KR102016572B1

KR102016572B1 - 터치 센싱 시스템

Info

Publication number: KR102016572B1
Application number: KR1020120136130A
Authority: KR
Inventors: 이병관
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2019-09-02
Also published as: KR20140070853A

Abstract

본 발명은 터치 센싱 시스템에 관한 것으로, 터치 스크린을 분할 구동하는 제1 및 제2 ROIC들; 및 상기 ROIC로부터 수신된 터치 원시 데이터를 분석하여 터치 입력 위치들 각각의 좌표를 계산하는 MCU를 포함한다. 상기 ROIC들은 하나의 핀을 통해 동기 신호를 주고 받으면서 교대로 자신이 담당하는 상기 터치 스크린의 Tx 라인들에 구동신호를 공급하고, 그 구동신호에 동기하여 자신이 담당하는 상기 터치 스크린의 Rx 채널들을 통해 터치 센서 전압을 수신한다.

Description

터치 센싱 시스템{TOUCH SENSING SYSTEM}

본 발명은 멀티 칩(Multi-chip)을 이용하여 터치 스크린을 분할 구동하는 터치 센싱 시스템에 관한 것이다.

유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)이 쉽게 자신이 원하는 대로 각종 전자 기기를 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 있다. 터치 UI는 표시장치의 화면 상에 터치 스크린을 형성하는 방법으로 구현되고 있다.

상호 용량 방식의 터치 스크린은 Tx 라인들, Tx 라인들과 직교되는 Rx 라인들, 및 Tx 라인들과 Rx 라인들 간에 형성된 터치 센서들을 포함한다. 센싱 회로는 Tx 라인에 구동 신호를 공급하고 그와 동시에 Rx 라인을 통해 터치 센서의 전압 변화를 감지한다. 센싱 회로는 터치 전후의 터치 센서 전압의 변화를 감지하여 터치 스크린에 대한 전도성 물질의 터치 여부와 그 위치를 판단한다. 이러한 센싱 회로는 ROIC(Readout Integrated Circuit)로 불리는 집적회로에 집적되어 터치 스크린에 연결된다.

일반적으로, 하나의 터치 스크린에는 하나의 ROIC가 연결된다. 터치 스크린의 크기와 해상도가 증가하면, 터치 스크린의 Tx 채널 수와 Rx 채널 수도 함께 증가한다. 따라서, 터치 스크린의 크기와 해상도가 증가하면 그 터치 스크린에 맞게 ROIC가 새로 개발되어야 한다.

본 발명은 다수의 ROIC로 구성된 멀티 칩으로 큰 터치 스크린을 구동할 수 있는 터치 센싱 시스템을 제공한다.

본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린을 분할 구동하는 제1 및 제2 ROIC들; 및 상기 ROIC로부터 수신된 터치 원시 데이터를 분석하여 터치 입력 위치들 각각의 좌표를 계산하는 MCU를 포함한다.

상기 ROIC들은 하나의 핀을 통해 동기 신호를 주고 받으면서 교대로 자신이 담당하는 상기 터치 스크린의 Tx 라인들에 구동신호를 공급하고, 그 구동신호에 동기하여 자신이 담당하는 상기 터치 스크린의 Rx 채널들을 통해 터치 센서 전압을 수신한다.

본 발명은 다수의 ROIC들을 동기시켜 큰 터치 스크린을 분할 구동한다. 그 결과, 본 발명은 다수의 ROIC로 구성된 멀티 칩으로 큰 터치 스크린을 구동할 수 있음은 물론, ROIC들 각각을 구조 변경없이 독립적으로 이용하여 작은 크기의 터치 스크린을 구동함으로써 다양한 크기의 터치 스크린에 ROIC를 공용화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템을 보여 주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린의 일부를 확대한 평면도이다.
도 3 내지 도 5는 터치 스크린과 표시패널의 다양한 조합을 보여 주는 도면들이다.
도 6은 터치 스크린의 분할 구동 방법 예를 보여 주는 도면이다.
도 7은 ROIC들을 상세히 보여 주는 블록도이다.
도 8 및 도 9는 ROIC들의 동작 시퀀스를 보여 주는 도면들이다.
도 10은 도 6에 도시된 ROIC들 중 하나를 소형 터치 스크린에서 적용한 예를 보여 주는 도면이다.

