KR20160017378A - 터치 스크린의 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 스크린의 엣지 영역에서의 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린의 구동장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 터치 스크린의 복수의 구동(Tx) 라인에 구동신호를 공급하는 터치 구동부; 상기 터치 스크린의 복수의 센싱(Rx) 라인의 터치 신호를 센싱하는 터치 센싱부; 및 상기 터치 스크린 중에서 엣지 영역의 터치 신호를 보상하는 터치 알고리즘 실행부;를 포함한다.

Description

터치 스크린의 구동장치{Apparatus for Driving of Touch Screen}
본 발명은 터치 스크린의 엣지 영역에서의 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린의 구동장치에 관한 것이다.
터치 스크린은 액정 표시 장치, 전계 방출 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전계 발광 표시 장치, 전기 영동 표시 장치, 및 유기 발광 표시 장치 등의 영상 표시 장치에 설치되어 사용자가 표시 장치를 보면서 손가락이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 입력 장치의 한 종류이다.
최근에 들어, 터치 스크린은 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 정보 기기, 노트북 컴퓨터, 모니터, 및 텔레비전 등과 같은 각종 전자 기기의 입력 장치로 상용화되었다.
이러한 터치 스크린은 정전 용량 방식으로 구현될 수 있다. 정전 용량 방식의 터치 스크린은 손가락 또는 전도성 물질이 터치 센서에 접촉될 때 정전 용량(capacitance) 변화 즉, 터치 센서의 전하 변하량을 센싱하여 터치 입력을 감지한다. 정전 용량 방식은 상호 정전 용량(mutual capacitance) 방식과 자기 정전 용량(self capacitance)으로 구분된다. 상호 정전 용량 방식의 터치 패널은 자기 정전 용량 방식에 비하여 멀티-터치 입력을 구현이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 터치 스크린의 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, MS 윈도우 8.0 버전부터 터치 인터페이스를 지원하고 있는데, 액티브 영역의 엣지부에서 1mm 이내의 터치 정확도를 보장할 수 있도록 터치 스크린의 전극 및 터치 스크린의 구동장치를 형성할 것을 권고하고 있다.
일반적으로 엣지부에서 터치 정확도를 향상시키기 위해서 터치 스크린의 최외곽 노드를 액티브 영역의 외곽에 위치하도록 하여 중심 좌표 산출을 위한 로우 데이터(raw data)의 참조 데이터를 많이 획득할 수 있도록 한다. 예로서, 엣지부에서 1mm 이내의 터치 정확도를 보장하기 위해서, 액티브 영역의 외부에 액티브 영역에 형성된 터치 전극(10)의 1/2 채널에 해당하는 면적만큼 더미 터치전극(20)을 형성하고 있다.
도 2는 인셀 터치 방식의 터치 스크린의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 액정 디스플레이 장치 또는 유기발광 디스플레이 장치에 인셀 터치 방식으로 터치 스크린을 형성하는 경우, 액티브 영역의 외곽으로 터치 전극을 확장하는 것에 제약이 있다.
인셀 터치 방식은, 디스플레이 패널의 셀 내부에 형성된 전극을 일정 크기로 패터닝하여 복수의 터치 그룹(TB1~TBn)을 구성한다. 그리고, 복수의 터치 그룹을 구동(TX) 전극과 센싱(RX) 전극으로 구분하여 연결시켜 터치 스크린을 구성하고 있다.
최근에 들어, 디스플레이 패널의 베젤(bezel) 영역을 줄이거나 최소화하는 네로우 베젤(Narrow Bezel) 기술이 적용되고 있다. 베젤 영역은 디스플레이 패널의 액티브 영역(Active Area, A/A) 밖에 형성되어 액티브 영역을 정의한다. 액티브 영역(A/A)은 입력 영상이 표시되는 픽셀 어레이를 포함한다. 베젤 영역에는 픽셀들이 형성되지 않으므로 영상이 표시되지 않는다.
디스플레이 패널의 베젤 영역이 좁아지면 디스플레이 패널의 엣지(edge) 영역에서 터치 영역의 중심이 부정확하게 계산될 수 있다. 엣지 영역은 베젤 영역과 가까운 터치 스크린의 가장자리 영역으로서 터치 영역의 중심이 부정확하게 계산되는 영역을 의미한다.
