KR20140129866A - 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법 - Google Patents

터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스타일러스 펜에 의한 공진 수신 신호를 복사하여 동일 신호로 복조(demodulation)를 수행함으로써 터치 감지 신호의 추출 효율 및 그 정확성을 향상시킬 수 있도록 한 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법에 관한 것으로, 서로 교차하는 복수개의 제 1 채널 및 제 2 채널을 갖는 센서 패널; 상기 복수의 제 1 채널 또는 제 2 채널을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조(demodulation)를 수행하여 디지털 터치 정보를 생성 및 출력하는 터치 센싱부; 상기 터치 센싱부의 구동을 제어하고, 상기 터치 센싱부로부터 입력되는 디지털 터치 정보를 이용하여 터치 위치 정보를 생성 및 출력하는 터치 제어부, 및 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부로 각각 공급하는 전원부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법{TOUCH INPUT SYSTEM AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME AND METHOD FOR DETECTING TOUCH}
본 발명은 터치 입력 시스템에 관한 것으로 특히, 스타일러스 펜에 의한 공진 수신 신호를 복사하여 동일 신호로 복조(demodulation)를 수행함으로써 터치 감지 신호의 추출 효율 및 그 정확성을 향상시킬 수 있도록 한 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법에 관한 것이다.
최근 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되고 있다.
평판 표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Lignt Emitting Diode Display Device) 등을 들 수 있다.
최근에는 평판 표시장치에 사람의 손이나 별도의 입력 수단을 통해 터치 부위를 인식하고 이에 대응하여 별도의 정보를 전달할 수 있는 터치 패널을 부가하는 경우가 늘고 있다. 현재 이러한 터치 패널은 표시 장치의 외부 표면에 부착하는 형태로 적용되고 있다. 그리고, 터치 감지 방식에 따라, 저항 방식, 정전 용량 방식, 적외선 감지 방지 등으로 나뉘며, 제조 방식의 편이성 및 검출력 등을 감안하여 최근 정전 용량 방식이 주목받고 있다.
최근 주로 고려되는 모바일 장치로서, 스마트 폰, 스마트 북 등은 HID(Human Interface Device)로써 손가락을 이용한 터치 입력뿐만 아니라 펜을 이용한 필기 또는 그림 그리기가 가능한 스타일러스 펜을 입력 장치로 점점 더 많이 적용하는 추세이다. 스타일러스 펜 입력은 손가락에 의한 입력에 비해 더 세밀한 입력이 가능하고, 세밀한 그림 그리기 및 글씨 쓰기 등의 기능을 지원하는 등의 장점을 가지고 있다.
종래 기술에 따른 스타일러스 펜의 터치 입력 시스템은 검출된 스타일러스 펜의 공진 신호와 별도의 발진 신호를 비교 분석하여 진폭과 위상을 검출하게 된다. 이러한 로컬이 방식이 유효하려면 펜 공진 신호와 별도의 발진기가 동일한 주파수로 구동되어야 한다는 조건이 전제된다. 하지만, 스타일러스 펜에 의해 필압이 가해지면 스타일러스 펜을 구성하는 전체 캐패시턴스 값에 변화가 생기고, 이는 스타일러스 펜의 공진 주파수 변화를 야기하게 된다. 결과적으로, 스타일러스 펜의 공진 신호 검출단 주파수의 변화를 초래하게 되고, 스타일러스 펜의 터치 입력 시스템은 주파수가 동일하지 않은 공진 신호와 발진기의 발진 신호를 비교함으로써 검출 오차를 발생시키게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 스타일러스 펜에 의한 공진 수신 신호를 복사하여 동일 신호로 복조를 수행함으로써 터치 감지 신호의 추출 효율 및 그 정확성을 향상시킬 수 있도록 한 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 입력 시스템은 서로 교차하는 복수개의 제 1 채널 및 제 2 채널을 갖는 센서 패널; 상기 복수의 제 1 채널 또는 제 2 채널을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조(demodulation)를 수행하여 디지털 터치 정보를 생성 및 출력하는 터치 센싱부; 상기 터치 센싱부의 구동을 제어하고, 상기 터치 센싱부로부터 입력되는 디지털 터치 정보를 이용하여 터치 위치 정보를 생성 및 출력하는 터치 제어부, 및 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부로 각각 공급하는 전원부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 터치 센싱부는 제 1 인터페이스부를 통해 입력되는 상기 센서 패널의 아날로그 터치 감지 신호들을 증폭 및 필터링하여 디지털 터치 신호로 변환하는 아날로그 