KR102088906B1 - 터치 스크린 구동 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 스크린 구동 장치 및 방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 터치 스크린 구동장치는, Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함하는 터치 스크린; 상기 Tx 라인들에 구동펄스를 순차적으로 공급하되, 이웃한 Tx 라인들에 서로 역위상인 구동펄스들을 공급하는 Tx 구동회로; 상기 Tx 라인들과 커플링된 상기 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 제1 및 제2 Rx 구동회로; 및 상기 Tx 구동회로와 상기 제1 및 제2 Rx 구동회로를 제어하는 터치 컨트롤러를 포함하고, 상기 제1 Rx 구동회로와 상기 제2 Rx 구동회로는 상기 Rx 라인들을 분할하여 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 상기 제1 및 제2 Rx 구동회로의 경계에 위치한 Rx 라인은 상기 제1 및 제2 Rx 구동회로와 공통으로 연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 터치 스크린 구동 장치 및 방법은, 대형 표시패널에 대응되는 대형 터치 스크린에 사용되는 구동회로들을 복수개 배치하여 신호 지연 없이 터치 감도를 개선한 효과가 있다.

Description

터치 스크린 구동 장치 및 방법{APPRATUS AND METHOD FOR DRIVING TOUCH SCREEN}
본 발명은 터치 스크린 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.
유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사용자가 각종 전기/전자 기기를 자신이 원하는 대로 쉽고 편하게 제어할 수 있게 한다. 이러한 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 최근, 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다.
터치 UI는 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있는 추세에 있으며, 나아가 가전 제품에도 확대 적용되고 있다. 터치 UI를 구현하기 위한 터치 스크린의 일 예로서, 상호 용량(mutual capacitance) 방식의 터치 스크린은 터치뿐 아니라 근접도 센싱하고 멀티 터치(또는 근접)의 터치 위치 각각을 인식할 수 있다.
상호 용량 방식의 터치 스크린은 Tx 라인들, Tx 라인들과 교차되는 Rx 라인들, 및 Tx 라인들과 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함한다. 센서 노드들 각각은 상호 용량을 갖는다. 터치 스크린 구동 장치는 터치(또는 근접) 전후의 센서 노드들에 충전된 전압의 변화를 감지하여 전도성 물질의 접촉(또는 근접) 여부와 그 위치를 판단한다.
터치 스크린은 표시장치의 표시패널 상에 접착되거나 그 표시패널 내에 내장될 수 있다. 상기 터치 스크린은 휴대용 정보기기와 같이 소형 표시패널에 주로 사용되었기 때문에 상기 Tx 라인들에 스캔 신호를 공급하거나 Rx 라인들로부터 터치 감지 신호를 수신하는 Tx 구동회로와 Rx 구동회로가 각각 한 개씩 배치되었다.
하지만, 최근에는 대형 표시패널에도 터치 스크린이 사용되고 있는데, 대형 표시패널에 사용되는 터치 스크린은 휴대용 정보기기보다 훨씬 많은 Tx 라인과 Rx 라인들이 형성되어 있어, 하나의 Tx 구동회로와 Rx 구동회로로는 한계가 있다.
예를 들어, 대형 표시패널에 대해서도 휴대용 정보기기에서 사용하는 터치 스크린을 사용하면, Tx 라인들과 Rx 라인들 간의 간격이 넓어져 정확한 터치 신호를 감지할 수 없다. 따라서, 대형 표시패널에 대응되도록 대형 터치 스크린을 사용해야하고, 터치 감도를 위해서는 터치 스크린에 형성되는 Tx 라인들과 Rx 라인들도 증가되어하는데, 이럴 경우, 종래 단일 Rx 구동회로만을 사용할 경우, 신호 지연 등의 문제가 발생된다.
또한, Rx 구동회로를 복수개 사용할 경우에는 Rx 구동회로의 가장자리와 그들 사이에서 Rx 라인으로부터 비정상적인 터치 데이터가 발생하는 문제가 발생된다.
