KR102112675B1 - 터치 센싱 시스템과 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 센싱 시스템과 그 구동 방법에 관한 것으로, Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들 사이에 형성된 터치 센서들을 포함한 터치 스크린; 및 상기 Tx 라인들에 구동신호를 공급하여 상기 Rx 라인들을 통해 터치 센서 신호를 수신하고, 상기 터치 센서 신호를 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 발생하고, 상기 터치 로 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여 상기 문턱값 이상의 데이터들을 터치 영역의 데이터들로 판단하는 터치 스크린 구동회로를 포함한다. 상기 터치 스크린 구동회로는 터치 입력 전의 기준 데이터와 터치 입력 후에 얻어진 터치 로 데이터를 감산하여 베이스 레벨을 보정하고, 터치 영역에 한하여 베이스 레벨 보정 결과에 이전 적분 결과를 가산하는 적분 연산을 실시한다.

Description

터치 센싱 시스템과 그 구동 방법{TOUCH SENSING SYSTEM AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 터치 센싱 시스템과 그 구동 방법에 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. 이러한 터치 스크린은 정전 용량 방식으로 구현될 수 있다. 정전 용량 방식의 터치 스크린은 손가락 또는 전도성 물질이 터치 센서에 접촉될 때 용량(capacitance) 변화 즉, 터치 센서의 전하 변하량을 센싱하여 터치 입력을 감지한다.
터치 UI에서 터치 감도를 높이기 위해서는 터치 레포트 레이트(Touch report rate)를 높여야 한다. 터치 레포트 레이트(Touch Report Rate)는 터치 스크린(TSP) 내에 존재하는 모든 터치 센서들을 센싱한 후 얻어지는 좌표 데이터를 호스트 시스템에 레포팅하는 속도(Hz)이다. 터치 레포트 레이트가 높을수록 실제 터치 입력 타이밍과 그 입력의 반응 시간 사이의 시간차를 줄여 사용자가 느끼는 터치 감도를 높일 수 있다. 그런데, 터치 입력이 두 개 이상 동시에 발생되는 멀티 터치 입력에서 터치 입력들 간의 위치가 멀어지면 연산 대상 데이터양이 많아져 터치 레포트 레이트가 늦어지는 문제가 있다.
본 발명은 멀티 터치 입력 시에도 터치 레포트 레이트를 향상시킬 수 있는 터치 센싱 시스템과 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 터치 센싱 시스템은 Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들 사이에 형성된 터치 센서들을 포함한 터치 스크린; 및 상기 Tx 라인들에 구동신호를 공급하여 상기 Rx 라인들을 통해 터치 센서 신호를 수신하고, 상기 터치 센서 신호를 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 발생하고, 상기 터치 로 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여 상기 문턱값 이상의 데이터들을 터치 영역의 데이터들로 판단하는 터치 스크린 구동회로를 포함한다.
상기 터치 스크린 구동회로는 터치 입력 전의 기준 데이터와 터치 입력 후에 얻어진 터치 로 데이터를 감산하여 베이스 레벨을 보정하고, 터치 영역에 한하여 베이스 레벨 보정 결과에 이전 적분 결과를 가산하는 적분 연산을 실시한다.
본 발명은 터치 영역에 한하여 적분 연산을 실시함으로써 멀티 터치 입력 시에도 터치 레포트 레이트를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 도 1에서 터치 스크린의 일부를 확대한 평면도이다.
도 3 내지 도 5는 터치 스크린과 표시패널의 다양한 조합을 보여 주는 도면들이다.
도 6은 터치 스크린의 구동신호를 보여 주는 파형도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템의 구동 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 8은 적분 연산 결과를 보여 주는 도면이다.
도 9는 멀티 터치 입력시에 터치 영역들을 보여 주는 도면이다.
도 10은 터치 영역을 정의한 도면이다.
도 11은 터치 입력 전에 얻어진 기준 데이터의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 12는 터치 입력 후에 얻어진 노말 데이터의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 13은 1차 보상 데이터의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 14는 1차 보상 데이터의 적분 연산 결과를 보여 주는 도면이다.