도 3은 터치 스크린의 엣지 영역에서 터치 센싱 정확도가 낮아지는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 패널의 베젤 영역에는 터치 전극들이 형성되지 않거나 액티브 영역(Active area, A/A)에 비하여 터치 전극의 면적이 현저히 작다. 엣지 영역의 최외곽의 위치한 터치 노드는 다른 터치 노드에 비해 약 25% 정도 터치 신호의 감도가 감소한다.
인셀 터치 방식의 터치 스크린의 구조적 한계로 인해서 에지 영역에서의 터치 신호가 급격이 감소하고, 터치 전극들 간의 RC 값의 차이로 인해 터치 신호의 편차가 발생하게 된다. 또한, 인셀 터치 방식은 애드온(add on) 터치 방식에 비해 기생 커패시터가 증가하여 노이즈에 의한 터치 편차가 발생하게 된다. 특히, 엣지 영역에서 노이즈에 의한 터치 편차가 심하게 발생하게 된다.
따라서, 디스플레이 패널의 액티브 영역(A/A)과 엣지 영역의 터치 스크린 구조 차이를 고려하지 않고 동일한 방식으로 터치를 센싱하면 터치 센싱의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다. 디스플레이 패널의 베젤이 좁아질수록 터치 센싱의 오류가 더욱 심화된다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인셀 터치 방식의 터치 스크린의 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린의 구동장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터치 스크린의 엣지 영역에서의 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린의 구동장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 디스플레이 장치의 베젤 영역에 추가적으로 터치 전극을 형성하지 않고 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린의 구동장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
앞에서 설명한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는, 터치 스크린의 복수의 구동(Tx) 라인에 구동신호를 공급하는 터치 구동부; 상기 터치 스크린의 복수의 센싱(Rx) 라인의 터치 신호를 센싱하는 터치 센싱부; 및 상기 터치 스크린 중에서 엣지 영역의 터치 신호를 보상하는 터치 알고리즘 실행부;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치의 상기 터치 알고리즘 실행부는 IIR 필터(infinite impulse response filter)를 포함하고, 상기 IIR 필터로 상기 터치 스크린 중에서 엣지 영역의 터치 신호의 노이즈 제거한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치의 상기 터치 알고리즘 실행부는 신호 평탄화부를 포함하고, 상기 신호 평탄화부로 상기 복수의 센싱(Rx) 라인 및 구동(Tx) 라인의 신호 편차 보상한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치의 상기 신호 평탄화부는 상기 복수의 센싱(Rx) 라인의 신호 편차를 5% 이하로 보상하고, 상기 복수의 구동(Tx) 라인의 신호 편차를 3% 이하로 보상한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치의 상기 터치 알고리즘 실행부는 엣지 신호 보상부를 포함하고, 상기 엣지 신호 보상부는 상기 엣지 영역의 터치 전극의 면적에 의해 감소된 터치 신호를 보상한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치의 상기 터치 알고리즘 실행부는 터치 좌표 보정부를 포함하고, 상기 터치 좌표 보정부는 상기 엣지 영역에서 센싱된 터치 좌표의 보정을 수행한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 인셀 터치 방식의 터치 스크린의 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 터치 스크린의 엣지 영역에서의 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 디스플레이 장치의 베젤 영역에 추가적으로 터치 전극을 형성하지 않고도 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 터치 스크린의 엣지 영역의 방향에 관계없이 균일한 터치 센싱 성능을 유지할 수 있도록 한다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 일반적인 터치 스크린의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 인셀 터치 방식의 터치 스크린의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 터치 스크린의 엣지 영역에서 터치 센싱 정확도가 낮아지는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치가 적용된 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 터치 스크린의 전극 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 액티브 영역과 엣지 영역을 터치한 경우의 센싱 크기의 차이가 발생하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치를 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치의 구동방법을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치가 적용 가능한 다양한 기기를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 터치 스크린의 구동장치에 대하여 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명의 핵심 구성과 관련이 없는 경우 및 본 발명의 기술분야에 공지된 구성과 기능에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를` 포함하는 것으로 해석한다. 본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치가 적용된 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(300), 상기 디스플레이 패널의 구동 회로부(310, 320, 330), 터치 스크린(100) 및 터치 구동장치(200)를 포함한다. 터치 스크린(100)은 애드온, 온셀 또는 인셀 방식으로 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 디스플레이 패널의 구동 회로부(310, 320, 330)는 타이밍 컨트롤러(310), 게이트 드라이버(320) 및 데이터 드라이버(330)를 포함한다. 디스플레이 패널(300) 및 디스플레이 패널의 구동 회로부(310, 320, 330)는 주지된 사항이므로 상세한 설명을 생략한다.
