KR20130143412A - Touch sensing apparatus - Google Patents

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KR20130143412A
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Abstract

The present invention relates to a touch sensing device. The touch sensing device comprises the following: a plurality of touch sensors; a touch sensing circuit for checking touch inputs by analyzing operating signals after creating them for operating the touch sensors; and a multiplexer, arranged between the touch sensing circuit and the lines connected to the touch sensors, for supplying the operating signals to the lines under the control of the touch sensing circuit.

Description

터치 센싱 장치{TOUCH SENSING APPARATUS}{TOUCH SENSING APPARATUS}

본 발명은 터치 센싱 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a touch sensing device.

유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전기, 전자 기기 등의 통신을 가능하게 하여 사용자가 기기를 쉽게 자신이 원하는 대로 제어할 수 있게 한다. 이러한 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 최근, 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있으며, 터치 UI는 휴대용 정보기기에 기본적으로 설치되고 있는 추세에 있다. 터치 UI를 구현하기 위하여, 가전기기나 휴대용 정보기기의 표시소자 상에 터치 스크린이 설치된다. A user interface (UI) enables communication between a person (user) and various electric or electronic devices, allowing a user to easily control the device as desired. Representative examples of such a user interface include a keypad, a keyboard, a mouse, an on screen display (OSD), a remote controller having infrared communication or radio frequency (RF) communication function, and the like. User interface technology has been developed to enhance the user's sensibility and ease of operation. Recently, user interfaces have evolved into touch UIs, voice recognition UIs, 3D UIs, and the like, and touch UIs are basically installed in portable information devices. To implement the touch UI, a touch screen is installed on a display element of a home appliance or a portable information device.

정전 용량 방식의 터치 스크린은 기존의 저항막 방식에 비하여 내구성과 선명도가 높고, 멀티 터치 인식과 근접 터치 인식이 가능하여 다양한 어플리케이션에 적용될 수 있는 장점이 있다. 이러한 정전 용량 방식의 터치 스크린에서 사용자가 느끼는 터치감을 높이고, 터치 입력 궤적 또는 드래깅(dragging) 궤적을 정확하게 인식하기 위해서는 터치 레포트 레이트(touch report rate)를 높여야 한다. 일반적으로, 터치 레포트 레이트는 디스플레이 프레임 레이트(display frame rate)와 동일하다. 여기서, 터치 레포트 레이트란 터치 스크린 내에 모든 터치 센서들을 센싱한 후 얻어지는 좌표 데이터를 외부로 전송하는 속도(또는 주파수)를 의미한다. 디스플레이 프레임 레이트는 표시패널 내의 모든 픽셀들에 새로운 데이터가 업데이트되는 속도(또는 주파수)를 의미한다.
The capacitive touch screen has advantages of high durability and clarity, and multi-touch recognition and proximity touch recognition, compared to conventional resistive touch screens, which can be applied to various applications. In order to increase the touch feeling felt by the capacitive touch screen and to accurately recognize the touch input trajectory or the dragging trajectory, the touch report rate must be increased. In general, the touch report rate is equal to the display frame rate. Here, the touch report rate refers to a speed (or frequency) of transmitting coordinate data obtained after sensing all touch sensors in the touch screen to the outside. The display frame rate refers to a speed (or frequency) at which new data is updated in all pixels in the display panel.

본 발명은 터치 레포트 레이트를 높일 수 있는 터치 센싱 장치를 제공한다.
The present invention provides a touch sensing device capable of increasing a touch report rate.

본 발명의 터치 센싱 장치는 다수의 터치 센서들; 상기 터치 센서들을 구동하기 위한 구동 신호들을 발생하고 상기 구동 신호들을 분석하여 터치 입력 여부를 판단하는 터치 센싱회로; 및 상기 터치 센서들에 연결된 배선들과 상기 터치 센싱회로 사이에 설치되어 상기 터치 센싱회로의 제어 하에 상기 구동 신호들을 시분할하여 상기 배선들에 공급하는 멀티플렉서를 포함한다. The touch sensing device of the present invention comprises a plurality of touch sensors; A touch sensing circuit configured to generate driving signals for driving the touch sensors and analyze the driving signals to determine whether a touch is input; And a multiplexer disposed between the wires connected to the touch sensors and the touch sensing circuit to time-division the driving signals under the control of the touch sensing circuit to supply the wires.

상기 터치 센싱회로는 상기 터치 센서들이 형성된 표시패널의 디스플레이 프레임 레이트보다 빠른 터치 레포트 레이트로 터치 레포트 데이터를 출력한다.
The touch sensing circuit outputs touch report data at a touch report rate that is faster than a display frame rate of the display panel on which the touch sensors are formed.

본 발명은 터치 스크린과 터치 센싱회로 사이에 멀티플렉서를 배치하고, 그 멀티플렉서의 제어권을 터치 센싱회로에 부여한다. 이 터치 센싱회로는 멀티플렉서가 직접 제어하면서 터치 센서들을 제어함으로써 미리 설정된 터치 스크린 구동 기간 이내에서 터치 레포트 데이터를 출력한 후 나머지 기간에 추가로 터치 센서들을 센싱할 수 있고 그 센싱 결과를 다음 센싱 결과와 취합하여 터치 레포트 데이터를 추가로 발생할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 디스플레이 프레임 레이트보다 터치 레포트 레이트를 높일 수 있다.
According to the present invention, a multiplexer is disposed between the touch screen and the touch sensing circuit, and the control right of the multiplexer is given to the touch sensing circuit. The touch sensing circuit outputs touch report data within a preset touch screen driving period by controlling the touch sensors under the direct control of the multiplexer, and then additionally senses the touch sensors in the remaining period. In addition, touch report data may be generated. As a result, the present invention can make the touch report rate higher than the display frame rate.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 형태의 터치 스크린과 표시패널의 조합을 나타내는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 표시패널의 픽셀을 보여 주는 등가 회로도이다.
도 6은 표시패널과 터치 스크린의 시분할 구동 방법을 보여 주는 수직 동기 신호의 파형도이다.
도 7은 정전 용량 방식의 터치 스크린을 보여 주는 등가 회로도이다.
도 8은 도 7과 같은 터치 스크린에서 터치 입력에 따른 정전 용량값 변화를 센싱하는 원리를 보여 주는 파형도이다.
도 9는 터치 센싱회로, 멀티플렉서 및 터치 센서들의 연결 관계를 보여 주는 도면이다.
도 10은 멀티플렉서 제어신호와 터치 센서들에 공급되는 구동신호를 보여 주는 파형도이다.
도 11은 터치 스크린 구동부의 멀티플렉서 제어권이 호스트 시스템에 부여된 경우 터치 센서의 센싱 자유도가 낮아지는 예를 보여 주는 파형도이다.
도 12는 터치 스크린 구동부의 멀티플렉서 제어권이 호스트 시스템에 부여된 경우에 확보되는 마진 타임 만큼 감소되는 센싱 횟수를 보여 주는 파형도이다.
도 13은 터치 스크린 구동부의 멀티플렉서 제어권이 터치 센싱회로에 부여된 경우 터치 센서의 센싱 자유도가 높아지는 예를 보여 주는 파형도이다.
도 14는 터치 스크린 구동부의 멀티플렉서 제어권이 호스트 시스템에 부여된 경우에 증가되는 센싱 횟수를 보여 주는 파형도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱회로를 상세히 보여 주는 블록도이다.
도 16은 도 15에 도시된 터치 센싱회로의 채널 모니터 동작을 예시하는 도면이다.
도 17은 채널 모니터 동작 결과, 노이즈 수준이 높을 때 멀티플렉서 제어신호의 채널 선택 시간을 길게 조절한 예를 보여 주는 도면이다. 1 to 3 illustrate a combination of various types of touch screens and a display panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram illustrating pixels of the display panel illustrated in FIG. 4.
6 is a waveform diagram of a vertical synchronization signal illustrating a time division driving method of a display panel and a touch screen.
7 is an equivalent circuit diagram illustrating a capacitive touch screen.
FIG. 8 is a waveform diagram illustrating a principle of sensing a change in capacitance value according to a touch input in the touch screen of FIG. 7.
9 is a diagram illustrating a connection relationship between a touch sensing circuit, a multiplexer, and touch sensors.
FIG. 10 is a waveform diagram illustrating a multiplexer control signal and a driving signal supplied to touch sensors.
FIG. 11 is a waveform diagram illustrating an example in which sensing freedom of a touch sensor is lowered when a multiplexer control right of a touch screen driver is granted to a host system.
FIG. 12 is a waveform diagram illustrating a number of sensing times reduced by a margin time secured when a multiplexer control right of a touch screen driver is granted to a host system.
FIG. 13 is a waveform diagram illustrating an example in which a sensing degree of freedom of a touch sensor is increased when a multiplexer control right of a touch screen driver is granted to a touch sensing circuit.
14 is a waveform diagram illustrating an increase in the number of sensing times when a multiplexer control right of a touch screen driver is granted to a host system.
15 is a block diagram illustrating in detail a touch sensing circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating a channel monitor operation of the touch sensing circuit of FIG. 15.
FIG. 17 illustrates an example in which a channel selection time of a multiplexer control signal is lengthened when a noise level is high as a result of a channel monitor operation.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Like reference numerals throughout the specification denote substantially identical components. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자 기반으로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시소자의 일 예로서 표시장치를 액정표시소자 중심으로 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.The display device of the present invention can be applied to a liquid crystal display (LCD), a field emission display (FED), a plasma display panel (PDP), an organic light emitting display , OLEDs, and electrophoresis (EPD) devices. In the following embodiments, a display device is described as a liquid crystal display device as an example of a flat panel display device, but it should be noted that the display device of the present invention is not limited to a liquid crystal display device.

