KR20110042585A - Touch controller increasing sensitivity, display driving circuit and display device and system having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터치 콘트롤러에 관한 것으로서, 자세하게는 센싱 감도를 향상시킨 터치 콘트롤러, 터치 콘트롤러를 포함하는 디스플레이 구동회로, 디스플레이 장치 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a touch controller, and more particularly, to a touch controller having improved sensing sensitivity, a display driving circuit including a touch controller, a display device, and a system.
디스플레이 장치의 경량화 및 박형화가 요구됨에 따라 음극선관(cathode ray tube, CRT)이 평판 디스플레이 장치로 대체되고 있다. 이러한 평판 디스플레이 장치로서, 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Device, LCD), 전계 방출 디스플레이 장치(field emission display, FED), 유기 발광 디스플레이 장치(organic light emitting display, OLED), 플라즈마 디스플레이 장치(plasma display panel, PDP) 등이 있다. As lightweight and thin display devices are required, cathode ray tubes (CRTs) are being replaced by flat panel display devices. As such a flat panel display device, a liquid crystal display device (LCD), a field emission display (FED), an organic light emitting display (OLED), a plasma display panel (plasma display panel, PDP).
일반적으로 상기와 같은 평판 디스플레이 장치는, 화상을 디스플레이 하기 위하여 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소를 구비한다. 평판 디스플레이 장치의 일예로서 상기 액정 디스플레이 장치에는, 게이트 선택 신호를 전달하는 다수의 스 캔 라인들과 계조 데이터를 전달하는 다수의 데이터 라인들이 교차하여 배치되며, 복수의 화소는 상기 스캔 라인들과 데이터 라인들이 교차하는 영역에 형성된다.In general, such a flat panel display device includes a plurality of pixels arranged in a matrix to display an image. As an example of a flat panel display apparatus, a plurality of scan lines that transmit a gate selection signal and a plurality of data lines that transmit grayscale data are arranged to cross each other, and a plurality of pixels are arranged in the scan lines and data. Lines are formed at the intersections.
한편, 터치 스크린 패널(일예로서, 커패시티브 터치 스크린 패널)은 복수의 센싱 유닛(sensing unit)을 구비하며, 화면 위에 손가락 또는 터치 펜 등이 접촉되는 경우 상기 센싱 유닛의 커패시턴스 값이 가변하는 장치이다. 터치 스크린 패널은 일반적으로 평판 디스플레이 장치의 상부에 부착되며, 손가락 또는 터치 펜이 센싱 유닛에 근접하거나 또는 접촉되는 경우 이에 대응하는 커패시턴스 값이 터치 스크린 프로세서로 제공된다. 터치 스크린 프로세서는 상기 센싱 유닛의 커패시턴스를 센싱 라인을 통해 센싱함으로써, 터치 스크린 패널 상에서 손가락 또는 터치 펜 등의 접촉 유무 및 접촉 위치를 판단한다. 터치 스크린 패널을 디스플레이 패널 상에 접착시킴에 의한 수율 감소, 휘도 저하 및 제품 두께 증가 등의 문제를 감소하기 위하여, 센싱 유닛들이 디스플레이 패널 내부에 구비될 수도 있다. Meanwhile, a touch screen panel (eg, a capacitive touch screen panel) includes a plurality of sensing units, and the capacitance value of the sensing unit is variable when a finger or a touch pen is touched on the screen. to be. The touch screen panel is generally attached to the top of the flat panel display device, and a capacitance value corresponding thereto when the finger or the touch pen is in proximity to or in contact with the sensing unit is provided to the touch screen processor. The touch screen processor senses the capacitance of the sensing unit through a sensing line to determine whether a finger or a touch pen and the like are touched on the touch screen panel. Sensing units may be provided inside the display panel in order to reduce problems such as reduced yield, lowered brightness, and increased product thickness by attaching the touch screen panel to the display panel.
도 1은 일반적인 터치 스크린 패널 및 터치 신호를 처리하기 위한 신호 처리부를 나타낸다. 도시된 바와 같이 도 1의 터치 스크린 시스템(10)은, 복수의 센싱 유닛을 포함하는 터치 스크린 패널(11)과 상기 터치 스크린 패널(11)의 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 센싱하고 이를 처리하여 터치 데이터를 발생하는 신호 처리부(12)를 구비한다. 1 illustrates a general touch screen panel and a signal processor for processing a touch signal. As shown in FIG. 1, the
터치 스크린 패널(11)은 로우 방향으로 배치된 복수의 센싱 유닛과 칼럼 방향으로 배치된 복수의 센싱 유닛을 포함한다. 도시된 바와 같이 터치 스크린 패널(11)은 센싱 유닛이 배치되는 복수 개의 로우를 구비하며, 각각의 로우에는 복수 개의 센싱 유닛이 배치된다. 각각의 로우에 배치되는 센싱 유닛들은 서로 전기적으로 연결된다. 또한 터치 스크린 패널(11)은 센싱 유닛이 배치되는 복수 개의 칼럼을 구비하며, 각각의 칼럼에는 복수 개의 센싱 유닛이 배치된다. 각각의 칼럼에 배치되는 센싱 유닛들은 서로 전기적으로 연결된다. The
신호 처리부(12)는 터치 스크린 패널(11)의 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 센싱하여 터치 데이터를 발생한다. 일예로서, 복수 개의 로우 및 복수 개의 칼럼으로부터의 커패시턴스 변화를 센싱함으로써, 상기 터치 스크린 패널(11) 상에서 손가락 또는 터치 펜 등이 접촉되었는지 및 접촉된 위치를 판단한다. The
그러나, 터치 스크린 패널(11)에 구비되는 센싱 유닛들에는 기생 커패시턴스성분이 존재하게 되는데, 상기 기생 커패시턴스 성분으로서 센싱 유닛들간에 발생하는 수평 커패시턴스 성분과, 센싱 유닛과 디스플레이 패널 사이에 발생하는 수직 커패시턴스 성분이 있다. 전체 기생 커패시턴스가 큰 값을 갖는 경우에는 손가락 또는 터치 펜 등의 접촉에 의한 커패시턴스 변화량이 기생 커패시턴스에 비하여 상대적으로 작은 값을 갖게 된다. 일예로서, 손가락 또는 터치 펜 등이 센싱 유닛으로 근접할수록 해당 센싱 유닛의 커패시턴스 값은 증가하게 되는데, 상기 센싱 유닛이 높은 기생 커패시턴스 값을 갖는 경우에는 센싱 감도가 낮아지는 문제점이 발생한다. 또한 디스플레이 패널의 상판으로 제공되는 전극 전압(VCOM)의 변동은 수직 기생 커패시턴스를 통해 상기 터치 동작의 센싱 노이즈를 발생시키는 문제가 발생한다. However, parasitic capacitance components exist in the sensing units provided in the
또한, 상기와 같은 기생 커패시턴스 성분 이외에도, 터치 스크린 동작에 영 향을 미칠 수 있는 요인으로서, 이상적이지 못한 환경에서 존재하는 다양한 노이즈들이 있다. 일예로서, 공기중에는 전자기파(electromagnetic noise)가 노이즈로서 작용하며, 또한 피부에 축적된 노이즈(skin accumulated noise) 및 터치 스크린 시스템 자체에서도 노이즈(noise from system)가 발생한다. 이러한 노이즈들은 터치 스크린 장치에서의 센싱 감도를 저하시킬 수 있는 문제가 있다. In addition to the parasitic capacitance components as described above, as a factor that may affect the touch screen operation, there are various noises present in an ideal environment. For example, electromagnetic noise acts as noise in the air, and noise from the skin is generated in skin accumulated noise and the touch screen system itself. These noises have a problem that may lower the sensing sensitivity of the touch screen device.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 센싱 유닛의 기생 커패시턴스 성분 및 노이즈에 의한 영향을 감소할 수 있는 터치 콘트롤러, 터치 콘트롤러를 포함하는 디스플레이 구동회로, 디스플레이 장치 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a display controller, a display device and a system including a touch controller and a touch controller that can reduce the influence of parasitic capacitance components and noise of the sensing unit. It is done.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치는, 터치 스크린 동작을 수행하기 위한 센싱 유닛들을 포함하는 패널부와, 외부의 호스트로부터 적어도 하나의 제1 타이밍 정보를 수신하며, 상기 패널부에 화상을 구현하기 위하여 영상 데이터를 발생하는 디스플레이 구동회로부 및 상기 센싱 유닛에 연결되어 상기 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 감지하며, 상기 외부로부터의 제1 타이밍 정보 및 상기 디스플레이 구동회로부로부터 발생되는 타이밍 정보들 중 적어도 하나에 동기하여 터치 데이터를 발생하는 터치 콘트롤러부를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the display device according to an embodiment of the present invention, the panel unit including the sensing unit for performing a touch screen operation, and receives at least one first timing information from an external host And a display driving circuit unit generating image data to display an image in the panel unit and connected to the sensing unit to sense a change in capacitance of the sensing unit, and to detect the first timing information from the outside and the display driving circuit unit from the outside. And a touch controller configured to generate touch data in synchronization with at least one of the timing information generated.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 센싱 라인을 통해 센싱 유닛과 연결되는 터치 콘트롤러는, 상기 센싱 유닛에 연결되며, 상기 센싱 유닛의 기생 커패시턴스 및 터치 동작에 의한 커패시턴스 변화량에 대응하는 제1 전압 레벨을 갖는 제1 전압 신호를 발생하는 전압 독출회로와, 상기 제1 전압 신호 및 소정의 주파수를 갖는 입력신호를 수신하며, 상기 제1 전압 레벨 중 상기 기생 커패시턴스에 의 한 성분을 제외한 제2 전압 레벨에 대하여 증폭 동작을 수행하고, 상기 증폭 동작에 따른 제2 전압 신호를 발생하는 제1 증폭 회로와, 상기 증폭 회로로부터 상기 제2 전압 신호를 수신하고, 이를 적분하여 출력하는 적분회로 및 상기 적분회로의 출력을 수신하여 이를 디지털 신호로 변환하여 터치 데이터를 발생하는 아날로그-디지털 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 한다. Meanwhile, a touch controller connected to a sensing unit through a plurality of sensing lines according to an embodiment of the present invention is connected to the sensing unit, and has a first capacitance corresponding to a parasitic capacitance of the sensing unit and a change amount of capacitance due to a touch operation. A voltage readout circuit for generating a first voltage signal having a voltage level, an input signal having the first voltage signal and a predetermined frequency, and excluding a component of the first voltage level due to the parasitic capacitance; A first amplifier circuit for performing an amplification operation on two voltage levels and generating a second voltage signal according to the amplification operation; An analog-to-digital converter that receives the output of the integrating circuit and converts it into a digital signal to generate touch data; It is characterized by.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 센싱 라인을 통해 센싱 유닛과 연결되는 디스플레이 시스템은, 호스트 콘트롤러와, 터치 스크린 동작을 수행하기 위한 센싱 유닛들을 포함하는 패널부와, 상기 호스트 콘트롤러로부터 적어도 하나의 제1 타이밍 정보를 수신하며, 상기 패널부에 화상을 구현하기 위하여 영상 데이터를 발생하는 디스플레이 구동회로부 및 상기 센싱 유닛에 연결되어 상기 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 감지하며, 상기 제1 타이밍 정보 및 상기 디스플레이 구동회로부로부터 발생되는 타이밍 정보들 중 적어도 하나에 기반하여 터치 데이터를 발생하는 터치 콘트롤러부를 구비하는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the display system connected to the sensing unit through a plurality of sensing lines according to an embodiment of the present invention, a panel unit including a host controller, the sensing unit for performing a touch screen operation, and at least from the host controller Receives a first timing information, and is connected to the display driving circuit unit for generating image data in order to implement an image to the panel unit and the sensing unit to sense a change in capacitance of the sensing unit, the first timing information and And a touch controller configured to generate touch data based on at least one of timing information generated from the display driver circuit.
