KR20170078494A

KR20170078494A - 터치 컨트롤러, 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법

Info

Publication number: KR20170078494A
Application number: KR1020160068844A
Authority: KR
Inventors: 이진철; 김범수; 김진봉; 박준철; 최윤경
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-12-29
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2017-07-07
Also published as: CN106933409A

Abstract

본 개시의 기술적 사상에 따른 터치 컨트롤러는, 미리 설정된 주파수를 갖는 제1 펄스 신호의 일부 펄스를 마스킹하여 제2 펄스 신호를 생성하고, 상기 제2 펄스 신호를 구동 신호로서 터치 패널에 제공하는 구동 회로; 및 상기 구동 신호에 기초하여 상기 터치 패널에서 발생되는 센싱 신호를 수신하고, 상기 센싱 신호를 기초로 터치 데이터를 생성하는 센싱 회로를 포함할 수 있다.

Description

터치 컨트롤러, 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법 {Touch controller, touch sensing device, and touch sensing method}

본 개시의 기술적 사상은 터치 센싱 시스템에 관한 것으로서, 자세하게는 터치 컨트롤러, 이를 포함하는 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법에 관한 것이다.

터치 센싱 장치는 디스플레이 장치 등의 화면에 나타난 내용에 응답하여 사용자가 손이나 터치 펜과 같은 물체를 사용하여 사용자의 입력을 전달할 수 있도록 하는 입력 장치의 일종이다. 터치 센싱 장치는 디스플레이 장치의 전면에 구비될 수 있고, 전면에서 사용자의 손이나 터치 펜과 같은 물체가 터치된 위치를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 디스플레이 장치가 설치된, 예컨대 휴대용 전화기, 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, PDA 등과 같은 전자 기기는 변환된 전기적 신호에 기초하여 터치된 위치를 인식할 수 있고, 터치된 위치를 해석함으로써 사용자의 입력에 따른 동작을 수행할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 터치 패널 구동 시 EMI 현상이 적고, 디스플레이 패널의 화질에 영향을 미치지 않으며, 칩 사이즈를 감소시킬 수 있는 터치 컨트롤러, 터치 센싱 장치, 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데에 있다.

본 개시의 다른 기술적 사상에 따른 터치 센싱 장치는, 터치 입력을 센싱하기 위한 복수의 채널을 포함하는 터치 패널; 및 일정한 주파수를 갖는 주기 펄스 신호의 일부 펄스를 마스킹하여 상기 복수의 채널에 인가되는 구동 신호를 생성하고, 상기 구동 신호를 기초로, 상기 복수의 채널에 연결된 복수의 센싱 노드의 커패시턴스 변화량을 감지하는 터치 컨트롤러를 포함할 수 있다.

본 개시의 다른 기술적 사상에 따른 복수의 구동 채널을 포함하는 터치 패널에 연결된 터치 컨트롤러의 터치 센싱 방법은, 미리 설정된 주파수에 기초하여, 주기 펄스 신호를 생성하는 단계; 마스킹 정보를 기초로 상기 주기 펄스 신호의 일부 펄스를 마스킹하여 구동신호를 생성하는 단계; 상기 복수의 구동 채널 중 적어도 하나의 구동 채널에 상기 구동 신호를 제공하는 단계; 및 상기 구동 신호를 기초로 상기 적어도 하나의 구동 채널에 연결된 센싱 노드의 커패시턴스 변화량을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 터치 컨트롤러, 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법에 따르면, 주기 펄스 신호의 일부 펄스를 마스킹하는 방법으로 구동 신호가 생성됨으로써, 구동 회로에서 주파수 설정 변경없이 구동 신호의 에너지 크기를 제어할 수 있으며, 센싱 회로에서 오프셋을 변경할 필요가 없다.

또한, 제어 로직으로부터 제공되는 마스킹 정보를 기초로 간단하게 주기 펄스의 일부가 마스킹될 수 있으므로, 터치 컨트롤러의 구동 회로가 간단하게 구현될 수 있다.

또한, 터치 컨트롤러는 서로 다른 개수의 펄스 또는 위상을 갖는 복수의 구동 신호를 기초로, 터치 패널의 복수의 구동 전극을 동시에 구동(멀티-드라이빙)할 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 센싱 어레이를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 펄스 신호들을 나타내는 타이밍도이다.
도 4는 도 3의 펄스 신호들의 주파수 응답을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 터치 입력에 의한 센싱 노드의 커패시턴스의 변화를 설명하는 도면이다.
도 6은 터치 입력에 따른 센싱 노드의 커패시턴스의 변화량을 설명하는 그래프이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 구동 회로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 개시의 실시예에 따른 구동 회로의 구동 방법에 따라 로우 채널들에 제공되는 구동 신호를 나타내는 타이밍도이다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 구동 회로의 일 구현예를 나타내는 블록도이다.
도 10a 및 도 10b는 도 9의 구동 회로의 타이밍도이다.
도 11a는 본 개시의 실시예에 따른 구동 회로의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 11b는 도 11a의 구동 회로의 구동 방법에 따른 구동 회로 및 터치 패널의 타이밍도이다.
도 12는 본 개시의 실시예에 따른 구동 회로의 일 구현예를 나타내는 블록도이다.
도 13은 도 12의 구동 회로의 타이밍도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 구동 회로를 나타내는 블록도이다.
도 15는 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 멀티 구동 방법을 설명하는 도면이다.
도 16은 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 멀티 구동 방법을 설명하는 도면이다.
도 17은 본 개시의 실시예에 따른 제어 로직의 일 구현예를 나타내는 블록도이다.
도 18은 본 개시의 실시예에 따른 센싱 회로를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 19는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치에 구비되는 터치 패널 및 디스플레이 패널을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 개시의 일 실시예에 따른 구동 회로의 타이밍도이다.
도 21은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 22는 본 개시의 실시예에 따라, 도 20의 구동 신호 생성 단계 및 구동 신호를 구동 채널에 제공하는 단계를 보다 상세하게 나타내는 흐름도이다.
도 23은 본 개시의 다른 실시예에 따라, 도 21의 구동 신호 생성 단계 및 구동 신호를 구동 채널에 제공하는 단계를 보다 상세하게 나타내는 흐름도이다.
도 24는 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 스크린 장치를 나타내는 블록도이다.
도 25는 본 개시의 실시예에 따른 터치 스크린 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 26은 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 포함하는 터치 스크린 모듈을 나타내는 도면이다.
도 27은 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 장치가 탑재되는 다양한 전자 제품의 응용 예를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 센싱 어레이를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 터치 센싱 장치(1000)는 터치 패널(200) 및 터치 컨트롤러(100)를 포함할 수 있다. 터치 센싱 장치(1000)는 이미지 표시 기능이 포함된 전자 장치에 탑재될 수 있다. 구체적으로, 전자 장치는 PC 또는 모바일 장치를 의미할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 모바일 장치는 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 이동 전화기, 스마트폰 (smart phone), 태블릿(tablet) PC, PDA(personal digital assistant), EDA (enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), PND(personal navigation device 또는 portable navigation device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), 모바일 인터넷 장치(mobile internet device(MID)), 웨어러블 장치, 사물 인터넷(internet of things(IoT)) 장치, 만물 인터넷 (internet of everything(IoE)) 장치, 드론(drone), 또는 e-북(e-book)으로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

터치 패널(200)은 터치 입력에 응답하여, 터치 입력에 대응하는 센싱 신호(Ssen)를 생성할 수 있고, 센싱 신호(Ssen)를 터치 컨트롤러(100)에 제공할 수 있다. 이때, 터치 입력은 터치 패널(200) 상에 예를 들어, 손가락과 같은 도전 물체가 직접 접촉하는 것뿐만이 아니라 도전 물체가 터치 패널(200)에 근접하는 것을 포함한다.

터치 패널(200)은 센싱 어레이를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 센싱 어레이(SARY)는 제1 방향으로 배열된 로우 채널들(R1 내지 Rn) 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향은 제2 방향에 대해 실질적으로 수직일 수 있다. 로우 채널들(R1 내지 Rn) 및 칼럼 채널들(C1 내지 Cm) 각각은, 서로 전기적으로 연결된 복수의 센싱 유닛들(sensing units)(SU)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 센싱 유닛들(SU)은 채널별로 일체로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 로우 채널들(R1 내지 Rn)은 구동 신호(Sdrv)가 인가되는 구동 전극이고, 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)은 센싱 신호(Ssen)가 출력되는 센싱 전극일 수 있다. 다른 실시예에서, 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)이 구동 전극이고, 로우 채널들(R1 내지 Rn)은 센싱 전극일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 로우 채널들(R1 내지 Rn)및 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)은 구동 전극이자, 센싱 전극일 수 있다.

일 실시예에서, 로우 채널들(R1 내지 Rn)과 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)은 서로 다른 레이어에 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 로우 채널들(R1 내지 Rn)과 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)은 동일한 레이어에 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 복수의 센싱 유닛들(SU)은 커패시티브 터치 센서들일 수 있고, 이에 따라, 터치 패널(200)은 커패시티브 터치 스크린 패널이라고 지칭할 수 있다. 터치 패널(200)은 상호 정전용량 감지 방식, 즉, 뮤츄얼 커패시턴스(mutual capacitance) 센싱 방식 또는 자기 정전용량 감지 방식, 즉, 셀프 커패시턴스(self capacitance) 센싱 방식을 이용하여 센싱 신호를 생성할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 터치 컨트롤러(100)는 터치 패널(200)에서 터치 입력의 발생 여부 및 터치 입력이 인가된 위치를 감지할 수 있다. 터치 컨트롤러(100)는 구동 회로(110), 센싱 회로(120), 제어 로직(130), 및 프로세서(140)를 포함할 수 있다. 구동 회로(110)는 구동 신호(Sdrv)를 터치 패널(200)의 복수의 채널들, 예컨대, 로우 채널들(R1 내지 Rn)에 제공하고, 센싱 회로(120)는 다른 채널들, 예컨대 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)로부터 센싱 신호(Ssen)를 수신할 수 있다.

