KR20140068535A

KR20140068535A - 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법

Info

Publication number: KR20140068535A
Application number: KR1020120136143A
Authority: KR
Inventors: 김영규
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2014-06-09
Also published as: KR101942849B1

Abstract

본 발명은 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린; 및 터치 스크린을 구동하는 터치 스크린 구동회로를 포함하되, 터치 스크린 구동회로는 터치 스크린의 첫 번째 터치 발생시 얻어진 제1터치 원시 데이터와 첫 번째 터치를 유지한 상태에서 위치가 이동된 이후에 얻어진 제2터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 달리하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치를 제공한다.

Description

터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법{ELECTRONIC DEVICE HAVING A TOUCH SENSOR AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법에 관한 것이다.

각종 전자장치 예컨대 가전기기나 휴대용 정보기기는 경량화, 슬림화 추세에 따라 사용자의 입력 수단이 버튼형 스위치에서 터치 센서로 대체되고 있다. 이에 따라, 최근 출시되는 표시장치 등과 같은 전자장치는 터치 센서(또는 터치 스크린)를 갖는다.

터치 센서 중 하나인 정전 용량 방식은 사람의 손가락이나 전도성 물질이 접촉 또는 근접하면 상호 용량(mutual capacitance)의 변화를 센싱하여 터치의 유무 및 좌표를 인식할 수 있다. 이때, 상호 용량의 변화를 측정하고 터치에 대한 정보를 판단하기 위해서는 터치 스크린의 각 센서 노드를 설정하고, 구동신호를 출력하고, 터치 스크린의 상호 용량의 변화를 센싱하고 데이터를 이진화하는 등의 과정이 진행된다.

정전 용량 방식은 사람의 손가락이나 전도성 물질에 의해 변환된 상호 용량을 센싱하고 센싱된 신호의 피크 레벨이 임계값 이상일 경우에만 터치로 분류하고 이에 대한 터치 리포트를 제출한다. 정전 용량 방식은 실제 터치 포인트가 아닌 영역에서 나타나는 노이즈 등을 제거한 후 터치 리포트를 제출하기 위해 터치 인식 알고리즘의 계산 결과와 터치 좌표 데이터를 버퍼 메모리에 일시 저장하고 있다.

종래 정전 용량 방식은 노이즈 제거 등을 위해 일정 프레임 지연 후 버퍼 메모리에 저장된 터치 좌표를 호스트 시스템에 전송한다. 그런데 종래 정전 용량 방식은 사용자가 일정 프레임 동안 터치를 유지하지 않고 클릭 방식으로 짧은(또는 빠른) 터치를 할 경우, 터치로 인식되지 않는바 이의 개선이 요구된다.

상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 클릭 방식으로 짧은(또는 빠른) 터치를 할 경우에도 터치를 인식할 수 있는 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린; 및 터치 스크린을 구동하는 터치 스크린 구동회로를 포함하되, 터치 스크린 구동회로는 터치 스크린의 첫 번째 터치 발생시 얻어진 제1터치 원시 데이터와 첫 번째 터치를 유지한 상태에서 위치가 이동된 이후에 얻어진 제2터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 달리하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치를 제공한다.

터치 스크린 구동회로는 제N프레임 구간에 제1터치 원시 데이터가 얻어지면 제N+1프레임 구간에 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트를 출력할 수 있다.

터치 스크린 구동회로는 제1터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 생략하고 제2터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 수행할 수 있다.

터치 스크린 구동회로는 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트를 J(J는 1 이상 정수) 프레임 구간 동안 출력할 수 있다.

터치 스크린 구동회로는 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트를 3 프레임 구간 동안 출력할 수 있다.

터치 스크린 구동회로는 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트가 1 프레임 이후 출력되고 이후 2 프레임 구간 동안 더 출력됨에 따라 현재 터치된 위치보다 2 프레임 늦은 과거의 터치 리포트가 출력될 수 있다.

다른 측면에서 본 발명은 터치 스크린에 구동신호를 인가하고 터치 스크린을 센싱하는 터치 센싱 단계; 터치 센서들에 터치가 발생하면 첫 번째 터치에 의해 얻어진 제1터치 원시 데이터인지 또는 첫 번째 터치를 유지한 상태에서 위치가 이동된 이후에 얻어진 제2터치 원시 데이터인지 판단하는 단계; 및 터치 원시 데이터에 대한 식별 번호와 좌표 정보를 포함하는 터치 리포트를 출력하는 단계를 포함하되, 터치 리포트를 출력하는 단계는 제1터치 원시 데이터와 제2터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 달리하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법을 제공한다.

터치 리포트를 출력하는 단계는 제N프레임 구간에 제1터치 원시 데이터가 얻어지면 제N+1프레임 구간에 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트를 출력할 수 있다.

터치 리포트를 출력하는 단계는 제1터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 생략하고 제2터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 수행할 수 있다.

터치 리포트를 출력하는 단계는 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트를 J(J는 1 이상 정수) 프레임 구간 동안 출력할 수 있다.