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 표시장치를 액정표시소자 중심으로 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다.

본 발명의 터치 센싱 시스템은 다수의 정전 용량 센서들을 통해 터치 입력을 감지하는 정전 용량 방식의 터치 스크린으로 구현될 수 있다. 정전 용량 방식의 터치 스크린은 다수의 터치 센서들을 포함한다. 터치 센서들 각각은 등가회로로 볼 때 정전 용량(capacitance)을 포함한다. 정전 용량은 자기 정전 용량(Self Capacitance)이나 상호 정전 용량(Mutual Capacitance)으로 나뉘어질 수 있다. 자기 정전 용량은 한 방향으로 형성된 단층의 도체 배선을 따라 형성된다. 상호 정전 용량은 직교하는 두 도체 배선들 사이에 형성된다. 이하의 실시예에서, 상호 정전 용량 방식의 터치 스크린이 예시되었으나, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 상호 정전 용량 방식의 터치 스크린에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.

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 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린(TSP)과, 터치 스크린 구동회로를 포함한다. 터치 스크린(TSP)은 도 3과 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 접합되거나, 도 4와 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 터치 스크린(TSP)의 터치 센서들(Cts)은 도 5와 같이 표시패널(DIS) 내에서 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부 기판에 내장될 수 있다. 도 3 내지 도 5에서 "PIX"는 액정셀의 화소전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다.

표시패널(DIS)은 두 장의 기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이는 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수)과 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성된 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성된 TFT들(Thin Film Transistor), 데이터전압을 충전하는 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다.

표시패널(DIS)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 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. 공통전압이 공급되는 공통전극은 표시패널(DIS)의 상부 기판이나 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 배면 아래에는 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) 및 타이밍 콘트롤러(20)를 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. 데이터 구동회로(12)로부터 출력된 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 호스트 시스템(50)으로부터 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 동기시킨다. 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.

호스트 시스템(50)은 텔레비젼 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(50)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 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. 또한, 호스트 시스템(50)은 터치 스크린 구동회로로부터 입력되는 터치 데이터의 좌표 정보(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.

터치 스크린(TSP)은 Tx 라인들(도2, Tx1~Tx5), Tx 라인들(Tx1~Tx5)과 교차하는 Rx 라인들(도2, Rx1~Rx6), 및 Tx 라인들(Tx1~Tx5)과 Rx 라인들(Rx1~Rx6)의 교차부들에 형성된 터치 센서들(Cts)을 포함한다. 터치 센서들(Cts) 각각은 상호 용량을 포함한다.

터치 스크린 구동회로는 센싱회로, 알고리즘 실행부 등을 포함한다. 센싱 회로는 터치 스크린(TSP)을 분할 구동하는 2 개 이상의 ROIC들(31, 32)을 포함한다. 도 1에서, "IC#1"은 제1 ROIC(31)를 의미하며, "IC#2"는 제2 ROIC(32)를 의미하나다. 이하의 실시예에서 센싱 회로는 2 개의 ROIC들(31, 32)로 예시되었으나 터치 스크린(TSP)의 크기가 커지면 ROIC의 개수는 더 증가될 수 있다. 알고리즘 실행부는 MCU(Micro Controller Unit)(40)로 구현될 수 있다.

