JP6462043B2 - タッチコントローラ及びディスプレイパネルのセンシングラインで寄生キャパシタンスの影響を減少させる方法 - Google Patents

タッチコントローラ及びディスプレイパネルのセンシングラインで寄生キャパシタンスの影響を減少させる方法 Download PDF

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Description

本発明は、タッチスクリーンコントローラに係り、詳細には、センシング感度を向上させたタッチスクリーンコントローラ、タッチスクリーンコントローラを備えるディスプレイ駆動回路、ディスプレイ装置及びシステムに関する。
ディスプレイ装置の軽量化及び薄型化が求められるにつれて、陰極線管（カソード Ｒａｙ Ｔｕｂｅ、ＣＲＴ）が平板ディスプレイ装置に代替されている。これらの平板ディスプレイ装置には、液晶ディスプレイ装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｅｖｉｃｅ、ＬＣＤ）、電界放出ディスプレイ装置（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＦＥＤ）、有機発光ディスプレイ装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイ装置（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ、ＰＤＰ）などがある。
一般的に前記のような平板ディスプレイ装置は、画像をディスプレイするためにマトリックス状に配列された複数の画素を備える。平板ディスプレイ装置の一例として前記液晶ディスプレイ装置には、ゲート選択信号を伝達する複数のスキャンラインと、階調データを伝達する複数のデータラインとが交差して配され、複数の画素は、前記スキャンラインとデータラインとが交差する領域に形成される。
一方、タッチスクリーンパネル（一例として、キャパシティブ・タッチスクリーンパネル）は複数のセンシングユニットを備え、画面上に指またはタッチペンなどが接触する場合、前記センシングユニットのキャパシタンス値が可変する装置である。タッチスクリーンパネルは、一般的に平板ディスプレイ装置の上部に取り付けられ、指またはタッチペンがセンシングユニットに近接または接触する場合、これに対応するキャパシタンス値がタッチスクリーンプロセッサーに提供される。タッチスクリーンプロセッサーは、前記センシングユニットのキャパシタンスを、センシングラインを通じてセンシングすることによって、タッチスクリーンパネル上で指またはタッチペンなどの接触如何及び接触位置を判断する。タッチスクリーンパネルをディスプレイパネル上に接着させることによる収率低下、輝度低下及び製品厚さの増大などの問題を低減させるために、センシングユニットがディスプレイパネルの内部に備えられることもある。
図１は、一般的なタッチスクリーンパネル及びタッチ信号を処理するための信号処理部を示す。図示されたように、図１のタッチスクリーンシステム１０は、複数のセンシングユニットを備えるタッチスクリーンパネル１１と、前記タッチスクリーンパネル１１のセンシングユニットのキャパシタンス変化をセンシングし、これを処理してタッチデータを発生させる信号処理部１２を備える。
タッチスクリーンパネル１１は、ロウ（ｒｏｗ）方向に配された複数のセンシングユニットと、カラム（ｃｏｌｕｍｎ）方向に配された複数のセンシングユニットとを備える。図示されたように、タッチスクリーンパネル１１は、センシングユニットが配される複数のロウを備え、それぞれのロウには複数のセンシングユニットが配される。それぞれのロウに配されるセンシングユニットは、互いに電気的に連結される。またタッチスクリーンパネル１１は、センシングユニットが配される複数のカラムを備え、それぞれのカラムには複数のセンシングユニットが配される。それぞれのカラムに配されるセンシングユニットは互いに電気的に連結される。
信号処理部１２は、タッチスクリーンパネル１１のセンシングユニットのキャパシタンス変化をセンシングして、タッチデータを発生させる。一例として、複数のロウ及び複数のカラムからのキャパシタンス変化をセンシングすることによって、前記タッチスクリーンパネル１１上で、指またはタッチペンなどの接触如何及び接触した位置を判断する。
しかし、タッチスクリーンパネル１１に備えられるセンシングユニットには寄生キャパシタンス成分が存在するが、前記寄生キャパシタンス成分には、センシングユニット間に発生する水平キャパシタンス成分と、センシングユニットとディスプレイパネルとの間に発生する垂直キャパシタンス成分とがある。全体寄生キャパシタンスが大きい値を持つ場合には、指またはタッチペンなどの接触によるキャパシタンス変化量が、寄生キャパシタンスに比べて相対的に小さな値を持つ。一例として、指またはタッチペンなどがセンシングユニットに近づくほど該当センシングユニットのキャパシタンス値は増大するが、前記センシングユニットの高い寄生キャパシタンス値を持つ場合には、センシング感度が低くなるという問題点が発生する。またディスプレイパネルの上板に提供される電極電圧ＶＣＯＭの変動は、垂直寄生キャパシタンスを通じて前記タッチ動作のセンシングノイズを発生させるという問題が発生する。
また、前記のような寄生キャパシタンス成分以外にも、タッチスクリーン動作に影響を及ぼす要因として、理想的でない環境で存在する多様なノイズがある。一例として、空気中には電磁波がノイズとして作用し、また皮膚に蓄積されているノイズ（ｓｋｉｎ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｎｏｉｓｅ）及びタッチスクリーンシステム自体からもノイズ（ｎｏｉｓｅ ｆｒｏｍ ｓｙｓｔｅｍ）が発生する。これらのノイズは、タッチスクリーン装置のセンシング感度を低下させるという問題がある。
特開２００７−２２６２４８号公報 特開２００７−７２７９８号公報 特開平１０−３０１６９５号公報
本発明は、前記のような問題点を解決するためのものであって、センシングユニットの寄生キャパシタンス成分及びノイズによる影響を低減させることができるタッチコントローラ及びディスプレイパネルのセンシングラインで寄生キャパシタンスの影響を減少させる方法を提供することを目的とする。
本発明のタッチコントローラは、
「 タッチコントローラにおいて、
第１センシングラインを含む多数のセンシングラインに連結され、前記第１センシングライン上に第１信号を駆動し、前記多数のセンシングラインのうち、少なくとも１つに第２信号を供給するタッチデータ発生器と、
前記タッチデータ発生器に連結され、前記タッチコントローラの全般的な動作を制御する信号プロセッサーとを備え、
前記第１信号の電圧と前記第２信号の電圧は、実質的に同一であることを特徴とするタッチコントローラ。」
を要旨とする。
また、本発明のタッチコントローラは、
「 タッチコントローラにおいて、
第１センシングラインを含む多数のセンシングラインに連結され、第１信号を受信し、前記第１センシングライン上に前記第１信号に基づく第２信号を駆動し、第３及び第４信号を受信するタッチデータ発生器と、
前記タッチデータ発生器に連結され、前記タッチコントローラの全般的な動作を制御する信号プロセッサーを備え、
前記第１信号、前記第２信号、及び前記第３信号の電圧を実質的に同一であり、
前記第４信号の電圧は、前記第１信号の電圧に基づいて決定されることを特徴とするタッチコントローラ。」
を要旨とする。
さらに、本発明のディスプレイパネルのセンシングラインで寄生キャパシタンスの影響を減少させる方法は、
「 ディスプレイパネルのセンシングラインで寄生キャパシタンスの影響を減少させる方法において、
タッチデータ発生器によって、第１センシングラインの電気的変化を検出するために多数のセンシングラインのうち、第１センシングライン上に第１信号を駆動する段階と、
前記タッチデータ発生器によって、前記第１信号が、前記第１センシングラインに提供される間、前記多数のセンシングラインのうち、少なくとも１つに第２信号を提供する段階と、を備え、
前記第１信号の電圧及び前記第２信号の電圧は、実質的に同一であることを特徴とする方法。」を要旨とする。
また、本発明のディスプレイパネルのセンシングラインで寄生キャパシタンスの影響を減少させる方法は、
「 ディスプレイパネルのセンシングラインで寄生キャパシタンスの影響を減少させる方法において、
タッチデータ発生器によって、第１センシングラインの電気的変化を検出するために多数のセンシングラインのうち、第１センシングライン上に第１信号を駆動する段階と、
前記タッチデータ発生器によって、前記第１信号が前記第１センシングラインに提供される間、前記多数のセンシングラインのうち、少なくとも１つに第２信号を提供する段階と、を備え、
前記第１信号と前記第２信号は、互いに同一であることを特徴とする方法。」
を要旨とする。
前記のような目的を達成するために、本発明の一構成によるタッチコントローラは、複数のセンシングラインと連結されて、前記センシングラインに配されるセンシングユニットのキャパシタンス変化をセンシングし、前記センシング結果によるセンシング信号を処理してタッチデータを発生させるタッチデータ発生部と、ディスプレイパネルを駆動するためのタイミングコントローラから少なくとも一つのタイミング情報を入力され、前記受信したタイミング情報及び前記タイミング情報に応答して発生させた信号のうちいずれか一つを、制御信号として前記タッチデータ発生部に提供して、前記タッチデータの発生タイミングを制御する信号プロセッサーとを備えることを特徴とする。
一方、本発明の一構成によるディスプレイ駆動回路は、ディスプレイパネルを駆動するための少なくとも一つのタイミング情報を発生させるタイミングコントローラを備えるディスプレイパネル駆動回路部と、タッチスクリーンパネル上のタッチ動作を感知するために配され、前記タッチスクリーンパネルに備えられるセンシングユニットのキャパシタンス変化をセンシングしてセンシング信号を発生させ、前記センシング信号を処理するタッチコントローラ部と、を備え、前記タッチコントローラ部は、センシングラインを通じて前記センシングユニットのキャパシタンス変化をセンシングしてセンシング信号を発生させ、前記センシング信号を処理してタッチデータを発生させるタッチデータ発生部と、前記タイミングコントローラから前記タイミング情報を受信し、前記受信したタイミング情報及び前記タイミング情報に応答して発生させた信号のうちいずれか一つを、制御信号として前記タッチデータ発生部に提供して、前記タッチデータの発生タイミングを制御する信号プロセッサーとを備えることを特徴とする。
一方、本発明の一構成によるディスプレイ装置は、受信した画像データに対応する画像を具現するディスプレイパネル、複数のセンシングユニットを備え、それぞれのセンシングユニットは、タッチ動作に対応してキャパシタンス値が可変するタッチスクリーンパネル、前記ディスプレイパネルと連結されて前記ディスプレイパネルを駆動し、ディスプレイ動作と関連したタイミング情報を発生させるタイミングコントローラを備えるディスプレイパネル駆動回路部と、前記タッチスクリーンパネルと連結されて前記タッチスクリーンパネル上のタッチ動作を感知し、感知結果による信号を処理してタッチデータを発生させ、前記タイミング情報に応答して前記タッチデータの発生タイミングを制御するタッチコントローラとを備えることを特徴とする。