터치 리포트를 출력하는 단계는 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트를 3 프레임 구간 동안 출력할 수 있다.

터치 리포트를 출력하는 단계는 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트가 1 프레임 이후 출력되고 이후 2 프레임 구간 동안 더 출력됨에 따라 현재 터치된 위치보다 2 프레임 늦은 과거의 터치 리포트가 출력될 수 있다.

본 발명은 클릭 방식으로 짧은(또는 빠른) 터치를 할 경우에도 터치를 인식할 수 있는 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린의 등가 회로도.
도 3 내지 도 5는 액정표시패널과 터치 스크린의 다양한 조합 형태를 나타낸 도면들.
도 6 및 도 7은 고스트 노이즈를 설명하기 위한 도면들.
도 8은 터치 스크린을 클릭 방식으로 빠른 터치를 하는 예시도.
도 9는 터치 스크린을 클릭 방식으로 빠른 터치를 할 때에 따른 좌표 전송방법의 흐름도를 나타낸 예시도.
도 10은 도 8의 좌표 전송방법을 시간축 상에 나타낸 예시도.
도 11은 터치 스크린을 터치하고 일정 프레임 동안 드래깅을 하는 예시도.
도 12는 터치 스크린을 터치하고 일정 프레임 동안 드래깅을 할 때에 따른 좌표 전송방법의 흐름도를 나타낸 예시도.
도 13은 도 11의 좌표 전송방법을 시간축 상에 나타낸 예시도.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린의 등가 회로도이며, 도 3 내지 도 5는 액정표시패널과 터치 스크린의 다양한 조합 형태를 나타낸 도면들이고, 도 6 및 도 7은 고스트 노이즈를 설명하기 위한 도면들이다.

본 발명의 터치 센서를 갖는 전자장치는 텔레비젼, 셋톱박스, 네비게이션, 영상 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터 및 모바일폰 등으로 구현된다. 본 발명의 터치 센서를 갖는 전자장치는 표시패널을 기반으로 구현된다. 표시패널은 액정표시패널, 유기발광표시패널, 전기영동표시패널, 플라즈마표시패널 등의 평판표시패널이 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 다만, 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 액정표시패널을 예로 설명한다.

터치 센서를 갖는 전자장치는 호스트 시스템(50), 타이밍 콘트롤러(20), 데이터 구동회로(12), 스캔 구동회로(14), 액정표시패널(DIS), 터치 스크린(TSP) 및 터치 스크린 구동회로(30, 40)를 포함한다.

호스트 시스템(50)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하며, 이는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(50)은 디지털 비디오 데이터와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 타이밍 콘트롤러(20)로 전송한다. 호스트 시스템(50)은 터치 좌표 검출부(40)로부터 입력된 터치 입력 위치의 좌표 정보(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.

타이밍 콘트롤러(20)는 호스트 시스템(50)으로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 공급받고, 이를 기반으로 데이터 구동회로(12)와 스캔 구동회로(14)를 제어한다.

타이밍 콘트롤러(20)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등의 스캔 타이밍 제어신호를 기반으로 스캔 구동회로(14)를 제어한다. 타이밍 콘트롤러(20)는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL) 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등의 데이터 타이밍 제어신호를 기반으로 데이터 구동회로(12)를 제어한다.

데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 생성한다. 데이터 구동회로(12)는 데이터라인들(D1~Dm)을 통해 데이터전압을 공급한다.

스캔 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 순차적으로 생성한다. 스캔 구동회로(14)는 게이트라인들(G1~Gn)을 통해 게이트펄스를 공급한다.

액정표시패널(DIS)은 스캔 구동회로(14)로부터 공급된 게이트펄스와 데이터 구동회로(12)로부터 공급된 데이터전압을 기반으로 영상을 표시한다. 액정표시패널(DIS)은 두 장의 기판(GLS1, GLS2) 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 액정표시패널(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.

액정표시패널(DIS)의 서브 픽셀들은 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수)과 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수)에 의해 정의된다. 하나의 서브 픽셀은 데이터라인과 게이트라인의 교차부들에 형성된 TFT(Thin Film Transistor), 데이터전압을 충전하는 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다.

액정표시패널(DIS)의 상부 기판(GLS1)에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 액정표시패널(DIS)의 하부 기판(GLS2)은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우, 블랙매트릭스와 컬러필터는 액정표시패널(DIS)의 하부 기판(GLS2)에 형성될 수 있다. 공통전압이 공급되는 공통전극은 액정표시패널(DIS)의 상부 기판(GLS1)이나 하부 기판(GLS2)에 형성될 수 있다. 액정표시패널(DIS)의 상부 기판(GLS1)과 하부 기판(GLS2)에는 각각 편광판(POL1, POL2)이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

액정표시패널(DIS)의 상부 기판(GLS1)과 하부 기판(GLS2) 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다. 액정표시패널(DIS)의 하부 편광판(POL2)의 배면 아래에는 백라이트 유닛이 배치된다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type)으로 구현되어 액정표시패널(DIS)에 광을 제공한다.