신호 처리 회로부, 및 상기 변환된 디지털 터치 신호를 동일하게 복사하여 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하고 이를 제 2 인터페이스부(137)로 출력하는 디지털 신호 처리 회로부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 터치 센싱부의 아날로그 신호 처리 회로부는 상기 제 1 인터페이스부를 통해 입력되는 아날로그 터치 감지 신호들을 미리 설정된 대역의 주파수 및 전압 레벨로 증폭시켜 출력하는 적어도 하나의 증폭기, 상기 증폭된 아날로그 터치 감지 신호들의 미리 설정된 대역대로 필터링하는 대역통과필터, 상기 미리 설정된 대역대로 필터링된 아날로그 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하는 고속 변환기를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 터치 센싱부의 디지털 신호 처리 회로부는 상기 고속 변환기를 통해 변환 및 입력된 디지털 터치 신호를 복사하여 동일한 신호로 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하는 곱셈기, 및 상기 복조된 디지털 터치 정보를 미리 설정된 저주파 대역대로 필터링하여 상기 제 2 인터페이스부로 출력하는 저주파 통과 필터를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 입력 시스템을 이용한 터치 검출 방법은 센서 패널에 서로 교차하도록 형성된 복수개의 제 1 채널 및 제 2 채널을 이용하여 아날로그의 터치 감지 신호를 생성하는 단계, 터치 센싱부를 이용하여 상기 복수의 제 1 채널 또는 제 2 채널을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조를 수행하여 디지털 터치 정보를 생성 및 출력하는 단계; 상기 터치 센싱부의 구동을 제어하고, 상기 터치 센싱부로부터 입력되는 디지털 터치 정보를 이용하여 터치 위치 정보를 생성 및 출력하는 단계, 및 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부로 각각 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 터치 정보 생성 및 출력 단계는 아날로그 신호 처리 회로부를 통해 상기 센서 패널의 아날로그 터치 감지 신호들을 증폭 및 필터링하여 디지털 터치 신호로 변환하는 단계, 및 디지털 신호 처리 회로부를 통해 상기 변환된 디지털 터치 신호를 동일하게 복사하여 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하고 이를 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 터치 신호로 변환하는 단계는 상기 아날로그 터치 감지 신호들을 미리 설정된 대역의 주파수 및 전압 레벨로 증폭시켜 출력하는 단계, 상기 증폭된 아날로그 터치 감지 신호들의 미리 설정된 대역대로 필터링하는 단계, 상기 미리 설정된 대역대로 필터링된 아날로그 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 터치 정보 생성 및 출력하는 단계는 적어도 하나의 곱셈기를 이용하여 상기 고속 변환기를 통해 변환 및 입력된 디지털 터치 신호를 복사하고 동일한 신호로 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하는 단계, 및 상기 복조된 디지털 터치 정보를 미리 설정된 저주파 대역대로 필터링하여 제 2 인터페이스부로 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 입력 시스템을 이용한 영상 표시장치는 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 영상 표시패널; 상기 영상 표시패널의 각 화소들을 구동하여 영상이 표시되도록 제어하는 패널 구동부; 상기 영상 표시패널 및 패널 구동부에 구비되어 사용자의 터치 위치 정보를 생성 및 출력하기 위해 상기의 다양한 기술 특징 중 어느 하나의 기술 특징을 포함하는 터치 입력 시스템을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 다양한 기술 특징을 갖는 본 발명에 따른 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법은 스타일러스 펜에 의한 공진 수신 신호(터치 감지 신호)를 복사하여 동일 신호로 복조를 수행함으로써 터치 감지 신호의 추출 효율 및 그 정확성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 시스템을 구체적으로 나타낸 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 터치 센싱부를 구체적으로 나타낸 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 디지털 신호 처리 회로부의 디지털 터치 신호 복조 및 디지털 터치 정보 생성 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 2 및 도 3의 곱셈기로 입력 및 출력된 공진 주파수의 변화율을 나타낸 그래프.
