KR101491203B1

KR101491203B1 - 터치 스크린 구동 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101491203B1
Application number: KR20110097283A
Authority: KR
Inventors: 신명호; 배정태
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2015-02-09
Also published as: KR20130033562A

Abstract

본 발명은 터치 스크린 구동 장치 및 방법에 관한 것으로, 그 터치 스크린 구동 장치는 Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함하는 터치 스크린; 상기 Tx 라인들에 구동펄스를 순차적으로 공급하되, 이웃한 Tx 라인들에 서로 역위상인 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로; 상기 Tx 라인들과 커플링된 상기 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 Rx 구동회로; 및 상기 Tx 구동회로와 상기 Rx 구동회로를 제어하고, 상기 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표를 추정하는 터치 콘트롤러를 포함한다.

Description

터치 스크린 구동 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING TOUCH SCREEN}

본 발명은 터치 스크린 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.

유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전기, 전자 기기 등의 통신을 가능하게 하여 사용자가 기기를 자신이 원하는 대로 제어할 수 있게 한다. 이러한 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 최근, 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다.

터치 UI는 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있는 추세에 있으며, 나아가 가전 제품에도 확대 적용되고 있다. 터치 UI를 구현하기 위한 터치 스크린의 일 예로서, 상호 용량(mutual capacitance) 방식의 터치 스크린은 터치 뿐 아니라 근접도 센싱하고 멀티 터치(또는 근접)의 터치 위치 각각을 인식할 수 있다.

상호 용량 방식의 터치 스크린은 Tx 라인들, Tx 라인들과 교차되는 Rx 라인들, 및 Tx 라인들과 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함한다. 센서 노드들 각각은 상호 용량을 갖는다. 터치 스크린 구동 장치는 터치(또는 근접) 전후의 센서 노드들에 충전된 전압의 변화를 감지하여 전도성 물질의 접촉(또는 근접) 여부와 그 위치를 판단한다.

터치 스크린은 표시장치의 표시패널 상에 접착되거나 그 표시패널 내에 내장될 수 있다. 터치 스크린은 표시패널과의 전기적 커플링(Coupling)으로 인하여 표시패널의 구동신호에 영향을 받기 쉽다. 표시패널의 구동신호로 인하여 터치 스크린에 영향을 주는 노이즈는 터치 오인식이나 터치 감도 저하 등의 문제를 일으킨다.

본 발명은 표시패널로부터 유입되는 노이즈에 대한 영향을 줄일 수 있는 터치 스크린 구동 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 터치 스크린 구동 장치는 Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함하는 터치 스크린; 상기 Tx 라인들에 구동펄스를 순차적으로 공급하되, 이웃한 Tx 라인들에 서로 역위상인 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로; 상기 Tx 라인들과 커플링된 상기 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 Rx 구동회로; 및 상기 Tx 구동회로와 상기 Rx 구동회로를 제어하고, 상기 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표를 추정하는 터치 콘트롤러를 포함한다.

본 발명의 터치 스크린 구동 방법은 상기 Tx 라인들에 구동펄스를 순차적으로 공급하되, 이웃한 Tx 라인들에 서로 역위상인 구동펄스를 공급하는 단계; 상기 Tx 라인들과 커플링된 상기 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 단계; 및 상기 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표를 추정하는 단계를 포함한다.

본 발명은 이웃한 Tx 라인들에 역위상의 구동펄스를 동시에 인가함으로써 터치 스크린에서 표시패널로부터 유입되는 노이즈에 대한 영향을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 도 1에서 터치 스크린 구동 장치를 보여 주는 도면이다.
도 3 내지 도 5는 터치 스크린과 표시패널의 다양한 실시예들을 보여 주는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린의 역위상 구동펄스를 보여 주는 파형도이다.
도 7은 역위상 구동펄스의 일 예를 보여 주는 파형도이다.
도 8은 역위상 구동펄스의 다른 예를 보여 주는 파형도이다.
도 9는 Rx 구동회로를 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 10은 도 9에 도시된 스위치들(S11, S12)이 턴온될 때 샘플링 회로의 등가 회로도이다.
도 11은 도 9에 도시된 스위치들(S21, S22)이 턴온될 때 샘플링 회로의 등가 회로도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(DIS), 디스플레이 구동회로, 터치 스크린(TSP), 터치 스크린 구동회로 등을 포함한다.