구동 회로(110)는 제어 로직(130)으로부터 출력되는 제1 제어 신호(CON1)에 기초하여 구동 신호(Sdrv)를 생성하고, 구동 신호(Sdrv)를 터치 패널(200)에 제공할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 구동 회로(110)는 터치 패널(200)의 복수의 구동 채널들, 예컨대, 복수의 로우 채널들(R1 내지 Rn)에 순차적으로 구동 신호(Sdrv)를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 구동 회로(110)는 복수의 구동 채널들 중 일부의 채널들에 동시에 구동 신호(Sdrv)를 제공할 수 있다. 이러한 구동 방식을 멀티 구동 방법이라고 한다. 예컨대, 구동 회로(110)는 미리 설정된 복수개의 구동 채널들 단위로 구동 신호(Sdrv)를 동시에 제공할 수 있다. 이때, 복수개의 구동 채널들 각각에 제공되는 구동 신호(Sdrv)는 서로 상이할 수 있다.

복수의 구동 채널들 각각에 인가되는 구동 신호(Sdrv)는 복수의 펄스를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 구동 회로(110)는 미리 설정된 주파수를 갖는 제1 펄스 신호의 일부 펄스를 마스킹하여 제2 펄스 신호를 생성하고, 제2 펄스 신호를 구동 신호(Sdrv)로서 제공할 수 있다. 실시예에 있어서, 구동 회로(110)는 제1 펄스 신호의 펄스들 중 구동 신호(Sdrv)로서 출력되는 펄스들의 개수를 미리 설정된 펄스의 개수에 기초하여 조절할 수 있다.

한편, 제1 펄스 신호는, 주파수에 따라 반복되는 복수의 펄스들을 포함하는 신호로서, 주기 펄스 신호라고 지칭될 수 있다. 제2 펄스 신호는 주기 펄스 신호의 일부 펄스들이 스킵된 신호로서, 스킵 펄스 신호(또는 마스킹된 주기 펄스 신호)라고 지칭될 수 있다. 이하, 제1 펄스 신호는 주기 펄스 신호로, 제2 펄스 신호는 스킵 펄스 신호로 지칭하기로 한다.

주기 펄스 신호의 일부 펄스들에 대한 마스킹에 의하여 상기 일부 펄스의 출력이 스킵되므로 단위 구간(Unit period)당 펄스의 개수가 감소될 수 있다. 구동 회로(110)는 이러한 주기 펄스 신호의 일부 펄스가 마스킹된 스킵 펄스 신호를 구동 신호(Sdrv)로서 터치 패널(200)에 제공할 수 있다. 한편, 단위 구간은, 하나의 구동 전극에 구동 신호(Sdrv), 다시 말해 펄스들이 제공되는 시간을 의미할 수 있다. 예컨대 단위 구간은, 모든 구동 전극들에 구동 신호가 제공되는 시간을 구동 전극의 수로 나눈 시간일 수 있다. 복수의 구동 전극에 구동 신호(Sdrv)가 인가될 경우, 단위 구간은, 복수의 구동 전극에 구동 신호(Sdrv)가 인가되는 시간을, 복수의 구동 전극의 수로 나눈 시간일 수 있다.

터치 센싱 장치(1000)는 디스플레이 장치(미도시)에 인접하게 배치되거나 또는 디스플레이 장치와 함께 하나의 모듈로서 구현될 수 있다. 구동 신호(Sdrv)가 터치 패널(200)에 제공될 때, 전자파 간섭(Electro Magnetic Interference; EMI)이 발생하거나 디스플레이 패널의 화질이 저하될 수 있다. 이러한 현상을 감소시키기 위하여 구동 신호(Sdrv)의 에너지의 크기를 조절할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 구동 회로(110)는 주기 펄스 신호의 일부 펄스의 출력을 스킵(skip)하는 방법으로 구동 신호(Sdrv)를 생성함으로써, 구동 신호(Sdrv)의 에너지의 크기를 제어할 수 있다. 이와 관련하여 도 3 및 4를 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 펄스 신호들을 나타내는 타이밍도이고, 도 4는 도 3의 펄스 신호들의 주파수 응답을 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 구동 회로(110)는 주기 펄스 신호(PPS)를 생성할 수 있다. 주기 펄스 신호(PPS)는 미리 설정된 주파수(예컨대 중심 주파수는 Ftx)를 갖는 신호로서, 복수의 펄스를 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 채널 구동 시간동안, 주기 펄스 신호(PPS)가 8개의 펄스를 가지는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.

구동 회로(110)는 주기 펄스 신호(PPS)의 일부 펄스들을 마스킹하여 스킵 펄스 신호(SPS1, SPS2, SPS3)를 생성할 수 있다. SPS1은 주기 펄스 신호(PPS)의 펄스들 중 1/4의 개의 펄스가 스킵되어 생성된 신호이다. SPS1은 채널 구동 시간동안 6개의 펄스를 가질 수 있다. SPS2는 주기 펄스 신호(PPS)의 펄스들 중 1/2의 개의 펄스가 스킵되어 생성된 신호이다. SPS2는 채널 구동 시간동안 4개의 펄스를 가질 수 있다. 또한, SPS3는 주기 펄스 신호(PPS)의 펄스들 중 1/2의 개의 펄스가 스킵되고 또한 위상이 반전되어 생성된 신호일 수 있다. SPS3는 채널 구동 시간동안 4개의 펄스를 가질 수 있으며, 주기 펄스 신호(PPS)와 위상이 반대일 수 있다.

도 4를 참조하면, 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 에너지를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 펄스 신호에 포함된 펄스들의 개수가 많을수록 에너지가 높고, 펄스들의 개수가 적을수록 에너지가 낮을 수 있다. 예컨대, 도4에 도시된 바와 같이, 주기 펄스 신호(PPS)의 펄스들 중 1/4 개의 펄스가 스킵된 SPS1의 중심 주파수는 주기 펄스 신호(PPS)와 중심 주파수(Ftx)가 유사하며, 주기 펄스 신호(PPS)의 에너지 보다 -2.5dB만큼 에너지가 감소될 수 있다. 주기 펄스 신호(PPS)의 펄스들 중 1/2 개의 펄스가 스킵된 SPS2 및 SPS3의 중심 주파수는 주기 펄스 신호(PPS)와 중심 주파수(Ftx)가 유사하며, 주기 펄스 신호(PPS)의 에너지 보다 -6dB만큼 에너지가 감소될 수 있다. 따라서, 구동 회로(110)는 주기 펄스 신호(PPS)의 주파수 변경없이 주기 펄스 신호(PPS)의 펄스들 중 일부 펄스를 마스킹하고, 마스킹되는 펄스들의 개수를 조절함으로써, 구동 신호(Sdrv)의 에너지를 조절할 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4는 주기 펄스 신호(PPS)와 스킵 펄스 신호들(SPS1, SPS2, SPS)의 관계를 예시적으로 나타낸 것으로서, 구체적인 수치는 달라질 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 센싱 회로(120)는 구동 신호(Sdrv)를 기초로 하여 터치 패널(200)에서 발생되는 센싱 신호(Ssen)를 수신하고, 수신된 센싱 신호(Ssen)에 대한 처리 결과로서 터치 데이터(Tdata)를 제어 로직(130)으로 제공할 수 있다. 센싱 회로(120)는 제어 로직(130)으로부터 제공되는 제2 제어 신호(CON2)에 기초하여 동작할 수 있다. 도시되지 않았으나, 센싱 회로(120)는 차지 앰프, 적분기 및 ADC(Analog to Digital Converter)를 포함할 수 있다. 또한 센싱 회로(120)는 터치 패널(200)의 오프셋 커패시턴스를 제거하기 위한 오프셋 보상 회로를 더 포함할 수 있다.

제어 로직(130)은 터치 컨트롤러(100)의 전반적인 동작을 제어하고, 제1 제어 신호(CON1) 및 제2 제어 신호(CON2)를 생성할 수 있다. 제어 로직(130)은 제1 제어 신호(CON1) 및 제2 제어 신호(CON2)를 기초로 구동 회로(110) 및 센싱 회로(120)를 제어할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 제어 신호(CON1)는 구동 회로(110)의 동작을 제어하기 위한 신호이며, 주파수 정보, 마스킹 정보 및 위상 정보 등을 포함할 수 있다.

주파수 정보는 주기 펄스 신호의 주파수를 결정하는 신호로서, 주파수 설정 신호를 포함할 수 있다. 마스킹 정보는 주기 펄스 신호에서 스킵되는 펄스에 대한 정보를 나타내는 신호이며, 예컨대 마스킹 구간을 나타내는 마스킹 신호(또는 마스킹 패턴) 또는 단위 구간에 마스킹되는 펄스들의 개수에 대한 정보일 수 있다. 단위 구간에 마스킹되는 펄스들의 개수는 구동 신호(Sdrv)가 터치 패널(200)에 제공될 때 발생하는 전자파 간섭 특성에 기초하여 설정될 수 있다.

위상 정보는, 주기 펄스 신호의 위상을 기초로, 특정 채널로 제공되는 구동 신호의 위상 변환 레벨을 나타내는 위상 신호일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제어 로직(130)은 터치 데이터(Tdata)를 분석하고, 분석 결과를 기초로, 마스킹 정보 또는 위상 정보를 조정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제2 제어 신호(CON2)는 센싱 회로(120)의 동작을 제어하기 위한 신호이며, 센싱 시점을 나타내는 타이밍 신호 등을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제어 로직(130)은 센싱 회로(120)로부터 제공되는 터치 데이터(Tdata)를 기초로 터치 패널(200)의 터치 센싱 노드들의 커패시턴스 변화량(CVAR)을 계산할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제어 로직(130)은 터치 데이터(Tdata)에 포함되는 노이즈를 제거하는 회로, 예컨대 디지털 필터 회로 등을 포함할 수 있다. 제어 로직(130)은 터치 데이터(Tdata)의 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 터치 데이터(Tdata)를 기초로 터치 센싱 노드들의 커패시턴스 변화량(CVAR)을 프로세서(140)에 제공할 수 있다.