본 발명은, 대형 표시패널에 대응되는 대형 터치 스크린에 사용되는 구동회로들을 복수개 배치하여 신호 지연 없이 터치 감도를 개선한 터치 스크린 구동 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 터치가 이루어지지 않은 상태에서 비정상적인 터치 데이터가 발생하는 채널에 각각 선택적으로 조절된 오프 셋 신호들을 공급하여, 터치 감지 불량을 제거한 터치 스크린 구동 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 터치 스크린 구동장치는, Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함하는 터치 스크린; 상기 Tx 라인들에 구동펄스를 순차적으로 공급하되, 이웃한 Tx 라인들에 서로 역위상인 구동펄스들을 공급하는 Tx 구동회로; 상기 Tx 라인들과 커플링된 상기 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 제1 및 제2 Rx 구동회로; 및 상기 Tx 구동회로와 상기 제1 및 제2 Rx 구동회로를 제어하는 터치 컨트롤러를 포함하고, 상기 제1 Rx 구동회로와 상기 제2 Rx 구동회로는 상기 Rx 라인들을 분할하여 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 상기 제1 및 제2 Rx 구동회로의 경계에 위치한 Rx 라인은 상기 제1 및 제2 Rx 구동회로와 공통으로 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 터치 스크린 구동 방법은, Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들, 상기 Tx 라인들에 구동펄스를 순차적으로 공급하는 Tx 구동회로, 상기 Rx 라인들을 분할하여, 샘플링하는 제1 및 제2 Rx 구동회로들 및 상기 Tx 구동회로, 제1 및 제 2 Rx 구동회로들을 제어하는 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 스크린을 포함한 터치 스크린의 구동 방법에 있어서, 상기 Tx 라인들에 구동펄스를 순차적으로 공급하되, 이웃한 Tx 라인들에 서로 역위상인 구동펄스를 공급하는 단계; 및 상기 Tx 라인들과 커플링된 상기 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 단계를 포함하고, 상기 터치 스크린에 비정상적인 터치 데이터가 발생하는 Rx 라인들에 오프 셋 신호들을 선택적으로 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 터치 스크린 구동 장치 및 방법은, 대형 표시패널에 대응되는 대형 터치 스크린에 사용되는 구동회로들을 복수개 배치하여 신호 지연 없이 터치 감도를 개선한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 터치 스크린 구동 장치 및 방법은, 터치가 이루어지지 않은 상태에서 비정상적인 터치 데이터가 발생하는 채널에 각각 선택적으로 조절된 오프 셋 신호들을 공급하여, 터치 감지 불량을 제거한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 도시한 블럭도이다.
도 2 내지 도 4는 터치 스크린과 표시패널의 다양한 실시예들을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린의 역위상 구동펄스를 도시한 파형도이다.
도 6은 본 발명에 따라 제1 및 제2 Rx 구동회로와 터치 스크린의 채널라인들과의 연결관계를 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 ① 영역과 ② 영역에서의 감지된 비정상적인 데이터 파형을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 Rx 구동회로의 구조를 도시한 블럭도이다.
도 9a 및 도 9b는 Rx 구동회로의 센싱부에 배치되어 있는 센싱유닛들의 채널 센싱 모습을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따라 각각의 채널별 오프 셋 신호를 조절하여 공급하는 모습을 도시한 파형도이다.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명에 따라 선택된 채널에 대응하는 오프 셋 신호를 조절함으로써, 터치 감도를 개선한 모습을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 Rx 구동회로에서 각 채널별로 오프 셋 신호를 선택적으로 공급하는 모습을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 도시한 블럭도이고, 도 2 내지 도 4는 터치 스크린과 표시패널의 다양한 실시예들을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린의 역위상 구동펄스를 도시한 파형도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 화상을 디스플레이하는 표시패널(DIS)과, 상기 표시패널(DIS)에 게이트 구동신호인 게이트펄스를 공급하는 게이트 구동회로(14), 상기 표시패널(DIS)에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동회로(12), 상기 게이트 구동회로(14)와 데이터 구동회로(12)를 제어하는 타이밍 콘트롤러(20), 터치를 감지하는 터치 스크린(TSP), 상기 터치 스크린(TSP)에 센싱 신호(구동 펄스)를 공급하는 Tx 구동회로(32), 상기 터치 스크린(TSP)의 감지신호(샘플링 신호)를 수신하는 제1 및 제 2 Rx 구동회로(34a, 34b) 및 상기 Tx 구동회로(32), 제1 및 제2 Rx 구동회로(34a, 34b)들을 제어하기 위한 터치 컨트롤러(30)를 포함한다.
