KR102242352B1 - 터치 패널의 구동 장치 및 구동 방법 - Google Patents

터치 패널의 구동 장치 및 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치 구동 펄스의 RC 지연에 따른 터치 패널의 영역별 센싱 신호의 레벨 편차가 최소화될 수 있는 터치 패널의 구동 장치 및 구동 방법을 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 터치 패널의 구동 장치는 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극과 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극의 교차 영역마다 형성되는 복수의 터치 센서를 갖는 터치 패널; 및 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극에 터치 구동 펄스를 공급함과 아울러 센싱 시작 신호에 응답하여 상기 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극을 통해 상기 복수의 터치 센서 각각의 정전 용량 변화를 감지하여 터치 센싱 데이터를 생성하는 터치 구동 회로를 포함하며, 상기 터치 구동 회로는 상기 터치 구동 펄스를 상기 센싱 시작 신호의 센싱 시작 시점보다 먼저 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극에 공급할 수 있다.

Description

터치 패널의 구동 장치 및 구동 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TOUCH PANEL}
본 발명은 터치 패널의 구동 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 터치 패널의 영역별 센싱 신호의 레벨 편차가 최소화될 수 있는 터치 패널의 구동 장치 및 구동 방법에 관한 것이다.
터치 패널은 액정 표시 장치, 전계 방출 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전계 발광 표시 장치, 전기 영동 표시 장치, 및 유기 발광 표시 장치 등의 영상 표시 장치에 설치되어 사용자가 표시 장치를 보면서 손가락이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 입력 장치의 한 종류이다.
최근, 터치 패널은 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 정보 기기, 노트북 컴퓨터, 모니터, 및 텔레비전 등과 같은 각종 전자 기기의 입력 장치로 상용화되고 있다.
터치 패널은 터치 감지 방식에 따라, 저항 방식, 정전 용량 방식, 적외선 감지 방지 등으로 구분될 수 있는데, 최근에는 제조 방식의 편이성 및 센싱 감도 등에서 장점을 갖는 정전 용량 방식이 주목받고 있다.
정전 용량 방식의 터치 패널은 자기 정전 용량(self capacitance)방식과 상호 정전 용량(mutual capacitance) 방식으로 구분된다. 상호 정전 용량 방식의 터치 패널은 자기 정전 용량 방식에 비하여 멀티-터치 입력을 구현이 가능하다는 장점이 있다.
종래의 정전 용량 방식의 터치 패널의 구동 장치는 전도성 물질이 접촉(또는 근접)될 경우, 터치 구동 전극과 터치 센싱 전극의 교차부에 형성되는 터치 센서의 정전 용량 변화를 감지하여 터치 유무 및 터치 위치를 감지한다. 즉, 종래의 정전 용량 방식의 터치 패널의 구동 장치는 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극에 구동 신호를 순차적으로 인가하여 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극과 교차하는 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극을 통해 터치 센서의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호를 센싱하고, 센싱된 센싱 신호를 아날로그-디지털 변환하여 터치 센싱 데이터를 생성해 표시 장치의 구동 시스템으로 전송하는 과정을 반복한다.
그러나, 종래의 정전 용량 방식의 터치 패널의 구동 장치는 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극 각각에 연결되는 라우팅 배선(routing line)의 길이 편차에 의해 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극 각각에 공급되는 터치 구동 펄스의 RC 지연이 발생되어 센싱 신호의 편차가 발생하게 된다. 이에 따라, RC 지연이 높은 영역(예를 들어, 터치 패널의 상부 영역)에서는 센싱 신호의 레벨이 작아지는 반면에 RC 지연이 낮은 영역(예를 들어, 터치 패널의 하부 영역)에서는 센싱 신호의 레벨이 높아짐으로써 터치 패널의 상부 영역에 대한 센싱 감도가 저하되게 된다.