本発明の他の構成によるタッチコントローラは、複数のセンシングラインに連結される複数のセンシングユニットそれぞれから出力される第１電圧を読み出すための電圧読み出し回路、前記電圧読み出し回路から読み出された前記第１電圧で前記センシングユニットのキャパシタンス成分による効果を相殺させ、前記センシングユニットの前記寄生キャパシタンス成分による効果が相殺された前記第１電圧を増幅して第２電圧を出力するための第１増幅回路及び、前記増幅回路から出力された前記第２電圧を積分するための積分回路を備えることを特徴とする。
一方、本発明の他の構成によるディスプレイ装置は、タッチスクリーン動作を行うためのセンシングユニットを備えるパネル部、外部のホストから少なくとも一つの第１タイミング情報を受信し、前記パネル部に画像を具現するために映像データを発生させるディスプレイ駆動回路部及び、前記センシングユニットに連結されて前記センシングユニットのキャパシタンス変化を感知し、前記外部からの第１タイミング情報及び前記ディスプレイ駆動回路部から発生するタイミング情報のうち、少なくとも一つに基づいてタッチデータを発生させるタッチコントローラを備えることを特徴とする。
一方、本発明の一構成によるディスプレイシステムは、ホストコントローラ、タッチスクリーン動作を行うためのセンシングユニットを備えるパネル部、前記ホストコントローラから少なくとも一つの第１タイミング情報を受信し、前記パネル部に画像を具現するために映像データを発生させるディスプレイ駆動回路部及び、前記センシングユニットに連結されて前記センシングユニットのキャパシタンス変化を感知し、前記第１タイミング情報及び前記ディスプレイ駆動回路部から発生するタイミング情報のうち、少なくとも一つに基づいてタッチデータを発生させるタッチコントローラを備えることを特徴とする。
一般的なタッチスクリーンパネルシステムを示すブロック図である。 本発明に適用されるタッチスクリーンパネルのセンシングユニットに発生する寄生キャパシタンス成分を示すブロック図である。 タッチ動作による図２Ａに図示されたセンシングユニットのキャパシタンス変化を示すグラフである。 タッチ動作及びノイズ発生の場合、図２Ａに図示されたセンシングユニットのキャパシタンス変化を示すグラフである。 本発明の一実施形態によるタッチスクリーンコントローラを示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるタッチスクリーンコントローラを示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるタッチスクリーンコントローラを示すブロック図である。 図３Ａないし図３Ｃの制御信号を発生させる一例を示すための波形図である。 図３Ａないし図３Ｃの制御信号を発生させる一例を示すための波形図である。 本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部の多様な例を示す回路図である。 本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部の多様な例を示すグラフである。 本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部の多様な例を示す回路図である。 本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部の多様な例を示すグラフである。 本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部の多様な例を示す回路図である。 本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部の多様な例を示す回路図である。 本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部の多様な例を示す回路図である。 本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部の多様な例を示す回路図である。 本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部の多様な例を示す回路図である。 本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部の多様な例を示す回路図である。 本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部を示す回路図である。 図９Ａに示した積分回路の他の具現例を示す回路図である。 図９Ｂの入力信号Ｖｉｎ及びスイッチＳＷ（１）ないしＳＷ（ｎ）のターンオンタイミングを示す波形図である。 図９Ｂのタッチコントローラに提供される各種信号の特性を示す波形図である。 図９Ｂの積分回路の動作を示すタイミング図である。 図９Ｂの積分回路の積分電圧を示すグラフである。 図９Ｂのタッチデータ発生部に備えられる積分回路の他の例を示す回路図である。 出力電圧、図１０Ａの積分回路で使われる基準電圧及び入力信号を示す波形図である。 本発明のさらに他の実施形態によるタッチコントローラを示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるタッチコントローラを備える液晶ディスプレイ装置を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態によるタッチコントローラを備える液晶ディスプレイ装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるタッチコントローラとディスプレイ駆動回路とが一つのチップに集積された集積ＩＣを示すブロック図である。 図１３のタッチコントローラとディスプレイ駆動回路との関係を示す図面である。 図１３のタッチコントローラとディスプレイ駆動回路との関係を示す図面である。 本発明の一実施形態によるタッチパネルが装着されたディスプレイ装置のＰＣＢ構造を示す図面である。 本発明の一実施形態によるタッチパネルが装着されたディスプレイ装置のＰＣＢ構造を示す図面である。 本発明の一実施形態によるタッチパネルが装着されたディスプレイ装置のＰＣＢ構造を示す図面である。 図１５Ａないし図１５Ｃに示したディスプレイ装置のパネル構造を示す図面である。 タッチパネルとディスプレイパネルとを一体化させた場合のＰＣＢ構造を示す図面である。 タッチパネルとディスプレイパネルとを一体化させた場合のＰＣＢ構造を示す図面である。 タッチパネルとディスプレイパネルとを一体化させた場合のＰＣＢ構造を示す図面である。 図１６Ａないし図１６Ｃに示したディスプレイ装置のパネル構造を示す図面である。 タッチコントローラ部とディスプレイ駆動回路部とが内蔵された半導体チップとＦＰＣＢの構造を示す図面である。 タッチコントローラ部とディスプレイ駆動回路部とが内蔵された半導体チップとＦＰＣＢの構造を示す図面である。 本発明の一実施形態によるタッチコントローラ及びディスプレイ駆動回路が内蔵された半導体チップを装着したディスプレイ装置を示す図面である。 本発明の一実施形態によるタッチコントローラ及びディスプレイ駆動回路が内蔵された半導体チップを装着したディスプレイ装置を示す図面である。
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同じ参照符号は同じ部材を表す。
図２Ａは、本発明に適用されるタッチスクリーンパネルのセンシングユニットに発生する寄生キャパシタンス成分を示すブロック図であり、図２Ｂは、タッチ動作によるセンシングユニットのキャパシタンス変化を示すグラフである。また図２Ｃは、ノイズが存在する場合のキャパシタンスの変化を示したグラフである。
図２Ａに示したように、タッチスクリーンパネル２１は複数のセンシングユニットＳＵを備え、前記センシングユニットは、画像をディスプレイするためのディスプレイパネル２２に隣接して配されるか、ディスプレイパネル上に取り付けられうる。一例として、図２Ａに示したディスプレイパネル２２は、所定の電極電圧ＶＣＯＭが提供されるディスプレイパネルの上板を示す。前記パネルの上板は、一例として、液晶ディスプレイパネルであって、ＶＣＯＭ電圧が共通電極電圧として提供され、有機発光ディスプレイパネルでは、ＤＣ電圧を持つカソード電圧が提供される。
タッチスクリーンパネル２１は、ロウ方向（ｘ方向）に配される複数のセンシングラインに連結されるセンシングユニットＳＵと、カラム方向（ｙ方向）に配される複数のセンシングラインに連結されるセンシングユニットＳＵとを備える。それぞれのセンシングユニットは、指またはタッチペンなどが近づくか、または接触する場合、キャパシタンス値が可変される。前記センシングユニットのキャパシタンス変化を、複数のセンシングラインを通じてセンシングしてセンシング信号を発生させ、前記センシング信号を処理することによって、タッチスクリーンパネル２１上のタッチ如何及びタッチ位置が判断できる。
前記センシングユニットＳＵは、その配置構造上寄生キャパシタンス成分が存在する。一例として、前記寄生キャパシタンス成分は、互いに隣接するセンシングユニット間に発生する水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈと、センシングユニットとディスプレイパネル２２との間で発生する垂直寄生キャパシタンス成分Ｃｖとを含む。指またはタッチペンなどがセンシングユニットに近付くか、または接触することによって発生するキャパシタンス成分に比べて、前記寄生キャパシタンス値が大きい場合には、タッチ動作によってセンシングユニットのキャパシタンス値が変化しても、これをセンシングする感度が低くなる。
図２Ｂに示したように、それぞれのセンシングユニットＳＵは、寄生キャパシタンス成分を含んで基本キャパシタンス成分Ｃｂを持ち、指またはタッチペンなどの物体の接近または接触によって、そのキャパシタンス値が変化する。一例として、センシングユニット上に導電物質が近付くか、または接触する場合には、センシングユニットのキャパシタンス値が増加する。図２ＢのＡ区間は、導電物質が接触していない状態であって、センシングユニットのキャパシタンス値はＣｂ値を持つことができる。図２ＢのＢ区間は、導電物質がセンシングユニットに接触した場合を表し、Ｃ区間は、導電物質がセンシングユニットに近付いた場合を表す。図示されたように、導電物質がセンシングユニットに接触した場合、キャパシタンス値の上昇量Ｃｓｉｇが大きくなり、導電物質がセンシングユニットに近付いた場合、キャパシタンス値の上昇量Ｃｓｉｇ‘は相対的に小さくなりうる。
一方、図２Ｃに示したように、多様なノイズが存在する場合には、キャパシタンス値にノイズ成分が大きい影響を及ぼし、したがって、プロセッサーまたはコントローラ（図示せず）は、増加または減少したキャパシタンス値だけではタッチ物体のタッチ如何及びタッチ位置を正確に判断できなくなり、その結果、タッチスクリーン装置のセンシング感度が非常に低下する。
図３Ａないし図３Ｃは、本発明の一実施形態によるタッチコントローラ（またはタッチスクリーンコントローラ）を示すブロック図である。前記タッチコントローラ１１０の動作を表すために、ディスプレイパネルに画像を駆動するためのディスプレイ駆動回路１２０と、前記タッチコントローラ１１０の全体的な動作を制御するホストコントローラ１３０とが共に図示される。
図３Ａに示したように、タッチコントローラ１１０は、信号プロセッサー１１１及びタッチデータ発生部１１２を備えることができる。またディスプレイ駆動回路１２０は、ディスプレイパネル上に画像を具現するためのタイミングコントローラ１２１、ゲートドライバ１２２及びソースドライバ１２３を備えることができる。