터치 스크린(TSP)은 Tx 라인들(Tx1~Txj, j는 n 보다 작은 양의 정수), Tx 라인들(Tx1~Txj)과 교차하는 Rx 라인들(Rx1~Rxi, i는 m 보다 작은 양의 정수), 및 Tx 라인들(Tx1~Txj)과 Rx 라인들(Rx1~Rxi)의 교차부들에 형성된 i×j 개의 터치 센서들(Cts)을 포함한다. 터치 센서(Cts)들은 등가회로로 볼 때, 각각 정전 용량(capacitance)을 포함한다.

정전 용량은 자기(Self) 정전 용량이나 상호(Mutual)정전 용량으로 구분될 수 있다. 자기 정전 용량은 한 방향으로 형성된 단층의 도체 배선을 따라 형성된다. 상호 정전 용량은 직교하는 두 도체 배선들 사이에 형성된다. 실시예에서는 상호 정전 용량 방식의 터치 스크린을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

터치 스크린(TSP)은 도 3과 같이 액정표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 위치하는 형태로 구현될 수 있다. 터치 스크린(TSP)은 도 4와 같이 액정표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 위치하는 형태로 구현될 수 있다. 터치 스크린(TSP)은 도 5와 같이 액정표시패널(DIS)의 내부에 내장되도록 하부 기판(GLS2)의 화소전극(PIX)과 터치 센서(Cts)가 함께 위치하는 형태로 구현될 수 있다.

터치 스크린 구동회로(30, 40)는 터치 센서들(Cts)에 구동신호를 공급하여 터치 입력 전후의 터치 센서의 전압 변화를 센싱하고, 그 전압 변화를 소정의 터치 임계값과 비교하여 터치 입력 위치를 검출한다. 터치 스크린 구동회로(30, 40)는 터치 입력 위치의 좌표를 산출한다.

터치 센싱회로(30)는 Tx 구동회로(32), Rx 구동회로(34), Tx/Rx 콘트롤러(38) 등을 포함한다. 터치 센싱회로(30)는 Tx 구동회로(32)를 이용하여 Tx 라인들(Tx1~Txj)을 통해 터치 센서들(Cts)에 구동신호를 인가하고, 구동신호에 동기하여 Rx 라인들(Rx1~Rxi)과 Rx 구동회로(34)를 통해 터치 센서들(Cts)의 전압을 센싱하여 터치 원시 데이터(Touch raw data)를 출력한다. 구동신호는 펄스, 정현파, 삼각파 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 터치 센싱회로(30)는 하나의 ROIC(Read-out Integrated Circuit)로 집적될 수 있다.

Tx 구동회로(32)는 Tx/Rx 콘트롤러(38)로부터의 Tx 셋업신호에 응답하여 구동신호를 출력할 Tx 채널을 선택하고, 선택된 Tx 채널과 연결된 Tx 라인들(Tx1~Txj)에 구동신호를 인가한다. Tx 라인들(Tx1~Txj)은 구동신호의 고전위 구간 동안 충전되어 터치 센서들(Cts)에 전하를 공급한다. 구동신호는 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서들(Cts)의 전압이 Rx 구동회로(34)에 내장된 적분기(Integrator)의 커패시터에 누적될 수 있도록 Tx 라인들(Tx1~Txj) 각각에 N(N은 이상의 양의 정수)회 연속 공급될 수 있다.

Rx 구동회로(34)는 Tx/Rx 콘트롤러(38)로부터의 Rx 셋업신호에 응답하여 터치 센서의 전압을 수신할 Rx 라인들을 선택하여, 구동 신호에 동기하여 선택된 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서(Cts)의 출력 전압을 수신하여 샘플링한다. 그리고 Rx 구동회로(34)는 샘플링한 전압을 적분기의 커패시터에 누적하고, 그 커패시터의 전압을 아날로그-디지털 변환기(Analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 이용하여 디지털 데이터로 변환하여 그 디지털 데이터를 터치 원시 데이터(Touch raw data)로서 출력한다.

Tx/Rx 콘트롤러(38)는 터치 좌표 검출부(40)로부터의 Tx 셋업신호와 Rx 셋업신호에 응답하여 Tx 채널과 Rx 채널 설정을 제어하고 Tx 구동부(32)와 Rx 구동부(34)를 동기시킨다.