본 발명의 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자 기반으로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시소자의 일 예로서 액정표시소자 중심으로 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.

표시패널(DIS)은 두 장의 기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(DIS)의 하부 기판에는 다수의 데이터라인들(D1~Dm, m은 자연수), 데이터라인들(D1~Dm)과 교차되는 다수의 게이트라인들(또는 스캔라인들)(G1~Gn, n은 자연수), 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함한다.

표시패널(DIS)의 픽셀들은 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성되어 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀들 각각의 액정셀은 화소전극에 인가되는 데이터전압과, 공통전극에 인가되는 공통전압의 전압차에 따라 인가되는 전계에 의해 구동되어 입사광의 투과양을 조절한다. TFT들은 게이트라인(G1~Gn)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 턴-온되어 데이터라인(D1~Dm)으로부터의 전압을 액정셀의 화소전극에 공급한다.

표시패널(DIS)의 상부 기판은 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 포함할 수 있다. 표시패널(DIS)의 하부 기판은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 블랙매트릭스와 컬러필터는 표시패널(DIS)의 하부 기판에 형성될 수 있다.

표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고, 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다.

표시패널(DIS)의 배면에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(DIS)에 빛을 조사한다. 표시패널(DIS)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다.

디스플레이 구동회로는 데이터 구동회로(12), 스캔 구동회로(14), 타이밍 콘트롤러(20) 등을 포함하여 입력 영상의 비디오 데이터전압을 표시패널(DIS)의 픽셀들에 기입한다.

데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 출력한다. 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다. 스캔 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(DIS)의 라인을 선택한다.

타이밍 콘트롤러(20)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 스캔 구동회로(14)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스캔 타이밍 제어신호와 데이터 타이밍 제어신호를 발생한다. 스캔 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다.

터치 스크린(TSP)은 도 3과 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 접합되거나, 도 4와 같이 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 터치 스크린(TSP)의 센서 노드들(TSCAP)은 도 5와 같이 표시패널(DIS) 내에서 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부 기판에 형성될 수 있다. 도 3 내지 도 5에서 "PIX"는 액정셀의 화소전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다.

터치 스크린(TSP)은 Tx 라인들(T1~Tj, j는 n 보다 작은 양의 정수), Tx 라인들(T1~Tj)과 교차하는 Rx 라인들(R1~Ri, i는 m 보다 작은 양의 정수), 및 Tx 라인들(T1~Tj)과 Rx 라인들(R1~Ri)의 교차부들에 형성된 i×j 개의 센서 노드들(TSCAP)을 포함한다.

터치 스크린 구동회로는 Tx 구동회로(32), Rx 구동회로(34), 터치 콘트롤러(30) 등을 포함한다. 터치 스크린 구동회로는 Tx 라인들(T1~Tj)에 도 6 내지 도 8과 같은 구동펄스를 공급하고 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 수신되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고 디지털 데이터인 터치 로 데이터(Touch raw data)로 변환한다. Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)는 하나의 ROIC(Read-out IC) 내에 집적될 수 있다.

Tx 구동회로(32)는 터치 콘트롤러(30)로부터 입력된 Tx 셋업 신호(SUTx)에 응답하여 이웃하는 구동펄스가 출력될 Tx 채널을 설정한다. Tx 구동회로(32)는 다수의 펄스들을 포함한 구동펄스를 Tx 라인들(T1~Tj)에 순차적으로 공급하되, 도 6과 같이 이웃하는 Tx 라인들(T1, T2)에 서로 역위상의 구동펄스(A, B)를 공급한다.

