KR102282686B1 - 프로그램 가능한 전압이 인가되는 터치 스크린 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 센서에 인가되는 전압이 외부의 별도의 전압원이 아니라 터치 드라이브 IC(TDI)로부터 프로그램 가능한 전압이 공급되도록 하여 터치 제어에 요구되는 센서 스위치의 제어 포트와 입력 포트의 신호선의 개수를 효율적으로 줄이고자 하는데 발명의 목적이 있다.

Description

프로그램 가능한 전압이 인가되는 터치 스크린{TOUCH SCREEN APPLIED BY PROGRAMMABLE VOLTAGES}
본 발명은 터치 스크린에 관한 것으로, 보다 구체적으로 프로그램 가능한 전압이 인가되는 터치 스크린에 관한 것이다.
일반적으로 터치 스크린은, 스마트 폰, PDA(Personal Digital Assistants), 그리고 PMP(Portable Multimedia Player) 등과 같은 모바일 기기는 물론, 네비게이션, 넷북, 노트북, 태블릿 PC, DID(Digital Information Device), 그리고 IPTV(Internet Protocol TV) 등과 같은 다양한 유형의 전자 장치에 적용될 수 있다.
상기 터치 스크린은, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 그리고 OLED(Organic Light Emitting Diode) 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 위에 부가되거나, 상기 디스플레이 내부에 일체형으로 내장될 수 있다.
상기 터치 스크린이 적용되는 디스플레이는, 터치 스크린 부착형(add-on type) 디스플레이, 터치 스크린 상판형(on-cell type) 디스플레이, 그리고 터치 스크린 내장형(in-cell type) 디스플레이 등으로 다양하게 구분될 수 있다.
상기 터치 스크린은, 예를 들어, 저항막 방식, 정전용량 방식, 전자기 유도 방식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 등과 같은 다양한 유형의 터치 방식이 적용될 수 있다.
상기 정전용량(Capacitive) 방식이 적용되는 터치 스크린은, 예를 들어, 손가락 또는 전자 펜 등과 같은 터치 입력 도구가, 상기 터치 스크린에 배열된 터치 센서(touch sensor)에 접촉 또는 접근함에 따라, 상기 터치 센서에서 생성되는 터치 커패시턴스(Ct: touch capacitance)에 의한 전압 변화에 기반하여, 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 1은 먹스를 구비한 터치 스크린의 구성을 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 터치 스크린(100)은, 다수의 터치 센서(110), 다수의 센서 신호선(120), 다수의 먹스(130), 그리고 터치 드라이브 IC(140) 등을 포함할 수 있다.
상기 터치 센서(110)은, 예를 들어, 다수의 로우(row)와 컬럼(column)의 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있고, 상기 센서 신호선(120)은, 상기 터치 센서(110)에 각각 독립적으로 연결될 수 있다.
상기 센서 신호선(120)은, 상기 터치 센서(110)에 의해 생성되는 터치 커패시턴스(Ct)를, 상기 먹스(130)를 통해 상기 터치 드라이브 IC(140)으로 전달하며, 도 1에 도시한 바와 같이, 각 컬럼에 속하는 터치 센서의 일측(예: 우측)에 나란히 배열될 수 있다.
상기 다수의 먹스(130)는, 상기 터치 드라이브 IC(140)의 외부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 터치 드라이브 IC(140)는, COF(Chip On Film) 또는 FPC(Flexible Printed Circuit) 등과 같은 연성 회로 기판 상에 배치되고, 상기 다수의 먹스(130)는, 상기 연성 회로 기판과는 별개인 터치 스크린 패널(TSP: Touch Screen Panel) 상에 배치될 수 있다.
상기 다수의 먹스(130)는, 예를 들어, 각 컬럼(column)에 속하는 터치 센서의 센서 신호선들과 접속되고, 그 중 어느 하나의 센서 신호선을 선택하여, 상기 터치 드라이브 IC(140)에 접속시킬 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 먹스(Mux 1)는, 제1 컬럼(Col 1)에 속하는 제1 내지 제4 로우(Row 1~4)의 터치 센서들에 접속된 4 개의 센서 신호선들과 접속되고, 그 중 어느 하나를 선택하여, 상기 터치 드라이브 IC(140)에 접속시킬 수 있다.
상기 터치 드라이브 IC(140)은, 상기 터치 센서들을 구동하고, 상기 터치 센서들에서 생성되는 터치 커패시턴스(Ct)를, 상기 센서 신호선(120)과 상기 먹스(130)를 통해 수신하여, 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
상기 다수의 먹스(130)를 터치 스크린 패널(TSP) 상에 배치함으로써, 상기 터치 드라이브 IC(140)의 입력 포트의 개수를 효율적으로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 터치 센서(110)의 개수가 32 개이고, 먹스(130)의 개수가 8 개인 경우, 터치 드라이브 IC(140)의 입력 포트의 개수는, 상기 먹스(130)의 개수에 대응되는 8 개가 될 수 있다.
상기와 같이 먹스를 구비한 터치 스크린에 관련된 보다 구체적인 기술 설명은, 본 출원인에 의해 출원된 한국특허 출원번호 제10-2016-0113596호에 이미 상세하게 기재되어 있으므로, 이하에서는 생략하기로 한다.
본 발명은 터치 센서에 인가되는 전압이 외부의 별도의 전압원이 아니라 터치 드라이브 IC(TDI)로부터 공급되도록 하여 터치 제어에 요구되는 센서 스위치의 제어 포트와 입력 포트의 신호선의 개수를 효율적으로 줄이고자 하는데 발명의 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린은
별개의 적어도 2개 이상의 상태로 유지될 수 있는 복수의 터치 센서들;
제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하여, 상기 터치 센서들 각각을 독립적으로 제어할 수 있는 복수의 센서 스위치들;
상기 터치 센서들을 복수의 그룹으로 그룹화하고, 각 그룹을 복수의 블록으로 블록화하여 상기 터치 센서들을 블록 단위로 제어하는 복수의 먹스(MUX)들; 및
센싱 상태의 적어도 하나 이상의 터치 센서에 생성된 터치 커패시턴스에 기초하여 터치를 검출하고, 난센싱 상태의 복수의 터치 센서에 인가되는 전압을 제공하는 터치 드라이브 IC를 포함한다.
바람직하게는,
상기 센싱 상태의 터치 센서는 상기 센서 스위치에 접속되어 상기 먹스를 통하여 상기 터치 드라이브 IC에 연결되는 센싱 상태이고,
상기 난센싱 상태의 터치 센서는 터치 커패시턴스가 생성되지 않고, 임의의 DC 전압 또는 그라운드(GND) 전압이 인가되는 난센싱 상태인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 난센싱 상태는 터치 센서에 인가되는 전압에 따라 두개 이상의 서브 상태로 분할되고, 상기 난센싱 상태는 터치 센서에 인가되는 전압은 상기 터치 드라이브 IC에 의해 프로그램 가능한 전압인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
각각의 상기 서브 상태에서 터치 센서에 인가되는 전압은 서로 다르고, HIGH/LOW DC 전압, 스퀘어 웨이브(Square Wave) 전압, Hi-z(Tri-state)전압 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센서 스위치와 상기 먹스의 제어 신호는 상기 터치 드라이브 IC로부터 인가되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 그룹의 개수는, 상기 먹스의 개수에 대응되고,
상기 각 그룹 내의 블록의 개수는, 상기 각 먹스의 입력 포트의 개수에 대응되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센서 스위치들과 상기 먹스들은, 상기 터치 드라이브 IC의 외부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센서 스위치들과 상기 먹스들은, 상기 터치 센서들이 배열되는 터치 스크린 패널 상에 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센서 스위치는, 상기 센서 스위치에 접속된 터치 센서를, 상기 먹스에 연결하기 위한 제1 포트와, 상기 난센싱 상태의 전압을 인가하기 위한 제 2 포트를 포함한다.
