KR20140075319A - 터치 센싱 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노이즈에 따라 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하여 노이즈를 줄이고 터치 신호를 정확하게 센싱할 수 있는 터치 센싱 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 터치 센싱 장치는 터치 센서와; 상기 터치 센서를 구동함과 아울러 상기 터치 센서로부터의 리드아웃 신호를 통해 노이즈를 측정하여 노이즈 여부에 따라 상기 터치 센서를 구동하기 위한 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하는 터치 컨트롤러를 구비한다.

Description

터치 센싱 장치 및 방법{TOUCH SENSING APPARATUS AND METHOD}

본원 발명은 터치 센싱 장치에 관한 것으로, 특히 노이즈 여부에 따라 구동 펄스의 슬루 레이트(slew rate)를 조정하여 노이즈를 줄이고 터치 신호를 정확하게 센싱할 수 있는 터치 센싱 장치 및 방법에 관한 것이다.

오늘날 각종 표시 장치의 화면상에서 터치로 정보 입력이 가능한 터치 센서가 컴퓨터 시스템의 정보 입력 장치로 널리 적용되고 있다. 터치 센서는 사용자가 손가락 또는 스타일러스를 통해 화면을 단순히 터치하여 표시 정보를 이동시키거나 선택하므로, 남녀노소 누구나 쉽게 사용할 수 있다.

터치 센싱 장치는 표시 장치 상의 터치 센서에서 발생된 터치 및 터치 위치를 감지하여 터치 정보를 출력하고, 컴퓨터 시스템은 터치 정보를 분석하여 명령을 수행한다. 표시 장치로는 액정 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기 발광 다이오드 표시 장치 등과 같은 평판 표시 장치가 주로 이용된다. 터치 센서 기술로는 센싱 원리에 따라 저항막 방식, 커패시티브(Capacitive) 방식, 광학 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 전자기 방식 등이 존재한다.

터치 센서는 패널 형태로 제작되어서 표시 장치의 상부에 부착되는 온-셀 터치 센서(On-cell Touch Sensor)로 구성되거나, 표시 장치의 화소 매트릭스 내에 내장되는 인-셀 터치 센서(In-cell Touch Sensor)로 구성된다. 터치 센서로는 포토 트랜지스터를 이용하여 광세기의 가변에 따라 터치를 인식하는 포토 터치 센서와, 커패시티브 가변에 따라 터치를 인식하는 커패시티브 터치 센서가 주로 이용된다.

일반적으로, 터치 컨트롤러는 터치 센서의 센싱 전극에 구동 펄스를 인가하여 터치 센서를 구동하고, 터치 유무에 따라 커패시턴스 변화를 나타내는 터치 센서의 리드아웃 신호를 이용하여 터치 위치를 센싱하고, 터치 포인트 좌표를 산출하여 호스트 컴퓨터로 전송한다.

그러나, 종래의 터치 컨트롤러는 외부로부터 터치 센서를 통해 리드아웃 신호로 유입되는 노이즈 성분으로 인하여 신호 대 노이즈비(SNR)가 낮아 터치 신호를 정확하게 센싱할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 노이즈 여부에 따라 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하여 노이즈를 줄이고 터치 신호를 정확하게 센싱할 수 있는 터치 센싱 장치 및 방법에 관한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 장치는 터치 센서와; 상기 터치 센서를 구동함과 아울러 상기 터치 센서로부터의 리드아웃 신호를 통해 노이즈를 측정하여 노이즈 여부에 따라 상기 터치 센서를 구동하기 위한 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하는 터치 컨트롤러를 구비한다.