도 1은 종래의 터치 패널의 구동 장치에 대한 성능 평가 시뮬레이션 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 코일선 형태의 라인을 터치 패널에 연속적으로 드래그할 경우, 종래의 터치 패널의 구동 장치에서는 터치 구동 펄스의 RC 지연에 의해 터치 패널의 상부 영역(A)에서 라인 끊김 현상(DC)이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 터치 구동 펄스의 RC 지연에 따른 터치 패널의 영역별 센싱 신호의 레벨 편차가 최소화될 수 있는 터치 패널의 구동 장치 및 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 패널의 구동 장치는 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극과 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극의 교차 영역마다 형성되는 복수의 터치 센서를 갖는 터치 패널; 및 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극에 터치 구동 펄스를 공급함과 아울러 센싱 시작 신호에 응답하여 상기 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극을 통해 상기 복수의 터치 센서 각각의 정전 용량 변화를 감지하여 터치 센싱 데이터를 생성하는 터치 구동 회로를 포함하며, 상기 터치 구동 회로는 상기 터치 구동 펄스를 상기 센싱 시작 신호의 센싱 시작 시점보다 먼저 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극에 공급할 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 패널의 구동 방법은 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극과 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극의 교차 영역마다 형성되는 복수의 터치 센서를 갖는 터치 패널의 구동 방법에 있어서, 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극에 터치 구동 펄스를 공급하는 단계; 및 센싱 시작 신호에 응답하여 상기 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극을 통해 상기 복수의 터치 센서 각각의 정전 용량 변화를 감지하여 터치 센싱 데이터를 생성하는 단계를 포함하며, 상기 터치 구동 펄스는 상기 센싱 시작 신호의 센싱 시작 시점보다 먼저 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극에 공급될 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명은 제 1 내지 제 m 터치 구동 전극 각각에 형성된 터치 센서의 전하 충전량 편차를 최소화함으로써 터치 구동 펄스의 RC 지연에 따른 터치 패널의 영역별 센싱 신호의 레벨 편차를 최소화할 수 있고, 이로 인하여 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 터치 패널의 구동 장치에 대한 성능 평가 시뮬레이션 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 터치 패널의 구동 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 예에 따른 터치 구동 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 펄스 구동부에서 출력되는 터치 구동 펄스와 타이밍 발생부에서 생성되는 센싱 시작 신호의 타이밍을 설명하기 위한 파형도이다.
도 5는 도 3에 도시된 센싱부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명에서, 터치 구동 전극에 인가되는 터치 구동 펄스와 센싱부에 인가되는 센싱 시작 신호를 나타내는 파형도이다.
도 7은 본 발명에 따른 터치 패널의 구동 장치에 대한 성능 평가 시뮬레이션 도면이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 터치 패널의 구동 장치 및 구동 방법의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 터치 패널의 구동 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 터치 패널의 구동 장치는 터치 패널(110), 및 터치 구동 회로(120)를 포함한다.
상기 터치 패널(110)은 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112)과 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극(114)의 교차 영역마다 형성되는 복수의 터치 센서(Cm)를 포함한다.
상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112)은 터치 패널(110)의 터치 센싱 영역(110a)에 제 1 방향(X)을 따라 일정한 간격으로 형성된다. 이러한 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112) 각각은 터치 패널(110)의 제 1 터치 비센싱 영역(110b)에 형성된 제 1 내지 제 n 구동 라우팅 배선(routing line)(Tx1 ~ Txn) 각각을 통해 터치 구동 회로(120)에 연결된다.
상기 구동 라우팅 배선(Tx1 ~ Txn) 각각은 터치 구동 전극(112)의 일단으로부터 터치 패널(110)의 제 2 터치 비센싱 영역(110c)에 형성된 패드부(PP) 사이의 거리에 따라 각기 다른 길이를 가지며, 이로 인하여 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112) 각각에 공급되는 터치 구동 펄스의 RC 지연은 각기 상이하게 된다. 예를 들어, 패드부(PP)로부터 가장 멀리 떨어져 있는 첫 번째 터치 구동 전극은 가장 높은 RC 지연값을 가지며, 패드부(PP)로부터 가장 가까이 있는 마지막 터치 구동 전극은 가장 작은 RC 지연값을 갖게 된다.
상기 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극(114)은 터치 패널(110)의 터치 센싱 영역(110a)에 상기 제 1 방향(X)과 교차하는 터치 패널(110)의 제 2 방향(Y)을 따라 일정한 간격으로 형성된다. 이러한 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극(114) 각각은 터치 패널(110)의 제 2 터치 비센싱 영역(110c)에 형성된 제 1 내지 제 m 센싱 라우팅 배선(Rx1 ~ Rxm)을 통해 패드부(PP)에 연결된다.
