KR102332425B1

KR102332425B1 - 터치 센싱장치

Info

Publication number: KR102332425B1
Application number: KR1020150093289A
Authority: KR
Inventors: 이상용; 장경진; 박재규; 조영우
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2021-12-01
Also published as: CN106325634B; US9733778B2; CN106325634A; KR20170003806A; US20170003780A1

Abstract

본 발명의 터치 센싱장치는 터치센서, 수신부, 제1 및 제2 적분기, 아날로그 디지털 변환기 및 알고리즘 실행부를 포함한다. 터치센서는 터치 구동신호를 입력받는다. 수신부는 터치센서의 정전용량에 따라 변하는 터치 구동신호의 전압을 수신한다. 제1 적분기는 수신부로부터의 전압을 1차 누적한다. 제2 적분기는 제1 적분기의 출력전압을 수신하여 2차 누적한다. 아날로그 디지털 변환기는 제2 적분기의 출력전압을 수신하여 이진의 터치데이터로 변환한다. 알고리즘 실행부는 터치데이터를 분석하여 터치 입력 좌표를 계산한다.

Description

터치 센싱장치{TOUCH SENSING APPARATUS}

본 발명은 터치 센싱장치에 관한 것이다.

유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전기, 전자 기기 등의 통신을 가능하게 하여 사용자가 기기를 쉽게 자신이 원하는 대로 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 있으며, 터치 UI는 휴대용 정보기기에 기본적으로 설치되고 있는 추세에 있다. 터치 UI를 구현하기 위하여, 가전기기나 휴대용 정보기기의 표시소자 상에 터치 센싱장치가 설치된다.

정전 용량 방식의 터치 센싱장치는 기존의 저항막 방식에 비하여 내구성과 선명도가 높고, 멀티 터치 인식과 근접 터치 인식이 가능하여 다양한 어플리케이션에 적용될 수 있는 장점이 있다. 정전 용량 방식의 터치 센싱장치는 터치센서가 표시소자 상에 접착되거나 표시소자의 표시패널에 내장되므로 화소들과 전기적으로 커플링되어 있다.

터치 센싱장치는 터치 센서의 정전 용량 변화를 감지하여 터치 센서에 터치가 일어난지를 판단하는데, 외부 터치에 의해서 터치 센서의 정전 용량이 변화하는 양은 아주 작기 때문에 터치 유무를 판단하기가 쉽지는 않다.

터치 유무를 좀 더 정확히 판단하기 위해서는 터치 구동기간이 길게 확보되어야 한다. 하지만, 표시패널에 커플링되는 터치패널은 1 프레임 기간 내에서 표시패널과 시분할되어 구동되기 때문에, 터치 스크린 구동기간을 확보하기에는 어려움이 많다.

본 발명은 짧은 시간내에 터치 유무를 정확히 판단할 수 있는 터치 센싱장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 터치 센서로부터 수신한 전압을 다중 적분하고 이를 바탕으로 터치 유무를 판단하기 때문에 짧은 시간안에 터치 센서에 터치 이벤트가 일어난지를 정확히 판단할 수 있다.

특히, 본 발명은 짧은 시간안에 터치 센싱을 감지할 수 있기 때문에, 1 프레임 기간 내에서 표시패널 구동기간과 터치 스크린 구동기간을 각각 다수로 시분할 할 수 있다. 즉, 본 발명은 높은 주파수를 이용하는 고속 구동의 표시패널에 적용되어서도 터치 유무를 정확히 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 액정셀의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 배선 구조를 나타내는 평면도.
도 4는 도 3에 도시된 터치 스크린을 센싱하기 위한 터치 구동신호를 보여 주는 파형도이다.
도 5는 터치 센싱회로의 구성을 나타내는 블록도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 의한 터치 스크린의 등가 회로도.
도 7은 수신부가 센싱전압을 산출하는 원리를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 의한 다중 적분기를 나타내는 회로도.
도 9은 도 8에 도시된 다중 적분기의 모델링을 나타내는 도면.
도 10은 알고리즘 실행부가 터치 입력 좌표의 판단 유무를 산출하는 것을 나타내는 모식도.

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.