상기 터치 컨트롤러는 상기 구동 펄스를 생성하여 출력하는 구동 펄스 생성부와; 입력 선택 신호에 따라 상기 구동 펄스 생성부로부터 공급된 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하여 출력하는 슬루 레이트 조정부와; 상기 슬루 레이트 조정부로부터 공급된 구동 펄스를 이용하여 상기 터치 센서를 구동하는 터치 센서 구동부와; 상기 터치 센서로부터의 리드아웃 신호를 밴드 패스 필터링하여 노이즈를 측정하고, 노이즈 측정 결과에 따라 상기 슬루 레이트 조정을 위한 선택 신호를 생성하여 상기 슬루 레이트 조정부로 출력하는 노이즈 측정부와; 상기 터치 센서로부터의 리드아웃 신호를 이용하여 터치 센싱 여부를 나타내는 터치 센싱 데이터를 출력하는 리드아웃 회로와; 상기 리드아웃 회로로부터의 터치 센싱 데이터를 이용하여 터치 좌표를 산출하여 출력하는 신호 프로세서를 구비한다.

상기 노이즈 측정부는 상기 필터링 결과에서 상기 노이즈가 발생되면 상기 터치 센서를 구동하는 구동 펄스의 현재 슬루 레이트보다 작은 슬루 레이트를 선택하기 위한 선택 신호를 출력하고, 상기 필터링 결과에서 상기 노이즈가 발생되지 않으면 상기 현재 슬루 레이트를 유지하기 위한 선택 신호를 출력한다.

상기 슬루 레이트 조정부는 상기 구동 펄스 생성부로부터의 구동 펄스를 서로 다른 구동 강도를 통해 서로 다른 슬루 레이트를 갖도록 조정하여 출력하는 다수의 인버터와; 상기 선택 신호에 응답하여 상기 다수의 인버터로부터 출력되는 구동 펄스들 중 하나를 선택하여 출력하는 멀티플렉서를 구비한다.

상기 터치 컨트롤러는 상기 노이즈 측정부에서 상기 노이즈가 발생되면, 상기 리드아웃 신호에서 상기 노이즈가 임계치 이내로 발생되지 않을 때까지 상기 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하기 위한 동작을 반복한다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 방법은 구동 펄스를 이용하여 터치 센서를 구동하는 제1 단계와, 상기 구동되는 터치 센서로부터의 리드아웃 신호를 필터링하여 노이즈를 측정하고, 노이즈의 측정 결과에 따라 상기 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하는 제2 단계를 포함한다.

상기 제2 단계는 상기 필터링을 통해 상기 노이즈가 발생되면 상기 터치 센서를 구동하는 구동 펄스의 현재 슬루 레이트보다 감소하도록 상기 슬루 레이트를 조정하는 단계와, 상기 필터링을 통해 상기 노이즈가 발생되지 않으면 상기 현재 슬루 레이트를 유지시키는 단계를 포함한다.

상기 제2 단계는 상기 노이즈 측정 결과에 따라 상기 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하기 위한 선택 신호를 생성하여 출력하는 단계와, 구형파 구동 펄스를 생성하여 출력하는 단계와; 상기 구형파 구동 펄스를 서로 다른 구동 강도를 갖는 인버터를 통해 서로 다른 슬루 레이트를 갖는 다수의 구동 펄스를 출력하는 단계와; 상기 선택 신호에 응답하여 상기 서로 다른 슬루 레이트를 갖는 상기 다수의 구동 펄스 중 하나를 선택하여 출력하는 단계를 더 포함한다.

상기 노이즈 측정 결과에서 상기 노이즈가 발생되면, 상기 리드아웃 신호에서 상기 노이즈가 임계치 이내로 발생되지 않을 때까지 상기 제1 및 제2 단계가 반복되어 상기 구동 펄스의 슬루 레이트가 조정된다.

본 발명에 따른 터치 센싱 장치 및 방법은 리드아웃 신호로부터 검출된 노이즈를 측정하여 측정된 노이즈에 따라 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정함으로써 고조파 노이즈를 줄이고 SNR을 증가시켜서 터치 신호를 정확히 센싱할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 갖는 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 회로 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 커패시티브 터치 센서의 구조를 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 터치 컨트롤러의 구성을 나타낸 회로 블록도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 슬루 레이트 조정부의 구성을 나타낸 회로 블록도이다.
도 5는 도 3에 나타낸 노이즈 측정부의 노이즈 여부에 따른 슬루 레이트 조정 방법을 단계적으로 설명하는 플로우 차트이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 장치에서 구동 펄스의 슬루 레이트 조정에 따른 노이즈 감소 결과를 보여주는 시뮬레이션 파형도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 포함하는 표시 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 커패시티브 터치 센서(20)의 구조를 예를 들어 나타낸 도면이다.