본 발명의 터치 스크린(TSP)은 다수의 정전 용량 센서들을 통해 터치(또는 근접) 입력을 감지하는 정전 용량 방식의 터치 스크린으로 구현될 수 있다. 정전 용량 방식의 터치 스크린은 다수의 터치 센서들을 포함한다. 터치 센서들 각각은 등가회로로 볼 때 정전 용량(capacitance)로 나타낼 수 있다. 이러한 터치 스크린은 도 1 내지 도 3과 같은 다양한 형태로 표시장치의 표시패널에 형성될 수 있다. The touch screen TSP of the present invention may be implemented as a capacitive touch screen that senses a touch (or proximity) input through a plurality of capacitive sensors. The capacitive touch screen includes a plurality of touch sensors. Each of the touch sensors may be represented by capacitance in an equivalent circuit. The touch screen may be formed on the display panel of the display device in various forms as shown in FIGS. 1 to 3.

터치 스크린(TSP)은 도 1과 같이 표시패널의 상부 편광판(POL1) 상에 접합되거나, 도 2와 같이 표시패널의 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 터치 스크린(TSP)의 터치 센서들은 도 3과 같이 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에 내장될 수 있다. 터치 센서들은 배선을 통해 연결될 수 있다. 도 1 내지 도 3에서 "PIX"는 픽셀의 화소전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다. The touch screen TSP may be bonded to the upper polarizer POL1 of the display panel as shown in FIG. 1, or may be formed between the upper polarizer POL1 and the upper substrate GLS1 of the display panel as shown in FIG. 2. In addition, the touch sensors of the touch screen TSP may be embedded in the pixel array of the display panel DIS as shown in FIG. 3. Touch sensors can be connected via wiring. 1 to 3, "PIX" denotes a pixel electrode of a pixel, "GLS2" denotes a lower substrate, and "POL2" denotes a lower polarizing plate, respectively.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다. 도 5는 도 4에 도시된 표시패널의 픽셀을 보여 주는 등가 회로도이다. 4 is a block diagram illustrating a display device according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram illustrating pixels of the display panel illustrated in FIG. 4.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(10), 디스플레이 구동부, 터치 스크린 구동부, 호스트 시스템(50) 등을 포함한다.4 and 5, the display device of the present invention includes a display panel 10, a display driver, a touch screen driver, a host system 50, and the like.

표시패널(10)은 두 장의 기판들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 기판들은 유리 기판, 플라스틱 기판, 필름 기판 등으로 제작될 수 있다. 표시패널(10)은 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함한다. 표시패널(10)의 하부 기판에는 데이터라인들(11), 데이터라인들(11)과 직교되는 게이트라인들(12), 데이터라인들(11)과 게이트라인들(12)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 픽셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 화소전극들(1), 화소전극들에 접속되어 픽셀 전압을 유지시키는 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함한다. 픽셀들 각각은 화소전극(1)에 인가되는 데이터전압과, 공통전극(2)에 인가되는 공통전압(Vcom)의 전압차에 따라 인가되는 전계에 의해 구동되어 입사광의 투과양을 조절한다. TFT들은 게이트라인으로부터의 게이트펄스에 따라 턴-온(turn-on)되어 데이터라인(11)으로부터의 전압을 화소전극(1)에 공급한다. 공통전극(2)은 표시패널(10)의 하부 기판이나 상부 기판에 형성될 수 있다. The display panel 10 includes a liquid crystal layer formed between two substrates. The substrates may be made of a glass substrate, a plastic substrate, a film substrate, or the like. The display panel 10 includes pixels arranged in a matrix form. The lower substrate of the display panel 10 is formed with intersections of the data lines 11, the gate lines 12 orthogonal to the data lines 11, the data lines 11 and the gate lines 12 A plurality of thin film transistors (TFT), pixel electrodes 1 for charging a data voltage to pixels, and a storage capacitor connected to the pixel electrodes to maintain a pixel voltage. Each of the pixels is driven by an electric field applied in accordance with the voltage difference between the data voltage applied to the pixel electrode 1 and the common voltage Vcom applied to the common electrode 2 to control the amount of incident light. The TFTs are turned on in accordance with the gate pulse from the gate line to supply the voltage from the data line 11 to the pixel electrode 1. The common electrode 2 may be formed on the lower substrate or the upper substrate of the display panel 10.

표시패널(10)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 포함할 수 있다. 표시패널(10)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(10)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다. 표시패널(10)에는 도 1 내지 도 3과 같은 형태로 터치 스크린(TSP)의 터치 센서들이 형성된다. The upper substrate of the display panel 10 may include a black matrix, a color filter, and the like. On the upper substrate and the lower substrate of the display panel 10, a polarizing plate is attached and an alignment film for forming a pre-tilt angle of the liquid crystal is formed on the inner surface in contact with the liquid crystal. A spacer for maintaining a cell gap of the liquid crystal cell is formed between the upper substrate and the lower substrate of the display panel 10. In the display panel 10, touch sensors of the touch screen TSP are formed as shown in FIGS. 1 to 3.

이러한 표시패널(10)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다. 표시패널(10)의 배면에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(10)에 빛을 조사한다.The display panel 10 may be realized by any known liquid crystal mode such as TN (Twisted Nematic) mode, VA (Vertical Alignment) mode, IPS (In Plane Switching) mode and FFS (Fringe Field Switching) mode. A backlight unit may be disposed on the back surface of the display panel 10. The backlight unit is implemented as an edge type or direct type backlight unit to irradiate the display panel 10 with light.

디스플레이 구동부는 데이터 구동회로(20), 게이트 구동회로(30) 및 타이밍 콘트롤러(40)를 이용하여 입력 영상의 데이터를 표시패널(10)의 픽셀들에 기입한다.The display driver writes data of the input image to the pixels of the display panel 10 using the data driving circuit 20, the gate driving circuit 30, and the timing controller 40.

데이터 구동회로(20)는 타이밍 콘트롤러(40)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 발생한다. 데이터 구동회로(20)는 타이밍 콘트롤러(40)의 제어 하에 데이터전압을 데이터라인들(11)에 공급하고, 그 데이터전압의 극성을 반전시킨다.The data driving circuit 20 converts the digital video data RGB input from the timing controller 40 into an analog positive / negative gamma compensation voltage to generate a data voltage. The data driving circuit 20 supplies a data voltage to the data lines 11 under the control of the timing controller 40 and inverts the polarity of the data voltage.

게이트 구동회로(30)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(12)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(10)의 라인을 선택한다. The gate driving circuit 30 sequentially supplies a gate pulse (or scan pulse) synchronized with the data voltage to the gate lines 12 to select a line of the display panel 10 to which the data voltage is written.