信号プロセッサー１１１は、タッチスクリーン動作と関連してタッチコントローラ１１０の内部の回路の全体的な制御動作を行う。またタッチデータ発生部１１２は、センシングラインを通じて複数のセンシングユニットＳＵと電気的に連結され、タッチ動作によるセンシングユニットＳＵのキャパシタンス変化をセンシングすることによって、センシング信号を発生させる。また、前記発生したセンシング信号を処理することによってタッチデータｄａｔａを発生して出力する。図示された信号プロセッサー１１１またはホストコントローラ１３０は、前記タッチデータｄａｔａに基づいて所定の論理演算を行うことによって、タッチスクリーン上にタッチ動作が行われたかどうかと、タッチ動作が行われた位置とを判別する。
一方、タッチコントローラ１１０は、ディスプレイパネル（図示せず）を駆動するために使われる少なくとも一つのタイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏを受信し、これをタッチデータｄａｔａを発生させるための動作に使用できる。タイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏは、ディスプレイ駆動回路１２０内のタイミングコントローラ１２１から発生し、また前記タイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏは、ホストコントローラ１３０で直接発生することもある。図３Ａでは、前記タイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏがタイミングコントローラ１２１により発生し、タッチコントローラ１１０が、タイミングコントローラ１２１から前記タイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏを受信する一例を示す。信号プロセッサー１１１は、少なくとも一つのタイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏを受信し、これに基づく制御信号ｃｔｒｌをタッチデータ発生部１１２に提供する。
前記制御信号ｃｔｒｌは、前記タイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏの波形に基づいて発生する。前記制御信号ｃｔｒｌは、タイミングコントローラ１２１で直接発生して信号プロセッサー１１１に提供され、または、信号プロセッサー１１１がタイミングコントローラ１２１から提供されたタイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏを利用して発生しうる。また、前述したように、ホストコントローラ１３０は、タイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏを直接発生させることもあるが、これと類似して、前記制御信号ｃｔｒｌまたホストコントローラ１３０から直接発生して、タッチコントローラ１１０に提供されることもある。ホストコントローラ１３０が制御信号ｃｔｒｌを発生させる場合、前記制御信号ｃｔｒｌは、信号プロセッサー１１１に提供されてもよく、またタッチデータ発生部１１２に直接提供されてもよい。以下の説明では、図３Ａないし図３Ｃに示したように、信号プロセッサー１１１が制御信号ｃｔｒｌを発生させると仮定して説明する。
タイミングコントローラ１２１は、ディスプレイ動作のタイミングを調節するための少なくとも一つの信号を発生させ、一例として、タイミングコントローラ１２１は、外部ホストコントローラ１３０から垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び水平同期信号Ｈｓｙｎｃを直接入力されるか、または外部ホストコントローラ１３０から提供されるデータイネーブル信号（図示せず）などに基づいて、前記垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び水平同期信号Ｈｓｙｎｃを発生させることができる。また少なくとも一つのタイミング信号を発生させて、共通電極電圧（一例として、ＶＣＯＭ電圧）及びゲートライン信号の発生などを制御できる。
信号プロセッサー１１１は、タイミングコントローラ１２１から少なくとも一つのタイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏに基づく制御信号ｃｔｒｌを発生させ、前記制御信号ｃｔｒｌをタッチデータ発生部１１２に提供して、タッチデータｄａｔａの発生タイミングを制御する。すなわち、ディスプレイパネル上に提供される電圧（一例として、上板に提供される共通電極電圧）が変動する場合、センシング信号にノイズが発生しうるので、前記タッチデータｄａｔａの発生タイミングがディスプレイパネル上に提供される電圧が安定した区間で行われるように制御する。
一方、前述したようなタッチスクリーン動作のためのタッチコントローラ１１０と、ディスプレイパネルに画像を駆動するためのディスプレイ駆動回路１２０とは、同じチップで具現できる。すなわち、本発明の一実施形態では、タッチコントローラ１１０がディスプレイ駆動回路１２０から少なくとも一つのタイミング情報を受信して、これに連動される動作を行うので、同一チップ内に備えられる配線を通じて前記タイミング情報を受信することが望ましい。
図３Ｂ及び図３Ｃは、図３Ａのタッチデータｄａｔａを発生させる多様な例を示すブロック図である。図３Ｂは、タッチコントローラ１１０がホストコントローラ１３０から直接タイミングと関連した情報ｃｏｎｔｒｏｌ／ｔｉｍｉｎｇを受信する一例を示す。この場合、タイミングコントローラ１２１は、ホストコントローラ１３０からの情報ｃｏｎｔｒｏｌ／ｔｉｍｉｎｇに基づいて前記タイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏを発生させ、これをタッチコントローラ１１０に提供する動作が省略されてもよい。信号プロセッサー１１１は、ホストコントローラ１３０からタイミングと関連した情報ｃｏｎｔｒｏｌ／ｔｉｍｉｎｇを受信し、これに基づいて制御信号ｃｔｒｌを発生させ、これをタッチデータ発生部１１２に提供する。
図３Ｃは、タイミングコントローラ１２１から発生する情報とホストコントローラ１３０から発生する情報とをマルチプレクシングし、これによる情報を、タイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏとしてタッチコントローラ１１０に提供する一例を示す。このために、図３Ｃに示したタッチコントローラ１１０とディスプレイ駆動回路１２０との間には、信号を選択的に出力する選択部１４０が配されうる。一例として、前記選択部１４０は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）で具現できる。選択部１４０は、タッチコントローラ１１０とディスプレイ駆動回路１２０との間に配されてもよく、または、タッチコントローラ１１０内の信号プロセッサー１１１の前端に配されてもよい。前記選択部１４０は、所定の制御信号（図示せず）に応答して、タイミングコントローラ１２１から発生する情報、またはホストコントローラ１３０から発生する情報を選択的に出力する。この場合、もし、ディスプレイ駆動回路１２０が正常モードで動作するならば、タイミングコントローラ１２１から発生する情報がタッチコントローラ１１０に提供される。一方、前記ディスプレイ駆動回路１２０がパワーダウンモード（一例として、スリープモード）である場合には、ホストコントローラ１３０から発生する情報がタッチコントローラ１１０に提供されうる。
図４Ａ及び図４Ｂは、図３Ａないし図３Ｃの制御信号ｃｔｒｌを発生させる一例を示すための波形図である。まず、図４Ａに示したように、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの所定区間以後、水平同期信号Ｈｓｙｎｃが順次に活性化される。また前記水平同期信号Ｈｓｙｎｃの活性化に同期して、共通電極電圧（一例として、ＶＣＯＭ電圧）のレベルが遷移する。制御信号ｃｔｒｌは、前記のようなディスプレイパネルを駆動するためのタイミング情報（一例として、垂直または水平同期信号、共通電極電圧を発生させるためのタイミング情報、ＤｏｔＣＬＫ情報）のうち、一つ以上を利用して発生しうる。前記制御信号ｃｔｒｌの活性化タイミングによって、タッチデータｄａｔａの発生タイミングが制御されるので、ディスプレイパネルに提供される電圧の変動による前記タッチデータｄａｔａのノイズ発生を低減させる。
図４Ｂは、制御信号の発生タイミングの他の例を示す波形図である。図示されたように、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの前後に水平同期信号が活性化されていないポーチ（ｐｏｒｃｈ）区間が存在するが、前記ポーチ区間中にディスプレイパネルに提供される共通電極の電圧を変動させない。この場合、前記制御信号ｃｔｒｌの活性化タイミングを前記垂直同期信号Ｖｓｙｎｃのポーチ区間に含めれば、ディスプレイパネルに提供される電圧の変動により発生するノイズを低減させることができる。
図５Ａないし図８Ｄは、本発明の一実施形態によるタッチデータ発生部の多様な具現例を示す図面である。図５Ａないし図８Ｄは、センシングユニットに存在する垂直、水平寄生キャパシタンス成分による影響を、増幅回路を利用して低減させる一例を示す。
図５Ａは、図３Ａのタッチデータ発生部の具現の一例を示す回路図であり、図５Ｂは、図５Ａのタッチデータ発生部に備えられる増幅器の周波数特性を示すグラフである。図５Ａに示したように、タッチデータ発生部２１０Ａは、センシングユニットに連結されて、センシングユニットのキャパシタンス変化に対応するセンシング信号Ｖｏｕｔを発生させる増幅回路２１１Ａを備える。またタッチデータ発生部２１０Ａは、前記センシング信号Ｖｏｕｔを受信し、また制御信号ｃｔｒｌに応答して、前記受信されたセンシング信号Ｖｏｕｔを出力する信号出力部２１２Ａと、前記信号出力部２１２Ａからのアナログ信号を受信し、これをデジタル信号に変換するアナログ・デジタルコンバータ２１３Ａとをさらに備えることができる。望ましくは、前記信号出力部２１２Ａは、受信されたセンシング信号Ｖｏｕｔを維持し、前記制御信号ｃｔｒｌに応答して維持された電圧信号Ｖｏｕｔを出力するサンプル／ホールド回路が適用される。
増幅回路２１１Ａは、少なくとも一つの増幅器ＡＭＰを備える。前記少なくとも一つの増幅器ＡＭＰは、タッチスクリーンパネルに備えられる複数のロウ及び複数のカラム方向のセンシングラインそれぞれに連結される複数の増幅器で形成されることができる。または前記増幅器ＡＭＰは、複数のセンシングラインとスイッチング可能に連結されることによって、一つの増幅器が複数のセンシングラインに共有されるように構成されてもよい。図５Ａでは、説明の便宜のために、一つの増幅器が一つのセンシングラインに連結されるところが例示される。
増幅器ＡＭＰの第１入力端（一例として、反転入力端（−））は、センシングラインを通じてセンシングユニットＳＵに連結されてセンシングユニットＳＵのキャパシタンス変化をセンシングする。図示されたように、センシングユニットＳＵのキャパシタンス値は、寄生キャパシタンス成分（一例として、水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈ）と、タッチ動作によるキャパシタンス変化量Ｃｓｉｇとを含むことができる。