상기한 바와 같은 본 발명의 터치 콘트롤러, 터치 콘트롤러를 포함하는 디스플레이 구동회로, 디스플레이 장치 및 시스템에 따르면, 센싱 유닛에 포함되는 기생 커패시턴스 성분 및 각종 노이즈의 영향을 감소시켜 터치 스크린 동작의 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the touch controller of the present invention as described above, a display driving circuit including the touch controller, a display device, and a system, the sensing sensitivity of the touch screen operation is improved by reducing the influence of parasitic capacitance components and various noises included in the sensing unit. It can be effected.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings that illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 2a는 본 발명에 적용되는 터치 스크린 패널의 센싱 유닛들에 발생되는 기생 커패시턴스 성분을 나타내는 블록도이며, 도 2b는 터치 동작에 따른 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 나타내는 그래프이다. 또한 도 2c는 노이즈가 존재하는 경우에서의 커패시턴스의 변화를 나타낸 그래프이다FIG. 2A is a block diagram illustrating a parasitic capacitance component generated in sensing units of a touch screen panel according to the present invention, and FIG. 2B is a graph illustrating a change in capacitance of the sensing unit according to a touch operation. 2C is a graph showing a change in capacitance when noise is present.
도 2a에 도시된 바와 같이 터치 스크린 패널(21)은 복수의 센싱 유닛들(SU)을 포함하며, 상기 센싱 유닛들은 화상을 디스플레이 하기 위한 디스플레이 패널(22)에 인접하게 배치되거나 디스플레이 패널 상에 부착될 수 있다. 일예로서 도 2a에 도시된 디스플레이 패널(22)은 소정의 전극 전압(VCOM)이 제공되는 디스플레이 패널의 상판을 나타낸다. 상기 패널의 상판은, 일예로서 액정 디스플레이 패널의 상판으로는 VCOM 전압이 공통 전극 전압으로서 제공될 수 있으며, 유기 발광 디스플레이 패널에서는 DC 전압을 갖는 캐소드(cathode) 전압이 제공될 수 있다. As shown in FIG. 2A, the
터치 스크린 패널(21)은, 로우 방향(x 방향)으로 배치되는 복수의 센싱 라인에 연결되는 센싱 유닛들(SU)과, 칼럼 방향(y 방향)으로 배치되는 복수의 센싱 라인에 연결되는 센싱 유닛들(SU)을 구비한다. 각각의 센싱 유닛은 손가락 또는 터치 펜 등이 근접하거나 또는 접촉하게 되는 경우 커패시턴스 값이 가변된다. 상기 센 싱 유닛의 커패시턴스 변화를 복수의 센싱 라인들을 통하여 센싱하여 센싱 신호를 발생하고, 상기 센싱 신호를 처리함으로써, 터치 스크린 패널(21) 상의 터치 여부 및 터치 위치가 판단될 수 있다. The
상기 센싱 유닛들(SU)은 그 배치 구조상 기생 커패시턴스 성분이 존재하게 된다. 일예로서, 상기 기생 커패시턴스 성분은, 서로 인접하는 센싱 유닛들간에 발생하는 수평 기생 커패시턴스 성분(Ch)과, 센싱 유닛과 디스플레이 패널(22) 사이에서 발생하는 수직 기생 커패시턴스 성분(Cv)을 포함한다. 손가락 또는 터치 펜 등이 센싱 유닛에 근접하거나 접촉하게 됨으로써 발생하는 커패시턴스 성분에 비하여 상기 기생 커패시턴스 값이 큰 경우에는, 터치 동작에 의하여 센싱 유닛의 커패시턴스 값이 변화하더라도, 이를 센싱하는 감도가 낮아지게 된다. The sensing units SU have parasitic capacitance components in their arrangement. As an example, the parasitic capacitance component may include a horizontal parasitic capacitance component Ch generated between adjacent sensing units, and a vertical parasitic capacitance component Cv generated between the sensing unit and the
도 2b에 도시된 바와 같이, 각각의 센싱 유닛(SU)은 기생 커패시턴스 성분을 포함하여 기본 커패시턴스 성분(Cb)을 가지며, 손가락 또는 터치 펜 등의 물체의 근접 또는 접촉에 의하여 그 커패시턴스 값이 변화하게 된다. 일예로서, 센싱 유닛 상에 도전 물질(conductive object)이 근접하거나 접촉하는 경우에는 센싱 유닛의 커패시턴스 값이 증가하게 된다. 도 2b의 A 구간은 도전 물질이 접촉하지 않은 상태로서, 센싱 유닛의 커패시턴스 값은 Cb 값을 가질 수 있다. 도 2b의 B 구간은 도전 물질이 센싱 유닛에 접촉한 경우를 나타내며, C 구간은 도전 물질이 센싱 유닛에 근접하는 경우를 나타낸다. 도시된 바와 같이 도전 물질이 센싱 유닛에 접촉한 경우 커패시턴스 값의 상승량(Csig)이 커지게 되며, 도전 물질이 센싱 유닛에 근접한 경우 커패시턴스 값의 상승량(Csig')은 상대적으로 작아질 수 있다. As shown in FIG. 2B, each sensing unit SU has a basic capacitance component Cb including a parasitic capacitance component and changes its capacitance value due to proximity or contact of an object such as a finger or a touch pen. do. As an example, when a conductive material approaches or contacts the sensing unit, the capacitance value of the sensing unit is increased. A section A of FIG. 2B is a state in which the conductive material is not in contact, and the capacitance value of the sensing unit may have a Cb value. Section B of FIG. 2B illustrates a case in which the conductive material contacts the sensing unit, and section C represents a case in which the conductive material approaches the sensing unit. As illustrated, when the conductive material contacts the sensing unit, an increase amount Csig of the capacitance value increases, and when the conductive material approaches the sensing unit, the increase amount Csig ′ of the capacitance value decreases.
한편, 도 2c에 도시된 바와 같이 다양한 노이즈가 존재하는 경우에는 커패시턴스 값에 노이즈 성분이 큰 영향을 미칠 수 있게 되고, 따라서 프로세서 또는 컨트롤러(미도시)는 증가 또는 감소된 커패시턴스 값만으로는 터치 물체의 터치 여부 및 터치 위치를 정확하게 판단할 수 없게 되며, 그 결과 터치 스크린 장치의 센싱 감도가 매우 저하될 수 있다.On the other hand, when there is a variety of noise as shown in Figure 2c the noise component can have a large influence on the capacitance value, so that the processor or controller (not shown) only touch the touch object with the increased or decreased capacitance value Whether the touch position and the touch position cannot be accurately determined, and as a result, the sensing sensitivity of the touch screen device may be extremely degraded.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러를 나타내는 블록도이다. 상기 터치 콘트롤러(110)의 동작을 나타내기 위하여, 디스플레이 패널에 화상을 구동하기 위한 디스플레이 구동 회로(120)와, 상기 터치 콘트롤러(110)의 전체적인 동작을 제어하는 호스트 콘트롤러(130)가 함께 도시된다.3 is a block diagram illustrating a touch controller according to an embodiment of the present invention. In order to show the operation of the
도시된 바와 같이 터치 콘트롤러(110)는 신호 프로세서(111) 및 터치 데이터 발생부(112)를 구비할 수 있다. 또한 디스플레이 구동 회로(120)는 디스플레이 패널 상에 화상을 구현하기 위한 타이밍 콘트롤러(121), 게이트 드라이버(122) 및 소스 드라이버(123)를 구비할 수 있다. As illustrated, the
신호 프로세서(111)는 터치 스크린 동작과 관련하여 터치 콘트롤러(110) 내부의 회로의 전체적인 제어 동작을 수행한다. 또한 터치 데이터 발생부(112)는 센싱 라인을 통하여 복수의 센싱 유닛들(SU)과 전기적으로 연결되며, 터치 동작에 의한 센싱 유닛들(SU)의 커패시턴스 변화를 센싱함에 의하여 센싱 신호를 발생한다. 또한 상기 발생된 센싱 신호를 처리함에 의하여 터치 데이터(data)를 발생하여 출력한다. 도시된 신호 프로세서(111) 또는 호스트 콘트롤러(130)는 상기 터치 데이터(data)에 기반하여 소정의 논리 연산을 수행함으로써, 터치 스크린 상에 터치 동 작이 수행되었는지 여부와 터치 동작이 수행된 위치를 판별한다. The
한편, 터치 콘트롤러(110)는, 디스플레이 패널(미도시)을 구동하기 위해 사용되는 적어도 하나의 타이밍 정보(Timing info)를 수신하고, 이를 터치 데이터(data)를 발생하기 위한 동작에 사용할 수 있다. 타이밍 정보(Timing info)는 디스플레이 구동 회로(120) 내의 타이밍 콘트롤러(121)로부터 발생될 수 있으며, 또한 상기 타이밍 정보(Timing info)는 호스트 콘트롤러(130)에서 직접 발생될 수도 있다. 도 3에서는 상기 타이밍 정보(Timing info)가 타이밍 콘트롤러(121)에 의해 발생하며, 터치 콘트롤러(110)가 타이밍 콘트롤러(121)로부터 상기 타이밍 정보(Timing info)를 수신하는 일예를 나타낸다. 신호 프로세서(111)는 적어도 하나의 타이밍 정보(Timing info)를 수신하고, 이에 기반하는 제어신호(ctrl)를 터치 데이터 발생부(112)로 제공한다. The
상기 제어신호(ctrl)는 상기 타이밍 정보(Timing info)의 파형에 기반하여 발생된다. 상기 제어신호(ctrl)는 타이밍 콘트롤러(121)에서 직접 발생되어 신호 프로세서(111)로 제공될 수 있으며, 또는 신호 프로세서(111)가 타이밍 콘트롤러(121)에서 제공된 타이밍 정보(Timing info)를 이용하여 발생될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 호스트 콘트롤러(130)는 타이밍 정보(Timing info)를 직접 발생할 수도 있는데, 이와 유사하게 상기 제어신호(ctrl) 또한 호스트 콘트롤러(130)로부터 직접 발생되어 터치 콘트롤러(110)로 제공될 수도 있다. 호스트 콘트롤러(130)가 제어신호(ctrl)를 발생하는 경우, 상기 제어신호(ctrl)는 신호 프로세서(111)로 제공되어도 무방하며 또한 터치 데이터 발생부(112)로 직접 제공되어 도 무방하다. 이하의 설명에서는, 도 3에 도시된 바와 같이 신호 프로세서(111)가 제어신호(ctrl)를 발생하는 것으로 가정하여 설명한다. The control signal ctrl is generated based on the waveform of the timing information. The control signal ctrl may be directly generated by the
타이밍 콘트롤러(121)는 디스플레이 동작의 타이밍을 조절하기 위한 적어도 하나의 신호를 발생하며, 일예로서 타이밍 콘트롤러(121)는 외부 호스트 콘트롤러(130)로부터 수직 동기신호(Vsync) 및 수평 동기신호(Hsync)를 직접 입력받거나, 또는 외부 호스트 콘트롤러(130)로부터 제공되는 데이터 인에이블 신호(미도시) 등에 기반하여 상기 수직 동기신호(Vsync) 및 수평 동기신호(Hsync)를 발생할 수 있다. 또한 적어도 하나의 타이밍 신호를 발생하여 공통 전극 전압(일예로서 VCOM 전압) 및 게이트 라인 신호의 발생 등을 제어할 수 있다. The
신호 프로세서(111)는, 타이밍 콘트롤러(121)로부터 적어도 하나의 타이밍 정보(Timing info)에 기반하는 제어신호(ctrl)를 발생하며, 상기 제어신호(ctrl)를 터치 데이터 발생부(112)를 제공하여 터치 데이터(data)의 발생 타이밍을 제어한다. 즉, 디스플레이 패널 상으로 제공되는 전압(일예로서, 상판으로 제공되는 공통 전극 전압)이 변동하는 경우 센싱 신호에 노이즈가 발생될 수 있으므로, 상기 터치 데이터(data)의 발생 타이밍이 디스플레이 패널 상으로 제공되는 전압이 안정한 구간에서 수행되도록 제어한다. The
한편, 상술한 바와 같은 터치 스크린 동작을 위한 터치 콘트롤러(110)와 디스플레이 패널에 화상을 구동하기 위한 디스플레이 구동 회로(120)는 동일한 칩으로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 터치 콘트롤러(110)가 디스플레이 구동 회로(120)로부터 적어도 하나의 타이밍 정보를 수신하여 이에 동기되는 동 작을 수행하므로, 동일 칩 내에 구비되는 배선을 통하여 상기 타이밍 정보를 수신하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the