ROIC들(31, 32)은 하나의 핀을 통해 동기 신호를 주고 받으면서 교대로 자신이 담당하는 터치 스크린(TSP)의 Tx 라인들에 구동신호를 공급하고, 그 구동신호에 동기하여 자신이 담당하는 터치 스크린(TSP)의 Rx 라인들을 통해 터치 센서 전압을 수신한다. 구동신호는 펄스, 정현파 등의 파형으로 발생되어 터치 센서들(Cts)에 전하를 공급한다. 그리고 ROIC들(31, 32)은 수신된 터치 센서 전압을 아날로그-디지털 변환기(Analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 이용하여 디지털 데이터인 터치 원시 데이터(Touch raw data)로 변환한다. 제1 및 제2 ROIC들(31, 32)은 도 6과 같이 터치 스크린(TSP)을 분할 구동한다.

MCU(40)는 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행한다. 터치 인식 알고리즘으로는 공지된 어떠한 알고리즘도 가능하다. 터치 인식 알고리즘은 ROIC들(31,32)로부터 수신한 터치 원시 데이터를 소정의 문턱값과 비교하고, 그 문턱값 이상의 터치 원시 데이터를 터치 입력이 발생된 터치 센서들로부터 얻어진 터치 입력 데이터로 판단된다. MCU(40)는 문턱값 이상의 터치 입력 데이터들 각각에 식별 코드를 부여하고 터치 입력 위치들 각각의 좌표를 계산한다. MCU(40)는 문턱값 이상의 터치 데이터들 각각의 식별 코드와 좌표 정보를 호스트 시스템(50)으로 전송한다.

도 6은 터치 스크린(TSP)의 분할 구동 방법 예를 보여 주는 도면이다.

도 6을 참조하면, 터치 스크린(TSP)은 4 분할 구동될 수 있다. 제1 ROIC(31)는 터치 스크린(TSP)의 상반부 블록들(A, C)에 형성된 Tx 라인들(Tx1~Tx15)에 구동 신호를 공급하고, 터치 스크린(TSP)의 좌반부 블록들(A, B)에 형성된 Rx 라인들(Rx1~Rx27)을 통해 터치 센서들(Cts)의 전압을 수신한다. 제2 ROIC(32)는 터치 스크린(TSP)의 하반부 블록들(B, D)에 형성된 Tx 라인들(Tx16~Tx131)에 구동 신호를 공급하고, 터치 스크린(TSP)의 우반부 블록들(C, D)에 형성된 Rx 라인들(Rx28~Rx54)을 통해 터치 센서들(Cts)의 전압을 수신한다.

도 6에서, "SENSE_READY_OUT"은 ROIC의 출력 핀들 중 하나로서, ROIC 내에에 센싱 동작에 필요한 설정이 완료되었다는 것을 알려주는 신호가 출력된다. "SENSE_READY_IN"은 SENSE_READY_OUT 신호가 수신되는 ROIC의 입력 핀(input pin)이다. SENSE_READY_OUT 신호를 수신한 ROIC는 동기신호(SYNC)를 발생하여 다른 ROIC와 센싱 동작 타이밍을 동기시킨다. SPI_1은 제1 ROIC(31)와 MCU(40) 간에 터치 원시 데이터가 전송되는 SPI(Serial peripheral interface) 인터페이스이다. SPI_2는 제2 ROIC(32)와 MCU(40) 간에 터치 원시 데이터가 전송되는 SPI 인터페이스이다. SPI 인터페이스는 I²C 인터페이스 또는 USB(Universal Serial Bus) 인터페이스로 대체될 수 있다. RDR_1은 제1 ROIC(31)의 터치 원시 데이터 전송 시작 타이밍을 MCU(40)에 알려주는 신호이다. RDR_2는 제2 ROIC(32)의 터치 원시 데이터 전송 시작 타이밍을 MCU(40)에 알려주는 신호이다. ROIC들(31, 32)은 RDR_1과 RDR_2에 이어서 소팅(Sorting)된 터치 원시 데이터를 동시에 MCU(40)로 전송한다. NMI_1 및 NMI_2는 MCU(40)에서 ROIC들(31, 32)로 피드백되는 다음 센싱 스타트 타이밍 신호이다. MCU(40)는 제1 ROIC(31)의 터치 원시 데이터를 수신하면 NMI_1을 제1 ROIC(31)로 전송하여 제1 ROIC(31)의 다음 센싱 스타트 타이밍을 제어한다. MCU(40)는 제2 ROIC(32)의 터치 원시 데이터를 수신하면 NMI_2를 제2 ROIC(32)로 전송하여 제2 ROIC(32)의 다음 센싱 스타트 타이밍을 제어한다.