도 5는 도 4에 도시된 터치 스크린의 전극 구조를 나타내는 도면이다.
도 4에 도 5를 결부하여 설명하면, 터치 스크린(100)은 복수의 구동(Tx) 라인들 및 상기 복수의 구동(Tx) 라인들과 교차하는 복수의 센싱(Rx) 라인들을 포함한다. 구동(Tx) 라인들과 센싱(Rx) 라인들이 교차되는 지점의 노드들에서 상호 정전 용량(mutual capacitance)이 형성된다.
구동(Tx) 라인들과 센싱(Rx) 라인들은 절연층을 사이에 두고 교차하며, 구동(Tx) 라인들과 센싱(Rx) 라인들이 교차되는 지점에 브릿지 패턴(Bridge pattern)이 형성되어 분리된 구동(Tx) 라인들 또는 센싱(Rx) 라인들이 서로 연결된다.
터치 스크린의 구동장치는 터치 전후 터치 전극에서 전하 변화량을 센싱하여 손가락과 같은 전도성 물질의 터치 여부와 그 위치를 판단한다. 터치 스크린의 구동장치는 구동(Tx) 라인들에 구동신호를 공급하고, 그 구동신호에 동기하여 센싱(Rx) 라인들을 통해 터치 센서들로부터 전하를 수신한다. 이후, 센싱(Rx) 라인들에서 수신된 전하의 변화량을 센싱하여 터치 유무 및 터치 위치를 판별한다. 이때, 구동(Tx) 라인들에 인가되는 구동신호는 구형파 형태의 펄스, 정현파, 삼각파 등 다양한 형태로 발생될 수 있다.
도 6은 액티브 영역과 엣지 영역을 터치한 경우의 센싱 크기의 차이가 발생하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 베젤 영역과 인접한 엣지 영역에서 센싱된 제1 터치 영역(T1)과 액티브 영역에서 센싱된 제2 터치 영역(T2)의 물리적인 크기는 동일하다. 그러나, 제1 터치 영역(T1)에서 센싱된 터치 크기와 제2 터치 영역(T2)에서 센싱된 터치 크기는 차이가 있다.
여기서, 물리적 크기는 터치 객체에 의해 터치된 영역의 크기를 의미하고, 센싱 크기는 터치 센서들에 의해 센싱되는 터치 영역의 크기를 의미한다. 엣지 영역의 제1 터치 영역(T1)은 베젤 영역과 액티브 영역 사이에 위치하게 되므로, 액티브 영역에 터치가 이루어지는 경우의 센싱 크기보다 엣지 영역에 터치가 이루어지는 경우의 센싱 크기가 작다.
본 발명의 터치 스크린의 구동장치는 터치 스크린의 엣지 영역에서의 터치 센싱 성능을 향상시킨다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치(200)는 구동(Tx) 라인들에 구동신호를 공급하고, 그 구동신호와 동기하여 센싱(Rx) 라인들을 통해 터치 센서(Cm)의 신호를 수신한다.
터치 스크린의 구동장치(200)는 수신된 터치 센서(Cm)의 전하 변화량을 소정의 문턱 값과 비교하기 위하여 전하 변화량을 디지털 값으로 변환하여 터치 로우 데이터(touch raw data)를 출력한다. 터치 스크린의 구동장치(200)는 터치 로우 데이터를 상기 문턱 값과 비교하여 문턱 값 보다 큰 터치 로우 데이터를 터치 영역의 데이터로 판정한다. 터치 스크린의 구동장치(200)는 멀티 터치 인식을 위하여 터치 영역들 각각에 라벨(label) 코드를 부여하는 라벨링 알고리즘을 실행한다. 이어서, 터치 영역들 각각의 무게 중심을 계산한 다음, 터치 영역의 무게 중심에 기초하여 터치 영역의 좌표 정보를 포함한 터치 레포트(Touch Report, XY)를 호스트 시스템으로 전송한다.
