KR20140065602A - Touch sensing system and driving method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a touch sensing system and an operation method thereof. The touch sensing system includes a touchscreen and a touch sensing circuit which applies operation signals to the touch sensors. An operation signal is generated by a multi-step waveform. The multi-step waveform includes: a pre-charging section which applies a first voltage to the touch sensors; a high-potential sustenance section which applies a second voltage lower than the first voltage to the touch sensors; a discharge acceleration section which applies a third voltage lower than the second voltage to the touch sensors; and a reference potential section which applies a reference voltage lower than the second voltage and higher than the third voltage to the touch sensors.

Description

터치 센싱 시스템과 그 구동 방법{TOUCH SENSING SYSTEM AND DRIVING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a touch sensing system and a method of driving the touch sensing system.

본 발명은 터치 센싱 시스템과 그 구동 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a touch sensing system and a driving method thereof.

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.A user interface (UI) enables a user (a user) to communicate with various electric or electronic devices, allowing the user to easily control the device as desired. Representative examples of the 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 functions. User interface technology has been developed to enhance the user's sensibility and ease of operation. Recently, the user interface has evolved into a touch UI, a voice recognition UI, a 3D UI, and the like.

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. Touch UI is becoming a necessity for portable information devices and is being applied to household appliances. The touch sensing system of the capacitive type has advantages in that the structure of the touch screen is higher in durability and sharpness than the conventional resistive film type, and can be applied to various applications because multi-touch recognition and proximity touch recognition are possible.

터치 UI를 적용하는 모바일 정보 단말기의 크기가 대형화되고 있다. 또한, 향후에는 컴퓨터 모니터와 같이 큰 표시장치에도 터치 UI가 적용될 것으로 예상되고 있다. 터치 스크린의 크기가 커지면, 터치 스크린의 배선들이 길어지게 되어 터치 스크린의 저항(resistance)과 용량(capacitance)이 커져 터치 스크린에 인가되는 구동신호의 RC 딜레이(delay)가 커진다. 도 1 및 도 2는 이러한 RC 딜레이를 예시한 도면들이다. The size of mobile information terminals to which the touch UI is applied is becoming larger. In addition, it is expected that a touch UI will be applied to a large display device such as a computer monitor in the future. As the size of the touch screen becomes larger, the wiring of the touch screen becomes longer, and the resistance and capacitance of the touch screen become larger, and the RC delay of the driving signal applied to the touch screen becomes larger. FIGS. 1 and 2 are diagrams illustrating such an RC delay.

터치 스크린의 크기가 커지면 터치 스크린의 위치에 따라 RC 딜레이의 차이가 커지므로 터치 센서들에 공급되는 전하량이 달라지고 터치 센서들에서 원치 않는 잔류 전하의 방전 지연이 초래되어 터치 스크린으로부터 읽어 낸 신호의 신호 대 잡음비(SNR)가 나빠진다. 터치 스크린의 크기가 커지면 센싱 기간이 길어지기 때문에 터치 레포트 레이트(touch report rate)가 낮아진다. 터치 레포트 레이트가 낮아지면 터치 감도가 더 나빠진다. 터치 레포트 레이트란 센싱 기간 동안 터치 스크린 내의 터치 센서들을 센싱하여 얻어진 터치 원시 데이터(touch raw data)를 분석하여 좌표를 계산하고 그 좌표 정보를 취합하여 외부의 호스트 시스템으로 전송하는 속도 또는 주파수(Hz)를 의미한다. 터치 레포트 레이트가 높아질 수록 터치 입력과 좌표 인식 사이의 지연(latency)이 줄기 때문에 사용자가 느끼는 터치 감도가 높아진다.As the size of the touch screen increases, the difference of the RC delay increases according to the position of the touch screen. Therefore, the amount of charge supplied to the touch sensors is changed and the discharge delay of unwanted residual charge is caused in the touch sensors. The signal-to-noise ratio (SNR) deteriorates. When the size of the touch screen is increased, the touch report rate is lowered because the sensing period is lengthened. The lower the touch report rate, the worse the touch sensitivity will be. The touch report rate refers to the speed or frequency (Hz) at which coordinates are calculated by analyzing the touch raw data obtained by sensing the touch sensors in the touch screen during the sensing period, the coordinate information is collected and transmitted to the external host system, . The higher the touch report rate is, the lower the latency between the touch input and the coordinate recognition, and the higher the touch sensitivity the user feels.

도 1은 상호 용량(Mutual capacitance) 방식의 터치 스크린(TSP)의 일부를 보여 주는 도면이다. 도 1에서, Tx1~Tx5는 구동신호가 인가되는 Tx 라인들이고, Rx1~Rx6는 터치 센서들(Cm)의 전압을 수신하는 Rx 라인들이다. 터치 스크린(TSP)에는 터치 스크린을 구동하고 터치 센서들의 전압을 수신하는 ROIC(Read-out Integrated Circuit)가 연결된다. ROIC는 Tx 라인들(Tx1~Tx5)에 구동신호를 인가하고 Rx 라인들(Rx1~Rx6)을 통해 터치 센서들(Cm)의 전압을 수신한다. ROIC와 가까운 터치 센서들(Cm)은 RC 딜레이가 작기 때문에 구동신호가 인가될 때 충전되는 전하(도 2, ΔQ1)의 양이 많다. 이에 비하여, ROIC로부터 멀리 떨어진 터치 센서들은 RC 딜레이가 크기 때문에 구동신호가 인가될 때 충전되는 전하(도 2, ΔQ1)의 양이 작다. RC 딜레이가 크면, 터치 센서의 방전 속도도 길어진다. 따라서, 터치 스크린에서 구동신호가 인가되는 부분으로부터 멀리 떨어질수록 RC 딜레이로 인하여 터치 센서(Cm)의 전하 충전양이 작고 잔류 전하의 방전도 지연된다.
1 is a view showing a part of a mutual capacitance type touch screen (TSP). In FIG. 1, Tx1 to Tx5 are Tx lines to which a driving signal is applied, and Rx1 to Rx6 are Rx lines that receive a voltage of the touch sensors Cm. The touch screen (TSP) is connected to a read-out integrated circuit (ROIC) which drives the touch screen and receives the voltages of the touch sensors. The ROIC applies a driving signal to the Tx lines Tx1 to Tx5 and a voltage of the touch sensors Cm through the Rx lines Rx1 to Rx6. Since the RC delay is small in the touch sensors Cm which are close to the ROIC, the amount of electric charge (FIG. 2,? Q1) charged when the driving signal is applied is large. On the other hand, since the touch sensors far from the ROIC have a large RC delay, the amount of charge (FIG. 2, Q1) charged when the driving signal is applied is small. If the RC delay is large, the discharge speed of the touch sensor becomes long. Therefore, as the distance from the portion where the drive signal is applied on the touch screen is increased, the charge amount of the touch sensor Cm is small due to the RC delay and the discharge of the residual charge is delayed.