도 5는 별도의 발진기를 이용한 복조시 공진 주파수의 변화율을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 시스템을 구비한 영상 표시장치를 개략적으로 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 시스템을 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 1의 터치 입력 시스템은 서로 교차하는 복수개의 제 1 채널(Tx) 및 제 2 채널(Rx)을 갖는 센서패널(110); 복수의 제 1 채널(Tx) 또는 제 2 채널(Rx)을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조(demodulation)를 수행하여 디지털 터치 정보(DTI)를 생성 및 출력하는 터치 센싱부(130); 터치 센싱부(130)의 구동을 제어하고, 터치 센싱부(130)로부터 입력되는 디지털 터치 정보(DTI)를 이용하여 터치 위치 정보(TPI)를 생성 및 출력하는 터치 제어부(120), 및 센서 패널(110)과 터치 센싱부(130) 및 터치 제어부(120)의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 센서 패널(110)과 터치 센싱부(130) 및 터치 제어부(120)로 각각 공급하는 전원부(140)를 구비한다.
센서패널(110)에 형성된 복수의 제 1 채널(Tx) 및 제 2 채널(Rx)은 각각 바 형상을 갖는 것으로, 제 1 채널(Tx)과 제 2 채널(Rx) 채널이 서로 교차하여 액티브 영역에 배치된다. 도시된 형태는 바(bar) 형상의 채널로, 경우에 따라 상기 바 형상은 정전용량 방식의 다른 형태의 패턴으로 변경될 수도 있을 것이다. 예를 들어, 다이아몬드 패턴이나 다른 형태의 다각형 형태일 수 있다. 어느 경우에나, 본 발명의 터치 입력 시스템에 있어서는, 스타일러스 펜 터치의 정확성을 위해 중심에서 상하 좌우 어디에서도 대칭성을 갖는 형태로 형성되는 것이 요구된다.
한편, 스타일러스 펜 내 공진 회로로부터 발생하는 전자기 신호를 수신하기 위해 상기 센서 패널(110)의 외곽 영역에는 안테나 루프가 더 형성되기도 한다. 안테나 루프는 인덕터스 유도가 가능한 일종의 3차 코일로써 안테나 루프와 스타일러스 펜 사이의 에어 코어(air core)를 매개로 하여 동작하기도 한다.
제 1 채널(Tx)은 구동 신호 인가용으로, 제 2 채널(Rx)은 검출 신호 수신용으로 이용되며, 각각 센서 패널(110)의 일측 가장자리에 구비된 패드와 라우팅 배선을 통해 터치 센싱부(130) 등과 전기적으로 연결된다. 제 1 채널(Tx)과 제 2 채널(Rx) 사이에는 센싱 커패시턴스가 형성된다. 이러한 센싱 커패시턴스는 센서 패널(110)에 대한 사용자의 터치에 따라 변화되고, 센싱 커패시턴스의 변화는 각 제 2 채널(Rx)을 통해 터치 센싱부(130)에 공급된다.
한편으로, 터치 제어부(120)와 터치 센싱부(130) 및 전원부(140) 각각은 터치 구동 보드(150)에 실장되기도 한다. 이때, 터치 구동 보드(150)와 터치 패널(110)은 접속 부재(160)를 통해 전기적으로 접속된다. 접속 부재(160)는 신호 케이블 또는 가요성 회로 필름이 될 수 있다. 또한, 터치 제어부(120)와 터치 센싱부(130) 및 전원부(140) 각각은 디스플레이 장치의 패널 구동 보드(미도시)에 실장될 수도 있다.
터치 제어부(120)는 터치 센싱부(130)의 구동을 제어하고, 터치 센싱부(130)로부터 입력되는 디지털 터치 정보(DTI)를 이용하여 터치 위치 정보(TPI)를 생성하고, 생성된 터치 위치 정보(TPI)를 별도의 시스템(미도시)이나 제어 유닛에 제공한다. 여기서, 제어 유닛은 각종 멀티미디어 기기(예를 들어, 노트북, 휴대 폰, 스마트 폰, 테블릿 PC 등)의 중앙 처리 유닛이거나, 각종 디스플레이 장치(예를 들어, 모니터, 및 텔레비전 등)의 타이밍 제어 유닛이 될 수 있다.
터치 제어부(120)는 센서 패널(110)의 센싱 모드에 따라 센서 패널(110)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 센싱 제어 신호(SCS)를 생성하여 터치 센싱부(130)에 공급하기도 한다. 이때, 센싱 모드는 상호(Mutual) 정전용량 방식이 될 수 있고, 자기(Self) 정전 용량 방식이 될 수 있다. 이에 따라, 터치 센싱부(130)는 센싱 제어 신호(SCS)에 따라 상호 정전 용량 방식 또는 자기 정전 용량 방식으로 동작하여 센서 패널(110)의 터치를 검출한다.