一方、増幅器ＡＭＰの第２入力端には、所定の周波数を持つ入力信号Ｖｉｎが提供される。前記入力信号Ｖｉｎは、一定の周期を持つ信号（一例として、矩形波またはサイン波）であり、入力信号Ｖｉｎのレベル及び周波数は適切に調節できる。望ましくは、入力信号Ｖｉｎの周波数は、ハイパスフィルタリング特性を表す前記増幅器ＡＭＰの通過帯域内の周波数値を持つようにする。一方、図示されていないが、センシング動作が行われるセンシングライン以外の残りのセンシングラインに連結される増幅器の第２入力端には、接地電圧などのＤＣ電圧信号が提供される。これにより、センシングラインの間で発生する水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈの１つのノード（センシングラインに連結されるノードの反対ノード）が接地電圧を持つと図示される。
一方、増幅器ＡＭＰの第１入力端と出力端との間にはキャパシタＣｆが連結され、また、前記キャパシタＣｆと並列するように所定の抵抗Ｒｆがさらに連結されうる。前記のような回路構成によって増幅器ＡＭＰは、所定の電圧利得を持つハイパスフィルタとして動作する。
前記のように構成される増幅器ＡＭＰは、センシングユニットＳＵのキャパシタンス変化に応答して、相異なる電圧レベルを持つセンシング信号Ｖｏｕｔを発生させる。図５Ｂは、前記増幅器ＡＭＰの通過帯域特性及び電圧利得を示す。図示されたように、入力信号Ｖｉｎの周波数は、
Figure 0006462043
より大きい値を持つことが望ましい。また入力信号Ｖｉｎの周波数が通過帯域内の値を持つ場合、増幅器ＡＭＰの利得は、
Figure 0006462043
の値を持つ。
前記増幅器ＡＭＰの利得数式でのように、タッチ動作によってセンシングユニットＳＵのキャパシタンス値の変化Ｃｓｉｇが発生する場合、これに対応して増幅器ＡＭＰで発生するセンシング信号Ｖｏｕｔのレベルが変化する。増幅器ＡＭＰは、センシングユニットＳＵのキャパシタンス値に対応するセンシング信号Ｖｏｕｔをアナログ的に発生させる。タッチ動作によるセンシング信号Ｖｏｕｔの電圧変化を感知することによって、タッチスクリーンパネル上のタッチ動作如何及び位置が判断される。
望ましくは、前記センシング信号Ｖｏｕｔを利用してタッチデータｄａｔａを発生させるに当って、少なくとも一つのタイミング情報を利用して発生した制御信号ｃｔｒｌが利用される。信号出力回路２１２Ａは、増幅回路２１１Ａからセンシング信号Ｖｏｕｔを受信してこれを維持し、制御信号ｃｔｒｌの活性化に応答して維持されたセンシング信号Ｖｏｕｔをアナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２１３Ａに提供する。アナログ・デジタルコンバータ２１３Ａは、受信されたアナログセンシング信号をデジタル信号に変換することによってタッチデータｄａｔａを発生させ、これを外部に提供する。
前記のようなセンシング動作及びタッチデータ発生動作によって、タッチスクリーン上のタッチ動作如何及び位置などが判別でき、また制御信号ｃｔｒｌに応答してタッチデータｄａｔａの発生タイミングを制御することによって、ディスプレイパネル上を電圧レベル変動によるノイズの発生を減少させることができる。
しかし、もし、センシングユニットＳＵ間の水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈが大きくなれば、増幅器ＡＭＰの利得値が大きくなる。この場合、増幅器ＡＭＰの出力電圧の一定な領域で動作させるためには、増幅器ＡＭＰの第１入力端と出力端との間に連結されるキャパシタＣｆのキャパシタンスが大きい値を持つようにせねばならない。しかし、キャパシタＣｆが大きい値のキャパシタンスを持つ場合、タッチ動作による出力電圧の変化、すなわち、Ｃｓｉｇ／Ｃｆ値が小さくなるので、センシング感度が低くなりうる。タッチスクリーンパネルのセンシングラインは、透明な伝導性のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）物質からなりうるが、センシングユニット間の間隔が大きくなれば、センサーラインが容易に目立つため、センシングユニット間の間隔を小さくすることが望ましい。しかし、センシングユニット間の間隔を小さくすれば、センシングユニットそれぞれに発生する水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈが大きくなるので、前述したようなセンシング感度の低下が発生しうる。以下では、寄生キャパシタンス成分を低減させてセンシング感度を向上させることができるタッチデータ発生部の多様な具現例を説明する。
図６Ａに示したタッチデータ発生部２１０Ｂは、センシングユニットＳＵのキャパシタンス変化に対応するセンシング信号Ｖｏｕｔを発生させる増幅回路２１１Ｂを備える。また望ましくは、前記タッチデータ発生部２１０Ｂは、前記受信されたセンシング信号を制御信号ｃｔｒｌに応答して出力する信号出力部２１２Ｂ及び、信号出力部２１２Ｂのアナログ出力をデジタル信号に変換してタッチデータｄａｔａを発生させるアナログ・デジタルコンバータ２１３Ｂをさらに備えることができる。
図６Ａに示した増幅回路２１１Ｂは、センシングユニットＳＵに発生される水平キャパシタンス成分（センシングライン間の寄生キャパシタンス成分）による影響を低減させて、センシング感度を向上させる。このために、センシング動作が行われるセンシングラインと隣接するセンシングラインに対応する増幅器ＡＭＰに接地電圧またはＤＣ電圧が提供されるものではなく、前記隣接する増幅器の第２入力端（一例として、＋端子）に入力信号Ｖｉｎを提供させる。
すなわち、水平寄生キャパシタの第１電極が、センシング動作が行われる第１センシングラインに該当し、前記水平寄生キャパシタの第２電極が、前記第１センシングラインに隣接する第２センシングラインに該当するとすれば、第１センシングラインと第２センシングラインとに互いに同じ電圧を提供させ、これにより、
Figure 0006462043
増幅器ＡＭＰの利得数式から、前記水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈを除去させる。
図６Ａでは、水平寄生キャパシタの第２電極が対応する増幅器ＡＭＰの第２入力端に直接連結されると図示されているが、本発明が必ずしもこれに限定されるものではない。前記の図５Ａでの動作とは異なって、図６Ａの実施形態では、複数の増幅器の第２入力端（＋入力端）に入力信号Ｖｉｎが共通して伝えられる。増幅器ＡＭＰの第２入力端（＋入力端）に入力信号Ｖｉｎが提供される場合、増幅器ＡＭＰの第１入力端（−入力端）も第２入力端（＋入力端）の電圧に従うようになる。すなわち、隣接するセンシングラインに連結される増幅器の第２入力端にも入力信号Ｖｉｎが提供されるので、前記隣接するセンシングラインの電圧も入力信号Ｖｉｎに従うようになる。これにより、センシング動作が行われる第１センシングラインと、これに隣接する第２センシングラインとの電圧が互いに同一になることで、増幅器ＡＭＰの利得が水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈ値と関係のない値を持つようにする。すなわち、前記センシングユニットの水平寄生キャパシタンス成分により発生する影響を低減させるために、同じ電圧Ｖｉｎが互いに隣接するセンシングラインに提供される。
図６Ｂは、図６Ａの増幅器ＡＭＰの周波数特性を示すグラフであって、前述したように、入力信号Ｖｉｎの周波数は、前記増幅器ＡＭＰの通過帯域内の周波数値を持たせる。すなわち、入力信号Ｖｉｎは、図６Ｂに示した
Figure 0006462043
値よりさらに大きい周波数を持たせることが望ましい。また図６Ａの増幅器ＡＭＰの利得は
Figure 0006462043
の値を持つ。すなわち、増幅器ＡＭＰの利得は、該当センシングラインに連結される水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈ値とは関係なくなる。
これにより、タッチスクリーンパネルのセンシングラインの水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈが増加しても、増幅器ＡＭＰの利得は変わらない。これにより、増幅器ＡＭＰの利得に一定の範囲内の値を持たせるために、前記キャパシタＣｆのキャパシタンス値を大きくする必要がない。したがって、センシング感度を表すＣｓｉｇ／Ｃｆ値を適切に大きくすることができるので、タッチ動作によるキャパシタンス変化Ｃｓｉｇのセンシング感度を向上させることができる。
図７Ａ及び図７Ｂは、図６Ａのタッチデータ発生部を詳細に示す回路図である。図７Ａ及び図７Ｂのタッチデータ発生部は、説明の便宜のため、信号出力回路とアナログ・デジタルコンバータとは図示を省略した。
図７Ａに示したように、タッチデータ発生部２１０Ｂは、複数のセンシングライン（一例として、第１センシングラインＳＬ１ないし第３センシングラインＳＬ３）それぞれに連結される複数の増幅器（第１増幅器ＡＭＰ１ないし第３増幅器ＡＭＰ３）を備えることができ、それぞれの増幅器は、対応するセンシングユニットのキャパシタンス変化をセンシングし、これに対応するセンシング信号Ｖｏｕｔ１ないしＶｏｕｔ３を発生させる。第１ないし第３増幅器ＡＭＰ１ないしＡＭＰ３それぞれの第１入力端（−入力端）と出力端との間には、キャパシタＣｆ１ないしＣｆ３と抵抗Ｒｆ１ないしＲｆ３とが並列して連結されうる。
また第１ないし第３増幅器ＡＭＰ１ないしＡＭＰ３の第２入力端（＋入力端）には、所定の周波数を持つ入力信号Ｖｉｎが共通して提供される。第１ないし第３増幅器ＡＭＰ１ないしＡＭＰ３は、第１センシングラインＳＬ１ないし第３センシングラインＳＬ３それぞれに対応して連結されることによって、該当センシングラインのキャパシタンス値の変化をセンシングし、これに対応するセンシング信号Ｖｏｕｔ１ないしＶｏｕｔ３を出力する。図示された水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈ１ないしＣｈ３は、それぞれのセンシングライン間に発生するキャパシタンス成分を表す。
第２センシングラインＳＬ２に対してセンシング動作が行われる場合を考慮して、タッチデータ発生部２１０Ｂの動作を説明すれば、次の通りである。第２増幅器ＡＭＰ２の第１入力端（−入力端）は、第２センシングラインＳＬ２に連結されることによって、センシングユニットのキャパシタンス値に対応する出力信号Ｖｏｕｔ２を発生させる。また第１増幅器ＡＭＰ１及び第３増幅器ＡＭＰ３の第２入力端（＋入力端）には、第２増幅器ＡＭＰ２に提供される信号と同じ入力信号Ｖｉｎが提供される。第１増幅器ＡＭＰ１及び第３増幅器ＡＭＰ３それぞれの第１入力端（−入力端）は、第２入力端（＋入力端）の電圧レベルに従うので、第１増幅器ＡＭＰ１及び第３増幅器ＡＭＰ３の第１入力端（−入力端）に連結される第１センシングラインＳＬ１及び第３センシングラインＳＬ３の電圧は、第２センシングラインＳＬ２の電圧に従う。これにより、互いに隣接するセンシングラインの電圧レベルが同一または類似しているので、前記の図６Ｂに示したように、センシング信号の水平キャパシタンス成分による影響を低減させる。
図７Ｂは、図７Ａのタッチデータ発生部２１０Ｂと類似した動作を行うように設計された回路を示し、一つの増幅器ＡＭＰが複数のセンシングラインＳＬ１ないしＳＬ３により共有される場合を示す。複数のセンシングラインＳＬ１ないしＳＬ３が前記増幅器ＡＭＰの第１入力端（−入力端）に選択的に連結されるように、図７Ｂのタッチデータ発生部２１０Ｂは、それぞれのセンシングラインＳＬ１ないしＳＬ３と増幅器ＡＭＰの第１入力端（−入力端）との連結をスイッチングするためのスイッチＳＷ（１）ないしＳＷ（３）をさらに備えることができる。
