KR20180062582A

KR20180062582A - 터치 센싱 회로, 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법

Info

Publication number: KR20180062582A
Application number: KR1020160162361A
Authority: KR
Inventors: 정소정
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2018-06-11
Also published as: CN108121477A; US20180150168A1; KR102601364B1; CN108121477B; US10444882B2

Abstract

본 실시예들은 터치 센싱 회로, 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 둘 이상의 터치 전극으로 터치 구동 신호를 출력하고, 터치 구동 신호가 인가된 각 터치 전극을 통해 검출되는 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 변환하며, 아날로그 디지털 변환이 된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 전송하되, 아날로그 디지털 변환 처리와 터치 컨트롤러와의 통신 처리(센싱 데이터 전송 처리 포함)를 병렬로 수행함으로써, 신속한 터치 센싱을 가능하게 할 뿐만 아니라, 터치 정보 검출 과정에서 발생되는 노이즈를 줄여주고 신호 대 잡음비를 향상시켜 터치 감도를 향상시켜줄 수 있다.

Description

터치 센싱 회로, 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법{TOUCH SENSING CIRCUIT, TOUCH DISPLAY DEVICE, AND TOUCH SENSING METHOD}

본 발명은 터치 센싱 회로, 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.

이러한 표시장치 중에는 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공할 수 있는 터치 표시 장치가 있다.

이러한 터치 표시 장치가 터치 기반의 입력 방식을 제공하기 위해서는, 사용자의 터치 유무를 파악하거나 터치 좌표(터치 위치)를 정확하게 검출할 수 있어야 한다.

터치 표시 장치는, 터치스크린 패널에 배치된 터치 전극들을 구동하여 터치 센싱 신호를 검출하고, 이를 이용하여 터치 정보(터치 유무, 터치 위치)를 검출한다.

종래의 터치 표시 장치는, 터치 정보를 검출하는 과정에서, 각종 노이즈의 발생으로 인해, 신호 대 잡음비가 낮아지고 터치 감도가 저하되는 문제점이 발생하고 있다.

또한, 종래의 터치 표시 장치는, 영상 표시와 함께, 제한된 시간에 터치 센싱을 수행해야만 하기 때문에, 터치 센싱을 신속하게 하지 못하는 문제점도 있다.

이러한 배경에서, 본 실시예들의 목적은, 터치 정보 검출 과정에서 발생되는 노이즈를 줄여주고 신호 대 잡음비를 향상시켜 터치 감도를 향상시켜줄 수 있는 터치 센싱 회로, 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데 있다.

본 실시예들의 다른 목적은, 신속한 터치 센싱을 가능하게 하는 터치 센싱 회로, 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데 있다.

일 측면에서, 본 실시예들은, 둘 이상의 터치 전극으로 터치 구동 신호를 출력하고, 각 터치 전극을 통해 검출된 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 아날로그 디지털 변환을 수행하는 터치 센싱 프로세서와, 터치 컨트롤러와의 통신을 통해, 아날로그 디지털 변환이 된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 상기 터치 컨트롤러로 전송하는 통신 프로세서를 포함하는 터치 센싱 회로를 포함할 수 있다.

이러한 터치 센싱 회로는, 아날로그 디지털 변환 처리와 터치 컨트롤러와의 통신 처리(센싱 데이터 전송 처리 포함)를 병렬로 수행할 수 있다.

다른 측면에서, 본 실시예들은, 터치 센싱 구간 동안 둘 이상의 터치 전극으로 터치 구동 신호를 출력하고, 아날로그 디지털 변환 구간 동안 터치 구동 신호가 인가된 각 터치 전극을 통해 검출되는 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 변환하는 터치 센싱 프로세서와, 아날로그 디지털 변환 구간 동안 변환되는 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러로 전송하는 통신 프로세서를 포함하는 터치 센싱 회로를 제공할 수 있다.

이러한 터치 센싱 회로의 통신 프로세서는, 둘 이상의 터치 전극으로부터 검출되는 각각의 터치 센싱 신호가 디지털 센싱값으로 모두 변환되기 이전에, 적어도 일부의 터치 센싱 신호가 변환된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터의 전송을 시작할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 실시예들은, 다수의 터치 전극이 배치된 터치스크린 패널과, 터치 센싱 구간 동안 둘 이상의 터치 전극으로 터치 구동 신호를 출력하고, 아날로그 디지털 변환 구간 동안 터치 구동 신호가 인가된 각 터치 전극을 통해 검출되는 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 변환하며, 변환된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 전송하는 터치 센싱 회로와, 센싱 데이터를 수신하여 터치 정보를 검출하는 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.

이러한 터치 표시 장치에서, 터치 센싱 회로는 아날로그 디지털 변환 구간이 완료되기 전에 센싱 데이터의 전송을 시작할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 실시예들은, 둘 이상의 터치 전극으로 터치 구동 신호를 출력하고, 각 터치 전극을 통해 검출된 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 아날로그 디지털 변환을 수행하는 터치 센싱 프로세서와, 터치 센싱 프로세서에 의해 아날로그 디지털 변환이 된 디지털 센싱값이 일정 개수만큼 또는 일정 시간 동안 얻어지면 터치 컨트롤러로 전송하는 통신 프로세서를 포함할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 실시예들은, 터치 센싱 회로가 둘 이상의 터치 전극으로 터치 구동 신호를 출력하는 제1 단계와, 터치 센싱 회로가 각 터치 전극을 통해 검출된 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 아날로그 디지털 변환하고, 아날로그 디지털 변환이 된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러로 전송하는 제2 단계를 포함하는 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

제2 단계에서는, 둘 이상의 터치 전극을 통해 검출되는 터치 센싱 신호들에 대한 아날로그 디지털 변환이 모두 완료되기 이전에, 적어도 일부의 터치 센싱 신호에 대한 아날로그 디지털 변환이 된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터의 전송을 시작할 수 있다.