바람직하게는,
상기 터치 드라이브 IC는, 상기 센서 스위치들을 제어하기 위한 스위치 제어 신호와, 상기 먹스들을 제어하기 위한 먹스 제어 신호를 연동시켜, 상기 각 블록 단위로 터치 검출 스캔 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 먹스 제어 신호는, 각 먹스에 대해 동일하게 인가되고,
상기 스위치 제어 신호는, 각 블록에 대해 동일하게 인가되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치 드라이브 IC는, 상기 각 블록 단위로 터치 검출 스캔 동작을 수행하는 동안, 상기 각 블록 내의 센서 스위치들로, 서로 다른 스위치 제어 신호들을 인가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제1 트랜지스터의 소스 단자에 연결된 밸런스 커패시터(balance capacitor)를 더 포함하여, 상기 터치 센서의 터치 커패시턴스의 터치 감도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 밸런스 커패시터는 상기 먹스와 상기 터치 드라이브 IC 사이에 장착되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 밸런스 커패시터는 먹스의 출력포트와 상기 터치 드라이브 IC의 입력 포트를 연결하는 신호선에 병렬로 연결된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 터치 검출의 성능을 향상시킴과 아울러, 먹스와 센서 스위치를 제어하기 위한 제어 신호선의 개수를 효율적으로 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고정 전압의 종류를 다양하게 제공할 수 있고(예를 들어, HIGH/LOW DC 전압, Square Wave, Hi-z(Tri-state)), Fast Switching신호를 센서 스위치(SW)에 공급하여 효율 높은 터치 스크린을 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, Line sensing & Frame sensing을 하기 위한 상태전환이 용이하다.
도 1은 종래의 먹스를 구비한 터치 스크린의 구성을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 먹스와 센서 스위치를 구비한 터치 스크린의 구성을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 분류된 제1 그룹 내의 구성을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 먹스의 구성을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 분류된 제1 블록 내의 센서 스위치들의 실시예의 구성을 예시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 제1 컬럼의 터치 센서들에 대한 동작 상태의 변화를 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출을 위한 스캔 과정을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 터치 드라이브 IC(TDI)로부터 직접 인가되는 전압에 의해 동작되는 터치 센서를 포함하는 터치 스크린의 구성을 예시한 도면이다.
도 9는 도 8의 실시예에 따라 분류된 제1 그룹 내의 구성을 예시한 도면이다.
도 10은 도 8의 실시예에 따라 분류된 제1 블록 내의 센서 스위치들의 실시예의 구성을 예시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 추가 실시예에 따른 밸런스 커패시터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예는, 먹스와 센서 스위치를 구비한 터치 스크린에 관한 것으로, 예를 들어, 터치 드라이브 IC(TDI)의 외부에, 다수의 먹스가 배치된 터치 스크린에서, 먹스의 개수와, 각 먹스의 입력 포트의 개수를 효율적으로 줄일 수 있고, 터치 검출의 성능을 향상시킴과 아울러, 상기 먹스와 상기 센서 스위치를 제어하기 위한 제어 신호선의 개수를 효율적으로 줄일 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 다른 실시예는, 센서 스위치의 제어 포트와 입력 포트의 신호선의 개수를 추가적으로 줄이기 위하여, 종래에 외부의 별도의 전압원으로부터 터치 센서에 인가되던 전압을 터치 드라이브 IC(TDI)로부터 직접 공급되도록 하여 터치 제어에 요구되는 센서 스위치의 제어 포트와 입력 포트의 신호선의 개수를 효율적으로 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 먹스와 센서 스위치를 구비한 터치 스크린의 구성을 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 터치 스크린(200)은, 다수의 터치 센서(210), 다수의 센서 신호선(sensor signal line)(미도시), 다수의 먹스(MUX)(230), 다수의 센서 스위치(sensor switch)(미도시), 그리고 터치 드라이브 IC(TDI)(240) 등을 포함할 수 있다.
상기 터치 센서(210)는, 예를 들어, 다수의 로우(row)와 컬럼(column)의 매트릭스 형태로 배열될 수 있고, 직사각형, 마름모, 또는 다수의 마름모들이 연결된 독특한 형상일 수 있다.
상기 터치 센서(210)는, 예를 들어, 전도성 투명 물질(예: ITO(Indium Tin Oxide))이거나, 전도성 불투명 물질(예: metal)로 형성될 수 있고, 터치 패드, 터치 패턴, 또는 센서 패턴 등과 같이 임의의 다른 명칭으로 다양하게 일컬어질 수 있다.
상기 센서 신호선은, 상기 터치 센서(210)에 각각 독립적으로 연결될 수 있고, 상기 터치 센서(210)에 의해 생성되는 터치 커패시턴스(Ct)를, 상기 센서 스위치와 상기 먹스(230)를 통해, 상기 터치 드라이브 IC(240)으로 전달할 수 있다.
상기 센서 신호선은, 예를 들어, 전도성 투명 물질(예: ITO)이거나, 전도성 불투명 물질(예: metal)로 형성될 수 있으며, 센서 트레이스(trace) 또는 링크 라인(link line) 등과 같이 임의의 다른 명칭으로 다양하게 일컬어질 수 있다.
상기 다수의 먹스(230)는, 상기 터치 드라이브 IC(240)의 외부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 터치 드라이브 IC(240)는, COF(Chip On Film) 또는 FPC(Flexible Printed Circuit) 등과 같은 연성 회로 기판 상에 배치되고, 상기 다수의 먹스(230)는, 상기 연성 회로 기판과는 별개인 터치 스크린 패널(TSP: Touch Screen Panel) 상에 배치되거나, 상기 터치 스크린이 적용되는 디스플레이 상에 배치될 수 있다.
상기 터치 드라이브 IC(240)은, 상기 먹스(230)와 상기 센서 스위치의 스위칭 동작을, 서로 연동시켜 제어함과 아울러, 상기 터치 센서(210)들을 구동하고, 상기 터치 센서들에서 생성되는 터치 커패시턴스(Ct)를, 상기 먹스(230)와 상기 센서 스위치를 통해 수신하여, 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있으며, 터치 IC 등과 같이 임의의 다른 명칭으로 다양하게 일컬어질 수 있다.
상기 터치 드라이브 IC(240)은, 예를 들어, LCD 또는 OLED 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이에 포함된 디스플레이 드라이브 IC(DDI: Display Drive IC)와 연동하거나, 상기 DDI와 일체화되어 하나의 IC, 예를 들어 TDDI(Touch Display Drive IC)로 제작될 수 있으며, 스마트 폰 또는 검사 기기 등과 같은 다양한 유형의 전자 장치에 포함된 씨피유(CPU) 또는 엠씨유(MCU) 등과 연동할 수 있다.
