KR20140056614A - 터치 센싱 시스템과 그 터치 레포트 레이트 향상 방법 - Google Patents

터치 센싱 시스템과 그 터치 레포트 레이트 향상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치 센싱 시스템과 그 터치 레포트 레이트 향상 방법에 관한 것으로, 그 터치 센싱 시스템은 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 상기 구동신호에 동기하여 상기 터치 센서들의 전압을 센싱하여 디지털 데이터인 리얼 터치 원시 데이터를 출력하는 구동회로; 및 상기 리얼 터치 원시 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여 문턱값 이상의 리얼 터치 원시 데이터를 검출하고 상기 리얼 터치 원시 데이터의 좌표를 계산하고, 보간 방법을 이용하여 가상 터치 데이터의 좌표를 계산하여 상기 리얼 터치 원시 데이터와 상기 가상 터치 데이터의 좌표 정보들을 호스트 시스템으로 전송하는 콘트롤러를 포함한다.

Description

터치 센싱 시스템과 그 터치 레포트 레이트 향상 방법{TOUCH SENSING SYSTEM AND ENHANCEMENT METHOD OF TOUCH REPORT RATE THEREOF}
본 발명은 터치 센싱 시스템과 그 터치 레포트 레이트 향상 방법에 관한 것이다.
유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전기, 전자 기기 등의 통신을 가능하게 하여 사용자가 기기를 쉽게 자신이 원하는 대로 쉽게 제어할 수 있게 한다. 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 있다.
터치 UI는 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있는 추세에 있으며, 나아가 가전 제품에도 확대 적용되고 있다. 정전 용량 방식의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린의 구조가 기존의 저항막 방식에 비하여 내구성과 선명도가 높고, 멀티 터치 인식과 근접 터치 인식이 가능하여 다양한 어플리케이션에 적용될 수 있는 장점이 있다. 이러한 터치 센싱 시스템에서 사용자가 느끼는 터치감을 높이고, 터치 입력 궤적 또는 드래깅(dragging) 궤적을 정확하게 인식하기 위해서는 터치 레포트 레이트(touch report rate)를 높여야 한다. 터치 레포트 레이트란 터치 스크린 내의 터치 센서들을 센싱하여 얻어지는 터치 데이터의 좌표 정보를 외부의 호스트 시스템으로 전송하는 속도 또는 주파수(Hz)를 의미한다.
도 1 및 도 2는 터치 센싱 시스템의 터치 레포트 레이트를 보여 주는 도면들이다. 이 터치 센싱 시스템의 터치 스크린에는 Tx 라인들과 Rx 라인들이 형서되고 그 교차부에 상호 정전 용량(mutual capacitance)을 갖는 터치 센서들이 형성된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 터치 센싱 시스템은 1 프레임 기간을 센싱 기간(P1)과, 터치 레포트 전송기간(P2)로 시분할한다. 터치 센싱 시스템은 센싱 기간(P1) 동안, Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 Rx 라인들을 통해 터치 센서들의 전압을 수신하여 커패시터에 누적하고 누적된 전압을 디지털 데이터인 터치 원시 데이터(Touch raw data)로 변환한다. 이어서, 터치 센싱 시스템은 터치 레포트 전송기간(P2) 동안, 터치 원시 데이터를 소정의 문턱값과 비교하여 문턱값 이상의 데이터를 리얼(Real) 터치 입력이 발생된 터치 센서로부터 수신된 리얼 터치 데이터로 판단하고, 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 그 리얼 터치 데이터에 대한 좌표를 계산한다. 터치 센싱 시스템은 터치 레포트 전송기간(P2) 동안, 터치 인식 알고리즘의 실행 결과로 생성된 리얼 터치 데이터의 좌표 정보를 외부의 호스트 시스템으로 전송한다.
터치 센싱 시스템은 도 1 및 도 2와 같이 1 프레임 기간을 Z sec라 할 때 Z sec 마다 1회 리얼 터치 데이터의 좌표 정보를 호스트 시스템으로 전송한다. 예를 들어, 제N(N은 양의 정수) 프레임 기간 동안 제N 리얼(real) 터치 데이터의 좌표를 생성하여 호스트 시스템으로 전송한 후에, 제N+1 프레임 기간 동안 제N+1 리얼 터치 데이터의 좌표를 생성하여 호스트 시스템으로 전송한다. 따라서, 종래의 터치 센싱 시스템에서 터치 레포트 레이트는 1 프레임 기간을 Z sec라 할 때 1/Z Hz이다.
