KR102009888B1 - Electronic device having a touch sensor and driving method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 Tx 라인들과 Rx 라인들에 의해 정의되는 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린; Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 Rx 라인들을 통해 터치 센서들의 전압 변화를 센싱하는 터치 센싱회로; 및 터치 센싱회로로부터 센싱된 전압의 변화를 터치 임계값과 비교하여 터치 입력 위치를 검출하는 터치 좌표 검출부를 포함하며, 터치 센싱회로는 구동신호의 충전 구간에 충전 전압 대비 높은 오버드라이빙 전압을 형성하고, 구동신호의 방전 구간에 기준 전압 대비 낮은 언더드라이빙 전압을 형성하는 충방전 회로부를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치를 제공한다.The present invention relates to a touch screen including touch sensors defined by Tx lines and Rx lines; A touch sensing circuit configured to supply driving signals to the Tx lines and sense voltage changes of the touch sensors through the Rx lines; And a touch coordinate detection unit configured to detect a touch input position by comparing a change in the voltage sensed by the touch sensing circuit with a touch threshold value, wherein the touch sensing circuit forms an overdriving voltage higher than a charging voltage in a charging section of the driving signal. The present invention provides an electronic device having a touch sensor including a charge and discharge circuit that forms an underdriving voltage lower than a reference voltage in a discharge period of a driving signal.
Description
본 발명은 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic device having a touch sensor and a driving method thereof.
각종 전자장치 예컨대 가전기기나 휴대용 정보기기는 경량화, 슬림화 추세에 따라 사용자의 입력 수단이 버튼형 스위치에서 터치 센서로 대체되고 있다. 이에 따라, 최근 출시되는 표시장치 등과 같은 전자장치는 터치 센서(또는 터치 스크린)를 갖는다.BACKGROUND In various electronic devices such as home appliances and portable information devices, user input means have been replaced by touch sensors in button-type switches according to the trend of light weight and slimness. Accordingly, recently released electronic devices such as display devices have a touch sensor (or touch screen).
터치 센서 중 하나인 정전 용량 방식은 사람의 손가락이나 전도성 물질이 접촉 또는 근접하면 상호 용량(mutual capacitance)의 변화를 센싱하여 터치의 유무 및 좌표를 인식할 수 있다. 이때, 상호 용량의 변화를 측정하고 터치에 대한 정보를 판단하기 위해서는 터치 스크린 패널의 각 센서 노드를 설정하고, 구동신호를 출력하고, 터치 스크린 패널의 상호 용량의 변화를 센싱하고 데이터를 이진화하는 등의 과정이 진행된다.The capacitive type touch sensor, which is one of the touch sensors, may detect the presence and coordinate of a touch by sensing a change in mutual capacitance when a human finger or a conductive material contacts or approaches. In this case, in order to measure a change in mutual capacitance and determine information on a touch, each sensor node of the touch screen panel is set, a driving signal is output, a change in mutual capacitance of the touch screen panel is sensed, and the data is binarized. The process goes on.
한편, 종래 터치 센서를 갖는 전자장치는 방전된 상태의 RC(R: 저항, C: 커패시터) 회로에 스위치를 차단하고 구동신호를 충전하는 경우, 회로에 걸리는 전압은 RC 시정수를 따라 올라가게 된다. 반대로 구동신호를 충전하고 RC 회로를 차단하여 방전하는 경우, RC 시정수에 따라 방전이 이뤄진다.Meanwhile, in the electronic device having a conventional touch sensor, when the switch is cut off and the driving signal is charged in the RC (R: resistance, C: capacitor) circuit in a discharged state, the voltage applied to the circuit increases along the RC time constant. . On the contrary, when the driving signal is charged and the RC circuit is cut off and discharged, the discharge is performed according to the RC time constant.
이러한 현상은 Tx 라인에 형성된 센싱 전극의 RC 지연에 따른 고유 특성으로 Tx 라인의 구동신호 입력단에서 멀어질수록 신호의 슬로프(Slope)가 눕는 것과 같이 나타난다. 이를 개선하기 위해, Tx 라인을 통해 공급되는 구동신호의 주파수를 낮추는 방법을 이용할 수 있지만, RC 값이 커지면 주파수를 낮추는 방법도 무용지물이 된다. 그러므로, 종래 터치 센서를 갖는 전자장치는 RC 지연에 의해 구동신호가 안정화되는 시간이 길어지고 센싱 속도가 저하되는 문제를 개선해야 한다.This phenomenon is inherent in response to the RC delay of the sensing electrode formed on the Tx line. As the distance from the driving signal input terminal of the Tx line increases, the slope of the signal lies down. In order to improve this, a method of lowering the frequency of the driving signal supplied through the Tx line may be used. However, if the RC value is increased, the method of lowering the frequency becomes useless. Therefore, the electronic device having the conventional touch sensor should improve the problem that the driving time is stabilized by the RC delay and the sensing speed is lowered.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 터치 스크린의 터치 센서들의 충방전 시간을 빠르고 균일하게 형성하고, 터치 감도 및 터치 속도를 향상시킬 수 있는 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법을 제공하는 것이다.The present invention for solving the above problems of the background art is to form a charge and discharge time of the touch sensor of the touch screen quickly and uniformly, and to provide an electronic device and a driving method thereof having a touch sensor that can improve the touch sensitivity and touch speed To provide.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 Tx 라인들과 Rx 라인들에 의해 정의되는 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린; Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 Rx 라인들을 통해 터치 센서들의 전압 변화를 센싱하는 터치 센싱회로; 및 터치 센싱회로로부터 센싱된 전압의 변화를 터치 임계값과 비교하여 터치 입력 위치를 검출하는 터치 좌표 검출부를 포함하며, 터치 센싱회로는 구동신호의 충전 구간에 충전 전압 대비 높은 오버드라이빙 전압을 형성하고, 구동신호의 방전 구간에 기준 전압 대비 낮은 언더드라이빙 전압을 형성하는 충방전 회로부를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치를 제공한다.The present invention provides a touch screen including touch sensors defined by Tx lines and Rx lines. A touch sensing circuit configured to supply driving signals to the Tx lines and sense voltage changes of the touch sensors through the Rx lines; And a touch coordinate detection unit configured to detect a touch input position by comparing a change in the voltage sensed by the touch sensing circuit with a touch threshold value, wherein the touch sensing circuit forms an overdriving voltage higher than a charging voltage in a charging section of the driving signal. The present invention provides an electronic device having a touch sensor including a charge and discharge circuit that forms an underdriving voltage lower than a reference voltage in a discharge period of a driving signal.
충방전 회로부는 Tx 라인들의 배선 길이에 따라 오버드라이빙 전압과 언더드라이빙 전압이 형성되는 시간을 달리할 수 있다.The charging / discharging circuit unit may vary the time for forming the overdriving voltage and the underdriving voltage according to the wiring length of the Tx lines.
충방전 회로부는 Tx 라인들의 배선 길이에 따라 오버드라이빙 전압과 언더드라이빙 전압이 형성되는 레벨을 달리할 수 있다.The charge / discharge circuit unit may vary the level at which the overdriving voltage and the underdriving voltage are formed according to the wiring length of the Tx lines.
충방전 회로부는 Tx 라인들의 배선 길이가 길어질수록 오버드라이빙 전압과 언더드라이빙 전압이 형성되는 시간 또는 레벨의 가중치를 높일 수 있다.As the wiring length of the Tx lines increases, the charge / discharge circuit unit may increase the weight of the time or level at which the overdriving voltage and the underdriving voltage are formed.
충방전 회로부는 Tx 라인들을 M개(M은 2 이상 정수)의 그룹으로 구성하고, M개의 그룹별로 오버드라이빙 전압과 언더드라이빙 전압이 형성되는 시간 또는 레벨을 달리할 수 있다.The charge / discharge circuit unit may configure the Tx lines in groups of M (M is an integer of 2 or more), and may vary the time or level at which the overdriving voltage and the underdriving voltage are formed for each of the M groups.