터치 좌표 검출부(40)는 좌표 계산부(46)와 버퍼 메모리(45) 등을 포함한다. 좌표 계산부(46)는 Tx/Rx 콘트롤러(38)에 Tx 셋업신호와 Rx 셋업신호를 공급하고 Rx 구동회로(34)의 ADC를 동작시키기 위한 ADC 클럭신호를 Rx 구동회로(34)에 공급한다. 좌표 계산부(46)는 Rx 구동회로(34)로부터 공급된 터치 원시 데이터들을 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석한다. 좌표 계산부(46)는 터치 인식 알고리즘을 이용하여 터치 원시 데이터들 중 터치 임계값 이상만 터치 센서들(Cts)로부터 얻어진 터치 데이터로 판단한다. 좌표 계산부(46)는 터치 임계값 이상의 터치 데이터들 각각에 식별 번호를 부여하고 터치 입력 위치들 각각에 대한 좌표를 산출한다. 터치 좌표 검출부(40)는 노이즈 제거 등을 위해 터치 인식 알고리즘의 산출 결과와 터치 좌표 데이터를 버퍼 메모리(45)에 일시 저장한 후 각각의 식별 번호와 좌표 정보(XY)를 포함하는 터치 리포트를 산출하고 호스트 시스템(50)으로 전송한다. 터치 좌표 검출부(40)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.

한편, 종래 터치 센서를 갖는 전자장치는 실제 터치 위치가 아닌 영역에서 나타나는 노이즈 등을 제거하기 위해 터치 인식 알고리즘의 산출 결과와 터치 좌표 데이터를 버퍼 메모리에 일시 저장하고 있는데, 이에 따른 문제를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 6 내지 도 7은 종래 터치 센서를 갖는 전자장치의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

도 6의 (a)와 같이 사용자가 손가락(F) 등을 이용하여 터치 스크린(TSP)을 터치하고 일정 프레임 동안 터치 상태를 유지하면, 터치 좌표 데이터는 산출 및 전송된다. 이때, 터치 위치는 도 7과 같이 N프레임(N Frame) 구간에 센싱되었다 하더라도 N+3프레임(N+3 Frame) 구간에 와서야 산출 및 전송된다. 그 이유는 좌표 계산부가 N프레임(N Frame) 구간부터 N+2프레임(N+2 Frame)까지 수신된 터치 원시 데이터를 버퍼 메모리에 저장하고 노이즈(임펄스 등을 포함하는 랜덤 노이즈) 제거 등을 위한 노이즈 필터링(N Frame 노이즈 필터링 수행)을 수행하기 때문이다. 이로 인하여, N프레임(N Frame) 구간의 터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트는 노이즈 필터링 과정에 따라 대략 3 프레임 지연된 후 호스트 시스템에 전송된다.

그런데, 도 6의 (b)와 같이 사용자가 손가락(F) 등을 이용하여 터치 스크린(TSP)을 클릭 방식으로 짧게(또는 빠르게) 터치한 후 손가락(F) 등을 때면, 터치 좌표 데이터는 미산출 및 미전송된다. 그 이유는 노이즈 제거 등을 위하여 터치 센싱 기간으로 설정된 프레임 기간을 만족하지 않기 때문이다. 따라서, 종래 터치 센서를 갖는 전자장치는 노이즈 제거 등을 위하여 대략 3 프레임 동안에 얻어진 터치 원시 데이터를 비교하므로, 그 기간 동안 터치 상태를 유지해야만 실제 터치로 검출된다. 즉, 종래 터치 센서를 갖는 전자장치는 N프레임(N Frame) 구간에 일어난 짧은 터치는 노이즈로 검출되기 때문에 터치로 인식되지 않는다.

그러므로, 본 발명은 사용자가 일정 프레임 동안 터치를 유지하지 않고 클릭 방식으로 짧은(또는 빠른) 터치를 할 경우 터치로 인식되지 않는 문제 등을 다음과 같이 개선한다.

도 8은 터치 스크린을 클릭 방식으로 빠른 터치를 하는 예시도이고, 도 9는 터치 스크린을 클릭 방식으로 빠른 터치를 할 때에 따른 좌표 전송방법의 흐름도를 나타낸 예시도이며, 도 10은 도 8의 좌표 전송방법을 시간축 상에 나타낸 예시도이다.

이하, 터치 스크린을 클릭 방식으로 빠른 터치를 했을 때에 대한 설명의 이해를 돕기 위해 도 1, 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다.

사용자는 터치 스크린(TSP)을 클릭 방식으로 빠르게 터치한 후 손가락(F) 등을 땔 수 있다. 이때, 터치 스크린 구동회로는 터치 유무를 판단하기 위한 센싱 동작부터 터치 좌표를 산출하는 동작 등의 과정은 다음과 같이 이루어진다.

터치 스크린 구동회로(30, 40)는 터치 스크린(TSP)의 터치 유무를 판단하기 위한 제1터치 센싱 동작을 수행한다.(S110) 제1터치 센싱 동작이 수행되는 동안 Tx 구동회로(32)는 Tx 라인들(Tx1~Txj)에 구동신호를 인가하고, Rx 구동회로(34)는 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서(Cts)의 출력 전압을 수신하고 샘플링한다.

사용자가 손가락(F) 등을 이용하여 터치 스크린(TSP)을 터치하지 않으면(S120, N), 제1터치 센싱 동작은 사용자의 터치가 이루어질 때까지 반복된다. 사용자가 터치 스크린(TSP)을 터치하지 않으면(S120, N), 터치 센서(Cts)들의 정전 용량에 변화가 발생하지 않는다.