도 1에 나타낸 터치 센싱 장치를 갖는 표시 장치는 표시 패널(10)과, 표시 패널(10)을 구동하는 데이터 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(14)를 포함하는 패널 구동부(16)와, 패널 구동부(16)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(18)와, 표시 패널(10) 상의 터치 센서(20)와, 터치 센서(20)를 구동하는 터치 컨트롤러(30)를 구비한다. 타이밍 컨트롤러(18) 및 터치 컨트롤러(30)는 호스트 컴퓨터(50)와 접속된다.

타이밍 컨트롤러(18) 및 데이터 드라이버(12)는 각각의 IC(Integrated Circuit)로 집적화되거나, 타이밍 컨트롤러(18)가 데이터 드라이버(12) 내에 내장되어 하나의 IC로 집적화될 수 있다. 터치 컨트롤러(30) 및 타이밍 컨트롤러(18)도 각각의 IC로 집적화되거나, 터치 컨트롤러(30)가 타이밍 컨트롤러(18)에 내장되어 하나의 IC로 집적화될 수 있다.

표시 패널(10)은 다수의 화소들이 배열된 화소 매트릭스를 포함한다. 화소 매트릭스는 포인터 또는 커서를 포함하는 그래픽 사용자 인터페이스(Grapic User Interface; GUI) 및 기타 영상을 표시한다. 표시 패널(10)로는 액정 표시 패널(이하, 액정 패널), 플라즈마 디스플레이 패널, 유기 발광 다이오드 표시 패널과 같은 평판 표시 패널이 주로 이용될 수 있다. 이하에서는 액정 패널을 예로 들어 설명하기로 한다.

표시 패널(10)로 액정 패널이 이용되는 경우, 표시 패널(10)은 컬러 필터 어레이가 형성된 컬러 필터 기판과, 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 박막 트랜지스터 기판과, 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터 기판 사이의 액정층과, 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터 기판의 외측면에 각각 부착된 편광판을 구비한다. 표시 패널(10)은 다수의 화소들이 배열된 화소 매트릭스를 통해 영상을 표시한다. 각 화소는 데이터 신호에 따른 액정 배열의 가변으로 광투과율을 조절하는 적, 녹, 청 서브화소의 조합으로 원하는 색을 구현한다. 각 서브화소는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 병렬 접속된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극에 공급된 공통 전압(Vcom)과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다. 액정층은 TN(Twisted Nematic) 모드 또는 VA(Vertical Alignment) 모드와 같이 수직 전계에 의해 구동되거나, IPS(In-Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같이 수평 전계에 의해 구동된다.

데이터 드라이버(12)는 타이밍 컨트롤러(18)로부터의 데이터 제어 신호에 응답하여 타이밍 컨트롤러(18)로부터의 영상 데이터를 표시 패널(10)의 다수의 데이터 라인(DL)에 공급한다. 데이터 드라이버(12)는 타이밍 컨트롤러(18)로부터 입력되는 디지털 데이터를 감마 전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터 신호로 변환하여 각 게이트 라인(GL)이 구동될 때마다 데이터 신호를 데이터 라인(DL)으로 공급한다. 데이터 드라이버(12)는 적어도 하나의 데이터 IC로 구성되어 TCP, COF, FPC 등과 같은 회로 필름에 실장되어 표시 패널(10)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 표시 패널(10) 상에 실장될 수 있다.