도 15는 적분 연산 결과에 대한 옵셋 보상 예를 보여 주는 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 종래 기술에서 터치 입력들 간의 거리에 따라 이진화 연산 대상 영역이 달라지는 예를 보여 주는 도면들이다.
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 6을 참조하면, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린(TSP), 터치 스크린 구동회로 등을 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(Cm)은 도 5과 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.
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 않는다는 것에 주의하여야 한다.
표시패널(DIS)은 두 장의 유리기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(DIS)의 하부 기판에는 다수의 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수), 데이터라인들(D1~Dm)과 교차되는 다수의 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수), 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(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 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성되어 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀들 각각의 액정셀은 화소전극에 인가되는 데이터전압과 공통전극에 인가되는 공통전압에 의해 인가되는 전계에 의해 구동되어 입사광의 투과양을 조절한다. TFT들은 게이트라인(G1~Gn)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 턴-온되어 데이터라인(D1~Dm)으로부터의 전압을 액정셀의 화소전극에 공급한다.
표시패널(DIS)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 포함할 수 있다. 표시패널(DIS)의 하부 기판은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 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 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛(Back Light Unit)은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(DIS)에 빛을 조사한다.
디스플레이 구동회로는 데이터 구동회로(12), 스캔 구동회로(14), 및 타이밍 콘트롤러(20)를 포함하여 입력 영상의 비디오 데이터를 픽셀들에 기입한다.
데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 데이터라인들(D1~Dm)에 공급한다. 스캔 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터가 기입될 표시패널(DIS)의 라인을 선택한다.
타이밍 콘트롤러(20)는 도시하지 않은 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받는다. 타이밍 콘트롤러(20)는 데이터 구동회로(12)와 스캔 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.
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 입력받을 수 있다. 호스트 시스템은 외부 비디오 소스 기기로부터의 영상 데이터를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 또한, 호스트 시스템은 알고리즘 실행부(30)로부터 입력되는 좌표 데이터와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.
상호 용량(mutual capacitance) 방식의 터치 스크린(TSP)은 Tx 라인들(T1~Tj, j는 n 보다 작고 2 이상의 양의 정수), Tx 라인들(T1~Tj)과 교차하는 Rx 라인들(Rx1~Rxi, i는 m 보다 작고 2 이상의 양의 정수), 및 Tx 라인들(T1~Tj)과 Rx 라인들(Rx1~Rxi) 사이에 형성된 터치 센서들(Cm)을 포함한다. 터치 센서들(Cm) 각각은 Tx 라인과 Rx 라인 사이에 형성된 상호 용량을 갖는다. 터치 센싱 시스템은 터치 전후의 터치 센서들에 충전된 전하의 변하량을 센싱하여 손가락과 같은 전도성 물질의 터치 여부와 그 위치를 판단한다. 상호 용량 방식의 터치 스크린(TSP)은 Tx 라인들(T1~Tj)에 구동신호를 공급하고 그 구동신호에 동기하여 Rx 라인들을 통해 터치 센서들 각각의 용량 변화를 개별 센싱한다. 이러한 상호 용량 방식의 터치 스크린에서, 구동신호가 인가되는 Tx 라인들(T1~Tj)과 터치 센서 신호들을 수신하는 Rx 라인들(Rx1~Rxi)이 분리되어 있다. 구동신호는 도면들에서 편의상 구동신호 형태의 구동신호로 예시되었으나 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 구동신호는 구형파 형태의 펄스, 정현파, 삼각파 등 다양한 형태로 발생될 수 있다.
터치 스크린 구동회로는 Tx 구동부(32), Rx 센싱부(34), 타이밍 발생부(36), 및 알고리즘 실행부(30)를 포함한다. 터치 스크린 구동회로는 Tx 라인들(T1~Tj)에 구동신호를 공급하고, 그 구동신호와 동기하여 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서 신호를 수신한다. Tx 구동부(32), Rx 센싱부(34) 및 타이밍 발생부(36)는 도 6과 같이 하나의 ROIC(Readout Integrated Circuit) 칩으로 집적될 수 있다. 알고리즘 실행부(30)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.