도 7은 ROIC들(31, 32)을 상세히 보여 주는 블록도이다.

도 7을 참조하면, ROIC들(31, 32) 각각은 구동부(61), 센싱부(62), 터치 타이밍 발생기(63), 데이터 정렬부(64), 데이터 송신부(65)를 포함한다.

구동부(61)는 터치 타이밍 발생기(63)의 제어 하에 구동신호가 공급될 Tx 채널을 설정하고, 설정된 Tx 채널과 연결된 Tx 라인들에 구동신호를 공급한다. 구동신호는 센싱부(62)에서 터치 센서의 전압이 N(N은 2 이상의 양의 정수) 누적될 수 있도록 N회 연속 발생될 수 있다.

센싱부(62)는 터치 타이밍 발생기(63)의 제어 하에 터치 센서 전압을 수신할 Rx 채널을 설정하고, 설정된 Rx 채널과 연결된 Rx 라인들을 통해 터치 센서의 전압을 수신한다. 센싱부(62)는 수신된 터치 센서의 전압을 디지털 데이터인 터치 원시 데이터로 변환한다.

터치 타이밍 발생기(63)는 MCU(40)로부터 NMI(NMI_1, NMI_2)이 수신되면, Tx 셋업 및 Rx 셋업 신호(SUTx, SURx)를 발생하여 구동신호가 출력될 Tx 채널과 터치 센서 전압을 수신할 Rx 채널을 설정한다. Tx 스위치 어레이(St)는 Tx 셋업 신호(SUTx)에 응답하여 구동부(61)의 Tx 채널들과 Tx 라인들을 연결한다. Rx 스위치 어레이(Sr)는 Tx 셋업 신호(SUTx)에 응답하여 구동부(61)의 Tx 채널들과 Tx 라인들을 연결한다. 터치 타이밍 발생기(63)는 센싱부(62)로부터 출력된 터치 원시 데이터를 데이터 정렬부(64)로 전달한다.

데이터 정렬부(64)는 메모리와 메모리 제어부를 포함하여 센싱부(62)로부터 수신한 터치 원시 데이터를 메모리에 저장하여 소팅한다. 그리고 데이터 정렬부(64)는 RDR(RDR_1, RDR_2)에 이어서 소팅된 데이터를 데이터 송신부(65)를 통해 MCU(40)로 전송한다.

도 8 및 도 9는 ROIC들(31, 32)의 동작 시퀀스를 보여 주는 도면들이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, ROIC들(31, 32)은 하나의 핀을 통해 동기 신호를 주고 받으면서 교대로 자신이 담당하는 Tx 채널들에 구동신호를 공급하고, 그 구동신호에 동기하여 자신이 담당하는 Rx 채널들을 통해 터치 센서 전압을 수신한다.

제1 센싱 시간(Ts1) 동안, 제1 ROIC(31)가 마스터 디바이스로 동작하여 동기신호(SYNC)를 제2 ROIC(32)로 전송하고 구동 신호를 출력하여 제2 ROIC(32)와 동기하여 터치 센서 전압을 센싱한다. 제2 ROIC(32)는 제1 센싱 기간(Ts1) 동안 제1 ROIC(31)로부터 수신되는 동기신호(SYNC)에 응답하여 터치 센서 전압을 수신하는 슬레이브 디바이스로 동작한다. 제1 센싱 시간(Ts1)의 초기에, 제1 및 제2 ROIC들(31, 32)은 소프트 웨어 설정 방법으로 동기 신호 모드를 설정한다. 제1 ROIC(31)의 터치 타이밍 발생기(63)는 동기신호 설정을 출력 속성으로 변경(#1 SYNC MODE OUT)하여 동기신호(SYNC)의 송신 대기 상태로 설정된다. 이와 동시에, 제2 ROIC(32)의 터치 타이밍 발생기(63)는 동기신호 설정을 입력 속성으로 변경(#2 SYNC MODE IN)하여 동기신호(SYNC)의 수신 대기 상태로 설정된다.