도 4a,b는 도 3의 터치 데이터(data)를 발생하는 다양한 예를 나타내는 블록도이다. 도 4a는 터치 콘트롤러(110)가 호스트 콘트롤러(130)로부터 직접 타이밍과 관련된 정보(control/timing)를 수신하는 일예를 나타낸다. 이 경우, 타이밍 콘트롤러(121)는 호스트 콘트롤러(130)로부터의 정보(control/timing)에 기반하여 상기 타이밍 정보(Timing info)를 발생하고 이를 터치 콘트롤러(110)로 제공하는 동작이 생략되어도 무방하다. 신호 프로세서(111)는 호스트 콘트롤러(130)로부터 타이밍과 관련된 정보(control/timing)를 수신하고, 이에 기반하여 제어신호(ctrl)를 발생하고 이를 터치 데이터 발생부(112)로 제공한다.4A and 4B are block diagrams illustrating various examples of generating touch data of FIG. 3. 4A illustrates an example in which the
도 4b는 타이밍 콘트롤러(121)로부터 발생되는 정보와 호스트 콘트롤러(130)로부터 발생되는 정보를 멀티플렉싱하고, 이에 따른 정보를 타이밍 정보(Timing info)로서 터치 콘트롤러(110)로 제공하는 일예를 나타낸다. 이를 위하여, 도 4b에 도시된 터치 콘트롤러(110)와 디스플레이 구동 회로(120) 사이에는 신호를 선택적으로 출력하는 선택부(130)가 배치될 수 있다. 일예로서, 상기 선택부(130)는 멀티플렉서(MUX)로 구현될 수 있다. 선택부(130)는 터치 콘트롤러(110)와 디스플레이 구동 회로(120) 사이에 배치되어도 무방하고, 또는 터치 콘트롤러(110) 내의 신호 프로세서(111)의 전단에 배치되어도 무방하다. 상기 선택부(130)는, 소정의 제어신호(미도시)에 응답하여 타이밍 콘트롤러(121)로부터 발생되는 정보 또는 호스트 콘트롤러(130)로부터 발생되는 정보를 선택적으로 출력한다. 이 경우, 만약 디스플레 이 구동 회로(120)가 정상 모드에서 동작한다면 타이밍 콘트롤러(121)로부터 발생되는 정보가 터치 콘트롤러(110)로 제공될 수 있다. 반대로, 상기 디스플레이 구동 회로(120)가 파워 다운 모드(일예로서, 슬립 모드)인 경우에는, 호스트 콘트롤러(130)로부터 발생되는 정보가 터치 콘트롤러(110)로 제공될 수 있다. 4B illustrates an example of multiplexing information generated from the
도 5a,b는 도 3의 제어신호(ctrl)를 발생하는 일예을 나타내기 위한 파형도이다. 먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 수직 동기신호(Vsync)의 소정 구간 이후 수평 동기신호(Hsync)가 순차적으로 활성화된다. 또한 상기 수평 동기신호(Hsync)의 활성화에 동기하여 공통 전극 전압(일예로서 VCOM 전압)의 레벨이 천이한다. 제어신호(ctrl)는 상기와 같은 디스플레이 패널을 구동하기 위한 타이밍 정보(일예로서, 수직 또는 수평 동기신호, 공통 전극 전압을 발생하기 위한 타이밍 정보, DotCLK 정보)들 중 하나 이상을 이용하여 발생될 수 있다. 상기 제어신호(ctrl)의 활성화 타이밍에 동기하여 터치 데이터(data)의 발생 타이밍이 제어되므로, 디스플레이 패널로 제공되는 전압의 변동에 의한 상기 터치 데이터(data)의 노이즈 발생을 감소시킨다. 5A and 5B are waveform diagrams illustrating an example of generating the control signal ctrl of FIG. 3. First, as shown in FIG. 5A, the horizontal synchronization signal Hsync is sequentially activated after a predetermined period of the vertical synchronization signal Vsync. In addition, the level of the common electrode voltage (eg, the VCOM voltage) is shifted in synchronization with the activation of the horizontal synchronization signal Hsync. The control signal ctrl may be generated using one or more of timing information (eg, vertical or horizontal synchronization signal, timing information for generating a common electrode voltage, DotCLK information) for driving the display panel as described above. have. Since the timing of generation of the touch data is controlled in synchronization with the timing of activation of the control signal ctrl, the generation of noise of the touch data due to the change of the voltage provided to the display panel is reduced.
도 5b는 제어신호의 발생 타이밍을 나타내는 다른 예를 나타내는 파형도이다. 도시된 바와 같이 수직 동기신호(Vsync)의 전후로 수평 동기신호가 활성화되지 않는 포치(porch) 구간이 존재하는데, 상기 포치 구간 동안 디스플레이 패널로 제공되는 공통전극의 전압이 변동하지 않도록 한다. 이 경우 상기 제어신호(ctrl)의 활성화 타이밍을 상기 수직 동기신호(Vsync)의 포치 구간에 포함되도록 하면, 디스플레이 패널로 제공되는 전압의 변동에 의해 발생되는 노이즈를 감소시킬 수 있다. 5B is a waveform diagram illustrating another example of timing of generation of a control signal. As shown, there is a porch section in which the horizontal sync signal is not activated before and after the vertical sync signal Vsync, so that the voltage of the common electrode provided to the display panel does not change during the porch section. In this case, when the activation timing of the control signal ctrl is included in the porch section of the vertical synchronization signal Vsync, noise generated by a change in the voltage provided to the display panel may be reduced.
도 6a은 도 3의 터치 데이터 발생부(112)의 일 구현예를 나타내는 블록도이다. 먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 터치 데이터 발생부(112)는, 전압 독출 회로(voltage reading circuit, 112_1), 증폭 회로(amplifying circuit, 112_2), 적분 회로(integrating citcuit, 112_3), 및 아날로그-디지털 변환 회로(analog-digital converting circuit, 112_4)를 포함할 수 있다. FIG. 6A is a block diagram illustrating an example embodiment of the
상기 전압 독출 회로(112_1)는 터치스크린 패널에 포함된 다수의 센싱 라인들에 연결된 다수의 센싱 유닛들 각각으로부터 출력되는 전압(Vread)을 독출할 수 있다. 또한 상기 증폭 회로(112_2)는 상기 전압 독출 회로(20)에서 독출된 전압(Vread)을 증폭하여 출력할 수 있다. 상기 증폭 회로(112_2)는 상기 전압 독출 회로(112_1)에서 출력된 전압(Vread)을 증폭함으로써 센싱 유닛의 커패시턴스의 변화를 센싱할 수 있도록 할 수 있으며, 증폭된 전압(Vout)은 다음 블록인 적분 회로(112_3)로 전송될 수 있다. 또한, 상기 증폭 회로(112_2)는 증폭 동작을 수행하기 위한 적어도 하나의 증폭기(amplifier)를 포함할 수 있으며, 상기 증폭기는 다수의 센싱 라인들 각각에 연결되는 다수의 증폭기들을 포함할 수 있다. 또는, 실시예에 따라, 상기 증폭기가 복수의 센싱 라인과 스위칭 가능하게 연결되어 하나의 증폭기가 복수의 센싱 라인들에 공유되도록 본 발명의 실시예에 따른 증폭 회로(112_2)가 구성될 수도 있다. The voltage reading circuit 112_1 may read a voltage Vread output from each of the plurality of sensing units connected to the plurality of sensing lines included in the touch screen panel. In addition, the amplifying circuit 112_2 may amplify and output the voltage Vread read by the voltage reading circuit 20. The amplifying circuit 112_2 may sense a change in capacitance of the sensing unit by amplifying the voltage Vread output from the voltage reading circuit 112_1, and the amplified voltage Vout is an integral block, which is the next block. May be sent to circuit 112_3. In addition, the amplifying circuit 112_2 may include at least one amplifier for performing an amplifying operation, and the amplifier may include a plurality of amplifiers connected to each of the plurality of sensing lines. Alternatively, the amplification circuit 112_2 according to the embodiment of the present invention may be configured such that the amplifier is switchably connected to the plurality of sensing lines so that one amplifier is shared by the plurality of sensing lines.
상기 적분 회로(112_3)는 상기 증폭 회로(112_2)에서 출력된 전압(Vout)을 적분할 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 증폭 회로(112_2)에서 출력된 전압(Vout)에는 다수의 노이즈 성분이 포함될 수 있고, 상기 적분 회로(112_3)에서 상기 전 압(Vout)을 적분함으로써 노이즈 성분이 효과적으로 제거될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 상기 적분 회로(112_3)는, 입력 신호를 수신하여 수신된 상기 입력 신호를 적분하여 출력할 수 있는 임의의 회로들을 모두 포함할 수 있으며, 또한 상기 적분 회로(112_3)는 스위치드 커패시터 적분기(switched capacitor integrator)나 Gm-C 적분기를 포함하여 다양한 적분기들 중 어느 하나가 사용되어도 무방하다.The integrating circuit 112_3 may integrate the voltage Vout output from the amplifying circuit 112_2. As described above, the voltage Vout output from the amplifying circuit 112_2 may include a plurality of noise components, and noise components may be effectively removed by integrating the voltage Vout in the integrating circuit 112_3. Can be. The integrating circuit 112_3 according to an embodiment of the present invention may include any circuits capable of receiving an input signal and integrating and outputting the received input signal. Any of a variety of integrators may be used, including switched capacitor integrators or Gm-C integrators.
상기 아날로그-디지털 변환 회로(112_4)는 상기 적분 회로(112_3)에서 출력된 아날로그 전압(VADC_IN)을 디지털 신호인 터치 데이터(data)로 변환할 수 있다. 상기 터치 데이터(data)는 터치 컨트롤러 내에 구비된 신호 프로세서로 제공될 수 있고, 또는 상기 터치 컨트롤러 외부의 호스트 콘트롤러로 제공될 수도 있다. 상기 터치 데이터(data)의 연산 처리에 의하여 터치 스크린 패널 상의 터치 동작 여부 및 터치 위치가 판단될 수 있다. The analog-to-digital conversion circuit 112_4 may convert the analog voltage VADC_IN output from the integration circuit 112_3 into touch data, which is a digital signal. The touch data may be provided to a signal processor provided in the touch controller, or may be provided to a host controller external to the touch controller. By a calculation process of the touch data, whether a touch operation and a touch position on the touch screen panel may be determined.
