KR101680939B1 - 터치 패널 스캐닝 방법 및 이를 수행하기 위한 터치 집적 회로 - Google Patents

터치 패널 스캐닝 방법 및 이를 수행하기 위한 터치 집적 회로 Download PDF

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Abstract

터치 패널 스캐닝 방법과 이를 수행하기 위한 터치 집적 회로가 개시된다. 상기 터치 집적 회로는 터치 패널의 제1 구동 라인 및 제2 구동 라인에 제1 위상을 갖는 제1 구동 신호 및 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 갖는 제2 구동 신호를 각각 동시에 인가하며, 상기 제1 구동 라인 및 상기 제2 구동 라인과 교차하는 센싱 라인으로부터 센싱 신호를 검출한다. 상기 터치 집적 회로는 상기 센싱 신호로부터 상기 제1 구동 라인에 대응하는 제1 스캐닝 신호와 상기 제2 구동 라인에 대응하는 제2 스캐닝 신호를 획득한다.

Description

터치 패널 스캐닝 방법 및 이를 수행하기 위한 터치 집적 회로{Method of scanning touch panel and touch integrated circuit for performing the same}
본 발명의 실시예들은 터치 패널 스캐닝 방법 및 이를 수행하기 위한 터치 집적 회로에 관한 것이다. 보다 상세하게는 사용자에 의한 터치 신호를 감지하기 위하여 터치 패널을 스캐닝하는 방법 및 이를 수행하기 위한 터치 집적 회로에 관한 것이다.
터치 패널은 디스플레이 패널 및 어플리케이션 프로세서 등을 포함하는 스마트 기기의 입력 장치로서 사용될 수 있다. 상기 터치 패널은 저항막 방식(resistive type), 정전용량 방식(capacitive type), 전자유도 방식(electro magnetic type) 등으로 구분될 수 있다.
일 예로서, 뮤추얼 커패시턴스(mutual capacitance) 방식의 터치 패널은 구동 라인과 센싱 라인 사이에서 도전체의 터치에 의해 변화하는 뮤추얼 커패시턴스를 측정함으로써 터치 위치를 검출할 수 있다.
상기 뮤추얼 커패시턴스 방식의 터치 패널 복수의 구동 라인들과 상기 구동 라인들과 교차하는 복수의 센싱 라인들을 포함할 수 있다. 상기 구동 라인들에 구동 신호들이 순차적으로 인가되는 경우, 상기 센싱 라인들로부터 상기 구동 신호들의 인가에 의해 발생되는 뮤추얼 커패시턴스가 검출될 수 있다. 상기 구동 라인들과 센싱 라인들은 터치 집적 회로와 연결될 수 있으며, 상기 터치 집적 회로는 상기 구동 신호들을 인가하고, 상기 센싱 라인들로부터 센싱 신호들을 획득할 수 있다.
상기 터치 집적 회로는 상기 구동 라인들에 순차적으로 구동 신호를 제공할 수 있으며, 각각의 구동 라인들에 상기 구동 신호가 인가되는 동안 상기 센싱 라인들로부터 센싱 신호들을 획득할 수 있다. 이때, 구동 시간은 하나의 구동 라인에 구동 신호가 인가되는 시간을 의미하며, 프레임 시간은 하나의 프레임을 구성하는 센싱 신호들을 획득하는데 소요되는 시간을 의미한다. 즉 상기 프레임 시간은 상기 구동 시간에 상기 구동 라인들의 개수를 곱셈함으로써 얻어질 수 있다.