충방전 회로부는 구동신호의 엣지가 라이징 상태이면 구동신호에 오버드라이빙 전압을 형성하고, 구동신호의 엣지가 폴링 상태이면 구동신호에 언더드라이빙 전압을 형성할 수 있다.The charging / discharging circuit unit may form an overdriving voltage in the driving signal when the edge of the driving signal is in a rising state, and may form an underdriving voltage in the driving signal when the edge of the driving signal is in a falling state.
충방전 회로부는 Tx 라인들을 통해 출력할 구동신호를 생성하는 구동신호 발생부와, 외부로부터 공급된 고전위 전압을 둘 이상의 양의 전압과 하나 이상의 음의 전압으로 변환하여 출력하는 전원 공급부와, 구동신호를 검출하고 검출된 결과에 대응하여 선택신호를 출력하는 선택신호 출력부와, 선택신호에 대응하여 전원 공급부로부터 출력되는 전압 중 하나를 선택적으로 출력하는 전압 선택부를 포함할 수 있다.The charge / discharge circuit unit includes a drive signal generator for generating a drive signal to be output through the Tx lines, a power supply unit for converting a high potential voltage supplied from the outside into two or more positive voltages and one or more negative voltages, and driving the drive signal; It may include a selection signal output unit for detecting a signal and outputting a selection signal in response to the detected result, and a voltage selection unit for selectively outputting one of the voltages output from the power supply in response to the selection signal.
선택신호 출력부는 구동신호의 엣지를 검출하고 Tx 라인들의 배선 길이에 따라 오버드라이빙 전압과 언더드라이빙 전압이 구분되어 형성되도록 선택신호를 가변할 수 있다.The selection signal output unit may detect an edge of the driving signal and vary the selection signal so that the overdriving voltage and the underdriving voltage are separately formed according to the wiring length of the Tx lines.
전압 선택부는 선택신호가 01이면 구동신호에 오버드라이빙 전압을 형성하고, 선택신호가 11이면 구동신호에 언더드라이빙 전압을 형성하고, 선택신호가 00이면 구동신호에 충전 전압을 형성할 수 있다.The voltage selector may form an overdriving voltage in the driving signal when the selection signal is 01, form an underdriving voltage in the driving signal when the selection signal is 11, and form a charging voltage in the driving signal when the selection signal is 00.
다른 측면에서 본 발명은 Tx 라인들과 Rx 라인들에 의해 정의되는 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린과, Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 Rx 라인들을 통해 터치 센서들의 전압 변화를 센싱하는 터치 센싱회로를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동 방법에 있어서, Tx 라인들을 통해 공급되는 구동신호의 엣지를 검출하는 단계; 구동신호의 엣지가 라이징 상태인지 도는 폴링 상태인지를 판단하는 단계; 및 구동신호의 엣지가 라이징 상태이면 구동신호에 오버드라이빙 전압을 형성하고, 구동신호의 엣지가 폴링 상태이면 구동신호에 언더드라이빙 전압을 형성하는 단계를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a touch screen including touch sensors defined by Tx lines and Rx lines, and a touch sensing circuit that supplies a driving signal to the Tx lines and senses a voltage change of the touch sensors through the Rx lines. A method of driving an electronic device having a touch sensor, the method comprising: detecting an edge of a driving signal supplied through Tx lines; Determining whether an edge of the driving signal is in a rising state or a falling state; And forming an overdriving voltage in the driving signal when the edge of the driving signal is in the rising state, and forming an underdriving voltage in the driving signal when the edge of the driving signal is in the falling state. to provide.
본 발명은 RC 지연 특성에 따른 충전 또는 방전 시간 차를 개선하여 터치 스크린의 터치 센서들의 충방전 시간을 빠르고 균일하게 형성하고, 터치 감도 및 터치 속도를 향상시킬 수 있는 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법을 제공하는 효과가 있다.The present invention provides an electronic device having a touch sensor capable of quickly and uniformly forming a charge / discharge time of touch sensors of a touch screen by improving the difference in charging or discharging time according to RC delay characteristics, and improving touch sensitivity and touch speed. It is effective to provide a driving method.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린의 등가 회로도.
도 3 내지 도 5는 액정표시패널과 터치 스크린의 다양한 조합 형태를 나타낸 도면들.
도 6은 터치 스크린에서 발생하는 RC 지연에 대해 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 Tx 구동회로의 구성 예시도.
도 8은 도 7에 도시된 Tx 구동회로의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 9는 Tx 구동회로로부터 출력되는 구동신호의 파형 예시도.
도 10은 선택신호에 따른 구동신호의 출력 파형 예시도.
도 11은 RC 지연 특성에 따른 구동신호의 출력 파형 예시도.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 Tx 구동회로의 구성 예시도.
도 13은 Tx 구동회로로부터 출력되는 구동신호의 파형 예시도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법을 설명하기 위한 도면.1 illustrates an electronic device having a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the touch screen shown in FIG. 1.
3 to 5 illustrate various combinations of a liquid crystal display panel and a touch screen.
6 is a diagram for explaining an RC delay occurring in a touch screen.
7 is an exemplary configuration of a Tx driving circuit according to the first embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the operation of the Tx driving circuit shown in FIG.
9 is an exemplary waveform diagram of a drive signal output from a Tx drive circuit.
10 illustrates an output waveform of a drive signal according to a selection signal.
11 illustrates an output waveform of a drive signal according to an RC delay characteristic.
12 is an exemplary configuration diagram of a Tx driving circuit according to a second embodiment of the present invention.
13 is an exemplary waveform diagram of a drive signal output from a Tx drive circuit.
14 is a view for explaining a method of driving an electronic device having a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the specific content for the practice of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린의 등가 회로도이며, 도 3 내지 도 5는 액정표시패널과 터치 스크린의 다양한 조합 형태를 나타낸 도면들이고, 도 6은 터치 스크린에서 발생하는 RC 지연에 대해 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating an electronic device having a touch sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the touch screen shown in FIG. 1, and FIGS. 3 to 5 are various views of a liquid crystal display panel and a touch screen. 6 illustrates a combination form, and FIG. 6 is a diagram for describing an RC delay occurring in a touch screen.
본 발명의 터치 센서를 갖는 전자장치는 텔레비젼, 셋톱박스, 네비게이션, 영상 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터 및 모바일폰 등으로 구현된다. 본 발명의 터치 센서를 갖는 전자장치는 표시패널을 기반으로 구현된다. 표시패널은 액정표시패널, 유기발광표시패널, 전기영동표시패널, 플라즈마표시패널 등의 평판표시패널이 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 다만, 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 액정표시패널을 예로 설명한다.An electronic device having a touch sensor of the present invention is implemented as a television, a set top box, a navigation, a video player, a Blu-ray player, a personal computer (PC), a home theater and a mobile phone. An electronic device having a touch sensor of the present invention is implemented based on a display panel. The display panel may be a flat panel display panel such as a liquid crystal display panel, an organic light emitting display panel, an electrophoretic display panel, a plasma display panel, but is not limited thereto. However, in the following description, a liquid crystal display panel is described as an example for convenience of description.