이러한 본 실시예들에 의하면, 터치 정보 검출 과정에서 발생되는 노이즈를 줄여주고 신호 대 잡음비를 향상시켜 터치 감도를 향상시켜줄 수 있는 터치 센싱 회로, 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 실시예들에 의하면, 신속한 터치 센싱을 가능하게 하는 터치 센싱 회로, 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 구성도이다.
도 2는 본 실시예들에 따른 터치스크린 패널의 예시도이다.
도 3은 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 실시예들에 따른 터치 센싱 회로를 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 실시예들에 따른 터치 센싱 회로 내 센싱 유닛을 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템을 병렬 처리 관점에서 마스터-슬레이브 구조로에서 나타낸 예시들이다.
도 6은 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템의 아날로그 디지털 변환 및 센싱 데이터 전송의 병렬 처리를 나타낸 타이밍 다이어그램이다.
도 7은 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템에서 터치 센싱 회로와 터치 컨트롤러 간의 통신 인터페이스를 통한 데이터 송수신을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 실시예들에 따른 터치스크린 패널의 구동 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템의 아날로그 디지털 변환 및 센싱 데이터 전송의 병렬 처리의 예시도이다.
도 10은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 수직 블랭크 구동 방식의 터치 센싱 동작의 타이밍 다이어그램이다.
도 11은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 수평 블랭크 구동 방식의 터치 센싱 동작의 타이밍 다이어그램이다.
도 12는 본 실시예들에 따른 터치 센싱 방법의 흐름도이다.
도 13은 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템의 아날로그 디지털 변환 및 센싱 데이터 전송의 병렬 처리 유무에 따른 노이즈를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 14는 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템의 아날로그 디지털 변환 및 센싱 데이터 전송의 병렬 처리 유무에 따른 SNR (Signal to Noise Ratio)를 비교하여 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 구성도이고, 도 2는 본 실시예들에 따른 터치스크린 패널(TSP)의 예시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 영상 표시 기능과 터치 입력 기능을 제공할 수 있다.

본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 영상 표시 기능을 제공하기 위하여, 표시패널(DP), 소스 구동 회로(130), 게이트 구동 회로(140), 컨트롤러(150) 등을 포함할 수 있다.

표시패널(DP)에는 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)이 배치된다.

또한, 표시패널(DP)에는 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀이 배열된다.

소스 구동 회로(130)는, 영상 표시를 위하여 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하는 회로로서, 영상 신호에 해당하는 데이터 전압을 다수의 데이터 라인(DL)으로 출력할 수 있다.

게이트 구동 회로(140)는, 영상 표시를 위하여 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동하는 회로로서, 영상 표시를 위하여 게이트 신호(스캔신호)를 다수의 게이트 라인(GL)으로 순차적으로 출력할 수 있다.

컨트롤러(150)는, 소스 구동 회로(130) 및 게이트 구동 회로(140)를 제어하는 구성으로서, 소스 구동 회로(130) 및 게이트 구동 회로(140)로 각종 제어신호(데이터 구동 제어 신호, 게이트 구동 제어 신호 등)를 소스 구동 회로(130) 및 게이트 구동 회로(140)로 제공한다.

이러한 컨트롤러(150)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 소스 구동 회로(130)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.

이러한 컨트롤러(150)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어장치일 수 있다.

소스 구동 회로(130)는, 도 1에서는 표시패널(DP)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치하고 있으나, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라서, 표시패널(DP)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.

소스 구동 회로(130)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(SDIC: Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.

각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 표시패널(DP)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 표시패널(DP)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 표시패널(DP)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 표시패널(DP)에 연결된 필름 상에 실장 되는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.

각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼(Output Buffer) 등을 포함할 수 있다.

각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 경우에 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.

게이트 구동 회로(140)는, 도 1에서는 표시패널(DP)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치하고 있으나, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라서, 표시패널(DP)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.

이러한 게이트 구동 회로(140)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(GDIC: Gate Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.

각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 표시패널(DP)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 표시패널(DP)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 표시패널(DP)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는 표시패널(DP)과 연결된 필름 상에 실장 되는 칩 온 필름(COF) 방식으로 구현될 수도 있다.

각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.

표시패널(DP)에 배치되는 각 서브픽셀은 트랜지스터 등의 회로 소자를 포함하여 구성될 수 있다.

각 서브서브픽셀(SP)을 구성하는 회로 소자의 종류 및 개수는, 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.

본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 터치입력을 위하여 사용자의 터치 유무 및/또는 터치 위치를 센싱하는 기능을 갖는다.

여기서, 사용자의 터치 수단인 터치 오브젝트는, 일 예로, 손가락일 수도 있고, 펜 등일 수도 있다.

터치 센싱 기능은, 사용자의 터치 위치를 감지하는 터치 위치 감지 기능 뿐만 아니라, 사용자의 지문을 센싱하는 지문 센싱 기능(지문 인식 기능)을 포함할 수도 있다.

본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 터치 센서에 해당하는 다수의 터치 전극(TE)이 배치된 터치스크린 패널(TSP: Touch Screen Panel), 터치 센싱 회로(110), 터치 컨트롤러(120) 등을 포함하는 터치 센싱 시스템을 포함할 수 있다.

터치스크린 패널(TSP)은, 터치 센서에 해당하는 다수의 터치 전극(TE)이 배치될 수 있으며, 다수의 터치 전극(TE)과 터치 센싱 회로(110)를 전기적으로 연결해주기 위한 다수의 터치 라인(TL)이 배치될 수 있다.

터치 센싱 시스템은 각 터치 전극(TE)과 손가락 등의 터치 오브젝트 간의 캐패시턴스를 토대로 터치 유무 및/또는 터치 위치를 결정할 수 있다.

이러한 셀프-캐패시턴스(Self-Capacitance) 기반의 터치 센싱 방식이 적용된 경우, 각 터치 전극(TE)은 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 구동 전극 역할과 터치 센싱 전압이 검출되는 센싱 전극(수신 전극) 역할을 동시에 가질 수 있다.

터치 센싱 시스템은 터치 전극(TE) 간의 캐패시턴스를 토대로 터치 유무 및/또는 터치 위치를 결정할 수 있다.

이러한 뮤추얼-캐패시턴스(Mutual-Capacitance) 기반의 터치 센싱 방식이 적용된 경우, 다수의 터치 전극(TE)은 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 구동 전극과 터치 센싱 전압이 검출되는 센싱 전극(수신 전극)으로 분류된다.

아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치 센싱 시스템은 셀프-캐패시턴스(Self-Capacitance) 기반의 터치 센싱 방식을 채용하고 있고, 터치스크린 패널(TSP)에 배치된 터치 전극(TE) 또한, 셀프-캐패시턴스(Self-Capacitance) 기반의 터치 센싱 방식을 위한 터치 전극인 것으로 가정한다.

