KR102410015B1 - 터치 스크린 컨트롤러, 이를 포함하는 터치 스크린 시스템 및 터치 스크린 컨트롤러의 동작방법 - Google Patents

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Abstract

터치 스크린 컨트롤러, 이를 포함하는 터치 스크린 시스템 및 터치 스크린 컨트롤러의 동작방법이 개시된다. 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 터치 스크린 컨트롤러는, 제1 방식의 센싱 모드 및 제2 방식의 센싱 모드를 위한 구동 신호를 출력하는 구동 회로와, 내부 스위칭 동작에 기반하여 고전압을 생성하고, 상기 생성된 고전압을 상기 구동 회로로 제공하는 부스팅 회로 및 상기 부스팅 회로의 내부 스위칭 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어 회로를 구비하며, 상기 부스팅 회로는, 상기 제어신호에 기반하여 상기 제1 방식의 센싱 모드에서의 내부 스위칭 동작의 스위칭 주파수와 상기 제2 방식의 센싱 모드에서의 내부 스위칭 동작의 스위칭 주파수를 다르게 조절하는 것을 특징으로 한다.

Description

터치 스크린 컨트롤러, 이를 포함하는 터치 스크린 시스템 및 터치 스크린 컨트롤러의 동작방법{Touch screen controller, Touch screen system having the same and Operating method of touch screen controller}
본 개시의 기술적 사상은 터치 스크린 컨트롤러에 관한 것으로서, 상세하게는 다수 종류의 터치 센싱 기능을 지원하는 터치 스크린 컨트롤러, 이를 포함하는 터치 스크린 시스템 및 터치 스크린 컨트롤러의 동작방법에 관한 것이다.
다양한 전자 기기에 터치 패널이 탑재되고 있다. 터치 패널은 전자 기기 사용자의 손가락(finger) 및 스타일러스 펜 등의 포인터가 터치할 수 있는 영역을 제공하고, 터치 유무에 따른 센싱 신호들을 제공하는 복수의 전극들을 포함할 수 있다. 또한, 터치 스크린 컨트롤러는 터치 패널에 포함된 전극들로부터 제공되는 센싱 신호를 처리함으로써 터치 유무 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
그러나, 손가락 터치와 포인터 터치를 센싱하는 기능을 제공하기 위해서는, 손가락 용 터치 패널과 포인터 용 터치 패널이 별개로 구비될 필요가 있으며, 또한 손가락 용 터치 스크린 컨트롤러와 포인터 용 터치 스크린 컨트롤러가 별개로 구비될 필요가 있다. 이 경우, 전자 기기의 두께가 증가하거나 터치 센싱 기능을 제공하기 위한 비용이 증가하게 된다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하려는 과제는, 터치 스크린 컨트롤러가 채용된 전자 기기의 사이즈를 감소하고, 노이즈에 강한 특성을 갖는 터치 스크린 컨트롤러, 이를 포함하는 터치 스크린 시스템 및 터치 스크린 컨트롤러의 동작방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 터치 스크린 컨트롤러는, 제1 방식의 센싱 모드 및 제2 방식의 센싱 모드를 위한 구동 신호를 출력하는 구동 회로와, 내부 스위칭 동작에 기반하여 고전압을 생성하고, 상기 생성된 고전압을 상기 구동 회로로 제공하는 부스팅 회로 및 상기 부스팅 회로의 내부 스위칭 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어 회로를 구비하며, 상기 부스팅 회로는, 상기 제어신호에 기반하여 상기 제1 방식의 센싱 모드에서의 내부 스위칭 동작의 스위칭 주파수와 상기 제2 방식의 센싱 모드에서의 내부 스위칭 동작의 스위칭 주파수를 다르게 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 기술적 사상의 다른 일측면에 따른 터치 스크린 컨트롤러는, 펜 센싱 모드의 구동 구간에서 구동 신호를 터치 패널로 출력하는 구동 회로와, 내부 스위칭 동작에 기반하여 고전압을 생성하고, 상기 생성된 고전압을 상기 구동 회로로 제공하는 부스팅 회로와, 상기 펜 센싱 모드의 센싱 구간에서 펜 터치에 기인하여 생성되는 센싱 신호를 수신하고, 상기 수신된 센싱 신호를 처리하는 제1 아날로그 프론트 엔드 및 상기 부스팅 회로의 내부 스위칭 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어 회로를 구비하며, 상기 제어신호에 기반하여, 상기 부스팅 회로는 상기 펜 센싱 모드의 구동 구간에서 제1 주파수에 따른 상기 내부 스위칭 동작을 수행하고, 상기 펜 센싱 모드의 센싱 구간에서 상기 내부 스위칭 동작을 중단하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 터치 스크린 컨트롤러의 동작방법은, 펜 센싱 모드에서, 제1 주파수에 따른 내부 스위칭 동작에 기반하여 제1 고전압을 생성하는 단계와, 상기 제1 고전압에 따라 생성된 구동 신호를 터치 패널로 제공하는 단계와, 핑거 센싱 모드에서, 제2 주파수에 따른 내부 스위칭 동작에 기반하여 제2 고전압을 생성하는 단계 및 상기 제2 고전압에 따라 생성된 상기 구동 신호를 상기 터치 패널로 제공하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 터치 스크린 컨트롤러, 이를 포함하는 터치 스크린 시스템 및 터치 스크린 컨트롤러의 동작방법에 따르면, 손가락 등의 터치 센싱과 포인터에 의한 터치 센싱을 위해 별도의 터치 패널이 구비될 필요 없이 공통의 터치 패널만이 전가 기기에 포함될 수 있으며, 이에 따라 전자 기기의 사이즈를 감소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 터치 스크린 컨트롤러, 이를 포함하는 터치 스크린 시스템 및 터치 스크린 컨트롤러의 동작방법에 따르면, 손가락 등의 터치 센싱과 포인터에 의한 터치 센싱이 하나의 터치 스크린 컨트롤러에 의해 처리될 수 있으며, 고전압을 제공하는 부스팅 회로가 터치 스크린 컨트롤러에 집적됨과 함께 노이즈에 의한 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 터치 스크린 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 ECR 방식에 따른 터치 센싱의 동작 원리를 나타내는 도면이다.
도 3은 터치 스크린 컨트롤러의 일 동작 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 부스팅 회로의 일 구현 예를 나타내는 블록도이다.
도 5a,b 및 도 6은 터치 센싱 모드에 따라 내부 스위칭 동작을 제어하는 일 예를 나타내는 파형도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 부스팅 회로를 포함하는 터치 스크린 컨트롤러의 일 구현 예를 나타내는 블록도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 터치 스크린 컨트롤러의 동작방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 변형 가능한 실시예들에 따른 터치 스크린 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 13은 전술한 실시예들에 따라 터치 센싱 모드 별로 구동 신호의 전압 레벨이 조절되는 예를 나타내는 플로우차트이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 컨트롤러가 터치 DDI로 구현되는 예를 나타내는 블록도이다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 반도체 칩을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 터치 스크린 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 터치 스크린 시스템(10)은 터치 패널(101) 및 터치 스크린 컨트롤러(100)를 포함할 수 있다. 터치 패널(101)은 다양한 방식의 터치 센싱에 기인한 센싱 신호를 제공하기 위한 센싱 전극들(SE)을 포함할 수 있으며, 일 예로서 센싱 전극들(SE)은 정전(또는, 정전 용량) 터치 방식에 따른 센싱 신호를 제공하거나 압력 터치 방식에 따른 센싱 신호를 제공할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라, 터치 패널(101)의 센싱 전극들(SE)은 포인터의 터치에 따른 센싱 신호를 더 제공할 수 있다. 예컨대, 터치 패널(101)의 센싱 전극들(SE)은 적어도 두 개의 터치 센싱 방식에 공통하게 이용될 수 있다.
터치 스크린 시스템(10)은 터치 인식 기능을 갖는 다양한 전자 기기에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 터치 스크린 시스템(10)은 퍼스널 컴퓨터, 네트워크 서버, 태블릿 PC(Personal Computer), e-리더, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(portable Multimedia Player), 모바일 폰, 스마트 폰, 웨어러블 기기, 사물 인터넷(Internet of Things(IoT)) 장치, 냉장고, 네비게이션(navigation) 장치 등과 같은 전자 기기에 탑재될 수 있다. 또한 터치 스크린 시스템(10)은 차량, 가구, 제조 설비, 도어, 각종 계측 기기 등에 부품으로서 구비되는 전자 기기에 탑재될 수 있다.