터치 센서를 갖는 전자장치는 호스트 시스템(50), 타이밍 콘트롤러(20), 데이터 구동회로(12), 스캔 구동회로(14), 액정표시패널(DIS), 터치 스크린(TSP) 및 터치 스크린 구동회로(30, 40)를 포함한다.An electronic device having a touch sensor includes a
호스트 시스템(50)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하며, 이는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(50)은 디지털 비디오 데이터와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 타이밍 콘트롤러(20)로 전송한다. 호스트 시스템(50)은 터치 좌표 검출부(40)로부터 입력된 터치 입력 위치의 좌표 정보(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.The
타이밍 콘트롤러(20)는 호스트 시스템(50)으로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 공급받고, 이를 기반으로 데이터 구동회로(12)와 스캔 구동회로(14)를 제어한다.The
타이밍 콘트롤러(20)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등의 스캔 타이밍 제어신호를 기반으로 스캔 구동회로(14)를 제어한다. 타이밍 콘트롤러(20)는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL) 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등의 데이터 타이밍 제어신호를 기반으로 데이터 구동회로(12)를 제어한다.The
데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 생성한다. 데이터 구동회로(12)는 데이터라인들(D1~Dm)을 통해 데이터전압을 공급한다.The
스캔 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 순차적으로 생성한다. 스캔 구동회로(14)는 게이트라인들(G1~Gn)을 통해 게이트펄스를 공급한다.The
액정표시패널(DIS)은 스캔 구동회로(14)로부터 공급된 게이트펄스와 데이터 구동회로(12)로부터 공급된 데이터전압을 기반으로 영상을 표시한다. 액정표시패널(DIS)은 두 장의 기판(GLS1, GLS2) 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 액정표시패널(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.The liquid crystal display panel DIS displays an image based on the gate pulse supplied from the
액정표시패널(DIS)의 서브 픽셀들은 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수)과 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수)에 의해 정의된다. 하나의 서브 픽셀은 데이터라인과 게이트라인의 교차부들에 형성된 TFT(Thin Film Transistor), 데이터전압을 충전하는 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다. The subpixels of the liquid crystal display panel DIS are defined by data lines D1 to Dm, where m is a positive integer, and gate lines G1 to Gn, where n is a positive integer. One subpixel is a thin film transistor (TFT) formed at intersections of the data line and the gate line, a pixel electrode for charging a data voltage, and a storage capacitor connected to the pixel electrode to maintain the voltage of the liquid crystal cell. ), And the like.
액정표시패널(DIS)의 상부 기판(GLS1)에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 액정표시패널(DIS)의 하부 기판(GLS2)은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우, 블랙매트릭스와 컬러필터는 액정표시패널(DIS)의 하부 기판(GLS2)에 형성될 수 있다. 공통전압이 공급되는 공통전극은 액정표시패널(DIS)의 상부 기판(GLS1)이나 하부 기판(GLS2)에 형성될 수 있다. 액정표시패널(DIS)의 상부 기판(GLS1)과 하부 기판(GLS2)에는 각각 편광판(POL1, POL2)이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.A black matrix, a color filter, and the like are formed on the upper substrate GLS1 of the liquid crystal display panel DIS. The lower substrate GLS2 of the liquid crystal display panel DIS may be implemented in a color filter on TFT (COT) structure. In this case, the black matrix and the color filter may be formed on the lower substrate GLS2 of the liquid crystal display panel DIS. The common electrode supplied with the common voltage may be formed on the upper substrate GLS1 or the lower substrate GLS2 of the liquid crystal display panel DIS. Polarizing plates POL1 and POL2 are attached to the upper substrate GLS1 and the lower substrate GLS2 of the liquid crystal display panel DIS, and an alignment layer for setting the pretilt angle of the liquid crystal is formed on the inner surface of the liquid crystal display panel DIS.
액정표시패널(DIS)의 상부 기판(GLS1)과 하부 기판(GLS2) 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다. 액정표시패널(DIS)의 하부 편광판(POL2)의 배면 아래에는 백라이트 유닛이 배치된다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type)으로 구현되어 액정표시패널(DIS)에 광을 제공한다. A column spacer for maintaining a cell gap of the liquid crystal cell is formed between the upper substrate GLS1 and the lower substrate GLS2 of the liquid crystal display panel DIS. The backlight unit is disposed under the rear surface of the lower polarizer POL2 of the liquid crystal display panel DIS. The backlight unit is implemented in an edge type or a direct type to provide light to the liquid crystal display panel DIS.
터치 스크린(TSP)은 Tx 라인들(Tx1~Txj, j는 n 보다 작은 양의 정수), Tx 라인들(Tx1~Txj)과 교차하는 Rx 라인들(Rx1~Rxi, i는 m 보다 작은 양의 정수), 및 Tx 라인들(Tx1~Txj)과 Rx 라인들(Rx1~Rxi)의 교차부들에 형성된 i×j 개의 터치 센서들(Cts)을 포함한다. 터치 센서(Cts)들은 등가회로로 볼 때, 각각 정전 용량(capacitance)을 포함한다.The touch screen TSP includes Tx lines (Tx1 to Txj, j is a positive integer smaller than n), and Rx lines (Rx1 to Rxi and i are positive amounts smaller than m) intersecting the Tx lines (Tx1 to Txj). Integer), and i × j touch sensors Cts formed at intersections of the Tx lines Tx1 to Txj and the Rx lines Rx1 to Rxi. The touch sensors Cts each include a capacitance when viewed in an equivalent circuit.
정전 용량은 자기(Self) 정전 용량이나 상호(Mutual)정전 용량으로 구분될 수 있다. 자기 정전 용량은 한 방향으로 형성된 단층의 도체 배선을 따라 형성된다. 상호 정전 용량은 직교하는 두 도체 배선들 사이에 형성된다. 실시예에서는 상호 정전 용량 방식의 터치 스크린을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.The capacitance can be classified into a self capacitance or a mutual capacitance. The self capacitance is formed along a single layer of conductor wiring formed in one direction. Mutual capacitance is formed between two orthogonal conductor wires. The embodiment illustrates a mutual capacitive touch screen, but the present invention is not limited thereto.
터치 스크린(TSP)은 도 3과 같이 액정표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 위치하는 형태로 구현될 수 있다. 터치 스크린(TSP)은 도 4와 같이 액정표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 위치하는 형태로 구현될 수 있다. 터치 스크린(TSP)은 도 5와 같이 액정표시패널(DIS)의 내부에 내장되도록 하부 기판(GLS2)의 화소전극(PIX)과 터치 센서(Cts)가 함께 위치하는 형태로 구현될 수 있다.The touch screen TSP may be implemented to be positioned on the upper polarizer POL1 of the liquid crystal display panel DIS as shown in FIG. 3. The touch screen TSP may be implemented to be positioned between the upper polarizing plate POL1 and the upper substrate GLS1 of the liquid crystal display panel DIS as shown in FIG. 4. As illustrated in FIG. 5, the touch screen TSP may be implemented in such a manner that the pixel electrode PIX and the touch sensor Cts of the lower substrate GLS2 are located together to be embedded in the liquid crystal display panel DIS.