게이트 드라이버(14)는 타이밍 컨트롤러(18)로부터의 게이트 제어 신호에 응답하여 표시 패널(10)의 박막 트랜지스터 어레이에 형성된 다수의 게이트 라인(GL)을 순차 구동한다. 게이트 드라이버(14)는 각 게이트 라인(GL)의 해당 스캔 기간마다 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급하고, 다른 게이트 라인(GL)이 구동되는 나머지 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다. 게이트 드라이버(14)는 적어도 하나의 게이트 IC로 구성되고 TCP(Tape Carrier Package), COF(Chip On Film), FPC(Flexible Print Circuit) 등과 같은 회로 필름에 실장되어 표시 패널(10)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 표시 패널(10) 상에 실장될 수 있다. 또한, 게이트 드라이버(14)는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 표시 패널(10)에 내에 내장되어 화소 어레이와 함께 박막 트랜지스터 기판 상에 형성될 수 있다.

타이밍 컨트롤러(18)는 호스트 컴퓨터(50)로부터 입력된 영상 데이터를 신호 처리하여 데이터 드라이버(12)로 공급한다. 예를 들면, 타이밍 컨트롤러(18)는 액정의 응답 속도를 향상시키기 위하여 인접 프레임간의 데이터 차에 따라 오버슈트(Overshoot) 값 또는 언더슈트(Undershoot) 값을 부가하는 오버 드라이빙 구동으로 데이터를 보정하여 출력할 수 있다. 또한, 타이밍 컨트롤러(18)는 호스트 컴퓨터(50)로부터 입력된 다수의 동기 신호, 즉 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 이네이블 신호, 도트 클럭 중 적어도 2개를 이용하여 데이터 드라이버(12)의 구동 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호와, 게이트 드라이버(14)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호를 생성한다. 타이밍 컨트롤러(18)는 생성된 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호를 데이터 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(14)로 각각 출력한다. 데이터 제어 신호는 데이터 신호의 래치를 제어하는 소스 스타트 펄스 및 소스 샘플링 클럭과, 데이터 신호의 극성을 제어하는 극성 제어 신호와, 데이터 신호의 출력 기간을 제어하는 소스 출력 이네이블 신호 등을 포함한다. 게이트 제어 신호는 게이트 신호의 스캐닝을 제어하는 게이트 스타트 펄스 및 게이트 쉬프트 클럭과, 게이트 신호의 출력 기간을 제어하는 게이트 출력 이네이블 신호 등을 포함한다. 타이밍 컨트롤러(18)는 동기 신호(수직 동기 신호, 수평 동기 신호 등)을 터치 컨트롤러(30)로 공급하여 액정 패널(10)의 구동 타이밍과 터치 센서(20)의 구동 타이밍이 연동하도록 터치 컨트롤러(30)의 구동 타이밍을 제어할 수 있다.

터치 센서(20)는 사용자 터치를 감지하여 사용자가 표시 패널(10)에 표시된 GUI와 대화할 수 있게 한다. 터치 센서(20)는 인체나 스타일러스와 같은 도전체가 터치할 때 소량의 전하가 터치점으로 이동하여 발생되는 커패시턴스의 변화를 나타내는 커패시티브 타입의 터치 센서를 주로 이용한다. 터치 센서(20)는 표시 패널(10) 상에 부착되거나, 표시 패널(10)의 화소 매트릭스 내에 내장될 수 있다.

예를 들면, 표시 패널(10) 상에 부착되는 커패시티브 타입의 터치 센서(20)는 도 2와 같이 로우(Raw) 방향으로 배치된 다수의 제1 센싱 전극들(22)이 전기적으로 접속되어 구성된 다수의 스캔 라인(SL1~SLn)과, 컬럼 방향으로 배치된 다수의 제2 센싱 전극들(24)이 전기적으로 접속되어 구성된 다수의 리드아웃 라인(RL1~RLm)을 구비한다. 제1 및 제2 센싱 전극(22, 24) 각각은 주로 마름모형으로 형성되며, 다른 여러가지 모양으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 센싱 전극(22, 24)은 터치 컨트롤러(30)에 의해 구동되어 프린지 전계(Fringe Field)에 의한 커패시턴스를 형성하고, 터치 센서(20)를 터치하는 전도성 터치 물체와의 커패시터를 형성하여 커패시턴스를 변화시키고 커패시턴스 변화를 나타내는 리드아웃 신호를 터치 컨트롤러(30)로 출력한다.