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.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 터치 패널을 포함하는 표시장치를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 제1 실시 예에 의한 표시장치는 표시패널(10), 표시패널 구동회로, 타이밍 콘트롤러(22), 터치 센싱회로(100) 등을 포함한다.

표시패널(10)은 두 장의 기판들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 기판들은 유리 기판, 플라스틱 기판, 필름 기판 등으로 제작될 수 있다. 표시패널(10)의 하부 기판에 형성된 픽셀 어레이는 데이터라인들(DL), 데이터라인들(DL)과 직교되는 게이트라인들(GL), 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함한다. 픽셀 어레이는 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 픽셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 화소전극들(1), 화소전극들에 접속되어 픽셀 전압을 유지시키는 스토리지 커패시터(Cst) 등을 더 포함한다.

표시패널(10)의 픽셀들은 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)에 의해 정의된 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀들 각각의 액정셀은 화소전극(1)에 인가되는 데이터전압과, 공통전극(2)에 인가되는 공통전압의 전압차에 따라 인가되는 전계에 의해 구동되어 입사광의 투과양을 조절한다. TFT들은 게이트라인으로부터의 게이트펄스에 응답하여 턴-온되어 데이터라인(11)으로부터의 전압을 액정셀의 화소전극(1)에 공급한다. 공통전극(2)은 하부 기판이나 상부 기판에 형성될 수 있다.

표시패널(10)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 포함할 수 있다. 표시패널(10)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(10)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다.

이러한 표시패널(10)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(10)의 배면에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(10)에 빛을 조사한다.

표시패널 구동회로는 데이터 구동회로(24)와 게이트 구동회로(26, 30)를 이용하여 입력 영상의 데이터를 표시패널(10)의 픽셀들에 기입한다.

데이터 구동회로(24)는 타이밍 콘트롤러(22)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 발생한다. 데이터 구동회로(24)는 타이밍 콘트롤러(22)의 제어 하에 데이터전압을 데이터라인들(DL)에 공급하고, 데이터전압의 극성을 반전시킨다.

게이트 구동회로(26, 30)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(10)의 라인을 선택한다. 게이트 구동회로는 레벨 시프터(Level shifter, 26)와, 쉬프트 레지스터(Shift register, 30)를 포함한다. 쉬프트 레지스터(30)는 GIP(Gate in panel) 방식으로 표시패널(10)의 기판에 직접 형성될 수 있다.

레벨 시프터(26)는 표시패널(10)의 하부 기판에 전기적으로 연결된 인쇄회로보드(Printed Circuit Board, 이하 "PCB"라 함)(20)에 형성될 수 있다. 레벨 시프터(26)는 타이밍 콘트롤러(22)의 제어 하에 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL) 사이에서 스윙하는 스타트펄스(VST)와 클럭신호들(CLK)을 출력한다. 게이트 하이 전압(VGH)은 표시패널(10)의 픽셀 어레이에 형성된 TFT의 문턱 전압 이상의 전압으로 설정된다. 게이트 로우 전압(VGL)은 표시패널(10)의 픽셀 어레이에 형성된 TFT의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다. 이러한 레벨 시프터(26)는 타이밍 콘트롤러(22)로부터 입력되는 스타트 펄스(ST), 제1 클럭(GCLK), 제2 클럭(MCLK)에 응답하여 각각 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL) 사이에서 스윙하는 스타트 펄스(VST)와 클럭신호(CLK)를 출력한다. 레벨 시프터(26)로부터 출력된 클럭신호들(CLK)은 순차적으로 위상이 시프트되어 표시패널(10)에 형성된 쉬프트 레지스터(30)로 전송된다.

쉬프트 레지스터(30)는 픽셀 어레이의 게이트 라인들(12)과 연결되도록 픽셀 어레이가 형성되는 표시패널(10)의 하부 기판 가장자리에 형성된다. 쉬프트 레지스터(30)는 종속적으로 접속된 다수의 스테이지들을 포함한다. 쉬프트 레지스터(30)는 레벨 시프터(26)로부터 입력되는 스타트펄스(VST)에 응답하여 동작하기 시작하고 클럭신호들(CLK)에 응답하여 출력을 시프트하여 표시패널(10)의 게이트라인들에 게이트펄스를 순차적으로 공급한다.