터치 스크린 구동회로(30, 40)는 터치 센서들(Cts)에 구동신호를 공급하여 터치 입력 전후의 터치 센서의 전압 변화를 센싱하고, 그 전압 변화를 소정의 터치 임계값과 비교하여 터치 입력 위치를 검출한다. 터치 스크린 구동회로(30, 40)는 터치 입력 위치의 좌표를 계산한다.The touch
터치 센싱회로(30)는 Tx 구동회로(32), Rx 구동회로(34), Tx/Rx 콘트롤러(38) 등을 포함한다. 터치 센싱회로(30)는 Tx 구동회로(32)를 이용하여 Tx 라인들(Tx1~Txj)을 통해 터치 센서들(Cts)에 구동신호를 인가하고, 구동신호에 동기하여 Rx 라인들(Rx1~Rxi)과 Rx 구동회로(34)를 통해 터치 센서들(Cts)의 전압을 센싱하여 터치 원시 데이터(Touch raw data)를 출력한다. 구동신호는 펄스, 정현파, 삼각파 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 터치 센싱회로(30)는 하나의 ROIC(Read-out Integrated Circuit)로 집적될 수 있다.The
Tx 구동회로(32)는 Tx/Rx 콘트롤러(38)로부터의 Tx 셋업신호에 응답하여 구동신호를 출력할 Tx 채널을 선택하고, 선택된 Tx 채널과 연결된 Tx 라인들(Tx1~Txj)에 구동신호를 인가한다. Tx 라인들(Tx1~Txj)은 구동신호의 고전위 구간 동안 충전되어 터치 센서들(Cts)에 전하를 공급한다. 구동신호는 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서들(Cts)의 전압이 Rx 구동회로(34)에 내장된 적분기(Integrator)의 커패시터에 누적될 수 있도록 Tx 라인들(Tx1~Txj) 각각에 N(N은 이상의 양의 정수)회 연속 공급될 수 있다.The
Rx 구동회로(34)는 Tx/Rx 콘트롤러(38)로부터의 Rx 셋업신호에 응답하여 터치 센서의 전압을 수신할 Rx 라인들을 선택하고, 구동 신호에 동기하여 선택된 Rx 라인들을 통해 터치 센서(Cts)의 출력 전압을 수신하여 샘플링한다. 그리고 Rx 구동회로(34)는 샘플링한 전압을 적분기의 커패시터에 누적하고, 그 커패시터의 전압을 아날로그-디지털 변환기(Analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 이용하여 디지털 데이터로 변환하여 그 디지털 데이터를 터치 원시 데이터(Touch raw data)로서 출력한다.The
Tx/Rx 콘트롤러(38)는 터치 좌표 검출부(40)로부터의 Tx 셋업신호와 Rx 셋업신호에 응답하여 Tx 채널과 Rx 채널 설정을 제어하고 Tx 구동부(32)와 Rx 구동부(34)를 동기시킨다.The Tx /
터치 좌표 검출부(40)는 Tx/Rx 콘트롤러(38)에 Tx 셋업신호와 Rx 셋업신호를 공급하고 Rx 구동회로(34)의 ADC를 동작시키기 위한 ADC 클럭신호를 Rx 구동회로(34)에 공급한다. 터치 좌표 검출부(40)는 터치 원시 데이터들을 기 설정된 터치 임계값과 비교한다. 터치 좌표 검출부(40)는 터치 원시 데이터들 중 터치 임계값 이상만 터치 센서들(Cts)로부터 얻어진 터치 데이터로 판단한다.The touch coordinate
터치 좌표 검출부(40)는 터치 임계값 이상의 터치 데이터들 각각에 식별 번호를 부여하고 터치 입력 위치들 각각에 대한 좌표를 계산하고, 각각의 식별 번호와 좌표 정보(XY)를 호스트 시스템(50)으로 전송한다. 터치 좌표 검출부(40)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.The touch coordinate
한편, 터치 센서를 갖는 전자장치는 도 6과 같이 제1Tx 라인(Tx1)과 인접한 영역의 RC(R: 저항, C: 커패시터) 지연값과 제jTx 라인(Txj)과 인접한 영역의 RC 지연값이 다르다. 구체적으로 설명하면, 제1Tx 라인(Tx1)은 터치 센싱회로(30)와 인접하므로 배선의 길이가 제jTx 라인(Txj)보다 짧다. 따라서, 제1Tx 라인(Tx1)의 RC 시정수는 제jTx 라인(Txj)보다 작다. 반면, 제jTx 라인(Txj)은 터치 센싱회로(30)와 비인접하므로 배선의 길이가 제1Tx 라인(Tx1)보다 길다. 따라서, 제jTx 라인(Txj)의 RC 시정수는 제1Tx 라인(Tx1)보다 크다.Meanwhile, in the electronic device having the touch sensor, as shown in FIG. 6, the RC (R: resistance, C: capacitor) delay value of the region adjacent to the first Tx line Tx1 and the RC delay value of the region adjacent to the jTx line Txj are different from each other. different. Specifically, since the first Tx line Tx1 is adjacent to the
위의 설명에서는 터치 센싱회로(30)와 가장 가깝게 배선된 제1Tx 라인(Tx1)과 가장 멀리 배선된 제jTx 라인(Txj)을 이용하여 극단적으로 설명한 것이다. 이 설명에 따르면, Tx 라인들(Tx1~Txj)의 RC 시정수는 제1Tx 라인(Tx1)에 인접할수록 점차 작아질 것이고 제jTx 라인(Txj)에 인접할수록 점차 커질 것이다. 이와 같이 Tx 라인들(Tx1~Txj) 간에 존재하는 RC 지연 특성은 충전 또는 방전 시간 차를 유발하여 구동신호가 안정화되는 시간이 길어지고 센싱 속도가 저하되는 문제를 야기한다.In the above description, the first Tx line Tx1 wired closest to the
본 발명은 Tx 라인들(Tx1~Txj) 간에 존재하는 RC 지연 특성을 개선하기 위해 다음과 같이 구성된다.The present invention is configured as follows to improve the RC delay characteristics present between the Tx lines Tx1 to Txj.
<제1실시예>First Embodiment
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 Tx 구동회로의 구성 예시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 Tx 구동회로의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 Tx 구동회로로부터 출력되는 구동신호의 파형 예시도이고, 도 10은 선택신호에 따른 구동신호의 출력 파형 예시도이며, 도 11은 RC 지연 특성에 따른 구동신호의 출력 파형 예시도이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a Tx driving circuit according to a first embodiment of the present invention, FIG. 8 is a view for explaining an operation of the Tx driving circuit shown in FIG. 7, and FIG. 9 is output from a Tx driving circuit. 10 is an exemplary waveform diagram of a driving signal, and FIG. 10 is an exemplary diagram illustrating an output waveform of a driving signal according to a selection signal, and FIG. 11 is an exemplary diagram illustrating an output waveform of a driving signal according to an RC delay characteristic.