본 발명의 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자를 기반으로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시소자의 일 예로서 액정표시소자를 중심으로 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다.
표시패널(DIS)은 두 장의 기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(DIS)의 하부 기판에는 다수의 데이터 라인들(D1~Dm, m은 자연수), 데이터 라인들(D1~Dm)과 교차되는 다수의 게이트 라인들(또는 스캔라인들)(G1~Gn, n은 자연수), 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함한다.
표시패널(DIS)의 픽셀들은 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(G1~Gn)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성되어 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀들 각각의 액정셀은 화소전극에 인가되는 데이터전압과, 공통전극에 인가되는 공통전압의 전압차에 따라 인가되는 전계에 의해 구동되어 입사광의 투과양을 조절한다. TFT들은 게이트 라인(G1~Gn)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 턴-온되어 데이터 라인(D1~Dm)으로부터의 전압을 액정셀의 화소전극에 공급한다.
표시패널(DIS)의 상부 기판은 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 포함할 수 있다. 표시패널(DIS)의 하부 기판은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 블랙매트릭스와 컬러필터는 표시패널(DIS)의 하부 기판에 형성될 수 있다.
표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고, 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다.
표시패널(DIS)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.
표시패널(DIS)의 배면에는 도시하지 않은 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(Edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(DIS)에 빛을 조사한다.
상기 데이터 구동회로(12), 스캔 구동회로(14), 타이밍 콘트롤러(20) 등은 입력 영상의 비디오 데이터전압을 표시패널(DIS)의 픽셀들에 공급하여 영상을 디스플레이한다.
상기 데이터 구동회로(12)는 타이밍 컨트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 출력한다. 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다. 게이트 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(DIS)의 라인을 선택한다.
타이밍 컨트롤러(20)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(14)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스캔 타이밍 제어신호와 데이터 타이밍 제어신호를 발생한다. 스캔 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다.
터치 스크린(TSP)은 도 2와 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 접합되거나, 도 3과 같이 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 터치 스크린(TSP)의 센서 노드들(미도시: Tx 라인과 Rx라인이 교차하여 구획되는 노드)은 도 4와 같이 표시패널(DIS) 내에서 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부 기판에 형성될 수 있다. 도 2 내지 도 4에서 "PIX"는 액정셀의 화소전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다.
터치 스크린(TSP)은 Tx 라인들(T1~Tj, j는 n 보다 작은 양의 정수), Tx 라인들(T1~Tj)과 교차하는 Rx 라인들 (R1~R2i, 2i는 m 보다 작은 양의 정수), 및 Tx 라인들(T1~Tj)과 Rx 라인들(R1~R2i)의 교차부들에 형성된 2i×j 개의 센서 노드들을 포함한다.
터치 스크린 구동회로는 Tx 구동회로(32), 제1 Rx 구동회로(34a), 제2 Rx 구동회로(34b), 터치 콘트롤러(30) 등을 포함한다. 터치 스크린 구동회로는 Tx 라인들(T1~Tj)에 도 6과 같은 구동펄스를 공급하고 Rx 라인들(R1~R2i)을 통해 수신되는 센서 노드의 전압을 샘플링한다. 그리고 터치 스크린 구동회로는 샘플링한 센서 노드의 전압을 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 통해 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터(Touch raw data)를 출력한다. Tx 구동회로(32)와 제1 및 제2 Rx 구동회로(34a, 34b)들은 하나의 ROIC(Read-out IC) 내에 집적될 수 있다.
Tx 구동회로(32)는 터치 컨트롤러(30)로부터 입력된 Tx 셋업 신호(SUTx)에 응답하여 역위상 구동펄스들을 동시에 출력할 Tx 채널들을 설정한다. Tx 구동회로(32)는 Tx 채널들을 통해 도 5와 같이 이웃하는 Tx 라인들(T1, T2)에 역위상의 구동펄스(A, B)를 동시에 공급한다.
하나의 Tx 라인에 센서 노드가 j 개 연결되어 있다면, 구동펄스(A, B)는 j회 연속으로 Tx 라인에 공급된 후에, 다음 Tx 라인에도 같은 방식으로 구동펄스들이 연속으로 공급될 수 있다.