한편, 상기 구동 시간을 증가시키는 경우 센싱 신호들의 노이즈를 감소시킬 수 있으나, 프레임 타임이 증가될 수 있다. 상기 프레임 타임의 증가는 터치 패널의 응답 시간을 증가시킬 수 있으며 결과적으로 상기 터치 패널의 응답 특성이 열악해질 수 있다. 상기와 반대로, 상기 구동 시간을 감소시키는 경우 프레임 타임 및 응답 시간을 단축시킬 수 있으나, 센싱 신호들의 노이즈가 증가될 수 있으므로 정확한 터치 인식이 어려울 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0021574호 (2013.03.06)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 터치 패널의 응답 특성과 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 터치 패널 스캐닝 방법과 이를 수행하기 위한 터치 집적 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 터치 패널 스캐닝 방법은, 터치 패널의 제1 구동 라인 및 제2 구동 라인에 제1 위상을 갖는 제1 구동 신호 및 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 갖는 제2 구동 신호를 각각 동시에 인가하는 단계와, 상기 제1 구동 라인 및 상기 제2 구동 라인과 교차하는 센싱 라인으로부터 센싱 신호를 검출하는 단계와, 상기 센싱 신호로부터 상기 제1 구동 라인에 대응하는 제1 스캐닝 신호와 상기 제2 구동 라인에 대응하는 제2 스캐닝 신호를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 스캐닝 신호들을 획득하는 단계는, 상기 센싱 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계와, 상기 제1 및 제2 스캐닝 신호들을 획득하기 위하여 상기 디지털 신호에 상기 제1 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 제1 기준 신호와 상기 제2 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 제2 기준 신호를 곱셈하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 구동 신호들은 각각 사인 또는 코사인 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 터치 패널은 복수의 센싱 라인들을 가지며, 상기 복수의 센싱 라인들로부터 복수의 제1 스캐닝 신호들과 복수의 제2 스캐닝 신호들이 획득될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 복수의 제1 스캐닝 신호들과 상기 복수의 제2 스캐닝 신호들은 동시에 획득될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 스캐닝 신호와 상기 제2 스캐닝 신호를 각각 적산하여 제1 적산값과 제2 적산값을 획득하는 단계와, 상기 제1 적산값 및 상기 제2 적산값을 기억하는 단계가 더 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 구동 라인 및 상기 제2 구동 라인에 상기 제2 구동 신호 및 상기 제1 구동 신호를 각각 동시에 인가하는 단계와, 상기 센싱 라인으로부터 제2 센싱 신호를 검출하는 단계와, 상기 제2 센싱 신호로부터 상기 제1 구동 라인에 대응하는 제3 스캐닝 신호와 상기 제2 구동 라인에 대응하는 제4 스캐닝 신호를 획득하는 단계와, 상기 제3 스캐닝 신호와 상기 제4 스캐닝 신호를 각각 적산하여 제3 적산값과 제4 적산값을 획득하는 단계와, 상기 제3 적산값 및 상기 제4 적산값을 기억하는 단계가 더 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제3 적산값들의 제1 평균값과 상기 제2 및 제4 적산값들의 제2 평균값을 산출하는 단계가 더 수행될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 터치 집적 회로는, 터치 패널의 제1 구동 라인 및 제2 구동 라인에 제1 위상을 갖는 제1 구동 신호 및 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 갖는 제2 구동 신호를 각각 동시에 인가하는 터치 드라이버와, 상기 제1 구동 라인 및 상기 제2 구동 라인과 교차하는 센싱 라인으로부터 센싱 신호를 검출하고 상기 센싱 신호로부터 상기 제1 구동 라인에 대응하는 제1 스캐닝 신호와 상기 제2 구동 라인에 대응하는 제2 스캐닝 신호를 획득하는 신호 처리부와, 상기 터치 드라이버와 상기 신호 처리부의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 신호 처리부는, 상기 센싱 신호를 수신하고 상기 센싱 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 프론트 엔드와, 상기 제1 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 제1 기준 신호를 발생시키기 위한 제1 신호 발생기와, 상기 디지털 신호와 상기 제1 기준 신호를 곱셈하여 상기 제1 스캐닝 신호를 획득하기 위한 제1 연산부와, 상기 제2 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 제2 기준 신호를 발생시키기 위한 제2 신호 발생기와, 상기 디지털 신호와 상기 제2 기준 신호를 곱셈하여 상기 제2 스캐닝 신호를 획득하기 위한 제2 연산부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 신호 처리부는, 상기 제1 스캐닝 신호를 적산하여 제1 적산값을 산출하는 제1 적산기와, 상기 제2 스캐닝 신호를 적산하여 제2 적산값을 산출하는 제2 적산기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 터치 집적 회로는 상기 제1 적산값 및 제2 적산값을 저장하기 위한 프레임 버퍼 메모리를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 터치 드라이버는 상기 제1 구동 라인 및 제2 구동 라인에 상기 제2 구동 신호 및 상기 제1 구동 신호를 인가할 수 있다. 상기 신호 처리부는 상기 센싱 라인으로부터 제2 센싱 신호를 검출하고, 상기 제2 센싱 신호로부터 상기 제1 구동 라인에 대응하는 제3 스캐닝 신호와 상기 제2 구동 라인에 대응하는 제4 스캐닝 신호를 획득하며, 상기 제3 및 제4 스캐닝 신호들을 각각 적산하여 제3 및 제4 적산값들을 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 적산값들의 위상 오차를 감소시키기 위한 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 및 제3 적산값들의 제1 평균값과 상기 제2 및 제4 적산값들의 제2 평균값을 산출하는 유한 임펄스 응답 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 구동 신호들은 각각 사인 또는 코사인 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 터치 패널은 복수의 센싱 라인들을 가지며, 상기 신호 처리부는 상기 복수의 센싱 라인들로부터 복수의 제1 스캐닝 신호들과 복수의 제2 스캐닝 신호들을 획득하기 위하여 복수의 센싱 채널들을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 복수의 제1 스캐닝 신호들과 상기 복수의 제2 스캐닝 신호들은 동시에 획득될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 홀수번째 구동 라인과 짝수번째 구동 라인에 제1 구동 신호와 제2 구동 신호를 각각 동시에 인가하고, 센싱 라인들로부터 센싱 신호들을 검출할 수 있다. 특히, 제1 구동 신호는 제1 위상을 갖고 제2 구동 신호는 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 가질 수 있으며, 상기 센싱 신호들에 상기 제1 위상을 갖는 제1 기준 신호와 상기 제2 위상을 갖는 제2 기준 신호를 곱셈하여 제1 스캐닝 신호들과 제2 스캐닝 신호들을 획득할 수 있다.