타이밍 콘트롤러(40)는 외부의 호스트 시스템(50)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터를 데이터 구동회로(20)에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(40)는 호스트 시스템(50)으로부터 입력되는 수직 동기신호(SYNC), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 클럭 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(20)와 게이트 구동회로(30)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. The timing controller 40 supplies the digital video data input from the external host system 50 to the data driving circuit 20. The timing controller 40 receives a timing signal such as a vertical synchronization signal SYNC, a horizontal synchronization signal Hsync, a data enable signal Data Enable, and a clock from the host system 50, and receives a data driving circuit. Timing control signals for controlling the operation timing of the 20 and the gate driving circuit 30 are generated.

터치 스크린 구동부는 터치 센싱회로(70)와 멀티플렉서(multiplexer, 60)를 포함한다. The touch screen driver includes a touch sensing circuit 70 and a multiplexer 60.

터치 센싱회로(70)는 터치 스크린의 터치 센서들에 공급될 구동신호를 발생하고, 멀티플렉서(60)를 통해 수신된 구동 신호의 변화를 센싱하여 터치 센서의 정전 용량값 변화를 검출한다. 그리고 터치 센싱회로(70)는 터치 센서의 용량값 변화를 나타내는 디지털 데이터를 발생한다. 디지털 데이터는 터치 원시 데이터(Touch raw data)로 칭할 수 있다. 그리고 터치 센싱회로(70)는 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 터치 원시 데이터를 분석하여 터치(또는 근접) 입력 위치의 좌표를 계산한다. 터치 센싱회로(70)는 터치(또는 근접) 입력 위치의 좌표를 포함한 터치 레포트(Touch report) 데이터를 호스트 시스템(50)으로 전송한다. The touch sensing circuit 70 generates a drive signal to be supplied to the touch sensors of the touch screen and senses a change in the capacitance value of the touch sensor by sensing a change in the drive signal received through the multiplexer 60. The touch sensing circuit 70 generates digital data indicating a change in capacitance of the touch sensor. Digital data can be referred to as touch raw data. The touch sensing circuit 70 executes a preset touch recognition algorithm and analyzes touch raw data to calculate coordinates of a touch (or proximity) input position. The touch sensing circuit 70 transmits touch report data including coordinates of a touch (or proximity) input position to the host system 50.

터치 센싱회로(70)는 미리 설정된 터치 스크린 구동 기간(도 6의 T1) 내에서 멀티플렉서(60)의 채널 선택을 제어하기 위한 제어신호(도 9의 MC)를 N(N은 2 이상의 양의 정수) 차례 발생하여 N 개의 터치 센서 그룹을 순차적으로 선택한다. 그리고 터치 센싱회로(70)는 멀티플렉서(60)를 직접 제어하여 터치 센서들을 N 개의 그룹으로 시분할하여 센싱한 후에 그 결과를 취합하여 터치(또는 근접) 입력의 좌표 정보를 포함한 터치 레포트 데이터를 출력한다.The touch sensing circuit 70 controls a control signal (MC in FIG. 9) for controlling channel selection of the multiplexer 60 within a preset touch screen driving period (T1 in FIG. 6), where N is a positive integer of 2 or more. ) Generated in turn to select N touch sensor groups sequentially. The touch sensing circuit 70 directly controls the multiplexer 60 to time-division and sense the touch sensors into N groups, and then aggregates the results and outputs touch report data including coordinate information of a touch (or proximity) input. .

멀티플렉서(60)는 터치 센싱회로(70)와 터치 스크린(TSP)의 배선들 사이에 형성되어 터치 센싱회로(70)로부터 발생된 구동신호를 터치 스크린(TSP)의 배선들을 통해 터치 센서들에 공급한다. 멀티플렉서(60)는 터치 센싱회로(70)의 입/출력 채널 핀(pin) 수를 줄이기 위하여 이용된다. 멀티플렉서(60)는 타이밍 콘트롤러(40), 호스트 시스템(50), 터치 센싱회로(70)에 의해 제어될 수 있으나, 후술하는 바와 같이 터치 레포트 레이트를 높이기 위한 터치 센싱회로(70)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 터치 센싱회로(70)는 터치 센서들에 공급될 구동 신호와 함께 멀티플렉서(60)의 출력 단자들을 선택하는 제어신호(MC)를 발생한다. The multiplexer 60 is formed between the touch sensing circuit 70 and the wires of the touch screen TSP and supplies a driving signal generated from the touch sensing circuit 70 to the touch sensors through the wires of the touch screen TSP. do. The multiplexer 60 is used to reduce the number of input / output channel pins of the touch sensing circuit 70. The multiplexer 60 may be controlled by the timing controller 40, the host system 50, and the touch sensing circuit 70, but may be controlled by the touch sensing circuit 70 to increase the touch report rate as described below. It is preferable. Accordingly, the touch sensing circuit 70 of the present invention generates a control signal MC for selecting output terminals of the multiplexer 60 together with a driving signal to be supplied to the touch sensors.

호스트 시스템(50)은 네비게이션 시스템, 셋톱박스, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 방송 수신기, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(50)은 스케일러(scaler)를 이용하여 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 표시패널(10)의 해상도에 맞는 포맷으로 변환하고 그 데이터와 함께 타이밍 신호를 타이밍 콘트롤러(40)에 전송한다. The host system 50 may be implemented as any one of a navigation system, a set top box, a DVD player, a Blu-ray player, a personal computer (PC), a home theater system, a broadcast receiver, and a phone system. The host system 50 converts the digital video data of the input image into a format suitable for the resolution of the display panel 10 using a scaler and transmits the timing signal to the timing controller 40 together with the data.

호스트 시스템(50)은 입력 영상 데이터와 함께 입력되는 수직 동기신호(Vsync)를 변조하여 1 프레임 기간 내에서 디스플레이 구동 기간(T2)을 줄여 터치 스크린 구동기간을 확보할 수 있다. 따라서, 호스트 시스템(50)은 도 6과 같이 1 프레임 기간을 터치 스크린 구동기간(T1)과 디스플레이 구동기간(T2)으로 시분할될 수 있다. The host system 50 may secure the touch screen driving period by modulating the vertical synchronization signal Vsync input together with the input image data to reduce the display driving period T2 within one frame period. Accordingly, the host system 50 may be time-divided into one touch screen driving period T1 and display driving period T2 as shown in FIG. 6.

도 6에서, 수직 동기신호(Vsync)는 1 프레임 기간을 정의하는 타이밍 신호로서 입력 영상 데이터에 동기되어 호스트 시스템(50)에 입력된다. 변조된 수직 동기신호(SYNC)는 입력 수직 동기신호(Vsync)에 비하여 동일한 주파수를 가지며 더 높은 듀티비(Duty ratio)를 갖는다. In FIG. 6, the vertical synchronizing signal Vsync is input to the host system 50 in synchronization with the input image data as a timing signal defining one frame period. The modulated vertical synchronizing signal SYNC has the same frequency as the input vertical synchronizing signal Vsync and has a higher duty ratio.

호스트 시스템(50)은 변조된 수직 동기신호(SYNC)의 제1 로직 레벨(logic level)로 정의된 터치 스크린 구동기간(T1) 동안 터치 센싱회로(70)를 인에이블(Enable) 시켜 그 기간(T1) 동안 터치 스크린 구동부를 동작시킨다. 그리고 호스트 시스템(50)는 변조된 수직 동기신호(SYNC)의 제2 로직 레벨로 정의된 디스플레이 구동기간(T2) 동안 타이밍 콘트롤러(40)에 입력 영상의 디지털 비디오 데이터와 그 데이터와 동기되는 타이밍 신호들을 전송하여 그 기간(T2) 동안 디스플레이 구동부를 동작시켜 표시패널(10)의 픽셀 어레이에 입력 영상의 데이터를 기입한다. 도 6에서 변조된 수직 동기신호(SYNC)의 제1 로직 레벨은 하이 로직 레벨(high logic lever)이고, 제2 로직 레벨은 로우 로직 레벨(low logic lever)로 예시되었으나 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 제1 로직 레벨은 로우 로직 레벨로, 제2 로직 레벨은 하이 로직 레벨로 설정될 수 있다. The host system 50 enables the touch sensing circuit 70 during the touch screen driving period T1 defined as the first logic level of the modulated vertical synchronization signal SYNC. The touch screen driver is operated during T1). In addition, the host system 50 transmits the digital video data of the input image to the timing controller 40 and the timing signal synchronized with the data during the display driving period T2 defined by the second logic level of the modulated vertical synchronization signal SYNC. The data is transferred to the display panel 10 to write the data of the input image to the pixel array of the display panel 10 by operating the display driver during the period T2. In FIG. 6, the first logic level of the modulated vertical sync signal SYNC is a high logic lever, and the second logic level is illustrated as a low logic lever, but is not limited thereto. For example, the first logic level may be set to a low logic level and the second logic level to a high logic level.

