KR101773971B1 - 터치 감지 장치와 그 데이터 전송 방법 - Google Patents

터치 감지 장치와 그 데이터 전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치 감지 장치와 그 데이터 전송 방법에 관한 것으로, 터치 센서들의 아날로그 출력을 디지털 터치 데이터로 변환하는 입출력 회로; 상기 디지털 터치 데이터들이 저장되는 메모리; 상기 메모리로부터 수신되는 디지털 터치 데이터들을 미리 설정된 내부 처리 루틴에 따라 읽어 들여 상기 디지털 터치 데이터들을 분석하여 터치 위치의 좌표값을 산출하는 제1 제어회로; 및 상기 입출력 회로, 상기 메모리 및 상기 제1 제어회로에 접속되고 1 프레임기간을 제1 기간과 제2 기간으로 시분할하여, 상기 제1 기간 동안 상기 입출력 회로로부터 수신된 상기 디지털 터치 데이터를 상기 메모리에 저장하고, 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 기간 보다 작은 제3 기간 동안 상기 메모리에 저장된 디지털 터치 데이터를 상기 제1 제어회로에 전송하는 제2 제어회로를 포함한다.

Description

터치 감지 장치와 그 데이터 전송 방법{TOUCH SENSING DEVICE AND METHOD FOR TRANSMITTING DATA THEREFROM}
본 발명은 터치 감지 장치와 그 데이터 전송 방법에 관한 것이다.
가전기기나 휴대용 정보기기의 경량화, 슬림화 추세에 따라 유저 입력 수단이 버튼형 스위치에서 터치 센서로 대체되고 있다. 디스플레이 장치에 적용되는 터치 스크린은 다수의 터치 센서들을 포함한다.
도 1은 기존의 터치 감지 장치를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 터치 감지 장치는 터치 센서들(10), 입출력 IC(Read Out Integrated Circuit, 이하, "ROIC"라 함)(12), 제1 콘트롤 칩(14), 선입선출 메모리(First In First Out memory, 이하 "FIFO 메모리"라 함)(16), 및 제2 콘트롤 칩(18) 등을 포함한다.
터치 센서들(10)은 터치 스크린의 터치 위치를 지시하는 아날로그 터치 데이터를 출력한다. ROIC(12)는 터치 센서들(10)로부터 입력되는 아날로그 터치 데이터를 디지털 터치 데이터로 변환하여 출력한다.
제1 콘트롤 칩(14)은 ROIC(12)로부터 입력되는 디지털 터치 데이터를 FIFO 메모리(16)에 저장하고, FIFO 메모리(16)로부터 디지털 터치 데이터를 읽어 들인다. 제1 콘트롤 칩(14)은 FIFO 메모리(16)로부터 읽어 들인 디지털 터치 데이터를 제2 콘트롤 칩(18)으로부터 수신되는 로 데이터 리드 클럭(Raw data read clock, RCLK) 마다 제2 콘트롤 칩(18)으로 전송한다. 제2 콘트롤 칩(18)은 로 데이터 리드 클럭(RCLK)을 제1 콘트롤 칩(14)에 전송하고, 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 제1 콘트롤 칩(14)으로부터 수신된 디지털 터치 데이터를 분석하여 터치 위치의 좌표를 산출하고 그 좌표 정보를 포함한 터치 데이터를 HID 포맷으로 변환한다. 제2 콘트롤 칩(18)으로부터 출력된 좌표 데이터(HID out)는 외부의 호스트 시스템에 전송된다. 제1 콘트롤 칩(14)은 타이밍 콘트롤러(Timming controller)로 구현될 수 있고, 제2 콘트롤 칩(18)은 마이크로 제어 장치(Microcontroller Unit, 이하 "MCU"라 함)로 구현될 수 있다. 호스트 시스템은 제2 콘트롤 칩(18)으로부터 수신된 좌표 데이터에 연계되는 응용 프로그램(Application program)을 실행한다.