터치 패널(101)의 센싱 전극들(SE)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 구현될 수 있다. 일 예로서, 센싱 전극들(SE)이 정전 용량 방식에 따른 센싱 신호를 제공할 때, 터치 패널(101)에 손가락이나 도전 객체가 인접하거나 접촉하는 경우, 터치 동작이 발생한 위치에 배치된 센싱 전극들(SE)과 도전 객체 사이에 커패시턴스가 생성 또는 변경될 수 있다. 터치 스크린 컨트롤러(100)는 상기 센싱 전극들(SE)에 교류 신호 또는 펄스 신호에 해당하는 구동 신호를 인가하고, 터치 스크린 패널(101)로부터 출력되는 센싱 신호를 분석하여 터치 동작에 따른 커패시턴스의 변화량을 검출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 터치 스크린 패널(101)은 센싱 전극들(SE)과 디스플레이 픽셀이 결합된 인-셀 타입 패널일 수 있으며, 복수의 센싱 전극들(SE)은 디스플레이 픽셀을 구성하는 하나 이상의 엘리먼트들, 예컨대, 소스 구동 라인, 게이트 라인, 애노드 화소 전극 및 캐소드 화소 전극들 중 하나를 포함할 수 있다. 또는 복수의 센싱 전극들(SE)은 디스플레이 공통 전압(VCOM)이 인가되는 공통 전극일 수 있다,
또는, 변형 가능한 실시예에 따라, 터치 스크린 패널(101)은 센싱 전극들(SE)이 디스플레이 패널의 상부에 배치되는 온-셀 타입일 수 있다. 또는 센싱 전극들(SE)은 디스플레이 패널과 별개의 기판(또는 글래스) 상에 형성될 수도 있다. 터치 스크린 패널(101)은 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이, OLED(organic LED) 디스플레이, AMOLED(active-matrix OLED) 디스플레이 및 플렉시블(flexible) 디스플레이로 구현될 수 있고, 그 밖에 다른 종류의 평판 디스플레이로 구현될 수 있다.
한편, 터치 스크린 시스템(10)은 터치 펜이나 스타일러스 펜(stylus pen) 등을 이용한 포인터 터치 기능을 제공할 수 있으며, 포인터에 의한 터치 인식 기능을 지원하기 위한 다양한 방법이 존재할 수 있다. 일 예로서, EMR(Electro Magnetic Resonance) 방식을 예로 들면, EMR 전용의 별도의 터치 패널과 EMR 전용의 별도의 컨트롤러 칩을 이용하여 포인터에 의한 터치 인식 기능이 지원될 수 있다. 그러나, 이와 같은 경우에는 터치 스크린 시스템(10)이 채용된 전자 기기의 사이즈가 증가될 뿐 아니라, 터치 스크린 시스템(10)의 구현에 소요되는 비용(cost)가 증가될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 터치 스크린 시스템(10)은 ECR(Electrical Coupled Resonance) 방식에 따른 포인터에 의한 터치 인식 기능을 지원할 수 있다. 이 때, 터치 스크린 시스템(10)의 센싱 전극들(SE)은 손가락(finger) 등의 도전 객체에 의한 터치 센싱에 이용됨과 함께, 포인터에 의한 터치 센싱에 함께 이용될 수 있으며, 이에 따라 포인터 터치를 센싱하기 위한 별도의 터치 패널이 구비될 필요가 없다. 또한, 도 1에 도시된 터치 스크린 컨트롤러(100)는 손가락 등의 도전 객체에 의한 센싱 신호를 처리하여 터치 정보를 생성함과 함께, 포인터에 의한 센싱 신호를 처리하여 터치 정보를 생성할 수 있다.
이하의 실시예에서는, 터치 스크린 시스템(10)의 센싱 전극들(SE)이 핑거 터치 센싱(또는, 핑거 센싱)과 펜 터치 센싱(또는, 펜 센싱)에 이용되는 것을 가정하여 본 발명이 설명될 것이나, 본 발명의 실시예는 이에 국한될 필요가 없이 다양한 방식의 터치 센싱에 적용될 수 있을 것이다. 또한, 포인터의 종류로서 스타일러스 펜이나 터치 펜이 언급되었으나, 본 발명의 실시예에 적용 가능한 포인터는 전술한 ECR 방식에 따라 터치 인식 기능을 제공할 수 있는 다른 다양한 종류의 장치를 포함하여도 무방하다.
예시적인 실시예에 따라, 터치 스크린 컨트롤러(100)는 부스팅 회로(110), 제어 회로(120) 및 구동 회로(130)를 포함할 수 있다. 제어 회로(120)는 터치 스크린 컨트롤러(100) 내의 각종 구성 요소들을 제어하기 위한 프로세서를 포함할 수 있으며, 부스팅 회로(110)를 제어하기 위한 제어 신호(Ctrl)를 제공할 수 있다. 또한, 부스팅 회로(110)가 터치 스크린 컨트롤러(100) 내에 포함됨에 따라, 터치 스크린 컨트롤러(100)는 부스팅 회로(110)가 집적된 하나의 반도체 칩으로 구현될 수 있다.
구동 회로(120)는 다수의 채널들을 통해 연결되는 터치 패널(101)로 구동 신호(Sig_dr)를 제공할 수 있다. ECR 방식에 따른 터치 센싱에서, 상대적으로 고전압의 펄스를 갖는 구동 신호(Sig_dr)가 터치 패널(101)로 제공됨에 따라 전기장(E-field)이 형성되고, 전기장(E-field)을 통한 터치 패널(101)과 포인터의 공진 현상에 의해 포인터의 위치 및 감도가 센싱될 수 있다. 부스팅 회로(110)는 ECR 방식에 따른 터치 센싱을 위해 고전압(Vout)을 생성하여 구동 회로(120)로 제공할 수 있으며, 구동 회로(120)는 수신된 고전압(Vout)을 이용하여 구동 신호(Sig_dr)를 생성할 수 있다. 일 예로서, 부스팅 회로(110)는 기존의 정전 용량 방식의 터치 센싱을 위한 구동 신호의 전압 레벨보다 큰 레벨을 갖는 고전압(Vout)을 생성할 수 있으며, 일 예로 고전압(Vout)은 10V 내지 20V 사이의 전압 레벨을 가질 수 있다. 또한, 구동 신호(Sig_dr)는 접지 전압과 고전압(Vout)을 스윙 폭으로 가지는 교류 또는 펄스 신호일 수 있다.
한편, 부스팅 회로(110)는 내부 스위칭 동작에 기반하여 상기 고전압(Vout)을 생성할 수 있다. 예컨대, 부스팅 회로(110)는 내부 스위칭 동작에 기반하여 전류 또는 에너지를 축적하는 회로 블록과, 내부 스위칭 동작에 기반하여 축적된 에너지에 따른 고전압(Vout)을 생성하는 회로 블록을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 부스팅 회로(110)에 의해 생성되는 고전압(Vout)은 상기 내부 스위칭 동작의 주파수 및/또는 듀티에 의해 조절될 수 있다. 제어 회로(120)는 부스팅 회로(110)의 내부 스위칭 동작의 주파수를 제어하기 위한 제어 신호(Ctrl)를 생성할 수 있다.
한편, 부스팅 회로(110)가 내부 스위칭 동작에 기반하여 고전압(Vout)을 생성함에 따라, 내부 스위칭 동작에 따른 스위칭 노이즈는 터치 스크린 컨트롤러(100) 내의 회로 블록에 노이즈로 작용할 수 있으며, 이에 따라 터치 스크린 컨트롤러(100)의 신호 처리 성능을 저하시킬 수 있다. 일 예로서, 터치 스크린 컨트롤러(100)는 터치 패널(101)로부터 센싱 신호(Sig_sen)를 수신하는 아날로그 프론트 엔드(analog front end, AFE)를 포함할 수 있으며, 내부 스위칭 동작에 따른 스위칭 노이즈가 아날로그 프론트 엔드에서의 신호 처리에 노이즈로 작용할 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 부스팅 회로(110)는 제어 신호(Ctrl)에 응답하여 내부 스위칭 동작의 주파수(예컨대, 스위칭 주파수)를 조절할 수 있다. 예컨대, 아날로그 프론트 엔드에서의 센싱 신호(Sig_sen)의 처리 과정에서 발생되는 노이즈가 터치 센싱 감도를 크게 저하시킬 수 있으며, 부스팅 회로(110)는 센싱 신호(Sig_sen)의 처리 과정에서의 노이즈를 감소 또는 제거하기 위해 내부 스위칭 동작의 주파수를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따라, 터치 스크린 시스템(10)에 다양한 종류의 터치 센싱 방식이 적용됨에 있어서 손가락 등의 도전 객체에 의한 정전 터치는 핑거 터치로 지칭되고, 포인터 등에 의한 터치는 펜 터치로 지칭될 것이다. 이에 따라, 터치 스크린 시스템(10)은 핑거 센싱 모드와 펜 센싱 모드에서 동작될 수 있으며, 제어 신호(Ctrl)는 터치 센싱 모드들에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 부스팅 회로(110)는 제어 신호(Ctrl)에 기반하여 펜 센싱 모드와 핑거 센싱 모드에서 내부 스위칭 동작의 주파수를 다르게 조절할 수 있다.
터치 스크린 시스템(10)에서, 터치 패널(101)의 센싱 전극들(SE)은 다양한 방식에 따라 구동 신호(Sig_dr)를 수신하거나 센싱 신호(Sig_sen)를 제공할 수 있다. 일 예로서, 터치 패널(101)의 센싱 전극들(SE)은 상호 센싱 방식(Mutual sensing method)에 따라 구동되거나, 또는 자기 센싱 방식(Self sensing method)에 따라 구동될 수 있다. 상호 센싱 방식에서, 터치 패널(101)의 센싱 전극들(SE) 중 일부는 구동 전극으로 이용되고, 다른 일부는 센싱 전극으로 이용될 수 있다. 예컨대, 터치 스크린 프로세서(100)는 구동 전극으로 구동 신호(Sig_dr)를 인가하고, 센싱 전극으로부터 센싱 신호(Sig_sen)를 수신할 수 있다.
또한, 자기 센싱 방식에서, 센싱 전극들(SE)은 각각은 구동 전극이자 센싱 전극일 수 있다. 터치 스크린 프로세서는 센싱 전극으로 구동 신호(Sig_dr)를 인가하고, 해당 센싱 전극으로부터의 센싱 신호(Sig_sen)를 수신할 수 있다.