본 발명은 터치 스크린의 크기 확대에 대응할 수 있는 터치 센싱 시스템과 그 구동 방법을 제공한다.
The present invention provides a touch sensing system and a driving method thereof that can cope with the enlargement of a size of a touch screen.

본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린; 및 상기 터치 센서들에 구동신호를 인가하는 터치 센싱회로를 포함한다. The touch sensing system of the present invention includes a touch screen including touch sensors; And a touch sensing circuit for applying a driving signal to the touch sensors.

상기 구동신호는 제1 전압을 상기 터치 센서들에 인가하는 프리차징 구간, 상기 제1 전압 보다 낮은 제2 전압을 상기 터치 센서들에 인가하는 고전위 유지 구간, 상기 제2 전압 보다 낮은 제3 전압을 상기 터치 센서들에 인가하는 방전 가속 구간, 상기 제2 전압 보다 낮고 상기 제3 전압 보다 높은 기준 전압을 상기 터치 센서들에 인가하는 기준 전위 구간을 포함한 멀티 스텝 파형으로 발생된다. The driving signal may include a precharging period for applying a first voltage to the touch sensors, a high-potential holding period for applying a second voltage lower than the first voltage to the touch sensors, a third voltage And a reference potential section for applying a reference voltage lower than the second voltage and higher than the third voltage to the touch sensors.

상기 터치 센싱 시스템의 구동 방법은 제1 전압을 상기 터치 센서들에 인가하여 상기 터치 센서들을 프리차징시키는 단계; 상기 제1 전압 보다 낮은 제2 전압을 상기 터치 센서들에 인가하여 상기 터치 센서들의 전압을 고전위 전압으로 유지시키는 단계; 상기 제2 전압 보다 낮은 제3 전압을 상기 터치 센서들에 인가하여 상기 터치 센서들의 방전을 가속시키는 단계; 및 상기 제2 전압 보다 낮고 상기 제3 전압 보다 높은 기준 전압을 상기 터치 센서들에 인가하여 상기 터치 센서들의 방전을 유지시키는 단계를 포함한다.
The method of driving the touch sensing system may include: pre-charging the touch sensors by applying a first voltage to the touch sensors; Applying a second voltage lower than the first voltage to the touch sensors to maintain the voltage of the touch sensors at a high potential voltage; Applying a third voltage lower than the second voltage to the touch sensors to accelerate the discharges of the touch sensors; And maintaining a discharge of the touch sensors by applying a reference voltage lower than the second voltage and higher than the third voltage to the touch sensors.

본 발명은 멀티 스텝 파형의 구동신호를 이용하여 터치 센서들을 프리차징시켜 터치 센서들의 전하 충전 속도를 빠르게 하고, 그 터치 센서들의 방전을 가속시키는 구간을 설정하여 터치 센서들의 방전 속도를 빠르게 한다. 본 발명은 터치 센서들에 충분한 전하량으로 전하를 빠르고 균일하게 충전시키고 원치 않는 잔류 전하를 짧은 시간 내에 방전시킨다. 그 결과, 본 발명은 터치 스크린의 크기가 커지더라도 터치 신호에서 노이즈를 줄일 수 있고 터치 감도를 높일 수 있다.
The present invention accelerates the charge rate of the touch sensors by precharging the touch sensors using the driving signal of the multi-step waveform, and sets the interval for accelerating the discharges of the touch sensors to speed up the discharge speed of the touch sensors. The present invention quickly and uniformly charges the charge with a sufficient charge amount to the touch sensors and discharges the unwanted residual charge in a short time. As a result, even if the size of the touch screen is increased, noise can be reduced in the touch signal and the touch sensitivity can be increased.

도 1은 상호 용량 방식의 터치 스크린 일부를 보여 주는 도면이다.
도 2는 터치 스크린의 RC 딜레이로 인하여 터치 센서들에 충전되는 전하량이 불균일하게 되는 현상을 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 8은 Rx 구동회로의 적분기를 보여 주는 회로도이다.
도 9는 터치 전후 터치 센서의 전압 변화를 보여 주는 파형도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 구동신호를 보여 주는 파형도이다.
도 11은 종래 기술의 구동신호와 도 10에 도시된 본 발명의 구동신호를 비교하여 터치 센서들의 전하량 변화를 보여 주는 파형도이다.
도 12는 본 발명의 터치 센싱 시스템에서 터치 스크린과 터치 센싱회로의 연결 예를 보여 주는 도면이다.
도 13은 도 12와 같은 터치 센싱 시스템에서 터치 스크린의 분할 구동 방법을 보여 주는 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 터치 스크린의 위치에 따라 다르게 설정된 구동신호의 예를 보여 주는 파형도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동신호들을 보여 주는 파형도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 구동신호 발생기를 보여 주는 회로도이다.
도 18은 도 17에 도시된 구동신호 발생기에서 스위치들의 온/오프 타이밍과 출력 파형을 보여 주는 파형도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동신호 발생기를 보여 주는 회로도이다.
도 20은 도 19에 구동신호 발생기의 출력 파형을 보여 주는 파형도이다.
FIG. 1 is a view showing a part of a mutual capacitive touch screen.
FIG. 2 is a view showing a phenomenon in which the charge amount charged in the touch sensors becomes uneven due to the RC delay of the touch screen.
3 is a diagram illustrating a touch sensing system according to an embodiment of the present invention.
4 is an equivalent circuit diagram of the touch screen shown in FIG.
5 to 7 are views showing various combinations of the display panel and the touch screen.
8 is a circuit diagram showing an integrator of the Rx driving circuit.
9 is a waveform diagram showing a voltage change of the touch sensor before and after the touch.
10 is a waveform diagram showing a driving signal according to the first embodiment of the present invention.
11 is a waveform diagram showing a change in charge amount of a touch sensor by comparing a drive signal of the prior art with a drive signal of the present invention shown in FIG.
12 is a diagram illustrating an example of connection between a touch screen and a touch sensing circuit in the touch sensing system of the present invention.
13 is a diagram illustrating a method of driving a touch screen in a touch sensing system as shown in FIG.
FIG. 14 is a waveform diagram showing an example of a drive signal differently set according to the position of the touch screen shown in FIG.
15 and 16 are waveform diagrams showing driving signals according to another embodiment of the present invention.
17 is a circuit diagram showing a driving signal generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a waveform diagram showing on / off timings and output waveforms of the switches in the drive signal generator shown in FIG. 17; FIG.
19 is a circuit diagram showing a driving signal generator according to another embodiment of the present invention.
20 is a waveform diagram showing an output waveform of the drive signal generator in Fig.

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 용량(Self capacitance) 혹은 상호 용량(Mutual capacitance)으로 나뉘어질 수 있다. 이하의 실시예에서, 상호 정전 용량 방식의 터치 스크린이 예시되었으나, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 상호 정전 용량 방식의 터치 스크린에 한정되지 않는다.The touch sensing system of the present invention can be implemented as a capacitive touch screen that senses a touch input through a plurality of capacitive sensors. The capacitive touch screen includes a plurality of touch sensors. Each of the touch sensors includes a capacitance in terms of an equivalent circuit. Capacitance can be divided into self capacitance or mutual capacitance. In the following embodiments, the mutual capacitance type touch screen is exemplified, but the touch sensing system of the present invention is not limited to the mutual capacitance type touch screen.

