An effective readout method and circuit adopting the method for large size capacitive-type touch-screen panels (TSPs) is presented in this thesis. Despite the considerable amount of RC time delay of large-area TSPs, the readout method of this thesis with a receiver (Rx) input series-capacitor improves the settling speed of signals transferred from the transmitter (Tx) to the Rx, by reducing the RC time delay. Combined with the Rx input series-capacitor, a capacitive-input fully-differential filtered charge integrator (CI-FDFCI) effectively cancels out the display noise and reduces the self noise in capacitive-type TSPs. The proposed Rx circuit was implemented using 0.35-$\mu$m CMOS. Using a 65-inch metal-mesh TSP with 169 Tx and 97 Rx electrodes mounted on a liquid-crystal display (LCD) for testing, the proposed readout method achieved 65% reduction of signal settling time within an accuracy of $\ge$ 3$\tau$ for the longest signal path of the TSP. Using the RC time delay reduction technique, the Tx driving frequency could be boosted by as much as 400 kHz, and the measured signal-to-noise ratio (SNR) of 43.5 dB was obtained for finger touch at a 120 Hz scan rate, resulting in a figure-of-merit (FOM) of 0.26 nJ/node, while the overall power consumption was 76 mW.
본 논문에서는 대형 면적 정전용량 터치 스크린을 위한 매우 효과적인 터치 검출 방식 및 검출 회로를 제안한다. 본 논문의 수신측 입력 직렬 커패시터 연결 방식을 통해 대면적 터치 스크린에서 큰 기생 정전용량과 기생 저항으로 인해 발생하는 신호 지연 시간을 대폭 줄이고 그로써 구동 주파수를 증가시키고 수신 회로에 전달되는 신호 세기를 효과적으로 증가시켰다. 그와 더불어 검출 수신 회로로는 잡음 여과 기능을 포함한 완전 차동 방식의 회로를 적용함으로써 정전용량 터치 스크린에서 발생하는 잡음 문제를 해소하였다. 실제 65 인치 정전용량 터치 스크린을 통해 본 논문의 터치 검출 방식과 회로를 검출하였으며, 그 결과 직렬 커패시터 구조가 신호 지연 시간을 1/3 배 가량 감소시키는 것을 확인하였고, 궁극적으로 본 논문의 검출 회로는 76 mW의 전력 소모 및 120 Hz의 주사 속도 하 43.5 dB의 높은 신호 대 잡음비를 얻음으로써 대면적 터치스크린 검출 회로로써의 적합성을 입증하였다.