타이밍 콘트롤러(22)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터를 데이터 구동회로(24)의 IC(Integrated Circuit)들에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(22)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 클럭 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(24)와 게이트 구동회로(26, 30)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(22) 또는 호스트 시스템은 표시패널 구동회로와 터치 센싱회로(100)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 동기신호(SYNC)를 발생한다.

터치 센싱회로(100)는 터치 스크린의 정전 용량 터치센서(COM)들에 연결된 센싱라인(L1~L4)들에 터치 구동신호를 인가하여 터치 전후의 터치 구동신호 전압 변화나 터치 구동신호의 라이징 또는 폴링 에지 지연 시간을 카운트하여 터치(또는 근접) 입력 전후의 정전 용량 변화를 센싱한다. 터치 센싱회로(100)는 터치 스크린의 정전 용량 센서들로부터 수신된 전압을 디지털 데이터로 변환하여 터치 원시 데이터(Touch raw data)를 발생하고, 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 터치 원시 데이터를 분석하여 터치(또는 근접) 입력을 검출한다. 터치 센싱회로(100)는 터치(또는 근접) 입력 위치의 좌표를 포함한 터치 레포트(Touch report) 데이터를 호스트 시스템으로 전송한다.

호스트 시스템은 네비게이션 시스템, 셋톱박스, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 방송 수신기, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템은 스케일러(scaler)를 이용하여 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 표시패널(10)의 해상도에 맞는 포맷으로 변환하고 그 데이터와 함께 타이밍 신호를 타이밍 콘트롤러(22)에 전송한다. 또한, 호스트 시스템은 터치 센싱 회로(100)로부터 입력되는 터치 레포트 데이터 에 응답하여 터치(또는 근접) 입력과 연계된 응용 프로그램을 실행한다.

도 3은 자기 정전 용량 방식의 터치 스크린(TSP)에서 배선 구조를 보여 주는 평면도이다. 도 4는 도 3과 같은 터치 스크린(TSP)을 센싱하기 위한 터치 구동신호를 보여 주는 파형도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 자기 정전 용량 방식의 터치 스크린(TSP)은 터치센서(COM)를 포함한다. 터치센서(COM) 각각의 크기는 픽셀들 보다 큰 투명 도전 물질로 형성된다. 터치센서(COM) 각각은 다수의 픽셀들과 중첩된다. 터치센서(COM) 각각은 자기 정전 용량에 연결되어 터치 스크린 구동기간(T2) 동안 자기 정전 용량의 전극으로 이용된다.

터치 센싱회로(100)는 센싱라인들(L1~L4)을 통해 터치센서들(COM1~COMn)에 1:1로 연결될 수 있다. 도시하지 않은 공통 전압원은 표시패널 구동기간(T1) 동안 센싱라인들(L1~L4)을 통해 터치센서(COM)에 공통전압(Vcom)을 공급한다. 따라서, 터치센서(COM)은 표시패널 구동기간(T1) 동안 공통전극(2)으로 동작한다.

터치 센싱회로(100)는 표시패널 구동기간(T1) 동안 디스에이블(disable)되고, 터치 스크린 구동기간(T2) 동안 인에이블되어 도 4와 같은 터치 구동신호를 센싱라인들(L1~L4)에 동시에 공급한다.

도 5는 터치 센싱회로(100)와 터치센서(COM) 간의 연결을 나타내는 도면이다. 자기 정전 용량 방식의 터치 스크린(TSP)에서, 터치 센싱회로(100)의 입/출력 핀(pin) 수를 줄이기 위하여, 터치 센싱회로(100)와 센싱라인들(L1~L4) 사이에 도 5와 같이 멀티플렉서(multiplexer, 102)가 설치될 수 있다. 멀티플렉서(150)가 1:N(N은 2 이상 n 보다 작은 양의 정수) 멀티플렉서로 구현되는 경우에, 터치 센싱회로(100)에서 터치 구동신호가 출력되는 n/N 개의 입/출력 핀들이 멀티플렉서(150)의 입력 단자들에 연결된다. 멀티플렉서(150)에서 n 개의 출력 단자들은 센싱라인들(L1~L4)에 1:1로 연결된다. 따라서, 본 발명은 멀티플렉서(150)를 이용하여 터치 센싱회로(100)의 핀 수를 1/N 만큼 줄일 수 있다.