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.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린(TSP)과, 터치 스크린 구동회로 등을 포함한다. 터치 스크린(TSP)은 도 5와 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 접합되거나, 도 6과 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 터치 스크린(TSP)의 터치 센서들(Cm)은 도 7과 같이 표시패널(DIS) 내에서 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부 기판에 내장되거나 기판들(GLS OR FILM) 사이에 내장될 수 있다. 표시패널의 기판들은 유리기판이나 필름기판으로 제작될 수 있다. 도 5 내지 도 7에서 "PIX"는 액정셀의 화소전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL""POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다. 3 to 7, the touch sensing system of the present invention includes a touch screen (TSP), a touch screen driving circuit, and the like. The touch screen TSP may be bonded on the upper polarizer POL1 of the display panel DIS as shown in FIG. 5 or may be formed between the upper polarizer POL1 of the display panel DIS and the upper substrate GLS1 as shown in FIG. . In addition, the touch sensors Cm of the touch screen TSP may be embedded in the lower substrate in the in-cell type together with the pixel array in the display panel DIS as shown in FIG. 7, or the substrates GLS OR FILM, As shown in FIG. Substrates of the display panel can be made of a glass substrate or a film substrate. 5 to 7, "PIX" denotes a pixel electrode of a liquid crystal cell, "GLS2" denotes a lower substrate, and "POL" and "POL2" denote lower polarizers.

본 발명의 표시패널(DIS)은 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) 등 평판 표시장치의 표시패널로 구현될 수 있다. 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 각각에는 TFT들(Thin Film Transistor)과, 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등이 형성될 수 있다. TFT들은 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성된다. 표시패널(DIS)에는 컬러 구현을 위하여 컬러필터 어레이가 형성될 수 있다. The display panel (DIS) 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 diode A light emitting display (OLED), and an electrophoresis (EPD) display panel. The pixel array of the display panel DIS includes pixels formed in the pixel region defined by the data lines (D1 to Dm, m is a positive integer) and the gate lines (G1 to Gn, n is a positive integer) . TFTs (Thin Film Transistors), storage capacitors (Cst), and the like may be formed in each of the pixels. The TFTs are formed at the intersections of the data lines D1 to Dm and the gate lines G1 to Gn. A color filter array may be formed on the display panel DIS for color implementation.

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. The display driving circuit includes a data driving circuit 12, a scan driving circuit 14, and a timing controller 20, and writes the video data voltage of the input image to the pixels of the display panel DIS. The data driving circuit 12 converts the digital video data RGB input from the timing controller 20 into an analog positive / negative gamma compensation voltage to output a data voltage. The data voltage output from the data driving circuit 12 is supplied to the data lines D1 to Dm. The scan driving circuit 14 sequentially supplies a gate pulse (or a scan pulse) synchronized with the data voltage to the gate lines G1 to Gn to select a line of the display panel DIS to which the data voltage is written.

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.The timing controller 20 inputs a timing signal such as a vertical synchronization signal Vsync, a horizontal synchronization signal Hsync, a data enable signal DE and a main clock MCLK input from the host system 40 And synchronizes the operation timings of the data driving circuit 12 and the scan driving circuit 14 with each other. The scan timing control signal includes a gate start pulse (GSP), a gate shift clock, a gate output enable signal (GOE), and the like. The data timing control signal includes a source sampling clock (SSC), a polarity control signal (Polarity), a source output enable signal (SOE), and the like.

터치 스크린(TSP)은 Tx 라인들(Tx1~TxN, N은 양의 정수), Tx 라인들(Tx1~TxN)과 교차하는 Rx 라인들(Rx1~RxM, M은 양의 정수), 및 Tx 라인들(Tx1~TxN)과 Rx 라인들(Rx1~RxM)의 교차부들에 형성된 M×N 개의 터치 센서들(Cm)을 포함한다. 터치 센서들(Cm) 각각은 상호 용량을 포함한다. The touch screen TSP includes Tx lines (Tx1 to TxN, N is a positive integer), Rx lines (Rx1 to RxM, M are positive integers) intersecting with Tx lines (Tx1 to TxN) And MxN touch sensors Cm formed at intersections of the Rx lines Rx1 to RxM and the Rx lines Tx1 to TxN. Each of the touch sensors Cm includes mutual capacities.

터치 스크린 구동회로는 터치 센싱회로(30), 좌표 계산부(36)를 포함한다. 터치 스크린 구동회로는 터치 스크린(TSP)에 구동신호를 공급하여 터치 센서들의 전압 변화를 센싱하고 터치 입력 위치의 좌표 정보를 호스트 시스템(40)으로 전송한다.The touch screen driving circuit includes a touch sensing circuit (30) and a coordinate calculation unit (36). The touch screen driving circuit supplies a driving signal to the touch screen TSP to sense the voltage change of the touch sensors and transmits coordinate information of the touch input position to the host system 40.

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 좌표 계산부(36)로부터 입력되는 터치 데이터의 좌표 정보(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.The host system 40 may be implemented in any one of a television system, a set-top box, a navigation system, a DVD player, a Blu-ray player, a personal computer (PC), a home theater system, and a phone system. The host system 40 includes a system on chip (SoC) with a built-in scaler to convert the digital video data RGB of the input image into a format suitable for display on the display panel DIS. The host system 40 transmits the timing signals Vsync, Hsync, DE, and MCLK to the timing controller 20 together with the digital video data. The host system 40 also executes an application program associated with the coordinate information XY of the touch data input from the coordinate calculator 36. [

터치 센싱회로(30)는 Tx 구동회로(32), Rx 구동회로(34), Tx/Rx 콘트롤러(38) 등을 포함한다. The touch sensing circuit 30 includes a Tx driving circuit 32, an Rx driving circuit 34, a Tx / Rx controller 38, and the like.

터치 센싱회로(30)는 정상 동작 모드에서 Tx 구동회로(32)를 이용하여 Tx 라인들(Tx1~TxN)을 통해 터치 센서들에 구동신호를 인가하고, 구동신호에 동기하여 Rx 라인들(Rx1~RxM)과 Rx 구동회로(34)를 통해 터치 센서들(Cm)의 전압을 센싱하여 디지털 데이터인 터치 원시 데이터(Touch raw data)를 출력한다. 구동신호는 터치 센서들(Cm)의 전하 충전양을 빠르게 높이고 방전 속도를 빠르게 하기 위하여 도 10, 도 12~16과 같은 형태의 파형으로 발생된다. 터치 센싱회로(30)는 하나의 ROIC로 집적될 수 있다. 또한, 터치 센싱회로(30) 및 좌표 계산부(36)는 하나의 터치 IC로 집적될 수 있다.The touch sensing circuit 30 applies a driving signal to the touch sensors through the Tx lines Tx1 to TxN using the Tx driving circuit 32 in the normal operation mode and applies the driving signals to the Rx lines Rx1 RxM) and the Rx driving circuit 34 to output touch raw data, which is digital data, by sensing the voltage of the touch sensors Cm. The driving signal is generated in the waveforms of FIGS. 10 and 12 to 16 in order to rapidly increase the charge amount of the touch sensors Cm and to increase the discharge speed. The touch sensing circuit 30 can be integrated into one ROIC. In addition, the touch sensing circuit 30 and the coordinate calculation unit 36 can be integrated into one touch IC.