이어서, 제1 ROIC(30A)는 도시하지 않은 레지스터(Register)에 저장된 Tx 및 Rx 셋업 정보에 기초하여 Tx 채널들과 Rx 채널들을 설정(#1 Touch Start Setting)한다. 이와 동시에, 제2 ROIC(30B)는 레지스터에 저장된 Rx 셋업 정보에 기초하여 Rx 채널들을 설정(#2 Touch Start Setting)한다. 제1 ROIC(30A)는 #1 Touch Start Setting 이후에 제2 ROIC(30B)로부터 #2 SENSE READY OUT SET이 수신되면 동기신호(SYNC)를 발생(#1 SYNC OUT)하기 시작하여 센싱 동작을 개시(#1 Sensing start)할 수 있고, 제2 ROIC(31)는 동기신호(SYNC)가 수신되면 센싱 동작을 개시(#1 Sensing start)할 수 있다.

제2 ROIC(30B)는 #2 Touch Start Setting 과정 직후에 센싱 준비가 완료되었다는 신호를 제1 ROIC(30A)에 전송한다(#2 SENSE READY OUT SET). 제1 ROIC(30A)는 #2 SENSE READY OUT SET 신호를 수신하면 동기신호(SYNC)를 제2 ROIC(30B)로 전송하고(#1 SYNC OUT), 그 동기신호(SYNC)를 터치 타이밍 발생기(63)에 피드백 입력하여 내부 회로와 제2 ROIC(30B)의 센싱 동작을 동기시킨다. 제1 ROIC(30A)는 동기신호(SYNC)를 출력한 직후에 구동신호를 자신이 담당하는 모든 Tx 라인들(Tx1~Tx15)에 구동신호를 공급하고, 그 구동신호에 동기하여 #1 Sensing Start 과정에서 Rx 라인들(Rx1~Rx27)을 통해 터치 스크린(TSP)의 좌반부에 존재하는 터치 센서들의 전압을 수신하여 터치 원시 데이터로 변환한다. Tx 라인들(Tx1~Tx15)은 터치 스크린(TSP)의 상반부(A, C)에 형성되어 있다. Rx 라인들(Rx1~Rx27)은 터치 스크린(TSP)의 좌반부(A, B)에 형성되어 있다. 제2 ROIC(30B)는 제1 ROIC(30A)로부터 구동신호가 출력되는 동안 구동신호를 출력하지 않기 때문에 소비전력을 줄일 수 있다. 제2 ROIC(30B)는 제1 ROIC(30A)로부터 출력되는 구동신호에 동기하여 #2 Sensing Start 과정에서 Rx 라인들(Rx28~Rx54)을 통해 터치 스크린(TSP)의 우반부에 존재하는 터치 센서들의 전압을 수신하여 터치 원시 데이터로 변환한 후에, 자신이 담당하는 터치 스크린 분할 영역이 모두 센싱된 후에 센싱이 완료되었다는 것을 제1 ROIC(30A)로 전송하고 리셋(#2 SENSE READY OUT RESET)된다. Rx 라인들(Rx28~Rx54)은 터치 스크린(TSP)의 우반부(C, D)에 형성되어 있다.

