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개선된 charge pump 기반 정전 센싱 회로를 이용한 터치 스크린 패널 드라이버의 혼성모드 회로 분석
Mixed-Mode Simulations of Touch Screen Panel Driver with Capacitive Sensor based on Improved Charge Pump Circuit 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.16 no.2, 2012년, pp.319 - 324  

여협구 (한신대학교 정보통신학부)

초록
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본 논문에서는 개선된 charge pump 회로를 이용하여 구성한 2-dimensional 터치스크린 패널 드라이버를 소개한다. 개선된 전정 센싱 회로는 charge pump 회로의 중간노드 전하 축적을 제거하여 출력 전압 표류 현상을 효과적으로 없앤다. 터치 패널 드라이버는 터치를 감지하는 아날로그 센싱 부분과 감지된 신호를 처리하는 디지털 신호 처리 부분으로 이루어진다. 제안된 터치스크린 드라이버의 동작을 확인하기 위하여 혼성 모드로 회로를 구성하고 Cadence Spectre를 이용하여 그 동작을 검증하였다. 디지털 회로 부분은 Verilog-A로 모델링하여 아날로그 회로와 인터페이스가 가능하게 하여 전체 회로 동작을 검증함으로써 혼성모드 회로 동작의 신뢰성을 확보하였고 시뮬레이션 시간을 단축할 수 있었다. 시뮬레이션 결과 개선된 전정 센싱 회로를 이용한 제안된 구조의 터치 패널 드라이버의 안정적인 동작을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper introduces a 2-dimensional touch screen panel driver based on an improved capacitive sensing circuit. The improved capacitive sensing circuit based on charge pump can eliminate the remaining charges of the intermediate nodes, which may cause output voltage drift. The touch screen panel dr...

주제어

#터치스크린 패널   #정전 센싱   #충전 펌프   #혼성모드 시뮬레이션  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 추후 터치패널 드라이버 하드웨어를  구성하여 시험적으로 전압 표류 현상을 확인할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 센싱 회로의 출력 전압에 영향을 지속적으로 미치게 되는 노드 전하의 축적을 제거하기 위해 센싱 회로 중간 노드 각 단에 MOS 스위치를 달아 전압 출력 노드 뿐 아니라 중간의 각 노드에 대해서도 전하 초기화를 하였다.
  • 본 논문에서는 전하 축적으로 인한 출력전압 표류를 해결하기 위해 개선된 charge pump 기반의 정전센싱 회로를 제안하고 이 회로를 이용한 터치스크린 패널 드라이버를 구성하였다. 모든 터치포인트에 대한 2D 스캔을 통한 터치여부를 판단하며 ADC를 이용하지 않는 단순한 형태로 하드웨어 구성을 최소화 할 수 있는 구조이다.
  • 그림 3은 제안된 멀티 터치용 터치스크린 패널 드라이버의 블록도이다. 본 논문에서는 행렬 라인 모두 mux를 적용한 2-dimensional(2D) 스캔 드리이버를 설계하였다.

가설 설정

  • 본 논문에서는 논문[1]에서 모델링된 것과 동일한 구조를 적용하여 단위 스퀘어당 500Ω의 저항으로 모델링 하였다. 터치시에는 캐패시터가 원래 가지고 있는 용량의 절반으로 감소하는 것으로 가정하였다. 그림 2 에서 A 지점은 행렬 라인 모두 가장 먼 지점으로 기생 캐패시터와 저항이 가장 큰 지점이다.
  • 시뮬레이션 편의를 위해 그림 2와 같이 간단한 형태의 모델링을 하였다. 패널 상하단 사이에 플레이트 캐패시터(Ctc) 기생 캐패시터(Cp) 가지며 행(column) 및 열(row) 라인을 연결하는 전극은 Indum-Tin Oxide (ITO) 물질을 가정하였다. 이 물질은 저항성을 가지고 있어 터치패널 라인의 저항을 형성하게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
charge pump를 회로를 기반으로 한 센싱 회로는 어떤 특징이 있는가? 논문[1]에서 제안되었던 charge pump를 회로를 기반으로 한 센싱 회로는 다이오드로 구성된 회로로 자체의 전력 소모가 없는 구조로 저전력 회로 구성에 적합한 회로이다. 본 논문에 적용된 센싱회로는 7단으로 구현하여 전압 증폭을 한 층 더 빠르게 구현한 구조이다.
감압식 터치방식에 비하여 민감도가 높고 멀티터치가 가능한 터치스크린에는 무엇이 있는가? 앞으로 진화할 모바일 시스템의 외형적인 변화가 어떠한 형태이든지 간에 모바일 시스템을 진일보시키기 위한 입력 시스템의 진화도 지속적으로 이루어 질 것이다. 본 논문에서는 논문[1]에서 소개된 감압식 터치방식에 비하여 민감도가 높고 멀티터치가 가능한 정전방식 터치스크린을 구동시키는 회로를 개선한 센싱 회로를 이용하여 터치스크린 패널 드라이버를 구성하고 시뮬레이션을 통하여 그 기능을 검증한다.
모바일 시스템에 치명적인 제약을 해결해 준 것은 무엇인가? 고정형 컴퓨터에서 사용되고 있는 키보드, 마우스와 같은 입력장치들은 그 크기와 무게 등, 물리적인 한계로 인하여 모바일 시스템에 치명적인 제약이 될 수 있다. 그러나 이것을 효과적으로 해결해 준 것이 바로 터치스크린이다. 추가적인 공간이 소요되지 않을 뿐 아니라 멀티터치와 같은 효과적이면서도 진보된 입력을 가능하게 만들었다.
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참고문헌 (3)

  1. H. Yeo, "A New Capacitive Sensing Circuit using Modified Charge Transfer Scheme," International Journal of KMICS, vol. 9, no. 1, pp. 78-82, 2011. 

  2. 여협구, "Charge pump 기반 정전 센싱 회로를이용한 터치스크린 패널 드라이버의 혼성모드 회로분석," 한국해양정보통신학회 추계학술대회, 제15권, 제2 호, pp.875-877, 2011. 

  3. Verilog-A Language Reference Manual, version 1.0, 1996. 

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