Tx 구동회로(32)는 정상 동작 모드에서 Tx/Rx 콘트롤러(38)로부터의 Tx 셋업신호에 응답하여 구동신호를 출력할 Tx 채널을 선택하고, 선택된 Tx 채널과 연결된 Tx 라인들(Tx1~TxN)에 구동신호를 인가한다. Tx 라인들(Tx1~TxN)은 구동신호의 고전위 구간 동안 충전되어 터치 센서들(Cm)에 전하를 공급하고, 구동신호의 저전위 구간에 방전된다. 구동신호는 Rx 라인들(Rx1~RxM)을 통해 터치 센서들(Cm)의 전압이 Rx 구동회로(34)에 내장된 적분기(Integrator)의 커패시터(도 8, Cs)에 N(N은 2 이상의 양의 정수)회 누적될 수 있도록 Tx 라인들(Tx1~TxN) 각각에 N회 연속 공급될 수 있다. The Tx driving circuit 32 selects the Tx channel to output the driving signal in response to the Tx setup signal from the Tx / Rx controller 38 in the normal operation mode, selects the Tx line Tx1 to TxN connected to the selected Tx channel, As shown in FIG. The Tx lines Tx1 to TxN are charged during the high potential section of the driving signal to supply charge to the touch sensors Cm and are discharged in the low potential section of the driving signal. The drive signal is applied to the capacitors (FIG. 8, Cs) of the integrator incorporated in the Rx driving circuit 34 via the Rx lines Rx1 to RxM through N (N is 2 or more And can be continuously supplied N times to each of the Tx lines Tx1 to TxN so as to be accumulatively accumulated for a predetermined number of times.

Rx 구동회로(34)는 구동신호에 동기하여 도 8과 같이 적분기의 커패시터(Cs)에 터치 센서 전압을 누적하고 그 전압을 아날로그-디지털 변환기(Analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 통해 디지털 데이터로 변환하여 터치 원시 데이터를 출력한다. 터치 전후에 터치 센서의 전압 변화를 보면, 터치 센서가 터치되면 Q(전하) = C(용량)×V(전압)에서 터치 센서의 용량값(C)이 줄어 들어 터치 전후에 터치 센서의 전압 변화가 터치 입력이 없는 다른 센서에 비하여 더 크다. 따라서, 터치 전후의 터치 센서 전압 변화에 따라 터치 입력 유무를 판단할 수 있다. Rx 구동회로(34)는 터치 전후의 터치 센서 전압 변화를 디지털 데이터인 터치 원시 데이터로 변환하여 좌표 계산부(36)에 공급한다. 도 8 및 도 9에서 "Vd"는 구동신호의 전압이다. "OP"는 적분기의 연산 증폭기이다. "11"은 터치 전에 터치 센서의 전압이 적분기에 누적되는 파형 예이고, "12"는 터치 후에 터치 센서의 전압이 적분기에 누적되는 파형 예이다.The Rx driving circuit 34 accumulates the touch sensor voltage in the capacitor Cs of the integrator in synchronization with the driving signal and supplies the accumulated voltage to an analog-to-digital converter And outputs the touch raw data. When the touch sensor is touched before and after the touch, the capacitance value (C) of the touch sensor decreases at Q (charge) = C (capacitance) × V Is larger than other sensors without touch input. Accordingly, it is possible to determine whether or not touch input is performed in accordance with the change of the touch sensor voltage before and after the touch. The Rx drive circuit 34 converts the touch sensor voltage changes before and after the touch into the touch raw data which is digital data and supplies the touch raw data to the coordinate calculation section 36. [ 8 and 9, "Vd" is the voltage of the driving signal. "OP" is an operational amplifier of the integrator. 11 is a waveform example in which the voltage of the touch sensor is accumulated in the integrator before touching, and 12 is a waveform example in which the voltage of the touch sensor is accumulated in the integrator after touching.

좌표 계산부(36)는 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 정상 동작 모드에서 Rx 구동회로(34)로부터 수신된 터치 원시 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교한다. 터치 인식 알고리즘으로는 공지된 어떠한 알고리즘도 가능하다. 터치 인식 알고리즘은 문턱값 이상의 터치 원시 데이터를 검출한다. 문턱값 이상의 터치 원시 데이터는 터치 입력이 발생된 터치 센서들로부터 얻어진 터치 데이터로 판단된다. 좌표 계산부(36)는 터치 인식 알고리즘을 실행하여 문턱값 이상의 터치 데이터들 각각에 식별 번호를 부여하고 좌표를 계산한다. 그리고 좌표 계산부(36)는 문터값 이상의 터치 데이터들 각각의 식별 번호와 좌표 정보를 호스트 시스템(40)으로 전송한다. 좌표 계산부(36)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.The coordinate calculation unit 36 executes a preset touch recognition algorithm to compare the touch primitive data received from the Rx driving circuit 34 in a normal operation mode with a preset threshold value. Any known algorithm for the touch recognition algorithm is possible. The touch recognition algorithm detects touch primitive data above a threshold value. The touch primitive data exceeding the threshold value is determined as touch data obtained from the touch sensors in which the touch input is generated. The coordinate calculation unit 36 executes a touch recognition algorithm, assigns an identification number to each touch data that is equal to or larger than the threshold value, and calculates coordinates. Then, the coordinate calculation unit 36 transmits the identification number and coordinate information of the touch data equal to or greater than the value of the letter to the host system 40. The coordinate calculation unit 36 may be implemented as an MCU (Micro Controller Unit).

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 스크린의 구동신호를 보여 주는 파형도이다. 도 11은 종래 기술의 구동신호(a)와 도 10에 도시된 본 발명의 구동신호(b)를 비교하여 터치 센서들의 전하량 변화를 보여 주는 파형도이다. 10 is a waveform diagram showing driving signals of the touch screen according to the first embodiment of the present invention. FIG. 11 is a waveform diagram showing a change in charge amount of the touch sensors by comparing the drive signal (a) of the prior art with the drive signal (b) of the present invention shown in FIG.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 구동신호는 프리차징 구간(t1), 고전위 유지 구간(t2), 방전 가속 구간(t3), 기준 전위 구간(t4)을 포함하는 멀티 스텝 파형으로 발생된다. 10 and 11, the driving signal of the present invention is a multi-step waveform including a precharging period t1, a high potential holding period t2, a discharging acceleration period t3, and a reference potential period t4 .