일 실시예에 따라, 펜 센싱 모드에서 터치 패널(101)은 자기(Self) 센싱 방식에 따라 구동될 수 있다. 이에 따라 펜 센싱 모드는 구동 신호(Sig_dr)를 제공하는 구동 구간과 센싱 신호(Sig_sen)를 수신하고 처리하는 센싱 구간을 포함할 수 있으며, 부스팅 회로(110)는 펜 센싱 모드의 구동 구간과 센싱 구간에서 내부 스위칭 동작의 주파수를 다르게 조절할 수 있다. 예컨대, 펜 센싱 모드의 구동 구간에서는 아날로그 프론트 엔드에서의 노이즈에 의한 영향이 작은 구간에 해당하고, 이에 따라 부스팅 회로(110)는 내부 스위칭 동작의 주파수를 상대적으로 크게 설정할 수 있다. 반면에, 펜 센싱 모드의 센싱 구간에서는 아날로그 프론트 엔드에서의 노이즈에 의한 영향이 큰 구간에 해당하고, 이에 따라 부스팅 회로(110)는 내부 스위칭 동작의 주파수를 상기 구동 구간에 비해 작게 설정할 수 있다. 일 실시예에 따라, 펜 센싱 모드의 센싱 구간에서, 부스팅 회로(110)는 내부 스위칭 동작을 중단할 수 있다.
한편, 핑거 센싱 모드에서 터치 패널(101)은 상호(Mutual) 센싱 방식에 따라 구동될 수 있으며, 이에 따라 핑거 센싱 모드에서는 구동 구간과 센싱 구간이 구분되지 않을 수 있다. 이 때, 부스팅 회로(110)는 핑거 센싱 모드에서 아날로그 프론트 엔드에서의 노이즈를 감소 또는 제거하기 위해 내부 스위칭 동작의 주파수를 작게 설정할 수 있으며, 일 예로서 펜 센싱 모드의 구동 구간에서의 주파수(예컨대, 제1 주파수)보다 작은 제2 주파수로서 내부 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 내부 스위칭 동작의 주파수가 감소됨에 따라 스위칭 노이즈 성분의 주파수 대역이 변동하게 되고, 스위칭 노이즈 성분의 주파수 대역은 아날로그 프론트 엔드 내에 구비될 수 있는 대역 선택 회로(예컨대, 필터)의 통과 대역(pass band)의 외부에 위치할 수 있다. 이에 따라, 핑거 센싱 모드에서 고전압(Vout)에 상응하는 구동 신호(Sig_dr)가 터치 패널(101)로 제공되더라도, 터치 감도가 감소됨이 없이 안정적인 터치 센싱이 수행될 수 있다.
한편 전술한 실시예에서는 펜 센싱 모드에서 터치 패널(101)이 자기 센싱 방식에 따라 구동되고, 핑거 센싱 모드에서 터치 패널(101)이 상호 센싱 방식에 따라 구동되는 예가 설명되었으나, 본 발명의 실시예들은 이에 국한될 필요가 없다. 일 예로, 펜 센싱 모드 및 핑거 센싱 모드에서 터치 패널(101)이 동일한 방식에 따라 구동될 수도 있으며, 또는 펜 센싱 모드에서 터치 패널(101)이 상호 센싱 방식에 따라 구동되고, 핑거 센싱 모드에서 터치 패널(101)이 자기 센싱 방식에 따라 구동될 수도 있을 것이다.
한편, 도 1에는 도시되지 않았으나 터치 스크린 컨트롤러(100)는 아날로그 프론트 엔드로부터의 신호 처리 결과를 수신하여 터치 정보를 생성하는 신호 프로세서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 아날로그-디지털 컨버터가 아날로그 프론트 엔드 내에 구비됨에 따라, 디지털 신호 프로세서가 아날로그 프론트 엔드로부터의 신호 처리 결과를 이용하여 터치 정보를 생성할 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 핑거 터치 센싱과 펜 센싱을 수행함에 있어서 하나의 터치 패널(101)이 이용될 수 있으며, 또한 하나의 터치 스크린 컨트롤러(100)를 이용하여 핑거 터치 센싱과 펜 터치 센싱에 따른 터치 정보를 생성할 수 있으므로, 터치 스크린 시스템(10)의 사이즈 및 구현 비용을 감소할 수 있다. 또한, 부스팅 회로(110)가 터치 스크린 컨트롤러(100)에 집적됨에 따라 부스팅 기능을 위한 별도의 반도체 칩이 더 구비될 필요가 없으며, 또한 전술한 실시예에 따라 내부 스위칭 동작을 제어함에 의해 터치 센싱의 감도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 ECR 방식에 따른 터치 센싱의 동작 원리를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 터치 스크린 시스템(200)은 터치 패널(210)과 터치 스크린 컨트롤러(220)를 포함할 수 있으며, 도 2에는 터치 패널(210)의 상부에 위치하는 커버 글라스(211)가 더 도시된다. 터치 패널(210)는 전술한 실시예에 따른 다수의 센싱 전극들을 포함하고, 상기 센싱 전극들은 핑거 센싱 및 펜 센싱을 위해 공통하게 이용될 수 있다.
또한, 터치 스크린 컨트롤러(220)는 구동 회로(221), 아날로그 프론트 엔드(222), 부스팅 회로(223) 및 신호 프로세서(224)를 포함할 수 있다. 구동 회로(221)는 전술한 실시예에 따라 부스팅 회로(223)로부터 고전압을 수신하고, 고전압에 상응하는 레벨을 갖는 펄스 신호를 구동 신호로서 터치 패널(210)로 제공할 수 있다. 또한, 아날로그 프론트 엔드(222)는 터치 패널(210)로부터 센싱 신호를 수신하고 이를 처리한 결과를 신호 프로세서(224)로 제공하고, 신호 프로세서(224)는 수신된 처리 결과를 기반으로 터치 정보를 생성할 수 있다.
ECR 방식에 따른 터치 센싱에서, 스타일러스 펜 등의 포인터와 터치 패널(210)이 서로 전기장(E-field)을 통한 공진 현상을 일으키고, 이로부터 포인터의 위치 및 감도가 센싱될 수 있다. 예컨대, 터치 패널(210)의 센싱 전극들로 제공된 구동 신호는 커패시티브 커플링(capacitive coupling)을 통해 포인터로 제공될 수 있으며, 또한 터치 패널(210)의 센싱 전극들은 포인터와의 커패시티브 커플링을 통해 센싱 신호를 수신할 수 있다. 이를 위해, 포인터는 공진 회로(LC)를 포함할 수 있으며, 포인터는 고전압에 해당하는 구동 신호를 기초로 공진에 필요한 에너지를 획득할 수 있으며, 터치 패널(210)의 센싱 전극들은 포인터가 생성한 공진 신호를 상기 센싱 신호로서 수신하고, 이를 터치 스크린 컨트롤러(220)로 제공할 수 있다.
상기와 같은 ECR 방식에서, 높은 신호 대 잡음 비(Signal-to-Noise ratio, SNR)을 얻기 위해서는 강한 전기장(E-field)이 형성될 필요가 있으며, 이를 위해 터치 스크린 컨트롤러(220) 내에 고전압을 생성하는 부스팅 회로(223)가 구비될 수 있다.
부스팅 회로(223)의 일 구현 예로서 승압형(Boost) DC-DC 컨버터가 적용될 수 있으며, DC-DC 컨버터는 내부 스위칭 동작에 기반하여 고전압을 생성할 수 있다. 또한, 고전압에 상응하는 구동 신호가 터치 패널(210)로 제공됨에 따라 터치 패널(210)과 포인터 사이에서 전기장(E-field)을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따라, 부스팅 회로(223)는 핑거 터치 센싱을 위한 구동 신호의 생성에도 이용될 수 있으며, 높은 전압을 갖는 구동 신호가 생성됨에 따라 핑거 터치 센싱에서도 신호 대 잡음 비(SNR)를 상승시킬 수 있다.
이 때, DC-DC 컨버터로 구현되는 부스팅 회로(223)가 터치 스크린 컨트롤러(220)에 집적되고, DC-DC 컨버터는 내부 스위칭 동작에 의해 전압을 레귤레이션(regulation) 하기 때문에 스위칭 노이즈를 발생하게 되며, 전술한 바와 같이 스위칭 노이즈는 신호 프로세서(224)로 센싱 신호의 처리 결과를 제공하는 아날로그 프론트 엔드(222)에 노이즈로 작용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면 터치 센싱 모드에 따라 내부 스위칭 동작을 위한 주파수를 다르게 제어함으로써 노이즈를 감소 또는 제거할 수 있다.
이하에서는, 부스팅 회로가 DC-DC 컨버터에 해당하는 것으로 가정하여 본 발명의 실시예들이 설명될 것이다.
도 3은 터치 스크린 컨트롤러의 일 동작 예를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 터치 스크린 컨트롤러(20)는 제어 회로(301), 부스팅 회로로서 DC-DC 컨버터(300), 구동 회로(302), 아날로그 프론트 엔드(303) 및 디지털 신호 프로세서(304)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 구동 회로(302)는 펜 센싱 모드와 핑거 센싱 모드에 공통하게 구동 신호(Sig_dr)를 제공하고, 아날로그 프론트 엔드(303)는 펜 센싱 모드와 핑거 센싱 모드에 공통하게 센싱 신호(Sig_sen)를 수신하는 것으로 가정한다.