센싱라인들(L1~L4)이 3 개의 그룹들로 나뉜다면, 멀티플렉서(150)는 n/3 개의 입/출력 핀들(P1~Pn/3)을 제1 그룹의 센싱라인들에 연결하여 제1 그룹의 센싱라인들에 연결된 정전 용량 센서들에 터치 구동신호를 동시에 공급한다. 이어서, 멀티플렉서(150)는 n/3 개의 입/출력 핀들(P1~Pn/3)을 제2 그룹의 센싱라인들에 연결하여 제2 그룹의 센싱라인들에 연결된 정전 용량 센서들에 터치 구동신호를 동시에 공급한다. 이어서, 멀티플렉서(150)는 n/3 개의 입/출력 핀들(P1~Pn/3)을 제3 그룹의 센싱라인들에 연결하여 제3 그룹의 센싱라인들에 연결된 정전 용량 센서들에 터치 구동신호를 동시에 공급한다. 따라서, 터치 센싱회로(100)는 멀티플렉서(150)를 이용하여 n/3 개의 핀들을 통해 n 개의 투명 도전 블록 패턴(COM1~COMn)에 터치 구동신호를 공급할 수 있다.

터치 센싱회로(100)는 수신부(110), 다중 적분기(120) 및 샘플링 홀더부(130)를 포함한다. 수신부(110)는 터치센서(COM)의 정전 용량에 따라 변하는 터치 구동신호의 전압을 수신한다. 다중 적분기(120)는 수신부(110)로부터 전달받은 센싱전압을 2회 이상 누적한다. 이하, 후술하는 실시 예는 제1 적분기(121) 및 제2 적분기(122)를 포함하는 다중 적분기(120)를 중심으로 설명하기로 한다. 샘플링 홀더부(130)는 다중 적분기(120)의 출력을 홀딩한 후, 아날로그 디지털 변환기(170)로 전달한다.

아날로그 디지털 변환기(170)는 다중 적분기(120)의 출력을 전달받아서 이진 데이터인 터치 데이터로 변환하고, 터처 데이터를 알고리즘 실행부(180)로 전달한다.

알고리즘 실행부(180)는 아날로그 디지털 변환기(170)로부터 터치 데이터를 수신하여, 터치 좌표를 산출한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 의한 터치센서의 등가 회로도이고, 도 7은 수신부가 센싱전압을 산출하는 원리를 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 실시 예에 의한 터치센서의 등가회로는 저항(R)과 커패시터(Cg, Cd, Co)를 포함한다. 저항(R)은 터치센서(COM)와 표시패널(10)의 배선 저항 및 기생 저항을 포함한다. Cg는 센싱라인(L1~L4)과 게이트라인(GL) 사이의 커패시터이고, Cd는 센싱라인(L1~L4)과 데이터라인(DL) 사이의 커패시터이다. Co는 표시패널(10)에서 데이터라인(DL)과 게이트라인(GL) 이외의 다른 구성요소들과, 센싱라인(L1~L4) 사이에 형성된 커패시터이다.

센싱라인(L1~L4)에 터치 구동신호(Vo)를 인가하면 그 터치 구동신호(Vo)의 라이징 에지(rising edge) 및 폴링 에지(falling edge)는 도 7의 저항(R)과 커패시터(Cg, Cd, Co)에 의해 결정되는 RC 지연값 만큼 지연된다. 터치센서(COM)에 도체나 손가락이 접촉하면 도 7에서 Cf 만큼 커패시턴스(Capacitance)가 상승하여 RC 지연이 더 커진다. 일례로, 도 7에서 실선은 터치 입력이 없을 때 터치 구동신호의 폴링 에지이고, 점선은 터치 입력이 있을 때 터치 구동신호의 폴링 에지를 나타낸다.