한편, 터치스크린 패널(TSP)은 표시패널(DP)의 외부에 존재하는 외장형(또는 애드-온 타입(Add-on Type)일 수도 있고, 표시패널(DP)의 내부에 내장되는 내장형(예: 인-셀 타입, 온-셀 타입 등)일 수도 있다.

이 경우, 터치스크린 패널(TSP)에 배치되는 다수의 터치 전극(TE)은, 일 예로, 터치 센싱 모드 구간에서는 터치 센서로서 동작하지만, 디스플레이 모드 구간에서는 영상 표시를 위하여 공통전압(Vcom)이 인가되는 공통전극(CE: Common Electrode)일 수 있다.

한편, 터치 센싱 회로(110)는 소스 구동 회로(130)와 별도로 구성될 수도 있지만, 소스 구동 회로(130)와 함께 통합 구동 칩 형태로 구현될 수도 있다.

한편, 터치 표시 장치(100)는 디스플레이 모드와 터치 센싱 모드를 포함하는 2가지 동작 모드를 갖는다.

디스플레이 모드 구간과 터치 센싱 모드 구간은 시간적으로 분리되어 있을 수 있다.

예를 들어, 1개의 영상 프레임 구간 동안, 1개의 디스플레이 모드 구간(D)과 1개의 터치 센싱 모드 구간(T)이 존재할 수도 있다.

또는, 1개의 영상 프레임 구간 동안, 2개 이상의 디스플레이 모드 구간(D1, D2, ...)과 2개 이상의 터치 센싱 모드 구간(T1, T2, ...)이 교번하면서 존재할 수도 있다.

예를 들어, 1개의 영상 프레임 구간은, 시간 순서대로, 제1 디스플레이 모드 구간(D1), 제1 터치 센싱 모드 구간(T1), 제2 디스플레이 모드 구간(D2), 제2 터치 센싱 모드 구간(T2)을 포함할 수 있다.

한편, 디스플레이 모드 구간과 터치 센싱 모드 구간은 일부 또는 전체가 시간적으로 중첩될 수도 있다.

도 3은 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템을 간략하게 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 터치 센싱 시스템은, 터치 센싱 모드 구간 동안, 터치스크린 패널(TSP)을 구동하여 터치 유무에 따라 차이가 나는 터치 센싱 신호(TSS: Touch Sensing Signal)를 검출하는 터치 센싱 회로(110)와, 터치 센싱 회로(110)의 터치 센싱 결과를 이용하여 터치 유무 및/또는 터치 위치를 결정하는 터치 컨트롤러(120) 등을 포함할 수 있다.

터치 센싱 회로(110)는, 둘 이상의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 각 터치 전극(TE)을 통해 검출되는 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 변환하며, 변환된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 건트롤러(120)로 전송할 수 있다.

터치 컨트롤러(120)는, 센싱 데이터를 수신하여 이를 토대로 터치 유무 및/또는 터치 위치에 대한 터치 정보를 검출할 수 있다.

터치 센싱 회로(110)는, 둘 이상의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하는 터치 구동 처리를 수행할 수 있다.

이와 같이, 터치 전극(TE)을 구동하는 터치 구동 처리가 이루어지는 구간은 터치 센싱 구간이라고 한다.

터치 센싱 회로(110)는, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 각 터치 전극(TE)을 통해 검출되는 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 변환하는 아날로그 디지털 변환(ADC: Analog to Digital Converting, 이하, 'ADC'라고 함)을 수행할 수 있다.

이러한 아날로그 디지털 변환 처리가 수행되는 구간은 아날로그 디지털 변환 구간이라고 한다.

터치 센싱 회로(110)는, 아날로그 디지털 변환(ADC)을 통해 변환된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 전송할 수 있다.

이와 같이 센싱 데이터가 전송되는 구간은, 센싱 데이터 전송 구간이라고 한다.

여기서, 도 6을 참조하면, 터치 센싱 구간(S10-1), 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1) 및 센싱 데이터 전송 구간(S30-1)은 1개의 세트가 된다. 도 6에서, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)이 완료된 이후 진행되는 터치 센싱 구간(S10-2)은 다른 세트가 된다. 2개의 디스플레이 모드 구간 사이에 존재하는 터치 센싱 모드 구간은 1개 이상의 세트를 포함할 수 있다.

도 4a는 본 실시예들에 따른 터치 센싱 회로(110)를 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 실시예들에 따른 터치 센싱 회로(110) 내 센싱 유닛(SU: Sensing Unit)을 나타낸 도면이다.

도 4a를 참조하면, 터치 센싱 회로(110)는, 터치 센싱 처리 및 아날로그 디지털 변환 처리를 위한 터치 센싱 프로세서(410)와, 터치 컨트롤러(120)와 통신하여 데이터 송수신을 수행하는 통신 프로세서(420) 등을 포함할 수 있다.

본 명세서에서, 터치 센싱 처리는, 터치스크린 패널(TSP)에 대한 센싱 처리를 의미하는 것으로서, 터치 센싱 회로(110)가 터치스크린 패널(TSP)을 구동하여(즉, 터치스크린 패널(TSP)에 배치된 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS))를 공급하여), 터치스크린 패널(TSP)로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하는 것을 의미한다. 따라서, 터치 센싱 처리는, 터치 구동 처리 및 터치 센싱 신호 수신 처리 등을 포함할 수 있다.

도 4a를 참조하면, 터치 센싱 프로세서(410)는, Q*R개의 터치 패드(TP), 제1 멀티플렉서 회로(411), Q개의 센싱 유닛(SU #1, SU #2, ... , SU #Q)을 포함하는 센싱 유닛 블록(412), 제2 멀티플렉서 회로(413) 및 아날로그 디지털 컨버터(414) 등을 포함할 수 있다.

도 4b를 참조하면, 각 터치 센싱 유닛(SU: Sensing Unit)은, 전치 증폭기(Pre-AMP), 적분기(INTG), 샘플 앤 홀드샘플 앤 홀드 회로(SHA: Sample and Hold Circuit) 등을 포함할 수 있다.

