KR20140066818A - Touch sensing system and driving method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a touch sensing system and a driving method thereof and comprises a touch screen including touch sensors; and a touch sensing circuit applying a driving signal to the touch sensors. One or more among the width, number, and voltage of the driving signal are controlled in proportion to an RC delay of the touch screen.

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, 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. 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 the future, it is expected that a touch UI will be applied to a large display device such as a computer monitor. 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 스크린(TSP)의 크기가 커지면 터치 스크린(TSP)의 위치에 따라 RC 딜레이의 차이가 커진다. 터치 스크린(TSP)의 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 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 (TSP) increases, the difference in RC delay increases depending on the position of the touch screen (TSP). When the size of the touch screen TSP 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 and the coordinate information is transmitted to the external host system do. 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 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 충전양(도 2, ΔQ2)이 작다. 따라서, 터치 스크린(TSP)에서 구동신호가 인가되는 부분으로부터 멀리 떨어질수록 RC 딜레이로 인하여 터치 센서(Cm)의 전하 충전양이 작아져 터치 센서들의 충전 특성이 터치 스크린(TSP)의 위치에 따라 불균일하게 된다.
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. A read-out integrated circuit (ROIC) is connected to the touch screen (TSP). 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, the amount of charge (Fig. 2, Q2) is small due to the large RC delay of the touch sensors far from the ROIC. Therefore, as the distance from the portion where the drive signal is applied to the touch screen TSP is applied, the charge amount of the touch sensor Cm becomes small due to the RC delay, so that the charging characteristics of the touch sensors are not uniform according to the position of the touch screen TSP .

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 구동신호의 폭, 개수, 전압 중 하나 이상이 상기 터치 스크린의 RC 딜레이에 비례하여 제어된다.
At least one of the width, number, and voltage of the driving signal is controlled in proportion to the RC delay of the touch screen.

본 발명은 터치 스크린의 RC 딜레이에 비례하여 상기 구동신호의 폭, 개수, 전압 중 하나 이상을 제어하여 터치 스크린의 크기가 커질 때에도 RC 딜레이를 보상하여 터치 센서들의 충전 특성을 균일하게 할 수 있고 터치 센서들의 충전양을 높일 수 있다.
The present invention controls one or more of the width, number, and voltage of the driving signal in proportion to the RC delay of the touch screen to compensate the RC delay even when the size of the touch screen is increased, The amount of charge of the sensors 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 터치 센싱 시스템에서 터치 스크린과 터치 센싱회로의 연결 예를 보여 주는 도면이다.
도 11은 도 10과 같은 터치 센싱 시스템에서 터치 스크린의 분할 구동 방법을 보여 주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 구동신호를 보여 주는 파형도이다.
도 13은 종래 기술과 본 발명을 비교하여 RC 딜레이가 큰 터치 센서에 인가되는 구동신호를 보여 준다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 구동신호 발생기의 일 예를 나타낸다.
도 15는 도 14에 도시된 구동신호 발생기의 입력 및 출력 신호를 보여 주는 파형도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동신호를 보여 주는 파형도들이다. 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 diagram illustrating an example of connection between a touch screen and a touch sensing circuit in the touch sensing system of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a method of driving a touch screen in a touch sensing system as shown in FIG.
12 is a waveform diagram showing a driving signal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 shows driving signals applied to a touch sensor having a large RC delay by comparing the conventional technique and the present invention.
14 shows an example of a drive signal generator according to an embodiment of the present invention.
15 is a waveform diagram showing input and output signals of the drive signal generator shown in FIG.
16 and 17 are waveform diagrams showing driving signals according to another embodiment of the present invention.

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 화소전극이고, GLS2는 기판이다. POL, POL1, 및 POL2는 편광판을 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" is a pixel electrode of a liquid crystal cell, and GLS2 is a substrate. POL, POL1, and POL2 mean a polarizing plate.

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 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 표시패널의 픽셀 배치에 맞게 재정렬하여 데이터 구동회로(12)로 전송한다. 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 rearranges the digital video data of the input image input from the host system 40 in accordance with the pixel arrangement of the display panel and transmits the digital video data to the data driving circuit 12. 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.