제2 센싱 시간(Ts2) 동안, 제2 ROIC(32)가 마스터 디바이스로 동작하여 동기신호(SYNC)를 제1 ROIC(31)로 전송하고 구동 신호를 출력하여 제1 ROIC(31)와 동기하여 터치 센서 전압을 센싱한다. 제1 ROIC(31)는 제2 센싱 기간(Ts2) 동안 제2 ROIC(32)로부터 수신되는 동기신호(SYNC)에 응답하여 터치 센서 전압을 수신하는 슬레이브 디바이스로 동작한다. 제2 센싱 시간(Ts2)의 초기에, 제1 및 제2 ROIC들(31, 32)은 소프트 웨어 설정 방법으로 동기 신호 모드를 설정한다. 제2 ROIC(32)의 터치 타이밍 발생기(63)는 동기신호 설정을 출력 속성으로 변경(#2 SYNC MODE OUT)하여 동기신호(SYNC)의 송신 대기 상태로 설정된다. 이와 동시에, 제1 ROIC(31)의 타이밍 발생기(63)는 동기신호 설정을 입력 속성으로 변경(#1 SYNC MODE IN)하여 동기신호(SYNC)의 수신 대기 상태로 설정된다.

이어서, 제2 ROIC(32)는 레지스터에 저장된 Tx 및 Rx 셋업 정보에 기초하여 Tx 채널들과 Rx 채널들을 설정한다(#2 Touch Start Setting). 이와 동시에, 제1 ROIC(31)는 레지스터에 저장된 Rx 셋업 정보에 기초하여 Rx 채널들을 설정한다(#1 Touch Start Setting). 제2 ROIC(32)는 #2 Touch Start Setting 이후에 제1 ROIC(31)로부터 #1 SENSE READY OUT SET이 수신되면 동기신호(SYNC)를 발생하여 센싱 동작을 개시할 수 있고, 제1 ROIC(31)는 #1 Touch Start Setting 과정 이후에 동기신호(SYNC)가 수신되면 센싱 동작을 개시할 수 있다.

제1 ROIC(32)는 #1 Touch Start Setting 과정 직후에 센싱 준비가 완료되었다는 신호를 제2 ROIC(32)에 전송한다(#1 SENSE READY OUT SET). 제2 ROIC(32)는 #1 SENSE READY OUT SET 신호를 수신하면 동기신호(SYNC)를 제1 ROIC(31)로 전송하고, 그 동기신호(SYNC)를 터치 타이밍 발생기(63)에 피드백 입력하여 내부 회로와 제1 ROIC(31)의 센싱 동작을 동기시킨다(#2 SYNC OUT). 제2 ROIC(32)는 동기신호(SYNC)를 출력한 직후에 구동신호를 자신이 담당하는 모든 Tx 라인들(Tx16~Tx31)에 구동신호를 공급하고, 그 구동신호에 동기하여 Rx 라인들(Rx28~Rx54)을 통해 터치 스크린(TSP)의 우반부에 존재하는 터치 센서들의 전압을 수신하여 터치 원시 데이터로 변환한다(#2 Sensing Start). Tx 라인들(Tx16~31)은 터치 스크린(TSP)의 하반부(B, D)에 형성되어 있다. Rx 라인들(Rx28~Rx54)은 터치 스크린(TSP)의 우반부(C, D)에 형성되어 있다. 제1 ROIC(31)는 제2 ROIC(32)로부터 구동신호가 출력되는 동안 구동신호를 출력하지 않기 때문에 소비전력을 줄일 수 있다. 제1 ROIC(31)는 제2 ROIC(32)로부터 출력되는 구동신호에 동기하여 Rx 라인들(Rx1~Rx27)을 통해 터치 스크린(TSP)의 좌반부에 존재하는 터치 센서들의 전압을 수신하여 터치 원시 데이터로 변환한(#1 Sensing Start) 후에 자신이 담당하는 터치 스크린 분할 영역이 모두 센싱된 후에 센싱이 완료되었다는 것을 제2 ROIC(32)로 전송하고 리셋(#1 SENSE READY OUT RESET)된다.