도 2는 터치 스크린을 포함한 액정표시장치의 동작 시퀀스를 보여 주는 도면이다. 도 3은 제2 콘트롤 칩(18)의 내부 처리 루틴 시퀀스를 보여 주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 1 프레임 기간은 제1 기간(T1)과 제2 기간(T2)으로 시분할 된다.
제1 기간(T1) 동안, 제1 콘트롤 칩(14)은 ROIC(12)로부터 수신된 디지털 터치 데이터(TD)를 FIFO 메모리(16)에 저장하고, FIFO 메모리(16)로부터 읽어 들인 디지털 터치 데이터(TD)를 로 데이터 리드 클럭(RCLK)에 맞추어 제2 콘트롤 칩(18)으로 전송한다. 따라서, 제1 콘트롤 칩(14)은 제1 기간(T1) 동안 디지털 터치 데이터(TD)를 제2 콘트롤 칩(18)으로 지속적으로 전송한다.
제1 기간(T1) 동안, 제2 콘트롤 칩(18)은 도 3과 같은 내부 처리 루틴을 통해 디지털 터치 데이터(TD)를 읽어 들인다. 제2 콘트롤 칩(18)은 제2 콘트롤 칩(18)의 실행 중에 도 3에서 PUSH 싸이클(Cycle) 동안 우선 순위가 높은 인터럽트(Interrupt)가 발생할 때 ISR(Interrupt Service Routine)로 점프(Jump) 전 처리하고 있었던 데이터를 다시 읽어 올 수 있는 복귀 주소를 스택 메모리(Stack memory)에 저장한다.
제2 콘트롤 칩(18)은 도 3에서 ISR 싸이클에 제1 콘트롤 칩(14)으로부터 수신된 디지털 터치 데이터(TD)를 읽어 들여 샘플링한다. 제2 콘트롤 칩(18)은 도 3에서 POP 싸이클에 ISR 싸이클의 데이터 처리를 완료한 후에 스택 메모리에 저장된 복귀 주소를 읽어 들여 그 이전 PUSH 싸이클에서 실행하였던 데이터 처리를 재개한다.
제2 기간(T2) 동안, 제1 콘트롤 칩(14)은 액정표시장치의 데이터 구동회로에 디지털 비디오 데이터를 전송하고 그 데이터 구동회로에 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE)를 전송한다. 데이터 구동회로는 제2 기간(T2) 동안 소스 출력 인에이블 신호(SOE)에 응답하여 비디오 데이터전압을 액정표시패널의 데이터라인들에 공급하여 액정표시패널에 입력 영상을 표시한다.
도 3에서, 매 ISR 싸이클마다 ISR 싸이클의 앞뒤에 PUSH 싸이클과 POP 싸이클이 할당된다. PUSH 싸이클 시간은 12 싸이클 시간, POP 싸이클 시간은 12 싸이클 시간, ISR은 8 싸이클 시간으로 설정될 수 있다. 제1 기간(T1) 동안 ROIC(12)로부터 출력되는 디지털 터치 데이터들의 개수가 82 × 32 = 2,624이라면, 제2 콘트롤 칩(18) 내에서 터치 데이터를 읽어 들이는데 필요한 총 인터럽트 응답 시간(Interrupt Response Time)은 PUSH + ISR + POP × 2,624(총 터치 데이터) = 83,968 싸이클 시간이다. 1 싸이클이란 제2 콘트롤 칩(18)에 내장된 발진기로부터 발생되는 내부 클럭 주기를 의미한다.
상기 인터럽트 응답 시간에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 콘트롤 칩(18)의 내부에서 인터럽트 처리에 필요한 시간에서 PUSH 싸이클과 POP 싸이클 만큼 지연시간이 발생한다. 이로 인하여, ROIC(12)로부터 제2 콘트롤 칩(18)으로 터치 데이터 인터페이스시에 최대 대역폭(Max Bandwidth)가 4Mhz로 제한된다. 이러한 전송 대역폭의 제한으로 인하여, 터치 센서 출력이 누설되거나 터치 좌표의 오인식 등이 발생될 수 있으며, 터치 궤적에서 선형(Linear) 특성이 나빠지고 터치 출력에서 지터 노이즈(Jitter noise)가 발생될 수 있으므로 터치 감도가 낮아질 수 있다. 또한, 전송 대역폭의 제한으로 인하여, 기존의 터치 데이터 전송 방법은 터치 센서들의 개수가 많은 대용량 터치 스크린에 적용되기가 곤란하다.