상기 터치 구동 전극(112)과 상기 터치 센싱 전극(114)은 절연체층(또는 유전체층)을 사이에 두고 서로 교차하도록 형성된다. 이에 따라, 상기 절연층을 사이에 두고 교차하는 터치 구동 전극(112)과 터치 센싱 전극(114)의 교차부에는 절연층에 의해 상호 정전 용량(mutual capacitance)이 형성된다. 따라서, 상기 상호 정전 용량은 터치 구동 전극(112)에 공급되는 구동 펄스에 의해 전하를 충전하고, 충전된 전하를 터치 센싱 전극(114)으로 방전함으로써 터치 센서의 역할을 하게 된다.
상기 각 터치 구동 전극(112)과 각 터치 센싱 전극(114) 각각은 마름모 형태 또는 바(bar) 형태로 형성되거나, 터치 센서(Cm)를 정전 용량 방식으로 구동할 수 있는 다른 형태로 형성될 수도 있다.
상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112)과 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극(114) 각각은 서로 전기적으로 분리되도록 각기 다른 층에 형성되거나 동일층에 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112)과 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극(114) 각각이 동일층에 형성되는 경우, 터치 구동 전극(112)은 터치 센싱 전극(114)과 교차되는 위치에서 분리되고, 분리된 터치 구동 전극(112)들은 전극 연결 패턴을 통해 서로 연결될 수 있다. 여기서, 전극 연결 패턴은 절연층 상에 형성되어 절연층을 통해 분리된 터치 구동 전극(112)들에 전기적으로 연결될 수도 있다. 이와 반대로, 터치 센싱 전극(114)이 터치 구동 전극(112)과 교차되는 위치에서 분리되고, 분리된 터치 센싱 전극(114)들은 전극 연결 패턴을 통해 서로 연결될 수도 있다.
이와 같은, 상기 터치 패널(110)은, 도시하지 않은 영상 표시 장치의 표시 패널 상에 배치(또는 부착)될 수 있다. 일 예로서, 표시 패널이 상부 편광 필름을 포함하는 액정 표시 패널(또는 유기 발광 표시 패널)일 경우, 상기 터치 패널(110)은 상부 편광 필름 상에 배치되거나 상부 기판과 상부 편광 필름 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 터치 패널(110)은 상기 표시 패널의 내부에 내장될 수도 있는데, 이 경우, 터치 센서(Cm)는 표시 패널의 화소 어레이에 인-셀(in-cell) 형태로 내장될 수 있다.
상기 터치 구동 회로(120)는 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112)에 터치 구동 펄스를 공급함과 아울러 센싱 시작 신호에 응답하여 상기 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극(114)을 통해 터치 센서(Cm)의 정전 용량 변화(또는 전하량 변화)를 감지하여 터치 터치 센싱 데이터(Tdata)를 생성한다. 이때, 상기 터치 구동 회로(120)는 상기 터치 구동 펄스를 상기 센싱 시작 신호에 따른 센싱 시작 시점보다 먼저 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112)에 공급함으로써 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112) 각각의 구동 타이밍을 조절해 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112) 각각의 RC 지연에 따라 터치 센서(Cm)들에 충전되는 전하량 편차를 최소화한다. 이러한 터치 구동 회로(120)는 터치 패널(110)의 패드부(PP)에 부착되는 연성 회로 필름(130)에 실장되어 패드부(PP)를 통해 제 1 내지 제 n 구동 라우팅 배선(Tx1 ~ Txn)과 제 1 내지 제 m 센싱 라우팅 배선(Rx1 ~ Rxm) 각각에 연결된다. 한편, 상기 터치 구동 회로(120)는 인쇄 회로 기판(미도시)에 실장될 수도 있으며, 이 경우, 상기 터치 구동 회로(120)는 터치 패널(110)의 패드부(PP)와 상기 인쇄 회로 기판 간에 연결되는 연성 회로 필름(미도시)을 통해 제 1 내지 제 n 구동 라우팅 배선(Tx1 ~ Txn)과 제 1 내지 제 m 센싱 라우팅 배선(Rx1 ~ Rxm) 각각에 연결될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 예에 따른 터치 구동 회로를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 펄스 구동부에서 출력되는 터치 구동 펄스와 타이밍 발생부에서 생성되는 센싱 시작 신호의 타이밍을 설명하기 위한 파형도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 터치 구동 회로(120)는 레지스터(121), 타이밍 발생부(123), 펄스 구동부(125), 센싱부(127), 및 터치 데이터 처리부(129)를 포함한다. 이러한 구성을 갖는 터치 구동 회로(120)는 하나의 ROIC(Readout Integrated Circuit) 칩으로 집적화될 수 있다. 다만, 터치 데이터 처리부(129)의 경우, ROIC 칩에 집적되지 않고 호스트 시스템의 MCU(Micro Controller Unit)로 구현될 수도 있다.