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 알고리즘 실행부(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. In addition, the host system 40 executes an application program associated with the coordinate information XY of the touch data input from the algorithm executing section 36. [

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)와, 알고리즘 실행부(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 an algorithm executing section 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.

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 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. Tx/Rx 콘트롤러(38)에 의해 구동신호의 폭, 개수, 전압 중 하나 이상이 터치 스크린(TSP)의 RC 딜레이에 비례하여 제어된다. 구동신호는 터치 스크린(TSP)의 RC 딜레이 차이를 고려하여 도 12~17과 같은 형태로 발생된다. 구동 신호는 RC 딜레이에 비례하여 폭, 개수, 전압 중 하나 이상이 제어되어 터치 스크린(TSP)의 모든 터치 센서들(Cm)에서 충전 특성을 균일하게 한다. 터치 센싱회로(30)는 하나의 ROIC로 집적될 수 있다. 터치 센싱회로(30) 및 알고리즘 실행부(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 and outputs the driving signals to the touch sensors through the Rx lines Rx1 to RxM And senses the voltage of the touch sensors Cm through the Rx driving circuit 34 to output touch raw data as digital data. At least one of the width, number, and voltage of the driving signal is controlled by the Tx / Rx controller 38 in proportion to the RC delay of the touch screen TSP. The drive signal is generated in the form of FIGS. 12 to 17 in consideration of the RC delay difference of the touch screen (TSP). The driving signal is controlled in at least one of the width, the number and the voltage in proportion to the RC delay so that the charging characteristics are uniform in all the touch sensors (Cm) of the touch screen (TSP). The touch sensing circuit 30 can be integrated into one ROIC. The touch sensing circuit 30 and the algorithm executing unit 36 can be integrated into one touch IC.

Tx 구동회로(32)는 Tx/Rx 콘트롤러(38)로부터의 Tx 셋업신호에 응답하여 구동신호를 출력할 Tx 채널을 선택하고, 선택된 Tx 채널과 연결된 Tx 라인들(Tx1~TxN)에 도 12~17과 같은 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 drive circuit 32 selects a Tx channel to output the drive signal in response to the Tx setup signal from the Tx / Rx controller 38 and supplies the selected Tx line to the Tx lines Tx1 to TxN connected to the selected Tx channel, 17 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 Tx/Rx 콘트롤러(38)로부터의 Rx 셋업신호에 응답하여 터치 센서의 전압을 수신할 Rx 라인들을 선택하여, 구동 신호에 동기하여 선택된 Rx 라인들을 통해 터치 센서(Cm)의 출력 전압을 수신하여 샘플링한다. Rx 구동회로(34)는 도 8과 같이 적분기의 커패시터(Cs)에 터치 센서로부터 수신된 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 센서가 터치되면, Q(전하) = C(용량)×V(전압)에서 용량값(C)이 작아진다. 따라서, 터치 입력이 발생된 터치 센서(Cm)의 전하 변하량이 터치 입력이 없는 터치 센시의 그 것에 비하여 더 커지므로 이러한 전하 변하량의 차이를 바탕으로 터치 입력 유무가 판단될 수 있다.The Rx driving circuit 34 selects the Rx lines to receive the voltage of the touch sensor in response to the Rx setup signal from the Tx / Rx controller 38 and outputs the touch sensor Cm through the selected Rx lines in synchronization with the driving signal. And samples it. 8, the Rx driving circuit 34 accumulates the voltage received from the touch sensor on the capacitor Cs of the integrator and supplies the accumulated voltage to a digital (analog) Data to output touch raw data. When the touch sensor is touched, the capacitance value C becomes smaller at Q (charge) = C (capacitance) x V (voltage). Accordingly, since the amount of charge change of the touch sensor Cm in which the touch input is generated is larger than that of the touch sensing in which there is no touch input, the presence or absence of the touch input can be determined based on the difference in charge variation.

Rx 구동회로(34)는 터치 전후의 전하 변하량을 ADC를 통해 디지털 데이터인 터치 원시 데이터로 변환하여 알고리즘 실행부(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 converts the amount of charge change before and after touching into the touch raw data which is digital data through the ADC and supplies it to the algorithm executing 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.