프로세서(140)는 제어 로직(130)으로부터 제공되는 커패시턴스 변화량(CVAR)을 기초로 터치 패널(200) 상에서 터치 입력이 발생되는 지점을 나타내는 터치 좌표(Txy)를 생성할 수 있다. 프로세서(140)는 터치 좌표(Txy)를 호스트(HOST)에 제공할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 프로세서(140)는 MCU(마이크로 컨트롤 유닛) 등으로 구현될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 장치(1000)에서 터치 컨트롤러(100)의 구동 회로(110)는 미리 설정된 주파수를 갖는 주기 펄스 신호(PPS)의 일부 펄스를 스킵하여 스킵 펄스 신호를 생성하고, 스킵 펄스 신호를 구동 신호(Sdrv)로서 제공한다. 이에 따라, 터치 컨트롤러(100)는 스킵되는 펄스의 개수를 조절함으로써, 구동 신호(Sdrv)의 에너지를 조절할 수 있다.

이와 달리, 주기 펄스 신호(PPS)를 구동 신호(Sdrv)로서, 터치 패널(200)에 제공하는 경우에는, 구동 신호(Sdrv)의 에너지를 조절하기 위하여 주파수를 조절하거나, 또는 주기 펄스 신호(PPS)의 전압 레벨을 조절할 필요가 있다. 센싱 성능을 최대화하기 위하여, 구동 신호(Sdrv)가 터치 패널(200)에 인가되어 센싱 신호(Ssen)로서 출력되기 까지의 경로의 전달 함수, 노이즈 및 구동 신호(Sdrv)의 주파수 등이 고려되어, 센싱 회로(120) 내부의 오프셋 값이 설정될 수 있다. 예컨대 오프셋 값은 터치 패널(200)의 오프셋 커패시턴스를 제거하기 위한 오프셋 보상 레벨(예컨대, 오프셋 보상 회로의 보상 커패시턴스 값 또는 디지털 필터 회로의 계수 등)일 수 있다. 구동 신호(Sdrv)의 주파수가 변경되며, 센싱 회로(120)의 오프셋 값은 다시 설정되어야 한다. 또한, 주기 펄스 신호(PPS)의 전압 레벨을 조절하기 위해서는 전압 레벨을 조절하는 복잡한 아날로그 회로가 추가되어야 하므로 구동 회로의 면적이 증가될 수 있다.

그러나, 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러(100)는 주기 펄스 신호의 일부 펄스를 마스킹하는 방법으로 구동 신호를 생성함으로써, 구동 회로(110)의 주파수 설정 변경없이 구동 신호(Sdrv)의 에너지를 제어할 수 있다. 이에 따라, 구동 신호(Sdrv)의 에너지를 조절하기 위하여, 센싱 회로(120)의 오프셋 값을 변경할 필요가 없으며, 또한, 복잡한 아날로그 회로의 추가가 필요하지 않아 구동 회로(110)가 간단하게 구현될 수 있으며, 구동 회로(110)의 면적이 감소될 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 터치 입력에 의한 센싱 노드의 커패시턴스의 변화를 설명하는 도면이다. 도 5a는 상호 정전용량 센싱 방식에서의 커패시턴스 변화를 설명하는 도면이다. 도 5b는 자기 정전용량 센싱 방식에서의 커패시턴스 변화를 설명하는 도면이다.

도 5a를 참조하면, 상호 정전용량 센싱 방식은 구동 전극(Drive electrode)에 일정한 전압 펄스를 인가하고, 수신 전극(Receive electrode)(또는 센싱 전극이라고 지칭함)에서 전압 펄스에 대응되는 전하를 수집(Collected Charge)하게 된다. 구동 전극(Drive electrode)에 제공되는 전압 펄스는 도 1 및 도 3을 참조하여 설명한 본 개시의 실시예에 따른 구동 신호일 수 있다. 이때, 오브젝트(OBJ)가 구동 전극과 수신 전극 사이에 놓이게 되는 경우, 점선으로 표시된 전기장이 변화하게 되고, 전기장의 세기의 변화는 커패시턴스의 변화를 야기한다.

이와 같이, 구동 전극과 수신 전극 간의 전기장 변화를 통해 전극 간 커패시턴스가 변하게 되고 이를 통해 터치 입력이 감지될 수 있다. 도 5a는 접촉 터치의 경우를 도시하고 있으나, 근접 터치의 경우도 마찬가지로 전기장의 변화가 야기될 수 있다. 또한, 도 5a는 오브젝트(OBJ)가 손가락인 경우를 도시하고 있으나, 터치 펜 등과 같은 다른 도전체에 의한 터치의 경우도 마찬가지로 전기장의 변화가 야기될 수 있다.

도 5a및 도 2를 함께 참조하면, 일 실시예에 있어서, 도 1의 로우 채널들(R1 내지 Rn)은 구동 채널이고, 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)은 센싱 채널일 수 있다. 구동 채널은 서로 전기적으로 연결된 복수의 구동 전극들을 포함할 수 있고, 센싱 채널은 서로 전기적으로 연결된 복수의 센싱 전극들을 포함할 수 있다. 이때, 구동 전극과 센싱 전극을 센싱 유닛이라고 지칭할 수 있다. 구동 전극과 센싱 전극 사이의 교차점을 센싱 노드라고 지칭할 수 있다. 구동 전극과 센싱 전극 사이에 커패시터가 형성될 수 있으며 터치 입력에 대응하여 커패시터의 커패시턴스가 변화될 수 있다.

도 5b를 참조하면, 자기 정전용량 센싱 방식은 전극에 일정한 전압 펄스를 인가하고, 상기 전극으로부터 상기 전압 펄스에 대응하는 전압 또는 전하를 수집하게 된다. 전극(Drive electrode)에 제공되는 전압 펄스는 도 1 및 도 3을 참조하여 설명한 본 개시의 실시예에 따른 구동 신호일 수 있다.

전극은 주변 도전체(예컨대 접지 노드 등)와 커패시터를 형성하게 된다. 이때, 오브젝트(OBJ)가 전극에 접촉하거나 근접할 경우, 커패시터의 커패시턴스가 증가될 수 있다. 이와 같이, 전극을 통해 커패시턴스의 변화를 센싱하고, 이를 통해 터치가 감지될 수 있다.

도 5b및 도 2를 함께 참조하면, 일 실시예에 있어서, 로우 채널들(R1 내지 Rn) 및 칼럼 채널들(C1 내지 Cm) 각각이 구동 채널이자 센싱 채널일 수 있다. 로우 채널들(R1 내지 Rn) 및 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)에 포함되는 전극들 각각, 예컨대 센싱 유닛(SU)이 센싱 노드로 지칭될 수 있으며, 센싱 노드는 주변의 도전 물체에 대해 커패시터(예컨대, 플로팅 커패시터)를 형성하고, 터치 입력에 대응하여 커패시터의 커패시턴스가 변화될 수 있다.

도 6은 터치 입력에 따른 센싱 노드의 커패시턴스의 변화량을 설명하는 그래프이다.

도 6을 참조하면, X축은 시간을 나타내고, Y축은 커패시턴스를 나타낸다.

각각의 센싱 노드는 기본적으로 기생 커패시턴스 성분(Cb)을 가지며, 오브젝트(OBJ)의 근접 또는 접촉에 의하여 그 커패시턴스 값이 변화할 수 있다. 일례로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 센싱 노드에 오브젝트(OBJ)가 근접하거나 접촉하는 경우, 센싱 노드의 커패시턴스 값이 감소될 수 있다. 다른 예로서, 센싱 노드에 오브젝트(OBJ)가 근접하거나 접촉하는 경우, 센싱 노드의 커패시턴스 값이 증가될 수도 있다. 예컨대, 도 5a의 상호 정전용량 센싱 방식의 경우, 오브젝트(OBJ)의 근접 또는 접촉에 의해 센싱 노드의 커패시턴스 값이 감소하고, 도 5b의 자기정전용량 센싱 방식의 경우, 오브젝트(OBJ)의 근접 또는 접촉에 의해 센싱 유닛의 커패시턴스 값이 증가될 수 있다.

도 6의 A 구간은 오브젝트(OBJ)가 접촉하지 않은 상태로서, 센싱 노드의 커패시턴스 값(Csen)은 기생 커패시턴스 값에 해당하는 Cb 값을 가질 수 있다. 도 6의 B 구간은 오브젝트(OBJ)가 센싱 노드에 접촉한 경우를 나타낸다. 센싱 노드에 오브젝트(OBJ), 예컨대 손가락이 근접하거나 또는 접촉 된 경우, 기생 커패시턴스 성분(Cb)으로부터 오브젝트(OBJ)에 의한 커패시턴스 성분(Csig)이 제거되어 전체적으로는 커패시턴스 값(Csen')이 감소될 수 있다.

다른 실시예로서, 센싱 노드에 오브젝트(OBJ)가 근접하거나 또는 접촉 된 경우, 기생 커패시턴스 성분(Cb)에 오브젝트(OBJ)에 의한 커패시턴스 성분(Csig)이 추가되어, 커패시턴스 값(Csen')이 증가될수도 있다.

도 1을 참조하여 설명한 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 장치(1000)는 터치 컨트롤러(100)의 구동 회로(110)가 미리 설정된 주파수를 갖는 주기 펄스 신호의 일부 펄스를 스킵하여 생성되는 구동 신호(Sdrv)를 터치 패널(200)의 전극들, 예컨대 구동 전극에 제공하고, 센싱 회로(120)가 구동 신호(Sdrv)를 기초로 생성되는 센싱 신호(Ssen)를 수신하고, 수신된 센싱 신호(Ssen)를 기초로 센싱 노드들의 커패시턴스 값의 증가 또는 감소여부 및 그 변화량을 감지할 수 있다. 이로써, 터치 컨트롤러(100)는 터치 패널(200)의 터치 입력 발생 여부 및 터치 입력이 발생한 위치를 검출할 수 있다.

도 7은 본 개시의 실시예에 따른 구동 회로를 개략적으로 나타낸 도면이다. 설명의 편의를 위하여 터치 패널(200)을 함께 도시하기로 한다.

도 7을 참조하면, 구동 회로(110)는 주기 신호 생성기(111) 및 신호 변조 회로(112)를 포함할 수 있다.