하나의 Tx 라인에 센서 노드(TSCAP)가 j 개 연결되어 있다면, 구동펄스(A, B)는 j회 연속으로 Tx 라인에 공급된 후에, 다음 Tx 라인에도 같은 방식으로 구동펄스들이 연속으로 공급된다. 센서 노드(TSCAP)의 전압을 Rx 구동회로(34)의 샘플링 커패시터(도 9의 C1)에 2 회 이상 반복 누적시켜 샘플링 커패시터(C1)의 충전양을 높이기 위하여, 구동펄스는 Tx 라인들(T1~Tj) 각각에 2 회 이상 반복 공급될 수 있다.

Rx 구동회로(34)는 터치 콘트롤러(30)로부터 입력된 Rx 셋업 신호(SURx)에 응답하여 Rx 채널을 설정하고, 설정된 Rx 채널과 연결된 Rx 라인(R1~Ri)을 통해 센서 노드 전압을 수신한다. 센서 노드 전압이 수신되는 Rx 라인은 구동펄스가 인가되는 Tx 라인과 전기적으로 커플링된 Rx 라인이다. Rx 구동회로(34)는 터치 콘트롤러(30)의 Rx 샘플링 클럭(SRx)에 응답하여 구동펄스 마다 수신된 센서 노드 전압을 샘플링 커패시터(C1)에 충전시켜 그 센서 노드 전압을 샘플링한다. Rx 구동회로(34)는 샘플링된 센서 노드 전압을 디지털 데이터로 변환하여 터치 콘트롤러(30)로 전송한다.

터치 콘트롤러(30)는 I²C 버스, SPI(serial peripheral interface), 시스템 버스(System bus) 등의 인터페이스를 통해 Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)에 연결된다. 터치 콘트롤러(30)는 셋업 신호(SUTx, SURx)를 Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)에 공급하여 구동펄스가 출력될 Tx 채널을 설정하고 센서 노드 전압이 수신될 Rx 채널을 설정한다. 터치 콘트롤러(30)는 Rx 구동회로(34)에 내장된 샘플링 회로의 스위치들을 제어하기 위한 Rx 샘플링 클럭(SRx)을 Rx 구동회로(34)에 공급하여 센서 노드 전압의 샘플링 타이밍을 제어한다. 또한, 터치 콘트롤러(30)는 ADC 타이밍 정보를 Rx 구동회로(34)에 내장된 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital converter, 이하 "ADC"라 함)의 ADC 동작 타이밍을 제어한다.

터치 콘트롤러(30)는 Rx 구동회로(34)로부터 입력되는 터치 로 데이터들을 공지된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 전후의 변화가 소정의 기준값 이상으로 큰 터치 로 데이터들에 대한 좌표값을 추정하여 터치 좌표 데이터(HIDxy)를 출력한다. 터치 콘트롤러(30)로부터 출력된 터치 좌표 데이터(HIDxy)는 외부의 호스트 시스템으로 전송된다. 터치 콘트롤러(30)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.

호스트 시스템은 외부 비디오 소스 기기 예를 들면, 네비게이션 시스템, 셋톱박스, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 방송 수신기, 폰 시스템(Phone system) 등에 접속되어 그 외부 비디오 소스 기기로부터 영상 데이터를 입력 받을 수 있다. 호스트 시스템은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 외부 비디오 소스 기기로부터의 입력 영상 데이터를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 또한, 호스트 시스템은 터치 콘트롤러(30)로부터 입력되는 터치 데이터의 좌표값과 연계된 응용 프로그램을 실행한다.

도 7은 도 6에 도시된 역위상 구동펄스들(A, B)의 일 예를 보여 주는 파형도이다. 도 8은 도 6에 도시된 역위상 구동펄스들(A, B)의 다른 예를 보여 주는 파형도이다.