사용자가 N프레임(N Frame) 구간에 터치 스크린(TSP)을 클릭 방식으로 빠르게 터치한 후 손가락(F) 등을 때면(S120, Y), Rx 구동회로(34)는 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서(Cts)의 출력 전압을 수신하고 샘플링한다. Rx 구동회로(34)는 샘플링한 전압을 적분기의 커패시터에 누적하고, 그 커패시터의 전압을 터치 원시 데이터로서 출력한다. 좌표 계산부(46)는 Rx 구동회로(34)로부터 N프레임(N Frame) 구간의 터치 원시 데이터들을 공급받고, 이를 버퍼 메모리(45)에 저장한다.

좌표 계산부(46)는 N+1프레임(N+1 Frame) 구간 동안 버퍼 메모리(45)에 저장된 터치 원시 데이터들에 대한 식별 번호와 좌표 정보(XY)를 포함하는 터치 리포트를 산출하고 호스트 시스템(50)으로 전송한다.(S130) 이와 병렬적으로, 터치 스크린 구동회로(30, 40)는 N+1프레임(N+1 Frame) 구간 동안 터치 스크린(TSP)의 터치 유무를 판단하기 위한 제2터치 센싱 동작을 수행한다.(S140) 도시된 도면에서는 터치 좌표 산출 및 전송 단계(S130)와 제2터치 센싱 단계(S140)가 동일한 시점에 이루어지는 것으로 도시하였다. 그러나 터치 좌표 산출 및 전송 단계(S130)는 제2터치 센싱 단계(S140)보다 앞설 수 있고, 제2터치 센싱 단계(S140)가 수행되는 과정과 중첩하여 병렬적으로 이루어질 수 있다.

터치 좌표 산출 및 전송 단계(S130)에서 좌표 계산부(46)는 N+1프레임(N+1 Frame) 구간 동안 버퍼 메모리(45)에 저장된 N프레임(N Frame) 구간의 터치 원시 데이터들을 터치 인식 알고리즘을 기반으로 분석한다. 좌표 계산부(46)는 N프레임(N Frame) 구간의 터치 원시 데이터들 중 터치 임계값 이상의 터치 데이터들 각각에 식별 번호를 부여하고 터치 입력 위치들 각각에 대한 좌표를 산출한다.

한편, 좌표 계산부(46)는 N프레임(N Frame) 구간의 터치 원시 데이터들에 대한 노이즈(임펄스 등을 포함하는 랜덤 노이즈) 제거를 위한 노이즈 필터링을 미수행(달리 설명하면 생략)한다. 노이즈 필터링을 미수행한다는 것은 노이즈 제거 등을 위하여 대략 3 프레임 동안에 얻어진 터치 원시 데이터를 비교하는 과정을 생략한다는 것을 의미한다. 즉, N프레임(N Frame) 구간의 터치 원시 데이터들은 지속적으로 버퍼 메모리(45)에 저장되지 않고 터치 리포트를 산출하기 위해 일시적으로만 저장됨을 의미한다.

위와 같이 첫 번째 터치 발생시 얻어진 터치 원시 데이터에 한하여 노이즈 필터링을 미수행하는 이유는 터치 스크린(TSP)의 경우, 노 터치 상태(사용자가 터치 스크린을 터치하지 않은 상태)를 유지하는 중 사용자에 의해 첫 번째 터치가 발생할 때 노이즈(임펄스 등을 포함하는 랜덤 노이즈)가 발생하지 않는다는 실험 결과를 얻었기 때문이다.

위의 실험 결과를 바탕으로, 사용자가 손가락(F) 등을 이용하여 첫 번째 터치를 클릭 방식으로 짧게(또는 빠르게) 터치하면 좌표 계산부(46)는 노이즈 필터링을 미수행한다. 위와 같은 상황에서 노이즈 필터링을 미수행하면, 사용자가 터치를 클릭 방식으로 짧게(또는 빠르게) 터치하더라도 이때 발생된 터치 원시 데이터들은 터치로 인식된다.

따라서, 본 발명은 사용자가 일정 프레임 동안 터치를 유지하지 않고 클릭 방식으로 짧은(또는 빠른) 터치를 할 경우에도 터치로 인식할 수 있도록 첫 번째 터치에서 얻어진 터치 원시 데이터에 한하여 노이즈 필터링을 미수행한다. 이와 달리, 사용자가 손가락(F) 등을 이용하여 첫 번째 터치를 한 이후 터치 상태를 유지하며 일정 프레임 동안 드래깅(dragging)(또는 드로우윙(drawing)으로 설명될 수 있으나, 이하에서는 드래깅으로 함)하면 터치 스크린 구동회로(30, 40)는 다음과 같이 동작하게 된다.

이하, 터치 스크린을 터치하고 일정 프레임 동안 드래깅을 했을 때에 대한 설명의 이해를 돕기 위해 도 1, 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다.