수신부(110)는 단위시간(△t) 동안에 터치 구동신호의 폴링 에지 전압(V2)을 수신하고, 수신된 터치 구동신호의 폴링 에지 전압을 기준전압(V1)과 비교한다. 기준전압(V1)은 터치 입력이 없을 때 단위시간(△t) 동안에 터치 구동신호의 폴링 에지 전압을 지칭한다. 수신부(110)는 기준전압(V1)과 구동신호의 폴링 에지 전압(V2)의 차이(△V)를 산출하고, 이를 센싱전압(Vsen)으로 출력한다.

도 8은 다중 적분기(120)를 나타내는 도면이고, 도 9는 다중 적분기(120)의 모델링을 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 다중 적분기(120)는 제1 적분기(121) 및 제2 적분기(122)를 포함한다. 제1 적분기(121)는 수신부(110)로부터 센싱전압(Vsen)을 입력받아서 n 회 누적한다. 제2 적분기(122)는 제1 적분기(121)의 출력을 입력받아서 n회 누적한다.

제1 적분기(121)는 제1 스위치(S1) 내지 제4 스위치(S4)의 동작에 의해서 센싱전압(Vsen)을 누적한다. 제1 스위치(S1) 및 제3 스위치(S3)는 제1 기간 동안, 제1 제어신호에 의해서 턴-온 되어 제1 커패시터(C1)에 센싱전압(Vsen)에 대응하는 전하를 축적한다. 제1 제어신호에 의한 제1 적분기(121)의 동작은 다음의 [수학식1]과 제1 전달함수(H[z]1)로 표현된다.

이때, -(C1/C2)는 제1 전달함수의 이득값(gain)이고, Z는 이산 신호 처리에서 시스템의 안정도를 판별하는 Z 도메인(domain)이다.

제2 스위치(S2) 및 제4 스위치(S4)는 제2 기간동안 제2 제어신호에 의해서 턴-온되어 제1 커패시터()에 축적된 전하를 제2 커패시터(C2)에 전달한다.

결과적으로, 제1 적분기(121)는 제1 제어신호 및 제2 제어신호를 한 쌍으로 하는 스위칭신호의 반복횟수에 센싱전압(Vsen)을 누적하여 1차 적분전압(Vout1)을 출력한다.

제2 적분기(122)는 제5 스위치(S5) 내지 제8 스위치(S8)의 동작에 의해서 1차 적분전압(Vou1)을 2차로 누적한다. 제5 스위치(S5) 및 제7 스위치(S8)는 제1 제어신호에 의해서 턴-온 되어 제3 커패시터(C3)에 1차 적분전압(Vout1)에 대응하는 전하를 축적한다. 제1 제어신호에 의한 제2 적분기(122)의 동작은 다음의 [수학식2]와 제2 전달함수(H[z]2)로 표현된다.

이때, -(C3/C4)는 제3 전달함수의 이득값(gain)이고, Z는 이산 신호 처리에서 시스템의 안정도를 판별하는 Z 도메인(domain)이다.

제6 스위치(S6) 및 제8 스위치(S8)는 제2 제어신호에 의해서 턴-온되어 제3 커패시터(C3)에 축적된 전하를 제4 커패시터(C4)에 전달한다.

결과적으로, 제2 적분기(122)는 제1 제어신호 및 제2 제어신호를 한 쌍으로 하는 스위칭신호의 반복횟수에 제1 적분기(121)가 출력하는 1차 적분전압(Vout1)을 누적하여 2차 적분전압(Vout2)을 출력한다.

이러한 다중 적분기(120)는 도 9와 같이 모델링 될 수 있다. 즉, 다중 적분기(120)는 센싱 전압(Vsen)을 2차로 누적하여 출력하기 때문에 누적 횟수의 제곱에 비례하는 크기로 센싱 전압을 출력한다.

도 10은 다중 적분기(120)가 출력하는 2차 적분전압(Vout2)을 나타내는 도면이다. 도 10에서 점선으로 표시된 그래프는 비교 예에 의한 단일 적분기의 출력을 나타내고 있다.