본 발명은 터치 레포트 레이트를 높일 수 있는 터치 센싱 시스템과 그 터치 레포트 레이트 향상 방법을 제공한다.
본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 그 구동신호에 동기하여 상기 터치 센서들의 전압을 센싱하여 디지털 데이터인 리얼 터치 원시 데이터를 출력하는 구동회로; 및 상기 리얼 터치 원시 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여 문턱값 이상의 리얼 터치 원시 데이터를 검출하고 그 리얼 터치 원시 데이터의 좌표를 계산하고, 보간 방법을 이용하여 가상 터치 데이터의 좌표를 계산하여 상기 리얼 터치 원시 데이터와 상기 가상 터치 데이터의 좌표 정보들을 호스트 시스템으로 전송하는 콘트롤러를 포함한다.
상기 좌표 정보들의 전송 주파수는 상기 터치 센서의 센싱 주파수 보다 높다.
상기 터치 센싱 시스템의 터치 레포트 레이트 향상 방법은 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 그 구동신호에 동기하여 상기 터치 센서들의 전압을 센싱하여 디지털 데이터인 리얼 터치 원시 데이터를 출력하는 단계; 상기 리얼 터치 원시 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여 문턱값 이상의 리얼 터치 원시 데이터를 검출하고 그 리얼 터치 원시 데이터의 좌표를 계산하는 단계; 보간 방법을 이용하여 가상 터치 데이터의 좌표를 계산하는 단계; 및 상기 리얼 터치 원시 데이터와 상기 가상 터치 데이터의 좌표 정보들을 호스트 시스템으로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명은 연속되는 리얼 터치 데이터들 사이에 보간 방법으로 계산된 가상 터치 데이터의 정보를 전송함으로써 터치 센싱 시스템의 터치 레포트 레이트를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명은 터치 센싱 시스템에 대한 사용자의 터치감을 높이고, 터치 입력 궤적 또는 드래깅 궤적을 정확하게 표현할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 터치 센싱 시스템에서 터치 레포트 레이트를 보여 주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템을 보여 주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 터치 스크린의 등가 회로도이다.
도 5 내지 도 7은 표시패널과 터치 스크린의 다양한 조합 형태로 보여 주는 도면들이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 레포트 레이트를 보여 주는 도면들이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 레포트 레이트를 보여 주는 도면이다.
도 11은 가상 터치 데이터의 좌표 산출 방법 예를 설명하기 위한 도면이다.
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 않는다.
본 발명의 터치 센싱 시스템은 다수의 정전 용량 센서들을 통해 터치 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)을 포함한다. 정전 용량은 자기(Self) 정전 용량이나 상호(Mutual) 정전 용량으로 나뉘어질 수 있다. 자기 정전 용량은 한 방향으로 형성된 단층의 도체 배선을 따라 형성된다. 상호 정전 용량은 직교하는 두 도체 배선들 사이에 형성된다. 이하의 실시예에서, 상호 정전 용량 방식의 터치 스크린이 예시되었으나, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 상호 정전 용량 방식의 터치 스크린에 한정되지 않는다.
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.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(DIS), 디스플레이 구동회로, 터치 스크린(TSP), 터치 스크린 구동회로 등을 포함한다.
표시패널(DIS)은 두 장의 기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이는 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수)과 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성된 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성된 TFT들(Thin Film Transistor), 데이터전압을 충전하는 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다.
표시패널(DIS)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 표시패널(DIS)의 하부 기판은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 블랙매트릭스와 컬러필터는 표시패널(DIS)의 하부 기판에 형성될 수 있다. 공통전압이 공급되는 공통전극은 표시패널(DIS)의 상부 기판이나 하부 기판에 형성될 수 있다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다.
표시패널(DIS)의 배면 아래에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(DIS)에 빛을 조사한다. 표시패널(DIS)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.
디스플레이 구동회로는 데이터 구동회로(12), 스캔 구동회로(14) 및 타이밍 콘트롤러(20)를 포함하여 입력 영상의 비디오 데이터전압을 표시패널(DIS)의 픽셀들에 기입한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 출력한다. 데이터 구동회로(12)로부터 출력된 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다. 스캔 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(DIS)의 라인을 선택한다.