본 발명의 제1실시예에 따른 Tx 구동회로(32)에는 RC 지연 특성을 개선하기 위한 충방전 회로부(131, 132, 133, 135, 137, 139)가 포함된다. 충방전 회로부(131, 132, 133, 135, 137, 139)에는 구동신호 발생부(131), 선택신호 출력부(132), 레벨 시프터부(133), 전원 공급부(135), 전원 안정화부(137) 및 전압 선택부(139)가 포함된다.The
구동신호 발생부(131)는 Tx 라인들(Tx1~Txj)을 통해 출력할 구동신호(Tx Pulse)를 생성한다. 구동신호 발생부(131)는 펄스형태로 구동신호(Tx Pulse)를 생성하고 출력한다.The driving
전원 공급부(135)는 외부로부터 공급된 외부 전압(VCC)을 제1양의 전압(Vo'), 제2양의 전압(2Vo') 및 제1음의 전압(-Vo') 등으로 변환하여 출력한다. 제2양의 전압(2Vo')은 제1양의 전압(Vo')보다 높은 양의 전압이고 제1음의 전압(-Vo')은 제1양의 전압(Vo')보다 낮은 음의 전압으로 선택된다. 전원 공급부(135)는 차지 펌프로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The
전원 안정화부(137)는 전원 공급부(135)로부터 출력된 제1양의 전압(Vo'), 제2양의 전압(2Vo') 및 제1음의 전압(-Vo')을 제1양의 전압(Vo), 제2양의 전압(2Vo) 및 제1음의 전압(-Vo)으로 안정화시킨 후 출력한다. 전원 안정화부(137)는 LDO 레귤레이터(low-dropout regulator)나 수동소자 등으로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 한편, 전원 공급부(135)로부터 출력된 제1양의 전압(Vo'), 제2양의 전압(2Vo') 및 제1음의 전압(-Vo')이 안정적으로 출력되는 경우 전원 안정화부(137)는 생략될 수 있다.The
전압 선택부(139)는 선택신호 출력부(132)로부터 출력된 선택신호(Sel)에 대응하여 전원 공급부(135) 또는 전원 안정화부(137)로부터 출력된 전압을 선택적으로 출력한다. 전압 선택부(139)는 다수의 전압 또는 신호를 하나의 전압 또는 신호로 출력하는 멀티플렉서로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The
선택신호 출력부(132)는 구동신호 발생부(131)로부터 출력된 구동신호(Tx Pulse)를 검출하고 검출된 결과에 대응하여 선택신호(Sel)를 출력한다. 선택신호 출력부(132)는 구동신호(Tx Pulse)의 엣지에 따라 전압 선택부(139)가 제1양의 전압(Vo), 제2양의 전압(2Vo) 및 제1음의 전압(-Vo) 중 하나를 출력하도록 선택신호(Sel)를 출력한다. 그리고 선택신호 출력부(132)는 전압 선택부(139)로부터 출력되는 전압이 일정시간 동안 유지되도록 설정된 시간을 카운터한다.The selection
예컨대, 선택신호 출력부(132)는 도 8과 같이 구동신호(Tx Pulse)의 엣지가 라이징 상태이면 01을 출력하고, 구동신호(Tx Pulse)의 엣지가 폴링 상태이면 11을 출력한다. 이때, 선택신호 출력부(132)는 전압 선택부(139)로부터 출력되는 전압이 일정시간 동안 유지되도록 기설정된 시간을 카운팅하여 일정시간 동안 01 또는 11을 유지하고 이후 00을 유지한다. 예컨대, 선택신호 출력부(132)는 기설정된 시간을 카운팅하여 카운터(Counter)의 값이 0이 되면 01에서 00으로 선택신호(Sel)의 상태를 전환하거나 11에서 00으로 선택신호(Sel)의 상태를 전환한다.For example, as shown in FIG. 8, the selection
위의 설명에서 알 수 있듯이, 선택신호 출력부(132)는 구동신호(Tx Pulse)의 엣지를 검출하고 선택신호를 출력하는 신호 검출부와 선택신호를 일정시간 유지하는 신호 카운터부가 포함된다.As can be seen from the above description, the selection
앞서 설명된 충방전 회로부(131, 132, 133, 135, 137, 139)에 의해 구동신호(Tx Pulse)에는 도 9와 같이 오버드라이빙 전압(ODP)과 언더드라이빙 전압(UDP)이 포함된다. 구동신호(Tx Pulse)는 기준 전압(0V)을 기준으로 충전과 방전을 교번하는 형태로 출력된다. 구동신호(Tx Pulse)에 도 9와 같은 조건으로 오버드라이빙 전압(ODP)과 언더드라이빙 전압(UDP)을 형성할 경우, 선택신호(Sel)는 도 10과 같은 형태로 출력된다.The driving signal Tx Pulse includes the overdriving voltage ODP and the underdriving voltage UDP as shown in FIG. 9 by the above-described charge /
오버드라이빙 전압(ODP)은 구동신호(Tx Pulse)의 충전 구간에 충전 전압(Vo) 대비 높은 전압을 형성하여 충전 시간을 가속한다. 반면, 언더드라이빙 전압(UDP)은 구동신호(Tx Pulse)의 방전 구간에 기준 전압(0V) 대비 낮은 전압을 형성하여 방전 시간을 가속한다. 그러므로, 선택신호 출력부(132)는 구동신호(Tx Pulse)의 엣지를 검출하고 Tx 라인들(Tx1~Txj)의 배선 길이에 따라 오버드라이빙 전압(ODP)과 언더드라이빙 전압(UDP)이 구분되어 형성되도록 선택신호(Sel)를 가변한다.The overdriving voltage ODP forms a higher voltage than the charging voltage Vo in the charging section of the driving signal Tx pulse to accelerate the charging time. On the other hand, the underdriving voltage UDP forms a voltage lower than the reference voltage 0V in the discharge section of the driving signal Tx pulse to accelerate the discharge time. Therefore, the selection
기 설명한 바와 같이, Tx 라인들(Tx1~Txj) 간에 존재하는 RC 지연 특성은 충전 또는 방전 시간 차를 유발하여 구동신호가 안정화되는 시간이 길어지고 센싱 속도가 저하된다. 그러나, 본 발명과 같이 구동신호(Tx Pulse)의 충전 구간에 오버드라이빙 전압(ODP)을 형성하고 구동신호(Tx Pulse)의 방전 구간에 언더드라이빙 전압(UDP)을 형성하면 이와 같은 문제를 해결할 수 있게 된다. 그 이유는 오버드라이빙 전압(ODP)에 의해 터치 센서들의 전하는 짧은 시간 내에 충전되고 언더드라이빙 전압(UDP)에 의해 터치 센서들의 전하는 짧은 시간 내에 방전되기 때문이다.As described above, the RC delay characteristic existing between the Tx lines Tx1 to Txj causes a difference in charging or discharging time, thereby increasing the time for stabilizing the driving signal and decreasing the sensing speed. However, this problem can be solved by forming the overdriving voltage ODP in the charging section of the driving signal Tx Pulse and forming the underdriving voltage UDP in the discharging section of the driving signal Tx Pulse. Will be. This is because the charges of the touch sensors are charged within a short time by the overdriving voltage ODP and the charges of the touch sensors are discharged within a short time by the underdriving voltage UDP.
그러므로, 본 발명과 같은 형태로 구동신호(Tx Pulse)를 출력하면 RC 지연이 큰 대면적 터치 스크린의 터치 센서들의 충방전 시간을 빠르고 균일하게 형성할 수 있게 된다. 그 결과, 본 발명은 터치 감도 및 터치 속도를 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, when the driving signal (Tx Pulse) is output in the form of the present invention, the charge and discharge time of the touch sensors of the large area touch screen with a large RC delay can be formed quickly and uniformly. As a result, the present invention can improve the touch sensitivity and the touch speed.
한편, RC 지연 특성은 Tx 라인들(Tx1~Txj)에 따라 다르게 존재한다. 따라서, 오버드라이빙 전압(ODP)과 언더드라이빙 전압(UDP)이 형성되는 시간(또는 폭)은 Tx 라인들(Tx1~Txj)의 위치에 따라 조절될 수 있다.Meanwhile, the RC delay characteristic is different depending on the Tx lines Tx1 to Txj. Therefore, the time (or width) at which the overdriving voltage ODP and the underdriving voltage UDP are formed may be adjusted according to the positions of the Tx lines Tx1 to Txj.
예컨대 도 11의 (a)는 RC 지연 특성이 상대적으로 낮은 Tx 라인에 적용된다. 반면, 도 11의 (b)는 RC 지연 특성이 상대적으로 높은 Tx 라인에 적용된다. 도 11의 (a) 및 (b)에서는 RC 지연 특성의 높고 낮음에 따라 오버드라이빙 전압(ODP)과 언더드라이빙 전압(UDP)이 형성되는 폭(W1, W2)을 달리한 것이다. 달리 설명하면, 터치 센싱회로와 가까운 Tx 라인은 RC 시정수가 작다. 따라서, 도 11의 (a)의 구동신호(Tx Pulse)가 적용된다. 이와 달리, 터치 센싱회로와 멀리 떨어진 Tx 라인은 RC 시정수가 크다. 따라서, 도 11의 (b)의 구동신호(Tx Pulse)가 적용된다.For example, FIG. 11A is applied to a Tx line having a relatively low RC delay characteristic. On the other hand, FIG. 11B is applied to a Tx line having a relatively high RC delay characteristic. In FIGS. 11A and 11B, the widths W1 and W2 in which the overdriving voltage ODP and the underdriving voltage UDP are formed as the RC delay characteristics are high and low are different. In other words, the Tx line close to the touch sensing circuit has a small RC time constant. Therefore, the driving signal Tx pulse of FIG. 11A is applied. In contrast, the Tx line far from the touch sensing circuit has a large RC time constant. Therefore, the driving signal Tx pulse of FIG. 11B is applied.