터치 컨트롤러(30)는 터치 센서(20)의 스캔 라인(SL1~SLn)에 순차적으로 구동 펄스를 공급하고, 터치 센서(20)의 리드아웃 라인(RL1~RLm)으로부터 출력되는 리드아웃 신호를 이용하여 터치 노드별로(터치 화소별로, 터치 채널별로) 터치 여부를 판단하고, 그 결과에 따라 검출된 터치 영역에 대한 터치 포인트 좌표를 검출하여 호스트 컴퓨터(50)로 공급한다.

특히, 터치 컨트롤러(30)는 터치 센서(20)의 리드아웃 신호를 밴드 패스 필터링하여 노이즈를 측정하고, 측정된 노이즈에 따라 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정함으로써 노이즈에 따라 슬루 레이트가 조정된 구동 펄스를 이용하여 터치 센서(20)를 구동한다.

터치 컨트롤러(30)는 터치 센서(20)로 완전한 구형파 형태를 갖는 구동 펄스를 인가하고 있고, 구형파 펄스는 자신의 펄스폭 및 상승/하강 속도에 의해 고조파 노이즈를 많이 발생시키고 있으나, 구형파 구동 펄스의 슬루 레이트가 클수록(상승/하강 시간이 작을수록) 고조파 노이즈가 증가하고 슬루 레이트가 작을수록(상승/하강 시간이 클수록) 고조파 노이즈가 감소하는 성질이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 터치 컨트롤러(30)는 터치 센서(20)의 리드아웃 신호를 이용하여 노이즈를 검출하고, 노이즈 여부에 따라 구동 파형의 슬루 레이트가 감소하도록 조정함으로써 노이즈를 감소시키게 된다. 또한, 터치 컨트롤러(30)는 노이즈가 임계치 이내로 발생되지 않을 때까지 리드아웃 신호로부터 노이즈 측정하면서 슬루 레이트를 조정하는 동작을 반복함으로써 노이즈가 가장 작은 슬루 레이트를 갖도록 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정할 수 있다. 터치 컨트롤러(30)는 이러한 노이즈 측정을 통한 구동 펄스의 슬루 레이트 조정 동작을 터치 센서(20)가 구동되는 동안에는 항상 수행하거나, 전원이 켜질 때, 터치 센서(20)에서 터치가 발생하지 않는 상태의 임의의 기간에서, 또는 사용자의 지시 신호에 따라 선택적으로 수행할 수 있다.

호스트 컴퓨터(50)는 영상 데이터 및 다수의 동기 신호를 타이밍 컨트롤러(18)로 공급하고, 터치 컨트롤러(30)로부터 입력된 터치 포인트 좌표를 분석하여 사용자의 터치 동작에 대응하는 명령을 수행한다.

도 3은 도 1에 나타낸 터치 센싱 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 도 3에 나타낸 슬루 레이트 조정부의 구성을 나타낸 회로 블록도이고, 도 5는 도 3에 나타낸 노이즈 측정부의 노이즈 여부에 따른 슬루 레이트 조정 방법을 단계적으로 설명하는 플로우 차트이다.

도 3에 나타낸 터치 센싱 장치는 터치 센서(20)와 접속된 터치 컨트롤러(30)를 구비한다. 터치 컨트롤러(30)는 터치 센서(20)를 구동하기 위하여 구동 펄스 생성부(32), 슬루 레이트 조정부(34) 및 터치 센서 구동부(36)를 포함한다. 또한, 터치 컨트롤러(30)는 터치 센서(20)로부터 터치를 센싱하기 위하여 리드아웃 회로(42) 및 신호 프로세서(44)를 포함하고, 슬루 레이트 조정부(34)를 제어하기 위한 노이즈 측정부(40)를 구비한다.

구동 펄스 생성부(32)는 구형파 형태를 갖는 구동 펄스를 생성하여 슬루 레이트 조정부(34)로 출력한다.