본 발명은 터치 감도를 높이고 대용량 터치 스크린에 적용 가능한 터치 감지 장치와 그 데이터 전송 방법을 제공한다.
본 발명의 터치 감지 장치는 터치 센서들의 아날로그 출력을 디지털 터치 데이터로 변환하는 입출력 회로; 상기 디지털 터치 데이터들이 저장되는 메모리; 상기 메모리로부터 수신되는 디지털 터치 데이터들을 미리 설정된 내부 처리 루틴에 따라 읽어 들여 상기 디지털 터치 데이터들을 분석하여 터치 위치의 좌표값을 산출하는 제1 제어회로; 및 상기 입출력 회로, 상기 메모리 및 상기 제1 제어회로에 접속되고 1 프레임기간을 제1 기간과 제2 기간으로 시분할하여, 상기 제1 기간 동안 상기 입출력 회로로부터 수신된 상기 디지털 터치 데이터를 상기 메모리에 저장하고, 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 기간 보다 작은 제3 기간 동안 상기 메모리에 저장된 디지털 터치 데이터를 상기 제1 제어회로에 전송하는 제2 제어회로를 포함한다.
상기 터치 감지 장치의 데이터 전송 방법은 1 프레임기간을 제1 기간과 제2 기간으로 시분할하는 단계; 입출력 회로를 통해 상기 터치 센서들의 아날로그 출력을 디지털 터치 데이터로 변환하는 단계; 상기 입출력 회로와 메모리 사이에 접속된 제2 제어회로를 통해 상기 제1 기간 동안 상기 입출력 회로로부터 수신된 상기 디지털 터치 데이터를 상기 메모리에 저장하는 단계; 상기 제2 제어회로를 통해 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 기간 보다 작은 제3 기간 동안 상기 메모리에 저장된 디지털 터치 데이터를 터치 위치의 좌표를 산출하는 제1 제어회로에 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명은 입출력 회로(ROIC)로부터 제1 제어회로(MCU)로 디지털 터치 데이터를 인터페이스할 때 메모리에 디지털 터치 데이터들을 모두 저장한 후에 메모리로부터 제1 제어회로로 디지털 비디오 데이터를 전송함으로써 디지털 터치 데이터의 최대 전송 대역폭을 높이고 제1 제어회로에서 디지털 터치 데이터를 읽어들이는데 필요한 시간을 기존 대비 1/4 정도로 줄일 수 있다. 그 결과, 본 발명은 터치 감도를 높이고 대용량 터치 스크린에서 터치 궤적의 선형 특성을 높이고 좌표 인식 오류 없이 MCU에서 대용량의 디지털 터치 데이터들을 안정하게 처리할 수 있게 한다.
도 1은 기존의 터치 감지 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 터치 스크린을 포함한 액정표시장치의 동작 시퀀스를 보여 주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 제2 콘트롤 칩의 내부 처리 루틴 시퀀스를 보여 주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치와 터치 감지 장치를 보여 주는 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 표시패널에 내장되는 터치 센서들을 개략적으로 보여 주는 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 터치 센서들의 전극 구조를 보여 주는 평면도이다.
도 7은 터치시에 도 6에 도시된 터치 센서들의 전극들 사이에 형성되는 정정용량을 보여 주는 도면이다.
도 8a는 터치가 없을 때 터치 센서의 동작을 보여 주는 터치 센서의 등가 회로도이다.
도 8b는 터치가 발생할 때 터치 센서의 동작을 보여 주는 터치 센서의 등가 회로도이다.
도 9는 도 8a 및 도 8b에 도시된 터치 센서의 TFT들을 동작시키기 위한 터치 스위치 신호를 보여 주는 파형도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치와 터치 감지 장치의 1 프레임기간 동작을 보여 주는 파형도이다.
도 11은 타이밍 콘트롤러, 메모리, 및 MCU의 접속관계를 상세히 보여 주는 블록도이다.