제어 회로(301)는 전술한 실시예들에 따라 제어 신호(Ctrl)를 생성하고, DC-DC 컨버터(300)는 제어 신호(Ctrl)에 기반하여 내부 스위칭 동작을 조절할 수 있다. 일 예로서, 부스팅 회로(300)는 주파수 변조기(310) 및 내부 스위칭 회로(320)를 포함하고, 주파수 변조기(310)는 소정의 주파수를 갖는 스위칭 신호를 생성할 수 있으며, 내부 스위칭 회로(320)는 스위칭 신호에 응답하여 내부 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 또한, 주파수 변조기(310)는 제어 신호(Ctrl)에 응답하여 주파수 변조 동작을 수행할 수 있으며, 이에 따라 터치 센싱 모드에 따라 서로 다른 주파수를 갖는 스위칭 신호가 생성될 수 있다. 내부 스위칭 동작에 기반하여 생성된 고전압(Vout)은 구동 회로(302)로 제공될 수 있다.
한편, 터치 패널로부터의 센싱 신호(Sig_sen)가 아날로그 프론트 엔드(303)로 제공되고, 아날로그 프론트 엔드(303)는 입력 버퍼, 필터, 증폭기 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 구동 회로(302)는 아날로그 프론트 엔드(303) 내에 구비되는 구성으로 정의될 수도 있다.
입력 버퍼(Buf)는 센싱 신호(Sig_sen)를 수신하는 동작을 수행하고, 일 예로서 전류 신호에 해당하는 센싱 신호(Sig_sen)를 수신하고 전압 신호에 해당하는 출력 신호를 생성할 수 있다. 또한, 필터는 센싱 신호(Sig_sen)의 주파수 대역들 중 노이즈에 기인한 주파수 대역을 감소시킬 수 있다. 예컨대, 필터는 적어도 하나의 차단 주파수를 경계로 통과 대역(pass band) 및 저지 대역(stop band)을 가질 수 있으며, 센싱 신호(Sig_sen)는 터치에 기인한 주파수 대역과 노이즈에 기인한 주파수 대역이 상이할 수 있다. 필터의 통과 대역(pass band)이 터치에 기인한 주파수 대역을 포함함에 따라, 센싱 신호(Sig_sen)의 주파수 대역들 중 노이즈에 기인한 주파수 대역이 감소 또는 제거될 수 있다.
증폭기(Amp)는 필터 출력 신호를 증폭함으로써 아날로그 증폭 신호를 생성할 수 있으며, ADC는 아날로그 증폭 신호에 대한 아날로그-디지털 변환을 통해 터치 데이터(Data_T)를 생성할 수 있다. 디지털 신호 프로세서(304)는 터치 데이터(Data_T)를 처리함으로써 터치 정보(Info_T)를 생성할 수 있다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 부스팅 회로의 일 구현 예를 나타내는 블록도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 부스팅 회로로서 DC-DC 컨버터(300)는 주파수 변조기(310), 내부 스위칭 회로(320), 듀티 제어기(330) 및 컨트롤러(340)를 포함할 수 있다. 내부 스위칭 회로(320)는 하나 이상의 스위치들을 포함하며, 일 예로서 제1 스위치(321) 및 제2 스위치(322)를 포함하는 예가 도시된다.
주파수 변조기(310)는 터치 센싱 모드에 관련된 정보를 갖는 제어 신호(Ctrl)를 수신하고 이에 기반하여 스위칭 신호(F)를 생성할 수 있다. 또한, 주파수 변조기(310)는 제어 신호(Ctrl)에 기반하여 스위칭 신호(F)의 주파수(Fs)를 변조할 수 있다. 전술한 실시예들에 따라, 스위칭 신호(F)의 주파수(Fs)는 상대적으로 큰 제1 주파수로 변조되거나, 상대적으로 작은 제2 주파수로 변조되거나, 또는 주파수(Fs)는 0 으로 변조될 수 있다.
듀티 제어기(330)는 스위칭 신호(F)를 수신하고 그 듀티를 조절하며, 듀티 조절된 스위칭 신호를 생성할 수 있다. 제1 스위치(321) 및 제2 스위치(322)는 듀티 조절된 스위칭 신호에 응답하여 스위칭이 제어될 수 있다. 또한, DC-DC 컨버터(300)의 출력으로서 고전압(Vout)은 컨트롤러(340)로 피드백되며, 컨트롤러(340)는 출력된 고전압(Vout)의 레벨을 타겟 레벨과 비교함으로써 듀티 생성기(330)의 듀티를 조절할 수 있다. 일 예로서, 스위칭 신호의 듀티 비에 따라 고전압(Vout)의 레벨이 상승하거나 또는 감소할 수 있으며, 컨트롤러(340)의 제어 하에서 고전압(Vout)의 레벨이 소정의 타겟 레벨을 유지할 수 있다.
DC-DC 컨버터(300)는 입력 전압(Vin)을 수신하고 이를 부스팅하여 고전압(Vout)을 생성할 수 있다. 입력 전압(Vin)은 터치 스크린 컨트롤러(20) 내부 또는 외부의 전압에 해당할 수 있으며, 일 예로서 입력 전압(Vin)은 터치 스크린 컨트롤러(20)의 외부로부터 제공되는 전압일 수 있다. DC-DC 컨버터(300)는 부스팅을 수행하기 위한 다수의 회로들을 포함할 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 인덕터(L), 커패시터(C) 등의 전기 회로들을 포함할 수 있다.
일 예로서, 제1 스위치(321) 및 제2 스위치(322)는 상보적으로 온/오프가 제어될 수 있으며, 제1 스위치(321)가 온 상태인 경우 인덕터(L)를 통해 전류 또는 에너지가 축적되고, 제2 스위치(322)가 온 상태인 경우 축적된 에너지에 따른 고전압(Vout)을 발생할 수 있다. 또한, 커패시터(C)는 고전압(Vout)의 레벨을 안정화하기 위해 배치될 수 있으며, 고전압(Vout)이 커패시터(C)에 충전될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따라, 고전압(Vout) 생성에 관련된 제1 및 제2 스위치들(321, 322)의 스위칭 동작 특성은 터치 센싱 모드에 따라 가변될 수 있다.
도 5a,b 및 도 6은 터치 센싱 모드에 따라 내부 스위칭 동작을 제어하는 일 예를 나타내는 파형도이다. 도 5a,b는 펜 센싱 모드에서의 내부 스위치 동작의 제어 예를 나타내고, 도 6은 핑거 센싱 모드에서의 내부 스위치 동작의 제어 예를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 펜 센싱 모드에서는 터치 패널이 자기 센싱 방식에 따라 구동되고, 핑거 센싱 모드에서는 터치 패널이 상호 센싱 방식에 따라 구동되는 것으로 가정된다.
도 1 및 도 5a를 참조하면, 펜 센싱 모드에서 터치 패널이 자기 센싱 방식에 따라 구동되므로, 펜 센싱 모드는 터치 패널(101)의 센싱 전극들(SE)로 구동 신호(Sig_dr)를 제공하기 위한 구동 구간과 센싱 신호(Sig_sen)를 처리하기 위한 센싱 구간을 포함할 수 있다. 즉, 펜 센싱 모드에서 구동 구간과 센싱 구간이 시간적으로 서로 구분될 수 있다.
DC-DC 컨버터는 스위칭 주파수(F)를 갖는 스위칭 신호에 따라 내부 스위칭 동작을 수행할 수 있으며, 펜 센싱 모드의 구동 구간에서 스위칭 신호의 주파수(F)는 소정의 값을 갖는 제1 주파수(Fs)에 해당할 수 있다. 즉, 펜 센싱 모드의 구동 구간에서 제1 주파수(Fs)를 갖는 스위칭 신호에 따른 내부 스위칭 동작을 통해 고전압이 생성될 수 있다. 또한, 생성된 고전압에 따른 펄스를 갖는 구동 신호(Sig_dr)가 생성되어 터치 패널로 제공될 수 있다.
한편, DC-DC 컨버터의 스위칭 노이즈에 의해 영향을 크게 받는 구간은 AFE에서 센싱 신호(Sig_sen)를 처리하는 센싱 구간에 해당할 수 있으며, 이에 따라 도 5a에 도시된 바와 같이 펜 센싱 모드의 센싱 구간에서 스위칭 신호의 주파수(F)는 0 으로 변조될 수 있다. 즉, 펜 센싱 모드의 센싱 구간에서 내부 스위칭 동작이 수행되지 않으므로 스위칭 노이즈가 제거될 수 있다. 펜 센싱 모드의 센싱 구간 동안 내부 스위칭 동작은 중단되나, 상기 센싱 구간에서 DC-DC 컨버터 내부의 에너지를 이용한 구동 신호의 생성이 발생되지 않으므로, 다음의 구동 구간에서 DC-DC 컨버터는 빠르게 고전압을 생성하여 제공할 수 있다. 또한, 센싱 구간은 구동 구간에 비해 상대적으로 짧은 시간을 가지므로, DC-DC 컨버터의 출력 전압은 작은 변화만을 가진 채로 유지될 수 있다.