도 7을 참조하면, Tx 구동회로(32)는 터치 콘트롤러(30)의 제어 하에 구동펄스열 A를 제1 Tx 라인(T1)에 공급함과 동시에, 그 구동펄스열 A의 위상을 180°만큼 지연시킨 구동펄스열 B를 제2 Tx 라인(T2)에 공급한다. 구동펄스열들(A, B)의 전압은 정극성 전압(Vh)으로 발생될 수 있다. 따라서, 이웃하는 제1 및 제2 Tx 라인들(T1, T2)에는 서로 역위상의 구동펄스열(A, B)이 동시에 공급된다. Rx 구동회로(34)는 제1 Tx 라인(T1)에 공급되는 구동펄스열 A의 펄스들 각각에 동기하여 Rx 채널을 순차적으로 설정하여 터치 스크린(TSP)의 제1 라인에 존재하는 센서 노드들의 전압을 수신하여 센서 노드 전압의 샘플링과 ADC 처리를 수행한다.

이어서, Tx 구동회로(32)는 터치 콘트롤러(30)의 제어 하에 구동펄스열 A를 제2 Tx 라인(T2)에 공급함과 동시에, 그 구동펄스열 A의 위상을 180°만큼 지연시킨 구동펄스열 B를 제3 Tx 라인(T3)에 공급한다. 제2 Tx 라인(T2)에 인가되는 구동펄스열의 전반부는 제1 Tx 라인(Tx1)에 인가되는 구동펄스열의 일부(후반부)와 중첩되고, 제2 Tx 라인(T2)에 인가되는 구동펄스열의 후반부는 제3 Tx 라인(Tx3)에 인가되는 구동펄스열의 일부(전반부)와 중첩된다. 제2 Tx 라인(T2)에는 구동펄스열 B가 공급된 직후에 구동펄스열 A가 공급된다. 따라서, 이웃하는 제2 및 제3 Tx 라인들(T2, T3)에는 서로 역위상의 구동펄스(A, B)가 동시에 공급된다. Rx 구동회로(34)는 제2 Tx 라인(T2)에 공급되는 구동펄스열 A의 펄스들 각각에 동기하여 Rx 채널을 순차적으로 설정하여 터치 스크린(TSP)의 제2 라인에 존재하는 센서 노드들의 전압을 수신하여 센서 노드 전압의 샘플링과 ADC 처리를 수행한다.

제2 내지 제j Tx 라인들(T2~Tj)에는 구동펄스열 B가 공급된 직후에 구동펄스열 A가 공급된다. Tx 구동회로(32)는 터치 콘트롤러(30)의 제어 하에 구동펄스열 A를 제j-1 Tx 라인(Tj-1)에 공급함과 동시에, 그 구동펄스열 A의 위상을 180°만큼 지연시킨 구동펄스열 B를 제j Tx 라인(Tj)에 공급한다. 따라서, 이웃하는 제j-1 및 제j Tx 라인들(Tj-1, Tj)에는 서로 역위상의 구동펄스(A, B)가 동시에 공급된다. Rx 구동회로(34)는 제j-1 Tx 라인(Tj-1)에 공급되는 구동펄스열 A의 펄스들 각각에 동기하여 Rx 채널을 순차적으로 설정하여 터치 스크린(TSP)의 제j-1 라인에 존재하는 센서 노드들의 전압을 수신하여 센서 노드 전압의 샘플링과 ADC 처리를 수행한다.