第２センシングラインＳＬ２に対してセンシング動作が行われる場合、第２スイッチＳＷ（２）は、スイッチング動作によって第２センシングラインＳＬ２を前記増幅器ＡＭＰの第１入力端（−入力端）に連結させる。また前記第２センシングラインＳＬ２に隣接する第１センシングラインＳＬ１の第１スイッチＳＷ（１）は、スイッチング動作によって第１センシングラインＳＬ１を、入力信号Ｖｉｎを伝達するラインに連結させる。また前記第２センシングラインＳＬ２に隣接する第３センシングラインＳＬ３の第３スイッチＳＷ（３）も、スイッチング動作によって第３センシングラインＳＬ３を、入力信号Ｖｉｎを伝達するラインに連結させる。
前記のような動作によって、増幅器ＡＭＰは、第２センシングラインＳＬ２を通じてセンシングユニットのキャパシタンス値を感知し、これによるセンシング信号Ｖｏｕｔを出力する。一方、第２センシングラインＳＬ２に隣接する第１センシングラインＳＬ１と第３センシングラインＳＬ３とに前記入力信号Ｖｉｎが提供されるので、第２センシングラインＳＬ２の電圧と、これに隣接する第１センシングラインＳＬ１及び第３センシングラインＳＬ３の電圧とが同一になる。これによって、水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈ２による影響が減少し、タッチ動作のセンシング感度を向上させることができる。
図８Ａないし図８Ｄは、図３のタッチデータ発生部のさらに他の実施形態を示す回路図である。図８Ａないし図８Ｄによれば、センシングユニットＳＵに存在する寄生キャパシタンス成分を相殺するための追加的なキャパシタ（除去キャパシタ）が、タッチデータ発生部にさらに備えられる特徴を持つ。前記のような構成によって、センシングユニットＳＵに存在する水平及び垂直寄生キャパシタンス成分を除去して、センシング感度を向上させることができる。
図８Ａに示したように、タッチデータ発生部２１０Ｃは、第１入力端（−入力端）がセンシングラインに連結され、また第２入力端（＋入力端）が入力信号Ｖｉｎに連結される増幅器ＡＭＰを備える。また増幅器ＡＭＰの第１入力端と出力端との間には、並列して配される第１キャパシタＣｆ及び抵抗Ｒｆが連結されうる。
一方、タッチデータ発生部２１０Ｃは、前記センシングラインに連結され、所定のキャパシタンスを持つ第２キャパシタＣｑをさらに備えることができる。第２キャパシタＣｑの第１電極は前記センシングラインに連結され、また第２キャパシタＣｑの第２電極には、所定の電圧信号（除去制御電圧、Ｖｑ）が提供される。望ましくは、前記第２キャパシタＣｑのキャパシタンス及び電圧信号Ｖｑを調節することによって、前記第２キャパシタＣｑに誘起される電荷極性が、センシングユニットＳＵに存在する寄生キャパシタンス成分Ｃｔ（水平及び垂直寄生キャパシタンス成分）に誘起される電荷と反対極性を持つようにする。一例として、寄生キャパシタに誘起される電荷の極性が、センシングラインに正の極性（＋極性）を提供する場合、前記第２キャパシタＣｑの第１電極に誘起される電荷の極性が負の極性（−極性）を持つようにする。また、第２キャパシタＣｑの第２電極に提供される電圧信号Ｖｑが、増幅器の第２入力端に提供される入力信号Ｖｉｎに同期することが望ましく、この場合、前記電圧信号ＶｑはｘＶｉｎ値に定義できる。これによる増幅器ＡＭＰの利得（ｇａｉｎ）を示す数式は、次の通りである。
Figure 0006462043
前記式から高周波帯域での利得を求めれば、次の数式２の通りである。
Figure 0006462043
前述したように、第２キャパシタＣｑのキャパシタンス値と電圧信号Ｖｑのレベル（ｘの値）とを調節すれば、ｘＣｑ値をＣｆ＋Ｃｔ＋Ｃｑの値と同一または類似にすることができる。同じ場合において、前記数式２でＣｆ＋Ｃｔ＋Ｃｑの値とｘＣｑ値とが互いに相殺するので、前記増幅器ＡＭＰの利得はＣｓｉｇ／Ｃｆ値にすることができる。また同一ではなくても前記値が類似した場合には、センシング感度がさらに向上する。すなわち、前記ｘ及びＣｑ値を調節することによって、寄生キャパシタンス成分Ｃｔによる増幅器ＡＭＰの利得の影響を低減させることができ、またこれによって、タッチ動作によるキャパシタンス変化Ｃｓｉｇのセンシング感度を向上させることができる。この場合、センシング動作が行われるセンシングラインと隣接したセンシングラインには、同じ電圧を提供する必要がなくなる。
一方、図８Ｂは、ディスプレイパネルに提供される電圧の変化によってセンシングラインが干渉される場合、これによる影響を低減させるためのタッチデータ発生部２１０Ｄを示す。一例として、タッチスクリーンパネルがモバイル液晶ディスプレイ装置に適用される場合、ディスプレイパネルの上板電極に提供される電圧ＶＣＯＭの交互動作による干渉が発生しうる。
センシングラインとディスプレイパネルとの間で垂直キャパシタンス成分Ｃｖが発生し、前記垂直キャパシタンス成分Ｃｖは、ディスプレイパネルに提供される上板電極電圧ＶＣＯＭが交互して、増幅器ＡＭＰの出力に影響を及ぼす。これによる影響を低減させるために、増幅器ＡＭＰの第２入力端に提供される入力信号Ｖｉｎを、前記上板電極電圧ＶＣＯＭと同期させる。もし、入力信号Ｖｉｎの電圧のスイング幅を、上板電極電圧ＶＣＯＭのスイング幅より小さく設定すれば、入力信号Ｖｉｎのレベルがハイである時、垂直寄生キャパシタの上板（一例として、センシングラインと連結される電極）には負（−）の電荷が集まる。この場合、前記第２キャパシタＣｑのキャパシタンス値と電圧信号Ｖｑとを適切に調節することによって、前記垂直寄生キャパシタの負（−）の電荷と同一または類似した量の正（＋）の電荷を、第２キャパシタＣｑの上板に集める。これにより、垂直キャパシタンス成分及び上板電極電圧ＶＣＯＭの変動による増幅器ＡＭＰの出力の影響を除去または低減させることができる。
前記入力信号Ｖｉｎと電圧信号Ｖｑとがそれぞれ上板電極電圧ＶＣＯＭに同期する信号ならば、上板電極電圧ＶＣＯＭはｘＶｉｎと表すことができ、また電圧信号ＶｑはｙＶｉｎと表すことができる。この場合、図８Ｂによる増幅器ＡＭＰの利得（ｇａｉｎ）は、数式３に示した通りである。
Figure 0006462043
前記式から高周波帯域での利得を求めれば、次の数式４の通りである。
Figure 0006462043
前記数式４に記載されたように、第２キャパシタＣｑのキャパシタンス値と電圧信号Ｖｑのレベル（ｙの値）とを調節することによって、上板電極電圧ＶＣＯＭの変動による影響を低減させることができる。一例として、上板電極電圧ＶＣＯＭは既設定されたレベルを持つので、第２キャパシタＣｑのキャパシタンス値と電圧信号Ｖｑのレベル（ｙの値）とを調節してＣｆ＋（１−ｘ）Ｃｖ＋（１−ｙ）Ｃｑの値を相殺または低減させることによって、上板電極電圧ＶＣＯＭの変動による出力の影響を除去または低減させることができる。これにより、垂直寄生キャパシタンス成分により引き起こる影響を低減させると共に、上板電極電圧ＶＣＯＭによる影響を低減させることができる。
図８Ｃは、図３のタッチデータ発生部のさらに他の実施形態を示す回路図である。図８Ｃに示したタッチデータ発生部２１０Ｅは、図６Ａ及び図８Ｂに示したタッチデータ発生部の特徴をいずれも含むものであって、これによって、センシングユニットに発生する水平及び垂直寄生キャパシタンス成分を効果的に低減させることができる。このような点で、前記図６Ａで説明されたように、水平寄生キャパシタンス成分により発生する影響と共に、前記図８Ｂで説明されたように、垂直寄生キャパシタンス成分と電圧ＶＣＯＭにより発生する影響を低減させることができる。一方、具体的に図示されていないが、センシングユニットの水平寄生キャパシタンス成分を効果的に減少するために、図７Ａ及び図７Ｂに示したような回路の具体的な連結関係が前記図８Ｃの実施形態に適用される。
図示されたように、センシングユニットＳＵに発生される寄生キャパシタンス成分は、水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈ及び垂直寄生キャパシタンス成分Ｃｖをそれぞれ含むことができる。センシングラインの間で発生される水平寄生キャパシタンス成分Ｃｈを低減させるために、センシング動作が行われるセンシングラインの電圧と、前記センシング動作が行われるセンシングラインと隣接したセンシングラインの電圧とを互いに同一にする。このために、所定のセンシングラインに対して実際センシング動作を行う増幅器ＡＭＰ以外に、これに隣接するセンシングラインに対応する増幅器ＡＭＰの第２入力端にも、前記入力電圧Ｖｉｎを提供させる。これにより、互いに隣接するセンシングラインが互いに同じ電圧を持つようになるので、水平キャパシタンス成分Ｃｈによって増幅器ＡＭＰに及ぶ影響を低減させることができる。図８Ｃでは、水平寄生キャパシタの１電極が同じセンシングラインに連結される増幅器ＡＭＰの第２入力端と直接連結されると図示されたが、本発明が必ずしもこれに限定されるものではない。前記水平寄生キャパシタの１電極は、隣接するセンシングラインに連結される増幅器ＡＭＰの第１入力端または第２入力端に電気的に連結されてもよい。図８Ｄは、図８Ａないし図８ＣのキャパシタＣｑに提供される電圧信号Ｖｑのレベルを調節する電圧調節回路の一具現例を示す図面である。図８Ｄの電圧調節回路２２１は、図８Ａないし図８Ｃのタッチデータ発生部内に備えられうる。前記電圧調節回路２２１は、入力信号Ｖｉｎ、共通電圧Ｖｃｍ、抵抗（Ｒｑ１、Ｒｑ２）などを利用して、前記電圧信号Ｖｑのレベルを調節できる。
図９Ａないし図９Ｆは、本発明のタッチデータ発生部の他の具現例を示すブロック図である。特に、前記図９Ａないし図９Ｃの実施形態では、前記タッチデータ発生部に積分回路がさらに備えられうる。図９Ａに示したように、前記タッチデータ発生部３１０は、電圧読み出し回路３１１、増幅回路３１２、積分回路３１３、及びＡＤＣ（アナログ・デジタル変換回路）３１４を備えることができる。
前記電圧読み出し回路３１１は、タッチスクリーンパネルに備えられた複数のセンシングラインに連結された複数のセンシングユニットそれぞれから出力される電圧Ｖｒｅａｄを読み出すブロックである。前記電圧読み出し回路３１１は、一例として、図７Ｂに示した各種スイッチ及び入力信号Ｖｉｎを提供するためのバッファでありうる。
また前記増幅回路３１２は、前記電圧読み出し回路３１１から読み出された電圧Ｖｒｅａｄを増幅して出力する。前記増幅回路３１２から出力される電圧は、センシング信号Ｖｏｕｔとして積分回路３１３に提供される。前記増幅回路３１２は、前記電圧読み出し回路３１１から出力された電圧Ｖｒｅａｄを増幅することによって、センシングユニットのキャパシタンスの変化をセンシング可能にする。また、前記増幅回路３１２は、増幅動作を行うための少なくとも一つの増幅器を備えることができ、前記増幅器は、複数のセンシングラインそれぞれに連結される複数の増幅器を備えることができる。または、実施形態によって、前記増幅器が複数のセンシングラインとスイッチング可能に連結されて、一つの増幅器を複数のセンシングラインに共有させることができる。
前記積分回路３１３は、前記増幅回路３１２から出力されたセンシング信号Ｖｏｕｔを積分できる。前記のように、前記増幅回路３１２から出力されたセンシング信号Ｖｏｕｔには複数のノイズ成分が含まれ、前記積分回路３１３で前記センシング信号Ｖｏｕｔを積分することによって、ノイズ成分が効果的に除去される。本発明の実施形態による前記積分回路３１３は、入力信号を受信し、受信された前記入力信号を積分して出力できる任意の回路をいずれも備えることができ、また前記積分回路３１３は、スイッチドキャパシタ積分器やＧｍ−Ｃ積分器をはじめとする多様な積分器のうちいずれか一つが使われてもよい。
前記ＡＤＣ ３１４は、前記積分回路３１３から出力されたアナログ電圧ＶＡＤＣ＿ＩＮをデジタル信号であるタッチデータｄａｔａに変換できる。前記タッチデータｄａｔａは、タッチコントローラ内に備えられた信号プロセッサーに提供され、または前記タッチコントローラ外部のホストコントローラに提供されてもよい。前記タッチデータｄａｔａの演算処理によって、タッチスクリーンパネル上のタッチ動作如何及びタッチ位置が判断されうる。