호스트 시스템(50)은 터치 센싱 회로(70)로부터 입력되는 터치 레포트 데이터에 응답하여 터치(또는 근접) 입력과 연계된 응용 프로그램을 실행한다.The host system 50 executes the application program associated with the touch (or proximity) input in response to the touch report data input from the touch sensing circuit 70.

도 7은 정전 용량 방식의 터치 스크린(TSP)을 보여 주는 등가 회로도이다. 도 8은 도 7과 같은 터치 스크린(TSP)에서 정전 용량 변화를 센싱하는 원리를 보여 주는 파형도이다. 7 is an equivalent circuit diagram illustrating a capacitive touch screen (TSP). FIG. 8 is a waveform diagram illustrating a principle of sensing a change in capacitance in a touch screen (TSP) as shown in FIG. 7.

도 7 및 도 8을 참조하면, 정전 용량 방식의 터치 스크린(TSP)은 저항(R)과 커패시터(Cg, Cd, Co)를 포함한다. 저항(R)은 터치 스크린(TSP)과 표시패널(10)의 배선 저항 및 기생 저항을 포함한다. Cg는 터치 스크린(TSP)의 배선과 게이트라인(12) 사이의 커패시터이고, Cd는 터치 스크린(TSP)의 배선과 데이터라인(11) 사이의 커패시터이다. Co는 표시패널(10)에서 데이터라인(11)과 게이트라인(12) 이외의 다른 구성요소들과, 터치 스크린(TSP)의 배선 사이에 형성된 커패시터이다.7 and 8, the capacitive touch screen TSP includes a resistor R and capacitors Cg, Cd, and Co. The resistance R includes wiring resistance and parasitic resistance of the touch screen TSP and the display panel 10. [ Cg is a capacitor between the wiring of the touch screen TSP and the gate line 12 and Cd is a capacitor between the wiring of the touch screen TSP and the data line 11. [ Co is a capacitor formed between the components of the display panel 10 other than the data line 11 and the gate line 12 and the wiring of the touch screen TSP.

터치 스크린(TSP)의 배선에 구동 신호(Vo)를 인가하면 그 구동 신호(Vo)의 라이징 에지(rising edge) 및 폴링 에지(falling edge)는 저항(R)과 커패시터(Cg, Cd, Co)에 따라 결정되는 RC 지연값 만큼 지연된다. 구동 신호(Vo)는 펄스, 정현파, 삼각파 등 다양한 형태로 발생될 수 있다. 터치 스크린(TSP)에 도체나 손가락이 접촉하면 Cf 만큼 정전 용량값이 증가하여 RC 지연이 더 커진다. 일 예로, 도 8에서 실선은 터치 입력이 없을 때 구동 신호의 폴링 에지이고, 점선은 터치 입력이 있을 때 구동 신호의 폴링 에지를 나타낸다. 터치 센싱회로(70)는 구동 신호의 라이징 에지와 폴링 에지 중 적어도 어느 하나를 미리 설정된 기준 전압값(Vx)과 비교한다. 그리고 터치 센싱회로(70)는 구동 신호의 라이징 에지와 폴링 에지 중 적어도 어느 하나에서 자기 용량 센서의 전압이 기준 전압값(Vx)에 도달할 때까지의 지연 시간을 카운트하여 터치 센서의 정전 용량값 변화를 센싱하여 그 정전 용량값 변화를 나타내는 터치 원시 데이터(Touch raw data)를 출력한다. 터치 입력이 없을 때 기준 전압값(Vx)에 도달하는 기준 시간 정보는 터치 센싱회로(70)에 미리 저장되어 있다. 터치 센싱회로(70)는 카운터로 실시간 측정된 구동 신호의 지연 시간과 미리 알고 있는 기준 시간 정보 간의 시간차(Δt)가 미리 설정됨 문턱값 이상이면 현재 센싱된 터치 센서를 터치(또는 근접) 입력 위치의 터치 센서로 판단한다.When the driving signal Vo is applied to the wiring of the touch screen TSP, the rising edge and the falling edge of the driving signal Vo are the resistance R and the capacitors Cg, Cd, and Co. It is delayed by the RC delay value determined according to. The driving signal Vo may be generated in various forms such as a pulse, a sinusoidal wave, and a triangle wave. When a conductor or a finger contacts the touch screen TSP, the capacitance value increases by Cf, resulting in a larger RC delay. For example, in FIG. 8, the solid line indicates the falling edge of the driving signal when there is no touch input, and the dotted line indicates the falling edge of the driving signal when there is a touch input. The touch sensing circuit 70 compares at least one of a rising edge and a falling edge of the driving signal with a preset reference voltage value Vx. The touch sensing circuit 70 counts the delay time until the voltage of the self-capacitance sensor reaches the reference voltage value Vx at at least one of the rising edge and the falling edge of the driving signal, thereby capacitive value of the touch sensor. A change is sensed and touch raw data indicating a change in capacitance value is output. The reference time information reaching the reference voltage value Vx when there is no touch input is stored in the touch sensing circuit 70 in advance. If the time difference Δt between the delay time of the driving signal measured in real time by a counter and the known reference time information is preset, the touch sensing circuit 70 touches (or proximity to) the currently sensed touch sensor when the threshold is greater than or equal to a preset threshold. Judging by the touch sensor.

도 9는 터치 센싱회로, 멀티플렉서 및 터치 센서들의 연결 관계를 보여 주는 도면이다. 도 10은 멀티플렉서 제어신호와 터치 센서들에 공급되는 구동신호를 보여 주는 파형도이다. 9 is a diagram illustrating a connection relationship between a touch sensing circuit, a multiplexer, and touch sensors. FIG. 10 is a waveform diagram illustrating a multiplexer control signal and a driving signal supplied to touch sensors.

도 9 및 도 10을 참조하면, COM1~COMn은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전 물질로 형성되는 터치 센서들의 투명 전극을 나타낸다. 터치 센서들의 투명 전극들(COM1~COMn)에는 터치 스크린 구동기간(T1) 동안 구동신호가 공급되고, 디스플레이 구동기간(T2) 동안 도 5에 도시된 공통전압(Vcom)이 인가된다. 따라서, 투명 전극들(COM1~COMn)은 픽셀의 공통전극과 터치 센서의 전극 역할을 겸한다. 투명 전극들(COM1~COMn) 각각은 다수의 화소전극들(1)과 중첩되어 다수의 픽셀들에 공통 전압을 공급하도록 화소전극(1)의 크기 보다 큰 투명 전극 패턴으로 형성된다. 9 and 10, COM1 to COMn represent transparent electrodes of touch sensors formed of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO). The driving signal is supplied to the transparent electrodes COM1 to COMn of the touch sensors during the touch screen driving period T1, and the common voltage Vcom illustrated in FIG. 5 is applied during the display driving period T2. Therefore, the transparent electrodes COM1 to COMn serve as electrodes of the common electrode of the pixel and the touch sensor. Each of the transparent electrodes COM1 to COMn is formed as a transparent electrode pattern larger than the size of the pixel electrode 1 so as to overlap the plurality of pixel electrodes 1 to supply a common voltage to the plurality of pixels.