도 8을 참조하면, Tx 구동회로(32)는 터치 콘트롤러(30)의 제어 하에 구동펄스열 A를 제1 Tx 라인(T1)에 공급함과 동시에, 그 구동펄스열 A의 위상이 반전된 구동펄스열 B를 제2 Tx 라인(T2)에 공급한다. 따라서, 이웃하는 제1 및 제2 Tx 라인들(T1, T2)에는 서로 역위상의 구동펄스(A, B)가 동시에 공급된다. Rx 구동회로(34)는 제1 Tx 라인(T1)에 공급되는 구동펄스열 A의 펄스들 각각에 동기하여 Rx 채널을 순차적으로 설정하여 터치 스크린(TSP)의 제1 라인에 존재하는 센서 노드들의 전압을 수신하여 센서 노드 전압의 샘플링과 ADC 처리를 수행한다.

구동펄스열 A의 전압은 정극성 전압(Vh)인데 비하여, 구동펄스열 B의 전압은 0V 보다 낮은 부극성 전압(Vl)일 수 있다. 도 8의 정극성 전압(Vh)을 도 7의 정극성 전압(Vh) 보다 낮은 전압으로 설정하여도 부극성 전압(Vl)으로 인하여 도 7 및 도 8에서 역위상 구동펄스들(A, B)의 전압차가 동일하게 할 수 있다.

이어서, Tx 구동회로(32)는 터치 콘트롤러(30)의 제어 하에 구동펄스열 A를 제2 Tx 라인(T2)에 공급함과 동시에, 그 구동펄스열 A의 위상이 반전된 구동펄스열 B를 제3 Tx 라인(T3)에 공급한다. 제2 Tx 라인(T2)에는 구동펄스열 B가 공급된 직후에 구동펄스열 A가 공급된다. 따라서, 이웃하는 제2 및 제3 Tx 라인들(T2, T3)에는 서로 역위상의 구동펄스(A, B)가 동시에 공급된다. Rx 구동회로(34)는 제2 Tx 라인(T2)에 공급되는 구동펄스열 A의 펄스들 각각에 동기하여 Rx 채널을 순차적으로 설정한다. 그리고 Rx 구동회로(34)는 터치 스크린(TSP)의 제2 라인에 존재하는 센서 노드들의 전압을 수신하여 센서 노드 전압의 샘플링과 ADC 처리를 수행한다.

제2 내지 제j Tx 라인들(T2~Tj)에는 구동펄스열 B가 공급된 직후에 구동펄스열 A가 공급된다. Tx 구동회로(32)는 터치 콘트롤러(30)의 제어 하에 구동펄스열 A를 제j-1 Tx 라인(Tj-1)에 공급함과 동시에, 그 구동펄스열 A의 위상이 반전된 구동펄스열 B를 제j Tx 라인(Tj)에 공급한다. 따라서, 이웃하는 제j-1 및 제j Tx 라인들(Tj-1, Tj)에는 서로 역위상의 구동펄스(A, B)가 동시에 공급된다. Rx 구동회로(34)는 제j-1 Tx 라인(Tj-1)에 공급되는 구동펄스열 A의 펄스들 각각에 동기하여 Rx 채널을 순차적으로 설정한다. 그리고 Rx 구동회로(34)는 터치 스크린(TSP)의 제j-1 라인에 존재하는 센서 노드들의 전압을 수신하여 센서 노드 전압의 샘플링과 ADC 처리를 수행한다.

도 9 내지 도 11은 Rx 구동회로(34)의 샘플링 회로와 그 동작을 상세히 보여 주는 도면들이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, Rx 구동회로(34)의 샘플링 회로는 제1 내지 제4 스위치들(S11~S22), 센싱 커패시터(CS), 샘플링 커패시터(C1), 연산 증폭기(Operation Amplifier, OP) 등을 포함한다. 센싱 커패시터(CS)는 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 접속된다. 샘플링 커패시터(C1)는 제3 노드(n3)와 연산 증폭기(OP)의 출력 단자 사이에 접속된다. 제3 노드(n3)는 연산 증폭기(OP)의 반전 입력 단자에 연결된다. 연산 증폭기(OP)의 비반전 입력 단자는 기저전압원(GND)에 접속되고, 연산 증폭기(OP)의 출력 단자는 ADC의 입력 단자에 접속된다.