상기 터치 드라이브 IC(240)은, 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 터치 구동을 위한 구동부(241), 터치 검출을 위한 터치 검출부(242), 터치 신호 처리를 위한 신호 처리부(243), 터치 데이터 저장을 위한 메모리부(244), 전원 공급을 위한 전원부(245), 터치 구동 및 검출 제어를 위한 컨트롤러(246), 터치 타이밍 제어를 위한 타이밍 제어부(247), 터치 구동 전압 생성을 위한 전압 생성부(248), 그리고 외부 통신을 위한 통신부(249) 등을 전부 또는 일부 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러(246)는, 상기 터치 검출부(242)와 상기 신호 처리부(243), 그리고 상기 타이밍 제어부(247) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 구성 요소들 중 하나 이상을 제어함과 아울러, 상기 통신부(249)를 통해 외부 구성 요소와의 인터페이스를 수행할 수 있다. 상기 메모리부(244)는, 예를 들어, 라인(line) 메모리 또는 프레임(frame) 메모리 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 다수의 먹스(230)를 터치 스크린 패널(TSP) 상에 배치하거나, 상기 터치 스크린이 적용되는 디스플레이 상에 배치할 수 있으며, 예를 들어, 1 개의 먹스가 1 개 이상의 컬럼에 대응되도록 배치하여, 먹스의 개수를 줄임과 동시에, 터치 드라이브 IC의 입력 포트의 개수를 줄일 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 상기 다수의 터치 센서가, 제1 내지 제4 로우(Row 1~4)와 제1 내지 제8 컬럼(col 1~8)의 매트릭스 형태로 배열된, 도 2의 실시예를 참조로 상세히 설명한다.
예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 4 개의 로우와 8 개의 컬럼으로 배열된 총 32 개의 터치 센서들 중, 제1 및 제2 컬럼(Col1, Col2)의 터치 센서들은, 제1 그룹(Group1)으로 분류되고, 제3 및 제4 컬럼(Col3, Col4)의 터치 센서들은, 제2 그룹(Group2)으로 분류되고, 제5 및 제6 컬럼(Col5, Col6)의 터치 센서들은, 제3 그룹(Group3)으로 분류되고, 제7 및 제8 컬럼(Col7, Col8)의 터치 센서들은, 제4 그룹(Group4)으로 분류될 수 있다.
여기서, 1 개의 그룹은, 1 개의 먹스에 대응될 수 있다. 예를 들어, 총 8 개의 컬럼 중, 2 개의 컬럼을 1 개의 그룹으로 분류하면, 먹스의 개수는 4 개가 되며, 예를 들어, 총 8 개의 컬럼 중, 4 개의 컬럼을 1 개의 그룹으로 분류하면, 먹스의 개수는 2 개가 될 수 있다. 상기 각 그룹으로 분류되는 컬럼의 개수는, 예를 들어, 다양한 터치 검출 방식 등에 따라 임의로 변경될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 예를 들어, 터치 검출을 위해 로우(row) 방향으로 스캔 동작을 수행하되, 기수(odd) 필드(또는 기수 컬럼)와 우수(even) 필드(또는 기수 컬럼)를 구분하여 순차적으로 스캔하는 터치 검출 방식을 예로 들어, 상세히 설명한다.
상기 각 그룹 내의 터치 센서들은, 다수의 블록(Block)으로 분류될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 그룹(Group1) 내의 8 개의 터치 센서들 중, 제1 컬럼의 제1 및 제2 터치 센서(T11, T21)는, 제1 블록(Block1)으로 분류되고, 제1 컬럼의 제3 및 제4 터치 센서(T21, T41)는, 제2 블록(Block2)으로 분류되고, 제2 컬럼의 제1 및 제2 터치 센서(T21, T22)는, 제3 블록(Block3)으로 분류되고, 제2 컬럼의 제3 및 제4 터치 센서(T32, T42)는, 제4 블록(Block4)으로 분류될 수 있다.
여기서, 각 그룹 내의 블록의 개수는, 각 먹스의 입력 포트의 개수에 대응될 수 있다. 예를 들어, 제1 그룹을 4 개의 블록으로 분류하면, 제1 먹스의 입력 포트의 개수는 4 개가 되며, 예를 들어, 제1 그룹을 2 개의 블록으로 분류하면, 제1 먹스의 입력 포트의 개수는 2 개가 될 수 있다. 상기 각 그룹 내의 블록의 개수는, 예를 들어, 다양한 터치 검출 방식 등에 따라 임의로 변경될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 분류된 제1 그룹 내의 구성을 예시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 각 그룹은, 동일한 개수의 블록으로 분류될 수 있고, 각 블록은, 동일한 개수의 터치 센서와 센서 스위치를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 그룹(Group1)은, 제1 내지 제4 블록(Block 1~4)으로 분류될 수 있고, 상기 제1 내지 제4 블록(Block1~4)은, 각각 2 개의 터치 센서들과 2 개의 센서 스위치들(SW1, 2)을 포함할 수 있다.
상기 센서 스위치(SW)는, 상기 센서 스위치에 접속된 터치 센서가, 터치 검출을 위해 터치 커패시턴스(Ct)를 생성하는 센싱 패드(sensing pad)의 동작 상태가 되거나, 터치 미검출을 위해 상기 터치 커패시턴스(Ct)를 생성하지 않는 난센싱 패드(non-sensing pad)의 동작 상태가 되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 센서 스위치(SW)는, 예를 들어, 상태 전환 스위치(state conversion SW) 등과 같이 임의의 다른 명칭으로 다양하게 일컬어질 수 있다.
상기 제1 내지 제4 블록(Block1~4)에는, 제1 스위치 제어신호(S_CTL1)와 제2 스위치 제어신호(S_CTL2)가, 각각 동시에 인가되며, 각 블록 내의 제1 센서 스위치(SW1)와 제2 센서 스위치(SW2)는, 해당 블록 내의 제1 터치 센서와 제2 터치 센서가, 서로 다른 동작 상태가 되도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 내지 제4 블록(Block 1~4) 내에 포함된 각각의 제1 터치 센서들(T11, T31, T12, T32)은, 센싱(sensing) 패드의 동작 상태가 됨과 동시에, 상기 제1 내지 제4 블록 내에 포함된 각각의 제2 터치 센서들(T21, T42, T22, T42)은, 난센싱(non-sensing) 패드의 동작 상태가 될 수 있다.
상기 제1 그룹에 속하는 제1 먹스(230)에는, 상기 제1 그룹에 속하는 블록의 개수에 대응되는 입력 포트들이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 먹스(230)에는, 4 개의 입력 포트(I1~I4)와 1 개의 출력 포트(O1)가 구비될 수 있고, 상기 제1 및 제2 스위치 제어 신호(S_CTL1, S_CTL2)와 연동되는 먹스 제어 신호(M_CTL)가 인가될 수 있다.
예를 들어, 상기 먹스 제어 신호(M_CTL)는, 상기 제1 내지 제4 블록(Block 1~4)) 내에서, 각각 센싱(sensing) 패드로 동작하는 4 개의 터치 센서들 중, 하나를 순차적으로 선택하기 위한 제어 신호로서, 상기 제1 및 제2 스위치 제어 신호(S_CTL1, S_CTL2)와 연동될 수 있다.