한편, 도 6b는 도 6a의 터치 데이터 발생부의 일 구현예를 나타내는 회로도이다. 도 6b에서는 적분 회로(112_3)로서 스위치드 커패시터 적분 회로를 이용하는 실시예를 도시하고 있으며, 앞서 언급한 바와 같이 적분 회로(112_3) Gm-C 적분 회로가 이용되어도 무방하다. 6B is a circuit diagram illustrating an implementation example of the touch data generator of FIG. 6A. In FIG. 6B, an embodiment using a switched capacitor integrating circuit as the integrating circuit 112_3 is illustrated. As described above, the integrating circuit 112_3 Gm-C integrating circuit may be used.
전압 독출회로(112_1)는, 상기 다수의 센싱 유닛들로부터의 전압 변화를 센싱하기 위하여 상기 다수의 센싱 유닛들 각각과의 연결을 제어하기 위한 다수의 스위치들(SW1 내지 SWn)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 다수의 센싱 유닛들은 도 6b에 도시된 바와 같이 하나의 구동 회로(112_11)를 공유할 수 있고, 또는 실시예에 따라 상기 전압 독출 회로(112_1)는 상기 다수의 센싱 유닛들 각각에 연결되는 다 수의 구동 회로들을 포함할 수도 있다. 도시된 커패시터스 성분 Csig는 센싱 유닛의 커패시턴스 변화량을 나타내며, 또한 도시된 커패시터스 성분 Cb는 기생 커패시턴스 성분을 포함하는 전체 커패시턴스 성분을 나타낸다.The voltage reading circuit 112_1 may include a plurality of switches SW1 to SWn for controlling a connection with each of the plurality of sensing units in order to sense voltage changes from the plurality of sensing units. have. Also, the plurality of sensing units may share one driving circuit 112_11 as shown in FIG. 6B, or according to an embodiment, the voltage reading circuit 112_1 is connected to each of the plurality of sensing units. It may also include a number of driving circuits. The illustrated capacitor component Csig represents the amount of capacitance change of the sensing unit, and the illustrated capacitor component Cb represents the total capacitance component including the parasitic capacitance component.
도 6b에 도시된 바와 같이 하나의 구동 회로(112_11)가 공유되는 실시예에서, 각 센싱 유닛으로부터 출력되는 전압(Vread)이 순차적으로 독출될 수 있다. 예컨대, 제1 센싱 유닛으로부터 출력되는 전압이 제1 스위치(SW1)의 스위칭 동작에 의해 독출될 때, 나머지의 센싱 유닛은 제2 스위치(SW2) 내지 제n 스위치(SWn)의 스위칭 동작에 의해 상기 구동 회로(112_11)에 접속되어 구동될 수 있다. 유사하게, 그 이후에는 제2 센싱 유닛으로부터 출력되는 전압만이 독출되고, 나머지 센싱 유닛들은 상기 구동 회로에 의해 구동될 수 있다. In an embodiment in which one driving circuit 112_11 is shared as illustrated in FIG. 6B, the voltage Vread output from each sensing unit may be sequentially read. For example, when the voltage output from the first sensing unit is read by the switching operation of the first switch SW1, the remaining sensing units are configured by the switching operation of the second switch SW2 to the n-th switch SWn. It may be connected to the driving circuit 112_11 and driven. Similarly, after that, only the voltage output from the second sensing unit may be read out, and the remaining sensing units may be driven by the driving circuit.
또한, 상기 구동 회로(112_11)는 소정의 주파수를 갖는 입력 신호(Vin)를 이용하여 각 센싱 유닛을 구동할 수 있고, 상기 입력 신호(Vin)는 일정한 주기를 갖는 구형파(square wave) 또는 정현파(sinusoidal wave)일 수 있으며, 상기 입력 신호(Vin)의 레벨 또는 주파수는 실시예에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 또한, 상기 구동 회로(112_11)는 다수의 센싱 유닛들을 동시에 구동할 수 있어야 하기 때문에 큰 크기의 부하를 구동할 수 있는 연산 증폭기를 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the driving circuit 112_11 may drive each sensing unit using an input signal Vin having a predetermined frequency, and the input signal Vin may have a square wave or a sinusoidal wave having a predetermined period. It may be a sinusoidal wave, and the level or frequency of the input signal Vin may be appropriately adjusted according to the embodiment. In addition, since the driving circuit 112_11 must be able to drive a plurality of sensing units at the same time, it is preferable to include an operational amplifier capable of driving a large load.
도 6c는 도 6b의 입력 신호(Vin) 및 스위치들(SW1 내지 SWn)의 턴온 타이밍을 나타내는 도면이다. 도 6b 및 도 6c를 참조하면, 상기 입력 신호(Vin)는 구형파 또는 정현파일 수 있으며 도 6c는 상기 입력 신호(Vin)로서 구형파를 예시한다. 또한, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 입력 신호(Vin)는 소정의 상승 시간(rising time)과 소정의 하강 시간(falling time)을 가질 수 있다. 또한, 상기 다수의 스위치들(SW1 내지 SWn)은 상기 다수의 센싱 유닛들로부터 출력되는 전압을 순차적으로 독출하도록 스위칭될 수 있다. 따라서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 다수의 스위치들(SW1 내지 SWn)은 서로 중첩되는 구간 없이 순차적으로 턴온될 수 있다. 또한, 다수의 스위치들(SW1 내지 SWn) 각각이 턴온 상태를 유지하는 시간은 상기 입력 신호(Vin)의 주기보다 더 크거나 또는 동일할 수 있다. FIG. 6C is a diagram illustrating turn-on timing of the input signal Vin and the switches SW1 to SWn of FIG. 6B. 6B and 6C, the input signal Vin may be a square wave or a sinusoidal file, and FIG. 6C illustrates a square wave as the input signal Vin. In addition, as illustrated in FIG. 6C, the input signal Vin may have a predetermined rising time and a predetermined falling time. In addition, the plurality of switches SW1 to SWn may be switched to sequentially read voltages output from the plurality of sensing units. Therefore, as shown in FIG. 6C, the plurality of switches SW1 to SWn may be sequentially turned on without overlapping each other. In addition, the time that each of the plurality of switches SW1 to SWn maintains a turn-on state may be greater than or equal to a period of the input signal Vin.
한편, 도 6b에 도시된 바와 같이, 증폭 회로(112_2)는 증폭 동작을 수행하기 위한 증폭부(112_21)을 포함하며, 상기 증폭부(112_21)는 적어도 하나의 연산 증폭기(AMP1)를 포함할 수 있다. 상기 연산 증폭기(AMP1)의 제1 입력단(예컨대, 네거티브 입력단)으로는 센싱 라인을 통하여 센싱 유닛에 연결되어 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 센싱할 수 있다. 상기한 바와 같이, 센싱 유닛의 커패시턴스 값은 터치스크린 패널 자체의 커패시턴스 성분(Cb)과 터치 동작에 의한 커패시턴스 성분(Csig)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 연산 증폭기(AMP1)의 제2 입력단(예컨대, 포지티브 입력단)으로는 소정의 주파수를 갖는 입력 신호(Vin)가 제공될 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 입력 신호(Vin)는 일정한 주기를 갖는 구형파 또는 정현파일 수 있으며 입력 신호(Vin)의 레벨 또는 주파수는 실시예에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 예컨대, 상기 입력 신호(Vin)의 주파수는 하이 패스 필터링(high-pass filtering) 특성을 나타내는 연산 증폭기(AMP1)의 통과 대역(pass band) 내의 주파수 값을 가질 수 있다. As illustrated in FIG. 6B, the amplifier circuit 112_2 may include an amplifier 112_21 for performing an amplification operation, and the amplifier 112_21 may include at least one operational amplifier AMP1. have. A first input terminal (eg, a negative input terminal) of the operational amplifier AMP1 may be connected to a sensing unit through a sensing line to sense a change in capacitance of the sensing unit. As described above, the capacitance value of the sensing unit may include a capacitance component Cb of the touch screen panel itself and a capacitance component Csig by a touch operation. In addition, an input signal Vin having a predetermined frequency may be provided to a second input terminal (eg, a positive input terminal) of the operational amplifier AMP1. As described above, the input signal Vin may be a square wave or a sinusoidal file having a constant period, and the level or frequency of the input signal Vin may be appropriately adjusted according to an embodiment. For example, the frequency of the input signal Vin may have a frequency value within a pass band of the operational amplifier AMP1 that exhibits high-pass filtering characteristics.
또한, 상기 연산 증폭기(AMP1)의 제1 입력단(예컨대, 네거티브 입력단)과 출 력단 사이에는 커패시터(Cf)가 연결될 수 있으며, 상기 커패시터(Cf)와 병렬로 소정의 저항(Rf)이 더 연결될 수 있다. 도 6b에 도시된 회로의 구성에 의하여 상기 증폭부(112_21)는 소정의 전압 이득(voltage gain)을 갖는 하이패스 필터로 동작할 수 있다. In addition, a capacitor Cf may be connected between a first input terminal (eg, a negative input terminal) and an output terminal of the operational amplifier AMP1, and a predetermined resistor Rf may be further connected in parallel with the capacitor Cf. have. Due to the configuration of the circuit illustrated in FIG. 6B, the amplifier 112_21 may operate as a high pass filter having a predetermined voltage gain.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 증폭 회로(112_2)는 터치스크린 패널의 커패시턴스 성분(Cb)을 상쇄시키기 위한 커패시터(Cq)를 더 포함할 수 있으며, 상기 커패시터(Cq)는 센싱 라인과 연산 증폭기(AMP1)의 제1 입력단(예컨대, 네거티브 입력단) 사이에 병렬로 연결될 수 있다.In addition, the amplification circuit 112_2 according to the embodiment of the present invention may further include a capacitor Cq for canceling the capacitance component Cb of the touch screen panel. The first input terminal (eg, negative input terminal) of the amplifier AMP1 may be connected in parallel.
상기 터치스크린 패널의 커패시턴스 성분(Cb)의 극성과 상기 커패시터(Cq)의 극성을 반대로 설정함으로써 상기 터치스크린 패널의 커패시턴스 성분(Cb)에 의한 효과를 상쇄시킬 수 있고, 따라서 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치의 센싱 감도가 향상될 수 있다. By reversing the polarity of the capacitance component Cb of the touch screen panel and the polarity of the capacitor Cq, it is possible to cancel the effect of the capacitance component Cb of the touch screen panel, and thus in the embodiment of the present invention. The sensing sensitivity of the touch screen device can be improved.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 증폭 회로(112_2)는 상기 커패시터(Cq)의 일 전극의 전압을 조절하기 위한 전압 조절 회로(111_22)를 더 포함할 수 있으며, 상기 전압 조절 회로(111_22)는 입력 신호(Vin), 공통 전압(Vcm), 저항들(Rq1 및 Rq2) 및 증폭기(AMP2)를 이용하여 구현될 수 있으며, 소정의 전압(Vq)을 출력할 수 있다. 이에 따른 증폭 회로(112_2)는 센싱 유닛의 커패시턴스 변화에 응답하여 서로 다른 전압 레벨을 갖는 출력 신호(Vout)를 출력할 수 있다. 상기 출력 신호(Vout)는 다음의 식으로 구해질 수 있다.In this case, the amplifying circuit 112_2 according to the embodiment of the present invention may further include a voltage adjusting circuit 111_22 for adjusting the voltage of one electrode of the capacitor Cq, and the voltage adjusting circuit 111_22 The input signal Vin, the common voltage Vcm, the resistors Rq1 and Rq2 and the amplifier AMP2 may be implemented, and a predetermined voltage Vq may be output. Accordingly, the amplifying circuit 112_2 may output an output signal Vout having a different voltage level in response to a change in capacitance of the sensing unit. The output signal Vout can be obtained by the following equation.