도 12는 도 11에 도시된 신호들을 보여 주는 파형도이다.
도 13은 도 11에 도시된 MCU의 내부 처리 루틴 시퀀스를 보여 주는 도면이다.
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.
본 발명의 터치 감지 장치는 디스플레이 장치의 상부 기판과 하부 기판 내에 인 셀(In cell) 타입으로 내장된다. 디스플레이 장치는 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 표시소자로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 디스플레이 장치의 예로서, 액정표시소자를 설명하지만 본 발명의 디스플레이 장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 디스플레이 장치는 표시패널(100), 데이터 구동회로(202), 스캔 구동회로(204), 타이밍 콘트롤러(104) 등을 포함한다.
본 발명의 터치 감지 장치는 표시패널(100)에 내장된 다수의 터치 센서들(TS), 다수의 ROIC들(102), 타이밍 콘트롤러(104), 메모리(106), 및 MCU(108)를 구비한다. 타이밍 콘트롤러(104)는 디스플레이 장치의 데이터 구동회로(202)와 스캔 구동회로(204)의 동작 타이밍을 제어하고 또한, ROIC들(102)로부터 수신된 디지털 터치 데이터들(TD)을 메모리(106)에 저장하고 메모리(106)로부터 읽어 들인 데이터를 MCU(108)에 저장한다.
표시패널(100)은 두 장의 기판들(SUBS1, SUBS2) 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(100)의 하부 유리기판(SUBS2)에는 다수의 데이터라인들(D1 내지 Dm), 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 교차되는 다수의 게이트라인들(G1 내지 Gn), 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 게이트라인들(G1 내지 Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor, TFT), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 화소전극(PIX), 및 화소전극(PIX)에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst1), 터치 센서들(TS), 터치 센서들(TS)의 출력단자에 연결된 다수의 리드 아웃 라인들 등이 형성된다. 터치 센서들(TS) 각각은 도 6 및 도 7과 같은 전극열들, 도 8a 및 도 8b와 같은 TFT들(T1, T2), 및 그 TFT들(T1, T2)에 접속된 스토리지 커패시터(Cst2)를 포함한다. 터치 센서들(TS)의 스토리지 커패시터(Cst2)는 액정셀에 접속된 스토리지 커패시터(Cst1)와 분리된다. 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 게이트라인들(G1 내지 Gn)의 교차 구조에 의해 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치된다.
표시패널(100)의 상부 유리기판(SUBS1)에는 블랙매트릭스, 컬러필터, 공통전극 등이 형성된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 표시패널(100)의 상부 유리기판(SUBS1)과 하부 유리기판(SUBS2) 각각에는 편광판(POL1, POL2)이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(100)의 상부 유리기판(SUBS1)과 하부 유리기판(SUBS2) 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.
데이터 구동회로(202)는 다수의 소스 드라이브 IC(Integrated Circuit)를 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 타이밍 콘트롤러(104)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한다. 그리고 소스 드라이브 IC들은 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 아날로그 비디오 데이터전압을 출력한다. 아날로그 비디오 데이터전압은 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급된다.
스캔 구동회로(204)는 하나 이상의 스캔 드라이브 IC를 포함한다. 스캔 드라이브 IC는 타이밍 콘트롤러(104)의 제어 하에 아날로그 비디오 데이터전압에 동기되는 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 순차적으로 공급하여 아날로그 비디오 데이터전압이 기입되는 표시패널의 라인을 선택한다. 또한, 스캔 구동회로(204)는 타이밍 콘트롤러(104)의 제어 하에 터치 센서들(TS)의 TFT들에 터치 스위치 신호(도 9의 T1 및 T2)를 공급하여 터치 센서들(TS)을 동작시킨다.
ROIC들(102)은 표시패널의 하부 유리기판(SUBS2)에 형성된 리드 아웃 라인들을 통해 터치 센서들(TS)로부터 출력된 아날로그 터치 데이터를 디지털 터치 데이터로 변한한다. ROIC들(102)로부터 출력된 디지털 터치 데이터들은 타이밍 콘트롤러(104)를 통해 메모리(106)에 저장된다.