여기서, 상기 먹스와 상기 센서 스위치는, 전술한 바와 같이, 상기 터치 드라이브 IC의 외부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 터치 스크린 패널 상에 배치되거나, 상기 터치 스크린이 적용되는 디스플레이 상에 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 먹스의 구성을 예시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 먹스에는 다수의 입력 포트들과 하나의 출력 포트가 구비될 수 있고, 상기 먹스에 인가되는 먹스 제어 신호는, 상기 스위치 제어 신호들과 연동될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 먹스(230)에는, 4 개의 입력 포트(I1~I4)와 1 개의 출력 포트(O1)가 구비될 수 있고, 상기 제1 및 제2 스위치 제어 신호(S_CTL1, S_CTL2)와 연동되는 먹스 제어 신호(M_CTL)가 인가될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 먹스(230)는, 제1 입력 포트(I1)를 선택하여, 상기 제1 블록(Block1) 내에서 센싱 패드로 동작하는 제1 터치 센서(T11)를 선택하고, 이후, 제2 입력 포트(I2)를 선택하여, 상기 제2 블록(Block2) 내에서 센싱 패드로 동작하는 제1 터치 센서(T31)를 선택하고, 이후, 제3 입력 포트(I3)를 선택하여, 상기 제3 블록(Block3) 내에서 센싱 패드로 동작하는 제1 터치 센서(T12)를 선택하고, 이후, 제4 입력 포트(I4)를 선택하여, 상기 제4 블록 내에서 센싱 패드로 동작하는 제1 터치 센서(T32)를 선택할 수 있다.
즉, 상기 제1 먹스(230)는, 상기 제1 및 제2 스위치 제어 신호와 연동하는 상기 먹스 제어 신호(M_CTL)에 의해 순차적으로 스위칭 되어, 센싱 패드로 동작 중인 제1 내지 제4 블록 내의 제1 터치 센서들(T11, T31, T12, T32)을 차례 대로 선택할 수 있다.
이후, 상기 제1 먹스(230)는, 제1 입력 포트(I1)를 선택하여, 상기 제1 블록 내에서 센싱 패드로 동작하는 제2 터치 센서(T21)를 선택하고, 이후, 제2 입력 포트(I2)를 선택하여, 상기 제2 블록 내에서 센싱 패드로 동작하는 제2 터치 센서(T41)를 선택하고, 이후, 제3 입력 포트(I3)를 선택하여, 상기 제3 블록 내에서 센싱 패드로 동작하는 제2 터치 센서(T22)를 선택하고, 이후, 제4 입력 포트(I4)를 선택하여, 상기 제4 블록 내에서 센싱 패드로 동작하는 제2 터치 센서(T42)를 선택할 수 있다.
즉, 상기 제1 먹스(230)는, 상기 제1 및 제2 스위치 제어 신호와 연동하는 상기 먹스 제어 신호(M_CTL)에 의해 순차적으로 스위칭 되어, 센싱 패드로 동작 중인 제1 내지 제4 블록 내의 제2 터치 센서들(T21, T41, T22, T42)을 차례 대로 선택할 수 있다. 이에 따라, 터치 검출의 스캔 동작을 블록 단위로 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 분류된 제1 블록 내의 센서 스위치들의 구성을 예시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 블록 내에는, 동일한 개수의 터치 센서들과 센서 스위치들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 블록(Block1)에는, 제1 및 제2 터치 센서들(T11, T21)과 제1 및 제2 센서 스위치들(SW1, SW2)이 포함될 수 있다.
상기 센서 스위치는, 상기 센서 스위치에 접속된 터치 센서가, 센싱(sensing) 패드의 동작 상태, 또는 난센싱(non-sensing) 패드의 동작 상태가 되도록 하기 위해, 1 개 이상의 상태 전환 포트들을 구비할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 센서 스위치(SW1)와 상기 제2 센서 스위치(SW2)에는, 각각 제1 내지 제3 포트들(S, D, G)이 구비될 수 있고, 상기 제1 포트(S)는, 터치 센서와 먹스를 연결시키기 위한 링크(Link) 포트일 수 있고, 상기 제2 포트(D)는, 터치 센서와 드라이빙 전압을 연결시키기 위한 드라이빙 전압(Vdrv) 포트일 수 있고, 상기 제3 포트(G)는, 터치 센서와 그라운드를 연결하기 위한 그라운드(GND) 포트일 수 있다.
여기서, 상기 드라이빙 전압은, 하이 레벨과 로우 레벨로 교번되는 DC 전압으로서, 도 2를 참조로 전술한 바 있는, 상기 전압 생성부(248)에 의해 공급되는 터치 구동 전압일 수 있다.
상기 제1 포트(S)와 상기 제3 포트(G) 사이에 존재하는 상기 제2 포트(D)는, 삭제되거나, 또는 2 개 이상의 포트들(D1, D2)로 확대될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 포트(S1)와 연결되어 센싱 패드로 동작하는 터치 센서를 기준으로, 동일 컬럼 내에서, 상하 방향으로 인접된 터치 센서들이, 상기 제2 포트(D)와 연결되어 난센싱 패드들로 동작하는 경우, 상기 센싱 패드의 센서 신호선과, 상기 난센싱 패드들의 센서 신호선들 사이에는, 선간 커패시턴스가 발생하게 되며, 상기 선간 커패시턴스를 이용하여, 터치 검출의 감도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 선간 커패시턴스를 이용하여, 터치 검출의 감도를 향상시키는 구체적인 기술 내용은, 본 출원인의 한국등록특허 제10-1602842호에 이미 상세하게 기재되어 있으므로, 이하에서는 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 센서 스위치(SW1)에는, 상기 제1 센서 스위치와 연결된 터치 센서(T11)를 센싱 패드로 동작시키기 위해, 서로 다른 3 개의 스위치 제어 신호(S_CTL1-1, S_CTL1-2, S_CTL1-3)가 인가될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 센서 스위치(SW1)의 제1 포트(S)는, S_CTL1-1 신호에 의해 온되고, 나머지 제2 포트(D)와 제3 포트(G)는, S_CTL1-2 신호와 S_CTL1-3 신호에 의해 오프되어, 상기 제1 센서 스위치에 접속된 터치 센서(T11)는, 센싱 패드의 동작 상태가 될 수 있다.
한편, 상기 제2 센서 스위치(SW2)에는, 상기 제2 센서 스위치와 연결된 터치 센서(T21)를 난센싱 패드이면서, 드라이빙 전압이 인가되도록 하기 위해, 서로 다른 3 개의 스위치 제어 신호(S_CTL2-1, S_CT21-2, S_CTL2-3)가 인가될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 센서 스위치(SW2)의 제2 포트(D)는, S_CTL2-2 신호에 의해 온되고, 나머지 제1 포트(S)와 제3 포트(G)는, S_CTL2-1 신호와 S_CTL2-3 신호에 의해 오프되어, 상기 제2 센서 스위치에 접속된 터치 센서(T21)는, 난센싱 패드이면서 드라이빙 전압이 인가되는 동작 상태가 될 수 있다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 제1 컬럼의 터치 센서들에 대한 동작 상태의 변화를 예시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 대한 구체적인 설명의 편의를 위해, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 컬럼(Col1) 내에 14 개의 터치 센서들이 포함되고, 상기 제1 컬럼(Col1)이, 제1 블록(Block1)과 제2 블록(Block2)으로 분류된 예를 들어 설명한다.