한편, 도 5b를 참조하면, 핑거 센싱 모드에서는 터치 패널(101)은 상호 센싱 방식에 따라 구동될 수 있으며, 이에 따라 핑거 센싱 모드에서는 구동 구간과 센싱 구간이 시간적으로 분리되지 않게 된다. 예컨대, 핑거 센싱 모드에서는 터치 패널(101)의 센싱 전극들(SE)로 구동 신호(Sig_dr)를 제공함과 함께, 센싱 전극들(SE)로부터 센싱 신호(Sig_sen)가 수신되어 처리될 수 있다.
이에 따라, 핑거 센싱 모드에서는 전술한 펜 센싱 모드에서와는 서로 다른 주파수 변조 방식에 따라 내부 스위칭 동작이 제어될 수 있다. 일 실시예에 따라, 핑거 센싱 모드에서는 스위칭 신호의 주파수(F)가 펜 센싱 모드의 구동 구간에서의 제1 주파수(Fs)보다 감소되도록 변조 동작이 수행될 수 있다. 예컨대, 도 5b에 도시된 예에서는 스위칭 신호의 주파수(F)를 분주 또는 다운 스케일링함에 의해 주파수(F)가 변조되는 예가 도시되며, 핑거 센싱 모드에서의 스위칭 신호의 주파수(F)가 펜 센싱 모드의 구동 구간에서의 주파수(Fs)에 비해 1/8에 해당하는 값을 갖는 경우가 예시된다.
도 5b에 도시된 실시예에 따라, DC-DC 컨버터의 내부 스위칭 동작에 따른 스위칭 노이즈의 주파수가 아날로그 프론트 엔드(AFE) 내에서 처리되는 신호의 주파수 대역(또는, AFE 의 필터의 통과 대역(pass band))의 외부에 위치되도록 할 수 있으며, 이에 따라 DC-DC 컨버터에서 발생되는 스위칭 노이즈의 영향이 제거 또는 감소되도록 할 수 있다.
도 6은 펜 센싱 모드와 핑거 센싱 모드가 주기적으로 반복되는 경우에서의 DC-DC 컨버터의 내부 스위칭 동작의 일 예를 나타낸다. 도 6에 도시된 예에서, 하나의 펜 센싱 모드의 구간과 하나의 핑거 센싱 모드의 구간은 하나의 터치 센싱 주기를 구성할 수 있다. 즉, 하나의 터치 센싱 주기는 펜 센싱 모드의 구동 구간, 펜 센싱 모드의 센싱 구간 및 핑거 센싱 모드 구간을 포함할 수 있다.
전술한 실시예에 따라, DC-DC 컨버터의 내부 스위칭 동작은 도 6에 도시된 터치 센싱 주기에 따라 반복하여 제어되며, 전술한 실시예에서의 제어 회로는 DC-DC 컨버터로 터치 센싱 모드 및 구간을 나타내는 정보를 제공할 수 있다. DC-DC 컨버터는 내부 스위칭 동작을 제어하기 위한 주파수 변조기를 포함할 수 있으며, 제어 회로로부터의 정보에 따라 주파수 변조 동작을 수행할 수 있다. 도 6을 참조하면, 펜 센싱 모드의 구동 구간에서 스위칭 신호의 주파수(F)는 제1 주파수(Fs)를 가지며, 펜 센싱 모드의 센싱 구간에서 스위칭 신호의 주파수(F)는 0에 해당하고, 핑거 센싱 모드 구간에서 스위칭 신호의 주파수(F)는 제2 주파수(1/N * Fs)를 가질 수 있다.
변형 가능한 실시예에 따라, 제어 회로는 DC-DC 컨버터로 직접 스위칭 신호를 제공할 수도 있으며, 이 경우 DC-DC 컨버터는 제어 회로로부터 주파수 변조된 스위칭 신호를 직접 수신할 수 있다. 즉, 제어 회로가 터치 센싱 모드 및 그 구간에 따라 그 주파수가 변조되는 스위칭 신호를 DC-DC 컨버터로 제공하도록 터치 스크린 컨트롤러가 구현될 수도 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 부스팅 회로를 포함하는 터치 스크린 컨트롤러의 일 구현 예를 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 터치 스크린 컨트롤러(400)는 부스팅 회로(410), 구동 회로(420), 선택 회로(430), 제1 및 제2 AFE들(441, 442), 제어 회로(450) 및 디지털 신호 프로세서(460)를 포함할 수 있다. 이외에도, 도 7에는 도시되지 않았으나 터치 스크린 컨트롤러(400)에는 터치 센싱을 위한 다른 다양한 구성들이 더 포함될 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 구동 회로(420), 선택 회로(430) 및 제1 및 제2 AFE들(441, 442)이 하나의 아날로그 프론트 엔드로 정의되어도 무방하다.
부스팅 회로(410)는 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있으며, 전술한 실시예들에 따라 내부 스위칭 동작에 기반하여 고전압(Vout)을 생성하고 이를 구동 회로(420)로 제공할 수 있다. 구동 회로(420)는 고전압(Vout)에 상응하는 레벨을 갖는 펄스 신호를 구동 신호로서 생성하고 터치 패널(TP)로 제공할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 AFE들(441, 442)은 다수의 터치 센싱 방식들에 대응하여 구비될 수 있으며, 제1 AFE(441)는 핑거 터치 센싱에 관련된 센싱 신호를 처리하는 구성들을 포함할 수 있으며, 제2 AFE(442)는 펜 터치 센싱에 관련된 센싱 신호를 처리하는 구성들을 포함할 수 있다. 또한, 터치 패널(TP)의 센싱 전극들은 핑거 터치 센싱과 펜 터치 센싱에 공통하게 이용되므로, 선택 회로(430)는 터치 패널(TP)로부터의 센싱 신호들을 제1 AFE(441) 또는 제2 AFE(442)로 선택적으로 제공할 수 있다.
제어 회로(450)는 터치 스크린 컨트롤러(400) 내부의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 전술한 실시예에 따라 부스팅 회로(410)의 내부 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어 신호(Ctrl)를 생성할 수 있다. 부스팅 회로(410)는 제어 신호(Ctrl)에 응답하여 스위칭 신호의 주파수를 변조하고, 주파수 변조된 스위칭 신호에 따라 내부 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 전술한 실시예에 따라, 제어 신호(Ctrl)는 터치 센싱 모드에 관련된 정보를 포함할 수 있으며, 부스팅 회로(410)는 터치 센싱 모드에 따라 서로 다르게 변조되는 스위칭 신호를 이용하여 내부 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따라, 제1 및 제2 AFE들(441, 442) 각각은 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 AFE들(441, 442) 각각은 센싱 신호에 대한 처리 결과로서의 디지털 신호를 디지털 신호 프로세서(460)로 제공할 수 있다. 디지털 신호 프로세서(460)는 수신된 디지털 신호를 처리하여 핑거 및 펜의 터치 유무 및 터치 위치를 나타내는 터치 정보(Info_T)를 출력할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 터치 스크린 컨트롤러의 동작방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 8을 참조하면, 터치 스크린 컨트롤러는 다양한 종류의 터치 센싱 방식에 따라 터치 패널을 구동하고 또한 센싱 신호를 처리할 수 있으며, 터치 스크린 컨트롤러 내부적으로 터치 센싱 모드를 나타내는 정보를 생성하고(S11), 생성된 정보는 터치 스크린 컨트롤러 내부에서 이용될 수 있다. 일 예로서, 터치 스크린 컨트롤러는 ECR 방식에 따라 포인터(또는, 터치 펜)에 의한 터치 인식 기능을 지원하기 위해 내부 스위칭 동작에 기반하여 고전압을 생성하는 부스팅 회로를 포함하고, 상기 내부 스위칭 동작은 터치 스크린 컨트롤러 내부의 스위칭 신호에 의해 제어될 수 있으며, 상기 생성된 정보에 따라 스위칭 신호의 주파수가 조절될 수 있다(S12).
터치 센싱 모드에 따라 주파수가 조절되는 스위칭 신호가 생성되며, 스위칭 신호에 따른 내부 스위칭 동작이 수행되고(S13), 내부 스위칭 동작에 기반하여 고전압이 생성될 수 있다(S14). 또한, 생성된 고전압을 이용하여 구동 신호가 생성되고(S15), 생성된 구동 신호가 외부의 터치 패널로 제공될 수 있다.
도 9는 펜 센싱 모드 및 핑거 센싱 모드에서의 구체적인 내부 스위칭 동작의 주파수가 조절되는 예를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 펜 센싱 모드는 시간적으로 구동 구간과 센싱 구간으로 구분되고, 펜 센싱 모드의 구동 구간에서 제1 주파수에 따른 내부 스위칭 동작에 기반하여 제1 고전압이 생성되며(S21), 제1 고전압을 이용하여 생성된 구동 신호를 터치 패널로 출력할 수 있다(S22).
이후, 펜 센싱 모드의 센싱 구간으로 진입됨에 따라(S23), 터치 스크린 컨트롤러는 고전압 생성을 위한 내부 스위칭 동작을 중단하며(S24), 내부 스위칭 동작에 의한 노이즈가 감소 또는 제거된 상태에서 터치 패널로부터 펜 터치에 기인한 센싱 신호를 수신하고 이를 처리할 수 있다(S25).
이후, 핑거 센싱 모드로 진입됨에 따라, 어느 하나의 센싱 주기 동안 센싱 전극들을 구동하는 동작과 센싱 신호들을 처리하는 동작이 함께 수행될 수 있다. 이 때, 상기 내부 스위칭 동작에 의한 노이즈를 감소하기 위해 핑거 센싱 모드에서 제2 주파수에 따른 내부 스위칭 동작에 기반하여 제2 고전압이 생성되며(S26), 제2 고전압을 이용하여 생성된 구동 신호를 터치 패널로 출력할 수 있다(S27). 또한, 터치 패널로부터 핑거 터치에 기인한 센싱 신호를 수신하고 이를 처리할 수 있다(S28).