타이밍 콘트롤러(104)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(202)와 스캔 구동회로(204)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다. 스캔 구동회로(204)를 제어하기 위한 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE), 쉬프트 방향 제어신호(DIR) 등을 포함한다. 데이터 구동회로(202)를 제어하기 위한 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다.
타이밍 콘트롤러(104)는 터치 센서들(TS)의 출력을 발생하기 위한 터치 스위치 제어신호를 발생하고, ROIC들(102)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(104)는 메모리(106)의 입출력을 제어한다.
MCU(108)는 메모리(106)로부터 수신되는 디지털 터치 데이터들을 미리 설정된 내부 처리 루틴에 따라 읽어 들이고, 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 디지털 터치 데이터들을 분석함으로써 터치 위치의 좌표값을 산출한다.
표시패널(100)에 내장된 터치 센서들(TS)은 도 6 및 도 7과 같은 정전용량 타입의 터치 센서로 구현될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 터치 센서들(TS)은 표시패널(100)의 하부 유리기판(SUBS2)에 형성된 제1 전극열과 제2 전극열을 포함한다. 제1 전극열은 제1 브릿지(64)를 통해 x축 방향으로 나란하게 연결된 다수의 제1 전극들(62)을 포함한다. 제2 전극열은 제2 브릿지(68)를 통해 y축 방향으로 나란하게 연결된 다수의 제2 전극들(62)을 포함한다. 제1 브릿지(64)는 절연층을 사이에 두고 제2 전극(66)과 중첩되어, 제2 전극(66)을 가로 질러 제1 전극들(62)을 연결한다.
터치 센서들(TS)은 도 8a 및 도 8b와 같이 고전위 전원전압(VDD)이 공급되는 제1 TFT(T1), 제1 노드를 통해 제1 TFT(T1)에 연결되는 제2 TFT(T2), 및 스토리지 커패시터(Cst2)를 더 포함한다. 제1 TFT(T1)의 게이트 전극은 제1 터치 스위치 신호가 공급되는 제1 터치 스캔라인에 접속되고, 그 드레인전극에는 고전위 전압전압(VDD)이 공급된다. 제1 TFT(T1)의 소스전극은 제1 노드에 접속된다. 제2 TFT(T2)의 게이트 전극은 제2 터치 스위치 신호가 공급되는 제2 터치 스캔라인에 접속되고, 그 드레인전극은 제1 노드에 접속된다. 제2 TFT(T2)의 소스전극은 리드 아웃 라인을 통해 ROIC(102)의 입력단자에 연결된다. 제1 및 제2 TFT(T1, T2)는 도 9와 같은 터치 스위치 신호들에 응답하여 순차적으로 턴-온된다. 스토리지 커패시터(Cst2)는 공통전압이 공급되는 공통전극과 제1 노드 사이에 형성된다.
표시패널(100)의 상부 유리기판(SUBS1) 상에 손가락이 터치되거나 근접하지 않으면, 터치 센서(TS)는 도 8a와 같이 스토리지 커패시터(Cst2)에 저장된 고전위 전원전압(VDD)이 제1 및 제2 TFT(T1, T2)를 통해 출력된다.
표시패널(100)의 상부 유리기판(SUBS1) 상에 손가락이 접촉하거나 근접하면, 제1 전극(62)과 제2 전극(66) 사이에 커패시터(CF)가 발생된다. 손가락 터치에 의해 생성된 커패시터(CF)의 전압은 제1 전극(62)의 전압과 제2 전극(66)의 전압의 차전압이다. 따라서, 터치 센서(TS)는 제1 및 제2 TFT(T1, T2)를 통해 손가락 터치가 발생되면 손가락에 의해 생성된 커패시터(CF)의 전압과 고전위 전원전압(VDD)이 더해진 전압을 출력한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치와 터치 감지 장치의 1 프레임기간 동작을 보여 주는 파형도이다.