전술한 바와 같이, 각 블록에는, 동일한 개수의 터치 센서들과 센서 스위치들이 포함되므로, 상기 제1 블록과 상기 제2 블록에는, 각각 7 개의 터치 센서들과 7 개의 센서 스위치들이 포함된다.
상기 제1 블록과 상기 제2 블록에는, 상기 7 개의 센서 스위치들을 제어하기 위한 제1 내지 제7 스위치 제어 신호들이 인가되며, 상기 제1 내지 제7 스위치 제어 신호들에 따라, 상기 제1 블록과 상기 제2 블록의 각 첫 번째 터치 센서에서부터 일곱 번째 터치 센서까지 순차적으로, 센싱 패드의 동작 상태가 될 수 있다.
상기 센싱 패드를 기준으로, 동일 컬럼에서, 상하 방향에 인접된 다른 터치 센서들은, 난센싱 패드이면서 드라이빙 전압이 인가될 수 있고, 나머지 다른 터치 센서들은, 난센싱 패드이면서 그라운드가 접속될 수 있다.
도 6을 참조하면, 동작 시간 t1에서, 제1 블록과 제2 블록의 제1 터치 센서들은, 각각 센싱 패드(SP)가 되고, 상기 제1 블록과 제2 블록의 제2, 제3, 제6, 제7 터치 센서들은, 각각 드라이빙 전압이 인가되는 난센싱 패드(NP-V)가 되고, 상기 제1 블록과 제2 블록의 제4, 제5 터치 센서들은, 각각 그라운드와 접속되는 난센싱 패드(NP-G)가 될 수 있다.
이후, 동작 시간 t2에서, 제1 블록과 제2 블록의 제2 터치 센서들은, 각각 센싱 패드(SP)가 되고, 상기 제1 블록과 제2 블록의 제1, 제3, 제4, 제7 터치 센서들은, 각각 드라이빙 전압이 인가되는 난센싱 패드(NP-V)가 되고, 상기 제1 블록과 제2 블록의 제5, 제6 터치 센서들은, 각각 그라운드와 접속되는 난센싱 패드(NP-G)가 될 수 있다.
이후, 동작 시간 t3에서, 제1 블록과 제2 블록의 제3 터치 센서들은, 각각 센싱 패드(SP)가 되고, 상기 제1 블록과 제2 블록의 제1, 제2, 제4, 제5 터치 센서들은, 각각 드라이빙 전압이 인가되는 난센싱 패드(NP-V)가 되고, 상기 제1 블록과 제2 블록 내의 제5, 제6 터치 센서들은, 각각 그라운드와 접속되는 난센싱 패드(NP-G)가 될 수 있다.
이후, 도 6에 도시한 바와 같이, 각각의 동작 시간 t4~t7에서, 상기 센싱 패드(SP)와 상기 난센싱 패드(NP-V, NP-G)를, 각 블록 내에서 순차적으로 변경할 수 있다. 여기서, 제1 블록과 제2 블록은, 전술한 바와 같이, 제1 먹스에 대응되는 제1 그룹에 속하므로, 상기 제1 블록에서 순차적으로 변경되는 센싱 패드들이, 상기 제1 먹스의 제1 포트를 통해 순차적으로 출력되고, 이후, 상기 제2 블록에서 순차적으로 변경되는 센싱 패드들이, 상기 제1 먹스의 제1 포트를 통해 순차적으로 출력된다.
이에 따라, 상기 제1 컬럼에 속하는 14 개의 터치 센서들을 순차적으로 스캔하는 결과가 된다. 한편, 상기 각 블록 내에서, 상기 센싱 패드(SP)와, 상기 그라운드에 연결된 난센싱 패드(NP-G) 사이에 존재하는, 상기 드라이빙 전압이 인가되는 난센싱 패드(NP-V)의 개수는, 예를 들어, 도 6의 동작 시간 t4에 도시한 바와 같이, 2 개이거나, 영(zero), 1 개 또는 3 개 이상일 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출을 위한 스캔 과정을 예시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 대한 구체적인 설명의 편의를 위해, 도 7에 도시한 바와 같이, 각 컬럼 내에 6 개의 터치 센서들이 포함되고, 이웃하는 2 개의 컬럼들이 1 개의 그룹으로 분류되고, 각 컬럼 내의 6 개의 터치 센서들 중 세로 방향의 3 개의 터치 센서들이 각 블록으로 분류된 예를 들어 설명한다.
도 7을 참조하면, 터치 검출을 위해 로우(row) 방향으로 스캔 동작을 수행하되, 기수(odd) 필드(또는 기수 컬럼)와 우수(even) 필드(또는 우수 컬럼)를 구분하여 순차적으로 스캔하는 터치 검출 방식에서, 제1 블록 스캔 동작(Block1-Scan)을 수행하기 위한 동작 시간 T1이 되면, 각 그룹 내의 제1 블록에 속하는 터치 센서들이 순차적으로 센싱 패드가 된다.
이후, 제2 블록 스캔 동작(Block2-Scan)을 수행하기 위한 동작 시간 T2이 되면, 각 그룹 내의 제2 블록에 속하는 터치 센서들이 순차적으로 센싱 패드가 되고, 이후, 제3 블록 스캔 동작(Block3-Scan)을 수행하기 위한 동작 시간 T3이 되면, 각 그룹 내의 제3 블록에 속하는 터치 센서들이 순차적으로 센싱 패드가 된다.
이후, 제4 블록 스캔 동작(Block4-Scan)을 수행하기 위한 동작 시간 T4이 되면, 각 그룹 내의 제4 블록에 속하는 터치 센서들이 순차적으로 센싱 패드가 된다.
이에 따라, 상기 제1 블록과 제2 블록에 대한 스캔 동작을 순차적으로 수행하는 기수 필드의 스캔 동작을 수행하고, 이후, 상기 제3 블록과 제4 블록에 대한 스캔 동작을 순차적으로 수행하는 우수 필드의 스캔 동작을 수행함으로써, 상기 기수 필드와 상기 우수 필드의 스캔 결과를 합산하여, 하나의 프레임(frame)에 대한 터치 검출의 스캔 결과를 획득할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 터치 드라이브 IC(TDI)로부터 직접 인가되는 전압에 의해 동작되는 터치 센서를 포함하는 터치 스크린의 구성을 예시한 도면이다.
도 8는 도 2에 도시된 먹스와 센서 스위치를 구비한 터치 스크린의 구성보다 추가적으로 더 축소된 센서 스위치의 제어 포트와 입력 포트의 신호선의 개수를 갖는 터치 스크린의 다른 구성을 예시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 먹스와 센서 스위치를 구비한 터치 스크린의 구성에서 각각의 센서 스위치는 센서 스위치는 3개의 트랜지스터를 포함하고, 입력포트를 3개 그리고 상태전환포트로서 역할을 하는 제어포트 3개 그리고 1개의 센서 연결 포트 구체적으로, 7개의 포트가 필요했다.