여기서, 터치 스크린의 구동장치(200)는 터치 영역이 디스플레이 패널의 엣지 영역에서 센싱되면, 엣지 영역에서 수신된 터치 신호의 SNR 향상, 터치 신호의 편차 제거, 터치 신호의 노이즈 제거 및 터치 노드들 간의 터치 신호 편차를 보상하여 엣지 영역에서의 터치 센싱 성능을 향상시킨다.
이를 위해서, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치(200)는 터치 구동부(210), 터치 센싱부(220), 터치 타이밍 제어부(230) 및 터치 알고리즘 실행부(240)를 포함한다.
터치 구동부(210), 터치 센싱부(220) 및 터치 타이밍 제어부(230)는 하나의 ROIC(Readout Integrated Circuit) 칩으로 집적될 수 있다. 그리고, 터치 알고리즘 실행부(240)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.
터치 구동부(210)는 터치 타이밍 제어부(230)의 제어 하에 구동신호가 공급될 Tx 채널을 선택하고, 선택된 Tx 채널과 연결된 구동(Tx) 라인들(Tx1~Txj)에 구동신호를 공급한다.
터치 센싱부(220)는 구동(Tx) 라인을 통해 터치 신호를 센싱 즉, 터치 센서의 전하를 센싱한다. 터치 센싱부(220)는 적분기를 포함할 수 있으며, 적분기에 터치 센서의 전하가 누적되면 터치 입력 전후에 전하 변화량을 크게 할 수 있으므로 터치 센싱 감도를 높일 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 센싱(Rx) 라인들(Rx1~Rxi)과 터치 센싱부(220) 사이에는 차동 증폭기들(Differential Amplifier)이 연결될 수 있다. 차동 증폭기들은 이웃한 센싱(Rx) 라인들을 통해 수신된 터치 신호들의 차를 증폭하여 노이즈 대비 터치 신호의 성분을 더 크게 함으로써 터치 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 개선한다.
터치 센싱부(220)는 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Convertor, ADC)를 이용하여 샘플링된 디지털 데이터로 변환하여 터치 센서의 전하 변화량을 센싱한다. 디지털 데이터는 터치 로우 데이터(touch raw data)로써 터치 알고리즘 실행부(240)에 전송된다.
터치 타이밍 제어부(230)는 터치 구동부(210)와 터치 센싱부(220)의 Tx/Rx 채널의 신호 입력 및 출력을 제어한다. 또한, 터치 타이밍 제어부(230)는 터치 센싱부(220)의 터치 센서 신호 샘플링을 제어하고, ADC의 구동 타이밍을 제어한다.
이어서, 터치 알고리즘 실행부(240)는 IIR 필터(241, infinite impulse response filter), 신호 평탄화부(242), 엣지 신호 보상부(243), 터치 유무 판별부(244), 라벨링부(245), 터치 중심 산출부(246), 터치 영역 추적부(247), 터치 좌표 보정부(248) 및 평탄 필터(249)를 포함한다.
IIR 필터(241)는 엣지 영역의 터치 신호(터치 로우 데이터)에 포함된 고주파성 노이즈를 제거하여, 고주파성 노이즈로 인해 엣지 영역의 터치 신호가 불안정해지는 것을 방지한다.
신호 평탄화부(242)는 복수의 Rx 채널들 간의 신호 편차 및 Tx 채널들 간의 신호 편차를 제거 또는 감소시킨다. 구동(Tx) 라인들 및 센싱(Rx) 라인들 중에서 최대 신호를 기준으로 각 채널(노드)간의 편차를 보상하는 것으로, 신호와 노이즈의 구분을 위해서 일정 신호 이상의 데이터에 대해서 보상을 수행한다. 이때, 신호 평탄화부(242)는 엣지 영역의 노드를 제외한 전 영역의 신호를 평탄화시켜 에지 노드의 터치 신호의 보상이 간결하게 이루어질 수 있도록 한다.
여기서, 전체 센싱(Rx) 라인들의 신호 편차가 5% 이하가 되도록 전체 센싱(Rx) 라인들의 신호 편차를 보상한다. 그리고, 전체 구동(Tx) 라인들의 신호 편차가 3% 이하가 되도록 전체 구동(Tx) 라인들의 신호 편차를 보상한다.