슬루 레이트 조정부(34)는 구동 펄스 생성부(32)로부터의 구형파 구동 펄스를 노이즈 측정부(40)로부터의 노이즈 레벨에 따른 선택 신호에 응답하여 구형파 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정한다.

구체적으로, 슬루 레이트 조정부(34)는 도 4에 도시된 바와 같이 구동 펄스 생성부(32)로부터의 구형파 구동 펄스(Tx)를 서로 다른 구동 강도(Driving Strength)를 갖는 인터버(X2, X4, ... Xn)를 이용하여 서로 다른 슬루 레이트를 갖도록 조정된 다수의 구동 펄스를 출력하고, 멀티플렉서(MUX; 35)에서 노이즈 측정부(40)로부터의 선택 신호(SEL)에 따라 서로 다른 슬루 레이트를 갖는 다수의 구동 펄스 중 하나를 선택하여 출력함으로써 노이즈에 따라 조정된 슬루 레이트를 갖는 구동 펄스를 터치 센서 구동부(36)로 출력한다.

터치 센서 구동부(36)는 슬루 레이트 조정부(34)로부터의 슬루 레이트가 조정된 구형파 구동 펄스를 터치 센서(20)의 스캔 라인(SL1~SLn; 도 2)에 순차 공급한다.

노이즈 측정부(40)는 터치 센서(20)의 스캔 라인(SL1~SLn; 도 2)에 구동 펄스가 공급될 때마다 리드아웃 라인(RL1~RLm; 도 2)으로부터 출력되는 리드아웃 신호를 밴드 패스 필터링하여 노이즈를 검출하고, 검출된 노이즈에 따른 슬루 레이트 선택 신호를 생성하여 슬루 레이트 조정부(34)로 출력한다.

구체적으로, 도 5를 참조하면, 노이즈 측정부(40)는 현재 결정된 슬루 레이트를 갖는 구동 펄스에 의해 구동된 터치 센서(20)로부터 출력되는 리드아웃 신호를 입력하고(S4), 입력된 리드아웃 신호를 N(N은 자연수)개의 서로 다른 주파수 대역을 갖는 N개의 밴드 패스 필터(Band Pass Filter: BPF)를 통해 필터링함으로써 노이즈를 측정한다(S4).

그 다음, 노이즈 측정부(40)는 N개 BPF의 출력에 따라 노이즈 발생 여부를 판단하여(S6), 노이즈가 발생되면 구동 펄스의 슬루 레이트를 감소시키기 위한 선택 신호를 생성하여 출력하고(S8), 노이즈가 발생되지 않으면 현재 슬루 레이트를 유지하기 위한 선택 신호를 생성하여 출력한다(S10). 다시 말하여, 노이즈 측정부(40)는 리드아웃 신호를 필터링한 특정 BPF에서 노이즈 검출에 해당하는 하이값이 검출되면, 높은 고조파 노이즈가 발생된 것으로 판단하고, 구동 펄스의 슬루 레이트를 감소시키기 위하여 현재 구동 펄스의 슬루 레이트보다 작은 슬루 레이트를 지시하는 선택 신호를 슬루 레이트 조정부(34)로 출력하고 리턴한다. 반면에, 노이즈 측정부(40)는 리드아웃 신호의 필터링을 통해 노이즈가 검출되지 않으면(BPF의 출력이 로우값인 경우), 현재 구동 펄스의 슬루 레이트를 유지하도록 현재 슬루 레이트를 지시하는 선택 신호를 슬루 레이트 조정부(34)로 출력하고 리턴한다.