따라서, 종래 기술과 비교하여 터치 패널의 센싱 감도 및 응답 특성을 충분히 개선할 수 있다. 또한, 상기 터치 패널의 소비 전류를 크게 감소시킬 수 있으며 터치 집적 회로의 크기 및 제조 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널 스캐닝 방법을 수행하기 위한 터치 집적 회로를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 신호 처리부를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 종래 기술과 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 종래 기술과 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 종래 기술과 본 발명의 제3 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 종래 기술과 본 발명의 제4 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전송하기 위하여 제공된다.
하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널 스캐닝 방법을 수행하기 위한 터치 집적 회로를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널 스캐닝 방법은 터치 패널(100)로부터 터치 신호를 인식하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 터치 패널(100)은 복수의 구동 라인들(110)과 상기 구동 라인들(110)과 교차하는 복수의 센싱 라인들(120)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 뮤추얼 커패시턴스 방식의 터치 패널이 사용될 수 있다. 상기 센싱 라인들(120)은 상기 구동 라인들(110)의 상부에 배치될 수 있으며, 상기 구동 라인들(110)과 센싱 라인들(120) 사이에는 절연층(미도시)이 배치될 수 있다.
상기 터치 집적 회로(200)는 상기 터치 패널(100)의 구동 라인들(110)에 구동 신호들을 제공하는 터치 드라이버(210)와, 상기 터치 패널(100)의 센싱 라인들(120)로부터 발생되는 전기적인 신호들 즉 센싱 신호들을 수신하는 신호 처리부(220)와, 상기 터치 드라이버(210)와 상기 신호 처리부(220)의 동작을 제어하는 제어부(240)를 포함할 수 있다.
도 2는 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호를 설명하기 위한 개략도이며, 도 3은 도 1에 도시된 신호 처리부를 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 터치 드라이버(210)는 두 개의 구동 라인들(110)에 각각 동시에 제1 구동 신호와 제2 구동 신호를 인가할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 구동 라인(110A) 및 제2 구동 라인(110B)에 제1 위상을 갖는 제1 구동 신호(D1)와 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 갖는 제2 구동 신호(D2)를 동시에 인가할 수 있다.
상기 센싱 라인들(120)로부터 센싱 신호들이 상기 신호 처리부(220)에 의해 수신된 후, 상기 터치 드라이버(210)는 제3 구동 라인(110C)과 제4 구동 라인(110D)에 상기 제1 구동 신호(D1)와 제2 구동 신호(D2)를 각각 동시에 인가할 수 있다. 상기한 바와 같은 방법을 통해 상기 터치 드라이버(210)는 모든 구동 라인들(110)에 제1 및 제2 구동 신호들(D1, D2)을 순차적으로 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 구동 신호(D1)와 제2 구동 신호(D2)는 약 90° 정도의 위상차를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 터치 드라이버(210)는 홀수번째 구동 라인들(110A, 110C)에 사인 형태를 갖는 제1 구동 신호(D1)를 순차적으로 인가할 수 있으며, 짝수번째 구동 라인들(110B, 110D)에 코사인 형태를 갖는 제2 구동 신호(D2)를 순차적으로 인가할 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 구동 신호(D1)는 제1 내지 제4 구동 라인들(110A, 110B, 110C, 110D)에 순차적으로 인가될 수 있으며, 상기 제2 구동 신호(D2)는 제5 내지 제8 구동 라인들에 순차적으로 인가될 수도 있다.