제1 및 제2 센싱 시간(Ts1, Ts2)에 걸쳐, 터치 스크린(TSP)의 모든 터치 센서들의 스캐닝되어 터치 스크린(TSP)의 전체 센싱 면적에 대하여 센싱이 완료되면 제1 및 2 ROIC들(31, 32)은 터치 원시 데이터를 일정한 정렬 방법으로 소팅하여 MCU(40)로 전송한다.

ROIC들(31, 32)은 단독으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 10과 같이 소형 터치 스크린(TSP)의 경우에 그 터치 스크린(TSP)의 Tx 라인들과 Rx 라인들의 개수가 제1 또는 제2 ROIC의 Tx 및 Rx 채널 수 이하이면, 그 터치 스크린(TSP)은 제1 및 제2 ROIC(31, 32) 중 어느 하나만으로 구동될 수 있다. 이 경우에 ROIC의 동기신호 핀은 플로팅(floating) 상태로 되어 어떠한 외부 입력 신호가 인가되지 않거나 표시패널(DIS)과의 동기를 위하여 타이밍 콘트롤러(20)의 출력 신호가 인가될 수 있다. 따라서, 본 발명은 같은 ROIC를 이용하여 다양한 크기와 해상도를 갖는 터치 스크린들(TSP)을 구동할 수 있으므로 다양한 크기의 터치 스크린에서 ROIC를 화환성있게 적용하여 ROIC의 공용화를 구현할 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.

DIS : 표시패널 TSP : 터치 스크린
12 : 데이터 구동 회로 14 : 스캔 구동 회로
31, 32 : ROIC 40 : MCU

Claims

터치 스크린을 분할 구동하는 제1 및 제2 ROIC들; 및
상기 제1 및 제2 ROIC들로부터 수신된 터치 원시 데이터를 분석하여 터치 입력 위치들 각각의 좌표를 계산하는 MCU를 포함하고,
상기 제1 및 제2 ROIC들은 하나의 핀을 통해 센싱동작의 설정이 완료되었다는 것을 알려주는 동기신호를 서로 주고 받으면서 교대로 자신이 담당하는 상기 터치 스크린의 Tx 라인들에 구동신호를 공급하되,
제1 센싱기간 동안, 상기 제1 ROIC는 마스터로 동작하여 상기 동기신호를 제2 ROIC에 전송하고, 상기 터치 스크린의 상반부에 형성된 Tx라인들에 구동신호를 공급하며,
상기 제1 센싱기간에 이어지는 제2 센싱기간 동안, 상기 제2 ROIC는 마스터로 동작하여 상기 동기신호를 상기 제1 ROIC에 전송하고, 상기 터치 스크린의 하반부에 형성된 Tx라인들에 구동신호를 공급하며,
상기 제1 및 제2 ROIC들은 각각 상기 제1 및 제2 센싱기간 동안, 상기 구동신호에 동기하여 자신이 담당하는 상기 터치 스크린의 Rx 채널들을 통해 터치 센서 전압을 수신하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
제 1 항에 있어서,
제1 센싱 시간 동안, 상기 제1 ROIC는 상기 터치 스크린의 좌반부에 형성된 Rx 라인들을 통해 상기 좌반부에 존재하는 터치 센서들의 전압을 수신하고, 상기 제2 ROIC는 상기 동기신호를 수신하면 상기 터치 스크린의 우반부에 형성된 Rx 라인들을 통해 상기 터치 센서 전압을 수신하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 센싱 기간에 이어지는 제2 센싱 시간 동안, 상기 제2 ROIC는 상기 터치 스크린의 우반부에 형성된 Rx 라인들을 통해 상기 우반부에 존재하는 터치 센서들의 전압을 수신하고, 상기 제1 ROIC는 상기 동기신호를 수신하면 상기 터치 스크린의 좌반부에 형성된 Rx 라인들을 통해 상기 터치 센서 전압을 수신하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.