제1 및 제2 Rx 구동회로들(34a, 34b)은 터치 콘트롤러(30)로부터 입력된 제1 및 제2 Rx 셋업 신호들(SURx1, SURx2)에 응답하여 Rx 채널들을 설정하고, 설정된 Rx 채널과 연결된 Rx 라인(R1~R2i)을 통해 센서 노드 전압을 샘플링한다. 센서 노드 전압이 수신되는 Rx 라인은 구동펄스가 인가되는 Tx 라인과 전기적으로 커플링된 Rx 라인이다. 제1 및 제2 Rx 구동회로들(34a, 34b)은 터치 컨트롤러(30)의 Rx 샘플링 클럭(SRx1, SRx2)들에 응답하여 구동펄스마다 수신된 센서 노드 전압을 샘플링 커패시터(Cc)에 충전시켜 그 센서 노드 전압을 샘플링한다. 상기 제1 및 제2 Rx 구동회로들(34a, 34b)에는 각각 샘플링된 센서 노드 전압을 ADC를 통해 디지털 데이터로 변환하여 터치 컨트롤러(30)로 전송한다.
터치 컨트롤러(30)는 I2C 버스, SPI(serial peripheral interface), 시스템 버스(System bus) 등의 인터페이스를 통해 Tx 구동회로(32)와 제1 및 제2 Rx 구동회로들(34a, 34b)에 연결된다. 터치 컨트롤러(30)는 셋업 신호(SUTx)를 Tx 구동회로(32)에 공급하여 구동펄스가 출력될 Tx 채널을 설정한다.
터치 컨트롤러(30)는 제1 및 제2 Rx 구동회로들(34a, 34b)에 내장된 샘플링 회로의 스위치들을 제어하기 위한 Rx 샘플링 클럭(SRx1, SRx2)을 제1 및 제2 Rx 구동회로들(34a, 34b)에 각각 공급하여 센서 노드 전압의 샘플링 타이밍과, ADC의 동작 타이밍을 제어한다.
터치 컨트롤러(30)는 제1 및 제2 Rx 구동회로들(34a, 34b)로부터 입력되는 터치 로 데이터들을 공지된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 전후의 변화가 소정의 기준값 이상으로 큰 터치 로 데이터들에 대한 좌표값을 추정하고 그 좌표값을 포함한 터치 좌표 데이터(HIDxy)를 출력한다. 터치 전후의 변화가 소정의 기준값 이상으로 큰 터치 로 데이터들은 터치(또는 근접) 입력으로 추정된다. 터치 콘트롤러(30)로부터 출력된 터치 좌표 데이터(HIDxy)는 외부의 호스트 시스템으로 전송된다. 터치 컨트롤러(30)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.
호스트 시스템은 외부 비디오 소스 기기 예를 들면, 네비게이션 시스템, 셋톱박스, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 방송 수신기, 폰 시스템(Phone system) 등에 접속되어 그 외부 비디오 소스 기기로부터 영상 데이터를 입력 받을 수 있다. 호스트 시스템은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 외부 비디오 소스 기기로부터의 입력 영상 데이터를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 또한, 호스트 시스템은 터치 콘트롤러(30)로부터 입력되는 터치 데이터의 좌표값과 연계된 응용 프로그램을 실행한다.
따라서, 종래 휴대폰과 같이 소형 표시패널에 사용되는 터치 스크린에는 Rx 구동회로가 단일 IC칩으로 구현되었으나, 대형 표시장치에 사용되는 대형 터치 스크린의 경우에는 신호 지연 등의 이유로 단일 IC칩으로 구현하기 어려웠다.
하지만, 본 발명에서는 대형 터치 스크린에 대응되도록 2개 이상의 Rx 구동회로들을 설치하여, 각각의 Rx 구동회도들이 Rx 라인들을 분할하여 터치 감지 샘플링을 하기 때문에 대형 터치 스크린에서도 신호 지연 없이 적용할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따라 제1 및 제2 Rx 구동회로와 터치 스크린의 채널라인들과의 연결관계를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 1의 표시패널(DIS)에 부착되는 터치 스크린(TSP)에 대응되도록 제1 및 제2 Rx 구동회로(34a, 34b)들이 배치되어 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 터치 센싱을 위한 Tx 채널을 설정하는 Tx 구동회로 역시 대형 터치 스크린에서는 복수개로 배치할 수 있다. 여기서는 대형 표시패널에 부착되는 터치 스크린(TSP)으로부터 센서 노드 전압을 샘플링하는 복수개의 Rx 구동회로들을 중심으로 설명한다.