상기 신호 처리부(220)는 상기 센싱 라인들(120)과 각각 연결된 복수의 센싱 채널들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 신호 처리부(220)는 도시된 바와 같이 8개의 센싱 라인들(120)과 각각 연결된 8개의 센싱 채널들을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 구동 라인들(110A, 110B)에 각각 제1 및 제2 구동 신호들(D1, D2)이 각각 인가된 경우 상기 신호 처리부(220)는 상기 센싱 라인들(120)로부터 센싱 신호들을 검출하고 상기 센싱 신호들로부터 상기 제1 구동 라인(110A)에 대응하는 제1 스캐닝 신호들과 상기 제2 구동 라인(110B)에 대응하는 제2 스캐닝 신호들을 획득할 수 있다.
예를 들면, 상기 신호 처리부(220)는 제1 센싱 라인(120A)으로부터 센싱 신호를 검출할 수 있다. 이때, 상기 센싱 신호는 상기 제1 구동 라인(110A)에 대응하는 제1 신호 성분과 상기 제2 구동 라인(110B)에 대응하는 제2 신호 성분을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 신호 처리부(220)는 상기 센싱 신호로부터 상기 제1 및 제2 신호 성분들을 획득하기 위한 구성 요소들을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 신호 처리부(220)는 상기 센싱 라인들(120)로부터 수신되는 센싱 신호들을 디지털 신호들로 변환하기 위한 아날로그 프론트 엔드(Analog Front End; AFE, 222) 및 상기 디지털 신호들로부터 스캐닝 신호들을 추출하기 위한 제1 및 제2 연산부들(224, 226)을 포함할 수 있다.
상기 제1 구동 라인(110A)과 제2 구동 라인(110B)에 각각 제1 구동 신호와 제2 구동 신호가 인가된 경우 상기 제1 구동 라인(110A)과 제1 센싱 라인(120A) 사이의 뮤추얼 커패시턴스(Cm1)와 상기 제2 구동 라인(110B)과 제1 센싱 라인(120A) 사이의 뮤추얼 커패시턴스(Cm2)에 의해 상기 제1 센싱 라인(120A)으로부터 센싱 신호가 검출될 수 있으며, 상기 센싱 신호는 아날로그 프론트 엔드(222)에 의해 디지털 신호로 변환될 수 있다.
상기 제1 연산부(224)는 상기 아날로그 프론트 엔드(222)에 의해 변환된 디지털 신호에 상기 제1 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 제1 기준 신호를 곱셈함으로써 제1 스캐닝 신호를 획득할 수 있으며, 상기 제2 연산부(226)는 상기 디지털 신호에 상기 제2 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 제2 기준 신호를 곱셈함으로써 제1 스캐닝 신호를 획득할 수 있다.
상기 신호 처리부(220)는 상기 제1 기준 신호를 발생시키기 위한 제1 신호 발생기(228)와 상기 제2 기준 신호를 발생시키기 위한 제2 신호 발생기(230)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 구동 신호가 사인 형태를 갖는 경우 상기 제1 신호 발생기(228)는 사인 신호를 발생시킬 수 있으며, 상기 제2 구동 신호가 코사인 형태를 갖는 경우 상기 제2 신호 발생기(230)는 코사인 신호를 발생시킬 수 있다.
상기 신호 처리부(220)는 상기 제1 스캐닝 신호를 적산하여 제1 적산값을 획득하는 제1 적산기(232)와 상기 제2 스캐닝 신호를 적산하여 제2 적산값을 획득하는 제2 적산기(234)를 포함할 수 있다.
상기 터치 집적 회로(200)는 상기 제1 적산값과 제2 적산값을 저장하기 위한 프레임 버퍼 메모리(250)를 포함할 수 있다.
상기 신호 처리부(220)는 복수의 센싱 라인들(120)로부터 검출된 복수의 센싱 신호들을 처리하여 상기 제1 구동 라인(110A)에 대응하는 복수의 제1 적산값들과 상기 제2 구동 라인(110B)에 대응하는 복수의 제2 적산값들을 획득할 수 있으며, 상기 제1 적산값들과 제2 적산값들은 상기 프레임 버퍼 메모리(250)에 저장될 수 있다. 특히, 상기 신호 처리부(220)는 상기 복수의 채널들을 통해 상기 복수의 센싱 신호들을 동시에 검출할 수 있으며, 이어서 상기 제1 적산값들과 제2 적산값들을 동시에 획득할 수 있다.