터치 스크린(TSP)에는 n(n은 양의 정수) 개의 터치 센서들과, 그 터치 센서들에 구동신호를 공급하기 위한 n 개의 배선들(S1~Sn)이 형성될 수 있다. 터치 스크린(TSP)의 터치 센서들은 N(N은 2 이상 n 보다 작은 양의 정수) 개의 그룹들로 나뉘어 시분할 구동될 수 있다. 이 경우, 터치 센싱회로(70)는 n/N(N은 2 이상 n 보다 작은 양의 정수) 개의 입/출력 핀들을 통해 구동신호를 출력한다. 멀티플렉서(60)는 n 개의 출력 단자와, n/N 개의 입력 단자들을 가진다. 멀티플렉서(60)는 터치 센싱회로(70)로부터의 제어신호(MC)에 응답하여 터치 센싱회로(70)로부터 입력되는 구동신호들을 시분할하여 터치 스크린(TSP)의 배선들(S1~Sn)에 공급한다. N (n is a positive integer) touch sensors and n wires S1 to Sn for supplying a driving signal to the touch sensors may be formed in the touch screen TSP. The touch sensors of the touch screen TSP may be time-divided by dividing into N (N is a positive integer less than 2 or more n) groups. In this case, the touch sensing circuit 70 outputs a driving signal through n / N (N is a positive integer smaller than 2 or more) n input / output pins. The multiplexer 60 has n output terminals and n / N input terminals. The multiplexer 60 time-divisions the driving signals input from the touch sensing circuit 70 in response to the control signal MC from the touch sensing circuit 70 and supplies them to the wires S1 to Sn of the touch screen TSP. do.

터치 센서들이 3 개의 그룹들(GR1~GR3)로 나뉜다면, 멀티플렉서(60)는 제1 제어신호(M1)에 응답하여 n/3 개의 입/출력 핀들(P1~Pn/3)을 통해 입력되는 구동 신호들을 제1 그룹(GR1)의 터치 센서들에 연결된 배선들에 공급한다. 이어서, 멀티플렉서(60)는 제2 제어신호(M2)에 응답하여 n/3 개의 입/출력 핀들(P1~Pn/3)을 통해 입력되는 구동 신호들을 제2 그룹(GR2)의 터치 센서들에 연결된 배선들에 공급한다. 이어서, 멀티플렉서(60)는 제3 제어신호(M3)에 응답하여 n/3 개의 입/출력 핀들(P1~Pn/3)을 통해 입력되는 구동 신호들을 제3 그룹(GR3)의 터치 센서들에 연결된 배선들에 공급한다. 따라서, 터치 센싱회로(70)는 멀티플렉서(60)를 이용하여 n/3 개의 핀들을 통해 n 개의 투명 도전 블록 패턴(COM1~COMn)에 구동신호를 공급할 수 있다. If the touch sensors are divided into three groups GR1 to GR3, the multiplexer 60 is input through n / 3 input / output pins P1 to Pn / 3 in response to the first control signal M1. The driving signals are supplied to the wires connected to the touch sensors of the first group GR1. Subsequently, the multiplexer 60 transmits driving signals input through the n / 3 input / output pins P1 to Pn / 3 in response to the second control signal M2 to the touch sensors of the second group GR2. Supply to the connected wires. Subsequently, the multiplexer 60 transmits driving signals input through the n / 3 input / output pins P1 to Pn / 3 to the touch sensors of the third group GR3 in response to the third control signal M3. Supply to the connected wires. Accordingly, the touch sensing circuit 70 may supply a driving signal to the n transparent conductive block patterns COM1 to COMn through the n / 3 pins using the multiplexer 60.

호스트 시스템(50)이 멀티플렉서(60)를 제어하는 경우에, 터치 센싱회로(70)는 멀티플렉서(60)를 직접 제어하지 않기 때문에 터치 레포트 레이트를 높이기가 어렵다. 이 경우, 터치 센싱회로(70)는 멀티플렉서(60)에 대한 제어권이 없기 때문에 터치 센싱 횟수와 멀티플렉서(60)의 채널(또는 그룹) 선택 횟수를 자유롭게 제어할 수 없다. 이는 호스트 시스템(50)은 시스템 노이즈 환경을 고려하여 멀티플렉서(60)의 동작 타이밍을 가변적으로 조절할 수 있는 기능이 없기 때문이다. 호스트 시스템(50)이 멀티플렉서(60)를 제어하는 경우에, 터치 센싱회로(70)는 모든 터치 센서들이 센싱된 후에 터치 레포트 데이터를 출력하고 동기신호(SYNC)에 응답하여 터치 스크린 구동기간(T1)이 시작할 때 터치 센싱 동작을 초기한다. 그 결과, 호스트 시스템(50)이 멀티플렉서(60)를 제어하는 경우에, 터치 센싱회로(70)는 매 프레임기간마다 1회씩 터치 레포트 데이터(TSR)를 출력한다. 이 때, 터치 레포트 레이트는 디스플레이 프레임 레이트와 같다. When the host system 50 controls the multiplexer 60, it is difficult to increase the touch report rate because the touch sensing circuit 70 does not directly control the multiplexer 60. In this case, since the touch sensing circuit 70 does not have control over the multiplexer 60, the touch sensing circuit 70 may not freely control the number of touch sensing times and the number of channel (or group) selections of the multiplexer 60. This is because the host system 50 does not have a function to variably adjust the operation timing of the multiplexer 60 in consideration of the system noise environment. When the host system 50 controls the multiplexer 60, the touch sensing circuit 70 outputs touch report data after all the touch sensors are sensed, and responds to the touch screen driving period T1 in response to the synchronization signal SYNC. ) Initiates the touch-sensing operation at the start. As a result, when the host system 50 controls the multiplexer 60, the touch sensing circuit 70 outputs touch report data TSR once every frame period. At this time, the touch report rate is equal to the display frame rate.

도 11의 점선과 같이 터치 스크린 구동 기간(T1) 동안 모든 터치 센서들을 센싱한 후에 남는 여유 기간에 멀티플렉서(60)의 채널 선택 동작을 추가할 수 있다. 그런데 터치 센싱회로(70)는 멀티플렉서(60)에 대한 제어권이 호스트 시스템(50)에 부여된 경우에 터치 스크린 구동 기간(T1)의 시작 시점 마다 리셋되므로 그 이전 터치 스크린 구동 기간(T1)의 여유 기간에 행해진 센싱 결과로 얻어진 데이터를 리던던스(Redundancy)로 처리하여 터치 레포트 데이터(TSR)에 반영하지 않는다. As shown in the dotted line of FIG. 11, the channel selection operation of the multiplexer 60 may be added to the remaining period after sensing all the touch sensors during the touch screen driving period T1. However, since the touch sensing circuit 70 is reset at the beginning of the touch screen driving period T1 when the control right for the multiplexer 60 is granted to the host system 50, the touch sensing circuit 70 may have a margin of the previous touch screen driving period T1. Data obtained as a result of sensing performed in the period is processed as redundancy and is not reflected in the touch report data TSR.

호스트 시스템(50)이 멀티플렉서(60)를 제어하는 경우에, 호스트 시스템(50)와 멀티플렉서(60) 사이의 신호 전송 지연과, 호스트 시스템(50)와 터치 센싱회로(70) 사이의 신호 전송 지연 때문에 터치 센싱회로(70)의 센싱 시간이 줄어든다. 도 11 및 도 12에서 "t1"은 제1 제어신호(M1)의 1 펄스폭 기간(또는 채널 선택 시간)을 나타낸다. 멀티플렉서(60)는 제1 제어신호(M1)에 응답하여 제1 그룹(GR1)의 터치 센서들을 선택한다. 터치 센싱회로(70)는 t1의 시작으로부터 제1 마진 타임(Margin time, tm1) 이 경과된 후에 센싱 동작을 시작하고 t1의 종료 전에 확보된 제2 마진 타임(tm2)에 앞서 센싱 동작을 종료한다. 터치 센싱회로(70)는 도 12와 같이 t1 내에서 tm1 및 tm2를 뺀 센싱 시간 동안 i(i는 j 보다 작은 양의 정수) 개의 터치 센서들을 센싱한다. In the case where the host system 50 controls the multiplexer 60, a signal transmission delay between the host system 50 and the multiplexer 60 and a signal transmission delay between the host system 50 and the touch sensing circuit 70. Therefore, the sensing time of the touch sensing circuit 70 is reduced. 11 and 12, "t1" represents one pulse width period (or channel selection time) of the first control signal M1. The multiplexer 60 selects touch sensors of the first group GR1 in response to the first control signal M1. The touch sensing circuit 70 starts a sensing operation after the first margin time tm1 elapses from the start of t1 and ends the sensing operation before the second margin time tm2 secured before the end of t1. . As illustrated in FIG. 12, the touch sensing circuit 70 senses i (i is a positive integer smaller than j) touch sensors during a sensing time obtained by subtracting tm1 and tm2 within t1.