터치 스크린 구동회로는 도 6과 같이, Tx 라인들(Tx1~Txj)에 구동신호를 순차적으로 인가하고, 그 구동신호에 동기하여 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서 신호를 수신하여 터치 전후 터치 센서의 전하량 변화를 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터(touch raw data)를 발생한다. 그리고 터치 스크린 구동회로는 터치 로 데이터를 분석하여 터치 입력들 각각에 대한 좌표 정보(HIDxy)를 포함한 터치 좌표 레포트(Touch Report)를 호스트 시스템으로 전송한다.
터치 스크린 구동회로는 본원 출원인에 의해 기출원된 미국 특허 출원 13/590385(2012. 08. 21.)에서 제안한 바와 같이 터치 스크린(TSP) 내의 모든 터치 센서들을 소정 크기의 그룹 단위로 센싱하는 그룹 센싱(Group sensing) 단계, 터치 입력이 검출된 그룹 내에 한하여 터치 센서들을 정밀 센싱하여 터치 입력 위치를 검출하는 파셜 센싱(Partial sensing) 단계로 나뉘어 터치 스크린(TSP)을 구동할 수도 있다.
터치 스크린 구동회로는 도 7 내지 도 15와 같이 터치 로 데이터에 대하여 X 축 방향으로 적분 연산을 실시하여 터치 영역이나 그 터치 영역을 포함한 일부 영역에 대하여 적분 연산을 실시한다.
Tx 구동부(32)는 타이밍 발생부(36)로부터 입력된 셋업신호에 응답하여 구동신호가 공급될 Tx 라인을 선택하고, 도 6과 같이 Tx 라인들(T1~Tj)에 순차적으로 구동신호를 공급한다. 본 발명은 터치 센서(Cm)의 전압을 N(N은 2 이상의 양의 정수)회 반복 누적하여 Rx 센싱부(34)의 커패시터에 충전함으로써 터치 전후의 터치 센서의 전하 변화량을 크게 할 수 있다. 이를 위하여, Tx 라인들(T1~Tj) 각각에 인가되는 구동신호는 소정 시간 간격으로 발생되는 N 개의 구동신호를 포함할 수 있다. 이 경우, 터치 센서들(Cm) 각각에 N 개의 구동신호가 연속으로 공급된다.
Rx 라인들(Rx1~Rxi)과 Rx 센싱부(34) 사이에는 도 2와 같이 차동 증폭기들(30)이 연결될 수 있다. 차동 증폭기들(40)은 이웃한 Rx 라인들을 통해 입력되는 터치 센서 신호들의 차를 증폭하여 그 차 전압을 출력한다. 예를 들어, 제1 차동 증폭기는 제1 Rx 라인(Rx1)과 제2 Rx 라인(Rx2)을 통해 입력된 신호들 간의 제1 차 전압을 출력한다. 제2 차동 증폭기는 제2 Rx 라인(Rx2)과 제3 Rx 라인(Rx3)을 통해 입력된 신호들 간의 제2 차 전압을 출력한다. 이러한 차동 증폭기들(4)은 이웃한 Rx 라인들을 통해 입력되는 신호들의 차를 증폭함으로써 터치 스크린(TSP)의 기생용량으로 인하여 유입되는 노이즈 성분을 줄여 신호 대 잡음비(SNR)를 개선한다. 차동 증폭기(40)는 풀리 디퍼런셜 앰플리파이어(Fully differential amplifier)로 구현될 수 있다. 풀리 디퍼런셜 앰플리파이어는 정극성 출력 단자와 부극성 출력 단자를 통해 Tx 라인 방향(또는 x축 방향)을 따라 이웃하는 터치 센서들로부터 얻어진 전압들의 차를 증폭하여 상보적인(Complementary) 정극성 신호와 부극성 신호 전압을 출력한다.