타이밍 콘트롤러(20)는 호스트 시스템(40)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 스캔 구동회로(14)의 동작 타이밍을 동기시킨다. 스캔 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다.
터치 스크린(TSP)은 Tx 라인들(T1~Tj, j는 n 보다 작은 양의 정수), Tx 라인들(T1~Tj)과 교차하는 Rx 라인들(R1~Ri, i는 m 보다 작은 양의 정수), 및 Tx 라인들(T1~Tj)과 Rx 라인들(R1~Ri)의 교차부들에 형성된 M×N 개의 터치 센서들(Cts)을 포함한다. 터치 센서들(Cts) 각각은 상호 용량을 포함한다. 터치 스크린(TSP)은 도 5와 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 접합되거나, 도 6과 같이 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 터치 스크린(TSP)의 터치 센서들(Cts)은 도 7과 같이 표시패널(DIS) 내에서 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부 기판 상에 내장될 수 있다. 도 5 내지 도 7에서 "PIX"는 액정셀의 화소전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다.
터치 스크린 구동회로(30)는 터치 센싱 구동회로와, 터치 스크린 콘트롤러(36, 이하 "TSP 콘트롤러"라 함)를 포함한다. 터치 센싱 구동회로는 Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)를 포함한다. 터치 센싱 구동회로는 Tx 구동회로(32)를 이용하여 Tx 라인들(T1~Tj)를 통해 터치 센서들에 구동신호를 인가하고, 구동신호에 동기하여 Rx 라인들(R1~Ri)과 Rx 구동회로(34)를 통해 터치 센서들(Cts)의 전압을 센싱하여 디지털 데이터인 터치 원시 데이터(Touch raw data)를 출력한다. 구동신호는 펄스, 정현파, 삼각파 등 다양한 형태로 발생될 수 있다. Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)는 하나의 ROIC(Read-out IC)로 집적될 수 있고 또는 Tx 구동회로(32), Rx 구동회로(34) 및 TSP 콘트롤러(36)는 하나의 ROIC로 집적될 수 있다.
Tx 구동회로(32)는 TSP 콘트롤러(36)로부터 입력된 Tx 셋업신호에 응답하여 Tx 구동신호를 출력할 Tx 채널을 선택하고, 선택된 Tx 채널과 연결된 Tx 라인들(T1~Tj)에 Tx 구동신호를 인가한다. Tx 라인들(T1~Tj)은 Tx 구동신호의 고전위 구간 동안 충전되어 터치 센서들(Cts)에 전하를 공급하고, Tx 구동신호의 저전위 구간에 방전된다. Tx 구동신호는 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 터치 센서들(Cts)의 전압이 Rx 구동회로(34)에 내장된 적분기(Integrator)의 커패시터에 누적될 수 있도록 Tx 라인들(T1~Tj) 각각에 연속 공급될 수 있다.
Rx 구동회로(34)는 TSP 콘트롤러(36)로부터 입력된 Rx 셋업신호에 응답하여 터치 센서의 전압을 수신할 Rx 라인들(R1~Ri)을 선택한다. Rx 구동회로(34)는 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 수신된 터치 센서들(Cts)의 전압을 샘플링하여 적분기에 누적한다. 그리고 Rx 구동회로(34)는 적분기의 출력단에 연결된 아날로그-디지털 변환기(analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 이용하여 적분기에 누적된 전압을 디지털 데이터인 터치 원시 데이터로 변환한다.
TSP 콘트롤러(36)는 Tx 구동회로(32)에서 Tx 구동신호가 출력될 Tx 채널을 설정하기 위한 Tx 셋업 신호와, Rx 구동회로(34)에서 터치 센서들(Cts)의 전압을 수신할 Rx 채널을 설정하기 위한 Rx 셋업 신호를 발생하여 Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)의 센싱 동작을 동기시킨다. 또한, TSP 콘트롤러(36)는 Rx 구동회로(34)의 샘플링 및 적분기의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스위치 제어신호와 ADC의 동작 타이밍을 제어하기 위한 ADC 클럭신호를 발생한다. TSP 콘트롤러(36)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.