터치 센싱회로(70)가 멀티플렉서(60)를 직접 제어하는 경우에, 터치 센싱회로(70)는 멀티플렉서(60)에 대한 제어권을 갖기 때문에 터치 레포트 레이트를 디스플레이 프레임 레이트보다 높일 수 있다. 이 경우에 도 13과 같이, 터치 센싱회로(70)는 터치 스크린 구동 기간(T1) 내에서 제어신호를 N(도 13에서 3) 차례 발생하여 N 개의 터치 센서 그룹을 순차적으로 선택하여 터치 센서들을 N 개의 그룹으로 시분할하여 센싱한 후에 제1 터치 레포트 데이터를 출력한다. 이어서, 터치 센싱회로(70)는 터치 스크린 구동 기간(T1) 내에서 제1 터치 레포트 데이터의 출력 시점 이후에 남은 기간 동안 제어신호를 추가로 발생하여 일부 그룹의 터치 센서들을 추가 센싱하여 얻어지는 센싱 결과를 내장 메모리에 저장한다. 이어서, 터치 센싱회로(70)는 다음 터치 스크린 구동 기간(T1)에 멀티플렉서(60)를 제어하기 위한 제어신호를 발생하여 나머지 그룹의 터치 센서들을 세싱하여 얻어진 센싱 결과와 내장 메모리에 저장된 이전 센싱 결과를 취합하여 제2 터치 레포트 데이터를 출력한다. When the touch sensing circuit 70 directly controls the multiplexer 60, since the touch sensing circuit 70 has control over the multiplexer 60, the touch report rate may be higher than the display frame rate. In this case, as shown in FIG. 13, the touch sensing circuit 70 generates N (3 in FIG. 13) control signals within the touch screen driving period T1 to sequentially select N touch sensor groups to select touch sensors. After time division and sensing into N groups, the first touch report data is output. Subsequently, the touch sensing circuit 70 generates a control signal for the remaining time after the output time of the first touch report data in the touch screen driving period T1 and additionally senses some groups of touch sensors. Is stored in the internal memory. Subsequently, the touch sensing circuit 70 generates a control signal for controlling the multiplexer 60 in the next touch screen driving period T1 to process the touch sensors of the remaining group and the previous sensing result stored in the internal memory. Is collected to output second touch report data.

터치 센싱회로(70)가 멀티플렉서(60)를 제어하는 경우에, 터치 센싱회로(70)는 도 13에서 1 T1 기간 내에서 제1 내지 제3 제어신호(M1~M3)를 멀티플렉서(60)의 제어 단자에 순차적으로 공급하여 제1 내지 제3 그룹의 터치 센서들을 센싱하여 터치 레포트 데이터(TSR)를 출력한다. 그리고, 터치 센싱회로(70)는 1 T1 기간 내에서 터치 레포트 데이터(TSR)를 출력한 이후에 남는 시간 동안, 추가로 제어신호(M1~M3)를 발생하여 터치 센서들을 다시 센싱하고 그 결과를 내장 메모리에 저장한 후, 다음 T1 기간 내에서 나머지 터치 센서들을 센싱한 결과를 내장 메모리에 저장한 이전 센싱 결과와 취합하여 터치 레포트 레이트를 출력할 수 있다. 그 결과, 터치 센싱회로(70)가 멀티플렉서(60)의 제어권을 갖는 경우에, 1 프레임 기간 내에서 1회 이상의 터치 레포트 데이터(TSR)가 출력될 수 있으므로 터치 레포트 레이트가 디스플레이 프레임 레이트보다 빨라질 수 있다. 도 13과 같이, N 번째 프레임 기간에 터치 레포트 데이터가 1회 출력될 수 있고, N+1 번째 프레임 기간에 2횔 터치 레포트 데이터가 출력될 수 있다. 이 경우에 2 프레임 기간 동안, 터치 레포트 데이터가 3회 출력된다. 터치 센싱회로(70)는 멀티플렉서(60)를 직접 제어하면 매 프레임 기간 마다 2 회 이상의 터치 레포트 데이터를 출력할 수 있다. When the touch sensing circuit 70 controls the multiplexer 60, the touch sensing circuit 70 transmits the first to third control signals M1 to M3 of the multiplexer 60 within the period 1 T1 of FIG. 13. The touch terminal is sequentially supplied to the control terminal to sense touch sensors of the first to third groups to output touch report data TSR. The touch sensing circuit 70 further generates control signals M1 to M3 for the remaining time after outputting the touch report data TSR within the period of 1 T1 to sense the touch sensors again, and to measure the result. After storing in the internal memory, the touch report rate may be output by combining the result of sensing the other touch sensors within the next T1 period with the previous sensing result stored in the internal memory. As a result, when the touch sensing circuit 70 has the control right of the multiplexer 60, one or more times of touch report data TSR may be output within one frame period, so that the touch report rate may be faster than the display frame rate. have. As illustrated in FIG. 13, touch report data may be output once in the N-th frame period, and 2 ms touch report data may be output in the N + 1-th frame period. In this case, touch report data is output three times during two frame periods. When the touch sensing circuit 70 directly controls the multiplexer 60, the touch sensing circuit 70 may output two or more pieces of touch report data in each frame period.

터치 센싱회로(70)가 멀티플렉서(60)를 직접 제어하는 경우에, 호스트 시스템(50)와 멀티플렉서(60) 사이의 신호 전송 지연을 고려할 필요가 없다. 이 때문에 터치 센싱회로(70)는 제어신호들(M1~M3) 각각의 시작 시점(또는 라이징 에지) 부터 터치센서를 센싱하기 시작하고 그 제어신호들(M1~M3) 각각의 종료 시점(또는 폴링 에지)까지 터치센서를 센싱한다. 그 결과, 터치 센싱회로(70)는 도 13과 같이 t1 내에 마진 타임을 확보할 필요가 없기 때문에 t1 내에서 j 개의 터치 센서들을 센싱할 수 있다. In the case where the touch sensing circuit 70 directly controls the multiplexer 60, it is not necessary to consider the signal transmission delay between the host system 50 and the multiplexer 60. For this reason, the touch sensing circuit 70 starts sensing the touch sensor from the start point (or rising edge) of each of the control signals M1 to M3, and ends the end point (or polling) of each of the control signals M1 to M3. Sensing the touch sensor to the edge). As a result, since the touch sensing circuit 70 does not need to secure a margin time in t1 as shown in FIG. 13, the touch sensing circuit 70 may sense j touch sensors in t1.

멀티플렉서(60)에 대한 제어권이 터치 센싱회로(70)에 부여되면, 터치 센싱회로(70)는 센싱 감도와 정확도가 일정 수준을 만족하는 조건 하에서 멀티플렉서(60)의 채널 선택 시간과 횟수를 적응적으로 조절할 수 있다. 이를 도 15 내지 도 17을 결부하여 설명하기로 한다. 터치 센싱회로(70)는 도 15와 같은 집적회로(integrated circuit, IC)로 구현될 수 있다. When the control right for the multiplexer 60 is given to the touch sensing circuit 70, the touch sensing circuit 70 adaptively adjusts the channel selection time and the number of times of the channel selection of the multiplexer 60 under the condition that the sensing sensitivity and accuracy satisfy a certain level. Can be adjusted. This will be described with reference to FIGS. 15 to 17. The touch sensing circuit 70 may be implemented as an integrated circuit (IC) as shown in FIG. 15.