一方、図９Ｂは、図９Ａのタッチデータ発生部の一具現例を示す回路図である。図９Ｂでは、積分回路としてスイッチドキャパシタ積分回路３１３Ａを利用する実施形態を図示しており、図９Ｃに示したように、ＢＧｍ−Ｃ積分回路３１３積分回路が利用されてもよい。前記図９Ｂの動作のうち、電圧読み出し回路及び増幅回路は、前述したものと同一または類似して動作するので、これについての詳細な説明は省略する。図９Ｂに示したセンシングユニットのキャパシタンス成分Ｃｂは、水平及び垂直寄生キャパシタンス成分を含む全体キャパシタンス成分を表す。
図９Ｂに示したように、一つの増幅回路３１２が複数のセンシングユニットにより共有される場合を例示する。第１センシングユニットから出力される電圧が、第１スイッチＳＷ（１）のスイッチング動作により読み出される時、残りのセンシングユニットは、第２スイッチＳＷ（２）ないし第ｎスイッチＳＷ（ｎ）のスイッチング動作により前記入力信号Ｖｉｎに連結されうる。同様に、それ以後には第２センシングユニットから出力される電圧のみ読み出され、残りのセンシングユニットは、前記駆動回路により駆動されうる。前記入力信号Ｖｉｎは、一定の周期を持つ矩形波または正弦波であり、前記入力信号Ｖｉｎのレベルまたは周波数は、実施形態によって適切に調節できる。図９Ｄは、図９Ｂの入力信号Ｖｉｎ及びスイッチＳＷ（１）ないしＳＷ（ｎ）のターンオンタイミングを示す図面である。前記入力信号Ｖｉｎは、矩形波または正弦波であり、図９Ｄは、前記入力信号Ｖｉｎとして矩形波を例示する。また、図９Ｄに示したように、前記入力信号Ｖｉｎは、所定の立ち上がり時間と所定の立ち下がり時間とを持つことができる。また、複数のスイッチＳＷ（１）ないしＳＷ（ｎ）は、互いに重なる区間なしに順次にターンオンされうる。また、複数のスイッチＳＷ（１）ないしＳＷ（ｎ）それぞれがターンオン状態を維持する時間は、前記入力信号Ｖｉｎの周期よりさらに大きいか、または同一である。
一方、図９Ｂの増幅回路３１２は、センシングユニットのキャパシタンス変化に応答して、相異なる電圧レベルを持つ出力信号Ｖｏｕｔを出力できる。前記増幅回路３１２が発生する出力信号Ｖｏｕｔは、次の式で求めることができる。
Figure 0006462043
もし、前記のような数式でキャパシタンス成分Ｃｂが完全に相殺された場合、すなわち、
Figure 0006462043
の関係が成立する場合には、前記センシング信号Ｖｏｕｔと入力信号Ｖｉｎとの関係は、次のように整理される。
Figure 0006462043
また、タッチスクリーンパネルにタッチ物体がタッチされた場合には、前記タッチスクリーンパネルとタッチ物体との間のキャパシタンス成分Ｃｓｉｇが所定の大きさを持つようになって、これに対応するセンシング信号Ｖｏｕｔの電圧レベルが変化しうる。前記演算増幅器ＡＭＰ１は、センシングユニットのキャパシタンス値に対応するセンシング信号Ｖｏｕｔをアナログ的に出力でき、タッチ動作によるセンシング信号Ｖｏｕｔの電圧変化を感知することによって、タッチスクリーンパネル上のタッチ動作如何及びタッチ位置が判断されうる。
一方、増幅回路３１２により出力されるセンシング信号Ｖｏｕｔにはノイズが発生することがあり、本発明の一実施形態によるタッチコントローラに備えられる積分回路３１３Ａは、前記ノイズによる影響を効果的に低減させることができる。一般的に、ノイズはガウス分布を持つため、一定区間でのノイズ成分の平均は０になりうる。したがって、ノイズ成分が含まれた出力電圧Ｖｏｕｔは、所定の積分回路によりノイズが効率的に除去される。
前記積分回路３１３Ａは、積分動作を行うための演算増幅器ＡＭＰ３を備えることができ、前記演算増幅器ＡＭＰ３の第１入力端（例えば、ネガティブ入力端）と出力端との間にはキャパシタＣ２が連結されることができ、前記キャパシタＣ２と並列に所定のスイッチＲＳＴが連結されうる。
また、前記演算増幅器ＡＭＰ３の第２入力端（例えば、ポジティブ入力端）には共通電圧Ｖｃｍが提供され、前記共通電圧Ｖｃｍは、ＡＤＣ ３１４の中間入力レベル値に対応できる。
また、前記演算増幅器ＡＭＰ３の第１入力端（例えば、ネガティブ入力端）には、複数のスイッチ（φ１、φ２）とキャパシタＣ１とが連結されうる。前記スイッチ（φ１、φ２）のスイッチング動作と前記キャパシタＣ１のチャージ動作とに基づいて、積分動作が行われうる。増幅回路３１２からの出力電圧Ｖｏｕｔは、所定のバッファを経て積分回路３１３Ａの内部に提供される。
図９Ｅは、図９Ｂのタッチコントローラ３１０に提供される各種信号の特性を示す波形図である。共通電圧Ｖｃｍは一定のレベルを持って提供され、入力信号Ｖｉｎ及びキャパシタＣｑに提供される電圧信号Ｖｑは、前記共通電圧Ｖｃｍを中心として所定の周波数を持つことができる。一例として、前記入力信号Ｖｉｎ及び電圧信号Ｖｑが水平同期信号Ｈｓｙｎｃに同期して発生する一例が、図９Ｅに図示される。電圧信号Ｖｑは、増幅器ＡＭＰ２に連結される抵抗Ｒｑ１、Ｒｑ２の値により調節され、望ましくは、前記電圧信号Ｖｑのレベルを調節してセンシングユニットのキャパシタンス成分Ｃｂの影響を低減させる。
図９Ｆは、図９Ｂの積分回路３１３Ａの動作を示すためのタイミング図である。図９Ｆに示したように、２つのスイッチφ１が同一に制御され、残りのスイッチφ２が同一に制御される。
まず、ｔ１の時間でスイッチφ１がターンオンされ、したがって、前記キャパシタＣ１に前記入力信号Ｖｉｎと前記出力電圧Ｖｏｕｔとの差がチャージされうる。
前記キャパシタＣ１に所定の電圧がチャージされた状態で、ｔ２の時間でスイッチφ１がターンオフされ、残りのスイッチφ２がターンオンされうる。この場合、前記演算増幅器ＡＭＰ３の第１入力端（例えば、ネガティブ入力端）の電圧が第２入力端（例えば、ポジティブ入力端）の電圧に従うために、前記演算増幅器ＡＭＰ３の積分動作が行われ、したがって、前記出力電圧Ｖｏｕｔと前記入力信号Ｖｉｎとの相対サイズによって、積分電圧ＶＡＤＣ＿ＩＮが増加または減少できる。出力電圧Ｖｏｕｔ全体を積分する場合、積分値がＡＤＣ ３１４の動的範囲を外れることもあるので、本発明による実施形態では、図９Ｂに示したようにＶｏｕｔ−Ｖｉｎに相応する電圧を経時的に積分できる。したがって、Ｖｏｕｔ−Ｖｉｎの積分値が前記共通電圧Ｖｃｍを基準に上／下に出力されうる。すなわち、ＡＤＣ ３１４の入力信号が前記共通電圧Ｖｃｍを基準に上／下に設定されることによって、前記ＡＤＣ ３１４の出力を平均化でき、したがって、低周波数のノイズが効果的に除去される。図９Ｇは、積分回路３１３Ａの積分電圧ＶＡＤＣ＿ＩＮを示したグラフであって、図９Ｇに示したように、前記積分電圧ＶＡＤＣ＿ＩＮは、共通電圧Ｖｃｍを基準に上／下のレベルを持つように出力されうる。例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが入力信号Ｖｉｎより大きい場合には、前記積分電圧ＶＡＤＣ＿ＩＮが前記共通電圧Ｖｃｍよりさらに大きく、出力電圧Ｖｏｕｔが入力信号Ｖｉｎより小さな場合には、前記積分電圧ＶＡＤＣ＿ＩＮが前記共通電圧Ｖｃｍよりさらに小さい。また、図９Ｇに示したように、前記積分電圧ＶＡＤＣ＿ＩＮにはノイズによる効果が全く表れなくなり、したがって、コントローラ（図示せず）は、適切な臨界値を設定することによって、タッチスクリーンパネルでのタッチ如何（Ｔｏｕｃｈｅｄ、Ｎｏｔ Ｔｏｕｃｈｅｄ）を容易に判断できる。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、図９Ｂに示した積分回路の他の具現例を示す回路図である。図１０Ａに示した積分回路３１３Ｃは、入力信号として、図９Ｂと異なる電圧信号Ｖｒｅｆを使用する。図１０Ａでは、スイッチドキャパシタ積分回路をその一例として図示しているが、それ以外にもＧｍ−Ｃ積分回路に前記電圧信号Ｖｒｅｆが提供されてもよい。
図１０Ｂは、図１０Ａの積分回路３１３Ｃの入力信号Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ及び基準信号Ｖｒｅｆとの関係を示すグラフである。前記基準信号Ｖｒｅｆは、入力信号Ｖｉｎのように矩形波または正弦波で具現でき、前記基準信号Ｖｒｅｆの振幅は、入力信号Ｖｉｎの振幅よりさらに大きい。
図１０Ｂの（ａ）に示したように、前記基準信号Ｖｒｅｆの振幅を出力電圧Ｖｏｕｔでの傾斜区間の中間レベルに相応するように設定することによって、非タッチ時（Ｎｏｔ Ｔｏｕｃｈｅｄ）の積分電圧を共通電圧Ｖｃｍにほぼ近づけることができる。また図１０Ｂの（ｂ）に示したように、入力信号Ｖｉｎの代りに基準信号Ｖｒｅｆを適用する場合に、非タッチ時の積分電圧ＶＡＤＣ＿ＩＮが前記共通電圧Ｖｃｍにさらに近付くことが分かり、したがって、非タッチ時（Ｎｏｔ Ｔｏｕｃｈｅｄ）とタッチ時（Ｔｏｕｃｈｅｄ）との電圧差をさらに大きくすることで、センシング感度をさらに向上させることができる。
図１１は、本発明のさらに他の実施形態によるタッチコントローラを示すブロック図である。
図１１に示したように、タッチコントローラ４００はタッチデータを発生させるための動作を行うブロックを備え、その一例として電圧読み出し回路４１０、第１増幅回路４２０、第１アンチエイリアシングフィルタ（Ａｎｔｉ Ａｌｉａｓｉｎｇ Ｆｉｌｔｅｒ、以下、ＡＡＦ）４３０、積分回路４４０及びＡＤＣ ４５０がタッチコントローラ４００内に備えられうる。また、前記第１増幅回路４２０と同一または類似した特性を持つ第２増幅回路４７０及び、前記第１ ＡＡＦ ４３０と同一または類似した特性を持つ第２ ＡＡＦ ４８０が、前記タッチコントローラ４００内にさらに備えられうる。前記第１増幅回路４２０、第１ ＡＡＦ ４３０を通じてメイン信号経路が形成され、前記第２増幅回路４７０及び第２ ＡＡＦ ４８０を通じてサブ信号経路が形成される。
センシングユニットのキャパシタンスが変化する場合、これに対応する出力電圧が電圧読み出し回路４１０及び第１増幅回路４２０を通じて発生する。第１増幅回路４２０で発生した出力電圧は、第１ ＡＡＦ ４３０を通過できる。ＡＤＣ ４５０から発生するタッチデータｄａｔａは、それ以後の処理動作でデジタルフィルタ４６０を経ることができるが、前記デジタルフィルタ４６０を経る前に、ＡＡＦを通過して高周波数成分を除去することが望ましい。このために、第１ ＡＡＦ ４３０が第１増幅回路４２０と積分回路４４０との間に配されうる。
一方、複数のセンシングユニットのキャパシタンス変化による信号は、順次に電圧読み出し回路４１０に提供されるが、センシングユニットのキャパシタンス変化を感知するためには、各センシングユニットに対応して特定周波数を持つパルス信号を電圧読み出し回路４１０に入力する。また第１ ＡＡＦ ４３０の出力から実際信号成分のみを抽出するために、第２増幅回路４７０及び第２ ＡＡＦ ４８０が前記タッチコントローラ２００内にさらに備えられる。そして、第１増幅回路４２０に提供されるパルス信号と同じ位相のパルス信号（一例として、Ｖｉｎ）が第２増幅回路４７０に提供される。図示されていないが、第１増幅回路４２０に備えられる増幅器の一つの入力端には、センシングユニットからの電圧が提供される一方、第２増幅回路４７０に備えられる増幅器の一つの入力端は、その出力端と互いに連結される構造を持つことができる。第１ ＡＡＦ ４３０の出力と第２ ＡＡＦ ４８０の出力とは、所定の減算器によって減算される。これにより、実際信号に該当する成分のみ積分回路４４０に提供される。