도 10을 참조하면, 1 프레임 기간은 제1 기간(T101)과 제2 기간(T102)으로 시분할 된다. 제1 기간(T101)은 터치 센서들(TS)의 개수에 따라 조정될 수 있다. 제3 기간(T103)은 제2 기간(T102) 이내의 작은 시간이다. 제3 기간(T103)의 적어도 일부가 제2 기간(T102) 내에 존재한다. 제3 기간(T103) 동안, 메모리(106)에 저장되었던 디지털 터치 데이터들(TD)이 MCU(108)에 전송된다.
제1 기간(T101)은 터치 스크린을 구성하는 모든 터치 센서들(TS)을 스캐닝하는 터치 스캐닝 기간이다. 제1 기간(T101) 동안, 터치 센서들(TS)이 스캐닝되어 그 터치 센서들(TS)의 아날로그 출력이 ROIC들(102)에 의해 디지털 터치 데이터들(TD)로 변환된다. 그리고 제1 기간(T101) 동안, 타이밍 콘트롤러(104)는 ROIC(102)로부터 수신된 디지털 터치 데이터(TD)를 메모리(106)에 저장한다. 이와 같이 제1 기간(T101) 동안, 메모리(106)에는 터치 센서들(TS)의 스캐닝을 통해 얻어진 디지털 터치 데이터들(TD)이 저장된다. 메모리(106)는 인셀 타입의 터치 스크린을 구성하는 모든 터치 센서들로부터 얻어진 터치 데이터들이 저장될 수 있도록 프레임 메모리로 구현될 수 있다. 메모리(106)는 타이밍 콘트롤러(104)와 MCU(108) 사이에서 타이밍 콘트롤러(104)와 MCU(108)에 직렬 접속된다. 메모리(106)는 종래 기술과 달리, 제1 기간(T101) 동안 디지털 터치 데이터들을 MCU(108)에 전송하지 않는다.
제2 기간(T102) 동안, 타이밍 콘트롤러(104)는 액정표시패널에 입력 영상을 표시하기 위하여 데이터 구동회로(202)와 스캔 구동회로(204)를 구동하고, 데이터 구동회로(202)에 디지털 비디오 데이터와 소스 출력 인에이블신호(SOE)를 전송한다. 데이터 구동회로(202)는 제2 기간(T2) 동안 소스 출력 인에이블 신호(SOE)에 응답하여 비디오 데이터전압을 액정표시패널의 데이터라인들에 공급하여 액정표시패널에 입력 영상을 표시한다.
제3 기간(T103) 동안, 메모리(106)는 저장하고 있는 디지털 터치 데이터들(TD)을 MCU(108)에 전송한다.
도 11은 타이밍 콘트롤러(104), 메모리(106), 및 MCU(108)의 접속관계를 상세히 보여 주는 블록도이다. 도 12는 도 11에 도시된 신호들(ST1, ST2, ST3)을 보여 주는 파형도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 타이밍 콘트롤러(104)는 제1 기간(T101) 동안 모든 터치 센서들(TS)로부터 얻어진 터치 데이터들을 메모리(106)에 저장한 후에, 제1 기간(T101)의 종료 시점에 터치 스캐닝의 종료를 지시하는 제1 단계 신호(ST1)를 MCU(108)에 전송하여 터치 스캐닝이 종료되었다는 것을 MCU(108)에 통보한다. 제1 단계 신호(ST1)는 타이밍 콘트롤러(104)에서 출력된다. 제1 단계 신호(ST1)는 터치 스캐닝이 완료된 제1 기간(T101)의 종료 시점에 로우 로직 레벨(Low Logic Level)로부터 하이 로직 레벨로 반전되고 소정 시간(T104) 동안 하이 로직 레벨로 유지된다.
MCU(108)는 제1 단계 신호(ST1)가 하이 로직 레벨로 변할 때 터치 스캐닝 완료를 인식하고, 메모리(106)에 저장된 터치 데이터를 읽어 들이기 위하여 제2 단계 신호(ST2)를 타이밍 콘트롤러(104)에 전송한다. 제2 단계 신호(ST1)는 로 데이터 리드 클럭(RCLK)이다. 타이밍 콘트롤러(104)는 로 데이터 리드 클럭(RCLK)이 수신되면 제3 단계 신호(ST3)를 메모리(106)와 MCU(108)에 전송한다. 제3 단계 신호(ST3)는 로 데이터 리드 클럭(RCLK)으로부터 지연된 로 데이터 출력 클럭(Raw data ouput clock, CLK)이다. 메모리(106)는 로 데이터 출력 클럭(CLK)에 맞추어 디지털 터치 데이터들(TD)을 MCU(108)에 전송한다.