터치 센싱회로(70)는 멀티플렉서(60)를 통해 수신된 구동 신호를 바탕으로 분석된 노이즈 수준에 따라 제어신호(M1~M3)의 펄스폭(t1) 즉, 멀티플렉서(60)의 채널 선택 시간을 적응적으로 가변할 수 있다. 터치 센싱회로(70)는 노이즈 수준이 미리 설정된 기준값 보다 높으면 제어신호(M1~M3)의 펄스폭을 길게 조절한다. 이 경우에, 터치 센싱회로(70)는 제어신호(M1~M3)의 펄스폭을 길게 조절함과 동시에, 제어신호(M1~M3)에 의해 정의된 멀티플렉서(60)의 채널 선택 시간 내에서 구동 신호의 횟수를 증가시키거나 구동 신호의 펄스폭을 증가시킬 수 있다. The touch sensing circuit 70 adjusts the pulse width t1 of the control signals M1 to M3, that is, the channel selection time of the multiplexer 60, according to the noise level analyzed based on the driving signal received through the multiplexer 60. It can be adaptively variable. The touch sensing circuit 70 adjusts the pulse width of the control signals M1 to M3 long when the noise level is higher than a preset reference value. In this case, the touch sensing circuit 70 controls the pulse width of the control signals M1 to M3 to be long and drives within the channel selection time of the multiplexer 60 defined by the control signals M1 to M3. The number of signals may be increased or the pulse width of the driving signal may be increased.

반면에, 터치 센싱회로(70)는 노이즈 수준이 미리 설정된 기준값 이하이면 제어신호(M1~M3)의 펄스폭을 줄일 수 있다. 이 경우, 터치 센싱회로(70)는 제어신호(M1~M3)의 펄스폭을 줄임과 동시에 그 제어신호(M1~M3)에 의해 정의된 멀티플렉서(60)의 채널 선택 시간 내에서 구동 신호의 횟수를 줄이거나 구동 신호의 펄스폭을 줄일 수 있다. On the other hand, the touch sensing circuit 70 may reduce the pulse width of the control signals M1 to M3 when the noise level is less than or equal to a preset reference value. In this case, the touch sensing circuit 70 reduces the pulse width of the control signals M1 to M3 and at the same time the number of driving signals within the channel selection time of the multiplexer 60 defined by the control signals M1 to M3. Can be reduced or the pulse width of the drive signal can be reduced.

도 15는 터치 센싱회로(70)를 상세히 보여 주는 블록도이다. 도 16은 터치 센싱회로의 채널 모니터 동작을 예시하는 도면이다. 도 17은 채널 모니터 동작 결과, 노이즈 수준이 높을 때 멀티플렉서 제어신호의 채널 선택 시간을 길게 조절한 예를 보여 주는 도면이다. 15 is a block diagram illustrating the touch sensing circuit 70 in detail. 16 is a diagram illustrating a channel monitor operation of a touch sensing circuit. FIG. 17 illustrates an example in which a channel selection time of a multiplexer control signal is lengthened when a noise level is high as a result of a channel monitor operation.

도 15 내지 도 17을 참조하면, 터치 센싱회로(70)는 디코더(71), 채널 모니터 블록(72), 및 아날로그 구동부(75)를 포함한다. 15 to 17, the touch sensing circuit 70 includes a decoder 71, a channel monitor block 72, and an analog driver 75.

디코더(71)는 멀티플렉서(60)를 경유하여 배선들(S1~Sn)로부터 수신된 구동 신호의 변화를 센싱하여 터치 센서의 정전 용량값 변화를 검출한다. 그리고 디코더(71)는 정전 용량값 변화를 나타내는 터치 원시 데이터(Touch raw data)를 발생하고, 터치 인식 알고리즘을 실행하여 터치(또는 근접) 입력의 좌표 정보를 포함한 터치 레포트 데이터를 출력한다. 디코더(71)는 이전 센싱 결과를 일시 저장하는 메모리를 포함한다. The decoder 71 detects a change in the capacitance value of the touch sensor by sensing a change in the drive signal received from the wirings S1 to Sn through the multiplexer 60. The decoder 71 generates touch raw data indicating a change in capacitance value, and executes a touch recognition algorithm to output touch report data including coordinate information of a touch (or proximity) input. The decoder 71 includes a memory for temporarily storing previous sensing results.

채널 모니터 블록(72)은 터치 원시 데이터를 미리 설정된 상한값 및 하한값과 비교하여 노이즈 수준을 판단하고, 그 결과를 바탕으로 터치 센서의 노이즈 수준을 나타내는 채널 상태 레포트(channel state report) 데이터를 아날로그 구동부(75)에 공급한다. 이를 위하여, 채널 모니터 블록(72)은 카운터(73)와 채널 상태 판단부(74)를 포함한다. 카운터(73)는 터치 원시 데이터를 상한값과 비교하여 상한값 이상의 터치 원시 데이터를 카운트하고 또한, 터치 데이터를 하한값과 비교하여 하한값 이하의 터치 원시 데이터를 카운트한다. 채널 상태 판단부(74)는 상한값 이상인 터치 원시 데이터의 개수와 하한값 이하인 터치 원시 데이터의 개수를 합한 카운트 값을 미리 설정된 노이즈 기준값과 비교하여 그 카운트 값이 노이즈 기준값 보다 높으면 노이즈 수준이 나쁜(또는 높은) 것으로 판단하는 반면, 그 카운트 값이 노이즈 기준값 이하이면 노이즈 수준이 양호(또는 낮은) 것으로 판단한다. 채널 상태 판단부(74)는 현지 수신된 터치 원시 데이터의 노이즈 수준을 나타내는 채널 상태 레포트 데이터를 채널 선택 제어부(50)로 전송한다. The channel monitor block 72 compares the touch raw data with a preset upper limit value and a lower limit value to determine a noise level, and based on the result, the channel monitor report channel state report data indicating the noise level of the touch sensor is output to the analog driver. 75). To this end, the channel monitor block 72 includes a counter 73 and a channel state determination unit 74. The counter 73 compares touch raw data with an upper limit value to count touch raw data equal to or greater than an upper limit value, and counts touch raw data equal to or lower than a lower limit value by comparing touch data with a lower limit value. The channel state determining unit 74 compares a count value obtained by adding the number of touch raw data above the upper limit and the number of touch raw data below the lower limit with a preset noise reference value. On the other hand, if the count value is less than or equal to the noise reference value, it is determined that the noise level is good (or low). The channel state determination unit 74 transmits channel state report data indicating the noise level of locally received touch raw data to the channel selection control unit 50.

아날로그 구동부(75)는 멀티플렉서(60)에 의해 선택된 채널에 연결된 배선들을 통해 선택된 터치 센서들에 구동 신호들을 공급한다. 아날로그 구동부(75)는 채널 상태 판단부(74)로부터 수신된 채널 상태 레포트 데이터에 응답하여 현재 수신된 터치 원시 데이터의 노이즈 수순이 나쁘면 다음 채널(또는 그룹)을 선택하기 위한 제어신호(M1~M3)의 펄스폭(t1)을 늘려 도 17과 같이 멀티플렉서의 채널 선택 시간을 길게 조절한다. 이와 함께, 아날로그 구동부(75)는 길어진 채널 선택 시간에 맞추어 그 시간 내에서 발생하는 구동 신호의 횟수를 증가시키거나 구동 신호의 펄스폭을 길게 조절한다. 구동 신호의 횟수가 증가하면, 디코더(71) 내에서 구동 신호의 적분 효과를 높여 신호 대 잡음비(S/N)를 낮추어 노이즈 수준을 낮출 수 있다. 나쁜 노이즈 수준으로 인하여, 멀티 플렉서(60)의 채널 선택 시간이 길어 지면, 터치 스크린 구동기간(T1) 내에서 채널 선택 횟수가 감소하여 터치 레포트 레이트가 낮아진다. The analog driver 75 supplies driving signals to the selected touch sensors through wires connected to the channel selected by the multiplexer 60. The analog driver 75 controls the control signal M1 to M3 to select the next channel (or group) when the noise order of the touch raw data currently received in response to the channel state report data received from the channel state determiner 74 is bad. As shown in FIG. 17, the channel selection time of the multiplexer is lengthened by increasing the pulse width t1. In addition, the analog driver 75 increases the number of driving signals generated within the time or adjusts the pulse width of the driving signal in accordance with the longer channel selection time. When the number of driving signals increases, the integration effect of the driving signals in the decoder 71 may be increased to lower the signal-to-noise ratio S / N to lower the noise level. If the channel selection time of the multiplexer 60 is long due to the bad noise level, the number of channel selections is reduced within the touch screen driving period T1, thereby lowering the touch report rate.