一方、図１１のタッチコントローラ４００内の各種回路ブロックに提供されるパルス信号の周波数は、ディスプレイ動作中の周波数干渉を最小化するために、ディスプレイのラインスキャン周波数に同期させることができる。一例として、電圧読み出し回路４１０に提供される入力信号Ｖｉｎが、第１増幅回路４２０、第２増幅回路４３０及び積分回路４４０に提供される。または、前記入力信号Ｖｉｎと同一または類似した位相を持って相異なる振幅を持つ電圧信号が、第１増幅回路４２０、第２増幅回路４３０及び積分回路４４０に提供されてもよい。
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明によるタッチコントローラＴ／Ｃが一般液晶ディスプレイ装置に適用される一例を示している。図１２Ａのディスプレイ装置５００Ａは、画像をディスプレイするための全体的なタイミングを制御するタイミングコントローラ５１０Ａと、ディスプレイ装置を駆動するために必要な各種電圧を発生させる電圧生成部５２０Ａとを備えることができる。また前記液晶ディスプレイ装置５００Ａは、ディスプレイパネル５５０Ａのゲートラインを駆動するための一つ以上のゲートドライバ５３０Ａと、ソースラインを駆動するための一つ以上のソースドライバ５４０Ａとを備えることができる。タッチコントローラＴ／Ｃは、前記タイミングコントローラ５１０Ａからタイミング情報を提供され、これにより、望ましくは、タッチコントローラＴ／Ｃがそれぞれのゲートドライバ５３０Ａまたはそれぞれのソースドライバ５４０Ａ内に備えられうる。図１２Ａには、その一例として、タッチコントローラＴ／Ｃがそれぞれのソースドライバ５４０Ａ内に備えられるところが図示される。タイミングコントローラ５１０Ａからソースドライバ５４０Ａに提供されるタイミング情報は、ソースドライバ５４０Ａ内に備えられるタッチコントローラＴ／Ｃに同時に提供されうる。タッチコントローラＴ／Ｃは、ディスプレイパネル５５０Ａに取り付けられうるタッチスクリーンパネル（図示せず）のセンシングユニットのキャパシタンス値を感知し、タイミングコントローラ５１０Ａから提供される所定のタイミング情報を利用してタッチデータを発生させる。
一方、図１２Ｂのディスプレイ装置５００Ｂは、タッチコントローラＴ／Ｃがタイミングコントローラ５１０Ｂの内部に備えられる実施形態を示す。この場合、タッチコントローラＴ／Ｃは、タイミングコントローラ５１０Ｂの内部で直接タイミング情報を受信することができる。また、図示されていないが、タッチコントローラＴ／Ｃは、ディスプレイパネル５５０Ｂに取り付けられうるタッチスクリーンパネルと電気的に連結され、これにより、センシングユニットのキャパシタンス変化を感知し、これによるタッチデータを発生させることができる。
図１３は、本発明の一実施形態によるタッチコントローラとディスプレイ駆動回路とが一つのチップに集積された集積ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を示すブロック図である。すなわち、図１３は、ホストコントローラ６５０と通信する一つの半導体チップ６００を示すブロック図であって、前記半導体チップ６００は、前述した機能を行うタッチコントローラ部６１０と、ディスプレイ駆動回路として動作するディスプレイ駆動部６３０とを備える。タッチコントローラ部６１０とディスプレイ駆動部６３０とを一つの半導体チップに集積することによってコストダウンでき、またタッチコントローラ部６１０のセンシング信号とディスプレイ駆動部６３０で発生する信号とを同期させることによって、タッチスクリーン動作時にノイズによる影響を低減させるようにする。
タッチコントローラ部６１０は、タッチスクリーン動作のための多様な構成を備えることができる。一例として、タッチコントローラ部６１０は、タッチデータを発生させるための読み出し回路６１１、センシングユニットの寄生キャパシタンス成分を低減させるための補償部６１２、アナログデータをデジタル信号に変換するためのＡＤＣ ６１３、電源電圧を発生させるための電源電圧発生部６１４、メモリ部６１５、ＭＣＵ ６１６、デジタルＦＩＲ ＬＰＦ ６１７、低電力発振信号を発生させるための発振器６１８、ホストコントローラ６５０と信号を送受信するためのインターフェース部６１９及び制御ロジック６２０などを備えることができる。またディスプレイ駆動部６３０は、ディスプレイ動作のための階調データを発生させるソースドライバ６３１、階調電圧発生部６３２、ディスプレイデータを保存するメモリ６３３、タイミング制御ロジック６３４、一つ以上の電源電圧を発生させる電源発生部６３５を備えることができる。またディスプレイ駆動部６３０内の全般的な動作を制御するか、ホストコントローラ６５０とインターフェースを行うためのＣＰＵ及びＲＧＢインターフェース部６３６を備えることができる。
タッチコントローラ部６１０は、ディスプレイ駆動部６３０から少なくとも一つのタイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏを受信することができる。一例として、タッチコントローラ部６１０内の制御ロジック６２０は、ディスプレイ駆動部６３０内のタイミング制御ロジック６３４から、ディスプレイ出力信号と同期される多様なタイミング情報（一例として、ＶＳＹＣＮ、ＨＳＹＣＮ、Ｄｏｔｃｌｋなど）を受信する。制御ロジック６２０は、前記受信されたタイミング情報を利用してタッチデータの発生時点を制御するための制御信号を発生させることができる。
一方、ディスプレイ駆動部６３０もタッチコントローラ部６１０から少なくとも一つの情報を受信することができる。一例として、ディスプレイ駆動部６３０がタッチコントローラ部６１０から状態信号（一例として、スリープ状態信号Ｓｌｅｅｐ Ｓｔａｔｕｓ）を受信することが、図１３に図示されている。ディスプレイ駆動部６３０は、タッチコントローラ部６１０からのスリープ状態信号を入力されて、これによる動作を行う。もし、タッチコントローラ部６１０がスリープ状態にあるならば、一定期間タッチ動作が行われていないことを表すので、この場合、ディスプレイ駆動部６３０は、タッチコントローラ部６１０にタイミング情報Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏを提供する動作を中断でき、これによって前記半導体チップが適用される機器（一例として、モバイル機器）の電力を効率的に使用できるようになる。
また図１３に示したように、タッチコントローラ部６１０とディスプレイ駆動部６３０それぞれは、電源を発生させる回路ブロック、所定のデータを保存するためのメモリ、及びそれぞれのブロックの機能を制御するための制御ユニットなどが備えられる。これにより、タッチコントローラ部６１０とディスプレイ駆動部６３０とを一つの半導体チップに集積する場合、前記メモリ、電源発生部、及び制御ユニットは、タッチコントローラ部６１０とディスプレイ駆動部３３０とに共通して使われるように具現できる。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、図１３のタッチコントローラとディスプレイ駆動回路との間のタイミングと電源電圧との関係を示す図面である。図１４Ａに示したように、ディスプレイ装置を駆動するための半導体チップ６００は、タッチコントローラ部とディスプレイ駆動部とを備えることができ、前記タッチコントローラ部（一例として、メモリ、ＡＦＥ、ＭＣＵ、ロジック回路などの含む）とディスプレイ駆動部（一例として、電源発生部、出力ドライバ、制御ロジック、ディスプレイメモリなどの含む）とは互いにタイミング情報、状態情報などの少なくとも一つの情報を互いに送受信できる。またタッチコントローラ部とディスプレイ駆動部とは、互いに電源電圧を提供または受信できる。図１４Ａ及び図１４Ｂには、説明の便宜のためにタッチコントローラ部とディスプレイ駆動部とが簡略に示され、タッチコントローラ部に備えられるＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）は電圧読み出し回路、増幅回路、積分回路及びＡＤＣを備えるブロックでありうる。本発明の一実施形態によるディスプレイ装置として、タッチコントローラ部がディスプレイ駆動部にスリープ状態情報を提供し、またタッチコントローラ部で使われる電源電圧がディスプレイ駆動部から提供される場合の動作の一例を説明すれば、次の通りである。
図１４Ｂに示したように、画面がターンオフされた状態でタッチ入力も動作しない場合（ＴＳＣ及びＤｉｓｐｌａｙがいずれもＳｌｅｅｐである場合）、ディスプレイ駆動部は、タッチコントローラ部への電源電圧やタイミング情報の提供を遮断する。この場合、ディスプレイ駆動部は、単にその内部のレジスタの状態のみ従来状態を維持できる。この場合、電力消耗を最小化することができる。
一方、タッチ入力は遮断されてディスプレイのみ活性化された場合（ＴＳＣがＳｌｅｅｐであり、ＤｉｓｐｌａｙがＮｏｒｍａｌである場合）、ディスプレイ駆動部は自体消費のために電源電圧を生成するが、タッチコントローラ部は電力を消耗しないので、前記電源電圧をタッチコントローラ部に提供しない。またディスプレイ駆動部は、タイミング情報をタッチコントローラ部に提供しない。
一方、タッチ入力は活性化され、ディスプレイは不活性化された場合（ＴＳＣがＮｏｒｍａｌであり、ＤｉｓｐｌａｙがＳｌｅｅｐである場合）、タッチ入力が活性化されたので、周期的にタッチ動作が行われるかどうかを確認する。この場合、ディスプレイ駆動部は、低電力モードで動作しつつ不活性化状態を維持する。しかし、タッチ動作の確認如何のために、ディスプレイ駆動部は、タイミング情報とタッチコントローラ部で使われる電源電圧とを発生させ、これをタッチコントローラ部に提供する。
一方、一般的な場合として、タッチ入力及びディスプレイがいずれも活性化された場合（ＴＳＣ及びＤｉｓｐｌａｙがいずれもＮｏｒｍａｌである場合）、ディスプレイ駆動部は、タイミング情報及び電源電圧を生成し、生成されたタイミング情報及び電源電圧をタッチコントローラ部に提供する。
前記のような４つの場合をまとめれば、ディスプレイ駆動部の電源電圧発生部は、タッチコントローラ部やディスプレイ駆動部のうち少なくとも一つが活性化されれば、電源電圧を発生させることができる。またディスプレイ駆動部の制御ロジックは、タッチコントローラ部が動作する時にのみタイミング情報を生成し、これをタッチコントローラ部に提供できる。
図１５Ａないし図１５Ｄは、本発明の一実施形態によるタッチパネルが装着されたディスプレイ装置のＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）構造を示す図面である。図１５Ａないし図１５Ｄでは、タッチパネルとディスプレイパネルとが互いに区分される構造を持つディスプレイ装置を示す。
図１５Ａに示したように、前記ディスプレイ装置７００は、ウィンドウガラス７１０、タッチパネル７２０及びディスプレイパネル７４０を備えることができる。またタッチパネル７２０とディスプレイパネル７４０との間には、光学的特性のために偏光板７３０がさらに配されうる。
ウィンドウガラス７１０は、一般的にアクリルや強化ガラスなどの素材で製作されて、外部衝撃や反復的なタッチによるスクラッチからモジュールを保護する。タッチパネル７２０は、ガラス基板やＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈｌａｔｅ）フィルム上にＩＴＯのような透明電極を利用して、電極をパターニングして形成される。タッチスクリーンコントローラ７２１は、ＦＰＣＢ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）上にＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｂｏａｒｄ）形態で実装され、それぞれの電極からのキャパシタンス変化を感知してタッチ座標を抽出し、これをホストコントローラに提供する。ディスプレイパネル７４０は、一般的に上板と下板とで形成れた２枚のガラスを接合して形成される。また一般的にモバイル用ディスプレイパネルには、ディスプレイ駆動回路７４１がＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）形態で取り付けられる。