Tx 구동회로부터 구동펄스(도 5의 역위상 구동펄스)를 공급받는 복수개의 Tx 라인들(Tx0, Tx1,...)과 센서 노드 전압을 샘플링하는 Rx 라인들(R1,...R2i)이 교차하도록 배치되고, 각각의 교차 영역에서는 센서 노드들이 정의된다.
상기 Rx 라인들(R1,...R2i)은 종래 휴대용 기기에 부착하는 터치 스크린의 Rx 라인들보다 많은 Rx 라인들이 형성되며, 이들은 제1 및 제2 Rx 구동회로들(34a, 34b)에 각각 분할되어 연결된다. 하지만, 터치 감도 향상을 위해 터치 스크린(TSP)의 중앙과 대응되는 Rx 라인(1~2i번째 Rx 라인들 중 i번째 Ri 라인)은 제1 및 제2 Rx 구동회로(34a, 34b)와 공통으로 연결된다. 즉, 제1 및 제2 Rx 구동회로들(34a, 34b) 사이에서는 Ri 라인이 어느 하나의 구동회로에만 연결되어 있지않고, 제1 및 제2 Rx 구동회로들(34a, 34b)에 공통으로 연결된다.
왜냐하면, 터치 스크린(TSP)의 중앙에 형성된 Rx 라인(Ri)을 제1 또는 제2 Rx 구동회로(34a, 34b)들 중 어느 하나의 Rx 구동회로에만 연결할 경우, 터치 스크린(TSP)에 터치된 정보를 정확하게 감지하기 어렵기 때문이다.
하지만, 이와 같이, 복수개의 Rx 구동회로들을 배치하면 대형 터치 스크린(TSP)에 적용할 수 있지만, 제1 및 제2 Rx 구동회로들(34a, 34b)과 공통으로 접속된 Rx 라인(Ri)은 각각 서로 다른 제 1 및 제 2 Rx 구동회로들(34a, 34b)에 접속되어 있어, 중앙의 Rx 라인(Ri)의 센서 노드에서 발생되는 터치 데이터가 일정하지 않는 문제가 있다.(도 11a와 같이 터치 스크린에 터치가 되지 않은 상태에서도 터치된 것과 같이 비정상 터치 데이터가 발생된다)
도 7a 및 도 7b는 도 6의 ① 영역과 ② 영역에서의 터치 데이터 파형을 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 터치 스크린(TSP)의 중앙의 제1 및 제2 Rx 구동회로들과 공통으로 연결된 Rx 라인(Rxi) 영역(① 영역)에는 연결된 Rx 구동회로들이 서로 달라 터치 스크린(TSP)에 터치되지 않은 상태임에도 불구하고 불균일한 터치 데이터(Touch Data)가 감지된다. 또한, 제1 및 제2 Rx 구동회로의 가장자리 영역에서도 불균일한 터치 데이터가 감지된다.
즉, 대형 터치 스크린(TSP)에서 터치 감도 향상을 위하여 복수개의 Rx 구동회로들을 배치하면, 신호 지연 등의 문제는 극복할 수 있지만, 위에서 보는 바와 같이, 특정 Rx 라인들에서 비정상적인 터치 데이터 신호가 감지되는 문제가 발생된다.
따라서, 본 발명의 다른 목적은 대형 표시패널에 부착되는 터치 스크린에서 터치 감도 향상을 위해 복수개의 Rx 구동회로들을 배치함으로써, 추가적으로 발생될 수 있는 비정상적인 터치 데이터 신호를 제거하기 위해 샘플링을 하는 채널들에 대해 선택적으로 오프 셋 신호를 조절한다.
즉, 터치 스크린에 터치가 되지 않은 상태에서 비정상적인 터치 데이터가 발생하는 채널에 대해서 비정상적인 터치 데이터와 같은 형태의 오프 셋 신호를 공급함으로써, 터치 데이터 형태로 감지되지 않도록 한다.
도 8은 본 발명의 Rx 구동회로들 중 제1 Rx 구동회로의 구조를 도시한 블럭도이고, 도 9a 및 도 9b는 Rx 구동회로의 센싱부에 배치되어 있는 센싱유닛들의 채널 센싱 모습을 도시한 도면이다.