제1 스위치(S11)의 입력 단자에는 Rx 라인(Ri)을 통해 수직으로 이웃하는 센서 노드들(TSN1, TSN2)이 연결된다. 제1 스위치(S11)의 출력 단자는 제1 노드(n1) 에 연결된다. 제1 스위치(S11)는 제1 Rx 샘플링 클럭(S1(t1))에 응답하여 t1 시간에 턴-온(turn-on)된다. 제1 Rx 샘플링 클럭(S1(t1))은 제q(q는 i-1 이하의 양의 정수) Tx 라인(Tx(q))에 공급되는 구동 펄스 A의 하이 로직 전압과 동기된다. 제2 스위치(S12)는 제2 노드(n2)와 기저전압원(GND) 사이에 접속된다. 제2 스위치(S12)는 제1 Rx 샘플링 클럭(S1(t1))에 응답하여 t1 시간에 턴-온된다.

제1 및 제2 스위치(S11, S12)는 도 6 내지 도 9와 같이 t1 시간 마다 턴-온되어 도 10과 같이 센싱 커패시터(CS)에 센서 노드 전압(Vout)을 충전시킨다. 반면에, 제1 및 제2 스위치(S11, S12)는 도 6 내지 도 9와 같이 t2 시간에 턴-오프(turn-off)되어 도 11과 같이 Rx 구동회로(34)의 입력 단자와 제1 노드(n1) 사이의 전류 패스를 개방시키고 또한, 제2 노드(n2)와 기저전압원(GND) 사이의 전류패스를 개방시킨다.

제3 스위치(S21)는 제1 노드(n1)와 기저전압원(GND) 사이에 접속된다. 제3 스위치(S21)는 제2 Rx 샘플링 클럭(S2(t2))에 응답하여 t2 시간에 턴-온된다. 제2 Rx 샘플링 클럭(S2(t2))는 제q Tx 라인(Tx(q))에 공급되는 구동 펄스 A의 로우 로직 전압과 동기된다. 제4 스위치(S22)는 제2 노드(n2)와 제3 노드(n3) 사이에 접속된다. 제4 스위치(S22)는 제2 Rx 샘플링 클럭(S2(t2))에 응답하여 턴-온된다.

제3 및 제4 스위치(S21, S22)는 도 6 내지 도 9와 같이 t1 시간에 턴-오프되어 도 10과 같이 제1 노드(n1)와 기저전압원(GND) 사이의 전류패스와, 제2 노드(n2)와 제3 노드(n3) 사이의 전류패스를 개방시킨다. 반면에, 제3 및 제4 스위치(S21, S22)는 도 6 내지 도 9와 같이 t2 시간 마다 턴-온되어 도 11과 같이 센싱 커패시터(CS)를 샘플링 커패시터(C1)에 연결하여 센싱 커패시터(CS)의 전압으로 샘플링 커패시터(C1)를 충전시킨다.

ADC는 샘플링 커패시터(C1)의 전압을 디지털 데이터인 터치 로 데이터(TDATA)로 변환한다.

Rx 라인(Ri)을 통해 수신되는 센서 노드 전압(Vout)은 종래 기술에서 제1 센서 노드(V1)의 전압이었다. 표시패널의 구동 신호 영향으로 인하여 센서 노드 전압(Vout)에 노이즈 α가 혼입되면, 종래 기술에서 Rx 라인(Ri)을 통해 수신되는 센서 노드 전압(Vout)은 "Vout = V1 + α"이었다.