프리차징 구간(t1)은 고전위 구동 전압(Vd) 보다 높은 정극성 프리차징 전압(Vpre)을 터치 센서들(Cm)에 직접 인가하는 구간이다. 터치 센서들(Cm)은 프리차징 구간(t1) 동안 도 11의 (b)와 같이 전하를 급격히 충전한다. 종래의 구동신호는 도 11의 (a)와 같이 프리차징 구간(t1) 없이 고전위 구동 전압(Vd)으로 터치 센서들(Cm)에 전하를 충전시킨다. 도 11에서 ΔQ는 터치 센서들에 충전된 전하량이다. 고전위 구동 전압(Vd)은 2~3(V) 사이의 전압으로 설정될 수 있다. 프리차징 전압(Vpre)은 프리차징 효과와 구동신호의 폭(W)에 따라 적절히 선택된다. The precharging period t1 is a period in which the positive polarity precharge voltage Vpre higher than the high potential driving voltage Vd is directly applied to the touch sensors Cm. The touch sensors Cm rapidly charge the charge during the precharging period t1 as shown in FIG. 11 (b). The conventional driving signal charges the touch sensors Cm with the high potential driving voltage Vd without the precharging period t1 as shown in FIG. In Fig. 11,? Q is a charge amount charged in the touch sensors. The high potential driving voltage Vd may be set to a voltage between 2 and 3 (V). The precharging voltage Vpre is appropriately selected in accordance with the precharging effect and the width W of the driving signal.

고전위 유지 구간(t2)은 고전위 구동 전압(Vd)을 터치 센서들(Cm)에 직접 인가하여 터치 센서들(Cm)에 전하를 충전시킨다. 터치센서들(Cm)의 전압은 도 11의 (a)와 같이 프리차징 구간(t1)에 급격히 증가한 후에 고전위 유지 구간(t2) 동안 고전위 구동 전압(Vd)까지 방전된 후에 그 전압을 유지한다. The high-potential holding period t2 charges the touch sensors Cm by applying the high-potential driving voltage Vd directly to the touch sensors Cm. The voltage of the touch sensors Cm is rapidly increased to the precharging period t1 and then discharged to the high potential driving voltage Vd during the high potential holding period t2 as shown in FIG. do.

방전 가속 구간(t3)은 역극성 방전 전압(Vdis)을 터치 센서들(Cm)에 직접 인가하여 터치 센서들(Cm)의 전하를 방전시킨다. 터치 센서들(Cm)은 방전 가속 구간(t3) 동안 도 11의 (b)와 같이 전하를 급격히 방전한다. The discharge acceleration period t3 applies the reverse polarity discharge voltage Vdis directly to the touch sensors Cm to discharge the charges of the touch sensors Cm. The touch sensors Cm rapidly discharge the charge during the discharge acceleration period t3 as shown in FIG. 11 (b).

기준 전위 구간(t4)은 저전위 기준전압(Vref)을 터치 센서들(Cm)에 직접 인가하여 터치 센서들(Cm)의 전하를 방전시킨다. 저전위 기준전압(Vref)은 고전위 구동 전압(Vd) 보다 낮고 역극성 방전 전압(Vdis) 보다 높은 전압으로 설정된다. 저전위 기준전압(Vref)은 그라운드 전압(GND) 혹은 0V로 설정될 수 있다. 터치 센서들(Cm)은 기준 전위 구간(t4) 동안 저전위 기준 전압(Vref)까지 방전한다.The reference potential section t4 directly applies the low potential reference voltage Vref to the touch sensors Cm to discharge the charges of the touch sensors Cm. The low potential reference voltage Vref is set to a voltage lower than the high potential driving voltage Vd and higher than the reverse polarity discharge voltage Vdis. The low potential reference voltage Vref may be set to the ground voltage (GND) or 0V. The touch sensors Cm discharge to the low potential reference voltage Vref during the reference potential section t4.

도 11의 (a)와 (b)의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 프리차징 효과를 이용하여 터치 센서들(Cm)의 전하량(ΔQ)을 짧은 시간 내에 충분히 높일 수 있고, 역전위 방전 전압을 터치 센서들(Cm)에 인가하여 짧은 시간 내에 터치 센서들(Cm)을 방전시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 RC 딜레이가 큰 터치 스크린(TSP)에서도 터치 센서들(Cm)에 충분한 전하를 균일하게 공급할 수 있고 터치 센서들(Cm)을 빠르게 방전시켜 터치 신호에서 노이즈를 줄여 신호 대 잡음비(SNR)를 개선할 수 있다. 나아가, 본 발명은 터치 센서들(Cm)의 충전 시간과 방전 시간을 줄여 구동신호의 폭(W)을 줄일 수 있으므로 터치 레포트 레이트를 줄여 터치 감도를 높일 수 있다. 11 (a) and 11 (b), the present invention can sufficiently increase the amount of charge ΔQ of the touch sensors Cm within a short time by using the precharging effect, The discharge voltage can be applied to the touch sensors Cm to discharge the touch sensors Cm within a short time. Therefore, the present invention can supply enough charge uniformly to the touch sensors Cm even on a touch screen (TSP) having a large RC delay, and quickly discharges the touch sensors Cm to reduce noise in the touch signal to reduce the signal- SNR) can be improved. Furthermore, since the charging time and discharging time of the touch sensors Cm can be reduced to reduce the width W of the driving signal, the touch sensitivity can be increased by reducing the touch report rate.

터치 센싱회로(30)는 일반적으로 도 12와 같이 터치 스크린(TSP)의 어느 한쪽과 가까운 위치에 배치된다. 이렇게 터치 센싱회로(30)와 터치 스크린(TSP)이 연결되기 때문에 터치 스크린(TSP)의 RC 딜레이는 터치 센싱회로(30)로부터 멀수록 커진다. 본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린(TSP)의 위치에 따라 편차를 가지는 RC 딜레이를 고려하여, 도 13 및 도 14와 같이 터치 스크린(TSP)의 위치에 따라 구동신호의 플리차징 전압(Vpre)과 역극성 방전 전압(Vdis)을 다르게 설정할 수 있다.
The touch sensing circuit 30 is generally disposed at a position close to any one of the touch screens TSP as shown in FIG. Since the touch sensing circuit 30 and the touch screen TSP are connected to each other, the RC delay of the touch screen TSP becomes larger as the distance from the touch sensing circuit 30 increases. The touch sensing system of the present invention may consider a RC delay having a variation depending on the position of the touch screen TSP and consider the RC delay of the driving signal according to the position of the touch screen TSP as shown in FIGS. 13 and 14, And the reverse polarity discharge voltage Vdis can be set differently.