전치 증폭기(Pre-AMP)는, 제1 멀티플렉서 회로(411)를 통해, 입력된 터치 구동 신호(TDS)를 터치스크린 패널(TSP)의 해당 터치 전극(TE)으로 출력할 수 있다.

제1 멀티플렉서 회로(411)는, R:1 멀티플렉싱을 수행할 수 있는 회로로서, 적어도 하나의 멀티플렉서로 구성될 수 있다.

터치 구동 신호(TDS)는, 전치 증폭기(Pre-AMP)를 통해 제1 멀티플렉서 회로(411)를 거쳐 해당 터치 채널에 해당하는 터치 패드(TP)로 출력된다.

전치 증폭기(Pre-AMP)를 통해 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)과 터치 오브젝트 사이에 캐패시터가 형성된다.

이러한 캐패시터에 충전된 전하는, 터치 유무에 따라 달라질 수 있다.

터치 전극(TE)과 터치 오브젝트 사이에 형성된 캐패시터에 충전된 전하는, 전치 증폭기(Pre-AMP)의 피드백 캐패시터(Cfb)에 충전될 수 있다.

이와 관련하여, 제1 멀티플렉서 회로(411)는, R:1 멀티플렉싱을 수행할 수 있는 회로로서, 적어도 하나의 멀티플렉서로 구성될 수 있고, Q*R개의 터치 패드(TP)로부터 수신되는 신호(터치 센싱 신호) 중에서 Q개의 신호를 선택할 수 있다.

선택된 Q개의 신호는 센싱 유닛 블록(412) 내 Q개의 센싱 유닛(SU #1, SU #2, ... , SU #Q)로 전달되어 전치 증폭기(Pre-AMP)를 통해 적분기(INTG)로 입력된다.

적분기(INTG)는, 전치 증폭기(Pre-AMP)의 출력 전압(즉, 전치 증폭기(Pre-AMP)의 출력단자로 출력되는 터치 센싱 신호)의 적분 값을 출력한다.

이러한 적분기(INTG)는 비교기, 캐패시터 등의 소자들로 구성될 수 있다. 적분기(INTG)에서 출력된 신호는 샘플 앤 홀드 회로(SHA)로 입력된다.

샘플 앤 홀드 회로(SHA)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 입력 단에 부가되는 회로로서, 입력 전압을 샘플링 하여 유지하고, 유지된 전압을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 이전 변환을 끝낼 때까지 그대로 유지시켜 주는 회로이다. 샘플 앤 홀드 회로(SHA)에 저장된(유지된) 전압이 터치 센싱 신호에 해당한다.

제2 멀티플렉서 회로(413)는 Q:1 멀티플렉싱을 위한 회로로서, 적어도 하나의 멀티플렉서로 구성될 수 있으며, Q개의 센싱 유닛(SU #1, SU #2, ... , SU #Q) 중 하나를 선택하여 선택된 센싱 유닛의 샘플 앤 홀드 회로(SHA)에서 유지하고 있던 전압을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)로 입력해준다.

아날로그 디지털 컨버터(414)는 입력된 전압을 디지털 센싱값으로 변환하여 변환된 디지털 센싱값(ADC Data)를 출력한다.

이렇게 출력된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터는, 터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)를 통해 터치 컨트롤러(120)로 전송된다.

도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 터치 센싱 회로(110)는, 3가지 처리(터치 구동 처리, 아날로그 디지털 변환 처리, 센싱 데이터 전송 처리) 중에서, 터치 구동 처리를 수행한 이후, 아날로그 디지털 변환 처리를 수행하며, 아날로그 디지털 변환 처리가 모두 완료된 이후, 센싱 데이터 전송 처리를 순차적으로(Serial) 수행하라 수 있다.

그리고, 터치 센싱 회로(110)는, 센싱 데이터 전송 처리를 수행하는 동안, 다음 차례의 터치 구동 처리를 동시에 수행한다.

즉, 터치 센싱 구간이 완료된 이후, 아날로그 디지털 변환 구간이 진행되고, 아날로그 디지털 변환 구간이 완료된 이후, 센싱 데이터 전송 구간이 진행되며, 센싱 데이터 전송 구간 동안, 다음 차례의 터치 센싱 구간이 동시에 진행된다.

정리하면, 터치 센싱 시스템에서, 터치 센싱 구간(터치 구동 구간)이후에 전행되는 아날로그 디지털 변환 구간이 완료된 이후, 센싱 데이터 전송 구간이 진행되며, 이러한 센싱 데이터 전송 구간과 터치 센싱 구간은 동시에 진행된다.

센싱 데이터 전송 구간과 터치 센싱 구간이 동시에 진행되기 때문에, 터치 센싱 구간과 센싱 데이터 전송 구간은 서로에게 나쁜 영향을 끼치기 된다.

더 구체적으로, 센싱 데이터 전송 구간에서, 터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120) 간의 통신 인터페이스를 통해 전송되는 신호들(센싱 데이터, 클럭 신호 등)의 토글(Toggle)에 의해, 각종 파워 및 그라운드에 노이즈(전압 값이 흔들림)가 야기될 수 있으며, 이러한 노이즈가 터치 센싱 구간에서 터치 전극(TE)에 공급될 터치 구동 신호(TDS)에 영향을 끼쳐서, 정상적인 터치 센싱 처리(터치 구동 처리)가 이루어지지 못할 수 있다.

또한, 터치 센싱 구간(터치 구동 구간)에서 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 타임, 폴링 타임마다 각종 파워 및 그라운드에 노이즈(전압 값이 흔들림)를 야기시키고, 이에 따라, 터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120) 간의 통신 인터페이스를 통해 전송 오류를 발생시킬 수 있다.

이러한 터치 센싱 구간과 센싱 데이터 전송 구간 간의 영향성을 없애기 위하여, 센싱 데이터 전송 구간이 완료된 이후, 터치 센싱 구간(터치 구동 구간)이 진행되면, 한 화면에서 터치 유무, 터치 위치를 알아내는데 너무 오랜 시간이 걸리게 된다. 즉, 터치 프레임 레이트(Touch Frame Rate)가 너무 낮아지게 된다.

따라서, 터치 프레임 레이트를 낮추지 않으면서도, 터치 센싱 구간과 센싱 데이터 전송 구간 간의 상호 간섭 현상을 회피하기 위해서는, 터치 구동 신호(TDS)의 토글 횟수를 줄여야 하는데, 이 경우, 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)가 낮아지는 단점이 있다.