도 11은 터치 스크린을 터치하고 일정 프레임 동안 드래깅을 하는 예시도이고, 도 12는 터치 스크린을 터치하고 일정 프레임 동안 드래깅을 할 때에 따른 좌표 전송방법의 흐름도를 나타낸 예시도이며, 도 13은 도 11의 좌표 전송방법을 시간축 상에 나타낸 예시도이다.

사용자는 N프레임(N Frame) 구간에 터치 스크린(TSP)을 터치한 상태에서 손가락(F) 등을 A지점(A)에서 B지점(B)으로 일정 프레임 동안 드래깅할 수 있다. 이 경우, Rx 구동회로(34)는 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 N프레임(N Frame) 구간부터 N+9프레임(N+9 Frame) 구간까지 터치 센서(Cts)의 출력 전압을 수신하고 샘플링한다. Rx 구동회로(34)는 샘플링한 전압을 적분기의 커패시터에 누적하고, 그 커패시터의 전압을 터치 원시 데이터로서 출력한다.

좌표 계산부(46)는 Rx 구동회로(34)로부터 N프레임(N Frame) 구간부터 N+9프레임(N+9 Frame) 구간까지 발생한 터치 원시 데이터들을 프레임별로 공급받고, 이를 버퍼 메모리(45)에 저장한다. 좌표 계산부(46)는 N프레임(N Frame) 구간부터 N+9프레임(N+9 Frame) 구간 동안 버퍼 메모리(45)에 저장된 터치 원시 데이터들에 대한 식별 번호와 좌표 정보(XY)를 포함하는 터치 리포트를 산출하고 호스트 시스템(50)으로 전송한다. 이때, 터치 스크린 구동회로는 N프레임(N Frame) 구간부터 N+9프레임(N+9 Frame) 구간까지의 터치 유무를 판단하기 위한 센싱 동작부터 터치 좌표를 산출하는 동작 등의 과정은 다음과 같이 이루어진다.

터치 스크린 구동회로(30, 40)는 터치 스크린(TSP)의 터치 유무를 판단하기 위한 제1터치 센싱 동작을 수행한다.(S210) 제1터치 센싱 동작이 수행되는 동안 Tx 구동회로(32)는 Tx 라인들(Tx1~Txj)에 구동신호를 인가하고, Rx 구동회로(34)는 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서(Cts)의 출력 전압을 수신하고 샘플링한다.

사용자가 손가락(F) 등을 이용하여 터치 스크린(TSP)을 터치하지 않으면(S220, N), 제1터치 센싱 동작은 사용자의 터치가 이루어질 때까지 반복된다. 사용자가 터치 스크린(TSP)을 터치하지 않으면(S220, N), 터치 센서(Cts)들의 정전 용량에 변화가 발생하지 않는다.

사용자가 N프레임(N Frame) 구간에 터치 스크린(TSP)을 첫 번째로 터치하면(S220, Y), Rx 구동회로(34)는 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서(Cts)의 출력 전압을 수신하고 샘플링한다. Rx 구동회로(34)는 샘플링한 전압을 적분기의 커패시터에 누적하고, 그 커패시터의 전압을 터치 원시 데이터로서 출력한다. 좌표 계산부(46)는 Rx 구동회로(34)로부터 N프레임(N Frame) 구간에 발생한 터치 원시 데이터들을 공급받고, 이를 버퍼 메모리(45)의 제1저장소에 저장한다.

좌표 계산부(46)는 N+1프레임(N+1 Frame) 구간 동안 버퍼 메모리(45)에 저장된 N프레임(N Frame) 구간의 터치 원시 데이터들에 대한 노이즈 필터링을 미수행하고, 식별 번호와 좌표 정보(XY)를 포함하는 터치 리포트를 산출하고 호스트 시스템(50)으로 전송한다.(S230) 이와 병렬적으로, 터치 스크린 구동회로(30, 40)는 N+1프레임(N+1 Frame) 구간 동안 터치 스크린(TSP)의 터치 유무를 판단하기 위한 제2터치 센싱 동작을 수행한다.(S240)

제2터치 센싱 동작이 수행되는 동안 사용자가 터치 스크린(TSP)에 대한 첫 번째 터치를 유지한 상태로 드래깅하지 않으면(또는 터치 상태를 유지하지 않으면)(S250, N), 제2터치 센싱 이후의 동작은 제1터치 센싱 동작 이후와 같아진다.

이와 달리, 제2터치 센싱 동작이 수행되는 동안 사용자가 터치 스크린(TSP)에 대한 첫 번째 터치를 유지한 상태로 드래깅하면(또는 터치 상태를 유지하면)(S250, Y), Rx 구동회로(34)는 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서(Cts)의 출력 전압을 수신하고 샘플링한다. Rx 구동회로(34)는 샘플링한 전압을 적분기의 커패시터에 누적하고, 그 커패시터의 전압을 터치 원시 데이터로서 출력한다. 좌표 계산부(46)는 Rx 구동회로(34)로부터 N+1프레임(N+1 Frame) 구간에 발생한 터치 원시 데이터들을 공급받고, 이를 버퍼 메모리(45)의 제2저장소에 저장한다.