상기 레지스터(121)는 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112) 각각에 공급되는 터치 구동 펄스의 RC 지연값에 따라 터치 센서(Cm)들에 충전되는 전하량 편차를 최소화하기 위해 실험적으로 설정된 지연 시간 데이터를 저장하고, 저장된 지연 시간 데이터를 타이밍 발생부(123)에 제공한다. 선택적으로, 상기 레지스터(121)는 ROIC 칩에 내장되지 않고, 터치 구동 회로(120)가 실장되는 연성 회로 필름(또는 인쇄 회로 기판)에 실장될 수도 있다. 여기서, 상기 지연 시간 데이터는 최소 8.3ns의 배수로 설정될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112) 각각에 공급되는 터치 구동 펄스의 RC 지연값 중 적어도 하나의 RC 지연값에 기초하여 설정될 수 있다.
상기 타이밍 발생부(123)는 호스트 시스템의 MCU로부터 공급되는 터치 패널 인에이블 신호(TES)에 응답하여 기준 센싱 시작 신호(PHT_ref)를 생성하고, 상기 레지스터(121)로부터 제공되는 지연 시간 데이터에 대응되는 지연 시간(Td)만큼 기준 센싱 시작 신호(PHT_ref)를 지연시켜 센싱 시작 신호(PHT)를 생성한다. 이를 위해, 상기 타이밍 발생부(123)는 지연 회로(미도시)를 포함하여 구성되고, 상기 지연 회로는 상기 기준 센싱 시작 신호(PHT_ref)를 상기 지연 시간(Td)만큼 지연시켜 상기 센싱 시작 신호(PHT)를 생성한다.
추가적으로, 상기 타이밍 발생부(123)는 펄스 구동부(125)의 Tx 채널 셋업, 센싱부(127)의 Rx 채널 셋업, 센싱부(127)의 샘플링 타이밍과 아날로그-디지털 변환 타이밍 등을 제어하기 위한 타이밍 제어 신호들을 추가로 생성할 수 있다.
상기 펄스 구동부(125)는 상기 타이밍 발생부(123)로부터 공급되는 기준 센싱 시작 신호(PHT_ref)에 응답하여 터치 구동 펄스(Tx_PWM)를 생성해 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112) 각각에 공급한다. 즉, 상기 펄스 구동부(125)는 센싱부(127)의 센싱 시점을 제어하는 센싱 시작 신호(PHT)에 동기되지 않고 상기 지연 시간(Td)만큼 앞서는 타이밍을 갖는 기준 센싱 시작 신호(PHT_ref)에 응답하여 센싱부(127)의 센싱 시점보다 먼저 터치 구동 전극(112)에 터치 구동 펄스(Tx_PWM)를 공급함으로써 터치 구동 펄스(Tx_PWM)의 RC 지연이 상대적으로 작은 영역에 형성된 터치 센서(Cm)의 전하 충전량을 감소시키고, 이를 통해 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112) 각각에 형성되는 터치 센서(Cm)의 전하 충전량 편차를 최소화한다. 이를 위해, 상기 펄스 구동부(125)는 상기 타이밍 발생부(123)의 제어에 응답하여 터치 구동 펄스(Tx_PWM)가 출력될 Tx 채널을 선택하고, 기준 센싱 시작 신호(PHT_ref)에 동기되는 터치 구동 펄스(Tx_PWM)를 생성하여 선택된 Tx 채널과 연결된 구동 라우팅 배선(Tx1 ~ Txn)을 통해 해당 터치 구동 전극(112)에 터치 구동 펄스(Tx_PWM)를 공급한다.