도 10 내지 도 12는 본 발명의 변형 가능한 실시예들에 따른 터치 스크린 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 10을 참조하면, 핑거 센싱 및 펜 센싱 기능을 지원함에 있어서, 센싱 전극들을 포함하는 터치 패널은 핑거 센싱 모드 및 펜 센싱 모드에 공통하게 이용될 수 있다. 반면에, 일 구현 예로서, 핑거 센싱 모드 및 펜 센싱 모드에 이용되는 터치 스크린 컨트롤러는 별도의 반도체 칩으로 구현될 수도 있다.
일 실시예에 따라, 터치 스크린 시스템(500)은 제1 터치 스크린 컨트롤러(510), 제2 터치 스크린 컨트롤러(520), 파워 관리 IC(Power Management IC(PMIC)) 및 터치 패널(TP)을 포함할 수 있다. 제1 터치 스크린 컨트롤러(510)는 핑거 센싱을 위한 기능을 수행하고, 제2 터치 스크린 컨트롤러(520)는 펜 센싱을 위한 기능을 수행할 수 있다.
도 10에 도시된 터치 스크린 시스템(500)의 일 동작 예를 설명하면 다음과 같다. 이하의 실시예들에서는 터치 패널(TP)의 센싱 전극들이 수평 방향의 채널들과 수직 방향의 채널들을 통해 제1 및 제2 터치 스크린 컨트롤러(510, 520)에 연결됨에 따라, 각각의 반도체 칩에서 수평용 구동 회로와 수직용 구동 회로를 별개로 포함하는 예가 도시된다. 그러나, 이는 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 컨트롤러는 다른 다양한 형태로 구현되어도 무방할 것이다.
또한, 반도체 칩 내부의 전반적인 제어를 수행하는 제어 회로 블록이 개시되며, 제어 회로 블록은 전술한 실시예들에 따른 제어 회로의 기능을 수행하는 구성으로서 프로세서가 예시된다. 또한, 제어 회로 블록은 이외에도 다양한 구성 요소들로서 AFE 컨트롤러, 디지털 신호 프로세서 및 메모리들(eFlash, SRAM) 등을 포함하는 것으로 예시된다. 그러나, 이는 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 컨트롤러는 다른 다양한 형태로 구현되어도 무방할 것이다. 예컨대, 디지털 신호 프로세서 및 메모리들(eFlash, SRAM) 등은 제어 회로 블록의 외부에 구비되는 구성인 것으로 정의되어도 무방할 것이다.
제1 터치 스크린 컨트롤러(510)는 핑거 센싱 모드에서 구동 회로(514, 515)를 통해 구동 신호를 터치 패널(TP)로 제공할 수 있다. 일 실시예에 따라, 구동 신호의 생성에 필요한 전압은 외부의 PMIC로부터 제1 터치 스크린 컨트롤러(510)로 제공될 수 있다. 외부의 PMIC로부터의 전압의 레벨은 전술한 실시예들에 따른 부스팅 회로로부터의 고전압의 레벨보다 작을 수 있다.
또한, 핑거 터치 모드에서 센싱 신호는 AFE(513) 및 ADC(512)를 통해 제어 신호 블록(511)으로 제공될 수 있다. 디지털 신호 프로세서(DSP)는 센싱 신호의 처리 결과를 이용하여 터치 정보를 생성할 수 있다. 메모리들(eFlash, SRAM)는 터치 센싱 처리를 위한 각종 정보나, 센싱 신호의 처리 결과를 임시적으로 저장하는 등 각종 정보를 저장할 수 있다.
한편, 제2 터치 스크린 컨트롤러(520)는 펜 센싱 모드에서 전술한 실시예들에 따라 구동 회로(525, 526)를 통해 구동 신호를 터치 패널(TP)로 제공할 수 있으며, 일 예로서 부스팅 회로(524)에서 생성된 고전압을 이용하여 구동 신호가 생성될 수 있다. 또한, 펜 터치 모드에서 센싱 신호는 AFE(523) 및 ADC(522)를 통해 제어 신호 블록(521)으로 제공될 수 있다. 제2 터치 스크린 컨트롤러(520)의 부스팅 회로(524)는 전술한 실시예들에 따라 내부 스위칭 동작을 수행할 수 있으며, 펜 센싱 모드의 구동 구간과 센싱 구간에서 스위칭 주파수가 다르게 변조될 수 있다.
한편, 도 11을 참조하면, 터치 스크린 컨트롤러(600)는 펜 센싱 모드와 핑거 센싱 모드에 공통하게 이용되며, 이에 따라 펜 센싱 및 핑거 센싱 기능들을 지원하기 위한 구성 요소들을 포함할 수 있다. 또한, 전술한 실시예에 따라 펜 센싱 모드를 위한 전압 부스팅 기능을 수행할 수 있다. 도 11에 도시된 구성 요소들의 동작을 설명함에 있어서, 전술한 실시예에서와 중복되는 내용은 그 설명이 생략된다.
일 예로서, 터치 스크린 컨트롤러(600)는 펜 센싱 모드와 핑거 센싱 모드에서 서로 다른 전압을 이용해 생성되는 구동 신호를 터치 패널(TP)로 제공할 수 있다. 예컨대, 터치 스크린 컨트롤러(600)는 펜 센싱 모드에서 고전압을 이용하여 구동 신호를 생성할 수 있으며, 핑거 센싱 모드에서 상기 고전압보다는 낮은 레벨을 갖는 전압을 이용하여 구동 신호를 생성할 수 있다.
펜 센싱 모드에서, 제어 신호 블록(610)의 프로세서의 제어에 기반하여 부스팅 회로(620)는 내부 스위치 동작의 스위칭 주파수를 조절하고, 이에 기반하여 생성된 고전압을 선택기(630)로 제공한다. 선택기(630)는 외부의 PMIC로부터 핑거 센싱 모드에서 이용되는 전압을 더 수신할 수 있다. 선택기(630)는 펜 센싱 모드에서 부스팅 회로(620)로부터의 고전압을 선택적으로 출력하며, 핑거 센싱 모드에서 외부의 PMIC로부터의 전압을 선택적으로 출력할 수 있다. 도 11에는 도시되지 않았으나 제어 신호 블록(610)의 프로세서는 선택기(630)를 제어할 수 있다.
구동 회로(641, 642)는 선택기(630)로부터의 출력 전압을 이용하여 구동 신호를 생성할 수 있으며, 이에 따라 펜 센싱 모드에서 고전압을 이용하여 구동 신호를 생성하고, 핑거 센싱 모드에서 상대적으로 낮은 레벨을 갖는 전압을 이용하여 구동 신호를 생성할 수 있다.
도 11에 도시된 실시예에 따르면, 펜 센싱 모드에서는 강한 전기장을 형성하기 위해 고전압을 이용하여 구동 신호가 생성될 수 있으나, 핑거 센싱 모드에서는 외부의 PMIC로부터 제공되는 낮은 레벨의 전압을 이용하여 구동 신호가 생성될 수 있다. 이에 따라, 터치 스크린 시스템에 의해 소모되는 전력이 감소될 수 있으며, 핑거 센싱 모드에서 고전압 생성에 따른 노이즈의 영향을 감소 또는 제거시킬 수 있다.
한편, 도 12를 참조하면, 터치 스크린 컨트롤러(700)는 펜 센싱 모드와 핑거 센싱 모드에 공통하게 이용되며, 이에 따라 전술한 실시예에 따른 펜 센싱 모드를 위한 전압 부스팅 기능을 수행할 수 있다. 도 12에서는 부스팅 회로(720)가 다수의 레벨들을 갖는 전압을 생성하는 예가 도시되며, 도 12 도시된 구성 요소들의 동작을 설명함에 있어서, 전술한 실시예에서와 중복되는 내용은 그 설명이 생략된다.
일 예로서, 터치 스크린 컨트롤러(700)는 제어 신호 블록(710), 부스팅 회로(720) 및 제1/제2 구동 회로들(731, 732)을 포함할 수 있으며, 제어 신호 블록(710)의 프로세서는 부스팅 회로(720)의 내부 스위칭 동작의 주파수를 조절할 수 있으며, 또한 부스팅 회로(720)로부터 출력되는 전압의 레벨을 조절할 수 있다.
예컨대, 펜 센싱 모드에서, 제어 신호 블록(710)은 구동 구간에서 부스팅 회로(720)가 제1 주파수에 따라 내부 스위칭 동작을 수행하도록 제어할 수 있으며, 센싱 구간에서 부스팅 회로(720)가 내부 스위칭 동작을 중단하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어 신호 블록(710)은 핑거 센싱 모드에서, 부스팅 회로(720)가 펜 센싱 모드의 구동 구간에 비해 상대적으로 낮은 레벨을 갖는 전압을 생성하도록 제어할 수 있다. 도 12의 예에서는 부스팅 회로(720)가 펜 센싱 모드에서 20V의 고전압을 생성하고, 핑거 센싱 모드에서 5V의 상대적으로 저전압을 생성하는 예가 도시된다.