TSP 콘트롤러(36)는 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 Rx 구동회로(34)로부터 수신된 리얼(real) 터치 원시 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교한다. 터치 인식 알고리즘은 문턱값 이상의 리얼 터치 원시 데이터를 검출한다. 리얼 터치 원시 데이터는 터치 입력이 발생된 터치 센서들로부터 얻어진 리얼 터치 데이터로 판단된다. TSP 콘트롤러(36)는 터치 인식 알고리즘을 실행하여 리얼 터치 데이터의 좌표를 계산하고 그 좌표 정보를 호스트 시스템(40)으로 전송한다. 또한, TSP 콘트롤러(36)는 터치 센서들의 센싱 결과와 무관한 보간 방법을 이용하여 가상(virtual) 터치 데이터의 좌표를 계산하여 그 가상 터치 데이터의 좌표 정보를 호스트 시스템(40)으로 전송한다. TSP 콘트롤러(36)는 리얼 터치 데이터와 가상 터치 데이터의 좌표 정보를 호스트 시스템(40)으로 전송한다.
가상 터치 좌표 데이터는 제N 터치 데이터의 좌표와 제N+1 터치 데이터의 좌표를 바탕으로 계산된다. 제N 터치 데이터의 좌표는 터치 센서들의 전압을 센싱하여 얻어진 리얼 터치 데이터의 좌표이거나, 보간 방법으로 생성된 가상 터치 데이터의 좌표일 수 있다. 마찬가지로, 제N+1 터치 데이터의 좌표는 터치 센서들의 전압을 센싱하여 얻어진 리얼 터치 데이터의 좌표이거나, 보간 방법으로 생성된 가상 터치 데이터의 좌표일 수 있다.
TSP 콘트롤러(36)는 터치 센서들의 센싱 결과로 얻어진 리얼 터치 데이터를 출력하고, 또한, 리얼 터치 데이터들 사이에 가상 터치 데이터들을 출력함으로써 터치 레포트 레이트를 높일 수 있다. 터치 레포트 레이트의 주파수는 도 8 내지 도 11과 같이 센싱 주파수 보다 높아진다. 센싱 주파수는 센싱 기간마다 센싱되는 터치 센서들의 전압 센싱 주파수이다.
호스트 시스템(40)은 텔레비젼 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(40)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(40)은 디지털 비디오 데이터와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 타이밍 콘트롤러(20)로 전송한다. 또한, 호스트 시스템(40)은 TSP 콘트롤러(36)로부터 입력되는 터치 데이터의 좌표 정보(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.
본 발명의 터치 레포트 레이트는 제N 리얼 터치 데이터의 좌표 전송과 제N+1 리얼 터치 데이터의 좌표 전송 사이에 전송되는 가상 터치 데이터의 좌표 전송 횟수가 많아질수록 높아진다. 도 8 및 도 9와 같이 제N 리얼 터치 데이터의 좌표 전송과 제N+1 리얼 터치 데이터의 좌표 전송 사이에 가상 터치 데이터의 좌표가 1회 전송될 수 있다. 이 경우에, 터치 레포트 레이트는 센싱 주파수나 종래의 터치 레포트 레이트에 비하여 2 배 높아진다. 도 10과 같이 제N 리얼 터치 데이터의 좌표 전송과 제N+1 리얼 터치 데이터의 좌표 전송 사이에 가상 터치 데이터의 좌표가 2회 전송될 수 있다. 이 경우에, 터치 레포트 레이트는 센싱 주파수나 종래의 터치 레포트 레이트에 비하여 3 배 높아진다. 제N 리얼 터치 데이터의 좌표 전송과 제N+1 리얼 터치 데이터의 좌표 전송 사이에 가상 터치 데이터의 좌표가 A(A는 2 이상의 양의 정수)회 전송되는 경우에, 터치 레포트 레이트는 센싱 주파수나 종래의 터치 레포트 레이트에 비하여 A+1 배 높아진다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 레포트 레이트를 보여 주는 도면들이다. 