이어서, 상기 터치 드라이버(210)는 제3 구동 라인(110C)과 제4 구동 라인(110D)에 제1 구동 신호(D1)와 제2 구동 신호(D2)를 각각 동시에 인가할 수 있으며, 상기 신호 처리부(220)는 상기 센싱 라인들(120)로부터 상기 제3 및 제4 구동 라인들(110C, 110D)에 대응하는 센싱 신호들을 검출할 수 있다. 또한, 상기 신호 처리부(220)는 상기 센싱 신호들로부터 상기 제3 구동 라인(110C)에 대응하는 제3 스캐닝 신호들과 상기 제4 구동 라인(110D)에 대응하는 제4 스캐닝 신호들을 획득할 수 있으며, 이어서 상기 제3 및 제4 스캐닝 신호들로부터 제3 및 제4 적산값들을 획득할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 상기 터치 집적 회로(200)는 전체 구동 라인들(110)에 대응하는 적산값들을 획득할 수 있으며, 상기 적산값들을 프레임 버퍼 메모리(250)에 저장할 수 있다. 상기 적산값들은 하나의 프레임 데이터로서 사용될 수 있으며, 상기 제어부(240)는 상기와 같은 방법으로 복수의 프레임 데이터를 순차적으로 획득할 수 있다. 상기 제어부(240)는 상기 복수의 프레임 데이터로부터 상기 터치 패널(100) 상에 입력된 터치 신호, 제스처 등을 인식할 수 있다. 이때, 상기 프레임 데이터는 상기 구동 라인들(110)과 센싱 라인들(120)의 교차 지점들에 대응하는 매트릭스 형태를 가질 수 있다.
한편, 사인 형태의 제1 구동 신호(D1)와 코사인 형태의 제2 구동 신호(D2)가 사용되는 경우 위상 오차에 의해 상기 프레임 데이터의 신뢰도가 저하될 수 있다. 예를 들면, 약 1° 정도의 위상 오차가 발생되는 경우 코사인 신호의 경우 약 0.015% 정도의 데이터 오차가 발생되는 반면 사인 신호의 경우 약 1.745% 정도의 데이터 오차가 발생될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 터치 집적 회로(200)는 상기 프레임 데이터로부터 위상 오차를 감소 또는 제거하기 위한 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 터치 집적 회로(200)는 상기 적산값들의 위상 오차를 감소 또는 제거하기 위한 유한 임펄스 응답(Finite Impulse Response; FIR) 필터를 포함할 수 있다.
상기 필터를 사용하는 경우 제1 프레임 데이터와 제2 프레임 데이터는 서로 다른 구동 신호들을 이용하여 획득될 수 있다. 예를 들면, 제1 프레임 데이터를 획득하기 위하여 제1 위상을 갖는 제1 구동 신호(D1)를 홀수번째 구동 라인들(110A, 110C)에 인가하고 제2 위상을 갖는 제2 구동 신호(D2)를 짝수번째 구동 라인들(110B, 110D)에 인가할 수 있으며, 이어서 제2 프레임 데이터를 획득하기 위하여 상기 제2 구동 신호(D2)를 홀수번째 구동 라인들(110A, 110C)에 인가하고 상기 제1 구동 신호(D1)를 짝수번째 구동 라인들(110B, 110D)에 인가할 수 있다.
상기 필터를 사용하여 프레임 데이터를 획득하는 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제1 위상을 갖는 제1 구동 신호(D1)와 제2 위상을 갖는 제2 구동 신호(D2)를 제1 구동 라인(110A)과 제2 구동 라인(110B)에 각각 동시에 인가하고, 상기 센싱 라인들(120)로부터 센싱 신호들을 검출한다. 예를 들면, 상기 제1 구동 신호(D1)는 사인 형태를 가질 수 있으며, 상기 제2 구동 신호(D2)는 코사인 형태를 가질 수 있다.
상기 센싱 신호들에 상기 제1 위상을 갖는 제1 기준 신호와 상기 제2 위상을 갖는 제2 기준 신호를 곱셈하여 상기 제1 구동 라인(110A)에 대응하는 제1 스캐닝 신호들과 상기 제2 구동 라인(110B)에 대응하는 제2 스캐닝 신호들을 획득한다. 일 예로서, 제1 센싱 라인(120A)으로부터 검출된 센싱 신호에 사인 신호를 곱셈하여 제1 스캐닝 신호를 획득하고, 상기 제1 센싱 라인(120A)으로부터 검출된 센싱 신호에 코사인 신호를 곱셈하여 제2 스캐닝 신호를 획득할 수 있다.