만약, 상기와 같은 수학식에서 커패시턴스 성분(Cb)가 완전하게 상쇄된 경우, 즉, 의 관계가 성립하는 경우에는 상기 센싱 신호(Vout)과 입력 신호(Vin)와의 관계는 다음과 같이 정리된다.If, in the above equation, the capacitance component (Cb) is completely canceled, that is, When the relationship is established, the relationship between the sensing signal Vout and the input signal Vin is summarized as follows.
또한, 터치스크린 패널에 터치 물체가 터치된 경우에는 상기 터치스크린 패널과 터치 물체 사이의 커패시턴스 성분(Csig)이 소정의 크기를 갖게 되어, 이에 대응하는 센싱 신호(Vout)의 전압 레벨이 변화할 수 있다. 상기 연산 증폭기(AMP1)는 센싱 유닛의 커패시턴스 값에 대응하는 센싱 신호(Vout)를 아날로그적으로 출력할 수 있고, 터치 동작에 따른 센싱 신호(Vout)의 전압 변화를 감지함으로써 터치스크린 패널 상의 터치 동작 유무 및 터치 위치가 판단될 수 있다. In addition, when the touch object is touched by the touch screen panel, the capacitance component Csig between the touch screen panel and the touch object has a predetermined size, and thus the voltage level of the corresponding sensing signal Vout may change. have. The operational amplifier AMP1 may analogly output the sensing signal Vout corresponding to the capacitance value of the sensing unit, and sense the voltage change of the sensing signal Vout according to the touch operation to thereby touch the touch screen panel. Presence and touch location may be determined.
한편, 증폭 회로(112_2)에 의해 출력되는 센싱 신호(Vout)에는 노이즈가 발생할 수 있으며, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러에 구비되는 적분 회로(112_3)는 상기 노이즈에 의한 영향을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 일반적으로 노이즈는 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 갖기 때문에 일정 구간 동안에서의 노이즈 성분의 평균은 0이 될 수 있다. 따라서, 노이즈 성분이 포함된 출력 전압(Vout)은 소정의 적분 회로에 의해 노이즈가 효율적으로 제거될 수 있다. On the other hand, noise may occur in the sensing signal Vout output by the amplifying circuit 112_2, and the integrating circuit 112_3 provided in the touch controller according to an embodiment of the present invention effectively reduces the influence of the noise. You can. In general, since the noise has a Gaussian distribution, the average of the noise component during a certain period may be zero. Therefore, the output voltage Vout including the noise component can be effectively removed by a predetermined integration circuit.
도 6b에 도시된 적분 회로(112_3)는 스위치드 커패시터 적분 회로의 일예로서, 상기 적분 회로(112_3)가 터치 콘트롤러(110) 내에 구비되는 경우의 동작은 다음과 같다. The integrated circuit 112_3 illustrated in FIG. 6B is an example of a switched capacitor integrated circuit, and an operation when the integrated circuit 112_3 is provided in the
상기 적분 회로(112_3)는 적분 동작을 수행하기 위한 연산 증폭기(AMP3)를 포함할 수 있고, 상기 연산 증폭기(AMP3)의 제1 입력단(예컨대, 네거티브 입력단)과 출력단 사이에는 커패시터(C2)가 연결될 수 있으며 상기 커패시터(C2)와 병렬로 소정의 스위치(RST)가 연결될 수 있다.The integration circuit 112_3 may include an operational amplifier AMP3 for performing an integration operation, and a capacitor C2 may be connected between a first input terminal (eg, a negative input terminal) and an output terminal of the operational amplifier AMP3. In some embodiments, a predetermined switch RST may be connected in parallel with the capacitor C2.
또한, 상기 연산 증폭기(AMP3)의 제2 입력단(예컨대, 포지티브 입력단)에는 공통 전압(Vcm)이 제공될 수 있으며, 상기 공통 전압(Vcm)은 아날로그-디지털 변환 회로(112_4)의 중간 입력 레벨 값에 대응할 수 있다. In addition, the second input terminal (eg, the positive input terminal) of the operational amplifier AMP3 may be provided with a common voltage Vcm, and the common voltage Vcm is an intermediate input level value of the analog-to-digital conversion circuit 112_4. It can correspond to.
또한, 상기 연산 증폭기(AMP3)의 제1 입력단(예컨대, 네거티브 입력단)에는 다수의 스위치들(φ1, φ2)과 커패시터(C1) 등이 연결될 수 있다. 상기 스위치들(φ1, φ2)의 스위칭 동작과 상기 커패시터(C1)의 차지 동작에 기초하여 적분 동작이 수행될 수 있다. 증폭 회로(112_2)로부터의 출력 전압(Vout)은 소정의 버퍼를 거쳐 적분 회로(112_3)의 내부로 제공될 수 있다.In addition, a plurality of switches φ1 and φ2 and a capacitor C1 may be connected to a first input terminal (eg, a negative input terminal) of the operational amplifier AMP3. An integration operation may be performed based on the switching operation of the switches φ1 and φ2 and the charge operation of the capacitor C1. The output voltage Vout from the amplifying circuit 112_2 may be provided into the integrating circuit 112_3 via a predetermined buffer.
도 6d는 도 6b의 터치 콘트롤러(110)로 제공되는 각종 신호들의 특성을 나타내는 파형도이다. 공통 전압(Vcm)은 일정한 레벨을 가지며 제공될 수 있으며, 입력 신호(Vin) 및 커패시터(Cq)로 제공되는 전압 신호(Vq)는 상기 공통 전압(Vcm)을 중심으로 하며 소정의 주파수를 가질 수 있다. 일예로서, 상기 입력 신호(Vin) 및 전압 신호(Vq)가 수평 동기신호(HSYNC)에 동기하여 발생하는 일예가 도 6d에 도시된 다. 전압 신호(Vq)는 증폭기(AMP2)에 연결되는 저항들(Rq1, Rq2)의 값에 의해 조절될 수 있으며, 바람직하게는 상기 전압 신호(Vq)의 레벨을 조절하여 센싱 유닛의 커패시턴스 성분(Cb)의 영향이 감소되도록 한다. FIG. 6D is a waveform diagram illustrating characteristics of various signals provided to the
도 6e는 도 6b의 적분 회로(112_3)의 동작을 나타내기 위한 타이밍도이다. 도 6e에 도시된 바와 같이 두 개의 스위치들(φ1)이 동일하게 제어될 수 있으며, 나머지 스위치들(φ2)이 동일하게 제어될 수 있다. 6E is a timing diagram for illustrating the operation of the integrating circuit 112_3 in FIG. 6B. As shown in FIG. 6E, the two switches φ1 may be controlled identically, and the remaining switches φ2 may be controlled identically.
먼저, t1의 시간에서 스위치들(φ1)이 턴온 되고, 따라서 상기 커패시터(C1)에 상기 입력 신호(Vin)와 상기 출력 전압(Vout)과의 차이가 차지(charge)될 수 있다. First, the switches φ1 are turned on at a time t1, and thus, the difference between the input signal Vin and the output voltage Vout may be charged in the capacitor C1.
상기 커패시터(C1)에 소정의 전압이 차지된 상태에서, t2의 시간에서 스위치들(φ1)이 턴오프되고, 나머지 스위치들(φ2)이 턴온 될 수 있다. 이 경우, 상기 연산 증폭기(AMP3)의 제1 입력단(예컨대, 네거티브 입력단)의 전압이 제2 입력단(예컨대, 포지티브 입력단)의 전압을 추종하기 위해 상기 연산 증폭기(AMP3)의 적분 동작이 수행될 수 있고, 따라서 상기 출력 전압(Vout)과 상기 입력 신호(Vin)의 상대 크기에 따라 적분 전압(VADC_IN)이 증가하거나 또는 감소될 수 있다. 출력 전압(Vout) 전체를 적분할 경우 적분 값이 아날로그-디지털 변환 회로(112_4)의 동적 범위(dynamic range)를 벗어날 수도 있으므로, 본 발명에 따른 실시예에서는 도 6b에 도시된 바와 같이 (Vout-Vin)에 상응하는 전압을 시간에 따라 적분할 수 있다. 따라서, (Vout-Vin)의 적분 값이 상기 공통 전압(Vcm)을 기준으로 위/아래로 출력될 수 있다. 즉, 아날로그-디지털 변환 회로(112_4)의 입력 신호가 상기 공통 전 압(Vcm)을 기준으로 위/아래로 설정됨으로써 상기 아날로그-디지털 변환 회로(112_4)의 출력을 평균화(averaging)할 수 있고, 따라서 저주파수의 노이즈가 효과적으로 제거될 수 있다. 도 6f는 적분 회로(112_3)의 적분 전압(VADC_IN)을 나타낸 그래프로서, 도 6f에 도시된 바와 같이 상기 적분 전압(VADC_IN)은 공통 전압(Vcm)을 기준으로 위/아래의 레벨을 갖도록 출력될 수 있다. 예컨대, 출력 전압(Vout)이 입력 신호(Vin)보다 큰 경우에는 상기 적분 전압(VADC_IN)이 상기 공통 전압(Vcm)보다 더 클 수 있으며, 출력 전압(Vout)이 입력 신호(Vin)보다 작은 경우에는 상기 적분 전압(VADC_IN)이 상기 공통 전압(Vcm)보다 더 작을 수 있다. 또한, 도 6f에 도시된 바와 같이 상기 적분 전압(VADC_IN)에는 노이즈에 의한 효과가 전혀 나타나지 않게 되고, 따라서 컨트롤러(미도시)는 적절한 임계값을 설정함으로써 터치스크린 패널에서의 터치 여부를 용이하게 판단할 수 있다. In a state where a predetermined voltage is charged in the capacitor C1, the switches φ1 may be turned off at a time t2, and the remaining switches φ2 may be turned on. In this case, an integration operation of the operational amplifier AMP3 may be performed so that the voltage of the first input terminal (eg, the negative input terminal) of the operational amplifier AMP3 follows the voltage of the second input terminal (eg, the positive input terminal). Therefore, the integrated voltage VADC_IN may increase or decrease according to the relative magnitude of the output voltage Vout and the input signal Vin. Integrating the entire output voltage Vout may cause the integral value to be out of the dynamic range of the analog-to-digital conversion circuit 112_4, and thus, according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. The voltage corresponding to Vin) can be integrated over time. Therefore, an integrated value of (Vout-Vin) may be output up / down based on the common voltage Vcm. That is, the input signal of the analog-to-digital conversion circuit 112_4 is set up / down based on the common voltage Vcm, so that the output of the analog-to-digital conversion circuit 112_4 can be averaged. Therefore, low frequency noise can be effectively removed. FIG. 6F is a graph showing an integrated voltage VADC_IN of the integrating circuit 112_3. As shown in FIG. 6F, the integrated voltage VADC_IN may be output to have a level above and below the common voltage Vcm. Can be. For example, when the output voltage Vout is greater than the input signal Vin, the integrated voltage VADC_IN may be greater than the common voltage Vcm, and when the output voltage Vout is smaller than the input signal Vin. The integrated voltage VADC_IN may be smaller than the common voltage Vcm. In addition, as shown in FIG. 6F, the effect of noise does not appear at all on the integrated voltage VADC_IN. Therefore, the controller (not shown) sets an appropriate threshold value to easily determine whether the touch is performed on the touch screen panel. can do.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 콘트롤러를 나타내는 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a touch controller according to another embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 터치 콘트롤러(200)는 터치 데이터를 발생하기 위한 동작을 수행하는 블록들을 구비하며, 그 일예로서 전압 독출회로(211_1), 제1 증폭회로(211_2), 제1 안티 앨리어싱 필터(Anti Aliasing Filter, 211_3), 적분회로(211_4) 및 ADC(211_5)가 터치 콘트롤러(200) 내에 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1 증폭회로(211_2)와 동일 또는 유사한 특성을 갖는 제2 증폭회로(211_6) 및 상기 제1 AAF(211_3)와 동일 또는 유사한 특성을 갖는 제2 AAF(211_7)가 상기 터치 콘트롤러(200) 내에 더 구비될 수 있다. 상기 제1 증폭회로(211_2), 제1 안티 앨리 어싱 필터(Anti Aliasing Filter, 211_3)를 통하여 메인 신호 경로가 형성되며, 상기 제2 증폭회로(211_6) 및 제2 AAF(211_7)를 통하여 서브 신호 경로가 형성된다.As shown in FIG. 7, the
센싱 유닛의 커패시턴스가 변화하는 경우, 이에 대응하는 출력전압이 전압 독출회로(211_1) 및 제1 증폭회로(211_2)를 통하여 발생된다. 제1 증폭회로(211_2)에서 발생된 출력 전압은 제1 AAF(211_3)를 통과할 수 있다. ADC(211_5)로부터 발생되는 터치 데이터(data)는 그 이후의 처리 동작에서 디지털 필터(211_8)를 거칠 수 있는데, 상기 디지털 필터를 거치기 전에 안티 앨리어싱 필터를 통과하여 고주파수 성분을 제거하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 제1 AAF(211_3)가 제1 증폭회로(211_2)와 적분회로(211_4) 사이에 배치될 수 있다.When the capacitance of the sensing unit changes, an output voltage corresponding thereto is generated through the voltage reading circuit 211_1 and the first amplifier circuit 211_2. The output voltage generated by the first amplifier circuit 211_2 may pass through the first AAF 211_3. The touch data generated from the ADC 211_5 may pass through the digital filter 211_8 in a subsequent processing operation, and it is preferable to remove the high frequency component through the anti-aliasing filter before passing through the digital filter. To this end, a first AAF 211_3 may be disposed between the first amplifying circuit 211_2 and the integrating circuit 211_4.