도 12에 도시된 실시예에 따르면, 부스팅 회로(720)가 펜 센싱 모드 및 핑거 센싱 모드에서 구동 신호를 생성하기 위한 전압을 제공할 수 있으므로, 별도의 PMIC가 터치 스크린 시스템 내에 구비될 필요가 없다. 또한, 핑거 센싱 모드에서 상대적으로 저전압을 이용하여 구동 신호를 생성하므로, 터치 스크린 시스템에 의해 소모되는 전력이 감소될 수 있다. 일 실시예에 따라, 부스팅 회로(720)가 핑거 센싱 모드에서 내부 스위칭 동작에 기반하여 상기 저전압을 생성하는 경우, 전술한 실시예에서와 같이 핑거 센싱 모드에서의 부스팅 회로(720)의 내부 스위칭 동작의 주파수는 펜 센싱 모드에 비해 더 작게 설정될 수 있다.
도 13은 전술한 실시예들에 따라 터치 센싱 모드 별로 구동 신호의 전압 레벨이 조절되는 예를 나타내는 플로우차트이다.
도 13을 참조하면, 터치 스크린 컨트롤러는 펜 센싱 모드로 진입하고(S31), 전술한 부스팅에 기반한 제1 전압이 생성될 수 있으며(S32), 상기 제1 전압은 상대적으로 고전압을 가지며 내부 스위칭 동작을 통해 생성될 수 있다. 또한, 제1 전압을 이용하여 구동 신호가 생성되며(S33), 구동 신호가 터치 패널로 제공될 수 있다.
이후, 터치 스크린 컨트롤러는 핑거 센싱 모드로 진입하고(S34), 상기 제1 전압 보다 낮은 제2 전압을 이용한 구동 신호가 생성될 수 있다(S35). 또한, 상기 제1 전압과 제2 전압은 다양한 방식에 따라 생성될 수 있으며, 일 예로서 상기 제2 전압은 부스팅 회로가 그 출력 전압의 레벨을 조절함에 의해 생성되거나, 터치 스크린 컨트롤러 내부의 별도의 전원 생성기에 의해 생성될 수 있다. 또는, 상기 제2 전압은 터치 스크린 컨트롤러 외부의 별도의 칩(예컨대, PMIC)에 의해 생성되어 터치 스크린 컨트롤러 내부로 제공될 수도 있을 것이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 컨트롤러가 터치 DDI로 구현되는 예를 나타내는 블록도이다. 도 14에서는 터치 DDI(display driver IC)와 함께 터치 패널이 더 도시되며, 또한 터치 DDI로부터의 터치 정보를 처리하는 시스템이 더 도시된다.
도 14를 참조하면, 전자 기기(800)는 터치 패널(801), 디스플레이 패널(802), 터치 DDI(810), CPU(820), 메모리(830) 및 네트워크 인터페이스(840)를 구비할 수 있다. 전술한 바에 따라 터치 패널이 인-셀 타입 또는 온-셀 타입으로 구현되는 경우에는, 상기 터치 패널(801)은 디스플레이 패널(802)에 포함되는 것으로 설명될 수도 있을 것이다.
CPU(820)는 메모리(830) 또는 CPU(820)에 포함된 메모리에 저장된 명령어들을 실행함으로써 전자 기기(800)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, CPU(820)는 이미지 데이터를 터치 DDI(810)에 제공할 수 있고, 터치 DDI(810)로부터 제공되는 터치 정보를 해석함으로써 손가락 또는 포인터의 터치 유무 및 위치를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 전자 기기(800)의 기능을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, CPU(820)는 다수의 IP(Intellecture Property) 블록을 포함하는 시스템-온-칩(SoC)에 포함되는 구성일 수도 있고, 시스템-온-칩(SoC)은 어플리케이션 프로세서(Application Processor, AP)로서 지칭될 수도 있다.
메모리(830)는 CPU(820)에 의해서 엑세스될 수 있고, 예컨대 비휘발성 메모리로서 EEPROM(non-volatile memory such as a Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(flash memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM (Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM (Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등을 포함할 수도 있고, 휘발성 메모리로서 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 모바일 DRAM, DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory), LPDDR(Low Power DDR) SDRAM, GDDR(Graphic DDR) SDRAM, RDRAM(Rambus Dynamic Random Access Memory) 등을 포함할 수도 있다.
네트워크 인터페이스(840)는 전자 기기(800) 외부의 네트워크에 대한 인터페이스를 CPU(820)에 제공할 수 있다. 예를 들면, 네트워크 인터페이스(840)는 유선 또는 무선 네트워크에 접속할 수 있고, 네트워크로부터 수신되는 신호를 CPU(820)에 전달하거나, CPU(820)로부터 수신된 신호를 네트워크에 전송할 수 있다.
터치 DDI(810)는 하나의 반도체 칩으로서 구현될 수 있고, 터치 패널(801)을 제어하기 위한 터치 컨트롤 블록(811)를 포함하고, 디스플레이 패널(802)을 제어하기 위한 디스플레이 구동 블록(812)를 포함할 수 있다. 즉, 터치 컨트롤 블록(811)과 디스플레이 구동 블록(812)는 동일한 기판 상에 제조되어 하나의 반도체 칩에 집적될 수 있다. 터치 컨트롤 블록(811)은 전술한 실시예들에서의 터치 스크린 컨트롤러에 구비되는 구성들을 포함할 수 있다. 일 예로서, 터치 컨트롤 블록(811)은 AFE 및 터치 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 터치 컨트롤 블록(811)과 디스플레이 구동 블록(812)은 동일한 반도체 칩의 내부에서 적어도 하나의 다양한 종류의 신호들(Tsig)을 송수신할 수 있다.
한편, 디스플레이 구동 블록(812)은 출력 드라이버 및 디스플레이 컨트롤러를 포함할 수 있다. 도 14에는 도시되지 않았으나, 디스플레이 구동 블록(812)은 화상을 구현하기 위한 다른 구성들을 더 포함할 수도 있으며, 일 예로 게이트 드라이버, 전원 생성기 등 각종 구성들을 더 포함할 수도 있다.
터치 컨트롤 블록(811)은 전술한 실시예들에 따른 부스팅 회로로서 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있으며, 일 예로 DC-DC 컨버터는 터치 컨트롤러 내에 배치될 수 있다. 또한, 터치 컨트롤러는 DC-DC 컨버터의 내부 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 회로(미도시)를 더 포함할 수 있으며, DC-DC 컨버터는 제어 신호에 응답하여 내부 스위칭 동작의 주파수를 제어할 수 있다. 또한, 도 14에서 터치 패널(801)로 구동 신호를 제공하는 구동 회로는 AFE 내에 포함되는 것으로 정의될 수 있으며, DC-DC 컨버터는 고전압을 생성하여 상기 AFE로 제공할 수 있다.
한편, 디스플레이 컨트롤러는 디스플레이 동작과 관련하여 다양한 타이밍 정보들을 생성하는 타이밍 컨트롤러(812_1)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 타이밍 컨트롤러(812_1)는 디스플레이 동작과 관련하여 수직 동기신호, 수평 동기신호 등을 생성하거나, 공통 전극 전압이나 게이트 라인 신호의 발생 등을 제어하기 위한 각종 타이밍 정보들을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따라, 터치 컨트롤 블록(811)은 터치 정보를 생성함에 있어서 타이밍 컨트롤러(812_1)로부터의 적어도 하나의 타이밍 정보를 이용할 수 있다. 예컨대, 디스플레이 패널에 배치되는 다양한 종류의 전극들(예컨대, 공통 전압 전극)이 구동됨에 따라 터치 컨트롤 블록(811) 내에 노이즈를 야기할 수 있으며, 일 예로 터치 컨트롤 블록(811)은 타이밍 정보에 기반하여 노이즈가 최소화되는 타이밍에서 센싱 동작을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따라, DC-DC 컨버터에 의한 노이즈와 디스플레이 동작에 의한 노이즈가 제거 또는 감소될 수 있다.
한편, 도 14에 도시된 터치 DDI(810)는 다른 다양한 방식에 의해 구현될 수도 있을 것이다. 일 예로서, 터치 컨트롤 블록(811)에서 생성된 고전압은 디스플레이 구동 블록(812)으로 제공되고, 디스플레이 구동 블록(812) 내에서 고전압이 이용될 수도 있을 것이다. 또는, 전술한 실시예에 따른 부스팅 회로는 디스플레이 구동 블록(812)에 구비되고, 디스플레이 구동 블록(812)으로부터 고전압이 터치 컨트롤 블록(811)으로 제공될 수도 있을 것이다. 이 때, 고전압 생성을 위한 내부 스위칭 동작은 디스플레이 구동 블록(812) 내부에서 제어될 수 있을 것이다.
도 14에는 도시되지 않았으나, 터치 컨트롤 블록(811)과 디스플레이 구동 블록(812) 사이에서 타이밍 정보 이외에 다른 각종 신호들이 송수신될 수도 있다. 일 예로서, 디스플레이 구동 블록(812)은 터치 스크린 동작과 관련된 각종 모드들을 제어하기 위한 신호들을 터치 컨트롤 블록(811)으로 제공할 수 있으며, 또한 터치 컨트롤 블록(811) 내에서 사용되는 각종 전압들을 생성하여 터치 컨트롤 블록(811)으로 제공할 수도 있을 것이다. 또한, 터치 컨트롤 블록(811)은 동작 상태(예컨대, 슬립 상태, 파워다운 상태 등)를 나타내는 각종 정보들을 디스플레이 구동 블록(812)으로 제공할 수도 있을 것이다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 반도체 칩을 나타내는 블록도이다.