주기 신호 생성기(111)는 미리 설정된 주파수를 기초로, 주기 펄스 신호(PPS)를 생성할 수 있다. 주기 펄스 신호(PPS)의 주파수는 구동 주파수 또는 반송 주파수라고 지칭될 수 있다.

신호 변조 회로(112)는 주기 펄스 신호(PPS)를 기초로, 구동 신호(Sdrv)를 생성할 수 있다. 신호 변조 회로(112)는 주기 펄스 신호(PPS)의 일부 펄스를 마스킹함으로써, 주기 펄스 신호(PPS)의 일부 펄스가 스킵된 스킵 펄스 신호(SPS)를 생성할 수 있다. 신호 변조 회로(112)는 스킵 펄스 신호(SPS)를 구동 신호(Sdrv)로서 출력할 수 있다.

터치 패널(200)은 로우 채널들(R1 내지 Rn) 및 칼럼 채널들(C1 내지 Cn)을 포함할 수 있다. 로우 채널들(R1 내지 Rn)은 구동 신호(Sdrv)가 인가되는 구동 전극이고, 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)은 센싱 신호(Ssen)가 출력되는 센싱 전극인 것을 가정하여 설명하기로 한다.

구동 회로(110)는 로우 채널들(R1 내지 Rn)에 구동 신호(Sdrv)를 제공할 수 있다. 구동 회로(110)는 다양한 방법으로 구동 신호(Sdrv)를 제공할 수 있다. 이에 대하여 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명하기로 한다.

도 8a 및 도 8b는 본 개시의 실시예에 따른 구동 회로의 구동 방법에 따라 로우 채널들(R1 내지 Rn)에 제공되는 구동 신호(Sdrv)를 나타내는 타이밍도이다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 프레임 구동 구간(FDP)에 모든 로우 채널들(R1 내지 Rn)에 구동 신호(Sdrv)가 제공될 수 있다. 도 8a를 참조하면, 각각의 단위 구간(P1 내지 Pn)에 하나의 로우 채널들(R1 내지 Rn)에 구동 신호(Sdrv)가 제공될 수 있다. 구동 회로(110)는 프레임 구동 구간(FDP)에 로우 채널들(R1 내지 Rn)에 순차적으로 구동 신호(Sdrv)를 제공할 수 있다. 로우 채널들(R1 내지 Rn) 각각에 제공되는 구동 신호(Sdrv)는 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있다. 실시예에 있어서, 일부 로우 채널들에 제공되는 구동 신호(Sdrv)와 다른 일부 로우 채널들에 제공되는 구동 신호(Sdrv)가 서로 상이할 수 있다. 한편, 본 실시예에서 구동 신호(Sdrv)가 상이하다는 것은, 구동 신호(Sdrv)에 포함되는 펄스의 개수 또는 위상이 서로 다른 것을 의미한다.

도 8b를 참조하면, 복수의 단위 구간에 복수의 로우 채널들에 구동 신호(Sdrv)가 동시에 제공될 수 있다. 예컨대 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 단위 구간(P1, P2)에 제1 및 제2 로우 채널(R1, R2)에 구동 신호(Sdrv)가 제공되고, 이어서, 제3 및 제4 단위 구간(P3, P4)에 제3 및 제4 로우 채널(R3, R4)에 구동 신호(Sdrv)가 제공될 수 있다. 이와 같은 방식으로 두 개의 단위 구간마다 두 개의 로우 채널들에 구동 신호(Sdrv)가 동시에 제공될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며 세 개 이상의 로우 채널들에 동시에 구동 신호(Sdrv)가 제공될 수 있다.

구동 회로(110)는 복수의 채널들 중 일부의 채널들에 동시에 구동 신호(Sdrv)를 제공할 수 있다. 이러한 구동 방식을 멀티 구동 방법이라고 한다. 예컨대 구동 회로(110)는 미리 설정된 복수개의 채널들 단위로 구동 신호(Sdrv)를 동시에 제공할 수 있다. 이때, 복수개의 채널들 각각에 인가되는 구동 신호(Sdrv)는 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있다.

도 9는 본 개시의 실시예에 따른 구동 회로의 일 구현예를 나타내는 블록도이다. 도 10a 및 도 10b는 도 9의 구동 회로의 타이밍도이다.

도 9를 참조하면, 구동 회로(110a)는 주기 신호 생성기(111) 및 신호 변조 회로(112a)를 포함할 수 있다.

주기 신호 생성기(111)는 제어 로직(도 1의 130)으로부터 제공되는 주파수 정보(TX_freq)를 기초로 주기 펄스 신호(PPS)를 생성할 수 있다. 실시예에 있어서, 주기 신호 생성기(111)는 주파수 정보(TX_freq)에 따라 설정되는 주파수를 기초로 두 개의 전원 전압을 스위칭하여 주기 펄스 신호(PPS)를 생성할 수 있다. 예컨대, 두 개의 전원 전압 중 하나는 외부로부터 터치 컨트롤러(도 1의 100)에 인가되는 전원 전압(VCC)이고, 다른 하나는 접지 전압(GND)일 수 있다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 이에 제한되는 것은 아니며, 주기 신호 생성기(111)는 주파수 정보(TX_freq)를 기초로 주기 펄스 신호(PPS)를 생성하는 다양한 회로로 구현될 수 있다.

신호 변조 회로(112a)는 주기 펄스 신호(PPS) 및 제어 로직(130)으로부터 수신되는 마스킹 정보를 기초로, 스킵 펄스 신호(SPS)를 생성할 수 있다. 마스킹 정보는 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 마스킹 구간을 나타내는 마스킹 신호(MS) 또는 마스킹되는 펄스들의 개수를 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, 마스킹 신호(MS)는 로직 신호일 수 있다.

도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 신호 변조 회로(112)는 마스킹 신호(MS)를 기초로, 상기 주기 펄스 신호(PPS)의 펄스들 중 마스킹 구간(MP)에 인가되는 펄스를 마스킹함으로써, 스킵 펄스 신호(SPS)를 생성할 수 있다. 실시예에 있어서, 신호 변조 회로(112a)는 플립 플롭, 래치 등으로 구현될 수 있으며, 신호 변조 회로(112a)에 인가되는 주기 펄스 신호(PPS)가 마스킹 신호(MS)에 응답하여 출력될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 신호 변조 회로(112a)는 다양한 회로를 이용하여 구현될 수 있다.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 스킵 펄스 신호(SPS)의 전압 레벨은 주기 펄스 신호(PPS)와 동일하며, 스킵 펄스 신호(SPS)는 주기 펄스 신호(PPS)의 일부 펄스가 스킵된 파형을 가질 수 있다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 주기 펄스 신호(PPS)의 복수개의 펄스가 비 연속적으로 마스킹 될 수 있으며, 도 10b에 도시된 바와 같이, 주기 펄스 신호(PPS)의 복수개의 펄스가 연속적으로 마스킹될 수 있다.

도 10a 및 도 10b에는 단위 구간(P1, P2)당 주기 펄스 신호(PPS)의 복수개의 펄스가 마스킹되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 단위 구간당 하나의 펄스가 마스킹될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 있어서, 단위 구간(P1, P2) 마다 마스킹되는 펄스의 개수가 다를 수 있다.

도 11a는 본 개시의 실시예에 따른 구동 회로의 구동 방법을 나타내고, 도 11b는 도 11a의 구동 회로의 구동 방법에 따른 구동 회로 및 터치 패널의 타이밍도이다. 도 9를 참조하여 설명한 구동 회로(110a)가 본 실시예에 따른 구동 회로(110)로서 적용될 수 있다.

도 11a를 참조하면 터치 패널(200)은 로우 채널들(R1 내지 Rn) 및 칼럼 채널(C1 내지 Cm)을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 터치 패널(200)은 4개의 로우 채널들(R1 내지 R4)을 포함하는 것으로 가정하기로 한다.

구동 회로(110)는 로우 채널들(R1 내지 R4)에 서로 다른 구동 신호(Sdrv1, Sdrv2)를 제공할 수 있다. 구동 회로(110)는 하나 이상의 로우 채널에 제1 구동 신호(Sdrv1)를 제공하고, 다른 하나 이상의 로우 채널에 제2 구동 신호(Sdrv2)를 제공할 수 있다. 제1 구동 신호(Sdrv1)와 제2 구동 신호(Sdrv)는 서로 다른 신호일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 도 11a에 도시된 바와 같이, 제1 채널 그룹(21)에 제1 구동 신호(Sdrv1)가 제공되고, 제2 채널 그룹(22)에 제2 구동 신호(Sdrv2)가 제공될 수 있다.

도 11b를 참조하면, 구동 회로(110)는 제1 및 제2 단위 구간(P1, P2)에 수신되는 제1 마스킹 신호(MS1)에 기초하여 제1 구동 신호(Sdrv1)를 생성하고, 제3 및 제4 단위 구간(P3, P4)에 수신되는 제2 마스킹 신호(MS2)에 기초하여 제2 구동 신호(Sdrv2)를 생성할 수 있다. 구동 회로(110)는 제1 및 제2 단위 구간(P1, P2)에 제1 구동 신호(Sdrv1)를 제1 채널 그룹(21)의 로우 채널들(R1, R2)에 제공하고, 제3 및 제4 단위 구간(P3, P4)에 제2 구동 신호(Sdrv2)를 제2 채널 그룹(22)의 로우 채널들(R3, R4)에 제공할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제1 채널 그룹(21)과 센싱 회로(120)간의 거리는 제2 채널 그룹(22)과 센싱 회로(120)간의 거리보다 상대적으로 길며, 제1 구동 신호(Sdrv1)의 펄스들의 개수는 제2 구동 신호(Sdrv2)의 펄스들의 개수보다 많을 수 있다. 이에 따라, 구동 회로(110)는 센싱 회로(120)와 상대적으로 멀게 배치된 구동 채널에 에너지가 더 높은 구동 신호를 제공함으로써, 구동 채널의 위치에 따른 센싱 신호(Ssen)의 차이를 감소시킬 수 있다.