図１５Ｂは、本発明のディスプレイ装置の他のＰＣＢ構造の例を示す。図１５Ｂに示したように、タッチコントローラ７２１は、メインボード７６０上に配され、ＦＰＣＢを通じてタッチパネル７２０とタッチコントローラ７２１との間に、センシングユニットからの電圧信号が送受信される。一方、ディスプレイ駆動回路７４１は、図１５ＡのようにＣＯＧ形態で取り付けられる。前記ディスプレイ駆動回路７４１は、ＦＰＣＢを通じてメインボード７６０と連結されうる。すなわち、タッチコントローラ７２１とディスプレイ駆動回路７４１とは、メインボード７６０を通じて各種情報及び信号を互いに送受信できる。
図１５Ｃは、タッチコントローラ部とディスプレイ駆動部とが一つの半導体チップに集積された場合のディスプレイ装置の構造を示す。図１５Ｃに示したように、前記ディスプレイ装置７００は、ウィンドウガラス７１０、タッチパネル７２０、偏光板７３０及びディスプレイパネル７４０などを備えることができる。特に、半導体チップ７５１は、ＣＯＧ形態でディスプレイパネルに取り付けられる。タッチパネル７２０と半導体チップ７５１とは、ＦＰＣＢを通じて互いに電気的に連結されうる。
図１５Ｄは、図１５Ａないし図１５Ｃのディスプレイ装置のパネル構造を示す図面である。図１５Ｄには、ディスプレイ装置としてＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が例示されている。図１５Ｄに示したように、センシングユニットは透明電極（ＩＴＯ（ｓｅｎｓｏｒ））をパターニングすることによって形成され、ディスプレイパネルとは互いに区分される別途のガラス基板上に形成できる。センシングユニットが形成されたガラス基板は、所定のエアギャップまたはレジン（Ａｉｒ ｇａｐ ｏｒ ｒｅｓｉｎ）によりウィンドウガラスと区分され、またディスプレイパネルを構成する上板及び下板ガラスとは、所定の偏光板を基準に区分できる。
図１６Ａないし図１６Ｄは、タッチパネルとディスプレイパネルとを一体化させた場合のＰＣＢ構造を示す図面である。図１６Ａに示したように、ディスプレイ装置８００は、ウィンドウガラス８１０、ディスプレイパネル８２０及び偏光板８３０を備えることができる。特に、タッチパネルを具現するに当って、前記タッチパネルが別途のガラス基板上に形成されるものではなく、前記ディスプレイパネル８２０の上板に透明電極をパターンすることで形成されうる。図１６Ａは、ディスプレイパネル８２０の上板に複数のセンシングユニットＳＵが形成された一例を図示する。また、このようにパネル構造が形成される場合、タッチコントローラとディスプレイ駆動回路とが集積された一つの半導体チップ８２１が望ましく適用される。
一つの半導体チップ８２１にタッチコントローラ部とディスプレイ駆動部とが集積される場合、センシングユニットからの電圧信号Ｔ＿ｓｉｇと外部ホストからの映像データＩ＿ｄａｔａとが前記半導体チップ８２１に提供される。また半導体チップ８２１は映像データＩ＿ｄａｔａを処理して、実際ディスプレイ装置を駆動するための階調データを発生させ、これをディスプレイパネルに提供する。このために、半導体チップ８２１は、タッチデータＴ＿ｄａｔａに関連したパッドと、前記映像データＩ＿ｄａｔａ及び階調データ（図示せず）に関連したパッドとを備えることができる。半導体チップ８２１は、タッチパネルの一側に連結される導電ラインを通じてセンシングユニットからの電圧信号Ｔ＿ｓｉｇを受信する。半導体チップ８２１上にパッドを配置するに当って、電圧信号Ｔ＿ｓｉｇを受信するパッドの位置を、前記電圧信号Ｔ＿ｓｉｇを伝達するための導電ラインと隣接する位置に配置させることが、データのノイズ低減側面で望ましい。図１６Ａに図示されていないが、ディスプレイパネルに階調データを提供するための導電ラインが、前記タッチデータ電圧信号Ｔ＿ｓｉｇを伝達する導電ラインと反対側に位置する場合、前記階調データを提供するためのパッドも前記電圧信号Ｔ＿ｓｉｇを受信するパッドの反対側に位置するように配置させることができる。
一方、図１６Ｂは、図１６Ａのディスプレイ装置と類似した構造を持つものであって、センシングユニットからの電圧信号がＦＰＣＢを通じて半導体チップ８２１に提供されるものではなく、導電ラインを通じて直接半導体チップ８２１に提供される一例を示す。また図１６Ｃのディスプレイ装置８００も図１６Ａと類似した構造を持つが、図１６Ｃのディスプレイ装置８００は、センシングユニットからの電圧信号が半導体チップ８２１に伝えられる経路が図１６Ａと異なる場合を示す。この場合、半導体チップ８２１上に配されるパッドのうち、センシングユニットからの電圧信号を受信するパッドは、前記導電ラインと相対的に近い方向に位置するように構成する。
図１６Ｄは、図１６Ａないし図１６Ｃのディスプレイ装置のパネル構造を示す図面である。本発明の一実施形態によるディスプレイ装置では、タッチパネルとディスプレイパネルとを効果的に一体化させることができる。図１６Ｄには、ディスプレイ装置としてＯＬＥＤが例示されている。透明電極（ＩＴＯ（ｓｅｎｓｏｒ））を別途のガラス基板やＰＥＴフィルム上に形成するものではなく、図１６Ｄに示したように、透明電極（ＩＴＯ（ｓｅｎｓｏｒ））がディスプレイパネルの上板上に直接形成される。この場合、タッチディスプレイパネルを具現するに当って、コストとモジュール厚さ側面で有利になるが、透明電極（ＩＴＯ（ｓｅｎｓｏｒ））とディスプレイ上板（Ｔｏｐ Ｇｌａｓｓ）との距離が近づくにつれて、センシングユニットの垂直寄生キャパシタンス成分が増大する。しかし、前述した本発明の一実施形態によれば、センシングユニットの垂直寄生キャパシタンス成分を含めて全体寄生キャパシタンス成分による影響が減少するので、前記のようにタッチパネルとディスプレイパネルとを効果的に一体化させることができる。
図１７Ａ及び図１７Ｂは、タッチコントローラ部とディスプレイ駆動回路部とが内蔵された半導体チップとＦＰＣＢとの構造を示す図面である。半導体チップは、タッチコントローラ部に関連した信号を送受信するためのパッドと、ディスプレイ駆動回路部に関連した信号を送受信するためのパッドとを備える。前記パッドは、ＦＰＣＢの連結端を通じて外部のタッチパネル、ディスプレイパネル、ホストコントローラなどと電気的に連結されうる。半導体チップの具現時、タッチコントローラ部が位置する領域とディスプレイ駆動回路部が位置する領域とが区分される。ＦＰＣＢに連結端を配置するに当って、タッチコントローラ部に関連した信号と連結される連結端と、ディスプレイ駆動回路部に関連した信号と連結される連結端とを、前記半導体チップのパッドと対応するように区分して配置できる。
図１８Ａ及び図１８Ｂは、本発明の一実施形態によるタッチコントローラ及びディスプレイ駆動回路が内蔵された半導体チップを装着したディスプレイ装置を示す図面である。図１８Ａは、半導体チップがディスプレイパネルのガラスにＣＯＧ形態で配された一例を示し、図１８Ｂは、半導体チップがディスプレイパネルのフィルム上にＣＯＦ形態で配された一例を示す。タッチコントローラとディスプレイ駆動回路とが互いに区分されるチップで配される場合には、タッチコントローラは一般的にＣＯＦ形態で配され、ディスプレイ駆動回路は一般的にＣＯＧ形態で配されるが、本発明の一実施形態によるタッチコントローラ及びディスプレイ駆動回路が内蔵された半導体チップは、前記ＣＯＧ及びＣＯＦのうちいずれか一つで配されてもよい。
本発明は図面に示した実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められねばならない。
１１０・・・タッチコントローラ
１１１・・・信号プロセッサー
１１２・・・タッチデータ発生部
１２０・・・ディスプレイ駆動回路
１２１・・・タイミングコントローラ
１２２・・・ゲートドライバ
１２３・・・ソースドライバ
１３０・・・ホストコントローラ

Claims (11)

  1. タッチコントローラにおいて、
    第１センシングラインを含む多数のセンシングラインに連結され、前記第１センシングライン上に第１信号を駆動し、前記多数のセンシングラインのうち、少なくとも１つに第２信号を供給するタッチデータ発生器と、
    前記タッチデータ発生器に連結され、前記タッチコントローラの全般的な動作を制御する信号プロセッサーとを備え、
    前記第１信号の電圧と前記第２信号の電圧は、実質的に同一であり、
    第２キャパシタの第１電極がセンシング電極に連結され、前記第２キャパシタには、垂直寄生キャパシタンスと逆極性を有するように、電荷が誘起され、前記第２キャパシタの第２電極に印加される電圧信号は、入力信号に同期される
    ことを特徴とするタッチコントローラ。
  2. 前記タッチデータ発生器は、前記第１センシングラインに連結される第１増幅入力端子と、増幅器入力信号を受信する第２入力端子とを含む第１増幅器を含み、
    前記第１信号は、前記第１増幅器を通じて、前記第１センシングライン上に駆動される
    ことを特徴とする請求項１に記載のタッチコントローラ。
  3. 前記第１増幅器は、前記増幅器入力信号に応答して前記第１センシングライン上に前記第１信号を駆動し、
    前記第２信号は、前記増幅器入力信号である
    ことを特徴とする請求項２に記載のタッチコントローラ。
  4. 前記第１信号は、前記第１増幅器に提供される前記増幅器入力信号に応答して前記第１増幅器を通じて、前記第１センシングライン上に駆動され、
    前記増幅器入力信号は、ディスプレイパネルの共通電極電圧に同期して提供される
    ことを特徴とする請求項２に記載のタッチコントローラ。
  5. 前記タッチデータ発生器は、前記多数のセンシングラインのうち、少なくとも１つに連結される第２増幅器をさらに備える
    ことを特徴とする請求項２に記載のタッチコントローラ。
  6. 前記第１増幅器は、第１スィッチを通じて前記第１センシングラインに連結され、第２スィッチを通じて前記多数のセンシングラインのうち、少なくとも１つに連結される
    ことを特徴とする請求項２に記載のタッチコントローラ。
  7. 前記第１信号は、前記第１増幅器に提供される前記増幅器入力信号に応答して前記第１増幅器を通じて前記第１センシングライン上に駆動され、
    前記増幅器入力信号は、ディスプレイパネルの共通電極電圧に同期して提供される
    ことを特徴とする請求項２に記載のタッチコントローラ。
  8. 前記第１信号、前記第２信号、及び前記増幅器入力信号は、同一である
    ことを特徴とする請求項３に記載のタッチコントローラ。
  9. 前記第１増幅器は、前記第１信号を前記第１センシングライン上に駆動し、前記第２増幅器は、前記第２信号を前記多数のセンシングラインのうち、少なくとも１つに提供する
    ことを特徴とする請求項５に記載のタッチコントローラ。
  10. 前記第１増幅器は、前記増幅器入力信号が前記多数のセンシングラインのうち、少なくとも１つに供給される間に、前記第１増幅入力端子を通じて前記第１信号を前記第１センシングライン上に駆動する
    ことを特徴とする請求項６に記載のタッチコントローラ。
  11. 前記増幅器入力信号は、ディスプレイパネルの共通電極電圧に同期して提供される
    ことを特徴とする請求項１０に記載のタッチコントローラ。
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