엣지 신호 보상부(243)는 터치 스크린의 4면에 형성된 엣지 영역에 터치 센서의 면적, 즉, 터치 전극의 면적이 액티브 영역에서의 터치 센서의 면적보다 작게 형성됨으로 인해 발생되는 터치 신호의 감소를 보상한다. 엣지 신호 보상부(243)를 이용하여, 네로우 베젤에 의해서 에지 영역의 터치 센서가 물리적으로 작게 형성된 것에 따른 터치 신호의 감소분을 보상한다. 이때, 액티브 영역의 터치 센서 수준으로 엣지 영역에서의 터치 신호를 보상할 수 있다.
터치 유무 판별부(244)는 전체 Rx 채널의 터치 센싱 결과에 기초하여 전체 노드들의 터치 유무를 판별한다. 이때, 터치가 이루어진 노드와 터치가 이루어지지 않은 노드를 구분한다. 그리고, 2비트 값으로 터치가 이루어지지 않은 노드에는 0을 부여하고, 터치가 이루어진 노드에는 1을 부여하여 전체 노드들의 터치 유무를 표시한다.
라벨링부(245)는 멀티 터치가 센싱된 경우에 멀티 터치된 각 터치 노드들을 구분시키기 위해 터치가 이루어진 노드들에 번호를 부여한다. 만약, 싱글 터치가 센싱된 경우에는 터치가 이루어진 노드에 번호를 부여하지 않을 수 있다.
터치 중심 산출부(246)는 사용자가 터치 한 터치 포인트에 포함된 전체 노드의 터치 신호들을 분석하여 사용자가 터치 한 터치 포인트의 중심을 산출한다.
터치 영역 추적부(247)는 멀티 터치가 이루어진 경우에 터치 포인트의 중심에 기초하여 멀티 터치 영역들 각각의 위치를 추적한다. 만약, 싱글 터치가 센싱된 경우에는 터치가 이루어진 복수의 터치 영역들의 위치를 구분할 필요가 없다.
터치 좌표 보정부(248)는 엣지 영역의 터치 면적에 따라서 적응형 방식으로 터치 좌표의 보정을 수행하여 터치 센싱의 정확도를 높인다. 엣지 영역에 터치가 이루어지면 터치 좌표를 알 수 있는 터치 로우 데이터의 양이 베젤 영역에서 쪽에서는 매우 작고, 액티브 영역 쪽에서는 상대적으로 터치 로우 데이터의 양이 크기 때문에 터치 좌표가 액티브 영역 쪽으로 이동하여 정확한 터치 좌표가 검출되지 않을 수 있다.
이러한, 문제점을 개선하기 위해서, 터치 좌표 보정부(248)는 엣지 좌표 보정을 위한 룩업 테이블(look-up table, LUT)을 생성하여 터치 좌표의 보정을 수행한다.
예로서, 터치 영역의 크기 별로 에지 영역에 대한 위치 정보(a, b)를 설정하기 위하여, 터치 영역의 데이터 총합을 계산한다. 그리고, 터치 영역의 데이터 총합의 계산 결과를 룩업 테이블(LUT)에 입력하여 에지 영역에 관한 위치 정보(a, b)를 선택할 수 있도록 한다.
룩업 테이블(LUT)의 메모리에는 아래의 표 1에 기재된 바와 같이, 터치 영역의 터치 로우 데이터 총합 별로 에지 영역의 위치 정보(a, b)가 저장되어 있다. 룩업 테이블(LUT)은 터치 영역의 터치 로우 데이터의 총합을 리드 어드레스(read address) 정보로 입력받아 그 터치 영역의 터치 로우 데이터 총합이 지시하는 위치 정보(a, b)를 출력할 수 있다.
터치 영역의 크기 위치 정보(a) 위치 정보(b) 터치 영역의
터치 로우 데이터 총합
φ9 0.75 0.35 3,500~5,000
φ5 0.50 0.10 1,000~1,800
이와 같이, 터치 좌표 보정부(248)를 이용하여 엣지 영역의 터치 면적에 따라서 터치 좌표의 보정을 수행함으로써, 엣지 영역에 터치가 이루어진 경우에도 터치 좌표를 정확하게 검출할 수 있다.
평탄 필터(249)는 디지털 필터가 적용될 수 있으며, 센싱(Rx) 라인에서 센싱된 터치 신호를 평탄화시켜 각 센싱(Rx) 라인들의 터치 센싱 성능을 향상시킨다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치의 구동방법을 나타내는 도면이다.