그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 구동 전극들, 다시 말해 로우 채널들(R1 내지 R4)에 서로 다른 구동 신호(Sdrv1, Sdrv2)가 제공되는 기술적 범위에서, 로우 채널들(R1 내지 R4)에 제공되는 구동 신호는 다양하게 변경될 수 있다.

도 12는 본 개시의 실시예에 따른 구동 회로의 일 구현예를 나타내는 블록도이다. 도 13은 도 12의 구동 회로의 타이밍도이다.

도 12를 참조하면, 구동 회로(110b)는 주기 신호 생성기(111) 및 신호 변조 회로(112b)를 포함할 수 있다.

주기 신호 생성기(111)는 도 9의 구동 회로(110a)의 주기 신호 생성기(111)와 동일한 바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

신호 변조 회로(112b)는 주기 펄스 신호(PPS), 제어 로직(130)으로부터 수신되는 마스킹 정보 및 위상 정보를 기초로 스킵 펄스 신호(SPS)를 생성하고, 스킵 펄스 신호(PSP)를 구동 신호(Sdrv)로서 출력할 수 있다.

마스킹 정보는 도 13에 도시된 바와 같이, 마스킹 구간을 나타내는 마스킹 신호(MS) 또는 마스킹되는 펄스들의 개수를 포함할 수 있다.

위상 정보는 동일한 위상 및 반대의 위상을 나타내는 위상 신호(PS)를 포함할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 위상 신호(PS)는 제1 레벨, 예컨대 로직 하이 또는 제2 레벨, 예컨대 로직 로우를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 레벨은 주기 펄스 신호(PPS)와 동일한 위상을 나타내고, 제2 레벨은 주기 펄스 신호(PPS)와 반대의 위상을 나타낼 수 있다.

도 13을 참조하면, 신호 변조 회로(112b)는 마스킹 신호(MS) 및 위상 신호(PS)를 기초로, 주기 펄스 신호(PPS)의 일부 펄스를 마스킹하고, 위상을 변경하여 스킵 펄스 신호(SPS)를 생성할 수 있다.

도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 구동 회로를 나타내는 블록도이다.

도 14를 참조하면, 구동 회로(110c)는 주기 신호 생성기(111) 및 신호 변조 회로(112c)를 포함하고, 신호 변조 회로(112c)는 복수의 신호 변조기(SM1 내지 SM4)를 포함할 수 있다.

복수의 신호 변조기(SM1 내지 SM4)는 주기 신호 생성기(111)로부터 출력되는 주기 펄스 신호(PPS)를 수신하고, 각각에 인가되는 마스킹 신호(MS1 내지 MS4) 및 위상 신호(PS1 내지 PS4)를 기초로 스킵 펄스 신호들(SPS1 내지 SPS4)를 생성할 수 있다. 스킵 펄스 신호들(SPS1 내지 SPS4)은 동시에 구동 신호들(Sdrv1 내지 Sdrv4)로서 출력될 수 있다. 실시예에 있어서, 도 14에서 신호 변조 회로(112b)는 4개의 신호 변조기(SM1 내지 SM4)를 포함하는 것으로 도시되었으나 이에 제한되는 것은 아니며, 신호 변조기의 수는 가변될 수 있다. 예컨대, 동시에 구동 신호가 인가되도록 설정된 구동 전극의 수에 따라 신호 변조기의 개수가 가변될 수 있다.

도 15는 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 멀티 구동 방법을 설명하는 도면이다.

도 15를 참조하여, 제1 내지 제4 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4)를 기초로, 4개의 구동 채널 단위로 멀티 구동하는 방법을 예를 들어 설명하기로 한다. 제1 내지 제4 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4)는 전술한 도 14의 구동 회로(110c)에서 생성될 수 있다. 제1 내지 제4 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4)가 제1 내지 제4 단위 구간(P1 내지 P4)을 포함하는 제1 멀티 구동 구간(MDP1) 동안 제1 내지 제4 로우 채널(R1 내지 R4)에 각각 인가될 수 있다. 이어서, 제1 내지 제4 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4)는 제2 멀티 구동 구간에 다른 4개의 로우 채널에 각각 인가될 수 있다. 이와 같이, 4개의 구동 채널 단위로 멀티 구동이 수행될 수 있다.

한편, 제1 내지 제4 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4) 중 적어도 일부의 구동 신호는 도 1 내지 도 13을 참조하여 설명한 스킵 펄스 신호일 수 있다. 예를 들어, 제 1 구동 신호(Sdrv1)는 주기 펄스 신호(PPS)의 1/2개의 펄스를 스킵한 스킵 펄스 신호이고, 제2 구동 신호(Sdrv2)는 주기 펄스 신호(PPS)의 1/4개의 펄스를 스킵한 스킵 펄스 신호일 수 있다. 제3 및 제4 구동 신호(Sdrv3, Sdrv4)는 주기 펄스 신호(PPS)의 펄스를 스킵하지 않은 신호이다. 이때, 주기 펄스 신호(PPS)의 펄수의 개수에 대한 각 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4)의 펄스의 개수의 비, 예컨대, 1/2, 3/4, 1, 1은 각 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4)에 대한 조정 계수라고 지칭할 수 있다.

한편, 제1 내지 제4 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4)는 도시된 바와 같이, 각 단위 구간(P1 내지 P4)에서 위상이 변경될 수 있다. 도 15에서 '+'는 양의 위상을, '-'는 음의 위상을 나타내며, '+'인 경우와 '-'인 경우는 180도의 위상 차이를 갖는다.

각 단위 구간(P1 내지 P4)에서 인가된 제1 내지 제4 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4)에 따른 센싱 신호는 센싱 전극, 예컨대 칼럼 채널들(도 2의 C1~Cm)을 통해 수신될 수 있다. 이때, 제1 내지 제4 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4)가 동시에 복수의 로우 채널(R1 내지 R4)에 인가되는바, 각 센싱 채널에서 출력되는 센싱 신호는 제1 내지 제4 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4)에 따른 센싱 값이 더해진 값일 수 있다. 각 단위 구간(P1 내지 P4)에 따른 터치 데이터는 수학식 1으로 나타낼 수 있다.

제1 내지 제4 터치 데이터(T1 내지 T4)는 제1 내지 제4 단위 구간(P1 내지 P4) 각각에서 센싱되는 센싱 신호에 따른 터치 데이터를 나타내고, CR1, CR2, CR3, CR4는 각각 제1 내지 제4 로우 채널(R1 내지 R4)에 연결된 센싱 노드의 센싱 값(예컨대 커패시턴스)을 나타낼 수 있다. 예컨대, 제1 칼럼 채널(C1)을 통해 센싱 신호를 수신할 경우, CR1, CR2, CR3, CR4는 제1 내지 제4 로우 채널(R1 내지 R4)과 제1 칼럼 채널(C1)의 교차지점에 위치하는 센싱 노드들 각각의 커패시턴스를 나타낼 수 있다.

상기 수학식 1에 따른 터치 데이터를 디코딩 코드를 기초로 디코딩하면 디코딩 결과 값은 수학식 2와 같이 구할 수 있다. 예컨데 디코딩 코드는 구동 회로(110)에서 각 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4) 생성 시 제공된 위상 신호(PS)에 기초하여 설정될 수 있다.

디코딩 결과 값 2CR1, 3CR2, 4CR3, 4CR4에 대하여, 각 디코딩 결과 값에 대응하는 각 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4)의 조정 계수의 역수(예컨대 2, 4/3 및 1)를 기초로 보상해 주면, 보상 결과 출력값이 4CR1, 4CR2, 4CR3, 4CR4로 출력된다. 이를 기초로, 각 센싱 노드의 센싱 값 CR1, CR2, CR3, CR4, 예컨대 커패시턴스 값을 구할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 센싱 회로(도 1의 120)는 각 센싱 채널, 예컨대 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)을 통해 출력되는 센싱 신호(Ssen)를 기초로 제1 내지 제4 터치 데이터(T1 내지 T4)를 생성하고, 생성된 제1 내지 제4 터치 데이터(T1내지 T4)를 제어 로직(130)에 제공할 수 있다. 제어 로직(130)은 디코딩 및 보상을 수행하여 각 센싱 노드의 센싱 값을 구할 수 있다.

도 16은 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 멀티 구동 방법을 설명하는 도면이다.

도 16을 참조하여, 제1 및 제2 구동 신호(Sdrv1, Sdrv2)를 기초로, 2개의 구동 채널 단위로 멀티 구동하는 방법을 예를 들어 설명하기로 한다.

제1 및 제2 구동 신호(Sdrv1, Sdrv2)가 제1 및 제2 단위 구간(P1, P2)을 포함하는 제1 멀티 구동 구간(MDP1) 동안 제1 및 제2 로우 채널(R1, R2)에 각각 인가될 수 있다. 이어서, 제1 및 제2 구동 신호(Sdrv1, Sdrv2)는 제2 멀티 구동 구간(미도시)에 다른 2개의 로우 채널에 각각 인가될 수 있다. 이와 같이, 2개의 구동 채널 단위로 멀티 구동이 수행될 수 있다.

제1 및 제2 구동 신호(Sdrv1, Sdrv2) 중 적어도 하나는 도 1 내지 도 13을 참조하여 설명한 스킵 펄스 신호일 수 있다. 예를 들어, 제 1 구동 신호(Sdrv1)는 주기 펄스 신호(PPS)의 1/2개의 펄스를 스킵한 스킵 펄스 신호이고, 제2 구동 신호(Sdrv2)는 주기 펄스신호(PPS)의 1/4개의 펄스를 스킵한 스킵 펄스 신호일 수 있다. 제1 및 제2 구동 신호(Sdrv1, Sdrv2)는 도시된 바와 같이, 각 단위 구간(P1, P2)에서 위상이 변경될 수 있다.