부가적으로, 상기 펄스 구동부(125)는 하나의 터치 구동 전극(112)에 2 이상의 터치 구동 펄스(Tx_PWM)를 연속적으로 공급할 수 있으며, 이는 터치 구동 전극(112)에 공급되는 터치 구동 펄스(Tx_PWM)에 의해 터치 센서(Cm)의 충전양을 많게 하여 센싱 감도를 높이기 위함이다. 이때, 상기 펄스 구동부(125)는 주파수와 진폭(또는 전압) 및 펄스 수 중 설정된 어느 하나에 따라 터치 구동 펄스(Tx_PWM)를 생성할 수 있다. 여기서, 터치 센서(Cm)의 충전양은 터치 구동 펄스(Tx_PWM)의 주파수가 낮을수록 많아지고, 터치 구동 펄스(Tx_PWM)의 진폭이 높을수록 많아지며, 터치 구동 펄스(Tx_PWM)의 개수가 많을수록 많아질 수 있다.
상기 센싱부(127)는 상기 타이밍 발생부(123)로부터 상기 지연 시간(Td)만큼 지연되어 공급되는 센싱 시작 신호(PHT)에 응답하여 상기 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극(114) 각각에 연결된 센싱 라우팅 배선(Rx1 ~ Rxm)을 통해 해당 터치 센서(Cm)의 정전 용량 변화량을 센싱하여 센싱 신호를 생성하고, 생성된 센싱 신호를 아날로그-디지털 변환하여 터치 센싱 데이터(Tdata)를 생성한다. 일 예에 따른 센싱부(127)는, 도 5에 도시된 바와 같이, Rx 채널 선택부(127a), 센싱 유닛(127b), 및 아날로그-디지털 변환부(127c)를 포함한다.
상기 Rx 채널 선택부(127a)는 상기 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극(114) 각각에 연결된 복수의 센싱 라우팅 배선(Rx1 ~ Rxm)에 연결된다. 이러한 Rx 채널 선택부(127a)는 타이밍 발생부(123)로부터 입력되는 Rx 셋업 신호(SS_Rx)에 응답하여 터치 센서(Cm)의 정전 용량 변화량을 센싱할 Rx 채널을 선택한다.
상기 센싱 유닛(127b)은 타이밍 발생부(123)로부터 입력되는 센싱 시작 신호(PHT)에 응답하여 상기 Rx 채널 선택부(127a)에 의해 선택된 Rx 채널을 통해 공급되는 터치 센서(Cm)의 정전 용량 변화량을 센싱하여 센싱 신호를 생성한다.
일 예에 따른 센싱 유닛(127b)은 인접한 2개의 Rx 채널로부터 수신되는 신호들의 차를 증폭하고, 센싱 시작 신호(PHT)에 응답해 증폭된 신호를 샘플링하여 센싱 신호를 생성한다. 이러한, 일 예에 따른 센싱 유닛(127b)은 서로 인접한 2개의 터치 센싱 전극 간의 신호 차를 증폭함으로써 터치 패널(110)의 기생 용량으로 인하여 유입되는 노이즈 성분을 감소시켜 신호 대 잡음비(signal to noise raito)를 개선한다. 이를 위해, 일 예에 따른 센싱 유닛(127b)은 복수의 차동 증폭기를 포함하여 이루어질 수 있다.
다른 예에 따른 센싱 유닛(127b)은 센싱 시작 신호(PHT)에 응답하여 하나의 Rx 채널로부터 수신되는 신호와 기준 전압을 비교하여 그 비교 결과에 따른 센싱 신호를 생성한다. 이를 위해, 다른 예에 따른 센싱 유닛(127b)은 복수의 비교기를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 아날로그-디지털 변환부(127c)는 상기 센싱 유닛(127b)으로부터 입력되는 센싱 신호를 아날로그-디지털 변환하여 터치 센싱 데이터(Tdata)를 생성한다. 이를 위해, 상기 아날로그-디지털 변환부(127c)는 센싱 유닛(127b)의 각 차동 증폭기(또는 비교기)에 연결되는 복수의 아날로그-디지털 변환기를 포함하여 이루어질 수 있다.
다시 도 3에서, 상기 터치 데이터 처리부(129)는 상기 센싱부(127)로부터 입력되는 터치 센싱 데이터(Tdata)를 수신하여 내부 메모리에 차례대로 저장하고, 터치 레포트 동기 신호에 응답하여 내부 메모리에 저장된 터치 센싱 데이터(Tdata)를 설정된 인터페이스 방식에 따라 호스트 시스템의 MCU에 전송한다.