또한, 터치 센서에 인가되던 2개의 고정전압 (GND, Vdrv)은 별도의 전압원으로부터 인가되어, 난센싱 상태(Vdrv)에서 난센싱 상태(GND)로 변환될 때 순간적인 쇼트(short)를 방지하기 위하여 중간에 플로팅 상태(floating state)를 추가적으로 유지하여야 하는 문제가 있었다.
난센싱 상태(Vdrv)에서 난센싱 상태(GND)로 변환할 때 또는 난센싱 상태(GND)에서 난센싱 상태(Vdrv)로 변환할 때 플로팅 상태를 거침으로써 전체적인 센싱 시간이 길어지고 터치 스크린의 제어가 복잡해지는 문제가 있었다.
또한, 디스플레이의 사이즈가 커질수록 터치센서 각각에 연결되는 센서 스위치의 개수도 늘어나며 각각의 센서 스위치를 제어하기 위한 제어 포트와 입력 포트의 신호선도 늘어나게 된다.
따라서, 도 2의 다수의 먹스와 센서 스위치가 구비된 터치스크린에서 센서 스위치의 제어 포트와 입력 포트의 신호선의 개수를 줄이는 것은 항상 요구되는 기술적 문제이다.
전체적인 센싱 시간이 길어지는 문제와 신호선의 개수를 동시에 해결하기 위하여, 도 8에 도시된 실시의 예에서는 터치 드라이브 IC(TDI)로부터 직접 인가되는 전압(S_OUT_U1, S_OUT_D1)(870)에 의해 동작되는 터치 센서를 포함하는 터치 스크린(800)을 포함한다.
또한, 터치 드라이브 IC(TDI)로부터 직접 인가되는 전압은 프로그램 가능한 전압으로서 전압의 종류를 다양하게 제공할 수 있고(예를 들어, HIGH/LOW DC 전압, Square Wave, Hi-z(Tri-state)), Fast Switching 신호를 센서 스위치(SWxx)에 공급하여 효율 높은 터치 스크린을 구현할 수 있다. 그리고 도 8의 실시예에 따르면, Line sensing & Frame sensing을 하기 위한 상태전환이 용이하다.
도 9는 도 8의 실시예에 따라 분류된 제1 그룹 내의 구성을 예시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 그룹(Group1)은, 제1 내지 제4 블록 (Block 1~4)으로 분류될 수 있고, 상기 각 블록(Block1 ~ Block4)은 각각 2 개의 터치 센서들(예:T11, T21)과 2 개의 센서 스위치(예 : SW11, SW21)을 포함할 수 있다.
상기 센서 스위치(예 : SW11)은 접속된 터치 센서가, 터치 검출을 위한 센싱 패드(sensing pad)로 동작할 수 있도록 하거나, 터치 검출을 하지 않는 난 센싱 패드(non-sensing pad)로 동작할 수 있도록 Vdrv, GND, 또는 특정 전압을 인가할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 블록(Block1~4)에는, 제1 스위치 제어신호 S_CTL1(S1: G13)와 제2 스위치 제어신호 S_CTL2(S2: G24)가, 각각 동시에 인가되며, 각 블록 내의 제1 센서 스위치(예:SW11)와 제2 센서 스위치(예:SW21)는, 해당 블록 내의 제1 터치 센서와 제2 터치 센서가, 서로 다른 동작 상태가 되도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 내지 제4 블록(Block 1~4) 내에 포함된 각각의 제1 터치 센서들(T11, T31, T12, T32)은, 센싱(sensing) 패드의 동작 상태가 됨과 동시에, 상기 제1 내지 제4 블록 내에 포함된 각각의 제2 터치 센서들(T21, T41, T22, T42)은, 난센싱(non-sensing) 패드의 동작 상태가 될 수 있다.
상기 제1 그룹에 속하는 제1 먹스(940)에는, 상기 제1 그룹에 속하는 블록의 개수에 대응되는 입력 포트들이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 먹스(940)에는, 4 개의 입력 포트(I1~I4)와 1 개의 출력 포트(O1)가 구비될 수 있고, 상기 SW11와 SW21의 제어 신호(S_CTL1(S1:G13), S_CTL2(S2:G24))와 연동되는 4개의 먹스 제어 신호(M_CTL)가 인가될 수 있다.
예를 들어, 상기 먹스 제어 신호(M_CTL)는, 상기 제1 내지 제4 블록 (Block 1~4)) 내에서, 각각의 센싱(sensing) 패드들이 상부와 하부로 구분 동작되는데 상부 4개의 터치 센서(예: T11, T12, T31, T32)가 상기 센서 스위치 (예:SW11, SW12, SW31, SW32)의 제어신호 S_CTL1(S1:G13) 에 의거 선택되면 하나씩 순차적으로 선택하여 센싱(Sensing)한다. 한편 하부 4개의 터치 센서(예: T21, T22, T41, T42)가 상기 센서 스위치 (예:SW21, SW22, SW41, SW42)의 제어신호 S_CTL2(S2:G24) 에 의거 선택되면 하나씩 순차적으로 선택하여 센싱(Sensing)한다.
여기서, 상기 먹스와 상기 센서 스위치는 전술한 바와 같이 상기 터치 드라이브 IC의 외부에 배치될 수 있으며, 터치 스크린 패널 주변의 기판 상에 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라, 하나의 블록 내에는 동일한 개수의 터치 센서들과 센서 스위치들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 블록(Block1)에는, 제1 및 제2 터치 센서들(T11, T21)과 제1 및 제2 센서 스위치(SW11, SW21)이 포함될 수 있다.
상기 센서 스위치(SW11, SW21)는 접속된 터치 센서가 센싱 (sensing) 패드의 동작 상태, 또는 난센싱(non-sensing) 패드의 동작 상태가 되도록, 1 개 이상의 상태 전환 포트들(S_CTL1, S_CTL2)을 구비할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 센서 스위치(SW11, SW31, SW12, SW42)와 상기 제2 센서 스위치 (SW21, SW41, SW22, SW42)에는, 각각 2 포트들((S_IN1, GPIO_U1),(S_IN2, GPIO_D1),(S_IN3, GPIO_U1),(S_IN4, GPIO_D1)) 이 구성될 수 있고, 상기 제1 포트(S_IN1-4)는, 터치 센서와 먹스를 연결시키기 위한 링크(Link) 포트일 수 있고, 상기 제2 포트(GPIO_U1/D1)는, 터치 센서에 드라이빙 전압을 연결시키기 위한 드라이빙(Vdrv) 전압 또는 GND 전압을 인가하기 위한 GND전압 또는 별도의 전압을 인가하기위한 포트 일 수 있다. 본 예시에서 상기 제2 포트 (GPIO-U1/D1)는 Block의 상부에 GPIO-U1이 하부에 GPIO-D1이 각각 하나씩 총 2개의 난 센싱(Non Sensing) 전압을 인가하였는데 센서 설계에 따라 각 Row에 하나씩 인가할 수 있으며 이를 본 예시에 적용할 경우 총 4개의 드라이빙 전압이 제2포트 GPIO_1 ~ 4에 각각 인가할 수 있는 것은 당연하다.
여기서, 상기 드라이빙 전압은 하이 레벨과 로우 레벨로 교번되는 DC 전압 또는 소정 크기의 DC 전압으로서, Touch Driver IC(TDI)(950)에 의해 공급되는 터치 구동 전압일 수 있다.
