들어서 동시에 상기 터치스크린패널의 TX line에 구동신호를 인가하는 구동신호 인가부;
상기 터치스크린 패널의 터치된 위치의 RX line의 센스신호를 각각 개별적으로 고속푸리에변환에 의해 변환된 주파수 도메인 신호의 주파수 전력밀도를 분석하여 원래의 TX line의 구동신호를 분리하는 센스신호 처리부; 및
상기 분리된 구동신호의 전력밀도를 분석하여 상호정전용량 방식의 터치스크린에서 터치를 감지하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
A touch screen panel made up of a column line (TX line) and a row line (RX line);
A drive signal applying unit for making sinusoidal waves of different frequencies into one interleaved drive signal and simultaneously applying a drive signal to a TX line of the touch screen panel;
A sense signal processing unit for analyzing the frequency power density of the frequency domain signal converted by the fast Fourier transform for the sense signal of the RX line at the touched position of the touch screen panel to separate the drive signal of the original TX line; And
And an analyzer for analyzing the power density of the separated driving signal and sensing a touch on a mutual capacitance type touch screen.
서로 다른 주파수의 정현파를 생성하여 인터리빙된 하나의 구동신호로 출력하는 제1 멀티플렉서;
상기 인터리빙된 하나의 구동신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기;
상기 디지털/아날로그 변환기의 출력신호의 아날로그 구동신호를 증폭하는 드라이브 증폭기; 및
상기 드라이브 증폭기의 아날로그 구동신호를 터치스크린패널의 TX line에 동시에 출력하는 디멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
2. The apparatus according to claim 1,
A first multiplexer for generating a sinusoidal wave having a different frequency and outputting the generated sinusoidal wave as one interleaved drive signal;
A digital / analog converter for converting the interleaved one drive signal into an analog signal;
A drive amplifier for amplifying an analog drive signal of an output signal of the digital-analog converter; And
And a demultiplexer for simultaneously outputting the analog drive signal of the drive amplifier to the TX line of the touch screen panel.
아래의 수학식 1을 이용하여 T개의 구동신호를 생성하고 TX line에 T개의 구동신호를 동시에 인가하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
(수학식 1)
여기서, Si는 구동신호, AT는 구동신호크기(Amplitude), Fo는 중심주파수(Center frequency), Fd는 주파수간격을 의미한다.i의 범위는
3. The apparatus of claim 2, wherein the demultiplexer comprises:
Wherein T driving signals are generated using Equation (1) below and T driving signals are simultaneously applied to the TX line.
(1)
Here, Si denotes a driving signal, AT denotes a driving signal amplitude (Amplitude), Fo denotes a center frequency (center frequency), and Fd denotes a frequency interval. The range ofi is
Rx line에서 센스신호를 순차적으로 각각 하나씩 출력하는 제2 멀티플렉서;
상기 제2 멀티플렉서의 출력 센스신호를 증폭하는 전압 증폭기;
상기 전압 증폭기를 통해 증폭된 센스신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 및
상기 디지털신호를 고속푸리에변환하여 주파수도메인으로 변환하는 고속푸리에변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the sense signal processor comprises:
A second multiplexer for sequentially outputting sense signals to the Rx line one by one;
A voltage amplifier for amplifying an output sense signal of the second multiplexer;
An analog / digital converter for converting the sense signal amplified through the voltage amplifier into a digital signal; And
And a fast Fourier transformer for fast Fourier transforming the digital signal and converting the digital signal into a frequency domain.
The apparatus of claim 4, further comprising an RX line decoder for causing the second multiplexer to sequentially output the sense signals one by one.
아래의 수학식 2를 이용하여 측정된 결과가 출력되는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
(수학식 2)
여기서, Yi는 측정신호이며, AR은 측정신호크기, Fo는 중심주파수(Center frequency)이고, Fd는 주파수간격을 의미한다.
5. The apparatus of claim 4, wherein the second multiplexer comprises:
And the measured result is output using Equation (2) below.
(2)
Here, Yi is a measurement signal, AR is a measurement signal magnitude, Fo is a center frequency and Fd is a frequency interval.
주파수 전력밀도의 크기가 피크를 형성하는 주파수 점들로 주파수 분할을 감지하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
The apparatus according to claim 1,
Wherein the frequency division is detected at frequency points at which the magnitude of the frequency power density forms a peak.
주파수 전력밀도의 값이 특정값 이상 감소하는 주파수 점들을 찾아내고, 찾아낸 주파수 점들에 해당되는 TX line과 현재 검사중인 Rx line의 교차점에 터치가 되었다고 판단하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
8. The apparatus according to claim 7,
A touch screen control device for detecting frequency points where a frequency power density value decreases by a predetermined value or more and determining that a touch is made at an intersection of a TX line corresponding to the found frequency points and an Rx line currently being examined.
아래의 수학식 3을 이용하여 푸리에변환 후, 주파수도메인 신호로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
(수학식 3)
여기서
5. The apparatus of claim 4, wherein the Fourier transformer comprises:
Wherein the frequency domain signal is Fourier transformed using the following Equation (3), and then the frequency domain signal is output.
(3)
here
협대역 주파수 특성을 갖는 정현파, 삼각파 또는 구형파 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치.
The driving method according to claim 1,
Wherein the input signal is one of a sinusoidal wave, a triangular wave, and a square wave having a narrowband frequency characteristic.
상기 터치스크린 패널의 행방향 라인(RX line)의 센스 신호를 순차적으로 읽어내어 증폭한 후, 그 증폭된 센스신호를 고속푸리에변환해서 주파수 도메인으로 변환하는 단계;
상기 주파수 도메인에서 주파수 전력밀도를 분석하여 원래의 구동신호의 성분을 분리하는 단계; 및
상기 분리된 구동신호의 전력밀도를 분석하여 상호정전용량 방식의 터치스크린에서 터치여부를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 방법.
Simultaneously applying driving signals of different frequencies to a column line (TX line) of the touch panel of the mutual capacitive type;
Sequentially reading and amplifying a sense signal in a row direction line (RX line) of the touch screen panel, performing fast Fourier transform on the amplified sense signal, and converting the amplified sense signal into a frequency domain;
Analyzing the frequency power density in the frequency domain to separate the components of the original driving signal; And
And analyzing the power density of the separated driving signal to detect whether or not the user touches the mutual capacitance type touch screen.
A sinusoidal wave having a different frequency is used as a driving signal and a driving signal is applied to a TX line of the touch screen panel at the same time in a touch screen panel composed of a column line (TX line) and a row line (RX line) The RX line sense signal is individually converted into a frequency domain signal by Fourier transform and the frequency power density of the signal is analyzed to detect a change in the magnitude or phase of the power density to generate a touch on each TX line and RX line Wherein the control unit determines whether or not the touch screen is controlled by the frequency division sensing unit.
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