상기 호스트 시스템의 MCU는 상기 터치 데이터 처리부(129)로부터 전송되는 터치 센싱 데이터(Tdata)를 수신하고, 수신된 터치 센싱 데이터(Tdata)와 설정된 문턱값과 비교하여 문턱값보다 큰 센싱 데이터를 이용하여 터치 유무 및 터치 좌표를 산출한다. 그리고, 상기 MCU는 터치 센싱 데이터(Tdata)가 발생된 터치 센싱 전극(Rx)의 위치 정보(X 좌표)와 구동된 터치 구동 전극(Tx)의 위치 정보(Y 좌표)에 기초하여 터치 좌표값(XY 좌표)를 산출한다. 부가적으로, MCU는 산출된 터치 좌표값으로부터 터치점 개수를 산출하거나, 단위 시간내 터치점 산출 개수를 카운트하여 터치 횟수를 산출거나, 단위 시간내 터치 지속 시간을 산출할 수도 있다.
선택적으로, 전술한 터치 구동 회로(120)는 터치 센싱 데이터(Tdata)를 이용하여 터치 유무 및 터치 좌표를 산출해 상기 호스트 시스템의 MCU에 전송하는 터치용 MCU를 포함하여 구성될 수 있으며, 이 경우, 상기 호스트 시스템의 MCU는 터치 센싱 데이터(Tdata)를 이용하여 터치 유무 및 터치 좌표를 산출하는 기능을 수행하지 않고, 터치용 MCU로부터 제공되는 터치 유무 및 터치 좌표에 연계되는 응용 프로그램을 실행하는 역할을 할 수 있다.
도 6은 본 발명에서, 터치 구동 전극에 인가되는 터치 구동 펄스와 센싱부에 인가되는 센싱 시작 신호를 나타내는 파형도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 터치 패널의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 4에 도시된 바와 같이, 터치 구동 회로(120)는 기준 센싱 시작 신호(PHT_ref)에 응답하여 2 이상의 펄스를 갖는 터치 구동 펄스(Tx_PWM)를 생성하여 제 1 내지 제 m 터치 구동 전극(112)에 순차적으로 공급한다. 이와 동시에, 터치 구동 회로(120)는 상기 레지스터(121)에 저장된 지연 시간 데이터에 대응되는 지연 시간(Td)만큼 기준 센싱 시작 신호(PHT_ref)를 지연시켜 센싱 시작 신호(PHT)를 생성하여 센싱부(129)에 공급한다.
제 1 내지 제 m 터치 구동 전극(112)에 순차적으로 공급되는 제 1 내지 제 m 터치 구동 펄스(Tx1_PWM ~ Txn_PWM) 각각은 센싱 시작 신호(PHT)의 센싱 시작 시점보다 지연 시간(Td)만큼 먼저 공급된다. 이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 센싱 시작 신호(PHT)에 동기되는 터치 센서(Cm)의 전하 충전량은 제 1 내지 제 n 구동 라우팅 배선(Tx1 ~ Txn) 각각의 RC 지연에 의해 상이하게 되고, 이로 인하여 제 1 터치 구동 전극(112)으로부터 제 m 터치 구동 전극(112)으로 갈수록 터치 센서(Cm)의 전하 충전량은 구동 라우팅 배선들의 RC 지연 편차만큼 점점 감소하게 된다. 예를 들어, 터치 구동 펄스(Tx1_PWM ~ Txn_PWM)가 3개의 펄스로 이루어지는 것으로 가정하면, 제 1 터치 구동 펄스(Tx1_PWM)는 상대적으로 큰 제 1 구동 라우팅 배선(Tx1)의 RC 지연에 의해 센싱 시작 신호(PHT)에 동기됨으로써 제 1 터치 구동 전극(112)에 형성된 터치 센서(Cm)에는 3개의 펄스에 대응되는 전하가 충전될 수 있다. 반면에, 제 n 터치 구동 펄스(Txn_PWM)는 상대적으로 작은 제 n 구동 라우팅 배선(Txn)의 RC 지연에 의해 센싱 시작 신호(PHT)에 비동기됨으로써 제 n 터치 구동 전극(112)에 형성된 터치 센서(Cm)에는 1개의 펄스에 대응되는 전하가 충전되고, 이로 인하여 제 n 터치 구동 전극(112)에 형성된 터치 센서(Cm)의 전하 충전량은 제 1 및 제 n 구동 라우팅 배선(Tx1, Txn) 간의 RC 지연 편차만큼 제 1 터치 구동 전극(112)에 형성된 터치 센서(Cm)의 전하 충전량보다 감소하게 된다. 결과적으로, 제 1 내지 제 m 터치 구동 전극(112) 각각에 형성된 터치 센서(Cm)의 전하 충전량의 편차는 최소화되게 된다.