전원부(140)는 센서 패널(110)의 구동에 필요한 기준 전압 신호(Vref) 및 구동 전원(Vdd)을 포함하는 각종 전원들을 생성하여 터치 제어부(120)와 터치 센싱부(130)에 제공한다.
터치 센싱부(130)는 접속 부재(160)를 통해 센서 패널(110)의 제 1 채널(Tx) 및 제 2 채널(Rx) 각각에 전기적으로 접속된다. 이러한 터치 센싱부(130)는 센싱 제어 신호(SCS)에 따라 복수의 제 1 채널(Tx) 및 제 2 채널(Rx)을 이용해 터치 신호를 생성하는 상호 정전 용량 방식으로 동작하거나, 하나의 송신 라인(Tx)과 하나의 수신 라인(Rx)을 이용해 터치 신호를 생성하는 자기 정전 용량 방식으로 동작하여 터치 패널(110)의 터치를 검출하게 된다.
터치 센싱부(130)는 제 2 채널(Rx)을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고, 변환된 디지털 터치 신호를 동일하게 복사하여 복조(demodulation) 과정을 수행함으로써, 디지털 터치 정보(DTI)를 생성 및 출력하게 된다. 이렇게, 디지털 변환된 터치 신호를 복사하여 곱셈기 등을 이용해 복조를 수행하면 필압에 따른 공진 주파수의 변화에도 효과적으로 대응할 수 있으며, 출력하고자 하는 DC 성분만으로 디지털 터치 정보(DTI)를 효과적으로 도출할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 센싱부를 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시된 터치 센싱부(130)는 제 1 인터페이스부(131)를 통해 입력되는 센서 패널(110)의 아날로그 터치 감지 신호(Vo1 내지 Von)들을 증폭 및 필터링하여 디지털 터치 신호로 변환하는 아날로그 신호 처리 회로부, 및 변환된 디지털 터치 신호를 동일하게 복사하여 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보(DTI)를 생성하고 이를 제 2 인터페이스부(137)로 출력하는 디지털 신호 처리 회로부를 구비한다.
구체적으로, 터치 센싱부(130)의 아날로그 신호 처리 회로부는 제 1 인터페이스부(131)를 통해 입력되는 아날로그 터치 감지 신호(Vo1 내지 Von)들을 미리 설정된 대역의 주파수 및 전압 레벨로 증폭시켜 출력하는 적어도 하나의 증폭기(132), 증폭된 아날로그 터치 감지 신호들의 미리 설정된 대역대(Band)로 필터링하는 대역통과필터(Band Pass Filter, 133), 미리 설정된 대역대로 필터링된 아날로그 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하는 고속 변환기(137)를 구비한다.
이에, 아날로그 신호 처리 회로부는 적어도 하나의 증폭기(132)를 이용하여 제 1 인터페이스부(131)를 통해 입력되는 아날로그 터치 감지 신호(Vo1 내지 Von)들을 먼저 미리 설정된 대역의 주파수 및 전압 레벨로 증폭시킨다. 그리고, 대역통과필터로 증폭된 아날로그 터치 감지 신호들을 필터링하여 필요 대역의 신호들만을 추출한 후, 디지털 터치 신호로 변환한다.
터치 센싱부(130)의 디지털 신호 처리 회로부는 고속 변환기(137)를 통해 변환 및 입력된 디지털 터치 신호를 복사하여 동일한 신호로 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보(DTI)를 생성하는 곱셈기(135), 및 복조된 디지털 터치 정보(DTI)를 미리 설정된 저주파 대역대로 필터링하여 제 2 인터페이스부(137)로 출력하는 저주파 통과 필터(Low PassFilter, 136)를 구비한다.
이에, 디지털 신호 처리 회로부는 입력된 디지털 터치 신호를 복사하여 곱셈기(135)를 통해 동일한 신호로 복조 과정을 수행함으로써 필압에 따른 공진 주파수 변화에 효율적으로 대응된 디지털 터치 정보(DTI)를 생성하게 된다. 또한, 곱셈기(135)를 이용한 복조 과정에 따라 출력하고자 하는 DC 성분의 터치 신호들을 효과적으로 도출할 수 있게 된다.