본 발명의 제1실시예에서는 단편적인 예로 오버드라이빙 전압(ODP)과 언더드라이빙 전압(UDP)이 형성되는 시간을 제1폭(W1)과 제2폭(W2) 이상 두 가지의 경우를 예로 하였다. 그러나, 이들이 형성되는 폭(또는 시간)은 RC 지연 특성에 대응하여 K(K는 2 이상 정수)개로 세분화될 수 있다. 이때, Tx 라인들의 배선 길이가 길어질수록 오버드라이빙 전압(ODP)과 언더드라이빙 전압(UDP)이 형성되는 폭(또는 시간)의 가중치는 높아질 수 있다.In the first embodiment of the present invention, two cases in which the overdriving voltage ODP and the underdriving voltage UDP are formed are more than the first width W1 and the second width W2. . However, the width (or time) at which they are formed may be subdivided into K (K is an integer of 2 or more) corresponding to the RC delay characteristics. In this case, as the wiring length of the Tx lines becomes longer, the weight of the width (or time) at which the overdriving voltage ODP and the underdriving voltage UDP are formed may increase.
한편, 오버드라이빙 전압(ODP)과 언더드라이빙 전압(UDP)이 형성되는 시간(또는 폭)은 선택신호 출력부(132)에 의해 조절될 수 있다. 이 경우, 선택신호 출력부(132)는 Tx 라인별 RC 값에 따른 전압을 조절하기 위해 카운터값을 Tx 라인별로 달리할 수 있다. 그러나 이 경우, 카운터값을 설정하기 위한 변수가 많아지므로 Tx 라인들을 M개(M은 2 이상 정수)의 그룹으로 구성하고 M개의 그룹에 대응하여 카운터값을 달리할 수 있다.Meanwhile, the time (or width) at which the overdriving voltage ODP and the underdriving voltage UDP are formed may be adjusted by the selection
<제2실시예>Second Embodiment
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 Tx 구동회로의 구성 예시도이고, 도 13은 Tx 구동회로로부터 출력되는 구동신호의 파형 예시도이다.12 is an exemplary configuration diagram of a Tx driver circuit according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 13 is an exemplary diagram of waveforms of a drive signal output from the Tx driver circuit.
본 발명의 제2실시예에 따른 Tx 구동회로(32)에는 RC 지연 특성을 개선하기 위한 충방전 회로부(131, 132, 133, 135, 137, 139)가 포함된다. 충방전 회로부(131, 132, 133, 135, 137, 139)에는 구동신호 발생부(131), 선택신호 출력부(132), 레벨 시프터부(133), 전원 공급부(135), 전원 안정화부(137) 및 전압 선택부(139)가 포함된다.The
구동신호 발생부(131)는 Tx 라인들(Tx1~Txj)을 통해 출력할 구동신호(Tx Pulse)를 생성한다. 구동신호 발생부(131)는 펄스형태로 구동신호(Tx Pulse)를 생성하고 출력한다.The driving
전원 공급부(135)는 외부로부터 공급된 외부 전압(VCC)을 제1양의 전압(Vo'), 제2양의 전압(2Vo'), 제3양의 전압(3Vo'), 제1음의 전압(-Vo') 및 제2음의 전압(-2Vo') 등으로 변환하여 출력한다. 제3양의 전압(3Vo')은 제2양의 전압(2Vo')보다 높은 양의 전압으로 선택되고, 제2양의 전압(2Vo')은 제1양의 전압(Vo')보다 높은 양의 전압으로 선택된다. 제1음의 전압(-Vo')은 제1양의 전압(Vo')보다 낮은 음의 전압으로 선택되고, 제2음의 전압(-2Vo')은 제1음의 전압(-Vo')보다 낮은 음의 전압으로 선택된다. 전원 공급부(135)는 차지 펌프로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The
전원 안정화부(137)는 전원 공급부(135)로부터 출력된 제1양의 전압(Vo'), 제2양의 전압(2Vo'), 제3양의 전압(3Vo'), 제1음의 전압(-Vo') 및 제2음의 전압(-2Vo')을 제1양의 전압(Vo), 제2양의 전압(2Vo), 제3양의 전압(3Vo), 제1음의 전압(-Vo) 및 제2음의 전압(-2Vo)으로 안정화시킨 후 출력한다. 전원 안정화부(137)는 LDO 레귤레이터(low-dropout regulator)나 수동소자 등으로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 한편, 전원 공급부(135)로부터 출력된 제1양의 전압(Vo'), 제2양의 전압(2Vo'), 제3양의 전압(3Vo'), 제1음의 전압(-Vo') 및 제2음의 전압(-2Vo')이 안정적으로 출력되는 경우 전원 안정화부(137)는 생략될 수 있다.The
전압 선택부(139)는 선택신호 출력부(132)로부터 출력된 선택신호(Sel)에 대응하여 전원 공급부(135) 또는 전원 안정화부(137)로부터 출력된 전압을 선택적으로 출력한다. 전압 선택부(139)는 다수의 전압 또는 신호를 하나의 전압 또는 신호로 출력하는 멀티플렉서로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The
선택신호 출력부(132)는 구동신호 발생부(131)로부터 출력된 구동신호(Tx Pulse)를 검출하고 검출된 결과에 대응하여 선택신호(Sel)를 출력한다. 선택신호 출력부(132)는 구동신호(Tx Pulse)의 엣지에 따라 전압 선택부(139)가 제1양의 전압(Vo), 제2양의 전압(2Vo), 제3양의 전압(3Vo), 제1음의 전압(-Vo) 및 제2음의 전압(-2Vo) 중 하나를 출력하도록 선택신호(Sel)를 출력한다. 그리고 선택신호 출력부(132)는 전압 선택부(139)로부터 출력되는 전압이 일정시간 동안 유지되도록 설정된 시간을 카운터한다.The selection
앞서 설명된 충방전 회로부(131, 132, 133, 135, 137, 139)에 의해 구동신호(Tx Pulse)에는 도 13과 같이 제1 및 제2오버드라이빙 전압(ODP)과 제1 및 제2언더드라이빙 전압(UDP)이 포함된다. 구동신호(Tx Pulse)는 기준 전압(0V)을 기준으로 충전과 방전을 교번하는 형태로 출력된다.The first and second overdriving voltages ODP and the first and second underdrives are included in the driving signal Tx pulse by the charge and
제1 및 제2오버드라이빙 전압(ODP)은 구동신호(Tx Pulse)의 충전 구간에 충전 전압(Vo) 대비 높은 전압을 형성하여 충전 시간을 가속한다. 반면, 제1 및 제2언더드라이빙 전압(UDP)은 구동신호(Tx Pulse)의 방전 구간에 기준 전압(0V) 대비 낮은 전압을 형성하여 방전 시간을 가속한다.The first and second overdriving voltages ODP form a voltage higher than the charging voltage Vo in the charging section of the driving signal Tx pulse to accelerate the charging time. On the other hand, the first and second underdriving voltages UDP form a voltage lower than the reference voltage 0V in the discharge period of the driving signal Tx pulse to accelerate the discharge time.
기 설명한 바와 같이, Tx 라인들(Tx1~Txj) 간에 존재하는 RC 지연 특성은 충전 또는 방전 시간 차를 유발하여 구동신호가 안정화되는 시간이 길어지고 센싱 속도가 저하된다. 그러나, 본 발명과 같이 구동신호(Tx Pulse)의 충전 구간에 제1 및 제2오버드라이빙 전압(ODP)을 형성하고 구동신호(Tx Pulse)의 방전 구간에 제1 및 제2언더드라이빙 전압(UDP)을 형성하면 이와 같은 문제를 해결할 수 있게 된다. 그 이유는 제1 및 제2오버드라이빙 전압(ODP)에 의해 터치 센서들의 전하는 짧은 시간 내에 충전되고 제1 및 제2언더드라이빙 전압(UDP)에 의해 터치 센서들의 전하는 짧은 시간 내에 방전되기 때문이다.As described above, the RC delay characteristic existing between the Tx lines Tx1 to Txj causes a difference in charging or discharging time, thereby increasing the time for stabilizing the driving signal and decreasing the sensing speed. However, as shown in the present invention, the first and second overdriving voltages ODP are formed in the charging section of the driving signal Tx Pulse, and the first and second underdriving voltages UDP in the discharging section of the driving signal Tx Pulse. Can be solved. The reason is that the charges of the touch sensors are charged in a short time by the first and second overdriving voltages ODP and the charges of the touch sensors are discharged in a short time by the first and second underdriving voltages UDP.