이에, 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템은, 터치 프레임 레이트(Touch Frame Rate) 및 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)를 저하시키지 않으면서, 터치 센싱 구간과 센싱 데이터 전송 구간 간의 상호 간섭 현상을 회피하여 정확한 터치 센싱 성능을 제공하는 방법을 제시한다.

전술한 바와 같이, 본 실시예들에 따른 터치 센싱 회로(110)는, 터치 센싱 구간 및 센싱 데이터 전송 구간 간의 영향을 줄이기 위하여, 아날로그 디지털 변환 처리 및 센싱 데이터 전송 처리(통신 처리)을 병렬 처리(Parallel Processing)한다.

터치 센싱 회로(110)는 터치 센싱 구간(터치 구동 구간)에서 터치 구동 신호(TDS)를 인가 받은 모든 터치 전극(TE) 각각을 통해 검출된 터치 센싱 전압이 디지털 센싱값으로 모두 변환되기 이전에, 즉, 아날로그 디지털 변환 구간이 완료되기 이전에, 센싱 데이터의 전송을 시작할 수 있다.

전술한 바와 같이, 터치 센싱 회로(110)는, 아날로그 디지털 변환 처리 및 터치 컨트롤러(120)와의 통신 처리(센싱 데이터 전송 처리 포함)를 병렬로 수행함으로써, 센싱 데이터를 보다 신속하게 전송할 수 있다.

또한, 터치 센싱 회로(110)는, 병렬 처리가 가능함에 따라, 아날로그 디지털 변환 구간이 완료되기 전에 센싱 데이터의 전송을 시작할 수 있고, 이에 따라, 터치 센싱 구간 및 센싱 데이터 전송 구간 간의 영향을 최소화 해줄 수 있다.

즉, 아날로그 디지털 변환 처리 및 센싱 데이터 전송 처리(통신 처리)를 병렬로 수행함에 따라, 센싱 데이터 전송 구간과 터치 센싱 구간의 중첩 시간이 짧아져서, 터치 센싱 구간에서의 토글 신호인 터치 구동 신호(TDS)와 센싱 데이터 전송 구간에서의 통신 인터페이스 상의 토글 신호 간의 신호 간섭 등의 영향이 줄어들고, 이로 인해, 터치 노이즈(터치 센싱 노이즈), 통신 오류, 센싱 데이터 전송 오류 등을 줄여줄 수 있고, 터치 센싱 성능 저하를 방지해줄 수 있다.

또한, 아날로그 디지털 변환 처리 및 센싱 데이터 전송 처리(통신 처리)를 병렬로 수행함에 따라, 터치 센싱 회로(110)가 3가지 처리를 보다 빠른 시간에 수행할 수 있게 되어, 터치 프레임 레이트(Touch Frame Rate)를 높여줄 수 있으며, 터치 유무 및/또는 터치 위치에 대한 터치 정보를 보다 빠른 시간에 검출할 수 있다.

또한, 아날로그 디지털 변환 처리 및 센싱 데이터 전송 처리(통신 처리)를 병렬로 수행함에 따라 시간적인 여유가 생기게 되고, 이러한 시간적인 여유를 터치 센싱 구간(터치 구동 구간)에서의 터치 구동 신호(TDS)의 펄스 개수를 늘릴 수 있게 되어, 신호 대 잡음비(SNR)을 더욱더 높여줄 수 있다.

전술한 바와 같이, 터치 센싱 회로(110)는, 아날로그 디지털 변환 처리 및 센싱 데이터 전송 처리(통신 처리)를 병렬로 수행하되, 아날로그 디지털 변환 구간이 완료되기 전에 센싱 데이터의 전송을 시작한다.

이를 위한 방법으로서, 터치 센싱 회로(110)는, 아날로그 디지털 변환 구간의 시작 시점(T_adc_start)을 기준으로, 설정된 지연 시간(Delay Time)만큼 지연된 시점(T_spi_start)에 센싱 데이터 전송을 위한 통신을 시작할 수 있다.

이에 따라, 센싱 데이터 전송 시작 시점은, 아날로그 디지털 변환 구간의 시작 시점(T_adc_start)과 아날로그 디지털 변환 구간의 종료 시점(T_adc_end) 사이의 어느 한 시점일 수 있다.

이러한 지연 시간은 고정된 값일 수도 있고 가변되는 값일 수도 있다.

또한, 지연 시간은 아날로그 디지털 변환 구간의 종료 시점(T_adc_end)이 센싱 데이터의 전송 완료 시점(T_tx_end)보다 앞서도록 설정될 수 있다.

터치 센싱 회로(110)는, 인터럽트 요청(IRQ)을 터치 컨트롤러(120)로 전송하여 수신되는 신호에 응답하여 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(120)로 전송하되, 지연 시간에 따라 인터럽트 요청(IRQ)의 전송 타이밍을 제어함으로써, 아날로그 디지털 변환 구간이 완료되기 전에, 센싱 데이터의 전송이 시작되도록 제어할 수 있다.

한편, 센싱 데이터 전송 구간은, 터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120) 간의 통신 인터페이스(I/F)를 통한 통신이 이루어지는 구간으로서, 통신 구간이라고도 한다.

터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120) 간의 통신 인터페이스(I/F)는, 일 예로, 직렬 주변기기 인터페이스(SPI: Serial Peripheral Interface)일 수 있다.

직렬 주변기기 인터페이스(SPI)는, 터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120)가 데이터(신호, 정보)를 송수신하기 위해 동시에 각각 독립된 회선(신호 라인)을 사용하는 통신 방식인 전이중 통신(Full Duplex) 모드로 동작하는 인터페이스로서, 동기화 직렬 데이터 연결 방식이다.

직렬 주변기기 인터페이스(SPI)에서, 터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120)는 마스터-슬레이브 모드로 통신한다.

즉, 터치 센싱 회로(110)는 슬레이브(Slave)에 해당하며, 터치 컨트롤러(120)는 마스터(Master)에 해당한다.