도 10은 도 2와 도 8의 실시예에 따라 분류된 제1 블록 내의 센서 스위치들의 실시예의 구성을 예시한 도면이다.
도 10(a)는 도 2에 도시된 먹스와 센서 스위치를 사용하는 터치스크린의 실시예에서 사용한 센서 스위치의 구성을 예시한 도면이다. 도 10(a)에서의 난센싱 상태(Vdrv) 및 난센싱 상태(GND)은 별도의 외부 전압원으로부터 공급되어, 상기에서 언급된 바와 같이 터치 센싱 시간이 길어지고, 신호선의 개수가 늘어나는 문제가 있다.
센서 스위치는 센서 스위치에 접속된 터치 센서가 센싱 패드의 동작상태 또는 난센싱 패드의 동작 상태가 되도록 하기 위한 1개 이상의 상태 전환 포트들(S_CTL1~ S_CTL2)을 구비할 수 있다.
또한, 상기 센서 스위치에는 제1 내지 제3 포트들(SIN, Vdrv, GND)이 구비될 수 있고, 제1 포트(SIN)는 터치 센서와 먹스를 연결시키기 위한 링크(link) 역할을 하는 포트일 수 있고, 제 2 포트(Vdrv)는 상기 터치 센서가 난-센싱 패드로 동작하기 위한 드라이빙 전압을 연결시키는 드라이빙 전압(Vdrv) 포트일 수 있고, 제3 포트(GND)는 상기 터치 센서가 난-센싱 패드로 동작하기 위한 그라운드를 연결하기 위한 그라운드(GND)포트일 수 있다.
상기 드라이빙 전압은, 하이 레벨과 로우 레벨로 교번되는 DC전압으로서, TDI의 전압 생성부에 의해 공급되는 터치 구동 전압일 수 있다.
상기 터치 패드를 동작시키기 위해서는 상기 센서 스위치에 서로 다른 2개의 스위치 제어 신호(S_CTL1-1, S_CTL1-2)가 인가될 수 있으며, 상기 터치 패드를 센싱 패드로 동작 시키기 위해서는 터치 센서에 센싱 전압을 공급하는 제1 포트(SIN)는 S_CTL1-1의 S1 신호에 의해 온되고, 나머지 제2포트(Vdrv)와 제3포트(GND)는 S_CTL1의 D1 신호와 S_CTL1의 G1 신호에 의해 오프되어 터치 센서(T11)은 센싱 패드로 동작하게 된다.
이때, 센서 스위치는 3단자형 스위칭 소자 일 수 있으며, 상기 센서 스위치는 3개의 포트와 3개의 제어포트가 각각 필요하게 된다.
도 10(a)의 센서 스위치(SW11)는 7개의 IO 포트와 3개의 트랜지스터로 구성되며, 2개의 고정전압(GND, Vdrv)이 각각의 제어신호인 G1과 D1에 의해 별도의 외부 전압원으로부터 터치 센서에 GND 또는 Vdrv전압을 인가한다.
이에 반하여, 도 10(b)는 5개의 IO 포트와 2개의 트랜지스터로 구성되며, 도 8에 도시된 터치 드라이브 IC로부터 인가되는 프로그램 가능한 전압을 갖는 터치스크린의 센서 스위치의 구성을 예시한 도면이다. 도 10(b)에서는 설명의 명확성을 위하여 센서 스위치와 터치 드라이브 IC(TDI)사이의 먹스의 도시를 생략한다.
도 10(b)의 터치 드라이브 IC(TDI)의 1개의 전압포트(GD13)를 통해 터치 센서에 전압이 인가되는 것이 특징이다.
예를 들어, 도 5의 2개의 고정전압(GND, Vdrv)을 터치 드라이브 IC(TDI)의 1개의 전압포트(GD13)를 통해 공급할 수 있다.
터치 드라이브 IC(TDI)에서 인가되는 전압은 프로그램 가능한(Programmable) 전압으로서, 전압에 종류에 따라 여러개의 전압 소스를 별도 구비할 필요가 없다.
또한, 도 10(a)의 별도의 외부 전압원에 의한 전압 인가의 경우와 달리, 난센싱 상태(Vdrv)에서 난센싱 상태(GND)로 변환될 때 또는 난센싱 상태(GND)에서 난센싱 상태(Vdrv)로 변환될 때 중간에 플로팅 상태(floating state)로 플로팅 노이즈(Floating Noise)가 제거되어 터치 스크린의 전체 터치 센싱 시간이 단축된다.
상기 센서 스위치(SW11)의 제1 포트(SIN)는 터치 센서와 먹스를 연결시키기 위한 링크(link) 역할을 하는 포트일 수 있고, 제 2 포트(GD)는 상기 터치 센서가 난센싱 패드로 동작하기 위한 드라이빙 전압을 연결시키는 드라이빙 전압(Vdrv) 또는 GND 또는 Programmable 전압포트일 수 있다.
상기 TDI에서 센서 스위치의 전압포트를 통해 인가되는 전압은 상기 TDI의 센서 스위치 제어 신호(S_CTL1, S_CTL2)와 연동되며 터치 센서는 센싱 모드 또는 난센싱 모드로 동작하게 된다.
그리고, 이를 통해 로우(row) 단위로 센싱하는 라인 센싱(Line Sensing) 뿐만 아니라 전체 터치 센서를 센싱하는 프레임 센싱(Frame Sensing)도 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸런스 커패시터(balance capacitor)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 먹스(MUX)와 밸런스 커패스터(Balance Capacitor)의 구성을 예시한 도면이다.
종래 사용된 밸런스 커패스터는 터치 드라이브 IC(TDI)(1150)에 내장되었으나 센서 구조변화에 따라 커패시턴스가 커져 터치 드라이브 IC(TDI) 내장에 따른 IC 크기 증가와 가격 상승 등이 부담이 된다.
본 발명에서 밸런스 커패시터는 TFT 어레이 공정시 터치 스크린 패널 주변 기판 상에 형성될 수 있으며 이를 통해 터치 감도를 높이고, 콤팩트한 TDI 제작이 가능하고 원가절감 등을 기대할 수 있다.
본 발명에 따른 밸런스 커패시터는 디스플레이 TFT 어레이의 1st 금속층과 2nd 금속층이 서로 중첩되는 영역에서 형성되며, 1st 금속층은 게이트 전극, 2nd 금속 층은 소스 전극으로 사용될 수 있으며, 1st 금속층과 2nd 금속층 사이에는 절연층(SiN 또는 SiO2)이 형성될 수 있다.
또한, 밸런스 커패시터들을 충전 시키기 위한 드라이빙 전압(예 : Vdrv)가 인가될 수 있으며, Vdrv는 소정 크기의 DC전압 또는 하이 레벨과 로우 레벨로 교번하는 DC 전압 또는 TDI의 전압 생성부에 의해 공급되는 터치 구동 전압일 수 있다.
밸런스 커패시터(balance capacitor)(1160)는 제1 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어, 터치 센서의 터치 커패시턴스의 터치 감도를 향상시킨다.
밸런스 커패시터는 먹스 출력단과 터치 드라이브 IC Sensing port 사이에 증착되고, 밸런스 커패시터는 먹스의 출력포트와 터치 드라이브 IC의 입력 포트를 연결하는 신호선 상에 증착되는 것을 특징으로 한다.