Tx/Rx 콘트롤러(38)는 알고리즘 실행부(36)로부터의 Tx 셋업신호와 Rx 셋업신호에 응답하여 Tx 채널과 Rx 채널 설정을 제어하고 Tx 구동부(32)와 Rx 구동부(34)를 동기시킨다. 또한, Tx/Rx 콘트롤러(38)는 구동신호가 터치 스크린(TSP)의 RC 딜레이에 비례하여 그 폭, 개수, 전압 등이 변조될 수 있도록 변조신호를 발생하여 구동신호를 제어한다. The Tx / Rx controller 38 controls the Tx channel and the Rx channel setting in response to the Tx setup signal and the Rx setup signal from the algorithm executing unit 36 and synchronizes the Tx driver 32 and the Rx driver 34. The Tx / Rx controller 38 generates a modulation signal to control the driving signal so that the driving signal can be modulated in width, number, and voltage in proportion to the RC delay of the touch screen TSP.

알고리즘 실행부(36)는 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 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. 알고리즘 실행부(36)는 터치 인식 알고리즘을 실행하여 문턱값 이상의 터치 데이터들 각각에 식별 번호를 부여하고 좌표를 계산한다. 그리고 알고리즘 실행부(36)는 문턱값 이상의 터치 데이터들 각각의 식별 번호와 좌표 정보를 호스트 시스템(40)으로 전송한다. 알고리즘 실행부(36)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.The algorithm executing section 36 executes a preset touch recognition algorithm to compare the touch raw data received from the Rx driving circuit 34 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 algorithm executing unit 36 executes a touch recognition algorithm to give an identification number to each of the touch data that is equal to or larger than the threshold value, and calculates coordinates. Then, the algorithm executing unit 36 transmits the identification number and coordinate information of each touch data exceeding the threshold value to the host system 40. The algorithm executing unit 36 may be implemented as an MCU (Micro Controller Unit).

터치 센싱회로(30)는 일반적으로 도 12와 같이 터치 스크린(TSP)의 어느 한쪽과 가까운 위치에 배치된다. 도 12와 같이 터치 센싱회로(30)와 터치 스크린(TSP)이 연결되면, 터치 스크린(TSP)의 RC 딜레이는 터치 센싱회로(30)로부터 멀수록 커진다. 본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린(TSP)의 위치에 따라 달라지는 RC 딜레이를 고려하여, 도 11 및 도 12와 같이 터치 스크린(TSP)의 RC 딜레이에 비례하여 구동신호의 폭을 제어한다.The touch sensing circuit 30 is generally disposed at a position close to any one of the touch screens TSP as shown in FIG. As shown in FIG. 12, when the touch sensing circuit 30 is connected to the touch screen TSP, the RC delay of the touch screen TSP increases as the distance from the touch sensing circuit 30 increases. The touch sensing system of the present invention controls the width of the driving signal in proportion to the RC delay of the touch screen (TSP), as shown in Figs. 11 and 12, taking into account the RC delay which varies depending on the position of the touch screen (TSP).

도 11 및 도 12를 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 11에서 터치 스크린(TSP)이 3 개의 블록들(B2~B3)로 분할된 예를 보여 주지만, 블록 분할 수는 3 개로 한정되지 않는다. Referring to FIGS. 11 and 12, 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. 11 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 가깝기 때문에 다른 블록들(B2, B3) 보다 작다. 반면에, 제3 블록(B3)의 RC 딜레이는 터치 센싱회로(30)로부터 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 충전 특성의 차이를 초래한다. 예컨대, RC 딜레이가 작은 위치에 형성된 터치 센서(Cm)는 충전양이 많은데 비하여, RC 딜레이가 큰 위치에 형성된 터치 센서(Cm)는 충전양이 작다. The RC delay of the first block B1 is smaller than the other blocks B2 and B3 because it is close to the touch sensing circuit 30. [ 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. This difference in RC delays between the blocks causes a difference in the charging characteristics of the touch sensors Cm. For example, the touch sensor Cm formed at a position where the RC delay is small has a large amount of charge, whereas the touch sensor Cm formed at a position where the RC delay is large has a small amount of charge.