그러므로, 본 발명과 같은 형태로 구동신호(Tx Pulse)를 출력하면 RC 지연이 큰 대면적 터치 스크린의 터치 센서들의 충방전 시간을 빠르고 균일하게 형성할 수 있게 된다. 그 결과, 본 발명은 터치 감도 및 터치 속도를 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, when the driving signal (Tx Pulse) is output in the form of the present invention, the charge and discharge time of the touch sensors of the large area touch screen with a large RC delay can be formed quickly and uniformly. As a result, the present invention can improve the touch sensitivity and the touch speed.
한편, RC 지연 특성은 Tx 라인들(Tx1~Txj)에 따라 다르게 존재한다. 따라서, 제1 및 제2오버드라이빙 전압(ODP)과 제1 및 제2언더드라이빙 전압(UDP)이 형성되는 구간은 Tx 라인들(Tx1~Txj)의 위치에 따라 조절될 수 있다.Meanwhile, the RC delay characteristic is different depending on the Tx lines Tx1 to Txj. Therefore, the period in which the first and second overdriving voltages ODP and the first and second underdriving voltages UDP are formed may be adjusted according to the positions of the Tx lines Tx1 to Txj.
예컨대, 터치 센싱회로와 가까운 Tx 라인은 RC 시정수가 작다. 따라서, 터치 센싱회로와 가까운 Tx 라인에는 제1오버드라이빙 전압(ODP1)과 제1언더드라이빙 전압(UDP1)만 적용된다. 이와 달리, 터치 센싱회로와 멀리 떨어진 Tx 라인은 RC 시정수가 크다. 따라서, 터치 센싱회로와 멀리 떨어진 Tx 라인에는 제1 및 제2오버드라이빙 전압(ODP)과 제1 및 제2언더드라이빙 전압(UDP)이 적용된다.For example, the Tx line close to the touch sensing circuit has a small RC time constant. Therefore, only the first overdriving voltage ODP1 and the first underdriving voltage UDP1 are applied to the Tx line close to the touch sensing circuit. In contrast, the Tx line far from the touch sensing circuit has a large RC time constant. Therefore, the first and second overdriving voltages ODP and the first and second underdriving voltages UDP are applied to the Tx line far from the touch sensing circuit.
본 발명의 제2실시예에서는 단편적인 예로 제1오버드라이빙 전압(ODP)과 제1언더드라이빙 전압(UDP)이 형성되는 Tx 라인과 제1 및 제2오버드라이빙 전압(ODP)과 제1 및 제2언더드라이빙 전압(UDP)이 형성되는 Tx 라인 이상 두 가지의 경우를 예로 하였다. 그러나, 이들은 RC 지연 특성에 대응하여 L(L은 2 이상 정수) 개의 오버드라이빙 전압(ODP)과 언더드라이빙 전압(UDP)으로 세분화될 수 있다. 이때, Tx 라인들의 배선 길이가 길어질수록 오버드라이빙 전압(ODP)과 언더드라이빙 전압(UDP)이 형성되는 레벨의 가중치는 높아질 수 있다.In the second embodiment of the present invention, a Tx line in which the first overdriving voltage ODP and the first underdriving voltage UDP are formed, the first and second overdriving voltage ODP, and the first and the first Two examples of the Tx line in which the two underdriving voltages UDP are formed are illustrated. However, they may be subdivided into L overload voltages ODP and underdriving voltages UDP corresponding to RC delay characteristics. At this time, the longer the wiring length of the Tx lines, the higher the weight of the level at which the overdriving voltage ODP and the underdriving voltage UDP are formed.
한편, 제1오버드라이빙 전압(ODP)과 제1언더드라이빙 전압(UDP)이 형성되는 Tx 라인과 제1 및 제2오버드라이빙 전압(ODP)과 제1 및 제2언더드라이빙 전압(UDP)이 형성되는 Tx 라인은 선택신호 출력부(132)에 의해 조절될 수 있다. 이 경우, 선택신호 출력부(132)는 Tx 라인별 RC 값에 따른 전압을 조절하기 위해 많은 선택신호를 출력해야 한다. 그리고 전원 공급부(135) 또한 이에 대응하여 많은 스텝 전압을 출력해야 한다. 그러나 이 경우, 선택신호 및 스텝 전압을 설정하기 위한 변수가 많아지므로 Tx 라인들을 M개(M은 2 이상 정수)의 그룹으로 구성하고 M개의 그룹에 대응하여 선택신호 및 스텝 전압의 개수를 달리할 수 있다.Meanwhile, a Tx line in which the first overdriving voltage ODP and the first underdriving voltage UDP are formed, and the first and second overdriving voltage ODP and the first and second underdriving voltage UDP are formed. The Tx line may be adjusted by the selection
이상 본 발명에서는 Tx 라인들에 대한 RC 지연 특성에 대응하여 오버 또는 언더드라이빙 전압이 형성되는 시간을 조절하는 제1실시예와 Tx 라인들에 대한 RC 지연 특성에 대응하여 오버 또는 언더드라이빙 전압이 형성되는 레벨을 조절하는 제2실시예를 구분하여 설명하였다. 그러나, 제1실시예와 제2실시예는 결합 조합될 수도 있다.In the present invention, an over or underdriving voltage is formed in response to a first embodiment of adjusting the time for forming an over or underdriving voltage in response to the RC delay characteristics of the Tx lines and in response to the RC delay characteristics of the Tx lines. The second embodiment for adjusting the level is described separately. However, the first and second embodiments may be combined and combined.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법에 대해 설명하되, 터치 센서를 갖는 전자장치에 사용되는 구동신호와 관련된 부분에 한하여 설명한다.Hereinafter, a method of driving an electronic device having a touch sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described, but only a portion related to a driving signal used in the electronic device having the touch sensor will be described.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.14 is a view for explaining a method of driving an electronic device having a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
먼저, 구동신호의 엣지를 검출한다.(S110) 다음, 구동신호의 엣지가 라이징 상태인지 또는 폴링 상태인지를 판단한다.(S120) 다음, 구동신호의 엣지가 라이징 상태이면(Y), 구동신호에 오버드라이빙 전압을 형성한다.(S130) 다음, 구동신호의 엣지가 폴링 상태이면(N), 구동신호에 언더드라이빙 전압을 형성한다.(S140) 이후, 구동신호의 기준전압으로 복귀시킨다.(S150)First, the edge of the driving signal is detected (S110). Next, it is determined whether the edge of the driving signal is in the rising state or the falling state. (S120) Next, if the edge of the driving signal is the rising state (Y), the driving signal An overdriving voltage is formed at (S130). If an edge of the driving signal is in a polling state (N), an underdriving voltage is formed at the driving signal. (S140) Thereafter, the driving voltage is returned to the reference voltage of the driving signal. S150)
이상 위의 구동방법은 구동신호에 오버드라이빙 전압과 언더드라이빙 전압을 형성하는 과정의 일부를 설명한 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법은 구동신호를 공급한 이후 센싱하는 방법 등은 본 발명의 요지와 무관하므로 이의 구체적인 설명은 생략한다.The above driving method has described a part of the process of forming the overdriving voltage and the underdriving voltage in the driving signal. However, in the method of driving an electronic device having a touch sensor according to the present invention, a method for sensing after supplying a driving signal is irrelevant to the gist of the present invention, and thus a detailed description thereof will be omitted.