도 3은 도 2에 도시된 디지털 신호 처리 회로부의 디지털 터치 신호 복조 및 디지털 터치 정보 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 디지털 신호 처리 회로부의 곱셈기(135)에는 고속 변환기(137)를 통해 변환된 디지털 터치 신호 및 동일하게 복사된 디지털 터치 신호가 동시에 공급된다. 이때, 곱셈기(135)로 공급되는 디지털 터치 신호의 대역 주파수는 하기의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
그리고, 곱셈기(135)로는 디지털 터치 신호 및 동일하게 복사된 디지털 터치 신호가 동시에 공급되므로, 동시 공급된 디지털 터치 신호의 대역 주파수는 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00002
따라서, 곱셈기(135)를 이용하여 고속 변환기(137)로부터의 디지털 터치 신호를 동일하게 복사된 디지털 터치 신호로 복조하면, 복조된 디지털 터치 신호의 대역 주파수는 하기의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00003
이에, 디지털 신호 처리 회로부의 곱셈기(135)를 통해서는 별도의 발진기를 이용하지 않고서도, 고속 변환기(137)를 통해 입력된 디지털 터치 신호를 복사하여 동일한 신호로 복조를 수행함으로써, 필압에 따른 공진 주파수 변화에 효율적으로 대응된 디지털 터치 정보(DTI)를 효과적으로 생성할 수 있게 된다.
도 4는 도 2 및 도 3의 곱셈기로 입력 및 출력된 공진 주파수의 변화율을 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 5는 별도의 발진기를 이용한 복조시 공진 주파수의 변화율을 나타낸 그래프이다.
도 4로 도시된 바와 같이, 디지털 신호 처리 회로부의 곱셈기(135)를 통해 복조 과정을 수행함에 따라, 디지털 터치 신호의 진폭을 검출하는 과정에서의 주파수 변동 오차가 없어지게 된다. 이에 도출하고자 하는 DC 성분의 터치 신호들만 출력될 수 있으며, 동일 신호로 복사 및 복조를 수행하기 때문에 노이즈 유입을 방지할 수 있다. 이 경우에는 인접 연결 회로들과의 동기화 및 연결 제어가 용이하게 된다.
하지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 별도의 정현파 발진기를 이용한 디지털 터치 신호의 진폭 검출시에는 정현파 발진기의 고정성 때문에 공진 주파수가 변화할때 발생하는 오차에 대응할 수 없게 된다. 즉, 스타일러스 펜의 공진 신호 검출단 주파수의 변화를 초래하게 되고, 스타일러스 펜의 터치 입력 시스템은 주파수가 동일하지 않은 공진 신호와 발진기의 발진 신호를 비교함으로써 검출 오차를 발생시키게 된다.
반면, 곱셈기(135)를 통해 동일 디지털 터치 신호로 복조 과정을 수행하게 되면, 디지털 터치 신호의 진폭을 검출하는 과정에서의 주파수 변동 오차가 없어지게 된다. 이에 도출하고자 하는 DC 성분의 터치 신호들만 출력될 수 있으며, 동일 신호로 복사 및 복조를 수행하기 때문에 노이즈 유입을 방지할 수 있다. 이 경우에는 인접 연결 회로들과의 동기화 및 연결 제어가 용이하게 된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 시스템을 구비한 영상 표시장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 시스템을 구비한 영상 표시장치는 영상 표시패널(400), 패널 구동부(500), 및 터치 입력 시스템(600)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 영상 표시장치는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 다이오드 표시장치 등의 평판 표시 장치로 구현될 수 있다. 이하에서는 영상 표시장치로 액정 표시장치가 적용된 예를 가정하여 설명하기로 한다.
영상 표시패널(400)은 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성된다. 하부 기판은 복수의 데이터 라인(DL)과 복수의 게이트 라인(GL)의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성된 복수의 화소를 포함하여 구성된다. 복수의 화소 각각은 박막 트랜지스터, 화소 전극, 및 스토리지 커패시터를 포함하여 구성된다. 박막 트랜지스터는 게이트 라인(GL)에 공급되는 게이트 신호에 따라 스위칭되어 데이터 라인(DL)에 공급되는 데이터 전압을 화소 전극에 공급한다. 화소 전극은 박막 트랜지스터로부터 공급되는 데이터 전압에 따라 액정층에 전계를 형성한다. 스토리지 커패시터는 화소 전극에 접속되어 화소 전극의 전압을 유지시킨다. 상부 기판은 블랙 매트릭스, 컬러 필터, 및 공통 전극 등을 포함하여 구성된다.