전술한 실시예들에 따른 부스팅 회로의 동작은 터치 스크린 컨트롤러 이외의 다양한 종류의 반도체 칩에 적용될 수 있을 것이다. 일 예로서, 반도체 칩 내부에서 이용되거나 외부로 제공되는 고전압을 생성하고, 또한 외부부터의 아날로그 신호를 수신하고 처리하는 다양한 종류의 반도체 칩에 전술한 실시예들에 따른 부스팅 회로가 적용될 수 있다. 도 15를 참조하면, 반도체 칩(900)은 제어 회로(910), 부스팅 회로(920), 기능 블록(930), 아날로그 회로(940) 및 디지털 신호 프로세서(950)를 포함할 수 있다.
제어 회로(910)는 반도체 칩(900) 내의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 또한 반도체 칩(900) 내에 구비되는 각종 구성 요소들을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제어 회로(910)는 반도체 칩(900)의 동작 모드를 판단하고, 동작 모드에 관련된 정보를 부스팅 회로(920)로 제공할 수 있다.
부스팅 회로(920)는 반도체 칩(900) 내부의 전원 공급을 위해 이용될 수 있으며, 전술한 실시예들에 따라 내부 스위칭 동작에 기반하여 고전압(Vout)을 생성할 수 있다. 반도체 칩(900)은 생성된 고전압(Vout)을 외부로 제공하거나, 또는 생성된 고전압(Vout)을 반도체 칩(900) 내부의 기능 블록(930)으로 제공할 수 있다. 기능 블록(930)은 고전압(Vout)을 이용한 신호 처리를 수행할 수 있을 것이다.
한편, 반도체 칩(900) 내의 아날로그 회로(940)는 외부로부터 아날로그 신호(Sig_A)를 수신하고 이를 처리한 결과를 제공할 수 있다. 일 실시예에 따라, 아날로그 회로(940)는 전술한 예에서의 AFE에 해당하거나, 또는 AFE에 포함되는 구성들 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라 아날로그 회로(940)는 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있으며, 이 경우 아날로그 회로(940)는 디지털 신호에 해당하는 처리 결과를 제공할 수 있다. 디지털 신호 프로세서(950)는 아날로그 회로(940)로부터 제공되는 디지털 신호를 처리하여 소정의 기능을 수행하고, 처리 결과(Sig_D)를 출력할 수 있다.
전술한 실시예들에 따라, 부스팅 회로(920)는 제어 회로(910)로부터의 제어 신호(Ctrl)에 기반하여 내부 스위칭 동작의 주파수를 제어할 수 있으며, 일 예로서 아날로그 회로(940)가 외부로부터 아날로그 신호(Sig_A)를 처리하는 도중에 내부 스위칭 동작을 중단하거나 또는 내부 스위칭 동작의 주파수를 변경할 수 있을 것이다. 이에 따라, 아날로그 회로(940)에서의 노이즈에 의한 영향을 감소 또는 제거할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 제1 방식의 센싱 모드 및 제2 방식의 센싱 모드를 위한 구동 신호를 출력하는 구동 회로;
    내부 스위칭 동작에 기반하여 고전압을 생성하고, 상기 생성된 고전압을 상기 구동 회로로 제공하는 부스팅 회로; 및
    상기 부스팅 회로의 내부 스위칭 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어 회로를 구비하며,
    상기 부스팅 회로는, 상기 제어신호에 기반하여 상기 제1 방식의 센싱 모드에서의 내부 스위칭 동작의 스위칭 주파수와 상기 제2 방식의 센싱 모드에서의 내부 스위칭 동작의 스위칭 주파수를 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방식의 센싱 모드는 펜 센싱 모드이고, 상기 제2 방식의 센싱 모드는 핑거 센싱 모드인 것을 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방식의 센싱 모드에서 상기 부스팅 회로는 제1 주파수를 갖는 스위칭 신호에 따라 상기 내부 스위칭 동작을 수행하고,
    상기 제2 방식의 센싱 모드에서 상기 부스팅 회로는 상기 제1 주파수보다 작은 제2 주파수를 갖는 스위칭 신호에 따라 상기 내부 스위칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수를 N-분주한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러(단, N은 2 이상의 정수).
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 방식의 센싱 모드에서 수신되는 센싱 신호를 처리하는 아날로그 프론트 엔드를 더 구비하고, 상기 아날로그 프론트 엔드는 상기 센싱 신호에 대해 소정의 통과 대역(pass band)에 따른 필터링을 수행하는 필터를 포함하며,
    상기 부스팅 회로에서 상기 제2 주파수에 따른 내부 스위칭 동작에 의해 발생되는 스위칭 노이즈의 주파수는 상기 필터의 통과 대역의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방식의 센싱 모드는 시간적으로 구분되는 구동 구간과 센싱 구간을 포함하고,
    상기 제1 방식의 센싱 모드의 구동 구간에서, 상기 부스팅 회로는 제1 주파수를 갖는 스위칭 신호에 따라 상기 내부 스위칭 동작을 수행하고,
    상기 제1 방식의 센싱 모드의 센싱 구간에서, 상기 부스팅 회로는 상기 내부 스위칭 동작을 중단하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부스팅 회로는 상기 제어신호에 기반하여 주파수 조절된 스위칭 신호를 생성하는 주파수 변조기를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호는, 상기 제1 방식 및 제2 방식의 센싱 모드들을 위해 공통하게 이용되는 터치 패널의 센싱 전극들을 구동하고,
    상기 제1 방식의 센싱을 위해 상기 센싱 전극들로부터 제1 센싱 신호를 수신하는 제1 아날로그 프론트 엔드; 및
    상기 제2 방식의 센싱을 위해 상기 센싱 전극들로부터 제2 센싱 신호를 수신하는 제2 아날로그 프론트 엔드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센싱 전극들로부터 제공되는 제1 센싱 신호를 상기 제1 아날로그 프론트 엔드로 제공하고, 상기 센싱 전극들로부터 제공되는 제2 센싱 신호를 상기 제2 아날로그 프론트 엔드로 제공하기 위한 선택기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 아날로그 프론트 엔드 및 상기 제2 아날로그 프론트 엔드로부터 상기 제1 및 제2 센싱 신호를 처리한 결과를 수신하고, 수신된 결과를 이용하여 터치 정보를 생성하는 신호 프로세서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 구동 회로는, 상기 제1 방식의 센싱 모드에서 외부의 터치 패널을 자기 센싱 방식(Self sensing method)에 따라 구동하고, 상기 제2 방식의 센싱 모드에서 상기 터치 패널을 상호 센싱 방식(Mutual sensing method)에 따라 구동하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 터치 스크린 컨트롤러는 상기 구동 회로, 상기 부스팅 회로 및 상기 제어 회로가 집적된 하나의 반도체 칩으로 구현되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 부스팅 회로는 외부의 입력 전압을 기초로 상기 고전압을 생성하는 DC-DC 컨버터인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  14. 펜 센싱 모드의 구동 구간에서 구동 신호를 터치 패널로 출력하는 구동 회로;
    내부 스위칭 동작에 기반하여 고전압을 생성하고, 상기 생성된 고전압을 상기 구동 회로로 제공하는 부스팅 회로;
    상기 펜 센싱 모드의 센싱 구간에서 펜 터치에 기인하여 생성되는 센싱 신호를 수신하고, 상기 수신된 센싱 신호를 처리하는 제1 아날로그 프론트 엔드; 및
    상기 부스팅 회로의 내부 스위칭 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어 회로를 구비하며,
    상기 제어신호에 기반하여, 상기 부스팅 회로는 상기 펜 센싱 모드의 구동 구간에서 제1 주파수에 따른 상기 내부 스위칭 동작을 수행하고, 상기 펜 센싱 모드의 센싱 구간에서 상기 내부 스위칭 동작을 중단하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 아날로그 프론트 엔드로부터의 신호 처리 결과를 이용하여 터치 정보를 생성하는 신호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 구동 회로는 핑거 센싱 모드에서 상기 구동 신호를 상기 터치 패널로 더 출력하고,
    상기 터치 스크린 컨트롤러는 상기 핑거 센싱 모드에서 핑거 터치에 기인하여 생성되는 센싱 신호를 수신하고, 상기 수신된 센싱 신호를 처리하는 제2 아날로그 프론트 엔드를 더 구비하며,
    상기 부스팅 회로는, 상기 제어신호에 기반하여 상기 펜 센싱 모드에서의 내부 스위칭 동작의 스위칭 주파수와 상기 핑거 센싱 모드에서의 내부 스위칭 동작의 스위칭 주파수를 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 부스팅 회로는, 상기 핑거 센싱 모드에서 상기 제1 주파수보다 작은 제2 주파수에 따른 내부 스위칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수를 N-분주한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러(단, N은 2 이상의 정수).
  19. 제14항에 있어서,
    상기 부스팅 회로는, 상기 제어신호에 기반하여 주파수 조절된 스위칭 신호를 생성하는 주파수 변조기를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 터치 스크린 컨트롤러는 디스플레이 패널을 구동하기 위한 디스플레이 구동 블록을 더 구비하고,
    상기 디스플레이 구동 블록은 디스플레이의 타이밍에 관련된 타이밍 정보를 생성하는 타이밍 컨트롤러를 포함하며,
    상기 제어 회로는 상기 타이밍 정보에 기반하여 상기 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 컨트롤러.
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