이어서, 터치 구동 회로(120)는 센싱 시작 신호(PHT)에 응답하여 상기 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극(114) 각각에 연결된 센싱 라우팅 배선(Rx1 ~ Rxm)을 통해 해당 터치 센서(Cm)의 정전 용량 변화량을 센싱하여 센싱 신호를 생성하고, 생성된 센싱 신호를 아날로그-디지털 변환하여 터치 센싱 데이터(Tdata)를 생성해 호스트 시스템의 MCU로 전송한다. 그리고, MCU는 상기터치 구동 회로(120)로부터 전송되는 터치 센싱 데이터(Tdata)를 수신하고, 수신된 터치 센싱 데이터(Tdata)와 설정된 문턱값과 비교하여 문턱값보다 큰 센싱 데이터를 이용하여 터치 유무 및 터치 좌표를 산출한다. 여기서, 제 1 내지 제 m 터치 구동 전극(112) 각각에 형성된 터치 센서(Cm)의 전하 충전량은 터치 구동 전극(112)에 공급되는 터치 구동 펄스(Tx1_PWM ~ Txn_PWM)의 타이밍 조절에 따라 종래에 비해 감소하기 때문에 상기 문턱값은 터치 센서(Cm)의 전하 충전량 감소에 기초하여 종래의 문턱값보다 낮은 값을 설정되는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따른 터치 패널의 구동 장치 및 구동 방법은 제 1 내지 제 m 터치 구동 전극(112) 각각에 형성된 터치 센서(Cm)의 전하 충전량을 동일한 충전 시간 대비 구동 라우팅 배선(Tx1 ~ Txn)의 RC 지연에 따라 감소시킴으로써 제 1 내지 제 m 터치 구동 전극(112) 각각에 형성된 터치 센서(Cm)의 전하 충전량 편차를 최소화할 수 있다. 따라서, 본 발명은 터치 구동 전극(112)의 구동 타이밍을 조절하여 제 1 내지 제 m 터치 구동 전극(112) 각각에 형성된 터치 센서(Cm)의 전하 충전량 편차를 최소화함으로써 터치 구동 펄스의 RC 지연에 따른 터치 패널(110)의 영역별 센싱 신호의 레벨 편차가 최소화될 수 있고, 이로 인하여 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 터치 패널의 구동 장치에 대한 성능 평가 시뮬레이션 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 코일선 형태의 라인을 터치 패널(110)에 연속적으로 드래그할 경우, 본 발명에 따른 터치 패널의 구동 장치 및 구동 방법에서는 터치 구동 전극(112)에 공급되는 터치 구동 펄스의 타이밍 조절에 의해 터치 패널의 영역별 터치 센서(Cm)의 전하 충전량 편차가 최소화됨에 따라 터치 패널의 상부 영역(A)에서 발생되는 라인 끊김 현상이 발생되지 않을 뿐만 아니라 터치 패널의 전 영역에서 라인 끊김 현상이 발생되지 않는 것을 확인할 수 있다.