상기 제1 및 제2 스캐닝 신호들을 적산하여 제1 및 제2 적산값들을 획득하고, 상기 제1 및 제2 적산값들을 프레임 버퍼 메모리(250)에 저장한다. 일 예로서, 상기 제1 센싱 라인(120A)으로부터 획득된 제1 스캐닝 신호와 제2 스캐닝 신호를 각각 적산하여 제1 적산값과 제2 적산값을 획득할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 나머지 구동 라인들(110)로부터 적산값들을 획득하고, 상기 적산값들을 프레임 버퍼 메모리(250)에 저장한다. 이때, 상기 구동 라인들(110)에 대응하는 적산값들은 제1 예비 프레임 데이터로서 사용될 수 있으며, 상기 제1 예비 프레임 데이터는 매트릭스 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 예비 프레임 데이터를 획득한 후, 제2 예비 프레임 데이터를 획득하기 위하여 상기 제1 구동 라인(110A)에 제2 구동 신호(D2)를 인가하고 상기 제2 구동 라인(110B)에 제1 구동 신호(D1)를 인가한다. 예를 들면, 코사인 형태의 제2 구동 신호(D2)를 제1 구동 라인(110A)에 인가하고 사인 형태의 제1 구동 신호(D1)를 제2 구동 라인(110B)에 인가할 수 있다.
이어서, 상기 센싱 라인들(120)로부터 검출된 센싱 신호들에 제2 기준 신호와 제1 기준 신호를 곱셈하여 제1 스캐닝 신호들과 제2 스캐닝 신호들을 획득한다. 예를 들면, 상기 제1 센싱 라인(120A)으로부터 검출된 센싱 신호에 코사인 신호를 곱셈하여 제1 스캐닝 신호를 획득하고, 상기 제1 센싱 라인(120A)으로부터 검출된 센싱 신호에 사인 신호를 곱셈하여 제2 스캐닝 신호를 획득한다.
상기 제1 및 제2 스캐닝 신호들을 적산하여 제1 및 제2 적산값들을 획득하고, 상기 제1 및 제2 적산값들을 프레임 버퍼 메모리(250)에 저장한다. 일 예로서, 상기 제1 센싱 라인(120A)으로부터 획득된 제1 스캐닝 신호와 제2 스캐닝 신호를 각각 적산하여 제1 적산값과 제2 적산값을 획득할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 나머지 구동 라인들(110)로부터 적산값들을 획득하고, 상기 적산값들을 프레임 버퍼 메모리(250)에 저장한다. 이때, 상기 구동 라인들(110)에 대응하는 적산값들은 제2 예비 프레임 데이터로서 사용될 수 있다.
이어서, 서로 대응하는 제1 및 제2 예비 프레임 데이터들의 적산값들의 평균값들을 산출한다. 상기 평균값들을 제1 프레임 데이터로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 구동 라인(110A)과 제1 센싱 라인(120A)에 대응하는 제1 평균값은 상기 제1 구동 라인(110A)과 제1 센싱 라인(120A)에 대응하는 제1 예비 프레임 데이터의 제1 적산값과 상기 제1 구동 라인(110A)과 제1 센싱 라인(120A)에 대응하는 제2 예비 프레임 데이터의 제1 적산값으로부터 획득될 수 있다.
상기 제1 프레임 데이터를 획득하는 단계는 제3 예비 프레임 데이터를 획득하는 동안 수행될 수 있으며, 제2 프레임 데이터는 상기 제2 예비 프레임 데이터 및 제3 예비 프레임 데이터로부터 획득될 수 있다.
상기와 같이 구동 라인들(110)에 사인 형태의 제1 구동 신호(D1)와 코사인 형태의 제2 구동 신호(D2)를 번갈아 인가하고, 상기 센싱 라인들(120)로부터 획득된 제1 및 제2 예비 프레임 데이터의 적산값들을 평균하여 프레임 데이터를 획득할 수 있으며, 이를 통해 상기 적산값들의 위상 오차를 크게 감소시킬 수 있다.
도 4는 종래 기술과 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 종래 기술과 제1 실시예의 프레임 시간을 동일하게 설정하는 경우 제1 실시예는 도시된 바와 같이 종래 기술보다 구동 시간을 2배 정도 증가시킬 수 있다. 이는 제1 구동 신호와 제2 구동 신호가 홀수번째 구동 라인과 짝수번째 구동 라인에 동시에 인가되기 때문이다. 결과적으로, 센싱 신호들의 노이즈가 크게 감소될 수 있으며 아울러 상기 터치 패널(100)의 센싱 감도가 크게 향상될 수 있다.