패널 구동부(500)는 타이밍 제어부(510), 게이트 구동 회로부(520), 및 데이터 구동 회로부(530)를 포함하여 구성될 수 있다.
타이밍 제어부(510)는 외부의 시스템 본체(또는 그래픽 카드)로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)를 영상 표시패널(400)의 구동에 알맞도록 정렬하여 정렬 데이터(R,G,B)를 생성하고, 생성된 정렬 데이터(R,G,B)를 데이터 구동 회로부(520)에 공급한다. 여기서, 입력 데이터(RGB)는 터치 스크린 데이터를 포함하여 구성된다.
타이밍 제어부(510)는 외부의 시스템 본체(또는 그래픽 카드)로부터 입력되는 타이밍 동기 신호(TSS)를 이용하여 게이트 구동 회로부(520)와 데이터 구동 회로부(530) 각각의 구동 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 생성한다. 여기서, 타이밍 제어부(510)는 외부의 시스템 본체(또는그래픽 카드)로부터 공급되는 데이터 인에이블 신호에 기초하여 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 생성하기 위한 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 클럭 신호 등을 자체적으로 생성할 수도 있다.
그리고, 타이밍 제어부(510)는 상기의 타이밍 동기 신호(TSS) 또는 데이터 제어 신호(DCS)에 기초하여 터치 입력 시스템(600)를 구동시키기 위한 터치 제어 신호(TCS)를 생성한다.
게이트 구동 회로부(520)는 타이밍 제어부(510)로부터 공급되는 게이트 제어 신호(GCS)에 따라 게이트 신호를 생성하여 게이트 라인(GL)에 순차적으로 공급한다.
데이터 구동 회로부(530)는 타이밍 제어부(510)로부터 공급되는 데이터 제어 신호(DCS)에 따라 타이밍 제어부(510)로부터 공급되는 정렬 데이터(R,G,B)를 래치하고, 복수의 정극성 및 부극성 아날로그 감마전압을 이용하여 래치된 정렬 데이터(R, G, B)를 복수의 정극성 및 부극성 아날로그 데이터 전압으로 변환한 후, 극성 제어신호에 대응되는 극성의 데이터 전압을 선택하여 게이트 신호에 동기되도록 해당 데이터 라인(DL)에 공급한다.
터치 입력 시스템(600)은 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 교차하는 복수개의 제 1 채널(Tx) 및 제 2 채널(Rx)을 갖는 센서 패널(110); 상기 복수의 제 1 채널(Tx) 또는 제 2 채널(Rx)을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조(demodulation)를 수행하여 디지털 터치 정보(DTI)를 생성 및 출력하는 터치 센싱부(130); 상기 터치 센싱부(130)의 구동을 제어하고, 상기 터치 센싱부(130)로부터 입력되는 디지털 터치 정보(DTI)를 이용하여 터치 위치 정보(TPI)를 생성 및 출력하는 터치 제어부(120), 및 상기 센서 패널(110)과 터치 센싱부(130) 및 터치 제어부(120)의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 상기 센서 패널(110)과 터치 센싱부(130) 및 터치 제어부(120)로 각각 공급하는 전원부(140)를 구비한다.
터치 입력 시스템(600)은 도 1 내지 도 5를 참조하여 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 시스템(600)과 동일한 구성을 가지기 때문에 이들에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
터치 입력 시스템(600)으로 부터 생성된 터치 위치 정보(TPI)는 외부의 시스템 본체 또는 타이밍 제어부(510)에 제공될 수 있다.