한편, 다수의 센싱 유닛들의 커패시턴스 변화에 따른 신호는 순차적으로 전압 독출회로(211_1)로 제공되는데, 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 감지하기 위해서는, 각 센싱 유닛에 대응하여 특정 주파수를 갖는 펄스 신호를 전압 독출회로(211_1)로 입력한다. 또한 제1 AAF(211_3)의 출력에서 실제 신호성분만을 추출하기 위하여 제2 증폭회로(211_6) 및 제2 AAF(211_7)가 상기 터치 콘트롤러(200) 내에 더 구비된다. 그리고, 제1 증폭회로(211_2)로 제공되는 펄스신호와 동일한 위상의 펄스신호가 제2 증폭회로(211_6)에 제공된다. 도시되지는 않았으나, 제1 증폭회로(211_2)에 구비되는 증폭기의 하나의 입력단으로는 센싱 유닛으로부터의 전압이 제공되는 반면에, 제2 증폭회로(211_6)에 구비되는 증폭기의 하나의 입력단은 그 출력단과 서로 연결되는 구조를 가질 수 있다. 제1 AAF(211_3)의 출력과 제2 AAF(211_7)의 출력은 소정의 감산기에 의하여 감산된다. 이에 따라, 실제 신호에 해당하는 성분만이 적분회로(211_4)로 제공된다.Meanwhile, signals according to capacitance changes of a plurality of sensing units are sequentially provided to the voltage reading circuit 211_1. In order to detect a change in capacitance of the sensing units, a pulse signal having a specific frequency corresponding to each sensing unit may be voltage. Input to the read circuit 211_1. In addition, a second amplifying circuit 211_6 and a second AAF 211_7 are further provided in the
한편, 도 7의 터치 콘트롤러(200) 내의 각종 회로 블록들로 제공되는 펄스 신호들의 주파수는, 디스플레이 동작 중의 주파수 간섭을 최소화하기 위해 디스플레이의 라인 스캔 주파수에 동기시킬 수 있다. 일예로서, 전압 독출회로(211_1)로 제공되는 입력 신호(Vin)가 제1 증폭회로(211_2), 제2 증폭회로(211_6) 및 적분회로(211_4) 등에 제공될 수 있다. 또는, 상기 입력 신호(Vin)와 동일 또는 유사한 위상을 가지며 서로 다른 진폭을 갖는 전압 신호가 제1 증폭회로(211_2), 제2 증폭회로(211_6) 및 적분회로(211_4) 등에 제공되어도 무방하다. Meanwhile, the frequency of pulse signals provided to various circuit blocks in the
도 8a은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동회로가 하나의 칩에 집적된 집적 IC를 나타내는 블록도이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 집적 IC(300)는 터치 콘트롤러로서 동작하는 터치 콘트롤러부(310)와 디스플레이 구동회로로서 동작하는 디스플레이 구동부(330)를 구비한다. 터치 콘트롤러부(310)와 디스플레이 구동부(330)를 하나의 반도체 칩에 집적함에 의하여 생산 비용을 절감할 수 있으며, 또한 터치 콘트롤러부(310)의 센싱 신호와 디스플레이 구동부(330)에서 발생되는 신호를 동기(Synchronous)시킴으로써, 터치 스크린 동작시 노이즈에 의한 영향을 감소시킬 수 있도록 한다.8A is a block diagram illustrating an integrated IC in which a touch controller and a display driving circuit are integrated in one chip according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8A, the integrated
터치 콘트롤러부(310)는 터치 스크린 동작을 위한 다양한 구성들을 포함할 수 있다. 일예로서, 터치 콘트롤러부(310)는, 터치 데이터를 발생하기 위한 독출회로(311), 센싱 유닛의 기생 커패시턴스 성분을 감소하기 위한 보상부(312), 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환하기 위한 ADC(313), 전원전압을 발생하기 위한 전 원전압 발생부(314), 메모리부(315), MCU(316), 저전력 발진신호를 발생하기 위한 발진기(318), 호스트 콘트롤러(400)와 신호를 송수신하기 위한 인터페이스부(319) 및 제어로직(320) 등을 구비할 수 있다. 또한 디스플레이 구동부(330)는, 디스플레이 동작을 위한 계조 데이터를 발생하는 소스 드라이버(331), 계조전압 발생부(332), 디스플레이 데이터를 저장하는 메모리(333), 타이밍 제어로직(334), 하나 이상의 전원전압을 발생하는 전원 발생부(335)를 구비할 수 있다. 또한 디스플레이 구동부(330) 내의 전반적인 동작을 제어하거나 호스트 콘트롤러(400)와 인터페이스를 수행하기 위한 CPU 및 인터페이스부(336)를 포함할 수 있다.The
터치 콘트롤러부(310)는 디스플레이 구동부(330)로부터 적어도 하나의 타이밍 정보(Timing info)를 수신할 수 있다. 일예로서 터치 콘트롤러부(310) 내의 제어로직(320)은 디스플레이 구동부(330) 내의 타이밍 제어로직(334)으로부터 디스플레이 출력신호와 동기(Synchronous)되는 다양한 타이밍 정보(일예로서, VSYCN, HSYCN, Dotclk 등)를 수신한다. 제어로직(320)은 상기 수신된 타이밍 정보들을 이용하여 터치 데이터의 발생 시점을 제어하기 위한 제어신호를 발생할 수 있다. The
한편, 디스플레이 구동부(330) 또한 터치 콘트롤러부(310)로부터 적어도 하나의 정보를 수신할 수 있다. 일예로서, 디스플레이 구동부(330)가 터치 콘트롤러부(310)로부터 상태 신호(일예로서, 슬립 상태 신호 Sleep Status)를 수신하는 것이 도 8a에 도시되어 있다. 디스플레이 구동부(330)는 터치 콘트롤러부(310)로부터의 슬립 상태 신호를 입력받아, 이에 따른 동작을 수행한다. 만약, 터치 콘트롤러부(310)가 슬립 상태에 있다면 일정 기간 터치 동작이 수행되지 않고 있다는 것을 나타내므로, 이 경우 디스플레이 구동부(330)는 터치 콘트롤러부(310)로 타이밍 정보(Timing info)를 제공하는 동작을 중단할 수 있으며, 이에 의하여 상기 반도체 칩이 적용되는 기기(일예로서 모바일 기기)의 전력을 효율적으로 사용할 수 있게 된다.The
또한 도 8a에 도시된 바와 같이, 터치 콘트롤러부(310)와 디스플레이 구동부(330) 각각은, 전원을 발생하는 회로블록, 소정의 데이터를 저장하기 위한 메모리, 및 각각의 블록의 기능을 제어하기 위한 제어 유닛 등이 구비된다. 이에 따라, 터치 콘트롤러부(310)와 디스플레이 구동부(330)를 하나의 반도체 칩에 집적하는 경우, 상기 메모리, 전원 발생부, 및 제어 유닛 등은 터치 콘트롤러부(310)와 디스플레이 구동부(330)에 공통하게 사용되도록 구현될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 8A, each of the
도 8b는 도 8a의 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동회로 사이의 타이밍과 전원전압간의 관계를 나타내는 도면이다. 도 8b의 (a)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치를 구동하기 위한 반도체 칩(300)은 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부를 구비할 수 있으며, 상기 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부는 서로 타이밍 정보, 상태 정보 등의 적어도 하나의 정보를 서로 송수신할 수 있다. 또한 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부는 서로 전원전압을 제공하거나 수신할 수 있다. 도 8b에는 설명의 편의상 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부가 간략히 도시되었으며, 터치 콘트롤러부에 구비되는 AFE(Analog Front End)는 전압 독출회로, 증폭회로, 적분회로 및 ADC를 포함하는 블록일 수 있다. 본원의 일실시예에 따른 디스플레이 장치로서, 터치 콘트롤러부가 디스플레이 구동부로 슬립 상태 정보를 제공하 며, 또한 터치 콘트롤러부에서 사용되는 전원전압이 디스플레이 구동부로부터 제공되는 경우의 동작의 일예를 설명하면 다음과 같다.FIG. 8B is a diagram illustrating a relationship between timing and a power supply voltage between the touch controller and the display driving circuit of FIG. 8A. As illustrated in (a) of FIG. 8B, the
도 8b의 (b)에 도시된 바와 같이, 화면이 꺼진 상태에서 터치 입력 또한 동작하지 않는 경우(TSC 및 Display가 모두 Sleep인 경우), 디스플레이 구동부는 터치 콘트롤러부로 전원전압이나 타이밍 정보의 제공을 차단한다. 이 경우, 디스플레이 구동부는 단지 그 내부의 레지스터의 상태만 종전 상태를 유지할 수 있다. 이 경우 전력소모를 최소로 할 수 있다. As shown in (b) of FIG. 8B, when the touch input also does not operate when the screen is turned off (when both the TSC and the display are Sleep), the display driver blocks supply of power voltage or timing information to the touch controller. do. In this case, the display driver can maintain the previous state only the state of the register therein. In this case, power consumption can be minimized.