알고리즘 실행부(180)는 다중 적분기(120)의 2차 누적전압(Vout2)이 임계전압(Vx)에 도달한지를 판단하고, 2차 누적전압(Vout2)이 임계전압(Vx) 이상일 경우에는 터치 이벤트가 발생한 것으로 판단한다. 도 10에서와 같이, 다중 적분기(120)는 2차 누적전압(Vout2)을 바탕으로 터치 이벤트를 판단하기 때문에, 점선으로 표시된 비교 예에 대비하여 짧은 시간내에 터치 이벤트를 판별할 수 있다. 예컨대, 도 10에서와 같이, 임의의 센싱전압을 다중 적분기(120)에 의해서 2차 누적한 전압은 t3 기간 내에 임계전압(Vx)에 도달한데에 반하여, 비교 예의 출력전압(Vout)은 t8 기간에 임계전압(Vx)에 도달하였다.

살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 의한 터치 센싱장치는 짧은 시간 내에 터치센서에 터치 이벤트가 발생하였는지를 판별할 수 있다. 따라서, 본 발명은 터치 센싱기간이 짧더라도 터치 이벤트를 정확히 감지할 수 있다.

1 프레임 기간 내에서 표시패널 구동기간과 터치 센싱기간은 시분할로 구동된다. 따라서 터치 센싱기간을 줄일 수 있으면 표시패널 구동기간과 터치 센싱기간을 각각 2회 이상 시분할로 구동할 수 있다. 즉, 본 발명의 터치 센싱장치는 구동 주파수가 높아져서 터치 센싱기간이 짧아질 때에도 터치 이벤트를 정확히 감지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 터치 센시장치는 LHB 구동 모드에 적용되기에 유리하기 때문에, 표시패널을 높은 구동 주파수로 구동할 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.

100 : 터치 센싱회로 110 : 수신부
120 : 다중 적분기 130 : 샘플링 홀더부
170 : 아날로그 디지털 변환기 180 : 알고리즘 실행부

Claims

터치 구동신호를 입력받는 터치센서;
상기 터치센서의 정전용량에 따라 변하는 상기 터치 구동신호의 전압을 수신하는 수신부;
상기 수신부로부터의 전압을 1차 누적하는 제1 적분기;
상기 제1 적분기의 출력전압을 수신하여 2차 누적하는 제2 적분기;
상기 제2 적분기의 출력전압을 수신하여 이진의 터치데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환기; 및
상기 터치데이터를 분석하여 터치 입력 좌표를 계산하는 알고리즘 실행부를 포함하는 터치 센싱장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치센서는 계조 표시를 위한 화소들이 배치된 표시패널과 커플링되는 터치 센싱장치.
제 2 항에 있어서,
상기 표시패널과 상기 터치센서는 1프레임 기간 내에서 2회 이상 시분할되어 구동되는 터치 센싱장치.
제 2 항에 있어서,
상기 터치 구동신호는 상기 표시패널에 제공되는 공통전압을 이용하는 터치 센싱장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 적분기는
제1 기간 동안, 상기 수신부로부터 센싱전압을 입력받아 충전되는 제1 커패시터;
제2 기간 동안, 상기 제1 커패시터로부터 전달받은 전하에 의해서 충전되는 제2 커패시터; 및
상기 제2 커패시터의 전하량에 비례하는 1차 누적전압을 출력하는 제1 증폭기를 포함하고,
상기 제2 적분기는
제1 기간 동안, 상기 1차 누적전압을 입력받아 충전되는 제3 커패시터;
제2 기간 동안, 상기 제3 커패시터로부터 전달받은 전하에 의해서 충전되는 제4 커패시터; 및
상기 제4 커패시터의 전하량에 비례하는 2차 누적전압을 출력하는 제2 증폭기를 포함하는 터치 센싱장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수신부는 기준전압과 상기 터치 구동신호의 차이에 해당하는 센싱전압을 상기 제1 적분기로 전달하되,
상기 기준전압은 터치 이벤트가 없을 때, 단위시간 동안에 상기 터치 구동신호가 변한 전압으로 설정되는 터치 센싱장치.
제 6 항에 있어서,
상기 알고리즘 실행부는 상기 터치 데이터를 바탕으로 추정한 상기 센싱전압이 임계전압 이상일 때에 상기 터치 입력 좌표를 계산하는 터치 센싱장치.