터치 스크린(TSP)이 다수의 블록들(B1~B3)로 분할 구동할 때 같은 블록에 속한 Tx 라인들에 인가되는 구동신호는 그 폭이 동일하게 설정된다. 이에 비하여, 블록들 간에는 구동신호의 폭이 다르다. When the touch screen TSP is dividedly driven into the plurality of blocks B1 to B3, the driving signals applied to the Tx lines belonging to the same block are set to have the same width. On the other hand, the width of the driving signal is different between the blocks.

터치 스크린(TSP)이 다수의 블록들(B1~B3)로 분할 구동할 때 블록들(B1~B3)에 인가되는 구동신호는 도 12와 같이 그 폭(W1~W3)이 RC 딜레이에 비례한다. 예를 들어, RC 딜레이가 작은 제1 블록(B1)의 Tx 라인들에 인가되는 구동신호의 폭(W1)은 다른 블록들(B2, B3) 보다 작게 설정된다. RC 딜레이가 큰 제3 블록(B3)의 Tx 라인들에 인가되는 구동신호의 폭(W3)은 다른 블록들(B1, B2) 보다 크게 설정된다. 제2 블록(B2)의 Tx 라인들에 인가되는 구동신호의 폭(W2)은 제1 블록(B1)의 그 것(W1) 보다 크고 제3 블록(B3)의 그 것(W3) 보다 작게 설정된다. The widths W1 to W3 of the driving signals applied to the blocks B1 to B3 when the touch screen TSP is dividedly driven into the plurality of blocks B1 to B3 are proportional to the RC delay . For example, the width W1 of the drive signal applied to the Tx lines of the first block B1 with a small RC delay is set smaller than the other blocks B2 and B3. The width W3 of the driving signal applied to the Tx lines of the third block B3 with the large RC delay is set larger than the other blocks B1 and B2. The width W2 of the drive signal applied to the Tx lines of the second block B2 is set to be larger than the width W1 of the first block B1 and smaller than the width W3 of the third block B3 do.

터치 스크린(TSP)이 다수의 블록들(B1~B3)로 분할 구동하고 RC 딜레이가 큰 블록에서만 구동신호를 증가하면 센싱 시간 증가가 없다. 따라서, 본 발명은 터치 레포트 레이트를 빠르게 할 수 있다. When the touch screen TSP is divided into a plurality of blocks B1 to B3 and the driving signal is increased only in a block with a large RC delay, there is no increase in sensing time. Therefore, the present invention can speed up the touch report rate.

구동신호는 도 12와 같이 그 폭(W1~W3)이 블록별로 다르게 설정될 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 구동신호의 폭이 제1 Tx 라인(Tx1)에서 가장 작고 RC 딜레이에 비례하여 제N Tx 라인(TxN) 쪽으로 갈수록 점진적으로 커질 수 있다. As shown in FIG. 12, the widths W1 to W3 of the driving signal can be set differently for each block, but are not limited thereto. For example, the width of the driving signal can be gradually increased toward the Nth Tx line TxN in proportion to the RC delay and the smallest in the first Tx line Tx1.

도 13은 종래 기술과 본 발명을 비교하여 RC 딜레이가 큰 터치 센서에 인가되는 구동신호를 보여 준다. FIG. 13 shows driving signals applied to a touch sensor having a large RC delay by comparing the conventional technique and the present invention.

도 13을 참조하면, 종래 기술은 터치 스크린(TSP)의 RC 딜레이를 고려하지 않고 모든 터치 센서들(Cm)에 동일한 폭의 구동신호(도 13의 위쪽 그림)를 인가한다. 그 결과, 종래 기술에 의하면 RC 딜레이가 큰 터치 센서(Cm)의 충전량(ΔQ)이 작다. Referring to FIG. 13, the prior art applies a driving signal (top view of FIG. 13) of the same width to all the touch sensors Cm without considering the RC delay of the touch screen (TSP). As a result, according to the related art, the charged amount Q of the touch sensor Cm having a large RC delay is small.