MCU(108)는 도 13과 같은 내부 처리 루틴을 통해 터치 데이터(TD)를 읽어 들이고 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 터치 위치의 좌표 데이터를 출력한다. MCU(108)의 내부 처리 루틴은 디지털 터치 데이터들의 개수만큼 연속되는 ISR 싸이클들(ISR_1~ISR2624), 첫 번째 ISR 싸이클(ISR_1)의 앞에 할당된 PUSH 싸이클(PUSH), 마지막 ISR 싸이클(ISR_2624)의 뒤에 할당된 POP 싸이클(POP)의 순서로 진행된다. MCU(108)는 제3 기간(T103) 동안 ISR 싸이클 마다 메모리(106)로부터 수신된 디지털 터치 데이터들(TD)을 읽어 들인다. MCU(108)는 ISR 싸이클들이 연속되므로 POP 싸이클과 PUSH 싸이클의 지연 없이 디지털 터치 데이터들을 연속으로 읽어 들인다.
PUSH 싸이클 시간은 12 싸이클 시간, POP 싸이클 시간은 12 싸이클 시간, ISR은 8 싸이클 시간으로 설정될 수 있다. 제3 기간(T103) 동안 ROIC(102)로부터 출력되는 디지털 터치 데이터들의 개수가 82 × 32 = 2,624이라면, MCU(108) 내에서 터치 데이터를 읽어 들이는데 필요한 총 인터럽트 응답 시간은 PUSH + (ISR × 2,624) + POP = 21,016 싸이클 시간이다. 따라서, 본 발명은 MCU(108)에서 디지털 터치 데이터를 읽어들이는데 필요한 시간을 1/4 정도로 줄일 수 있으므로 터치 궤적의 선형 특성과 좌표 인식 오류 없이 MCU(108)에서 대용량의 디지털 터치 데이터들을 안정하게 처리할 수 있다.
기존에는 ROIC에서 MCU로 디지털 터치 데이터를 인터페이스할 때 기존에는 최대 전송 대역폭이 4Mhz로 제한되어 터치 스캐닝 레이트가 낮고 터치 궤적의 선형 특성이 좋지 않았다. 이에 비하여, 본 발명은 ROIC(102)로부터 MCU(108)로 디지털 터치 데이터를 인터페이스할 때 메모리(106)에 디지털 터치 데이터들을 모두 저장한 후에 제3 기간(T103) 동안 연속적으로 메모리(106)로부터 MCU(108)로 디지털 비디오 데이터를 전송함으로써 디지털 터치 데이터의 최대 전송 대역폭을 8MHz까지 높일 수 있으므로 종래 기술에 비하여 터치 스캐닝 레이트를 2 배 이상 높일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 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.