도 5는 종래 기술과 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5를 참조하면, 종래 기술과 비교하여 프레임 시간을 충분히 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 터치 패널의 구동 시간을 종래 기술과 동일하게 설정하는 경우 도시된 바와 같이 프레임 시간을 종래 기술과 비교하여 절반 정도로 감소시킬 수 있으며, 나머지 시간을 대기 시간(waiting time)으로 사용할 수 있다. 결과적으로 상기 터치 패널(100)의 소비 전류를 충분히 감소시킬 수 있다.
도 6은 종래 기술과 본 발명의 제3 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6을 참조하면, 홀수번째 구동 라인(110A)과 짝수번째 구동 라인(110B)에 각각 제1 구동 신호와 제2 구동 신호를 동시에 인가할 수 있으므로 종래 기술과 비교하여 프레임 시간을 절반 정도로 감소시킬 수 있다. 결과적으로 상기 터치 패널(100)의 응답 특성이 크게 개선될 수 있다.
도 7은 종래 기술과 본 발명의 제4 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7을 참조하면, 종래 기술과 제4 실시예의 프레임 시간을 동일하게 설정하는 경우 신호 처리부(220)의 채널 수를 절반으로 감소시킬 수 있으므로 상기 터치 집적 회로(200)의 크기 및 제조 비용을 크게 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 터치 패널(100)이 8개의 센싱 라인들(120)을 갖는 경우 제1 센싱 라인 내지 제4 센싱 라인을 제1 그룹으로 설정하고, 제5 센싱 라인 내지 제8 센싱 라인을 제2 그룹으로 설정할 수 있다. 이어서, 4개의 센싱 채널들을 이용하여 제1 그룹과 제2 그룹에 대한 스캐닝 단계들을 반복적으로 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 홀수번째 구동 라인(110A)과 짝수번째 구동 라인(110B)에 제1 구동 신호와 제2 구동 신호를 각각 동시에 인가하고, 센싱 라인들(120)로부터 센싱 신호들을 검출할 수 있다. 특히, 제1 구동 신호(D1)는 제1 위상을 갖고 제2 구동 신호(D2)는 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 가질 수 있으며, 상기 센싱 신호들에 상기 제1 위상을 갖는 제1 기준 신호와 상기 제2 위상을 갖는 제2 기준 신호를 곱셈하여 제1 스캐닝 신호들과 제2 스캐닝 신호들을 획득할 수 있다.
따라서, 종래 기술과 비교하여 터치 패널(100)의 센싱 감도 및 응답 특성을 충분히 개선할 수 있다. 또한, 상기 터치 패널(100)의 소비 전류를 크게 감소시킬 수 있으며 터치 집적 회로(200)의 크기 및 제조 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 터치 패널 110 : 구동 라인
120 : 센싱 라인 200 : 터치 집적 회로
210 : 터치 드라이버 220 : 신호 처리부
222 : 아날로그 프론트 엔드 224, 226 : 연산부
228, 230 : 신호 발생기 232, 234 : 적산기
240 : 제어부 250 : 프레임 버퍼 메모리

Claims (18)

  1. 터치 패널의 제1 구동 라인 및 제2 구동 라인에 제1 위상을 갖는 제1 구동 신호 및 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 갖는 제2 구동 신호를 각각 동시에 인가하는 단계;
    상기 제1 구동 라인 및 상기 제2 구동 라인과 교차하는 센싱 라인으로부터 센싱 신호를 검출하는 단계;
    상기 센싱 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계;
    상기 디지털 신호에 상기 제1 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 제1 기준 신호를 곱셈하여 상기 제1 구동 라인에 대응하는 제1 스캐닝 신호를 획득하는 단계; 및
    상기 디지털 신호에 상기 제2 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 제2 기준 신호를 곱셈하여 상기 제2 구동 라인에 대응하는 제2 스캐닝 신호를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 스캐닝 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 구동 신호들은 각각 사인 또는 코사인 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널 스캐닝 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 터치 패널은 복수의 센싱 라인들을 가지며, 상기 복수의 센싱 라인들로부터 복수의 제1 스캐닝 신호들과 복수의 제2 스캐닝 신호들이 획득되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 스캐닝 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 제1 스캐닝 신호들과 상기 복수의 제2 스캐닝 신호들은 동시에 획득되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 스캐닝 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 스캐닝 신호와 상기 제2 스캐닝 신호를 획득한 후, 상기 제1 스캐닝 신호와 상기 제2 스캐닝 신호를 각각 적산하여 제1 적산값과 제2 적산값을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 적산값 및 상기 제2 적산값을 기억하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 스캐닝 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 적산값 및 상기 제2 적산값이 기억된 후, 상기 제1 구동 라인 및 상기 제2 구동 라인에 상기 제2 구동 신호 및 상기 제1 구동 신호를 각각 동시에 인가하는 단계;
    상기 센싱 라인으로부터 제2 센싱 신호를 검출하는 단계;
    상기 제2 센싱 신호로부터 상기 제1 구동 라인에 대응하는 제3 스캐닝 신호와 상기 제2 구동 라인에 대응하는 제4 스캐닝 신호를 획득하는 단계;
    상기 제3 스캐닝 신호와 상기 제4 스캐닝 신호를 각각 적산하여 제3 적산값과 제4 적산값을 획득하는 단계; 및
    상기 제3 적산값 및 상기 제4 적산값을 기억하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 스캐닝 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제3 적산값 및 상기 제4 적산값이 기억된 후, 상기 제1 및 제3 적산값들의 제1 평균값과 상기 제2 및 제4 적산값들의 제2 평균값을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 스캐닝 방법.