이상 본 발명은 RC 지연 특성에 따른 충전 또는 방전 시간 차를 개선하여 터치 스크린의 터치 센서들의 충방전 시간을 빠르고 균일하게 형성하고, 터치 감도 및 터치 속도를 향상시킬 수 있는 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법을 제공하는 효과가 있다.The present invention provides an electronic device having a touch sensor capable of quickly and uniformly forming a charge / discharge time of touch sensors of a touch screen by improving a difference in charging or discharging time according to RC delay characteristics, and improving touch sensitivity and touch speed. There is an effect of providing a driving method thereof.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the technical configuration of the present invention described above may be modified in other specific forms by those skilled in the art to which the present invention pertains without changing its technical spirit or essential features. It will be appreciated that it may be practiced. Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. In addition, the scope of the present invention is shown by the claims below, rather than the above detailed description. Also, it is to be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention.
50: 호스트 시스템 20: 타이밍 콘트롤러
12: 데이터 구동회로 14: 스캔 구동회로
30: 터치 센싱회로 40: 터치 좌표 검출부
DIS: 액정표시패널 TSP: 터치 스크린
131: 구동신호 발생부 132: 선택신호 출력부
133: 레벨 시프터부 135: 전원 공급부
137: 전원 안정화부 139: 전압 선택부50: host system 20: timing controller
12: data driving circuit 14: scan driving circuit
30: touch sensing circuit 40: touch coordinate detection unit
DIS: LCD panel TSP: Touch screen
131: drive signal generator 132: selection signal output unit
133: level shifter 135: power supply
137: power stabilizer 139: voltage selector
Claims (11)
상기 Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 상기 Rx 라인들을 통해 상기 터치 센서들의 전압 변화를 센싱하는 터치 센싱회로; 및
상기 터치 센싱회로로부터 센싱된 상기 전압의 변화를 터치 임계값과 비교하여 터치 입력 위치를 검출하는 터치 좌표 검출부를 포함하며,
상기 터치 센싱회로는 상기 구동신호의 충전 구간에 충전 전압 대비 높은 오버드라이빙 전압을 형성하고, 상기 구동신호의 방전 구간에 기준 전압 대비 낮은 언더드라이빙 전압을 형성하는 충방전 회로부를 포함하고,
상기 충방전 회로부는 상기 Tx 라인들의 배선 길이에 따라 상기 오버드라이빙 전압과 상기 언더드라이빙 전압이 형성되는 조건을 달리하기 위해,
상기 Tx 라인들을 통해 출력할 구동신호를 생성하는 구동신호 발생부와,
외부로부터 공급된 고전위 전압을 둘 이상의 양의 전압과 하나 이상의 음의 전압으로 변환하여 출력하는 전원 공급부와,
상기 구동신호를 검출하고 검출된 결과에 대응하여 선택신호를 출력하는 선택신호 출력부와,
상기 선택신호에 대응하여 상기 전원 공급부로부터 출력되는 전압 중 하나를 선택적으로 출력하는 전압 선택부를 포함하고,
상기 선택신호 출력부는
상기 구동신호의 엣지를 검출하고 상기 Tx 라인들의 배선 길이에 따라 상기 오버드라이빙 전압과 상기 언더드라이빙 전압이 구분되어 형성되도록 상기 선택신호를 가변하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.A touch screen comprising touch sensors defined by Tx lines and Rx lines;
A touch sensing circuit configured to supply a driving signal to the Tx lines and sense a voltage change of the touch sensors through the Rx lines; And
And a touch coordinate detector configured to detect a touch input position by comparing the change of the voltage sensed by the touch sensing circuit with a touch threshold value.
The touch sensing circuit includes a charge / discharge circuit unit that forms a high overdriving voltage relative to a charging voltage in a charging section of the driving signal, and forms an underdriving voltage lower than a reference voltage in a discharge section of the driving signal.
The charge / discharge circuit unit may vary the condition under which the overdriving voltage and the underdriving voltage are formed according to the wiring length of the Tx lines.
A drive signal generator for generating a drive signal to be output through the Tx lines;
A power supply unit converting the high potential voltage supplied from the outside into two or more positive voltages and one or more negative voltages and outputting the same;
A selection signal output unit for detecting the driving signal and outputting a selection signal in response to the detected result;
A voltage selector configured to selectively output one of voltages output from the power supply in response to the selection signal;
The selection signal output unit
And detecting the edge of the driving signal and varying the selection signal so that the overdriving voltage and the underdriving voltage are formed separately according to the wiring length of the Tx lines.
상기 충방전 회로부는
상기 Tx 라인들의 배선 길이에 따라 상기 오버드라이빙 전압과 상기 언더드라이빙 전압이 형성되는 시간을 달리하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.The method of claim 1,
The charge and discharge circuit portion
And a time period at which the overdriving voltage and the underdriving voltage are formed according to a wiring length of the Tx lines.
상기 충방전 회로부는
상기 Tx 라인들의 배선 길이에 따라 상기 오버드라이빙 전압과 상기 언더드라이빙 전압이 형성되는 레벨을 달리하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.The method of claim 1,
The charge and discharge circuit portion
And the level at which the overdriving voltage and the underdriving voltage are formed according to a wiring length of the Tx lines.
상기 충방전 회로부는
상기 Tx 라인들의 배선 길이가 길어질수록 상기 오버드라이빙 전압과 상기 언더드라이빙 전압이 형성되는 시간 또는 레벨의 가중치를 높이는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.The method of claim 1,
The charge and discharge circuit portion
The longer the wiring length of the Tx lines, the greater the weight of the time or level at which the over-driving voltage and the under-driving voltage is formed, the electronic device having a touch sensor.
상기 충방전 회로부는
상기 Tx 라인들을 M개(M은 2 이상 정수)의 그룹으로 구성하고,
상기 M개의 그룹별로 상기 오버드라이빙 전압과 상기 언더드라이빙 전압이 형성되는 시간 또는 레벨을 달리하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.The method of claim 1,
The charge and discharge circuit portion
Configure the Tx lines in groups of M (M is an integer of 2 or more),
And the time or level at which the overdriving voltage and the underdriving voltage are formed for each of the M groups.
상기 충방전 회로부는
상기 구동신호의 엣지가 라이징 상태이면 상기 구동신호에 상기 오버드라이빙 전압을 형성하고,
상기 구동신호의 엣지가 폴링 상태이면 상기 구동신호에 상기 언더드라이빙 전압을 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.The method of claim 1,
The charge and discharge circuit portion
When the edge of the drive signal is a rising state, the overdrive voltage is formed in the drive signal,
And when the edge of the driving signal is in a polling state, forming the underdriving voltage in the driving signal.
상기 전압 선택부는
상기 선택신호가 01이면 상기 구동신호에 상기 오버드라이빙 전압을 형성하고,
상기 선택신호가 11이면 상기 구동신호에 상기 언더드라이빙 전압을 형성하고,
상기 선택신호가 00이면 상기 구동신호에 상기 충전 전압을 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.The method of claim 1,
The voltage selector
When the selection signal is 01, the overdrive voltage is formed in the driving signal.
When the selection signal is 11, the underdriving voltage is formed on the driving signal.
And if the selection signal is 00, forming the charging voltage in the driving signal.
상기 충방전 회로부는
상기 전원 공급부로부터 출력된 전압을 안정화시킨 후 출력하는 전원 안정화부를 더 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치.The method of claim 1,
The charge and discharge circuit portion
The electronic device having a touch sensor further comprises a power stabilization unit for stabilizing and outputting the voltage output from the power supply unit.
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