한편, 터치 입력은 차단되고 디스플레이만 활성화된 경우(TSC가 Sleep 이고 Display가 Normal인 경우), 디스플레이 구동부는 자체 소비를 위해 전원전압을 생성하나, 터치 콘트롤러부는 전력을 소모하지 않으므로 상기 전원전압을 터치 콘트롤러부로 제공하지 않는다. 또한 디스플레이 구동부는 타이밍 정보를 터치 콘트롤러부로 제공하지 않는다. On the other hand, if the touch input is blocked and only the display is activated (TSC is Sleep and Display is Normal), the display driver generates a power voltage for self-consumption, but the touch controller does not consume power, and thus touches the power voltage. It is not provided to the controller part. Also, the display driver does not provide timing information to the touch controller.
한편, 터치 입력은 활성화되고 디스플레이는 비활성화된 경우(TSC가 Normal이고 Display가 Sleep 인 경우), 터치 입력이 활성화되었으므로 주기적으로 터치 동작이 수행되는지를 확인한다. 이 경우, 디스플레이 구동부는 저전력 모드로 동작하며 비활성화 상태를 유지한다. 그러나, 터치 동작의 확인여부를 위하여 디스플레이 구동부는 타이밍 정보와 터치 콘트롤러부에서 사용되는 전원전압을 발생하고, 이를 터치 콘트롤러부로 제공한다.Meanwhile, when the touch input is activated and the display is deactivated (TSC is Normal and the Display is Sleep), since the touch input is activated, it is checked whether the touch operation is performed periodically. In this case, the display driver operates in a low power mode and remains inactive. However, in order to confirm the touch operation, the display driver generates timing information and a power supply voltage used in the touch controller, and provides the same to the touch controller.
한편, 일반적인 경우로서 터치 입력 및 디스플레이가 모두 활성화된 경우(TSC 및 Display가 모두 Normal인 경우), 디스플레이 구동부는 타이밍 정보 및 전원전압을 생성하고, 생성된 타이밍 정보 및 전원전압을 터치 콘트롤러부로 제공한다. Meanwhile, as a general case, when both the touch input and the display are activated (when the TSC and the display are both normal), the display driver generates timing information and power voltage and provides the generated timing information and power voltage to the touch controller. .
상기와 같은 4 가지의 경우를 종합하면, 디스플레이 구동부의 전원전압 발생부는 터치 콘트롤러부나 디스플레이 구동부 중 적어도 하나가 활성화되면 전원전압을 발생할 수 있다. 또한 디스플레이 구동부의 제어로직은, 터치 콘트롤러부가 동작할 때만 타이밍 정보를 생성하고 이를 터치 콘트롤러부로 제공할 수 있다. In all four cases, the power supply voltage generator of the display driver may generate the power supply voltage when at least one of the touch controller and the display driver is activated. In addition, the control logic of the display driver may generate timing information only when the touch controller operates and provide it to the touch controller.
도 9a,b,c,d는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널이 장착된 디스플레이 장치의 PCB 구조를 나타내는 도면이다. 도 9a,b,c,d에서는 터치 패널과 디스플레이 패널이 서로 구분되는 구조를 갖는 디스플레이 장치를 나타낸다. 9a, b, c, and d are views illustrating a PCB structure of a display device with a touch panel according to an embodiment of the present invention. 9A, B, C, and D show a display device having a structure in which the touch panel and the display panel are separated from each other.
도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이 장치(700)는 윈도우 글라스(710), 터치 패널(720) 및 디스플레이 패널(740)을 구비할 수 있다. 또한 터치 패널(720)과 디스플레이 패널(740)의 사이에는 광학적 특성을 위해 편광판(730)이 더 배치될 수 있다.As shown in FIG. 9A, the
윈도우 글라스(710)는 일반적으로 아크릴이나 강화유리 등의 소재로 제작되어, 외부 충격이나 반복적인 터치에 의한 긁힘으로부터 모듈을 보호한다. 터치 패널(720)은 유리기판이나 PET(Polyethylene Terephthlate) 필름 위에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 이용하여 전극을 패터닝하여 형성된다. 터치 스크린 콘트롤러(721)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 위에 COB(Chip on Board) 형태로 실장될 수 있으며, 각각의 전극으로부터의 커패시턴스 변화를 감지하여 터치 좌표를 추출하고 이를 호스트 콘트롤러로 제공한다. 디스플레이 패 널(740)은 일반적으로 상판과 하판으로 이루어진 두 장의 유리를 접합하여 형성된다. 또한 일반적으로 모바일용 디스플레이 패널에는 디스플레이 구동회로(741)가 COG(Chip on Glass) 형태로 부착된다.
도 9b는 본 발명의 디스플레이 장치의 또 다른 PCB 구조의 예를 나타낸다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 터치 콘트롤러(721)는 메인보드(760) 상에 배치될 수 있으며, FPCB를 통하여 터치 패널(720)과 터치 콘트롤러(721) 사이에 센싱 유닛으로부터의 전압 신호가 송수신될 수 있다. 반면에, 디스플레이 구동회로(741)는 도 15a에서와 같이 COG(Chip on Glass) 형태로 부착될 수 있다. 상기 디스플레이 구동회로(741)는 FPCB를 통하여 메인보드(760)와 연결될 수 있다. 즉, 터치 콘트롤러(721)와 디스플레이 구동회로(741)는 메인보드(760)를 통하여 각종 정보 및 신호를 서로 송수신할 수 있다.9B shows an example of another PCB structure of the display device of the present invention. As shown in FIG. 9B, the
도 9c는 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부가 하나의 반도체 칩에 집적된 경우의 디스플레이 장치의 구조를 나타낸다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이 장치(700)는 윈도우 글라스(710), 터치 패널(720), 편광판(730) 및 디스플레이 패널(740) 등을 구비할 수 있다. 특히, 반도체 칩(751)은 COG(Chip on Glass) 형태로 디스플레이 패널에 부착될 수 있다. 터치 패널(720)과 반도체 칩(751)은 FPCB를 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 9C illustrates a structure of a display apparatus when the touch controller unit and the display driver unit are integrated in one semiconductor chip. As illustrated in FIG. 9C, the
도 9d는 도 9a,b,c의 디스플레이 장치의 패널 구조를 나타내는 도면이다. 도 9d에는 디스플레이 장치로서 OLED가 예시되어 있다. 도 9d에 도시된 바와 같이, 센싱 유닛은 투명 전극(ITO(sensor))을 패터닝함에 의하여 형성될 수 있으며, 디스플 레이 패널과는 서로 구분되는 별도의 유리기판 상에 형성될 수 있다. 센싱 유닛이 형성된 유리기판은 소정의 에어갭 또는 레진(Air gap or resin)에 의해 윈도우 글래스와 구분될 수 있으며, 또한 디스플레이 패널을 구성하는 상판 및 하판 글래스와는 소정의 편광판을 기준으로 구분될 수 있다. FIG. 9D is a diagram illustrating a panel structure of the display device of FIGS. 9A, 9B and 9C. 9D illustrates an OLED as a display device. As shown in FIG. 9D, the sensing unit may be formed by patterning a transparent electrode (ITO), and may be formed on separate glass substrates that are separated from the display panel. The glass substrate on which the sensing unit is formed may be distinguished from the window glass by a predetermined air gap or resin, and the upper and lower glasses constituting the display panel may be distinguished based on a predetermined polarizing plate. have.
도 10a,b,c,d는 터치 패널과 디스플레이 패널을 일체화시킨 경우의 PCB 구조를 나타내는 도면이다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(800)는 윈도우 글라스(810), 디스플레이 패널(820) 및 편광판(830)을 구비할 수 있다. 특히, 터치 패널을 구현함에 있어서, 상기 터치 패널이 별도의 유리기판 상에 형성되는 것이 아니라, 상기 디스플레이 패널(820)의 상판에 투명 전극을 패턴함으로써 형성될 수 있다. 도 10a는 디스플레이 패널(820)의 상판에 다수의 센싱 유닛(SU)이 형성된 일예를 도시한다. 또한, 이와 같이 패널 구조가 형성되는 경우, 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동회로가 집적된 하나의 반도체 칩(821)이 바람직하게 적용될 수 있다. 10A, B, C, and D are diagrams illustrating a PCB structure when the touch panel and the display panel are integrated. As shown in FIG. 10A, the
하나의 반도체 칩(821)에 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부가 집적되는 경우, 센싱 유닛으로부터의 전압 신호(T_sig)와 외부 호스트로부터의 영상 데이터(I_data)가 상기 반도체 칩(821)으로 제공된다. 또한 반도체 칩(821)은 영상 데이터(I_data)를 처리하여, 실제 디스플레이 장치를 구동하기 위한 계조 데이터를 발생하고 이를 디스플레이 패널로 제공한다. 이를 위하여, 반도체 칩(821)은 터치 데이터(T_data)에 관련된 패드와 상기 영상 데이터(I_data) 및 계조 데이터(미도시)에 관련된 패드를 구비할 수 있다. 반도체 칩(821)은 터치 패널의 일측에 연결 되는 도전라인을 통하여 센싱 유닛으로부터의 전압 신호(T_sig)를 수신한다. 반도체 칩(821) 상에 패드들을 배치함에 있어서, 전압 신호(T_sig)를 수신하는 패드의 위치를 상기 전압 신호(T_sig)를 전달하기 위한 도전라인과 인접하는 위치에 배치시키는 것이 데이터의 노이즈 감소 측면에서 바람직하다. 도 10a에 도시되지는 않았으나, 디스플레이 패널로 계조 데이터를 제공하기 위한 도전라인이 상기 터치 데이터전압 신호(T_sig)를 전달하는 도전라인과 반대편에 위치하는 경우, 상기 계조 데이터를 제공하기 위한 패드 또한 상기 전압 신호(T_sig)를 수신하는 패드의 반대편에 위치하도록 배치시킬 수 있다. When the touch controller and the display driver are integrated in one
한편, 도 10b는 도 10a의 디스플레이 장치와 대략 유사한 구조를 갖는 것으로서, 센싱 유닛으로부터의 전압 신호가 FPCB를 통하여 반도체 칩(821)으로 제공되는 것이 아니라 도전 라인을 통해 직접 반도체 칩(821)으로 제공되는 일예를 나타낸다. 또한 도 10c의 디스플레이 장치(800) 또한 도 10a와 대략 유사한 구조를 가지나, 도 10c의 디스플레이 장치(800)는 센싱 유닛으로부터의 전압 신호가 반도체 칩(821)으로 전달되는 경로가 도 10a와 서로 다른 경우를 나타낸다. 이 경우, 반도체 칩(821)상에 배치되는 패드들 중, 센싱 유닛으로부터의 전압 신호를 수신하는 패드는 상기 도전 라인과 상대적으로 가까운 쪽에 위치하도록 구성한다.10B has a structure substantially similar to that of the display device of FIG. 10A, wherein the voltage signal from the sensing unit is not directly provided to the
도 10d은 도 10a,b,c의 디스플레이 장치의 패널 구조를 나타내는 도면이다. 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치에서는 터치 패널과 디스플레이 패널을 효과적으로 일체화시킬 수 있다. 도 10d에는 디스플레이 장치로서 OLED가 예시되어 있다. 투명 전극(ITO(sensor))을 별도의 유리기판이나 PET 필름 위에 형성하는 것 이 아니라, 도 10d에 도시된 바와 같이 투명 전극(ITO(sensor))이 디스플레이 패널의 상판 위에 직접 형성된다. 이 경우, 터치 디스플레이 패널을 구현함에 있어서 비용과 모듈 두께 측면에서 유리하게 되나, 투명 전극(ITO(sensor))과 디스플레이 상판(Top Glass) 사이의 거리가 가까워짐에 따라, 센싱 유닛의 수직 기생 커패시턴스 성분이 증가하게 된다. 그러나, 앞서 설명된 본 발명의 일실시예에 따르면, 센싱 유닛의 수직 기생 커패시턴스 성분을 포함하여 전체 기생 커패시턴스 성분에 따른 영향이 감소되므로, 상기한 바와 같이 터치 패널과 디스플레이 패널을 효과적으로 일체화시킬 수 있다.FIG. 10D is a diagram illustrating a panel structure of the display device of FIGS. 10A, B, and C. FIG. In the display device according to an embodiment of the present invention, the touch panel and the display panel may be effectively integrated. 10D illustrates an OLED as a display device. Rather than forming a transparent electrode (ITO (sensor)) on a separate glass substrate or PET film, a transparent electrode (ITO (sensor)) is formed directly on the top plate of the display panel as shown in FIG. 10D. In this case, it is advantageous in terms of cost and module thickness in implementing the touch display panel, but as the distance between the transparent electrode (ITO) and the top glass becomes closer, the vertical parasitic capacitance component of the sensing unit Will increase. However, according to the embodiment of the present invention described above, since the influence of the entire parasitic capacitance component including the vertical parasitic capacitance component of the sensing unit is reduced, it is possible to effectively integrate the touch panel and the display panel as described above. .