제1 Rx 구동회로를 중심으로 설명하지만, 본 발명에서 터치 스크린에 연결되는 복수개의 Rx 구동회로도 동일한 구조로 형성된다.
도 8 내지 도 9b를 참조하면, 제1 Rx 구동회로(34a)는 터치 스크린(TSP)의 센서 노드들을 샘플링하는 센싱부(200)와, 상기 센싱부(200)를 통하여 조절된 오프 셋 신호를 공급하는 오프 셋 공급부(300: Off set Unit)와, 상기 오프 셋 공급부(300)에 선택적으로 서로 다른 전위 레벨을 갖는 오프 셋 전압들을 공급하기 위한 먹스부(400: MUX0, MUX1,...MUXi)와, 상기 센싱부(200)에서 수신된 센서 노드 전압을 디지털 신호로 전환하는 ADC와 상기 ADC로부터 출력되는 데이터 신호를 보상하는 데이터 보상부(100)를 포함한다.
상기 센싱부(200)는 복수개의 센싱유닛들(MSU0, MSU1,...MSUi)을 포함하고, 상기 오프 셋 공급부(300)는 복수개의 오프 셋 유닛들(OU0, OU1, OU2,...OUi)을 포함한다. 복수개의 센싱유닛들(MSU0, MSU1,...MSUi)과 복수개의 오프 셋 유닛들(OU0, OU1, OU2,...OUi)은 Rx 구동회로에 연결된 Rx 라인들의 개수와 대응된다.
상기 데이터 보상부(100)는 터치 로 데이터 보상 방법을 실행하여 이웃한 Tx 라인들에 역위상 구동펄스들을 인가하여 센서 노드들을 생성할 때 누락되는 데이터를 다른 데이터들에 대한 적분 연산을 바탕으로 최종 터치 로 데이터(TDATA)를 생성한다.
상기 Rx 구동회로의 센싱부(200)에 포함된 복수개의 센싱유닛들(MSU0, MSU1,...MSUi) 각각은 Rx 라인에 의해 형성되는 채널들(채널1, 채널2, ...) 중 2개의 채널들로부터 센서 노드 전압을 샘플링한다.
따라서, 각각의 센싱유닛(MSU)들은 두 개의 채널들을 교대로 샘플링하고, 도 5에 도시된 Tx 구동펄스에 따라 각각의 채널에는 "하이"와 "로우" 신호가 공급되면서, 센서 노드에 변화한 전압을 감지하는 방식으로 샘플링한다.
종래에는 센싱부(MSU)에 의해 센싱되고 있는 신호를 수신할 때, 오프 셋 신호는 모든 채널들에 대해 일정한 전위를 갖는 직류전압(DC)을 공급하였다. 하지만, 본 발명에서와 같이 대형 터치 스크린에서는 Rx 구동회로들이 복수개 배치되면, 이들 Rx 구동회로들 경계와 Rx 구동회로의 가장자리에서 비정상적인 터치 데이터가 감지되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 대형 터치 스크린의 터치 감도를 개선하기 위해 복수개의 Rx 구동회로들을 배치하면서, 복수개의 Rx 구동회로들에 의해 발생되는 비정상적인 터치 데이터를 방지하기 위해 주기적으로 서로 다른 전위 레벨을 갖는 오프 셋 신호를 공급하도록 하였다.
즉, 단순히 Rx 구동회로의 센싱유닛들을 통해 고정된 직류전압(DC)을 공급하는 것이 아니라, 비정상적인 터치 데이터가 발생되는 채널에 "하이" 또는 "로우" 레벨로 조절된 오프 셋 신호를 공급한다.
도 10은 본 발명에 따라 각각의 채널별 오프 셋 신호를 조절하여 공급하는 모습을 도시한 파형도이고, 도 11a 내지 도 11b는 본 발명에 따라 선택된 채널에 대응하는 오프 셋 신호를 조절함으로써, 터치 감도를 개선한 모습을 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 11b를 참조하면, 제1 Rx 구동회로는 1~i개의 Rx 라인들과 연결되고, 제2 Rx 구동회로는 i~2i개의 Rx 라인들과 연결되는데, 중앙의 i번째 Ri 라인은 제1 및 제2 Rx 구동회로들과 공통으로 연결되어 있다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 터치 스크린의 중앙 채널 영역(RX1_CH0)에서 비정상적인 터치 데이터가 센싱되는 것을 볼 수 있다. 즉, 제1 및 제2 Rx 구동회로들과 공통으로 연결된 Ri 라인에서 비정상적인 터치 데이터가 발생된다.