이에 비하여, 본 발명에서 Rx 라인(Ri)을 통해 수신되는 센서 노드 전압(Vout)은 도 9와 같은 분압 회로의 해석에 따라 노이즈가 없을 때 "

"으로 표현될 수 있다. 여기서, V1은 제q Tx 라인(Tx(q))에 연결된 제1 센서 노드(TSN1)의 전압이고, V2는 제q+1 Tx 라인(Tx(q+1))에 연결된 제2 센서 노드(TSN2)의 전압이다. 표시패널의 구동 신호 영향으로 인하여, V1에 α 만큼의 노이즈가 혼입되고, V2에 β 만큼의 노이즈가 혼입되면, 본 발명에서 Rx 라인(Ri)을 통해 수신되는 센서 노드 전압(Vout)은 "

"으로 표현될 수 있다. 따라서, 표시패널의 구동 신호 영향으로 인하여 센서 노드 전압에 노이즈가 혼입되면, 본 발명의 터치 스크린은 노이즈의 영향을 β/(α+β) 만큼 줄일 수 있다.

일반적으로, α와 β는 위상이 거의 동일하고 크기가 거의 같은 노이즈 성분이다. 이를 고려할 때 본 발명의 터치 스크린은 표시패널의 구동 신호 영향으로 인한 노이즈 영향을 종래 기술에 비하여 대략 1/2 정도 줄일 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아 니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

DIS : 표시패널 TSP : 터치 스크린
12 : 데이터 구동회로 14 : 스캔 구동회로
20 : 타이밍 콘트롤러 30 : 터치 콘트롤러
32 : Tx 구동회로 34 : Rx 구동회로

Claims

Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함하는 터치 스크린;
상기 Tx 라인들에 구동펄스를 순차적으로 공급하되, 이웃한 Tx 라인들에 서로 역위상인 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로;
상기 Tx 라인들과 커플링된 상기 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 Rx 구동회로; 및
상기 Tx 구동회로와 상기 Rx 구동회로를 제어하고, 상기 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표를 추정하는 터치 콘트롤러를 포함하고,
제N(N은 양의 정수) Tx 라인에 인가되는 구동펄스열의 일부는 제N-1 Tx 라인에 인가되는 구동펄스열의 일부와 중첩되고, 상기 제N Tx 라인에 인가되는 구동펄스열의 나머지 부분이 제N+1 Tx 라인에 인가되는 구동펄스열의 일부와 중첩되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 Tx 구동회로는,
제1 구동펄스를 제1 Tx 라인에 공급함과 동시에, 상기 제1 구동펄스의 위상을 180°만큼 지연시킨 제2 구동펄스를 제2 Tx 라인에 공급하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 Tx 구동회로는,
제1 구동펄스를 제1 Tx 라인에 공급함과 동시에, 상기 제1 구동펄스의 위상이 반전된 제2 구동펄스를 제2 Tx 라인에 공급하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함하는 터치 스크린을 포함한 터치 스크린의 구동 방법에 있어서,
상기 Tx 라인들에 구동펄스를 순차적으로 공급하되, 이웃한 Tx 라인들에 서로 역위상인 구동펄스를 공급하는 단계;
상기 Tx 라인들과 커플링된 상기 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 단계; 및
상기 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표를 추정하는 단계를 포함하고,
제N(N은 양의 정수) Tx 라인에 인가되는 구동펄스열의 일부는 제N-1 Tx 라인에 인가되는 구동펄스열의 일부와 중첩되고, 상기 제N Tx 라인에 인가되는 구동펄스열의 나머지 부분이 제N+1 Tx 라인에 인가되는 구동펄스열의 일부와 중첩되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 이웃한 Tx 라인들에 서로 역위상인 구동펄스를 공급하는 단계는,
제1 구동펄스를 제1 Tx 라인에 공급함과 동시에, 상기 제1 구동펄스의 위상을 180°만큼 지연시킨 제2 구동펄스를 제2 Tx 라인에 공급하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 이웃한 Tx 라인들에 서로 역위상인 구동펄스를 공급하는 단계는,
제1 구동펄스를 제1 Tx 라인에 공급함과 동시에, 상기 제1 구동펄스의 위상이 반전된 제2 구동펄스를 제2 Tx 라인에 공급하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 방법.