외부의 시스템 본체 또는 타이밍 제어부(510)는 터치 입력 시스템(600)으로부터 입력된 터치 위치 정보(TPI)를 적절한 알고리즘을 이용해 좌표를 추출한 후, 호스트 시스템 증에 좌표 데이터 등을 전송할 수 있게 된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법은 스타일러스 펜에 의한 공진 수신 신호(터치 감지 신호)를 복사하여 동일 신호로 복조를 수행함으로써 터치 감지 신호의 추출 효율 및 그 정확성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 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 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 서로 교차하는 복수개의 제 1 채널 및 제 2 채널을 갖는 센서 패널;
    상기 복수의 제 1 채널 또는 제 2 채널을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조(demodulation)를 수행하여 디지털 터치 정보를 생성 및 출력하는 터치 센싱부;
    상기 터치 센싱부의 구동을 제어하고, 상기 터치 센싱부로부터 입력되는 디지털 터치 정보를 이용하여 터치 위치 정보를 생성 및 출력하는 터치 제어부, 및
    상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부로 각각 공급하는 전원부를 구비한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센싱부는
    제 1 인터페이스부를 통해 입력되는 상기 센서 패널의 아날로그 터치 감지 신호들을 증폭 및 필터링하여 디지털 터치 신호로 변환하는 아날로그 신호 처리 회로부, 및
    상기 변환된 디지털 터치 신호를 동일하게 복사하여 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하고 이를 제 2 인터페이스부(137)로 출력하는 디지털 신호 처리 회로부를 구비한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 터치 센싱부의 아날로그 신호 처리 회로부는
    상기 제 1 인터페이스부를 통해 입력되는 아날로그 터치 감지 신호들을 미리 설정된 대역의 주파수 및 전압 레벨로 증폭시켜 출력하는 적어도 하나의 증폭기,
    상기 증폭된 아날로그 터치 감지 신호들의 미리 설정된 대역대로 필터링하는 대역통과필터,
    상기 미리 설정된 대역대로 필터링된 아날로그 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하는 고속 변환기를 구비한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 터치 센싱부의 디지털 신호 처리 회로부는
    상기 고속 변환기를 통해 변환 및 입력된 디지털 터치 신호를 복사하여 동일한 신호로 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하는 곱셈기, 및
    상기 복조된 디지털 터치 정보를 미리 설정된 저주파 대역대로 필터링하여 상기 제 2 인터페이스부로 출력하는 저주파 통과 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템.
  5. 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 영상 표시패널;
    상기 영상 표시패널의 각 화소들을 구동하여 영상이 표시되도록 제어하는 패널 구동부;
    상기 영상 표시패널 및 패널 구동부에 구비되어 사용자의 터치 위치 정보를 생성 및 출력하기 위해 상기 청구항 1 내지 4 중 어느 한 기술 특징을 포함하는 터치 입력 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 영상 표시장치.
  6. 센서 패널에 서로 교차하도록 형성된 복수개의 제 1 채널 및 제 2 채널을 이용하여 아날로그의 터치 감지 신호를 생성하는 단계,
    터치 센싱부를 이용하여 상기 복수의 제 1 채널 또는 제 2 채널을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조를 수행하여 디지털 터치 정보를 생성 및 출력하는 단계;
    상기 터치 센싱부의 구동을 제어하고, 상기 터치 센싱부로부터 입력되는 디지털 터치 정보를 이용하여 터치 위치 정보를 생성 및 출력하는 단계, 및
    상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부로 각각 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템을 이용한 터치 검출 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 디지털 터치 정보 생성 및 출력 단계는
    아날로그 신호 처리 회로부를 통해 상기 센서 패널의 아날로그 터치 감지 신호들을 증폭 및 필터링하여 디지털 터치 신호로 변환하는 단계, 및
    디지털 신호 처리 회로부를 통해 상기 변환된 디지털 터치 신호를 동일하게 복사하여 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하고 이를 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템을 이용한 터치 검출 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지털 터치 신호로 변환하는 단계는
    상기 아날로그 터치 감지 신호들을 미리 설정된 대역의 주파수 및 전압 레벨로 증폭시켜 출력하는 단계,
    상기 증폭된 아날로그 터치 감지 신호들의 미리 설정된 대역대로 필터링하는 단계,
    상기 미리 설정된 대역대로 필터링된 아날로그 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템을 이용한 터치 검출 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 디지털 터치 정보 생성 및 출력하는 단계는
    적어도 하나의 곱셈기를 이용하여 상기 고속 변환기를 통해 변환 및 입력된 디지털 터치 신호를 복사하고 동일한 신호로 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하는 단계, 및
    상기 복조된 디지털 터치 정보를 미리 설정된 저주파 대역대로 필터링하여 제 2 인터페이스부로 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템을 이용한 터치 검출 방법.
  10. 영상 표시패널에 형성된 복수의 화소들을 구동하여 영상이 표시되도록 제어하는 단계; 및
    상기 영상 표시패널 및 별도의 패널 구동부에 구비되어 사용자의 터치 위치 정보를 생성 및 출력하기 위해 상기 청구항 6 내지 9 중 어느 한 터치 검출 방법을 포함하는 터치 입력 시스템을 이용한 터치 검출 방법.
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