도 9에서, "Touch Mode"는 터치 스크린의 1 프레임 기간을 센싱 기간과, 터치 레포트 전송기간으로 시분할하여 터치 스크린을 구동하는 동작 구간을 나타낸다. "Interface out"은 리얼 및 가상 터치 데이터가 TSP 콘트롤러(36)로부터 호스트 시스템(40)으로 전송되는 시간을 나타낸다. 터치 모드의 동작 타이밍은 TSP 콘트롤러(36)에 의해 제어되고, 인터페이스 타이밍은 TSP 콘트롤러(36)와 호스트 시스템(40)에 의해 제어된다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 터치 스크린 구동회로(30)는 1 프레임 기간을 센싱 기간(P1)과, 터치 레포트 전송기간(P2)으로 시분할한다. 터치 스크린 구동회로(30)는 센싱 기간(P1) 동안, Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 Rx 라인들을 통해 터치 센서들의 전압을 수신하여 커패시터에 누적하고 누적된 전압을 디지털 데이터인 터치 원시 데이터(Touch raw data)로 변환한다. 이어서, 터치 스크린 구동회로(30)는 터치 레포트 전송기간(P2) 동안, 터치 원시 데이터를 소정의 문턱값과 비교하여 문턱값 이상의 데이터를 실제 터치 입력이 발생된 터치 센서로부터 수신된 리얼 터치 데이터로 판단하고, 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 그 리얼 터치 데이터에 대한 좌표를 계산한다. 그리고 터치 스크린 구동회로(30)는 터치 레포트 전송기간(P2) 동안 제N 리얼 터치 데이터의 좌표와 제N 리얼 터치 데이터의 좌표 사이의 좌표값으로 계산된 제N 가상 터치 데이터의 좌표를 산출하고 그 제N 가상 터치 데이터의 좌표 정보를 호스트 시스템(40)으로 전송한다. 제N 가상 터치 데이터는 제N 리얼 터치 데이터의 전송 타이밍과 제N+1 리얼 터치 데이터의 전송 타이밍 사이에서 호스트 시스템(40)으로 전송된다.
본 발명의 터치 센싱 시스템은 도 8 및 도 9의 예에서 1 프레임 기간을 Z sec라 할 때 Z/2 sec 마다 리얼 /가상 터치 데이터의 좌표 정보를 호스트 시스템으로 전송한다. 따라서, 터치 레포트 레이트는 1 프레임 기간을 Z sec라 할 때 2/Z Hz이다. 이에 비하여, 센싱 주파수는 터치 센서들이 Z sec 주기로 센싱되므로 1/Z sec이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 레포트 레이트를 보여 주는 도면이다.
도 10을 참조하면, 터치 스크린 구동회로(30)는 1 프레임 기간을 센싱 기간(P1)과, 터치 레포트 전송기간(P2)으로 시분할한다. 터치 스크린 구동회로(30)는 센싱 기간(P1) 동안, Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 Rx 라인들을 통해 터치 센서들의 전압을 수신하여 커패시터에 누적하고 누적된 전압을 디지털 데이터인 터치 원시 데이터(Touch raw data)로 변환한다. 이어서, 터치 스크린 구동회로(30)는 터치 레포트 전송기간(P2) 동안, 터치 원시 데이터를 소정의 문턱값과 비교하여 문턱값 이상의 데이터를 실제 터치 입력이 발생된 터치 센서로부터 수신된 리얼 터치 데이터로 판단하고, 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 그 리얼 터치 데이터에 대한 좌표를 계산한다. 그리고 터치 스크린 구동회로(30)는 터치 레포트 전송기간(P2) 동안 제N 리얼 터치 데이터의 좌표와 제N 리얼 터치 데이터의 좌표 사이의 좌표값으로 계산된 제N 및 제N+1 가상 터치 데이터들의 좌표를 산출하고 그 가상 터치 데이터들의 좌표 정보를 호스트 시스템(40)으로 전송한다. 제N 및 제N+1 가상 터치 데이터는 제N 리얼 터치 데이터의 전송 타이밍과 제N+1 리얼 터치 데이터의 전송 타이밍 사이에서 호스트 시스템(40)으로 전송된다.