또한, 제1 또는 제2 Rx 구동회로의 양측 가장자리에서도 비정상적인 터치 데이터가 감지된다. 즉, 터치 스크린에 터치가 이루어지지 않았지만, 물리적 구조 또는 회로 연결관계에 따라 비정상적인 터치 데이터가 터치 스크린의 특정 채널 영역에서 발생된다.
도 11a에서는 제1 Rx 구동회로의 가장자리 영역의 0번째 채널에서는 "하이" 레벨의 비정상적인 터치 데이터가 센싱되는 것을 볼 수 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 2i번째 R2i 라인과 대응되는 제2 Rx 구동회로의 가장 채널에서도 동일한 비정상적인 터치 데이터가 감지된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제1 Rx 구동회로의 시작 채널에서 "하이"가 감지되면, 제1 Rx 구동회로의 오프 셋 유닛(MSU0)을 통하여 "하이" 오프 셋 신호를 공급하고, 제2 Rx 구동회로의 시작 채널에서 "로우"가 감지되면, 제2 Rx 구동회로의 오프 셋 유닛(MSUO)을 통하여 "로우" 오프 셋 신호를 공급함으로써, 도 11b에 도시된 바와 같이, 터치 작용이 발생하지 않았지만 발생되는 비정상적인 터치 데이터를 제거한다.
즉, 대형 터치 스크린(TSP)에 배치되는 복수개의 Rx 구동회도들의 경계 및 가장자리 영역에서 센싱 중 터치 동작이 발생하지 않았으나, 물리적 구조로 인하여 발생되는 비정상적인 터치 데이터를 제거하기 위해 채널들 중 원하는 영역의 채널들에 대해 서로 다른 오프 셋 신호를 공급하도록 하여 터치 감도를 개선하였다.
도 12는 본 발명의 Rx 구동회로에서 각 채널별로 오프 셋 신호를 선택적으로 공급하는 모습을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 12를 참조하면, Rx 구동회로는 도 8에 도시된 바와 같이, 센싱부(200)는 복수개의 센싱유닛들(MSU0, MSU1,..)을 포함하고, 상기 복수개의 센싱유닛들(MSUO, MSU1,..)과 각각 대응되도록 오프 셋 공급부(300)에서는 복수개의 오프 셋 유닛들(OUO, OU1, ...OUi)이 배치되어 있다.
본 발명에서는 도 11a에서 설명한 바와 같이, 터치 스크린(TSP)에 터치 작용이 이루어지지 않은 상태에서도 발생되는 비정상적인 터치 데이터를 제거하기 위해 오프 셋 유닛들(OUO, OU1, OU2,..OUi)에서는 조절된 오프 셋 신호들이 선택적으로 공급한다.
이를 위해서, 조절된 오프 셋 신호들(Off Set_0, Off Set_1) 중 어느 하나를 선택할 수 있는 복수개의 먹스(MUX_0, MUX_1, MUX_2,..)들로 구성된 먹스부(400)가 터치 컨트롤러(30)에서 공급되는 채널 선택 신호에 응답하여 동작한다. 즉, 상기 먹스부(400)는 비정상적인 터치 데이터가 발생되는 채널들을 선택하는 선택신호(Select Signal)에 응답하여, 조절된 오프 셋 신호들(Off Set_0, Off Set_1) 중 어느 하나의 오프 셋 신호를 해당 채널에 공급한다.
즉, 본 발명에서는 터치 스크린에 터치가 이루어지지 않았는데, 비정상적으로 데이터가 감지되는 경우, 오프 셋 신호를 조절하여 비정상적인 데이터를 제거하여 터치 감도 특성을 개선한 효과가 있다.