한편, 전술한 본 발명에 따른 터치 패널의 구동 장치 및 구동 방법에서는 터치 구동 펄스가 센싱 시작 신호보다 지연 시간만큼 먼저 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112)에 순차적으로 공급되는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극(112)은 2 이상의 터치 구동 전극으로 이루어지는 복수의 터치 구동 전극 그룹으로 분할되고, 상기 각 터치 구동 전극 그룹 내에 포함된 터치 구동 전극들에는 동일한 터치 구동 펄스가 공급되고, 터치 구동 전극 그룹 마다 공급되는 터치 구동 펄스는 상기 센싱 시작 신호의 센싱 시간 시점으로부터 각기 다른 지연 시간만큼 먼저 공급될 수도 있다. 이때, 각 터치 구동 전극 그룹에 적용되는 지연 시간은 해당 터치 구동 전극 그룹에 포함된 구동 라우팅 배선의 RC 지연값에 기초하여 설정될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 터치 패널 112: 터치 구동 전극
114: 터치 센싱 전극 120: 터치 구동 회로
121: 레지스터 123: 타이밍 발생부
125: 펄스 구동부 127: 센싱부
129: 터치 데이터 처리부 130: 연성 회로 필름

Claims (10)

  1. 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극과 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극의 교차 영역마다 형성되는 복수의 터치 센서를 갖는 터치 패널; 및
    상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극에 터치 구동 펄스를 공급함과 아울러 센싱 시작 신호에 응답하여 상기 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극을 통해 상기 복수의 터치 센서 각각의 정전 용량 변화를 감지하여 터치 센싱 데이터를 생성하는 터치 구동 회로를 포함하며,
    상기 터치 구동 회로는 상기 터치 구동 펄스를 상기 센싱 시작 신호의 센싱 시작 시점보다 먼저 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극에 공급하며,
    상기 터치 구동 펄스의 공급 시점과 상기 센싱 시작 신호의 센싱 시작 시점의 차이를 이용하여, 상기 복수의 터치 센서에 충전되는 기준 정전 용량이 조절되는 터치 패널의 구동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 구동 펄스의 공급 시점은 상기 센싱 시작 신호와 동기되지 않는 터치 패널의 구동 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    지연 시간 데이터가 저장되어 있는 레지스터를 더 포함하고,
    상기 센싱 시작 신호의 센싱 시작 시점은 상기 터치 구동 펄스의 공급 시점으로부터 상기 지연 시간 데이터에 대응되는 지연 시간만큼 지연되는 터치 패널의 구동 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 구동 회로는,
    지연 시간 데이터가 저장되어 있는 레지스터;
    기준 센싱 시작 신호를 생성하고, 상기 지연 시간 데이터에 대응되는 지연 시간만큼 상기 기준 센싱 시작 신호를 지연시켜 상기 센싱 시작 신호를 생성하는 타이밍 발생부;
    상기 기준 센싱 시작 신호에 응답하여 상기 터치 구동 펄스를 생성해 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극에 공급하는 펄스 구동부; 및
    상기 센싱 시작 신호에 응답하여 상기 복수의 터치 센싱 전극 각각을 통해 상기 터치 센서의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호를 센싱하고, 센싱된 센싱 신호를 아날로그-디지털 변환하여 상기 터치 센싱 데이터를 생성하는 센싱부를 포함하는 터치 패널의 구동 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 타이밍 발생부는 상기 기준 센싱 시작 신호를 상기 지연 시간만큼 지연시켜 상기 센싱 시작 신호를 생성하는 지연 회로를 포함하는 터치 패널의 구동 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 내지 제 n 터치 구동 전극 각각과 상기 터치 구동 회로 사이에 각기 다른 길이로 형성된 제 1 내지 제 n 구동 라우팅 배선을 더 포함하는 터치 패널의 구동 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극은 2 이상의 터치 구동 전극을 포함하는 복수의 터치 구동 전극 그룹으로 분할되고,
    상기 터치 구동 전극 그룹 마다 공급되는 터치 구동 펄스는 상기 센싱 시작 신호의 센싱 시작 시점으로부터 각기 다른 지연 시간만큼 먼저 공급되는 터치 패널의 구동 장치.
  8. 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극과 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극의 교차 영역마다 형성되는 복수의 터치 센서를 갖는 터치 패널의 구동 방법에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극에 터치 구동 펄스를 공급하는 단계; 및
    센싱 시작 신호에 응답하여 상기 제 1 내지 제 m 터치 센싱 전극을 통해 상기 복수의 터치 센서 각각의 정전 용량 변화를 감지하여 터치 센싱 데이터를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 터치 구동 펄스는 상기 센싱 시작 신호의 센싱 시작 시점보다 먼저 상기 제 1 내지 제 n 터치 구동 전극에 공급되며,
    상기 터치 구동 펄스의 공급 시점과 상기 센싱 시작 신호의 센싱 시작 시점의 차이를 이용하여, 상기 복수의 터치 센서에 충전되는 기준 정전 용량이 조절되는 터치 패널의 구동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치 구동 펄스의 공급 시점은 상기 센싱 시작 신호와 동기되지 않는 터치 패널의 구동 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 센싱 시작 신호의 센싱 시작 시점은 상기 터치 구동 펄스의 공급 시점으로부터 설정된 지연 시간만큼 지연되는 터치 패널의 구동 방법.
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