도 5a 및 도 5b는 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템을 병렬 처리 관점에서 마스터-슬레이브 구조로에서 나타낸 예시들이고, 도 6은 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템의 아날로그 디지털 변환(ADC) 및 센싱 데이터 전송의 병렬 처리를 나타낸 타이밍 다이어그램이고, 도 7은 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템에서 터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120) 간의 통신 인터페이스를 통한 데이터 송수신을 나타낸 도면으로서, 도 6에서 센싱 데이터 전송 구간(S30-1)을 확대하여 나타낸 타이밍 다이어그램이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 터치 센싱 회로(110)는, 터치 센싱 프로세서(410), 슬레이브 역할을 하는 통신 프로세서(420) 등을 포함할 수 있다.

터치 컨트롤러(120)는 마스터 역할을 하는 통신 프로세서(550), TX 드라이버(560) 등을 포함할 수 있다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)와, 터치 컨트롤러(120)의 통신 프로세서(550)는, 마스터-슬레이브 시스템 구조로 되어 있으며, 통신 인터페이스(I/F)를 통해 데이터 송수신을 수행한다.

터치 센싱 시스템의 3가지 처리 중에서, 터치 센싱 처리(터치 구동 처리) 및 아날로그 디지털 변환 처리는 터치 센싱 회로(110)의 터치 센싱 프로세서(410)에 의해 수행되고, 센싱 데이터 전송 처리는 터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)와 터치 컨트롤러(120)의 통신 프로세서(550)에 의해 수행된다.

터치 센싱 시스템의 3가지 처리(터치 센싱 처리(터치 구동 처리), ADC 처리, 센싱 데이터 전송 처리)의 관계를 정리하면 다음과 같다.

도 6을 참조하면, 동일 터치 전극들에 대한 처리들이 진행되는 터치 센싱 구간(S10-1), 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1) 및 센싱 데이터 전송 구간(S30-1)은 동일한 세트 구간에 해당한다.

도 6을 참조하면, 터치 센싱 처리(터치 구동 처리) 및 아날로그 디지털 변환 처리는 순차적으로 진행된다.

즉, 터치 센싱 구간(S10-1, "터치 구동 구간"이라고도 함)이 완료되면, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)이 진행되고, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)이 완료되면, 다른 터치 센싱 구간(S10-2)이 진행된다.

이는, 터치 센싱 회로(110)에서, 터치 센싱 처리(터치 구동 처리) 및 아날로그 디지털 변환 처리는 동일한 터치 센싱 프로세서(410)에 의해 수행되기 때문에, 순차적으로 진행되는 것이다.

아날로그 디지털 변환 처리와 센싱 데이터 전송 처리(통신 처리)는 병렬로 진행될 수 있다. 이는, 아날로그 디지털 변환 처리와 센싱 데이터 전송 처리(통신 처리) 각각의 수행 주체가 다르기 때문에 가능해질 수 있다.

이에 따라, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)이 시작된 이후, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)이 완료되기 이전에, 센싱 데이터 전송 구간(S30-1, "통신 구간"이라고도 함)이 시작될 수 있다.

즉, 센싱 데이터 전송 구간(S30-1)은 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)의 전체 또는 일부 구간과 중첩될 수 있다.

아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)이 완료된 이후에 진행되는 다른 터치 센싱 구간(S10-2)은, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)과 병렬로 진행되는 센싱 데이터 전송 구간(S30-1)과 아예 중첩되지 않거나 부분적으로만 중첩될 수 있다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 터치 센싱 회로(110)의 터치 센싱 프로세서(410)는, 터치 센싱 구간(S10-1) 동안 둘 이상의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1) 동안 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 각 터치 전극(TE)을 통해 검출되는 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 변환할 수 있다.

터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)는, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1) 동안 변환되는 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(120)로 전송할 수 있다. 여기서, 아날로그 디지털 변환에 따라 얻어진 디지털 센싱값은 아날로그 디지털 변환 데이터(ADC Data)라고 할 수 있다.

터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)는, 터치 센싱 프로세서(410)에 의해 둘 이상의 터치 전극(TE) 각각을 통해 검출된 터치 센싱 신호가 디지털 센싱값으로 모두 변환되기 이전에, 일부의 터치 전극(TE)을 통해 검출된 터치 센싱 신호가 변환된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터의 전송을 시작할 수 있다.

도 5a 및 도 6을 참조하면, 터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)는, 아날로그 디지털 컨버터(414)의 아날로그 디지털 변환 처리 상태 또는 아날로그 디지털 변환 처리가 된 데이터(디지털 센싱값)를 참조하여, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)의 시작 시점(T_adc_start)을 기준으로, 설정된 지연 시간(Delay Time)만큼 지연된 시점(T_spi_start)에 센싱 데이터 전송을 위한 통신이 시작되도록 제어할 수 있다.

도 5b를 참조하면, 터치 센싱 회로(110)는, 터치 컨트롤러(120)와 통신 개시 제어를 위하여, 전송 컨트롤러(530)를 더 포함할 수 있다.

도 5b 및 도 6을 참조하면, 전송 컨트롤러(530)는, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)의 시작 시점(T_adc_start)을 기준으로, 설정된 지연 시간(Delay Time)만큼 지연된 시점(T_spi_start)에 센싱 데이터 전송을 위한 통신이 시작되도록 제어할 수 있다.

전술한 바와 같이, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)의 시작 시점(T_adc_start)을 기준으로, 미리 설정된 지연 시간(Delay Time)만큼 지연시켜 센싱 데이터 전송을 위한 통신 시작 시점(T_spi_start)을 제어하여, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)이 완료되기 전에 센싱 데이터의 전송을 시작하도록 제어할 수 있다.

통신 시작 시점(T_spi_start)은, 터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)와 터치 컨트롤러(120)의 통신 프로세서(550) 간의 데이터 송수신을 위한 통신 개설 시점이다.

이러한 통신 시작 시점(T_spi_start) 이후, 터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)와 터치 컨트롤러(120)의 통신 프로세서(550) 간의 통신을 위한 정보 교환, 처리 등이 이루어지게 된다.

통신을 위한 정보 교환 및 처리 등이 이루어진 후의 전송 시점(T_tx_start)에, 터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)는 센싱 데이터를 실제로 전송한다.