Rx 센싱부(34)는 타이밍 발생부(36)로부터 입력된 Rx 셋업신호에 응답하여 터치 센서 신호를 수신할 Rx 라인들을 선택한다. 그리고 Rx 센싱부(34)는 선택된 Rx 라인들과 연결된 차동 증폭기(40)를 통해 터치 센서 신호를 수신하여 샘플링한다. Rx 센싱부(34)는 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Convertor, ADC)를 이용하여 샘플링된 터치 센서 신호를 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 출력한다. Rx 센싱부(34)는 2 개 이상의 Rx 라인들을 통해 터치 센서 신호를 동시에 수신하거나, 1 개의 Rx 라인을 통해 터치 센서 신호를 수신한 후에 다음 Rx 라인을 통해 터치 센서 신호를 수신할 수 있다.
타이밍 발생부(36)는 Tx 구동부(32)와 Rx 센싱부(34)의 Tx/Rx 채널 셋업, Rx 센싱부(34)의 터치 센서 신호 샘플링 타이밍, Rx 센싱부(34)의 ADC 타이밍 등을 제어한다. 타이밍 발생부(36)는 Tx 구동부(32)와 Rx 센싱부(34)의 Tx/Rx 채널 셋업과 동작 타이밍을 제어하기 위하여 필요한 제어신호들을 발생한다.
알고리즘 실행부(30)는 터치 로 데이터를 분석하여 터치 전후에 터치 센서 신호의 변화량을 소정의 문턱값과 비교하겨 문턱값 이상의 데이터들을 터치 입력 위치의 데이터로 판단한다. 알고리즘 실행부(30)는 도 7과 같이 터치 영역에 한하여 적분 연산, 이진화 알고리즘, 라벨링 알고리즘, 터치 좌표 알고리즘 등을 순차적으로 실행한다. 알고리즘 실행부(30)는 터치 좌표 정보(HIDxy)를 포함한 터치 좌표 레포트 데이터를 호스트 시스템으로 전송한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템의 구동 방법을 보여 주는 흐름도이다. 도 8은 적분 연산 결과를 보여 주는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 Tx 라인들에 구동 신호를 공급하고 Rx 라인들에 연결된 차동 증폭기(40)를 통해 터치 센서 신호를 수신하여 터치 스크린(TSP)을 센싱한다.(S1) 그 결과, 터치 센싱 시스템은 터치 로 데이터를 발생하고, 그 터치 로 데이터의 베이스 레벨(Base level)을 보정한다.(S2) 베이스 레벨 보정 방법은 터치 입력 후 얻어진 터치 로 데이터에서 터치 입력 전에 얻어진 기준 데이터(도 11, RData)를 빼는 방법으로 터치 센서 신호의 베이스 레벨을 보정한다. 터치 입력 후 얻어진 터치 로 데이터는 도 8의 상단 그림과 같이 터치 입력 위치에서 정극성과 부극성 전압으로 스윙하는 터치 센서 신호를 포함한다.
이어서, 터치 센싱 시스템은 터치 로 데이터와 소정의 제1 문턱값을 비교하여 제1 문턱값 이상의 데이터를 터치 입력 데이터로 판정한 후, 터치 입력 영역에 한하여 적분 연산을 실시한다.(S3 및 S4) 적분 연산은 터치 영역 내에서 x축 방향 즉, Tx 라인 방향을 따라 좌에서 우로 순차적으로 실시되어 베이스 레벨 보정 결과에 이전 적분 결과를 가산한다. 적분 연산 후의 터치 로 데이터는 도 8의 하단 그림과 같이 터치 입력 위치에서 정극성 데이터로 변환된다.