좌표 계산부(46)는 버퍼 메모리(45)의 제1저장소에 저장된 N프레임(N Frame) 구간의 터치 원시 데이터들에 대한 식별 번호와 좌표 정보(XY)를 포함하는 터치 리포트를 산출하고 호스트 시스템(50)으로 전송한다. 또한, 좌표 계산부(46)는 버퍼 메모리(45)의 제2저장소에 저장된 N+1프레임(N+1 Frame) 구간의 터치 원시 데이터들에 대한 노이즈 필터링을 수행한다.(S260) 이와 병렬적으로, 터치 스크린 구동회로(30, 40)는 N+2프레임(N+2 Frame) 구간 동안 터치 스크린(TSP)의 터치 유무를 판단하기 위한 제3터치 센싱 동작을 수행한다.(S270)

위와 같은 동작 흐름에 의하면, 제3터치 센싱 동작이 수행되는 동안 사용자가 터치 스크린(TSP)에 대한 첫 번째 터치를 유지한 상태로 계속 드래깅하면(또는 터치 상태를 계속 유지하면), 제3터치 센싱 이후의 동작은 제2터치 센싱 동작 이후와 같아지므로 이에 대한 설명은 생략한다.

위의 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명은 터치 스크린(TSP)에 첫 번째 터치가 이루어지면 첫 번째 터치 위치에서 얻어진 터치 원시 데이터에 대해서만 노이즈 필터링을 미수행한다. 그러나 첫 번째 터치가 유지된 상태로 위치를 이동시키는 등의 드래깅이 이루어지면 두 번째 터치 위치 이후에서 얻어진 터치 원시 데이터에 대해서는 노이즈 필터링을 수행한다. 이하, 일부 구간의 예를 통해 프레임별 출력 양상에 대해 설명한다.

좌표 계산부(46)는 N프레임(N Frame) 구간에 발생한 터치가 첫 번째 터치에 따른 제1위치(1)이므로, N프레임(N Frame) 구간의 터치 원시 데이터들에 대한 노이즈(임펄스 등을 포함하는 랜덤 노이즈) 제거를 위한 노이즈 필터링을 미수행한다. 이로 인하여, 좌표 계산부(46)는 N+2프레임(N+2 Frame)에 대한 터치 센싱이 종료되는 제3터치 센싱 구간에 N프레임(N Frame) 구간의 터치 원시 데이터들에 대한 식별 번호와 좌표 정보(XY)를 포함하는 터치 리포트를 산출하고 호스트 시스템(50)으로 전송한다. 좌표 계산부(46)는 총 3 프레임 구간에 걸쳐 이전의 터치 센싱에 의해 얻어진 터치 원시 데이터들에 대한 식별 번호와 좌표 정보(XY)를 포함하는 터치 리포트를 산출하고 호스트 시스템(50)으로 전송한다.

좌표 계산부(46)는 N+1프레임(N+1 Frame) 구간에 발생한 터치가 첫 번째 터치를 유지한 상태로 드래깅한 제2위치(2)이므로, N+1프레임(N+1 Frame) 구간의 터치 원시 데이터들에 대한 노이즈(임펄스 등을 포함하는 랜덤 노이즈) 제거를 위한 노이즈 필터링을 수행한다. 이로 인하여, 좌표 계산부(46)는 N+3프레임(N+3 Frame)에 대한 터치 센싱이 종료되는 제4터치 센싱 구간에 N+1프레임(N+1 Frame) 구간의 터치 원시 데이터들에 대한 식별 번호와 좌표 정보(XY)를 포함하는 터치 리포트를 산출하고 호스트 시스템(50)으로 전송한다. 좌표 계산부(46)는 N+1프레임(N+1 Frame) 구간부터 N+3프레임(N+3 Frame)까지 터치 원시 데이터들에 대한 노이즈(임펄스 등을 포함하는 랜덤 노이즈) 제거를 위한 노이즈 필터링을 수행한다.

좌표 계산부(46)는 N+2프레임(N+2 Frame) 구간에 발생한 터치가 첫 번째 터치를 유지한 상태로 드래깅한 제3위치(3)이므로, N+2프레임(N+2 Frame) 구간의 터치 원시 데이터들에 대한 노이즈(임펄스 등을 포함하는 랜덤 노이즈) 제거를 위한 노이즈 필터링을 수행한다. 이로 인하여, 좌표 계산부(46)는 N+4프레임(N+4 Frame)에 대한 터치 센싱이 종료되는 제5터치 센싱 구간에 N+2프레임(N+2 Frame) 구간의 터치 원시 데이터들에 대한 식별 번호와 좌표 정보(XY)를 포함하는 터치 리포트를 산출하고 호스트 시스템(50)으로 전송한다. 좌표 계산부(46)는 N+2프레임(N+2 Frame) 구간부터 N+4프레임(N+4 Frame)까지 터치 원시 데이터들에 대한 노이즈(임펄스 등을 포함하는 랜덤 노이즈) 제거를 위한 노이즈 필터링을 수행한다.