이에 비하여, 본 발명은 RC 딜레이가 큰 터치 센서(Cm)에 인가되는 구동신호의 폭을 도 12와 같이 크게 제어한다. 그 결과, 본 발명은 RC 딜레이가 큰 터치 센서(Cm)에 인가되는 구동 전압(Vd)의 지속 시간을 더 길게 제어하여 그 터치 센서(Cm)의 충전량(ΔQ)을 RC 딜레이가 작은 터치 센서만큼 높일 수 있다. On the other hand, the present invention controls the width of the driving signal applied to the touch sensor Cm having a large RC delay as shown in FIG. As a result, according to the present invention, the duration of the driving voltage Vd applied to the touch sensor Cm having a large RC delay is controlled to be longer, and the charged amount Q of the touch sensor Cm is controlled to be equal to that of the touch sensor Cm having a small RC delay .

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 구동신호 발생기의 일 예를 나타낸다. 도 15는 도 14에 도시된 구동신호 발생기의 입력 및 출력 신호를 보여 주는 파형도이다. 구동신호 발생기는 Tx 구동회로(32)에 내장될 수 있다.14 shows an example of a drive signal generator according to an embodiment of the present invention. 15 is a waveform diagram showing input and output signals of the drive signal generator shown in FIG. The drive signal generator may be embedded in the Tx drive circuit 32. [

도 14 및 도 15를 참조하면, 구동신호 발생기는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 회로로 구현될 수 있다. PWM 회로는 비교기(COMP)로 간단히 구현될 수 있다. 비교기(COMP)에는 변조신호(Modulating signal)과 톱니파 신호(Saw-tooth wave)가 입력된다. 비교기(COMP)는 변조신호의 전압이 톱니파 신호의 전압 보다 클 때 고전위 출력을 발생하여 변조신호의 전압 레벨에 따라 그 폭(W1~W3)이 가변되는 구동신호를 발생한다. 따라서, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린(TSP)의 RC 딜레이가 클수록 변조신호의 전압을 높이는 방법으로 RC 딜레이에 비례하는 폭을 가지는 구동신호를 발생할 수 있다. Referring to FIGS. 14 and 15, the driving signal generator may be implemented by a pulse width modulation (PWM) circuit. The PWM circuit can be simply implemented with a comparator (COMP). A modulating signal and a saw-tooth wave are input to the comparator COMP. The comparator COMP generates a high potential output when the voltage of the modulation signal is higher than the voltage of the sawtooth signal, and generates a driving signal whose widths W1 to W3 vary according to the voltage level of the modulation signal. Accordingly, the touch sensing system of the present invention can generate a driving signal having a width proportional to the RC delay by increasing the voltage of the modulation signal as the RC delay of the touch screen (TSP) increases.

도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동신호를 보여 주는 파형도들이다. 16 and 17 are waveform diagrams showing driving signals according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 터치 센싱 시스템은 도 16과 같이 구동신호의 개수를 터치 스크린(TSP)의 RC 딜레이에 비례하여 제어할 수 있다. 이 경우, 터치 스크린(TSP)에서 RC 딜레이가 큰 터치 센서(Cm)에는 RC 딜레이가 작은 터치 센서에 비하여 같은 시간에 인가되는 구동 신호의 개수가 많아진다. 구동신호의 개수가 많아질수록 터치 센서들(Cm)의 충전양도 많아진다. 본 발명의 터치 센싱 시스템은 펄스 주파수 변조(Pulse Frequency Modulation, PFM) 회로 또는 펄스 위치 변조(Pulse Position Modulation, PPM)를 이용하여 도 16과 같은 구동신호를 발생할 수 있다. The touch sensing system of the present invention can control the number of driving signals in proportion to the RC delay of the touch screen TSP as shown in FIG. In this case, the number of driving signals applied to the touch sensor Cm having a large RC delay in the touch screen TSP is larger than that of the touch sensor having a small RC delay in the same time. As the number of driving signals increases, the charging amount of the touch sensors Cm increases. The touch sensing system of the present invention can generate a driving signal as shown in FIG. 16 using a Pulse Frequency Modulation (PFM) circuit or Pulse Position Modulation (PPM).