도 13 및 도 14를 참조하면, 터치 스크린(TSP)은 다수의 블록들(B1~B3)로 분할될 수 있다. 블록들(B1~B3) 각각은 구동신호가 인가되는 2 개 이상의 Tx 라인들을 포함한다. 도 13에서 터치 스크린(TSP)이 3 개의 블록들(B2~B3)로 분할된 예를 보여 주지만, 블록 분할 수는 3 개로 한정되지 않는다. 13 and 14, the touch screen TSP may be divided into a plurality of blocks B1 to B3. Each of the blocks B1 to B3 includes two or more Tx lines to which a driving signal is applied. 13 shows an example in which the touch screen TSP is divided into three blocks B2 to B3, the number of block divisions is not limited to three.

제1 블록(B1)의 RC 딜레이는 터치 센싱회로(30)와 가까워 다른 블록들(B2, B3) 보다 작다. 반면에, 제3 블록(B3)의 RC 딜레이는 터치 센싱회로(30)와 멀기 때문에 가장 크다. 제2 블록(B2)의 RC 딜레이는 제1 블록(B1) 보다 크고 제3 블록(B3) 보다 작다. 이러한 블록별 RC 딜레이 차이는 터치 센서들(Cm)의 충방전 특성을 다르게 한다. 예컨대, RC 딜레이가 작은 위치에 형성된 터치 센서(Cm)는 충방전 시간이 작은데 비하여, RC 딜레이가 큰 위치에 형성된 터치 센서(Cm)는 충방전 시간이 상대적으로 길다. The RC delay of the first block B1 is close to the touch sensing circuit 30 and is smaller than the other blocks B2 and B3. On the other hand, the RC delay of the third block B3 is the largest because it is far from the touch sensing circuit 30. [ The RC delay of the second block B2 is larger than the first block B1 and smaller than the third block B3. The RC delay difference of each block makes the charge / discharge characteristics of the touch sensors Cm different. For example, the charge / discharge time of the touch sensor Cm formed at a position where the RC delay is small is relatively long, whereas the charge / discharge time of the touch sensor Cm formed at a position where the RC delay is large is relatively long.

본 발명의 터치 센싱 시스템은 도 14와 같이 터치 스크린(TSP)에서 분할된 블록별로 프리차징 전압(Vpre)과 역극성 방전 전압(Vdis)을 다르게 설정할 수 있다. 프리차징 전압(Vpre)과 역극성 방전 전압(Vdis)은 RC 딜레이에 비례하는 전압으로 설정된다. The touch sensing system of the present invention can set the precharging voltage Vpre and the reverse polarity discharge voltage Vdis differently for each of the blocks divided in the touch screen TSP as shown in FIG. The precharging voltage Vpre and the reverse polarity discharge voltage Vdis are set to a voltage proportional to the RC delay.

터치 스크린(TSP)이 도 13과 같이 다수의 블록들(B1~B3)로 분할 구동할 때 블록들(B1~B3)에 인가되는 구동신호는 도 14와 같이 그 프리차징 전압(Vpre)과 역극성 방전 전압(Vdis)이 터치 스크린(TSP)의 RC 딜레이에 비례한다. 예를 들어, 제1 블록(B1)의 Tx 라인들에 인가되는 구동신호의 프리차징 전압(Vpre)과 역극성 방전 전압(Vdis)은 다른 블록들(B2, B3) 보다 작거나 최소로 설정된다. 제1 블록(B1)에 인가되는 구동신호는 종래 기술의 구동신호와 같은 파형으로 설정될 수도 있다. 제3 블록(B3)의 Tx 라인들에 인가되는 구동신호의 프리차징 전압(Vpre)과 역극성 방전 전압(Vdis)은 다른 블록들(B1, B2) 보다 크게 설정된다. 제2 블록(B2)의 Tx 라인들에 인가되는 구동신호의 프리차징 전압(Vpre)과 역극성 방전 전압(Vdis)은 제1 블록(B1, B2) 보다 크고 제3 블록(B3) 보다 작게 설정된다.When the touch screen TSP is divided and driven into a plurality of blocks B1 to B3 as shown in FIG. 13, the driving signals applied to the blocks B1 to B3 are shifted from the precharging voltage Vpre The polarity discharge voltage (Vdis) is proportional to the RC delay of the touch screen (TSP). For example, the precharging voltage Vpre and the reverse polarity discharge voltage Vdis of the driving signal applied to the Tx lines of the first block B1 are set to be smaller or smaller than the other blocks B2 and B3 . The drive signal applied to the first block B1 may be set to the same waveform as the drive signal of the prior art. The precharging voltage Vpre and the reverse polarity discharge voltage Vdis of the driving signal applied to the Tx lines of the third block B3 are set to be larger than those of the other blocks B1 and B2. The precharging voltage Vpre and the reverse polarity discharge voltage Vdis of the driving signal applied to the Tx lines of the second block B2 are set to be larger than the first blocks B1 and B2 and smaller than the third block B3 do.

본 발명의 구동신호는 터치 스크린(TSP)의 크기나 충방전 특성에 따라 도 15 및 도 16과 같이 변형될 수 있다. 도 15의 예에서, 본 발명의 구동신호는 방전 가속 구간(t3) 없이 프리차징 구간(t1), 고전위 유지 구간(t2), 및 기준 전위 구간(t4)으로 나뉘어지는 멀티 스텝 파형으로 발생된다. 도 16의 예에서, 본 발명의 구동신호는 프리차징 구간(t1) 없이 고전위 유지 구간(t2), 방전 가속 구간(t3), 및 기준 전위 구간(t4)으로 나뉘어지는 멀티 스텝 파형으로 발생된다. The driving signal of the present invention can be modified as shown in FIGS. 15 and 16 according to the size of the touch screen (TSP) and the charge / discharge characteristics. In the example of Fig. 15, the driving signal of the present invention is generated in a multi-step waveform divided into a precharging period t1, a high-potential sustaining period t2, and a reference potential period t4 without a discharging acceleration period t3 . In the example of Fig. 16, the driving signal of the present invention is generated in a multi-step waveform divided into a high-potential holding period t2, a discharge acceleration period t3, and a reference potential period t4 without a precharging period t1 .

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 구동신호 발생기의 일 예를 보여 주는 회로도이다. 이 구동신호 발생기는 Tx 구동회로(32)에 내장될 수 있다. 도 18은 도 17에 도시된 구동신호 발생기에서 스위치들의 온/오프 타이밍을 보여 주는 도면이다. 17 is a circuit diagram showing an example of a drive signal generator according to an embodiment of the present invention. This drive signal generator may be incorporated in the Tx drive circuit 32. [ FIG. 18 is a view showing on / off timing of switches in the drive signal generator shown in FIG.