위의 설명에 따르면, 좌표 계산부(46)는 N+3프레임(N+3 Frame) 구간에 발생한 터치는 물론 N+9프레임(N+9 Frame) 구간의 터치 원시 데이터들에 대한 노이즈(임펄스 등을 포함하는 랜덤 노이즈) 제거를 위한 노이즈 필터링을 수행한다.

위의 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명은 노터치 상태 유지 중 첫 번째 터치 발생시 이때 얻어진 터치 원시 데이터를 버퍼 메모리에 일시 저장하되, 터치 리포트가 즉시 출력되도록 노이즈 필터링을 미수행한다. 그리고 첫 번째 터치에 이어 터치 상태가 유지되면 이때 얻어진 터치 원시 데이터를 버퍼 메모리에 저장하고 노이즈 필터링을 수행한 후 터치 리포트를 출력한다.

한편, 도 7의 종래 기술과 도 13의 본 발명을 비교해 보면 종래 기술은 첫 번째 터치 발생시 얻어진 터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트가 3 프레임 이후 출력된다. 반면, 본 발명은 첫 번째 터치 발생시 얻어진 터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트가 1 프레임 이후 출력되고 이후 2 프레임 정도 동일한 터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트가 출력된다. 그리고, 본 발명은 터치 리포트가 위와 같이 지연되어 출력됨에 따라, 현재 터치된 위치보다 2 프레임 정도 늦은 과거의 터치 리포트가 출력된다.

이상 본 발명은 클릭 방식으로 짧은(또는 빠른) 터치를 할 경우에도 터치를 인식할 수 있는 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법을 제공하는 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

50: 호스트 시스템 20: 타이밍 콘트롤러
12: 데이터 구동회로 14: 스캔 구동회로
DIS: 액정표시패널 TSP: 터치 스크린
30, 40: 터치 스크린 구동회로

Claims

터치 센서들을 포함하는 터치 스크린; 및
상기 터치 스크린을 구동하는 터치 스크린 구동회로를 포함하되,
상기 터치 스크린 구동회로는
상기 터치 스크린의 첫 번째 터치 발생시 얻어진 제1터치 원시 데이터와 상기 첫 번째 터치를 유지한 상태에서 위치가 이동된 이후에 얻어진 제2터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 달리하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 스크린 구동회로는
제N프레임 구간에 상기 제1터치 원시 데이터가 얻어지면 제N+1프레임 구간에 상기 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트를 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 스크린 구동회로는
상기 제1터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 생략하고
상기 제2터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 스크린 구동회로는
상기 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트를 J(J는 1 이상 정수) 프레임 구간 동안 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 스크린 구동회로는
상기 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트를 3 프레임 구간 동안 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 스크린 구동회로는
상기 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트가 1 프레임 이후 출력되고 이후 2 프레임 구간 동안 더 출력됨에 따라 현재 터치된 위치보다 2 프레임 늦은 과거의 터치 리포트가 출력되는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
터치 스크린에 구동신호를 인가하고 상기 터치 스크린을 센싱하는 터치 센싱 단계;
상기 터치 센서들에 터치가 발생하면 첫 번째 터치에 의해 얻어진 제1터치 원시 데이터인지 또는 상기 첫 번째 터치를 유지한 상태에서 위치가 이동된 이후에 얻어진 제2터치 원시 데이터인지 판단하는 단계; 및
터치 원시 데이터에 대한 식별 번호와 좌표 정보를 포함하는 터치 리포트를 출력하는 단계를 포함하되,
상기 터치 리포트를 출력하는 단계는
상기 제1터치 원시 데이터와 상기 제2터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 달리하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법.
제7항에 있어서,
상기 터치 리포트를 출력하는 단계는
제N프레임 구간에 상기 제1터치 원시 데이터가 얻어지면 제N+1프레임 구간에 상기 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트를 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법.
제7항에 있어서,
상기 터치 리포트를 출력하는 단계는
상기 제1터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 생략하고
상기 제2터치 원시 데이터에 대한 노이즈 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법.
제7항에 있어서,
상기 터치 리포트를 출력하는 단계는
상기 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트를 J(J는 1 이상 정수) 프레임 구간 동안 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법.
제7항에 있어서,
상기 터치 리포트를 출력하는 단계는
상기 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트를 3 프레임 구간 동안 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법.
제7항에 있어서,
상기 터치 리포트를 출력하는 단계는
상기 제1터치 원시 데이터에 대한 터치 리포트가 1 프레임 이후 출력되고 이후 2 프레임 구간 동안 더 출력됨에 따라 현재 터치된 위치보다 2 프레임 늦은 과거의 터치 리포트가 출력되는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법.