100 : 표시패널 TS : 터치 센서
102 : 입출력회로(ROIC) 104 : 제2 제어회로(타이밍 콘트롤러)
106 : 메모리 108 : 제1 제어회로(MCU)

Claims (9)

  1. 터치 센서들의 아날로그 출력을 디지털 터치 데이터로 변환하는 입출력 회로;
    상기 디지털 터치 데이터들이 저장되는 메모리;
    상기 메모리로부터 수신되는 디지털 터치 데이터들을 미리 설정된 내부 처리 루틴에 따라 읽어 들여 상기 디지털 터치 데이터들을 분석하여 터치 위치의 좌표값을 산출하는 제1 제어회로; 및
    상기 입출력 회로, 상기 메모리 및 상기 제1 제어회로에 접속되고 1 프레임기간을 제1 기간과 제2 기간으로 시분할하여, 상기 제1 기간 동안 상기 입출력 회로로부터 수신된 상기 디지털 터치 데이터를 상기 메모리에 저장하고, 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 기간 보다 작은 제3 기간 동안 상기 메모리에 저장된 디지털 터치 데이터를 상기 제1 제어회로에 전송하는 제2 제어회로를 포함하고,
    상기 제2 기간 동안 표시패널의 데이터 라인들에 아날로그 비디오 데이터 전압이 공급되어, 상기 제3 기간에 상기 메모리로부터 상기 디지털 터치 데이터가 상기 제1 제어회로로 전송됨과 동시에 상기 아날로그 비디오 데이터 전압이 상기 데이터 라인들에 공급되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센서들은,
    상기 표시패널에 내장되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 터치 센서들은 전전용량 타입의 터치 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제어회로는,
    입력 영상의 디지털 비디오 데이터와 소스 출력 인에이블 신호를 상기 표시패널의 데이터라인들을 구동하기 위한 데이터 구동회로에 전송하고,
    상기 표시패널에서 상기 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들에 스캔펄스를 공급하는 스캔 구동회로의 동작 타이밍과, 상기 데이터 구동회로의 동작 타이밍을 제어하고,
    상기 데이터 구동회로는 상기 디지털 비디오 데이터를 아날로그 비디오 데이터 전압으로 변환하고 상기 소스 출력 인에이블 신호에 응답하여 상기 아날로그 비디오 데이터 전압을 상기 데이터라인들에 공급하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리는 프레임 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 제1 제어회로와 상기 제2 제어회로 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  7. [청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    1 프레임기간을 제1 기간과 제2 기간으로 시분할하는 단계;
    입출력 회로를 통해 터치 센서들의 아날로그 출력을 디지털 터치 데이터로 변환하는 단계;
    상기 입출력 회로와 메모리 사이에 접속된 제2 제어회로를 통해 상기 제1 기간 동안 상기 입출력 회로로부터 수신된 상기 디지털 터치 데이터를 상기 메모리에 저장하는 단계; 및
    상기 제2 제어회로를 통해 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 기간 보다 작은 제3 기간 동안 상기 메모리에 저장된 디지털 터치 데이터를 터치 위치의 좌표를 산출하는 제1 제어회로에 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 기간 동안 표시패널의 데이터 라인들에 아날로그 비디오 데이터 전압이 공급되어, 상기 제3 기간에 상기 메모리로부터 상기 디지털 터치 데이터가 상기 제1 제어회로로 전송됨과 동시에 상기 아날로그 비디오 데이터 전압이 상기 데이터 라인들에 공급되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치의 데이터 전송 방법.
  8. [청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 7 항에 있어서,
    상기 제2 제어회로가 상기 제1 기간 동안 모든 상기 디지털 터치 데이터들을 메모리에 저장한 후에, 터치 스캐닝의 종료 신호를 상기 제1 제어회로에 전송하는 단계;
    상기 제1 제어회로가 터치 스캐닝의 종료 신호에 응답하여 상기 메모리에 저장된 디지털 터치 데이터를 읽기 위한 로 데이터 리드 클럭을 상기 제2 제어회로에 전송하는 단계;
    상기 제2 제어회로에 상기 로 데이터 리드 클럭이 수신되면 상기 제2 제어회로는 로 데이터 출력 클럭을 상기 메모리와 상기 제1 제어회로에 전송하여 상기 메모리에 저장된 상기 디지털 터치 데이터를 상기 제1 제어회로에 전송하는 단계; 및
    상기 제1 제어회로는 내부 처리 루틴의 ISR 싸이클 마다 상기 메모리로부터 수신되는 상기 디지털 터치 데이터를 읽어 들이는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치의 데이터 전송 방법.
  9. [청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 8 항에 있어서,
    상기 제1 제어회로의 내부 처리 루틴은 상기 메모리로부터 수신되는 디지털 터치 데이터들의 개수만큼 연속되는 ISR 싸이클들, 첫 번째 ISR 싸이클의 앞에 할당된 PUSH 싸이클, 마지막 ISR 싸이클의 뒤에 할당된 POP 싸이클을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치의 데이터 전송 방법.
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