한편, 노이즈 측정부(40)의 선택 신호에 응답하여 슬루 레이트 조정부(34)에 의해 슬루 레이트가 감소하도록 조정되면, 그 조정된 구동 펄스에 의해 터치 센서(20)가 구동되고, 노이즈 측정부(40)는 전술한 단계 2 내지 단계 6(S2~S6)을 반복하여 터치 센서(20)로부터의 리드아웃 신호를 다시 밴드 패스 필터링함으로써 노이즈 발생 여부를 판단한다. 이 단계(S6)에서 노이즈가 또 발생된 것으로 판단되면, 노이즈 측정부(40)는 현재 구동 펄스의 슬루 레이트(즉, 1차 조정으로 선택된 슬루 레이트) 보다 작은 슬루 레이트를 지시하는 선택 신호를 슬루 레이트 조정부(34)로 출력하고 리턴함으로써 노이즈가 임계치 이내로 발생되지 않을 때까지 리드아웃 신호로부터 노이즈 측정하면서 슬루 레이트 조정을 위한 선택 신호를 출력하는 동작을 반복한다. 이에 따라, 슬루 레이트 조정부(34)는 노이즈 측정부(40)의 제어에 응답하여 노이즈를 가장 적게 발생시키는 슬루 레이트를 갖도록 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정할 수 있다.

리드아웃 회로(42)는 터치 센서(20)의 스캔 라인(SL1~SLn; 도 2)에 구동 펄스가 공급될 때마다 리드아웃 라인(RL1~RLm; 도 2)으로부터 출력되는 리드아웃 신호를 이용하여 터치 노드별 센싱 데이터를 검출한다. 이를 위하여, 리드아웃 회로(42)는 뮤추얼 센싱부(Mutual Sensing Unit; MSU) 및 아날로그-디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter; ADC) 등을 구비한다. 적분기를 포함하는 MSU는 터치 센서(20)로부터의 리드아웃 신호를 적분하여 아날로그 센싱 신호로 출력한다. ADC는 뮤추얼 센싱부로부터의 아날로그 센싱 신호를 디지털 센싱 데이터로 변환하여 신호 프로세서(44)로 출력한다.

신호 프로세서(44)는 리드아웃 회로(42)로부터의 센싱 데이터를 이용하여 터치 화소별로 터치 여부를 판단하여 터치 영역을 검출하고, 검출된 터치 영역에 대한 터치 포인트 좌표를 검출하여 호스트 컴퓨터(50)로 공급한다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 장치에서 구동 펄스의 슬루 레이트 조정에 따른 노이즈 감소 결과를 보여주는 시뮬레이션 파형도이다.

도 6a와 같이 서로 다른 슬루 레이트, 즉 서로 다른 상승/하강 시간(10ns, 100ns, 500ns, 1000ns)을 갖는 구동 펄스를 이용하여 터치 센서를 구동한 경우, 도 6b에 나타낸 점선 영역과 같이 구동 펄스의 슬루 레이트가 작을수록(즉, 상승/하강 시간이 클수록) 터치 센서의 리드아웃 신호의 노이즈가 감소함을 알 수 있다. 이에 따라, 도 6c와 같이 슬루 레이트가 작을수록(즉, 상승/하강 시간이 클수록) MSU로부터 출력되는 적분치가 크게 증가함을 알 수 있고, 이 결과 SNR이 증가함으로써 터치 데이터를 보다 정확하게 센싱할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 센싱 방법 및 장치는 검출된 터치 포인트가 이전 터치 포인트를 기준으로 설정된 캔슬 마스크 영역 내에서 움직임 방향이 일정하지 않으면 터치 고정 상태에서 사용자의 의도된 움직임이 아닌 지터로 판단하여 터치 포인트를 이전 터치 포인트로 고정시킴으로써 사용자가 의도하지 않은 지터를 제거할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 센싱 장치 및 방법은 리드아웃 신호로부터 검출된 노이즈를 측정하여 측정된 노이즈에 따라 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정함으로써 고조파 노이즈를 줄이고 SNR을 증가시켜서 터치 신호를 정확히 센싱할 수 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

10: 표시 패널 12: 데이터 드라이버
14: 게이트 드라이버 16: 패널 구동부
18: 타이밍 컨트롤러 20: 터치 센서
22: 제1 센싱 전극 24: 제2 센싱 전극
30: 터치 센싱 장치 32: 구동 펄스 생성부
34: 슬루 레이트 조정부 36: 터치 센서 구동부
40: 노이즈 측정부 42: 리드아웃 회로
44: 신호 프로세서 MSU: Mutual Sensing Unit
ADC: Analog-to-Digital Converter 50: 호스트 컴퓨터