DIS: 표시패널 TSP: 터치 스크린
12: 데이터 구동회로 14: 게이트 구동회로
20: 타이밍 컨트롤러 30: 터치 컨트롤러
32: Tx 구동회로 34a: 제1 Rx 구동회로
34b: 제2 Rx 구동회로

Claims (9)

  1. Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함하는 터치 스크린;
    상기 Tx 라인들에 구동펄스를 순차적으로 공급하되, 이웃한 Tx 라인들에 서로 역위상인 구동펄스들을 공급하는 Tx 구동회로;
    상기 Tx 라인들과 커플링된 상기 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 제1 및 제2 Rx 구동회로; 및
    상기 Tx 구동회로와 상기 제1 및 제2 Rx 구동회로를 제어하는 터치 컨트롤러를 포함하고,
    상기 제1 또는 제2 Rx 구동회로는,
    상기 Rx 라인들로부터 센서 노드의 전압을 샘플링하는 센싱부와,
    상기 터치 스크린이 터치되지 않은 상태에서 발생하는 비정상적인 터치 데이터에 대응되는 Rx 라인들에 선택된 오프 셋 신호들을 공급하는 오프 셋 공급부와,
    상기 오프 셋 공급부에서 상기 Rx 라인들에 오프 셋 신호들을 선택적으로 공급하도록 하는 먹스부와,
    상기 센싱부에서 샘플링한 센서 노드 전압을 디지털 데이터로 변환하는 ADC를 포함하며,
    상기 제1 Rx 구동회로와 상기 제2 Rx 구동회로는 상기 Rx 라인들을 분할하여 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 상기 제1 및 제2 Rx 구동회로의 경계에 위치한 Rx 라인은 상기 제1 및 제2 Rx 구동회로와 공통으로 연결되며,
    상기 먹스부는 상기 터치 컨트롤러의 채널 선택 신호에 응답하여 비정상적인 터치 데이터에 대응되는 Rx 라인들에 서로 다른 전위 레벨을 갖는 오프 셋 신호들을 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 Rx 구동회로는 상기 ADC로부터 변환된 디지털 데이터에 대해 상기 Tx 라인들에 공급되는 구동펄스에 의해 센서 노드들을 생성할 때, 누락된 데이터를 생성하는 데이터 보상부를 더 포함하는 터치 스크린 구동장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 센싱부는 상기 Rx 라인들과 대응되는 복수개의 센싱 유닛들을 포함하는 터치 스크린 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 오프 셋 공급부는 상기 Rx 라인들과 대응되는 복수개의 오프 셋 유닛들을 포함하는 터치 스크린 구동 장치.
  6. 삭제
  7. Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들, 상기 Tx 라인들에 구동펄스를 순차적으로 공급하는 Tx 구동회로, 상기 Rx 라인들을 분할하여, 샘플링하는 제1 및 제2 Rx 구동회로들 및 상기 Tx 구동회로, 제1 및 제 2 Rx 구동회로들을 제어하는 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 스크린을 포함한 터치 스크린의 구동 방법에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 Rx 구동회로는,
    상기 Rx 라인들로부터 센서 노드의 전압을 샘플링하는 센싱부와,
    상기 터치 스크린이 터치되지 않은 상태에서 발생하는 비정상적인 터치 데이터에 대응되는 Rx 라인들에 선택된 오프 셋 신호들을 공급하는 오프 셋 공급부와,
    상기 오프 셋 공급부에서 상기 Rx 라인들에 오프 셋 신호들을 선택적으로 공급하도록 하는 먹스부와,
    상기 센싱부에서 샘플링한 센서 노드 전압을 디지털 데이터로 변환하는 ADC를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 Rx 구동회로의 경계에 위치한 Rx 라인은 상기 제1 및 제2 Rx 구동회로와 공통으로 연결되고,
    상기 Tx 라인들에 구동펄스를 순차적으로 공급하되, 이웃한 Tx 라인들에 서로 역위상인 구동펄스를 공급하는 단계; 및
    상기 Tx 라인들과 커플링된 상기 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 단계를 포함하고,
    상기 터치 스크린에 비정상적인 터치 데이터가 발생하는 Rx 라인들에 오프 셋 신호들을 선택적으로 공급하는 단계를 포함하며,
    상기 터치 컨트롤러의 채널 선택 신호에 응답하여 상기 먹스부는 비정상적인 터치 데이터에 대응되는 Rx 라인들에 서로 다른 전위 레벨을 갖는 오프 셋 신호들을 공급하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 구동 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 오프 셋 신호들은 주기적으로 전위 레벨이 다른 파형인 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 구동 방법.
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