제1 및 제2 단위 구간(P1, P2)에서 인가된 제1 및 제2 구동 신호(Sdrv1, Sdrv2)에 따른 센싱 신호는 센싱 전극, 예컨대 칼럼 채널들(도 2의 C1 내지 Cm)을 통해 수신될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 구동 신호(Sdrv1, Sdrv2)가 동시에 제1 및 제2 로우 채널(R1, R2)에 인가된바, 각 센싱 채널에서 출력되는 센싱 신호는 제 제1 및 제2 구동 신호(Sdrv1, Sdrv2)에 따른 센싱 값을 모두 포함할 수 있다. 제1 및 제2 단위 구간(P1, P2)에 따른 터치 데이터는 수학식 3으로 나타낼 수 있다.

제1 및 제2 터치 데이터(T1, T2)는 제1 및 제2 단위 구간(P1, P2) 각각에서 센싱되는 센싱 신호에 따른 터치 데이터를 나타내고, CR1, CR2 는 각각 제1 및 제2 로우 채널(R1, R2)에 연결된 센싱 노드의 센싱 값(예컨대 커패시턴스)을 나타낼 수 있다.

전술한 바와 같이, 수학식 3에 따른 터치 데이터를 디코딩 코드를 기초로 디코딩하고, 그 결과를 각 구동 신호(Sdrv1, Sdrv2)의 조정 계수의 역수를 기초로 보상하면, 각 센싱 노드의 센싱 값 CR1, CR2을 구할 수 있다.

도 15 및 도 16을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러(100)는 단위 구간당 펄스의 개수가 서로 다른 구동 신호들을 기초로 멀티 구동 방식으로 터치 패널(200)의 터치 입력을 감지할 수 있다.

도 17은 본 개시의 실시예에 따른 제어 로직의 일 구현예를 나타내는 블록도이다.

도 17을 참조하면, 제어 로직(130a)은 제어 신호 생성기(131), 디코더(132) 및 보상 회로(133)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 제어 로직(130a)은 터치 데이터(Tdata)에 포함되는 노이즈를 제거하는 회로, 예컨대 디지털 필터 회로 등을 더 포함할 수 있다. 제어 신호 생성기(131)는 제1 및 제2 제어 신호(CON1, CON2)를 생성하고, 제1 및 제2 제어 신호(CON1, CON2)를 각각 구동 회로(도 1의 110) 및 센싱 회로(도 1의 120)로 출력할 수 있다. 제1 제어 신호(CON1)는 구동 회로(110)의 동작을 제어하기 위한 신호이며, 주파수 정보, 마스킹 정보 및 위상 정보 등을 포함할 수 있다. 제2 제어 신호(CON2)는 센싱 회로(120)의 동작을 제어하기 위한 신호이며, 예컨대 센싱 시점을 나타내는 타이밍 신호 등을 포함할 수 있다.

제어 신호 생성기(131)는 미리 설정된 값에 따라, 또는 터치 데이터(Tdata)를 분석한 분석 결과에 따라 마스킹 정보(MSIF) 및 위상 정보(PIF)를 조정할 수 있다. 제어 신호 생성기(131)는 위상 정보(PIF)를 디코더(132)에 제공하고, 마스킹 정보(MSIF)를 보상 회로(133)에 제공할 수 있다.

디코더(132)는 위상 정보(PIF)에 따라 설정되는 디코딩 코드를 기초로 터치 데이터(Tdata)를 디코딩 할 수 있다.

보상 회로(133)는 마스킹 정보(MSIF)를 기초로 구동 신호들의 조정 계수를 산출하고, 디코더(132)로부터 출력되는 데이터를 조정 계수에 기초하여 보상할 수 있다. 이에 따라 각 센싱 노드의 센싱 값, 예컨대 커패시턴스 값 및 커패시턴스 변화량(CVAR)이 산출될 수 있다.

한편, 도 17에서는 제어 신호 생성기(131), 디코더(132) 및 보상 회로(133)가 별개의 블록으로 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 이에 제한되는 것은 아니다. 제어 신호 생성기(131), 디코더(132) 및 보상 회로(133)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈 또는 하드웨어 모듈로서 구현될 수 있다.

도 18은 본 개시의 실시예에 따른 센싱 회로를 개략적으로 나타내는 블록도이다.

도 18을 참조하면, 센싱 회로(120)는 차지 앰프(121), 적분기(122) 및 ADC(Analog to Digital Converter)(123)를 포함할 수 있다. 센싱 회로(120)는 또한 오프셋 제거 회로(124)를 더 포함할 수 있다.

차지 앰프(121)는 센싱 신호(Ssen)로부터 센싱 전압을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 차지 앰프(121)는 터치 패널(200)에서 출력된 전류 신호인 센싱 신호(Ssen)를 전압 신호인 센싱 전압(Vout)으로 변환할 수 있다. 이에 따라, 차지 앰프(121)는 Q-V 컨버터(Q-V conterver) 또는 커패시턴스-전압 변환기라고 지칭할 수도 있다.

적분기(122)는 차지 앰프(121)에서 출력되는 센싱 전압(Vout)을 적분(또는, 누적)할 수 있다. 예를 들어, 적분기(122)는 적어도 두 번 이상 적분 동작을 수행할 수 있다. ADC(123)는 적분기(122)의 출력에 대해 아날로그 디지털 변환 동작을 수행함으로써 터치 데이터(Tdata)를 생성할 수 있다. 오프셋 제거 회로(124)는 센싱 신호(Ssen)에서 오프셋 커패시턴스를 제거할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 오프셋 제거 회로(124)는 오프셋 제거 커패시터를 포함할 수 있다.

센싱 회로(120)에 생성되는 터치 데이터(Tdata)는 제어 로직(도 1의 130)에 제공되고, 제어 로직(130)은 터치 데이터(Tdata)를 데이터 처리하여 센싱 노드의 커패시턴스 변화량(CVAR)을 산출할 수 있다.

도 19는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치에 구비되는 터치 패널 및 디스플레이 패널을 나타내는 도면이고, 도 20은 본 개시의 일 실시예에 따른 구동 회로의 타이밍도이다.

도 19를 참조하면, 터치 센싱 장치(TSD)는 터치 패널(TP) 및 디스플레이 패널(DP)을 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 도 1의 터치 센싱 장치(1000) 는 도 19에 예시된 터치 센싱 장치(TSD)와 같이 구현될 수 있다.

디스플레이 패널(DP)은 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이, OLED(organic LED) 디스플레이, AMOLED(active-matrix OLED) 디스플레이 및 플렉시블(flexible) 디스플레이로 구현될 수 있고, 그 밖에 다른 종류의 평판 디스플레이로 구현될 수 있다.

공정 또는 가격 경쟁력을 위해, 터치 패널(TP)은 디스플레이 패널(DP)과 통합되어 구비될 수 있다. 도 19는 터치 패널(TP)이 디스플레이 패널(DP)의 상부에 위치하는 예를 도시한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 터치 패널(TP)은 디스플레이 패널(DP)의 하부에 위치할 수도 있다. 터치 패널(TP)은 디스플레이 패널(DP)과 소정 거리 이격하여 배치되거나, 디스플레이 패널(DP)의 상판에 부착되어 배치될 수 있다.

도 19는 디스플레이 패널(DP)이 터치 패널(TP)과 별도의 패널 또는 레이어(layer)로 구비되는 온-셀(On-cell) 타입인 경우를 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에 있어서, 디스플레이에 사용되는 디스플레이 픽셀과 터치의 센싱에 사용되는 센싱 유닛(SU)이 같은 레이어에 형성되는 인-셀 타입 (In-Cell Type)으로 구현될 수 있다.

한편, 터치 패널(TP)과 디스플레이 패널(DP)이 인접하게 배치되므로, 터치 패널(TP)에 인가되는 구동 신호가 디스플레이 패널(DP)의 화질을 저하시킬 수 있다. 반대로, 디스플레이 패널(DP)에 인가되는 구동 신호, 예컨대 공통 전극에 인가되는 공통 전압(VCOM)의 극성 변환 또는 데이터 신호들이 터치 패널(200)에 노이즈를 발생하여 터치 감지 특성을 저하시킬 수 있다.

그러나, 본 개시의 실시예에 따른 구동 방법에 따라, 주기 펄스 신호(PPS)의 일부 펄스를 마스킹하여 구동 신호(Sdrv)를 생성하며, 이때, 펄스 마스킹 구간을 조절함으로써, 구동 신호(Sdrv)에 따른 노이즈를 감소시킬 수 있다.

도 20에 도시된 바와 같이, 터치 컨트롤러(도 1의 100)는 공통 전압(VCOM)의 극성 변환 구간 또는 데이터 신호들이 디스플레이 패널에 인가되는 구간(ST)을 마스킹 신호(MS)의 마스킹 구간으로 설정할 수 있다.

이에 따라, 주기 펄스 신호(PPS)의 일부 펄스를 마스킹하여 구동 신호(Sdrv)를 생성할 때, 공통 전압(VCOM)의 극성 변환 구간 또는 데이터 신호들이 디스플레이 패널에 인가되는 구간(ST)에는 펄스가 터치 패널(TP)에 인가되지 않는다. 터치 패널(TP) 및 디스플레이 패널(DP) 각각에 인가되는 구동 신호에 따른 노이즈가 최소화될 수 있으며, 터치 감지 특성 및 디스플레이 패널의 화질 특성이 저하되는 것을 방지될 수 있다.

도 21은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 21의 터치 센싱 방법은 도 1의 터치 센싱 장치(1000), 구체적으로 터치 컨트롤러(100)에서 수행될 수 있다.

도 21을 참조하면, 구동 회로(110)는 미리 설정된 주파수에 기초하여 주기 펄스 신호를 생성할 수 있다(S110). 구동 회로(110)는 마스킹 정보를 기초로 주기 펄스 신호의 일부 펄스를 마스킹한 스킵 펄스 신호(또는 마스킹된 주기 펄스 신호)를 구동 신호로서 생성할 수 있다.

구동 회로(110)는 구동 신호를 터치 패널(200)의 구동 채널에 제공할 수 있다(S130). 구동 채널은 복수의 로우 채널들 또는 복수의 칼럼 채널들 중 하나일 수 있다.

센싱 회로(120) 및 제어 로직(130)은 구동 채널에 연결된 센싱 노드의 커패시턴스를 감지할 수 있다(S140). 센싱 회로(120)는 센싱 신호를 수신하고 센싱 신호를 터치 데이터로 변환 할 수 있다. 제어 로직(130)은 터치 데이터를 기초로, 센싱 노드의 커패시턴스 값 및 커패시턴스 변화량을 산출할 수 있다.