Claims (9)

1. 터치 센서와,
   상기 터치 센서를 구동함과 아울러 상기 터치 센서로부터의 리드아웃 신호를 통해 노이즈를 측정하여 노이즈 여부에 따라 상기 터치 센서를 구동하기 위한 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하는 터치 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 터치 컨트롤러는
   상기 구동 펄스를 생성하여 출력하는 구동 펄스 생성부와;
   입력 선택 신호에 따라 상기 구동 펄스 생성부로부터 공급된 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하여 출력하는 슬루 레이트 조정부와;
   상기 슬루 레이트 조정부로부터 공급된 구동 펄스를 이용하여 상기 터치 센서를 구동하는 터치 센서 구동부와;
   상기 터치 센서로부터의 리드아웃 신호를 밴드 패스 필터링하여 노이즈를 측정하고, 노이즈 측정 결과에 따라 상기 슬루 레이트 조정을 위한 선택 신호를 생성하여 상기 슬루 레이트 조정부로 출력하는 노이즈 측정부와;
   상기 터치 센서로부터의 리드아웃 신호를 이용하여 터치 센싱 여부를 나타내는 터치 센싱 데이터를 출력하는 리드아웃 회로와;
   상기 리드아웃 회로로부터의 터치 센싱 데이터를 이용하여 터치 좌표를 산출하여 출력하는 신호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 노이즈 측정부는
   상기 필터링 결과에서 상기 노이즈가 발생되면 상기 터치 센서를 구동하는 구동 펄스의 현재 슬루 레이트보다 작은 슬루 레이트를 선택하기 위한 선택 신호를 출력하고,
   상기 필터링 결과에서 상기 노이즈가 발생되지 않으면 상기 현재 슬루 레이트를 유지하기 위한 선택 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 슬루 레이트 조정부는
   상기 구동 펄스 생성부로부터의 구동 펄스를 서로 다른 구동 강도를 통해 서로 다른 슬루 레이트를 갖도록 조정하여 출력하는 다수의 인버터와;
   상기 선택 신호에 응답하여 상기 다수의 인버터로부터 출력되는 구동 펄스들 중 하나를 선택하여 출력하는 멀티플렉서를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 터치 컨트롤러는
   상기 노이즈 측정부에서 상기 노이즈가 발생되면, 상기 리드아웃 신호에서 상기 노이즈가 임계치 이내로 발생되지 않을 때까지 상기 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하기 위한 동작을 반복하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
6. 구동 펄스를 이용하여 터치 센서를 구동하는 제1 단계와,
   상기 구동되는 터치 센서로부터의 리드아웃 신호를 필터링하여 노이즈를 측정하고, 노이즈의 측정 결과에 따라 상기 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제2 단계는
   상기 필터링을 통해 상기 노이즈가 발생되면 상기 터치 센서를 구동하는 구동 펄스의 현재 슬루 레이트보다 감소하도록 상기 슬루 레이트를 조정하는 단계와;
   상기 필터링을 통해 상기 노이즈가 발생되지 않으면 상기 현재 슬루 레이트를 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제2 단계는
   상기 노이즈 측정 결과에 따라 상기 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하기 위한 선택 신호를 생성하여 출력하는 단계와;
   구형파 구동 펄스를 생성하여 출력하는 단계와;
   상기 구형파 구동 펄스를 서로 다른 구동 강도를 갖는 인버터를 통해 서로 다른 슬루 레이트를 갖는 다수의 구동 펄스를 출력하는 단계와;
   상기 선택 신호에 응답하여 상기 서로 다른 슬루 레이트를 갖는 상기 다수의 구동 펄스 중 하나를 선택하여 출력하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 노이즈 측정 결과에서 상기 노이즈가 발생되면, 상기 리드아웃 신호에서 상기 노이즈가 임계치 이내로 발생되지 않을 때까지 상기 제1 및 제2 단계를 반복하여 상기 구동 펄스의 슬루 레이트를 조정하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 방법.

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