도 11a,b는 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동회로부가 내장된 반도체 칩과 FPCB의 구조를 나타내는 도면이다. 반도체 칩은 터치 콘트롤러부에 관련된 신호를 송수신하기 위한 패드들과, 디스플레이 구동회로부에 관련된 신호를 송수신하기 위한 패드들을 구비한다. 상기 패드들은 FPCB의 연결단을 통하여 외부의 터치 패널, 디스플레이 패널, 호스트 콘트롤러 등과 전기적으로 연결될 수 있다. 반도체 칩 구현시 터치 콘트롤러부가 위치하는 영역과 디스플레이 구동회로부가 위치하는 영역이 구분될 수 있다. FPCB에 연결단을 배치함에 있어서, 터치 콘트롤러부에 관련된 신호와 연결되는 연결단과 디스플레이 구동회로부에 관련된 신호와 연결되는 연결단을 상기 반도체 칩의 패드들과 대응하도록 구분하여 배치할 수 있다. 11A and 11B illustrate a structure of an FPCB and a semiconductor chip in which a touch controller unit and a display driving circuit unit are embedded. The semiconductor chip includes pads for transmitting and receiving signals related to the touch controller unit and pads for transmitting and receiving signals related to the display driving circuit unit. The pads may be electrically connected to an external touch panel, a display panel, a host controller, etc. through the connection terminal of the FPCB. When the semiconductor chip is implemented, an area in which the touch controller is located and an area in which the display driving circuit part is located may be divided. In arranging the connection terminals in the FPCB, the connection terminals connected to the signals related to the touch controller unit and the connection terminals connected to the signals related to the display driving circuit unit may be separately arranged to correspond to the pads of the semiconductor chip.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러 및 디스플레이 구동회로가 내장된 반도체 칩을 장착한 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다. 도 12의 (a)는 반도체 칩이 디스플레이 패널의 글라스(Glass)에 COG(Chip on Glass) 형태로 배 치된 일예를 나타내며, 도 12의 (b)는 반도체 칩이 디스플레이 패널의 필름(Film) 상에 COF(Chip on Film) 형태로 배치된 일예를 나타낸다. 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동회로가 서로 구분되는 칩으로 배치되는 경우에는, 터치 콘트롤러는 일반적으로 COF 형태로 배치되고 디스플레이 구동회로는 일반적으로 COG 형태로 배치될 수 있으나, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러 및 디스플레이 구동회로가 내장된 반도체 칩은 상기 COG 및 COF 중 어느 하나로 배치되어도 무방하다.FIG. 12 is a diagram illustrating a display device including a semiconductor chip having a touch controller and a display driving circuit according to an embodiment of the present invention. 12A illustrates an example in which a semiconductor chip is disposed in a glass on glass (COG) form of a display panel, and FIG. 12B illustrates a semiconductor chip on a film of a display panel. An example is disposed in the form of a chip on film (COF). When the touch controller and the display driving circuit are arranged in separate chips, the touch controller may be generally disposed in a COF form and the display driving circuit may be generally disposed in a COG form, but according to an embodiment of the present invention The semiconductor chip in which the controller and the display driving circuit are built in may be disposed in any one of the COG and the COF.
도 13a,b는 본 발명에 따른 터치 콘트롤러(T/C)가 일반 액정 디스플레이 장치에 적용되는 일예를 나타내고 있다. 도 13a의 디스플레이 장치(900A)는, 화상을 디스플레이하기 위한 전체적인 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러(910A)와, 디스플레이 장치를 구동하기 위해 필요한 각종 전압을 발생하는 전압 생성부(920A)를 구비할 수 있다. 또한 상기 액정 디스플레이 장치(900A)는, 디스플레이 패널(950A)의 게이트 라인을 구동하기 위한 하나 이상의 게이트 드라이버(930A)와, 소스 라인을 구동하기 위한 하나 이상의 소스 드라이버(940A)를 구비할 수 있다. 터치 콘트롤러(T/C)는 상기 타이밍 콘트롤러(910A)로부터 타이밍 정보를 제공받을 수 있으며, 이에 따라 바람직하게는, 터치 콘트롤러(T/C)가 각각의 게이트 드라이버(930A) 또는 각각의 소스 드라이버(940A) 내에 구비될 수 있다. 도 13a는 그 일예로서 터치 콘트롤러(T/C)가 각각의 소스 드라이버(940A) 내에 구비되는 것이 도시된다. 타이밍 콘트롤러(910A)에서 소스 드라이버(940A)로 제공되는 타이밍 정보는, 소스 드라이버(940A) 내에 구비되는 터치 콘트롤러(T/C)로 동시에 제공될 수 있다. 터치 콘트롤러(T/C)는, 디스플레이 패널(950A)에 부착될 수 있는 터치 스크린 패널(미도 시)의 센싱 유닛의 커패시턴스 값을 감지하고, 타이밍 콘트롤러(910A)에서 제공되는 소정의 타이밍 정보를 이용하여 터치 데이터를 발생한다. 13A and 13B illustrate an example in which the touch controller T / C according to the present invention is applied to a general liquid crystal display device. The
한편, 도 13b의 디스플레이 장치(900B)는, 터치 콘트롤러(T/C)가 타이밍 콘트롤러(910B) 내부에 구비되는 실시예를 나타낸다. 이 경우 터치 콘트롤러(T/C)는 타이밍 콘트롤러(910B) 내부에서 직접 타이밍 정보를 수신할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 터치 콘트롤러(T/C)는 디스플레이 패널(950B)에 부착될 수 있는 터치 스크린 패널과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 따라 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 감지하고 이에 따른 터치 데이터를 발생할 수 있다. Meanwhile, the display apparatus 900B of FIG. 13B illustrates an embodiment in which the touch controller T / C is provided inside the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
도 1은 일반적인 터치 스크린 패널 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a general touch screen panel system.
도 2a는 본 발명에 적용되는 터치 스크린 패널의 센싱 유닛들에 발생되는 기생 커패시턴스 성분을 나타내는 블록도이다.2A is a block diagram illustrating a parasitic capacitance component generated in sensing units of a touch screen panel according to the present invention.
도 2b는 터치 동작에 따른 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 나타내는 그래프이다.2B is a graph illustrating capacitance change of a sensing unit according to a touch operation.
도 2c는 터치 스크린 동작시 노이즈에 의한 영향을 나타내는 도면이다. 2C is a diagram illustrating the influence of noise during touch screen operation.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 스크린 콘트롤러를 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a touch screen controller according to an embodiment of the present invention.
도 4a,b는 도 3의 터치 데이터를 발생하는 다양한 예를 나타내는 블록도이다.4A and 4B are block diagrams illustrating various examples of generating touch data of FIG. 3.
도 5a,b는 도 3의 제어신호를 발생하는 일예을 나타내기 위한 파형도이다. 5A and 5B are waveform diagrams illustrating an example of generating the control signal of FIG. 3.
도 6a은 도 3의 터치 데이터 발생부의 일 구현예를 나타내는 블록도이다.6A is a block diagram illustrating an exemplary embodiment of the touch data generator of FIG. 3.
도 6b는 도 6a의 터치 데이터 발생부의 일 구현예를 나타내는 회로도이다.6B is a circuit diagram illustrating an implementation example of the touch data generator of FIG. 6A.
도 6c는 도 6b의 입력 신호 및 스위치들의 턴온 타이밍을 나타내는 도면이다.FIG. 6C is a diagram illustrating turn-on timing of the input signal and the switches of FIG. 6B.
도 6d는 도 6b의 터치 콘트롤러로 제공되는 각종 신호들의 특성을 나타내는 파형도이다. FIG. 6D is a waveform diagram illustrating characteristics of various signals provided to the touch controller of FIG. 6B.
도 6e는 도 6b의 적분 회로의 동작을 나타내기 위한 타이밍도이다. FIG. 6E is a timing diagram for illustrating the operation of the integrating circuit of FIG. 6B.
도 6f는 도 6b의 적분 회로에서 발생되는 적분 전압(VADC_IN)을 나타낸 그래 프이다.FIG. 6F is a graph illustrating an integrated voltage VADC_IN generated in the integration circuit of FIG. 6B.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 콘트롤러를 나타내는 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a touch controller according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동회로가 하나의 칩에 집적된 집적 IC를 나타내는 블록도이다. 8 is a block diagram illustrating an integrated IC in which a touch controller and a display driving circuit are integrated in one chip according to an embodiment of the present invention.
도 8b는 도 8a의 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동회로 사이의 타이밍과 전원전압간의 관계를 나타내는 도면이다.FIG. 8B is a diagram illustrating a relationship between timing and a power supply voltage between the touch controller and the display driving circuit of FIG. 8A.
도 9a,b,c,d는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널이 장착된 디스플레이 장치의 PCB 구조를 나타내는 도면이다. 9a, b, c, and d are views illustrating a PCB structure of a display device with a touch panel according to an embodiment of the present invention.
도 10a,b,c,d는 터치 패널과 디스플레이 패널을 일체화시킨 경우의 PCB 구조를 나타내는 도면이다.10A, B, C, and D are diagrams illustrating a PCB structure when the touch panel and the display panel are integrated.
도 11a,b는 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동회로부가 내장된 반도체 칩과 FPCB의 구조를 나타내는 도면이다. 11A and 11B illustrate a structure of an FPCB and a semiconductor chip in which a touch controller unit and a display driving circuit unit are embedded.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러 및 디스플레이 구동회로가 내장된 반도체 칩을 장착한 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.FIG. 12 is a diagram illustrating a display device including a semiconductor chip having a touch controller and a display driving circuit according to an embodiment of the present invention.
도 13a,b는 본 발명에 따른 터치 콘트롤러(T/C)가 일반 액정 디스플레이 장치에 적용되는 일예를 나타내는 도면이다. 13A and 13B illustrate an example in which the touch controller T / C according to the present invention is applied to a general liquid crystal display device.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
110: 터치 콘트롤러110: touch controller
111: 신호 프로세서111: signal processor
112: 터치 데이터 발생부112: touch data generator
120: 디스플레이 구동회로120: display driving circuit
121: 타이밍 콘트롤러121: timing controller
122: 게이트 드라이버122: gate driver
123: 소스 드라이버123: source driver
130: 호스트 콘트롤러130: host controller
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