도 22는 본 개시의 실시예에 따라, 도 21의 구동 신호 생성 단계 및 구동 신호를 구동 채널에 제공하는 단계를 보다 상세하게 나타내는 흐름도이다. 도 22의 방법은 도 1의 구동 회로(110)에서 수행될 수 있다.

도 22를 참조하면, 구동 회로(110)는 제1 마스킹 정보를 기초로 제1 구동 신호를 생성하고(S210), 제1 구동 신호를 제1 구동 채널에 제공할 수 있다(S220). 이어서, 구동 회로(110)는 제2 마스킹 정보를 기초로 제2 구동 신호를 생성하고(S230), 제2 구동 신호를 제2 구동 채널에 제공할 수 있다(S240). 제1 구동 신호와 제2 구동 신호는 모두 주기 펄스 신호를 기초로 생성되는 신호이다. 그러나, 제1 구동 신호의 단위 구간당 펄스의 개수는 제2 구동 신호의 단위 구간당 펄스의 개수와 다를 수 있다. 이에 따라, 복수의 구동 채널에 상이한 구동 신호가 순차적으로 제공될 수 있다.

도 23은 본 개시의 다른 실시예에 따라, 도 21의 구동 신호 생성 단계 및 구동 신호를 구동 채널에 제공하는 단계를 보다 상세하게 나타내는 흐름도이다. 도 23의 방법은 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한 멀티 구동 방법이며, 도 14의 구동 회로(110c)에서 수행될 수 있다.

도 23을 참조하면, 구동 회로(110c)는 제1 마스킹 정보 및 제1 위상 정보를 기초로 제1 구동 신호를 생성하고(S310), 제2 마스킹 정보 및 제2 위상 정보를 기초로 제2 구동 신호를 생성할 수 있다(S320). S310 단계 및 S320 단계는 동시에 수행될 수 있다.

구동 회로(110c)는 동시에 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호를 각각 제1 구동 채널 및 제2 구동 채널에 제공할 수 있다(S330).

이후, 구동 회로(110c)는 S310 단계 및 S320 단계를 반복하고, 이에 따라 생성되는 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호를 두 개의 구동 채널에 동시에 제공함으로써, 터치 패널(도 1의 200)을 멀티 구동할 수 있다.

도 24는 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 스크린 장치를 나타내는 블록도이다.

도 24를 참조하면, 터치 스크린 장치(2000)는 터치 패널(210), 디스플레이 패널(220), 터치 패널(210)을 제어하는 터치 컨트롤러(TC) 및 디스플레이 패널(220)을 제어하는 디스플레이 구동 회로(DDI)를 포함할 수 있다.

터치 컨트롤러(TC)는 AFE(analog front end)(201), 터치 제어 로직(202), 메모리(203) 및 MCU(Micro control unit)(204)를 포함할 수 있다. AFE(201)는 도 1의 구동 회로(110) 및 센싱 회로(120)를 포함할 수 있다. AFE(201)는 터치 패널(TP) 상의 터치 입력을 센싱하고 터치 데이터를 생성할 수 있다. 메모리(203)는 터치 데이터를 저장할 수 있다. 터치 제어 로직(202) 및 MCU(204)는 도 1의 제어 로직(130)에 대응할 수 있다. 터치 제어 로직(202)은 AFE(201)의 동작 및 터치 컨트롤러(TC)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. MCU(204)는 AFE(201)로부터 출력되는 터치 데이터, 또는 메모리(203)에 저장된 터치 데이터를 이용하여, 터치 좌표를 산출할 수 있다.

디스플레이 구동 회로(DDI)는 출력 드라이버(205), 전원 생성기(206), 디스플레이 메모리(208) 및 디스플레이 제어 로직(207)을 포함할 수 있다. 출력 드라이버(205)는 디스플레이 패널(220)의 소스 라인에 계조 전압을 제공하는 소스 드라이버 및 디스플레이 패널(220)의 게이트 라인을 스캔하는 게이트 드라이버를 포함할 수 있다. 디스플레이 메모리(208)는 호스트 프로세서로부터 수신되는 디스플레이 데이터를 프레임 단위로 저장할 수 있다. 디스플레이 메모리(208)는 프레임 버퍼라고 지칭할 수 있다. 전원 생성기(206)는 디스플레이 구동 회로(DDI)에서 이용되는 전원 전압들을 생성할 수 있다. 전원 생성기(206)는 또한 터치 컨트롤러(TC)에서 이용되는 전원 전압들을 생성할 수도 있다. 디스플레이 제어 로직(207)은 디스플레이 구동 회로(DDI)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

한편, 도 24에 도시된 바와 같이, 터치 컨트롤러(TC)와 디스플레이 구동 회로(DDI)는 서로 타이밍 정보, 상태 정보 등의 적어도 하나의 정보를 송수신할 수 있다. 또한 터치 컨트롤러(TC)와 디스플레이 구동 회로(DDI)는 서로 전원 전압을 제공하거나 수신할 수 있다.

도 20을 참조하여 설명한 바와 같이, 터치 컨트롤러(TC)는 디스플레이 구동 회로(DDI)로부터 출력되는 공통 전압(VCOM)의 극성 변환 구간 또는 데이터 신호들이 디스플레이 패널에 인가되는 구간을 마스킹 신호(MS)의 마스킹 구간으로 설정할 수 있다. 터치 컨트롤러(TC)는 디스플레이 구동 회로(DDI)로부터 제공되는 타이밍 정보를 기초로, 마스킹 신호(MS)의 마스킹 구간을 설정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 터치 컨트롤러(TC) 및 디스플레이 구동 회로(DDI)는 하나의 반도체 칩에 집적될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 터치 컨트롤러(TC) 및 디스플레이 구동 회로(DDI) 별개의 반도체 칩에 집적되며, 서로 정보를 송수신하기 위한 전송 채널이 연결될 수 있다.

도 25는 본 개시의 실시예에 따른 터치 스크린 시스템을 나타내는 블록도이다.

터치 스크린 시스템(3000)은 터치 패널(3110), 디스플레이 패널(3210), 터치 컨트롤러(3120), 디스플레이 구동 회로(3220), 프로세서(3300), 저장 장치(3400), 인터페이스(3500) 및 버스(3600)를 포함할 수 있다.

터치 패널(3110)은 각 센싱 노드에서 발생하는 터치 입력을 감지할 수 있도록 구성된다. 디스플레이 패널(3210)은 이미지(영상)를 표시하도록 구성된 LCD, LED, OLED 등의 다양한 타입의 패널로 구성될 수 있다. 터치 패널(3110)과 디스플레이 패널(3210)은 서로 중첩되도록 일체적으로 형성될 수 있다.

터치 컨트롤러(3120)는 터치 패널(3110)의 동작을 제어하고 터치 패널(3110)의 출력을 프로세서(3300)에 전송할 수 있다. 터치 컨트롤러(3120)는 전술한 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러(도1의 100)이다. 터치 컨트롤러(3110)는 미리 설정된 주파수의 주기 펄스 신호의 일부 펄스를 마스킹하여 구동 신호를 생성하고, 상기 구동 신호를 기초로 상기 터치 패널(3110)에 발생하는 터치 입력을 센싱할 수 있다.

디스플레이 구동 회로(3220)는 디스플레이 패널(3210) 상에 영상을 표시하도록 디스플레이 패널(3210)을 제어한다. 도시하지는 않았으나, 디스플레이 구동 회로(3220)는 소스 드라이버, 계조 전압 발생기, 게이트 드라이버, 타이밍 컨트롤러, 전원 공급부 및 인이미지 인터페이스를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(3210)에 표시될 이미지 데이터는 이미지 인터페이스를 통해 상기 메모리에 저장되고, 상기 계조 전압 발생기에 의해 생성되는 계조 전압들을 이용하여 아날로그 신호로 변환될 수 있다. 상기 소스 드라이버 및 게이트 드라이버는 타이밍 컨트롤러로부터 제공되는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호 등에 응답하여 디스플레이 패널(3210)을 구동할 수 있다.

프로세서(3300)는 명령들을 실행하고 터치 스크린 시스템(3000)의 전체적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(3300)에 의해 요구되는 프로그램 코디 또는 데이터 등은 저장 장치(3400)에 저장될 수 있다. 인터페이스(3500)는 임의의 외부 장치 및/또는 시스템과 통신할 수 있다.

프로세서(3300)는 좌표 매핑부(3310)를 포함할 수 있다. 터치 패널(3110) 상에서의 위치와 디스플레이 패널(3210) 상에서의 위치는 서로 매핑될 수 있으며, 좌표 매핑부(3310)는 터치 입력이 발생한 터치 패널(3110) 상의 터치 포인트에 상응하는 디스플레이 패널(3210)의 대응 좌표를 추출할 수 있다. 이러한 터치 패널(3110)과 터치 패널(3210)의 좌표 매핑을 통하여, 사용자는 디스플레이 패널(3210) 상에 표시되는 아이콘, 메뉴 항목 또는 이미지 등을 선택하고, 제어하는 터치 동작, 드래그, 핀치, 스트레치, 단일 또는 멀티 터치 동작 등의 입력 행위를 수행할 수 있다.

도 26은 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 포함하는 터치 스크린 모듈을 나타내는 도면이다.

도 26을 참조하면, 터치 스크린 모듈(4000)은 윈도우 글라스(4010), 터치 패널(4020) 및 디스플레이 패널(4040)을 포함할 수 있다. 또한 터치 패널(4020)과 디스플레이 패널(4040) 사이에는 광학적 특성을 위해 편광판 (4030)이 배치될 수 있다.

윈도우 글라스(4010)는 아크릴이나 강화유리 등의 소재로 제작되어, 외부 충격이나 반복적인 터치에 의한 긁힘으로부터 터치 스크린 모듈(4000)을 보호한다.

터치 패널(4020)은 유리기판이나 PET(Polyethylene Terephthlate) 필름 위에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극이 패터닝되어 형성될 수 있다.