도 17 및 도 18을 참조하면, 구동신호 발생기는 다수의 스위치들(S0~S3)을 포함한다. 스위치들(S0~S3)은 트랜지스터 예를 들면, MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로 구현될 수 있다. 이 스위치들(S0~S3)은 Tx/Rx 콘트롤러(38)에 의해 제어된다. 17 and 18, the drive signal generator includes a plurality of switches S0 to S3. The switches SO to S3 may be implemented with a transistor, for example, a metal-oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET). These switches S0 to S3 are controlled by the Tx / Rx controller 38. [

제1 스위치(S0)는 제1 제어신호(CTRL0)에 응답하여 저전위 기준전압(Vref)을 구동신호 발생기의 출력 단자에 공급한다. 출력 단자는 Tx 라인에 연결된다. 제2 스위치(S1)는 제2 제어신호(CTRL1)에 응답하여 제1 전압(V1)을 출력 단자에 공급한다. 제1 전압(V1)은 전술한 정극성 프리차징 전압(Vpre)으로 선택될 수 있다. 제3 스위치(S2)는 제3 제어신호(CTRL2)에 응답하여 제2 전압(V2)을 출력 단자에 공급한다. 제2 전압(V2)은 전술한 고전위 구동 전압(Vd)으로 선택될 수 있다. 제4 스위치(S3)는 제4 제어신호(CTRL3)에 응답하여 제3 전압(V3)을 출력 단자에 공급한다. 제3 전압(V3)은 전술한 역극성 방전 전압(Vdis)으로 선택될 수 있다. 스위치들(S0~S3)은 제어신호들(CTRLO~CTRL3)이 하이 로직 전압일 때 턴-온(turn-on)된다. 제어신호들(CTRLO~CTRL3)은 도 18과 같이 순차적으로 하이 로직 전압(H)으로 발생된다. 따라서, 스위치들(S0~S3)은 순차적으로 턴-온되어 도 10, 및 도 14~16과 같은 구동신호를 발생한다. 구동 신호는 제1 전압(V1)을 터치 센서들(Cm)에 인가하는 프리차징 구간, 제1 전압(V1) 보다 낮은 제2 전압(V2)을 터치 센서들(Cm)에 인가하는 고전위 유지 구간, 제2 전압(V2) 보다 낮은 제3 전압(V3)을 터치 센서들(Cm)에 인가하는 방전 가속 구간, 제2 전압(V2) 보다 낮고 제3 전압(V3) 보다 높은 기준 전압(Vref)을 터치 센서들(Cm)에 공급하는 기준 전위 구간을 포함한 멀티 스텝 파형으로 발생된다. 도 15 및 도 16과 같은 구동신호의 경우에 제2 스위치(S1) 또는 제4 스위치(S3)가 생략될 수 있다. The first switch S0 supplies the low potential reference voltage Vref to the output terminal of the drive signal generator in response to the first control signal CTRL0. The output terminal is connected to the Tx line. The second switch S1 supplies the first voltage V1 to the output terminal in response to the second control signal CTRL1. The first voltage V1 may be selected as the positive precharge voltage Vpre described above. The third switch S2 supplies the second voltage V2 to the output terminal in response to the third control signal CTRL2. The second voltage V2 may be selected as the above-mentioned high potential driving voltage Vd. The fourth switch S3 supplies the third voltage V3 to the output terminal in response to the fourth control signal CTRL3. The third voltage V3 may be selected as the above-described reverse polarity discharge voltage Vdis. The switches S0 to S3 are turned on when the control signals CTRLO to CTRL3 are at a high logic voltage. The control signals CTRLO to CTRL3 are sequentially generated as a high logic voltage H as shown in Fig. Accordingly, the switches S0 to S3 are sequentially turned on to generate the driving signals as shown in FIG. 10 and FIGS. The driving signal includes a precharging period for applying the first voltage V1 to the touch sensors Cm and a high voltage holding period for applying the second voltage V2 lower than the first voltage V1 to the touch sensors Cm A discharge acceleration period for applying a third voltage V3 lower than the second voltage V2 to the touch sensors Cm and a reference voltage Vref lower than the second voltage V2 and higher than the third voltage V3, ) To the touch sensors (Cm). The second switch S1 or the fourth switch S3 may be omitted in the case of the drive signals as shown in Figs.

본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템의 구동 방법은 전술한 멀티 스텝 파형의 구동신호를 이용하여 제1 전압(V1)을 터치 센서들(Cm)에 인가하여 터치 센서들(Cm)을 프리차징시키는 단계, 제2 전압(V2)을 터치 센서들(Cm)에 인가하여 터치 센서들(Cm)의 전압을 고전위 전압으로 유지시키는 단계, 제3 전압(V3)을 터치 센서들(Cm)에 인가하여 터치 센서들(Cm)의 방전을 가속시키는 단계, 및 기준 전압(Vref)을 터치 센서들(Cm)에 인가하여 터치 센서들(Cm)의 방전을 유지시키는 단계를 포함한다. The driving method of the touch sensing system according to the embodiment of the present invention applies the first voltage V1 to the touch sensors Cm using the driving signal of the multi-step waveform as described above to pre-charge the touch sensors Cm , Applying a second voltage (V2) to the touch sensors (Cm) to maintain the voltage of the touch sensors (Cm) at a high potential, applying a third voltage (V3) to the touch sensors (Cm) And accelerating the discharge of the touch sensors Cm by applying a reference voltage Vref to the touch sensors Cm to maintain the discharge of the touch sensors Cm.

구동신호 발생기의 출력 단자와 그라운드 전압원(GND) 사이에는 저항(R)과 커패시터(C)가 접속될 수 있다. 저항(R)과 커패시터(C)는 리플(ripple)과 같은 노이즈를 제거하여 출력 전압을 안정화한다. 구동신호 발생기의 출력 단자에는 가산기(61)와 파형 발생기(62)가 연결될 수 있다. 파형 발생기(62)는 정현파, 삼각파, 톱니파 등의 파형을 발생할 수 있다. 가산기(61)는 구동신호 발생기로부터 인가되는 멀티 스텝 파형의 전압에 파형 발생기(62)의 출력을 가산한다. 파형 발생기(62)의 출력이 정현파인 경우에 가산기(61)의 출력은 도 20과 같다. 이와 같이, 본 발명의 구동신호는 도 10과 같은 멀티 스텝 파형을 기본으로 다양한 형태로 변형될 수 있다. A resistor R and a capacitor C may be connected between the output terminal of the driving signal generator and the ground voltage source GND. The resistor R and the capacitor C eliminate noise such as ripple to stabilize the output voltage. The adder 61 and the waveform generator 62 may be connected to the output terminal of the drive signal generator. The waveform generator 62 can generate waveforms such as sinusoidal waves, triangular waves, and sawtooth waves. The adder 61 adds the output of the waveform generator 62 to the voltage of the multi-step waveform applied from the drive signal generator. When the output of the waveform generator 62 is sinusoidal, the output of the adder 61 is as shown in Fig. As described above, the driving signal of the present invention can be modified into various forms based on the multi-step waveform as shown in FIG.

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.