한편, 아날로그 디지털 컨버터(414)에서 디지털 센싱값이 출력되어 통신 프로세서(420)로 전달되는 속도는, 아날로그 디지털 컨버터(414)의 고유 성능에 해당하는 아날로그 디지털 변환 처리 속도(처리율(Processing Rate)이라고도 함)에 영향을 받을 수도 있고, 아날로그 디지털 컨버터(414)가 얼마나 많은 센싱 유닛(SU)과 연결되어 있느냐에 따라서도 달라질 수 있다.

예를 들어, 아날로그 디지털 컨버터(414)의 고유 성능에 해당하는 아날로그 디지털 변환 처리 속도는 빠르더라도, 구조적으로, 아날로그 디지털 컨버터(414)의 입력 단과 연결되는 센싱 유닛 블록(412) 내 센싱 유닛(SU)의 개수가 너무 많아서, 제2 멀티플렉서 회로(413)를 통해 터치 센싱 신호가 아날로그 디지털 컨버터(414)로 입력되는 입력 속도가 느리다면, 아날로그 디지털 컨버터(414)에서 디지털 센싱값이 출력되어 통신 프로세서(420)로 전달되는 속도는 느려질 수밖에 없을 것이다.

이와 같이, 아날로그 디지털 컨버터(414)에서 디지털 센싱값이 출력되어 통신 프로세서(420)로 전달되는 속도가 느려지게 되면, 통신 프로세서(420)는 터치 컨트롤러(120)로 전송할 센싱 데이터가 고갈되는 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 위에서 언급한 지연 시간(Delay Time)은, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)의 종료 시점(T_adc_end)이 센싱 데이터의 전송 완료 시점(T_tx_end) 또는 통신 종류 시점(T_spi_end)보다 앞서도록 설정될 수 있다.

전술한 바와 같이, 지연 시간을 설정함에 있어서, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)의 종료 시점(T_adc_end)이 센싱 데이터의 전송 완료 시점보다 앞서도록 지연 시간을 설정함으로써, 전송할 센싱 데이터가 고갈되는 현상을 방지해줄 수 있다.

기본적으로, 아날로그 디지털 변환 처리 속도가 터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120) 간의 통신 속도(센싱 데이터 전송 속도)보다 빠른 것이 좋을 것이다.

하지만, 아날로그 디지털 변환 처리 속도가 터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120) 간의 통신 속도(센싱 데이터 전송 속도)보다 느린 상황이 발생할 수도 있다. 이러한 경우, 전송할 센싱 데이터가 고갈되는 현상이 발생할 수 있는데, 이러한 현상은 지연 시간 설정을 통해 방지해줄 수 있다.

전술한 전송 컨트롤러(530)는 통신 시작 시점을 제어하여, 아날로그 디지털 변환 시작 인터럽트를 발생시키고, 터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)는 아날로그 디지털 변환 시작 인터럽트에 따라, 터치 컨트롤러(120)의 통신 프로세서(550)와 통신(SPI 통신)을 시작하기 위한 인터럽트 요청(IRQ: SPI Start Interrupt)을 발생시킬 수 있다.

한편, 터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120) 간의 통신 상황이 가변적인 경우, 지연 시간을 가변적으로 설정할 수도 있을 것이다.

한편, 전송 컨트롤러(530)는, 내부 또는 외부에, 일 예로, 쉬프트 레지스터(Shift Register) 또는 연산기 등의 지연 구성(540)을 더 포함할 수 있다.

전송 컨트롤러(530)가 쉬프트 레지스터(Shift Register)로 구현되는 경우, 지연 시간은 쉬프트 레지스터 값(Shift Register Value)일 수 있다.

도 5a, 도 5b, 도 6 및 도 7을 참조하면, 터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120) 간의 통신 인터페이스는, 일 예로, 직렬 주변기기 인터페이스(SPI: Serial Peripheral Interface)일 수 있다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120) 간의 통신 인터페이스는, 슬레이브 선택 신호 선(L1), 클럭 신호 선(L2), 마스터 데이터 출력 선(L3), 슬레이브 데이터 출력 선(L4) 등을 포함할 수 있다.

슬레이브 선택 신호 선(L1)은, 터치 컨트롤러(120)가 터치 센싱 동작을 할 터치 센싱 회로(110)를 선택하기 위한 슬레이브 선택 신호(SSN)를 출력하기 위한 라인이다.

만약, 터치 센싱 회로(110)가 집적회로 칩(IC Chip)으로 구현되는 경우, 슬레이브 선택 신호(SSN)는 칩 선택 신호(Chip Select Signal)라고도 할 수 있고, 이 경우, 슬레이브 선택 신호 선(L1)은 칩 선택 신호 선이라고도 할 수 있다.

클럭 신호 선(L2)은, 터치 컨트롤러(120)에서 터치 센싱 회로(110)로 클럭 신호(SCLK)를 전송하기 위한 라인이다.

마스터 데이터 출력 선(L3)은, 터치 컨트롤러(120)에서 터치 센싱 회로(110)로 마스터 데이터(MOSI)를 전송하기 위한 라인이다.

슬레이브 데이터 출력 선(L4)은, 터치 센싱 회로(110)에서 터치 컨트롤러(120)로 슬레이브 데이터(MISO)를 전송하기 위한 라인이다.

터치 컨트롤러(120)는, 마스터 데이터 출력 선(L3)을 통해, 마스터 데이터(MOSI)를 클럭 신호 선(L2)을 통해 전송되는 클럭 신호(SCLK)에 동기화하여 전송할 수 있다.

여기서, 마스터 데이터(MOSI)는 터치 센싱 회로(110)와의 통신에 필요한 정보(예: ADDR, CMD), 또는 터치 센싱 회로(110)의 동작을 제어하기 위해 필요한 정보 등을 라이트 데이터(Write Data)로서 포함할 수 있다.

터치 센싱 회로(110)는, 슬레이브 데이터 출력 선(L4)을 통해, 슬레이브 데이터(MISO)를 클럭 신호 선(L2)을 통해 전송되는 클럭 신호(SCLK)에 동기화하여 전송할 수 있다.

여기서, 슬레이브 데이터(MISO)는, 터치 센싱 회로(110)의 터치 구동을 통해 생성된 센싱 데이터 등을 리드 데이터(Read Data)로서 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 터치 컨트롤러(120)는 마스터 데이터(MOSI)를 클럭 신호(SCLK)에 동기화하여 전송함으로써, 터치 센싱 회로(110)는 터치 컨트롤러(120)에서 전송된 마스터 데이터(MOSI)를 정확하게 읽을 수 있다. 또한, 터치 센싱 회로(110)는 슬레이브 데이터(MISO)를 클럭 신호(SCLK)에 동기화하여 전송함으로써, 터치 컨트롤러(120)는 터치 센싱 회로(110)에서 전송된 슬레이브 데이터(MISO)를 정확하게 읽을 수 있다.