상기 밸런스 커패시턴스는 아래의 산술식을 통해 계산될 수 있다.
C = εr x ε0 x A/D[F]
A = 중첩되는 면적 ( X x Y)
D = 거리 (≒ 0.12μm, SiO2)
Εr = 유전체의 유전율 (SiO2 : 4.6)
ε0 = 진공상태의 유전율 (8.854 x 10-12)
본원 발명에 따른 터치 스크린은, 별개의 적어도 2개 이상의 상태(예를 들어, 3개의 별개의 상태)로 유지될 수 있는 복수의 터치 센서들을 포함한다.
본원 발명에 따른 터치 스크린은, 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터로 구성되어, 상기 터치 센서들 각각을 독립적으로 제어할 수 있는 복수의 센서 스위치들을 포함한다. 도 5에 도시된 실시예와 달리 2개의 트랜지스터로 센서 스위치로 구성함으로써 신호선의 개수를 줄일 수 있다.
본원 발명에 따른 터치 스크린은, 상기 터치 센서들을 복수의 그룹으로 그룹화하고, 각 그룹을 복수의 블록으로 블록화하여 상기 터치 센서들을 블록 단위로 제어하는 복수의 먹스(MUX)들을 포함한다.
본원 발명에 따른 터치 스크린은, 센싱 상태의 적어도 하나 이상의 터치 센서에 생성된 터치 커패시턴스에 기초하여 터치를 검출하고, 난센싱 상태의 복수의 터치 센서에 인가되는 전압을 제공하는 터치 드라이브 IC를 포함한다.
본원 발명에 따른 터치 스크린에서, 상기 센싱 상태의 터치 센서는 상기 센서 스위치에 접속되어 상기 먹스를 통하여 상기 터치 드라이브 IC에 연결되는 센싱 상태이다.
본원 발명에 따른 터치 스크린에서, 상기 난센싱 상태의 터치 센서는 터치 커패시턴스가 생성되지 않고, 임의의 DC 전압 또는 그라운드(GND) 전압이 인가되는 난센싱 상태이다.
본원 발명에 따른 터치 스크린에서, 상기 난센싱 상태는 터치 센서에 인가되는 전압에 따라 두개 이상의 서브 상태로 분할되고, 상기 난센싱 상태는 터치 센서에 인가되는 전압은 상기 터치 드라이브 IC에 의해 프로그램 가능한 전압이다.
본원 발명에 따른 터치 스크린에서, 각각의 상기 서브 상태에서 터치 센서에 인가되는 전압은 서로 다르고, HIGH/LOW DC 전압, 스퀘어 웨이브(Square Wave) 전압, Hi-z(Tri-state)전압 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이상, 상세히 설명한 본 발명의 각 실시예들은, 개별적으로 실시되거나, 또는 서로 결합되어 혼용 실시될 수도 있다. 이와 같이 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
800: 터치 스크린 810: 터치 센서
830: 센서 스위치 840 : 먹스
850: 터치 드라이브 IC

Claims (15)

  1. 별개의 적어도 2개 이상의 상태로 유지될 수 있는 복수의 터치 센서들;
    제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하여, 상기 터치 센서들 각각을 독립적으로 제어할 수 있는 복수의 센서 스위치들;
    상기 터치 센서들을 복수의 그룹으로 그룹화하고, 각 그룹을 복수의 블록으로 블록화하여 상기 터치 센서들을 블록 단위로 제어하는 복수의 먹스(MUX)들; 및
    센싱 상태의 적어도 하나 이상의 터치 센서에 생성된 터치 커패시턴스에 기초하여 터치를 검출하고, 난센싱 상태의 복수의 터치 센서에 인가되는 전압을 제공하는 터치 드라이브 IC를 포함하되,
    상기 난센싱 상태는 터치 센서에 인가되는 전압에 따라 두개 이상의 서브 상태로 분할되고, 상기 난센싱 상태는 터치 센서에 인가되는 전압은 상기 터치 드라이브 IC에 의해 프로그램 가능한 전압인 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센싱 상태의 터치 센서는 상기 센서 스위치에 접속되어 상기 먹스를 통하여 상기 터치 드라이브 IC에 연결되는 센싱 상태이고,
    상기 난센싱 상태의 터치 센서는 터치 커패시턴스가 생성되지 않고, 임의의 DC 전압 또는 그라운드(GND) 전압이 인가되는 난센싱 상태인 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    각각의 상기 서브 상태에서 터치 센서에 인가되는 전압은 서로 다르고, HIGH/LOW DC 전압, 스퀘어 웨이브(Square Wave) 전압, Hi-z(Tri-state)전압 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 스위치와 상기 먹스의 제어 신호는 상기 터치 드라이브 IC로부터 인가되는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 그룹의 개수는, 상기 먹스의 개수에 대응되고,
    상기 각 그룹 내의 블록의 개수는, 상기 각 먹스의 입력 포트의 개수에 대응되는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 스위치들과 상기 먹스들은, 상기 터치 드라이브 IC의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 스위치들과 상기 먹스들은, 상기 터치 센서들이 배열되는 터치 스크린 패널 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 스위치는, 상기 센서 스위치에 접속된 터치 센서를, 상기 먹스에 연결하기 위한 제1 포트와, 상기 난센싱 상태의 전압을 인가하기 위한 제 2 포트를 포함하는, 터치 스크린.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 드라이브 IC는, 상기 센서 스위치들을 제어하기 위한 스위치 제어 신호와, 상기 먹스들을 제어하기 위한 먹스 제어 신호를 연동시켜, 상기 각 블록 단위로 터치 검출 스캔 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 먹스 제어 신호는, 각 먹스에 대해 동일하게 인가되고,
    상기 스위치 제어 신호는, 각 블록에 대해 동일하게 인가되는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 터치 드라이브 IC는, 상기 각 블록 단위로 터치 검출 스캔 동작을 수행하는 동안, 상기 각 블록 내의 센서 스위치들로, 서로 다른 스위치 제어 신호들을 인가하는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터의 소스 단자에 연결된 밸런스 커패시터(balance capacitor)를 더 포함하여, 상기 터치 센서의 터치 커패시턴스의 터치 감도를 향상시키는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 밸런스 커패시터는 상기 먹스와 상기 터치 드라이브 IC 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 밸런스 커패시터는 상기 먹스의 출력포트와 상기 터치 드라이브 IC의 입력 포트를 연결하는 신호선상에 증착되는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린.


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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140354572A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 Boe Technology Group Co., Ltd. Array substrate, touch panel and driving method thereof, and display device
JP2018160259A (ja) 2018-05-28 2018-10-11 株式会社半導体エネルギー研究所 タッチパネル

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101453026B1 (ko) * 2012-06-04 2014-11-03 주식회사 아이피시티 기생 정전용량을 감쇄하는 터치 검출 장치
KR102335789B1 (ko) * 2017-06-08 2021-12-08 주식회사 지2터치 먹스와 센서 스위치를 구비한 터치 스크린
KR102335790B1 (ko) * 2017-06-15 2021-12-08 주식회사 지2터치 먹스와 센서 스위치를 구비한 터치 스크린

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140354572A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 Boe Technology Group Co., Ltd. Array substrate, touch panel and driving method thereof, and display device
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