본 발명의 터치 센싱 시스템은 도 17과 같이 구동신호의 전압(V1~V3)을 터치 스크린(TSP)의 RC 딜레이에 비례하여 제어할 수 있다. 이 경우, 터치 스크린(TSP)에서 RC 딜레이가 큰 터치 센서(Cm)에는 RC 딜레이가 작은 터치 센서에 비하여 더 높은 전압의 구동 신호가 인가된다. 구동신호의 전압이 높을수록 터치 센서들(Cm)의 충전양도 많아진다. 본 발명의 터치 센싱 시스템은 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM) 회로를 이용하여 도 17과 같은 구동신호를 발생할 수 있다. The touch sensing system of the present invention can control the voltages V1 to V3 of the driving signal in proportion to the RC delay of the touch screen TSP as shown in FIG. In this case, a driving signal of a higher voltage is applied to the touch sensor Cm having a large RC delay in the touch screen TSP, as compared with a touch sensor having a small RC delay. The higher the voltage of the driving signal is, the more the charging amount of the touch sensors Cm is increased. The touch sensing system of the present invention can generate a driving signal as shown in FIG. 17 using a Pulse Amplitude Modulation (PAM) circuit.

도 16 및 도 17과 같은 구동신호는 도 11 및 도 12와 같이 블록별로 제어될 수 있다. 본 발명의 터치 센싱 시스템은 도 12, 도 13 및 도 14에 도시된 구동신호의 특성을 조합하여 RC 딜레이를 보상할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 구동신호의 폭, 개수, 전압 중 둘 이상을 터치 스크린(TSP)의 RC 딜레이에 비례하여 제어할 수도 있다. 16 and 17 may be controlled on a block-by-block basis as shown in FIGS. 11 and 12. FIG. The touch sensing system of the present invention can compensate the RC delay by combining the characteristics of the driving signals shown in Figs. 12, 13, and 14. Fig. For example, the touch sensing system of the present invention may control two or more of the width, number, and voltage of the driving signal in proportion to the RC delay of the touch screen (TSP).

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 : 알고리즘 실행부DIS: 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: Algorithm execution unit

Claims (6)

터치 센서들을 포함하는 터치 스크린; 및
상기 터치 센서들에 구동신호를 인가하는 터치 센싱회로를 포함하고,
상기 구동신호의 폭, 개수, 전압 중 하나 이상이 상기 터치 스크린의 RC 딜레이에 비례하여 제어되는 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,
Wherein at least one of a width, a number, and a voltage of the driving signal is controlled in proportion to an RC delay of the touch screen. 제 1 항에 있어서,
상기 터치 스크린은 다수의 블록들로 분할되고,
상기 블록들 각각은 상기 구동신호가 인가된 2 이상의 라인들을 포함하고,
하나의 블록 내에서 상기 구동 신호의 폭, 개수, 전압이 동일하고,
상기 블록들 간에 상기 구동신호의 폭, 개수, 전압 중 하나 이상이 다른 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템. The method according to claim 1,
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,
The width, the number, and the voltage of the driving signal in one block are the same,
Wherein at least one of a width, a number, and a voltage of the drive signal is different between the blocks. 제 2 항에 있어서,
상기 구동신호의 폭이 상기 터치 스크린의 RC 딜레이에 비례하여 커지는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템. 3. The method of claim 2,
Wherein a width of the driving signal is increased in proportion to an RC delay of the touch screen. 제 2 항에 있어서,
상기 구동신호의 개수가 상기 터치 스크린의 RC 딜레이에 비례하여 많아지는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템. 3. The method of claim 2,
Wherein the number of the driving signals is increased in proportion to the RC delay of the touch screen. 제 2 항에 있어서,
상기 구동신호의 전압이 상기 터치 스크린의 RC 딜레이에 비례하여 높아지는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템. 3. The method of claim 2,
Wherein a voltage of the driving signal is increased in proportion to an RC delay of the touch screen. 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린과, 상기 터치 센서들에 구동신호를 인가하는 터치 센싱회로를 포함하는 터치 센싱 시스템의 구동 방법에 있어서,
상기 구동신호의 폭, 개수, 전압 중 하나 이상을 상기 터치 스크린의 RC 딜레이에 비례하여 제어하는 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,
Wherein at least one of a width, a number, and a voltage of the driving signal is controlled in proportion to an RC delay of the touch screen.
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