DIS : 표시패널 TSP : 터치 스크린
12 : 데이터 구동회로 14 : 스캔 구동회로
20 : 타이밍 콘트롤러 30 : 터치 센싱회로
32 : Tx 구동회로 34 : Rx 구동회로
36 : 좌표 계산부
DIS: Display panel TSP: Touch screen
12: Data driving circuit 14: Scan driving circuit
20: timing controller 30: touch sensing circuit
32: Tx driving circuit 34: Rx driving circuit
36: Coordinate calculation unit

Claims (10)

터치 센서들을 포함하는 터치 스크린; 및
상기 터치 센서들에 구동신호를 인가하는 터치 센싱회로를 포함하고,
상기 구동신호는 제1 전압을 상기 터치 센서들에 인가하는 프리차징 구간, 상기 제1 전압 보다 낮은 제2 전압을 상기 터치 센서들에 인가하는 고전위 유지 구간, 상기 제2 전압 보다 낮은 제3 전압을 상기 터치 센서들에 인가하는 방전 가속 구간, 상기 제2 전압 보다 낮고 상기 제3 전압 보다 높은 기준 전압을 상기 터치 센서들에 인가하는 기준 전위 구간을 포함한 멀티 스텝 파형으로 발생되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
A touch screen including touch sensors; And
And a touch sensing circuit for applying a driving signal to the touch sensors,
The driving signal may include a precharging period for applying a first voltage to the touch sensors, a high-potential holding period for applying a second voltage lower than the first voltage to the touch sensors, a third voltage And a reference potential section for applying a reference voltage, which is lower than the second voltage and higher than the third voltage, to the touch sensors, wherein the touch acceleration is applied to the touch sensors. Sensing system.
제 1 항에 있어서,
상기 제3 전압은 상기 제1 및 제2 전압의 극성과는 반대 극성의 전압인 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the third voltage is a voltage having a polarity opposite to the polarity of the first and second voltages.
제 2 항에 있어서,
상기 터치 스크린은 다수의 블록들로 분할되고,
상기 블록들 각각은 상기 구동신호가 인가된 2 이상의 라인들을 포함하고,
하나의 블록 내에서 상기 제1 및 제3 전압은 같고,
상기 블록들 간에 상기 제1 및 제3 전압은 서로 다른 전압으로 설정되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
3. The method of claim 2,
The touch screen is divided into a plurality of blocks,
Each of the blocks including two or more lines to which the driving signal is applied,
Wherein the first and third voltages in one block are equal,
Wherein the first and third voltages are set to different voltages between the blocks.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 및 제3 전압은 상기 터치 스크린의 RC 딜레이에 비례하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the first and third voltages are proportional to the RC delay of the touch screen.
제 4 항에 있어서,
상기 터치 센싱회로와 가장 가까운 제1 블록에 인가되는 상기 구동신호에서, 제1 및 제3 전압은 다른 블록들에 인가되는 제1 및 제3 전압 보다 작거나 최소로 설정되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein the first and third voltages are set to be smaller or smaller than the first and third voltages applied to the other blocks in the driving signal applied to the first block closest to the touch sensing circuit. system.
제 5 항에 있어서,
상기 터치 센싱회로로부터 가장 먼 제3 블록에 인가되는 상기 구동신호에서, 제1 및 제3 전압은 다른 블록들에 인가되는 제1 및 제3 전압 보다 큰 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein in the driving signal applied to the third block farthest from the touch sensing circuit, the first and third voltages are greater than the first and third voltages applied to the other blocks.
제 6 항에 있어서,
상기 제1 블록과 상기 제3 블록 사이에 위치하는 제2 블록에 인가되는 상기 구동신호에서, 제1 및 제3 전압은 상기 제1 블록에 인가되는 제1 및 제3 전압 보다 크고 상기 제3 블록에 인가되는 제1 및 제3 전압 보다 작은 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
The method according to claim 6,
In the driving signal applied to the second block located between the first block and the third block, the first and third voltages are larger than the first and third voltages applied to the first block, Is less than the first and third voltages applied to the touch sensing system.
터치 센서들을 포함하는 터치 스크린; 및
상기 터치 센서들에 구동신호를 인가하는 터치 센싱회로를 포함하고,
상기 터치 센서들에 인가되는 구동신호는 제1 전압을 상기 터치 센서들에 인가하는 프리차징 구간, 상기 제1 전압 보다 낮은 제2 전압을 상기 터치 센서들에 인가하는 고전위 유지 구간, 상기 제2 전압 보다 낮은 기준 전압을 상기 터치 센서들에 공급하는 기준 전위 구간을 포함한 멀티 스텝 파형으로 발생되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
A touch screen including touch sensors; And
And a touch sensing circuit for applying a driving signal to the touch sensors,
A driving signal applied to the touch sensors includes a precharging period for applying a first voltage to the touch sensors, a high potential holding period for applying a second voltage lower than the first voltage to the touch sensors, And a reference potential section for supplying a reference voltage lower than the reference voltage to the touch sensors.
터치 센서들을 포함하는 터치 스크린; 및
상기 터치 센서들에 구동신호를 인가하는 터치 센싱회로를 포함하고,
상기 터치 센서들에 인가되는 구동신호는 제1 전압을 상기 터치 센서들에 인가하는 고전위 유지 구간, 상기 제1 전압 보다 낮은 제2 전압을 상기 터치 센서들에 인가하는 방전 가속 구간, 상기 제1 전압 보다 낮고 상기 제2 전압 보다 높은 기준 전압을 상기 터치 센서들에 공급하는 기준 전위 구간을 포함한 멀티 스텝 파형으로 발생되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
A touch screen including touch sensors; And
And a touch sensing circuit for applying a driving signal to the touch sensors,
The driving signal applied to the touch sensors may include a high-level sustain period for applying a first voltage to the touch sensors, a discharge accelerating period for applying a second voltage lower than the first voltage to the touch sensors, And a reference potential section that is lower than the first voltage and supplies the reference voltage higher than the second voltage to the touch sensors.
터치 센서들을 포함하는 터치 스크린과, 상기 터치 센서들에 구동신호를 인가하는 터치 센싱회로를 포함하는 터치 센싱 시스템의 구동 방법에 있어서,
제1 전압을 상기 터치 센서들에 인가하여 상기 터치 센서들을 프리차징시키는 단계;
상기 제1 전압 보다 낮은 제2 전압을 상기 터치 센서들에 인가하여 상기 터치 센서들의 전압을 고전위 전압으로 유지시키는 단계;
상기 제2 전압 보다 낮은 제3 전압을 상기 터치 센서들에 인가하여 상기 터치 센서들의 방전을 가속시키는 단계; 및
상기 제2 전압 보다 낮고 상기 제3 전압 보다 높은 기준 전압을 상기 터치 센서들에 인가하여 상기 터치 센서들의 방전을 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템의 구동 방법.
A method of driving a touch sensing system including a touch screen including touch sensors and a touch sensing circuit for applying a driving signal to the touch sensors,
Applying a first voltage to the touch sensors to pre-charge the touch sensors;
Applying a second voltage lower than the first voltage to the touch sensors to maintain the voltage of the touch sensors at a high potential voltage;
Applying a third voltage lower than the second voltage to the touch sensors to accelerate the discharges of the touch sensors; And
And maintaining a discharge of the touch sensors by applying a reference voltage lower than the second voltage and higher than the third voltage to the touch sensors.
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