도 8 내지 도 10에서, 터치 센싱 시스템이 초기화된 이후에 최초로 발생되는 제1 가상 터치 데이터는 제1 리얼 터치 데이터의 좌표와 제2 리얼 터치 데이터의 좌표로부터 계산된다. 제1 가상 터치 데이터 이후에 발생되는 가상 터치 데이터들은 제N 리얼 터치 데이터 또는 제N 가상 터치 데이터의 좌표와, 제N+1 리얼 터치 데이터 또는 제N 가상 터치 데이터의 좌표로부터 계산된다. 다시 말하여, 제1 가상 터치 데이터 이후에 발생되는 가상 터치 데이터들은 연속되는 리얼 터치 데이터들의 좌표 정보로부터 계산되거나 연속되는 가상 터치 데이터들의 좌표 정보로부터 계산될 수 있다. 또한, 제1 가상 터치 데이터 이후에 발생되는 가상 터치 데이터들은 제N 리얼 터치 데이터의 좌표와, 제N+1 가상 터치 데이터의 좌표로부터 계산되거나 제N 가상 터치 데이터의 좌표와, 제N+1 리얼 터치 데이터의 좌표로부터 계산될 수 있다.
본 발명의 터치 센싱 시스템은 도 10의 예에서 1 프레임 기간을 Z sec라 할 때 Z/3 sec 마다 리얼 /가상 터치 데이터의 좌표 정보를 호스트 시스템으로 전송한다. 따라서, 터치 레포트 레이트는 1 프레임 기간을 Z sec라 할 때 3/Z Hz이다. 이에 비하여, 센싱 주파수는 터치 센서들이 Z sec 주기로 센싱되므로 1/Z sec이다.
가상 터치 데이터의 좌표 계산 방법은 수학식 1 또는 수학식 2와 같은 보간 방법을 이용할 수 있다. 수학식 1 및 수학식 2는 XY 좌표계에서 x 좌표값을 계산하는 수식이다. y 좌표값은 수학식 1 및 수학식 2에서 'x'가 'y'로 치환된 수식으로 계산될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, x1는 제N 리얼/가상 터치 데이터의 x 좌표이고, x2는 제N+1 리얼/가상 터치 데이터의 x 좌표이다. n은 제N 리얼/가상 터치 데이터의 좌표 전송 타이밍과 제N+1 리얼/가상 터치 데이터의 좌표 전송 타이밍 사이에서 전송될 가상 터치 데이터들의 총 좌표 개수이다. ni는 제N 리얼/가상 터치 데이터의 좌표 전송 타이밍과 제N+1 리얼/가상 터치 데이터의 좌표 전송 타이밍 사이에서 전송될 가상 터치 데이터들의 순번이다. F(xi)는 제N 리얼/가상 터치 데이터의 좌표 전송 타이밍과 제N+1 리얼/가상 터치 데이터의 좌표 전송 타이밍 사이에서 i 번째로 발생될 제i 가상 터치 데이터의 x 좌표이다.
아래는 x1과 x2 사이에 가상 터치 데이터의 좌표를 수학식 1을 이용하여 계산한 예이다.
x1 x2 비고
가상 터치 데이터를 1 개 생성하는 경우 1 F(x1) = 1.5 2 n=1, ni의 최대값=1
F(x1)=1*((2-1)/(1+1))+1=3/2
가상 터치 데이터를 2 개 생성하는 경우 1 F(x1)=1.333333 F(x2)=1.666667 2 n=2, ni의 최대값=2
F(x1)=1*((2-1)/(2+1))+1=4/3
F(x2)=2*((2-1)/(2+1))+1=5/3
가상 터치 데이터를 3 개 생성하는 경우 1 F(x1)=1.25 F(x2)=1.5 F(x3)=1.75 2 n=3, ni의 최대값=3
F(x1)=1*((2-1)/(3+1))+1=5/4
F(x2)=2*((2-1)/(3+1))+1=6/4
F(x3)=3*((2-1)/(3+1))+1=7/4
Figure pat00002
여기서, x1는 제N 리얼/가상 터치 데이터의 x 좌표이고, x2는 제N+1 리얼/가상 터치 데이터의 x 좌표이다. n은 제N 리얼/가상 터치 데이터의 좌표 전송 타이밍과 제N+1 리얼/가상 터치 데이터의 좌표 전송 타이밍 사이에서 전송될 가상 터치 데이터들의 총 좌표 개수이다. ni는 제N 리얼/가상 터치 데이터의 좌표 전송 타이밍과 제N+1 리얼/가상 터치 데이터의 좌표 전송 타이밍 사이에서 전송될 가상 터치 데이터들의 순번이다. F(xi)는 제N 리얼/가상 터치 데이터의 좌표 전송 타이밍과 제N+1 리얼/가상 터치 데이터의 좌표 전송 타이밍 사이에서 i 번째로 발생될 제i 가상 터치 데이터의 x 좌표이다. α는 0~1 사이의 값으로 정해지는 가중치이다.