아날로그 구동부(75)는 채널 상태 판단부(74)로부터 수신된 채널 상태 레포트 데이터에 응답하여 현재 수신된 터치 원시 데이터의 노이즈 수순이 양호하면 다음 채널(또는 그룹)을 선택하기 위한 제어신호(M1~M3)의 펄스폭(t1)을 줄여 도 13과 같이 멀티플렉서(60)의 채널 선택 횟수를 더 증가시킨다. 이와 함께, 아날로그 구동부(75)는 짧아진 채널 선택 시간에 맞추어 그 시간 내에서 발생하는 구동 신호의 횟수를 줄이거나 구동 신호의 펄스폭을 줄인다. 양호한 노이즈 수준으로 인하여, 멀티 플렉서(60)의 채널 선택 시간이 짧아져 도 13과 같이 터치 스크린 구동 기간(T1) 내에서 채널 선택 횟수가 증가되면, 그 만큼 터치 레포트 레이트가 높아진다.The analog driver 75 controls the control signal M1 to select the next channel (or group) when the noise order of the touch raw data currently received in response to the channel state report data received from the channel state determiner 74 is good. By reducing the pulse width t1 of M3), the number of channel selections of the multiplexer 60 is further increased as shown in FIG. In addition, the analog driver 75 reduces the number of drive signals generated within the time or shortens the pulse width of the drive signal in accordance with the shorter channel selection time. Due to the good noise level, if the channel selection time of the multiplexer 60 is shortened and the number of channel selections is increased in the touch screen driving period T1 as shown in FIG. 13, the touch report rate is increased by that much.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

10 : 표시패널 TSP : 터치 스크린
40 : 타이밍 콘트롤러 50 : 호스트 시스템
60 : 멀티플렉서 70 : 터치 센싱회로
71 : 디코더 72 : 채널 모니터 블록
73 : 카운터 74 : 채널 상태 판단부
75 : 아날로그 구동부10: Display panel TSP: Touch screen
40: timing controller 50: host system
60: multiplexer 70: touch sensing circuit
71: Decoder 72: Channel Monitor Block
73: counter 74: channel state determination unit
75: analog drive unit

Claims (11)

다수의 터치 센서들;
상기 터치 센서들을 구동하기 위한 구동 신호들을 발생하고 상기 구동 신호들을 분석하여 터치 입력 여부를 판단하는 터치 센싱회로; 및
상기 터치 센서들에 연결된 배선들과 상기 터치 센싱회로 사이에 설치되어 상기 터치 센싱회로의 제어 하에 상기 구동 신호들을 시분할하여 상기 배선들에 공급하는 멀티플렉서를 포함하고,
상기 터치 센싱회로는 상기 터치 센서들이 형성된 표시패널의 디스플레이 프레임 레이트보다 빠른 터치 레포트 레이트로 터치 레포트 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치. A plurality of touch sensors;
A touch sensing circuit configured to generate driving signals for driving the touch sensors and analyze the driving signals to determine whether a touch is input; And
A multiplexer provided between the wires connected to the touch sensors and the touch sensing circuit to time-divide the driving signals under the control of the touch sensing circuit to supply the wires to the touch sensors;
And wherein the touch sensing circuit outputs touch report data at a touch report rate that is faster than a display frame rate of a display panel on which the touch sensors are formed. 제 1 항에 있어서,
상기 터치 센싱회로는,
미리 설정된 터치 스크린 구동 기간 내에서 상기 멀티플렉서의 채널 선택을 제어하기 위한 제어신호를 N(N은 2 이상의 양의 정수) 차례 발생하여 N 개의 터치 센서 그룹을 순차적으로 선택하여 상기 터치 센서들을 N 개의 그룹으로 시분할하여 센싱한 후에 제1 터치 레포트 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치. The method of claim 1,
The touch sensing circuit,
A control signal for controlling channel selection of the multiplexer is generated N times (N is a positive integer of 2 or more) in turn within a preset touch screen driving period, and the N touch sensor groups are sequentially selected to generate the N touch sensor groups. And first sensing report data after time division and sensing. 제 2 항에 있어서,
상기 터치 센싱회로는,
상기 터치 스크린 구동 기간 내에서 상기 제1 터치 레포트 데이터의 출력 시점 이후에 남은 기간 동안 상기 제어신호를 추가로 발생하여 일부 그룹의 터치 센서들을 추가 센싱하여 얻어지는 센싱 결과를 메모리에 저장하고,
다음 터치 스크린 구동 기간에 상기 제어신호를 발생하여 나머지 그룹의 터치 센서들을 세싱하여 얻어진 센싱 결과와 상기 메모리에 저장된 센싱 결과를 취합하여 제2 터치 레포트 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치. 3. The method of claim 2,
The touch sensing circuit,
In the touch screen driving period, the sensing result obtained by additionally generating a plurality of touch sensors by generating the control signal for the remaining time after the output time of the first touch report data is stored in the memory,
And generating a control signal in a next touch screen driving period, and outputting second touch report data by combining the sensing result obtained by processing the remaining touch sensors and the sensing result stored in the memory. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 터치 센싱회로는,
2 프레임 기간 동안,
상기 터치 레포트 데이터를 3회 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치. The method according to any one of claims 1 to 3,
The touch sensing circuit,
For 2 frame period,
And outputting the touch report data three times. 제 1 항에 있어서,
상기 터치 센싱회로는,
매 프레임 기간 마다 상기 터치 레포트 데이터를 2회 이상 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치. The method of claim 1,
The touch sensing circuit,
And wherein the touch report data is output two or more times every frame period. 제 1 항 내지 제 3 항, 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 터치 센싱회로는,
상기 제어신호의 라이징 에지 직후에 상기 터치 센서들을 센싱하기 시작하고 상기 제어신호의 폴링 에지 직전까지 상기 터치 센서들을 센싱하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치. The method according to any one of claims 1 to 3 and 5,
The touch sensing circuit,
And sensing the touch sensors immediately after the rising edge of the control signal and sensing the touch sensors until just before the falling edge of the control signal. 제 2 항에 있어서,
상기 터치 센싱회로는,
상기 멀티플렉서를 경유하여 수신된 구동 신호를 바탕으로 분석된 노이즈 수준에 따라 제어신호의 펄스폭을 가변하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치. 3. The method of claim 2,
The touch sensing circuit,
And a pulse width of a control signal is varied according to a noise level analyzed based on a driving signal received through the multiplexer. 제 7 항에 있어서,
상기 터치 센싱회로는,
상기 노이즈 수준이 미리 설정된 기준값 보다 높으면 상기 제어신호의 펄스폭을 길게 조절하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치. The method of claim 7, wherein
The touch sensing circuit,
And adjusting the pulse width of the control signal when the noise level is higher than a preset reference value. 제 8 항에 있어서,
상기 터치 센싱회로는,
상기 노이즈 수준이 미리 설정된 기준값 보다 높으면 상기 제어신호의 펄스폭을 길게 조절하고,
상기 제어신호에 의해 정의된 상기 멀티플렉서의 채널 선택 시간 내에서 상기 구동 신호의 횟수를 증가시키거나 상기 구동 신호의 펄스폭을 증가시키는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치. The method of claim 8,
The touch sensing circuit,
If the noise level is higher than a preset reference value, the pulse width of the control signal is adjusted to be long,
And increasing the number of times of the drive signal or increasing the pulse width of the drive signal within a channel selection time of the multiplexer defined by the control signal. 제 7 항에 있어서,
상기 터치 센싱회로는,
상기 노이즈 수준이 미리 설정된 기준값 이하이면 상기 제어신호의 펄스폭을 줄이는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치. The method of claim 7, wherein
The touch sensing circuit,
And a pulse width of the control signal is reduced when the noise level is equal to or less than a preset reference value. 제 10 항에 있어서,
상기 터치 센싱회로는,
상기 노이즈 수준이 미리 설정된 기준값 이하이면 상기 제어신호의 펄스폭을 줄이고,
상기 제어신호에 의해 정의된 상기 멀티플렉서의 채널 선택 시간 내에서 상기 구동 신호의 횟수를 줄이거나 상기 구동 신호의 펄스폭을 줄이는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.11. The method of claim 10,
The touch sensing circuit,
When the noise level is less than or equal to a predetermined reference value, the pulse width of the control signal is reduced,
And a number of the driving signals or a pulse width of the driving signals within a channel selection time of the multiplexer defined by the control signal.
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