  9. 터치 패널의 제1 구동 라인 및 제2 구동 라인에 제1 위상을 갖는 제1 구동 신호 및 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 갖는 제2 구동 신호를 각각 동시에 인가하는 터치 드라이버;
    상기 제1 구동 라인 및 상기 제2 구동 라인과 교차하는 센싱 라인으로부터 센싱 신호를 검출하고, 상기 센싱 신호로부터 상기 제1 구동 라인에 대응하는 제1 스캐닝 신호와 상기 제2 구동 라인에 대응하는 제2 스캐닝 신호를 획득하는 신호 처리부; 및
    상기 터치 드라이버와 상기 신호 처리부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 신호 처리부는,
    상기 센싱 신호를 수신하고 상기 센싱 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 프론트 엔드;
    상기 제1 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 제1 기준 신호를 발생시키기 위한 제1 신호 발생기;
    상기 디지털 신호와 상기 제1 기준 신호를 곱셈하여 상기 제1 스캐닝 신호를 획득하기 위한 제1 연산부;
    상기 제2 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 제2 기준 신호를 발생시키기 위한 제2 신호 발생기; 및
    상기 디지털 신호와 상기 제2 기준 신호를 곱셈하여 상기 제2 스캐닝 신호를 획득하기 위한 제2 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 집적 회로.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 신호 처리부는,
    상기 제1 스캐닝 신호를 적산하여 제1 적산값을 산출하는 제1 적산기; 및
    상기 제2 스캐닝 신호를 적산하여 제2 적산값을 산출하는 제2 적산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 집적 회로.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 적산값 및 제2 적산값을 저장하기 위한 프레임 버퍼 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 집적 회로.
  13. 제12항에 있어서, 상기 터치 드라이버는 상기 제1 구동 라인 및 제2 구동 라인에 상기 제2 구동 신호 및 상기 제1 구동 신호를 인가하며,
    상기 신호 처리부는 상기 센싱 라인으로부터 제2 센싱 신호를 검출하고, 상기 제2 센싱 신호로부터 상기 제1 구동 라인에 대응하는 제3 스캐닝 신호와 상기 제2 구동 라인에 대응하는 제4 스캐닝 신호를 획득하며, 상기 제3 및 제4 스캐닝 신호들을 각각 적산하여 제3 및 제4 적산값들을 산출하는 것을 특징으로 하는 터치 집적 회로.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 적산값들의 위상 오차를 감소시키기 위한 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 집적 회로.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 및 제3 적산값들의 제1 평균값과 상기 제2 및 제4 적산값들의 제2 평균값을 산출하는 유한 임펄스 응답 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 집적 회로.
  16. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 구동 신호들은 각각 사인 또는 코사인 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 집적 회로.
  17. 제9항에 있어서, 상기 터치 패널은 복수의 센싱 라인들을 가지며,
    상기 신호 처리부는 상기 복수의 센싱 라인들로부터 복수의 제1 스캐닝 신호들과 복수의 제2 스캐닝 신호들을 획득하기 위하여 복수의 센싱 채널들을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 집적 회로.
  18. 제17항에 있어서, 상기 복수의 제1 스캐닝 신호들과 상기 복수의 제2 스캐닝 신호들은 동시에 획득되는 것을 특징으로 하는 터치 집적 회로.
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