수학식 1은 가상 터치 데이터의 좌표를 동일한 간격으로 계산하는데 이용될 수 있다. 수학식 2는 가중치를 설정하여 가상 터치 데이터의 간격을 터치 스크린의 구동 특성에 따라 또는 사용자 편의에 따라 다른 간격으로 설정할 때 이용될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DIS : 표시패널 TSP : 터치 스크린
12 : 데이터 구동회로 14 : 스캔 구동회로
20 : 타이밍 콘트롤러 30 : 터치 스크린 구동회로
32 : Tx 구동회로 34 : Rx 구동회로
36 : TSP 콘트롤러

Claims (6)

  1. 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 상기 구동신호에 동기하여 상기 터치 센서들의 전압을 센싱하여 디지털 데이터인 리얼 터치 원시 데이터를 출력하는 구동회로; 및
    상기 리얼 터치 원시 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여 문턱값 이상의 리얼 터치 원시 데이터를 검출하고 상기 리얼 터치 원시 데이터의 좌표를 계산하고, 보간 방법을 이용하여 가상 터치 데이터의 좌표를 계산하여 상기 리얼 터치 원시 데이터와 상기 가상 터치 데이터의 좌표 정보들을 호스트 시스템으로 전송하는 콘트롤러를 포함하고,
    상기 좌표 정보들의 전송 주파수는 상기 터치 센서의 센싱 주파수 보다 높은 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘트롤러는,
    제N(N은 양의 정수) 리얼 터치 데이터의 좌표 전송 시간과 제N+1 리얼 터치 데이터의 좌표 전송 시간 사이에 하나 이상의 가상 터치 데이터의 좌표 정보를 상기 호스트 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 콘트롤러는,
    제1 리얼 터치 데이터의 좌표와 제2 리얼 터치 데이터의 좌표를 바탕으로 제1 가상 터치 데이터를 계산하고
    상기 제1 가상 터치 데이터 이후에 가상 터치 데이터들을 연속되는 상기 제N 리얼 터치 데이터 또는 제N 가상 터치 데이터의 좌표와, 제N+1 리얼 터치 데이터 또는 제N 가상 터치 데이터의 좌표를 바탕으로 계산하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  4. 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 상기 구동신호에 동기하여 상기 터치 센서들의 전압을 센싱하여 디지털 데이터인 리얼 터치 원시 데이터를 출력하는 단계;
    상기 리얼 터치 원시 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여 문턱값 이상의 리얼 터치 원시 데이터를 검출하고 상기 리얼 터치 원시 데이터의 좌표를 계산하는 단계; 및
    보간 방법을 이용하여 가상 터치 데이터의 좌표를 계산하는 단계; 및
    상기 리얼 터치 원시 데이터와 상기 가상 터치 데이터의 좌표 정보들을 호스트 시스템으로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 좌표 정보들의 전송 주파수는 상기 터치 센서의 센싱 주파수 보다 높은 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템의 터치 레포트 레이트 향상 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 리얼 터치 원시 데이터와 상기 가상 터치 데이터의 좌표 정보들을 호스트 시스템으로 전송하는 단계는,
    제N(N은 양의 정수) 리얼 터치 데이터의 좌표 전송 시간과 제N+1 리얼 터치 데이터의 좌표 전송 시간 사이에 하나 이상의 가상 터치 데이터의 좌표 정보를 상기 호스트 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템의 터치 레포트 레이트 향상 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보간 방법을 이용하여 가상 터치 데이터의 좌표를 계산하는 단계는,
    제1 리얼 터치 데이터의 좌표와 제2 리얼 터치 데이터의 좌표를 바탕으로 제1 가상 터치 데이터를 계산하는 단계; 및
    상기 제1 가상 터치 데이터 이후에 가상 터치 데이터들을 연속되는 상기 제N 리얼 터치 데이터 또는 제N 가상 터치 데이터의 좌표와, 제N+1 리얼 터치 데이터 또는 제N 가상 터치 데이터의 좌표를 바탕으로 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템의 터치 레포트 레이트 향상 방법.
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