사용자의 터치가 감지되면 엣지 노드의 터치 신호가 입력되었는지 확인한다(S10).
상기 S10의 확인 결과, 엣지 노드의 터치 신호가 입력되지 않으면 액티브 영역에서만 터치가 이루어진 것으로, 이러한 경우에는 일반적인 터치 센싱 방식을 적용하여 터치 센싱 결과 리포트를 생성한다. 이후, 터치 센싱 결과 리포트를 호스트 시스템으로 전송한다(S90).
한편, 상기 S10의 확인 결과, 엣지 노드의 터치 신호가 입력되면 IIR 필터(241)를 이용하여 엣지 영역의 터치 신호(터치 로우 데이터)에 포함된 고주파성 노이즈를 제거한다(S20). 이를 통해, 고주파성 노이즈로 인해 엣지 영역의 터치 신호가 불안정해지는 것을 방지한다.
이어서, 복수의 Rx 채널들 간의 신호 편차 및 Tx 채널들 간의 신호 편차를 순차적으로 제거 또는 감소시킨다.
도 9에 도시된 바와 같이, 터치 스크린의 전체 Rx 채널들은 신호가 가장 높은 라인과 신호가 가장 낮은 라인들 간에 약 1.25배의 신호 편차가 발생하고 있다. 신호 평탄화부(242)는 센싱(Rx) 라인들 중에서 최대 신호의 센싱(Rx) 라인을 기준으로 전체 센싱(Rx) 라인들의 신호 편차를 보상한다(S30). 이때, 신호와 노이즈의 구분을 위해서 일정 신호 이상의 데이터에 대해서 보상을 수행한다. 전체 센싱(Rx) 라인들의 신호 편차가 5% 이하가 되도록 전체 센싱(Rx) 라인들의 신호 편차를 보상한다. 이와 같이, 센싱(Rx) 라인들의 신호를 평탄화시켜 에지 노드의 터치 신호의 보상이 간결하게 이루어질 수 있다.
이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 터치 스크린의 전체 구동(Tx) 채널들은 신호가 가장 높은 라인과 신호가 가장 낮은 라인들 간에 약 1.05배의 신호 편차가 발생하고 있다. 신호 평탄화부(242)는 구동(Tx) 라인들 중에서 최대 신호의 구동(Tx) 라인을 기준으로 전체 구동(Tx) 라인들의 신호 편차를 보상한다(S40). 이때, 신호와 노이즈의 구분을 위해서 일정 신호 이상의 데이터에 대해서 보상을 수행한다. 전체 구동(Tx) 라인들의 신호 편차가 3% 이하가 되도록 전체 센싱(Rx) 라인들의 신호 편차를 보상한다. 이와 같이, 구동(Tx) 라인들의 신호를 평탄화시켜 에지 노드의 터치 신호의 보상이 간결하게 이루어질 수 있다.
이어서, 엣지 노드의 터치 신호를 향상시킨다(S50). 터치 스크린의 4면에 형성된 엣지 영역에 터치 센서의 면적, 즉, 터치 전극의 면적이 액티브 영역에서의 터치 센서의 면적보다 작게 형성됨으로 인해 발생되는 터치 신호의 감소를 보상한다. 구체적으로, 엣지 신호 보상부(243)를 이용하여 네로우 베젤에 의해서 에지 영역의 터치 센서가 물리적으로 작게 형성된 것에 따른 터치 신호의 감소분을 보상한다. 이때, 액티브 영역의 터치 센서 수준으로 엣지 영역에서의 터치 신호를 보상할 수 있다.
이어서, 멀티 터치된 각 터치 노드들을 구분시키기 위해 터치가 이루어진 노드들에 번호를 부여하고, 사용자가 터치 한 터치 포인트의 중심을 산출하고, 멀티 터치 영역들 각각의 위치를 추적한다(S60).
이어서, 엣지 영역의 터치 면적에 따라서 적응형 방식으로 터치 좌표의 보정을 수행한다(S70). 이와 같이, 엣지 영역의 터치 좌표의 보정을 수행함으로써 터치 센싱의 정확도를 높인다.
예로서, 터치 좌표 보정부(248)를 이용하여 엣지 좌표 보정을 위한 룩업 테이블(look-up table, LUT)을 생성하여 터치 좌표의 보정을 수행한다(S70).