이어서, 터치 센싱 시스템은 터치 입력 영역과 비터치 입력 영역을 구분하기 위하여 이진화 알고리즘을 실행한다.(S5) 이진화 알고리즘은 터치 입력 영역을 정의하기 위하여 터치 입력 영역의 터치 로 데이터들을 '1'로 치환하여 터치 입력 영역을 그룹화한다. 이진화 알고리즘에 의해 '1'로 그룹화된 터치 입력 영역 이외의 비터치 영역 데이터는 자동으로 '0(zero)'으로 결정된다.
이어서, 터치 센싱 시스템은 라벨링 알고리즘을 실행한다(S6) 라벨링 알고리즘은 터치 입력 영역들을 라벨링하기 위하여 터치 입력 영역 데이터들 각각에 서로 다른 식별 코드를 부가한다.
이어서, 터치 센싱 시스템은 좌표 계산 알고리즘을 실행한다.(S7) 좌표 계산 알고리즘은 터치 입력 영역 데이터들을 제2 문턱값과 비교하고, 제2 문턱값 이상의 데이터들에 대한 좌표를 계산하여 좌표 정보(HIDxy)를 발생한다. 제2 문턱값은 제1 문턱값과 동일하거나 다른 값으로 설정될 수 있다. 좌표 정보(HIDxy)를 포함한 터치 좌표 레포트 데이터는 호스트 시스템으로 전송된다.
적분 연산 방법은 도 9와 같이 터치 입력 영역들(TA1, TA2)에 대하여만 실시되고 그 이외의 비터치 영역을 무시한다. 이진화 방법은 적분 연산 대상에 대하여 실시된다. 따라서, 본 발명의 터치 센싱 시스테은 멀티 터치 입력시에 적분 연산양을 줄여 이진화 연산양을 줄일 수 있으므로 종래 기술 대비 터치 레포트 레이트를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 터치 센싱 시스템에서 터치 입력 영역의 개수가 같다면, 적분 연산량이 동일하고 그 이후의 적분 연산량이 동일하다. 이에 비하여, 종래 기술은 도 16a 및 도 16b와 같이 터치 입력 영역의 개수가 같더라도 터치 입력 영역들 간의 거리에 따라 이진화 연산양이 달라진다. 예를 들어, 종래 기술은 도 16a와 같이 터치 입력 영역들(TA1, TA2)이 이웃하면 제1 터치 영역(TA1)의 좌측 상단 모서리부터 제2 터치 영역(TB1)의 우측 하단 모서리를 포함하는 영역 내에서 이진화 연산을 실시한다. 그런데 도 16b와 같이 터치 입력 영역들(TA1, TA2) 간의 거리가 멀어지면, 제1 터치 영역(TA1)의 좌측 상단 모서리부터 제2 터치 영역(TB1)의 우측 하단 모서리를 포함하는 영역 내에서 이진화 연산을 실시하기 때문에 이진화 연산 영역이 도 16a에 비하여 훨씬 커진다. 반면에, 본 발명은 터치 입력 영역들 각각에 대하여만 적분 연산하고 이진화 연산한다. 이 때문에 터치 영역들 간의 거리와 관계 없이 터치 영역들의 개수가 동일하다면 본 발명에서 이진화 연산에 필요한 시간도 동일하다.
도 9는 멀티 터치 입력시에 터치 영역들을 보여 주는 도면이다. 도 10은 터치 영역을 정의한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 터치 영역(TA1, TA2)은 문턱값 이상의 터치 로 데이터들이 그룹화된 실제 터치 영역(RT)이 채워진 사각 영역으로 정의된다. 터치 영역은 도 10의 상단 그림과 같이 실제 터치 영역(RT)의 상하좌우 크기에 맞게 설정되거나, 도 10의 하단 그림과 같이 실제 터치 영역(R1) 보다 큰 영역으로 설정될 수 있다. 도 10의 하단 그림과 같은 터치 영역(TA1, TA2)은 실제 터치 영역(RT)의 상하좌우 끝단 각각에서 터치 스크린의 N(N은 1 이상 10 이하의 양의 정수) 라인 밖으로 더 커진 영역으로 정의될 수 있다.