터치 콘트롤러(4021)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 위에 COB(Chip on Board) 형태로 실장될 수 있으며, 터치 패널(3400)상의 터치 발생을 감지하여 터치 좌표를 추출하고 이를 호스트 콘트롤러로 제공할 수 있다.

디스플레이 패널(4040)은 일반적으로 상판과 하판으로 이루어진 두 장의 유리를 접합하여 형성된다. 디스플레이 패널(4040)은 프레임을 표시하기 위한 복수의 픽셀들을 포함한다. 일 실시예에 따르면 디스플레이 패널(4040)은 액정 패널일 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니고, 디스플레이 패널(40400)은 다양한 종류 디스플레이 소자들을 포함할 수 있다. 예컨대, 디스플레이 패널(4040)은 OLED(Organic Light Emitting Diode), ECD(Electrochromic Display), DMD(Digital Mirror Device), AMD(Actuated Mirror Device), GLV(Grating Light Valve), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), LED(Light Emitting Diode) 디스플레이, VFD(Vacuum Fluorescent Display) 중 하나 일 수 있다.

디스플레이 구동 회로(4041)는 도시된 바와 같이, 유리 소재의 인쇄 기판 상에 COG(Chip On Glass) 형태로 실장될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시 예일 뿐, 디스플레이 구동 회로(4041)는 COF(Chip on Film), COB(chip on board) 등과 같이 다양한 형태로 실장될 수 있다. 본 실시예에서는 디스플레이 구동 집적회로(3130)가 하나의 칩으로 도시되었으나, 이는 도시에 편의를 위함에 불과하고 복수의 칩으로 장착될 수 있다. 또한, 터치 컨트롤러(4021)는 디스플레이 구동 회로(4041)와 하나의 반도체 칩에 집적될 수도 있다.

도 27은 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 장치가 탑재되는 다양한 전자 제품의 응용 예를 나타내는 도면이다. 본 발명에 따른 터치 센싱 장치(5000)는 이미지 표시기능이 포함된 다양한 전자 제품에 채용될 수 있다. 예컨대, 스마트 폰(5900)에 채용될 수 있음을 물론이고, TV(5100), ATM기(5200), 엘리베이터(5300), 스마트 와치(5400), 태블릿 PC(5500), PMP(5600), e-book(5700) 및 네비게이션(5800) 등에 폭넓게 사용될 수 있다.

이외에도, 터치 센싱 장치(5000)는, 다양한 전자 장치에 채용될 수 있다. 일 수 있다. 예를 들면, 전자 장치는 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 전자 안경과 같은 head-mounted-device(HMD), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 또는 스마트 와치(smart watch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

어떤 실시예들에 따르면, 터치 센싱 장치(5000)는 이미지 표시 기능을 갖춘 스마트 가전 제품(smart home appliance)에 채용될 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들자면, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

어떤 실시예들에 따르면, 터치 센싱 장치(5000)는 각종 의료기기(예: MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 초음파기 등), GPS 수신기(global positioning system receiver), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치 및 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛, 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine) 또는 상점의 POS(point of sales) 중 적어도 하나의 전자 장치에 채용될 수 있다.

도시된 실시예를 참고로 본 개시의 기술적 사상이 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1000: 터치 센싱 장치
200, TP: 터치 패널
100: 터치 컨트롤러
110, 110a, 110b, 110c: 구동 회로
120: 센싱 회로
130: 제어 로직

Claims

미리 설정된 주파수를 갖는 제1 펄스 신호의 일부 펄스를 마스킹하여 제2 펄스 신호를 생성하고, 상기 제2 펄스 신호를 구동 신호로서 터치 패널에 제공하는 구동 회로; 및
상기 구동 신호에 기초하여 상기 터치 패널에서 발생되는 센싱 신호를 수신하고, 상기 센싱 신호를 기초로 터치 데이터를 생성하는 센싱 회로를 포함하는 터치 컨트롤러.
제1 항에 있어서, 상기 구동 회로는,
상기 제1 펄스 신호의 펄스들 중 상기 구동 신호로서 출력되는 펄스들의 개수를 미리 설정된 개수에 기초하여 조절하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
제1 항에 있어서,
상기 터치 패널의 적어도 하나의 구동 채널에 단위 구간 동안에 상기 구동 신호가 제공되며,
상기 단위 구간당 상기 제2 펄스 신호의 펄스들의 개수는 상기 단위 구간당 상기 제1 펄스 신호의 펄스들의 개수보다 적은 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
제1 항에 있어서,
상기 구동 회로에 마스킹 정보를 제공하는 제어 로직을 더 포함하는 터치 컨트롤러.
제4 항에 있어서, 상기 마스킹 정보는,
상기 제1 펄스 신호의 펄스들 중 단위 구간 동안 마스킹되는 펄스들의 개수 또는 마스킹 구간을 나타내는 마스킹 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
제5 항에 있어서,
상기 단위 구간 동안 마스킹되는 펄스들의 개수는 상기 구동 신호가 상기 터치 패널에 제공될 때의 전자파 간섭 특성에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
제1 항에 있어서, 상기 구동 회로는,
상기 제1 펄스 신호를 생성하는 주기 신호 생성기; 및
마스킹 정보를 기초로 상기 제1 펄스 신호의 펄스들 중 상기 일부 펄스를 마스킹하는 신호 변조 회로를 포함하는 터치 컨트롤러.
제7 항에 있어서, 상기 신호 변조 회로는,
상기 제1 펄스 신호 및 상기 마스킹 정보를 수신하고, 상기 마스킹 정보에 기초하여 상기 제1 펄스 신호의 펄스들을 주기적으로 마스킹하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
제7 항에 있어서, 상기 신호 변조 회로는,
위상 정보를 기초로, 상기 제1 펄스 신호 또는 상기 제1 펄스 신호의 일부 펄스가 마스킹된 신호의 위상을 반전시키는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
제7 항에 있어서, 상기 신호 변조 회로는,
제1 마스킹 정보 및 제1 위상 정보를 기초로, 상기 제1 펄스 신호의 M개의 펄스(M은 3 이상의 정수) 중 P개의 펄스(P는 M보다 작은 정수)를 마스킹하고, 마스킹된 신호의 위상을 변경하는 제1 신호 변조기; 및
제2 마스킹 정보 및 제2 위상 정보를 기초로, 상기 제1 펄스 신호의 M개의 펄스 중 K개의 펄스(K는 P보다 작은 정수)를 마스킹하고, 마스킹된 신호의 위상을 변경하는 제2 신호 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
제10 항에 있어서,
상기 제1 신호 변조기로부터 출력되는 제1 구동 신호 및 상기 제2 신호 변조기로부터 출력되는 제2 구동 신호는 각각 터치 패널의 제1 구동 전극 및 제2 구동 전극에 제공되는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
제11 항에 있어서,
상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호는 동시에 상기 제1 구동 전극 및 상기 제2 구동 전극에 각각 제공되고, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 일부 구간의 위상은 서로 다른 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
제7 항에 있어서, 상기 주기 신호 생성기는,
상기 미리 설정된 주파수를 기초로, 제1 전원 전압 및 제2 전원 전압을 스위칭하여 상기 제1 펄스 신호를 생성하고,
상기 제1 전원 전압의 레벨은 상기 제2 전원 전압의 레벨보다 높은 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
제1 항에 있어서, 상기 구동 회로는,
상기 터치 패널의 제1 구동 전극에 제1 구동 신호를 제공하고, 상기 터치 패널의 제2 구동 전극에 제2 구동 신호를 제공하며, 상기 제1 구동 신호의 펄스의 개수는 상기 제2 구동 신호의 펄스의 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
제14 항에 있어서,
상기 센싱 회로는 상기 터치 패널의 일 측면에 배치되며, 상기 제1 구동 전극과 상기 센싱 회로와의 거리는 상기 제2 구동 전극과 상기 센싱 회로와의 거리보다 상대적으로 긴 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
터치 입력을 센싱하기 위한 복수의 채널을 포함하는 터치 패널; 및
일정한 주파수를 갖는 주기 펄스 신호의 일부 펄스를 마스킹하여 상기 복수의 채널에 인가되는 구동 신호를 생성하고, 상기 구동 신호를 기초로, 상기 복수의 채널에 연결된 복수의 센싱 노드의 커패시턴스 변화량을 감지하는 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 센싱 장치.
제16 항에 있어서, 상기 터치 컨트롤러는,
상기 주기 펄스 신호를 기초로, 펄스의 개수가 서로 다르고, 위상이 서로 같거나 또는 서로 다른 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호를 생성하고, 제1 구동 기간에 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호를 상기 복수의 채널 중 제1 채널 및 제2 채널에 각각 제공하는 구동 회로;
상기 제1 구동 기간에, 상기 제1 및 제2 구동 신호에 따른 센싱 신호를 수신하고, 상기 센싱 신호를 제1 및 제2 터치 데이터로 변환하는 센싱 회로; 및
상기 제1 및 제2 터치 데이터를 기초로 상기 제1 채널 및 제2 채널에 연결된 제1 및 제2 센싱 노드의 커패시턴스 변화량을 감지하는 제어 로직을 포함하는 터치 센싱 장치.
제17 항에 있어서
상기 구동 회로는, 상기 제어 로직으로부터 제공되는 마스킹 신호 및 위상 신호에 기초하여 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호를 생성하고,
상기 제어 로직은, 상기 마스킹 신호에 포함되는 마스킹 펄스의 개수 및 상기 위상 신호를 기초로 상기 제1 및 상기 제2 터치 데이터를 디코딩 및 보상하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
제17 항에 있어서, 상기 구동 회로는,
상기 제1 구동 기간의 제1 구간에 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상을 서로 같게 하고, 상기 제1 구동 기간의 제2 구간에 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상을 서로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
제16 항에 있어서,
상기 터치 패널은, 디스플레이 패널에 인접하게 배치되며,
상기 터치 컨트롤러는, 상기 디스플레이 패널에 데이터 신호들이 인가되는 시간 구간에, 상기 주기 펄스 신호의 일부 펄스를 마스킹하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.