터치 영역의 크기 별로 에지 영역에 대한 위치 정보(a, b)를 설정하기 위하여, 터치 영역의 데이터 총합을 계산한다. 그리고, 터치 영역의 데이터 총합의 계산 결과를 룩업 테이블(LUT)에 입력하여 에지 영역에 관한 위치 정보(a, b)를 선택할 수 있도록 한다. 룩업 테이블(LUT)에 기록된 터치 영역의 터치 로우 데이터 총합이 지시하는 위치 정보(a, b)를 출력할 수 있다.
이어서, 평탄 필터를 이용하여 센싱(Rx) 라인에서 센싱된 터치 신호를 평탄화시켜 각 센싱(Rx) 라인들의 터치 센싱 성능을 향상시킨다(S80).
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 인셀 터치 방식의 터치 스크린의 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 터치 스크린의 엣지 영역에서의 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 디스플레이 장치의 베젤 영역에 추가적으로 터치 전극을 형성하지 않고도 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 비용의 추가 부담 없이 엣지 영역의 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 터치 스크린의 엣지 영역의 방향에 관계없이 균일한 터치 센싱 성능을 유지할 수 있도록 한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치가 적용 가능한 다양한 기기를 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 플렉서블 디스플레이 장치의 터치 스크린을 구동하는데 적용될 수 있다. 스마트 워치 및 플렉서블 디스플레이 장치는 화면이 벤딩(bending)되고 이에 따라서 터치 스크린도 벤딩된다. 이때, 터치 스크린이 벤딩된 영역에서는 터치 센싱이 성능이 저하될 수 있다. 앞에서 설명한 엣지 영역과 마찬가지로 터치 스크린이 벤딩된 영역에서는 터치 신호에 노이즈 및 왜곡이 발생하여 터치 센싱 성능이 저하된다. 터치 스크린이 벤딩된 영역의 터치 센싱 시 앞에서 설명한 터치 스크린의 구동장치 및 엣지 영역에서의 터치 알고리즘을 적용하면 터치 스크린이 벤딩된 영역의 터치 센싱 성능을 높일 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 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.
100: 터치 스크린
200: 터치 스크린의 구동장치
210: 터치 구동부
220: 터치 센싱부
230: 터치 타이밍 제어부
240: 터치 알고리즘 실행부
241: IIR 필터
242: 신호 평탄화부
243: 엣지 신호 보상부
244: 터치 유무 판별부
245: 라벨링부
246: 터치 중심 산출부
247: 터치 영역 추적부
248: 터치 좌표 보정부
249: 평탄 필터
300: 디스플레이 패널
310: 타이밍 컨트롤러
320: 게이트 드라이버
330: 데이터 드라이버

Claims (6)

  1. 터치 스크린의 복수의 구동(Tx) 라인에 구동신호를 공급하는 터치 구동부;
    상기 터치 스크린의 복수의 센싱(Rx) 라인의 터치 신호를 센싱하는 터치 센싱부; 및
    상기 터치 스크린 중에서 엣지 영역의 터치 신호를 보상하는 터치 알고리즘 실행부;를 포함하는 터치 스크린의 구동장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 알고리즘 실행부는 IIR 필터(infinite impulse response filter)를 포함하고, 상기 IIR 필터로 상기 터치 스크린 중에서 엣지 영역의 터치 신호의 노이즈 제거하는 터치 스크린의 구동장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 알고리즘 실행부는 신호 평탄화부를 포함하고, 상기 신호 평탄화부로 상기 복수의 센싱(Rx) 라인 및 구동(Tx) 라인의 신호 편차 보상하는 터치 스크린의 구동장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 신호 평탄화부는 상기 복수의 센싱(Rx) 라인의 신호 편차를 5% 이하로 보상하고, 상기 복수의 구동(Tx) 라인의 신호 편차를 3% 이하로 보상하는 터치 스크린의 구동장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 알고리즘 실행부는 엣지 신호 보상부를 포함하고, 상기 엣지 신호 보상부는 상기 엣지 영역의 터치 전극의 면적에 의해 감소된 터치 신호를 보상하는 터치 스크린의 구동장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 알고리즘 실행부는 터치 좌표 보정부를 포함하고, 상기 터치 좌표 보정부는 상기 엣지 영역에서 센싱된 터치 좌표의 보정을 수행하는 터치 스크린의 구동장치.
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