도 11 내지 도 15는 베이스 레벨 보정과 적분 연산 방법을 예시한 도면들이다.
본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린(TSP)과 터치 스크린 구동회로를 초기화한 직후에 터치 스크린(TSP)의 Tx 라인들(T1~Tj)에 구동 신호를 공급하여 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서 전압을 센싱한다. 터치 센싱 시스템은 터치 스크린의 초기 센싱 동작을 통해 터치 입력이 없을 때 얻어진 디지털 데이터 즉, 기준 데이터(도 11, RData)를 알고리즘 실행부(30)의 메모리(도시하지 않음)에 저장한다.
기준 데이터(RData)는 도 11과 같이 '2000'일 수 있다. 여기서, '2000'은 설명의 편의를 위하여 노이즈가 없는 경우에 터치 센서들로부터 수신된 전압의 디지털 값으로 가정한 것이다. 터치 스크린(TSP)의 초기 스캐닝 과정에서 얻어진 초기 디지털 데이터는 차동 증폭기(40)로 인하여 (i-1)×j 개 발생되므로 터치 센서들의 개수에 비하여 1 개 부족하다. 터치 센싱 시스템은 x축 방향의 해상도 저하를 보상하기 위하여 기준 데이터(RData)에 1 컬럼 분량의 더미 데이터(Dummy data)를 제1 기준 데이터로서 추가한다. 더미 데이터는 제1 차동 증폭기의 출력으로부터 얻어진 터치 로 데이터의 좌측에 맵핑된다. 도 11에서, ①은 더미 데이터이다. ②는 제1 및 제2 Rx 라인들(Rx1, Rx2)을 통해 수신된 터치 센서 신호들의 차신호를 증폭한 제1 차동 증폭기의 출력이다. ③은 제2 및 제3 Rx 라인들(Rx2, Rx3)을 통해 수신된 터치 센서 신호들의 차신호를 증폭한 제2 차동 증폭기의 출력이다. ④는 제3 및 제4 Rx 라인들(Rx3, Rx4)을 통해 수신된 터치 센서 신호들의 차신호를 증폭한 제3 차동 증폭기의 출력이다. ⑤는 제40 및 제41 Rx 라인들(Rx40, Rx41)을 통해 수신된 터치 센서 신호들의 차신호를 증폭한 제4 차동 증폭기의 출력이다. ⑥은 제41 및 제42 Rx 라인들(Rx41, Rx42)을 통해 수신된 터치 센서들 간의 차신호 센싱 방법에서 측정된 전하 변하량을 나타낸다. ⑦은 제42 및 제43 Rx 라인들(Rx42, Rx43)을 통해 수신된 터치 센서들 간의 차신호 센싱 방법에서 측정된 전하 변하량을 나타낸다.
터치 센싱 시스템은 구동신호를 Tx 라인들(Tx1~Txj)에 인가하여 터치 센서 신호들을 수신하여 디지털 데이터인 터치 로 데이터(NData)를 발생한다. 도 12는 터치 입력 후에 얻어진 터치 로 데이터의 일 예이다. 도 13은 터치 입력 후에 얻어진 터치 로 데이터(NData)에서 기준 데이터(RData)를 감산하여 베이스 레벨이 보정된 1차 보상 데이터(CData)의 일예이다. 도 12에서 IN1 및 IN3는 기준 데이터 보다 낮은 값으로 측정된 터치 입력 위치의 터치 로 데이터이고, IN2는 기준 데이터보다 높은 값으로 측정된 터치 입력 위치의 터치 로 데이터이다.
본 발명의 터치 센싱 시스템은 도 13과 같이 1차 보상 데이터(CData)에 대하여 적분 연산을 실시한다. 적분 연산 방법은 이전 적분 결과에 1차 보상 데이터(CData)를 가산하는 것이다. n 번째 데이터의 적분 결과를 In, n-1 번째 데이터의 적분 결과를 In -1, n 번째 1차 보상 데이터(CData)를 Nn이라 할 때, In을 구하기 위한 적분 연산 방법은 In = In -1 + Nn이다. 따라서, I1, I2, I3,... I41, I42, I43는 아래와 같이 계산된다.
I1 = 0
I2 = I1 + N2 = 0 + (-1000) = -1000
I3 = I2 + N3 = (-1000) + 0 = -1000
I4 = I3 + N4 = (-1000) + 0 = -1000
I41 = I40 + N41 = (-1000) + 1000 = 0
I42 = I41 + N42 = 0 + 0 = 0
I43 = I42 + N43 = 0 + (-1000) = -1000
터치 센싱 시스템은 적분 결과들에 옵셋 보상값을 더하여, x축 보상 데이터를 출력한다. x축 보상 데이터는 이진화 알고리즘에 적용되는 터치 로 데이터이다. 옵셋 보상값은 x축 방향을 따라 배열된 1 라인의 적분 결과들의 최소값이 '0'이 되도록 설정된 값으로서 매 라인 마다 독립적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 Tx 라인(Tx2)을 따라 배열된 1 라인의 적분 결과들 중에서 최소값은 -1000 이다. 이 적분 결과들에 가산될 보상값은 최소값 -1000이 0이 될 수 있는 값 즉, -1000 + x = 0에서 x = 1000으로 자동 결정되어 모든 적분 결과들에 가산된다.
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.
TSP : 터치 스크린 Cm : 터치 센서
32 : Tx 구동부 34 : Rx 센싱부
36 : 타이밍 발생부 30 : 알고리즘 실행부
40 : 차동 증폭기

Claims (4)

  1. Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들 사이에 형성된 터치 센서들을 포함한 터치 스크린; 및
    상기 Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 이웃하는 Rx 라인들을 통해 입력되는 터치 센서 신호들을 차동 증폭하고, 상기 차동 증폭된 터치 센서 신호를 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 발생하고, 상기 터치 로 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여 상기 문턱값 이상의 데이터들을 터치 영역의 데이터들로 판단하는 터치 스크린 구동회로를 포함하고,
    상기 터치 스크린 구동회로는 상기 Tx 라인 방향의 해상도 저하를 보상하도록 터치 입력 전의 기준 데이터에 상기 Rx 라인 방향으로 1 컬럼 분량의 더미 데이터를 부가하고, 상기 더미 데이터가 부가된 기준 데이터와 터치 입력 후에 얻어진 터치 로 데이터를 감산하여 베이스 레벨을 보정하고, 상기 터치 영역에 한하여 베이스 레벨 보정 결과에 이전 적분 결과를 가산하는 적분 연산을 상기 Tx 라인 방향으로 실시하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 스크린에서 상기 Tx 라인 방향을 따라 배열된 1 라인의 적분 결과들의 최소값이 '0'이 되도록 설정된 옵셋 보상값을 상기 적분 결과에 가산하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  4. Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들 사이에 형성된 터치 센서들을 포함한 터치 스크린을 포함하는 터치 센싱 시스템의 구동 방법에 있어서,
    상기 Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 이웃하는 Rx 라인들을 통해 입력되는 터치 센서 신호들을 차동 증폭하고, 상기 차동 증폭된 터치 센서 신호를 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 발생하는 단계;
    상기 터치 로 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여 상기 문턱값 이상의 데이터들을 터치 영역의 데이터들로 판단하는 단계;
    상기 Tx 라인 방향의 해상도 저하를 보상하도록 터치 입력 전의 기준 데이터에 상기 Rx 라인 방향으로 1 컬럼 분량의 더미 데이터를 부가하고, 상기 더미 데이터가 부가된 기준 데이터와 터치 입력 후에 얻어진 터치 로 데이터를 감산하여 베이스 레벨을 보정하는 단계; 및
    상기 터치 영역에 한하여 베이스 레벨 보정 결과에 이전 적분 결과를 가산하는 적분 연산을 상기 Tx 라인 방향으로 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템의 구동 방법.
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