도 7을 참조하면, 터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)는, 슬레이브 데이터 출력 선(L4)을 통해 슬레이브 데이터(MISO)에 해당하는 인터럽트 요청(IRQ)을 터치 컨트롤러(120)로 전송한다.

터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)는, 클럭 신호 선(L2) 및/또는 마스터 데이터 출력 선(L3)을 통해 수신되는 신호(SCLK, ADDR, CMD)에 응답하여, 슬레이브 데이터 출력 선(L4)을 통해 리드 데이터(Read Data 0, Read Data 1, Read Data 2, ... , Read Data N)에 해당하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(120)로 전송할 수 있다.

한편, 클럭 신호 선(L2)을 통해 전송되는 클럭 신호(SCLK)는, 마스터 데이터 출력 선(L3)을 통해 전송되는 터치 센싱 회로(110)의 메모리 주소 정보(ADDR)의 전송 구간을 지시하는 클럭 신호와, 마스터 데이터 출력 선(L3)을 통해 전송되는 터치 센싱 동작과 관련된 커맨드 정보(CMD, 예: 리드(Read))의 전송 구간을 지시하는 클럭 신호와, 슬레이브 데이터 출력 선(L4)을 통해 전송되는 리드 데이터(Read Date)에 해당하는 센싱 데이터의 전송 구간을 지시하는 클럭 신호를 포함할 수 있다.

전송 컨트롤러(530)는, 미리 설정된 지연 시간에 따라 인터럽트 요청(IRQ)의 전송 타이밍을 제어함으로써, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1)이 완료되기 전에, 센싱 데이터의 전송이 시작되도록 제어할 수 있다.

전술한 바에 따르면, 통신 인터페이스의 프로토콜에서 정의된 인터럽트 요청(IRQ)의 전송(발생) 시점을 제어함으로써, 센싱 데이터 전송을 위한 터치 센싱 회로(110)와 터치 컨트롤러(120) 간의 통신 시작 시점을 효율적으로 제어할 수 있다.

터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)는, 인터럽트 요청(IRQ)을 터치 컨트롤러(120)로 전송한 이후, 터치 컨트롤러(120)로부터 수신되는 클럭 신호(SCLK)에 따라 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(120)로 전송할 수 있다.

이에 따라, 터치 컨트롤러(120)는 터치 센싱 회로(110)에서 전송하는 센싱 데이터인 리드 데이터(Read Data)를 포함하는 슬레이브 데이터(MISO)를 정확하게 수신하고 인식할 수 있다.

한편, 터치 컨트롤러(120)의 TX 드라이버(560)는, 펄스 신호(예: PWM (Pulse Width Modulation) 신호)를 터치 센싱 회로(110)로 제공한다.

터치 센싱 회로(110)는 제공받은 펄스 신호에 따라 터치 구동 신호(TDS)를 터치스크린 패널(TSP)로 공급한다.

터치 컨트롤러(120)는, 터치 센싱 구간에서만 터치 센싱 회로(110)로 펄스 신호(예: PWM 신호)를 공급할 수 있다.

다른 예로서, 터치 컨트롤러(120)는, 센싱 테이터 전송구간(SPI 통신 구간)의 적어도 일부 기간에서 펄스 신호 공급을 중단 할 수 있다.

즉, 터치 컨트롤러(120)에서 펄스 신호가 발생하는 시간적인 구간이 센싱 데이터 전송 구간과 최대한 중첩되지 않게 함으로써(적어도 일부 또는 전체가 중첩되지 않게), 각종 노이즈의 영향을 최소화 할 수 있다.

이상에서 설명한 바에 따르면, 터치 센싱 회로(110)의 터치 센싱 프로세서(410)는, 둘 이상의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고, 각 터치 전극(TE)을 통해 검출된 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 아날로그 디지털 변환(ADC)를 수행한다.

그리고, 터치 센싱 회로(110)의 통신 프로세서(420)는, 터치 센싱 프로세서(410)에 의해 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 모든 터치 전극(TE)을 통해 검출된 터치 센싱 전압에 대한 디지털 센싱값이 모두 얻어진 이후 센싱 데이터를 전송하는 것이 아니라, 터치 센싱 프로세서(410)에 의해 아날로그 디지털 변환(ADC)이 된 디지털 센싱값이 일정 개수만큼 또는 일정 시간 동안 얻어지면, 터치 컨트롤러(120)로 전송한다.

여기서, 터치 센싱 프로세서(410)에 의해 아날로그 디지털 변환(ADC)이 된 디지털 센싱값이 얻어지는 일정 시간이 위에서 언급한 지연 시간에 해당할 수 있다.

또한, 터치 센싱 프로세서(410)에 의해 아날로그 디지털 변환(ADC)이 된 디지털 센싱값이 일정 개수만큼 얻어지는데 걸리는 시간이 위에서 언급한 지연 시간에 해당할 수 있다.

전술한 바에 따르면, 터치 센싱 회로(110)는 아날로그 디지털 변환을 수행하는 도중에, 아날로그 디지털 변환의 부분적인 결과에 해당하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(120)에게 실시간으로 제공해줄 수 있다. 따라서, 터치 컨트롤러(120)는 터치 유무 및/또는 터치 위치를 신속하게 검출할 수 있다.

한편, 터치 센싱 회로(1100는, 아날로그 디지털 변환 처리 및 센싱 데이터 전송 처리(통신 처리)을 병렬 처리(Parallel Processing)하기 위하여, 터치 센싱 프로세서(410)와 통신 프로세서(420)의 동작을 중앙에서 제어하는 프로세스 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

아래에서는, 이상에서 설명한 아날로그 디지털 변환 및 센싱 데이터 전송의 병렬 처리를 예시적으로 설명한다.

이를 위해, 도 8에서는 예시적인 설명을 위한 터치스크린 패널(TSP)의 구동 구조를 예시한다.

도 8은 본 실시예들에 따른 터치스크린 패널(TSP)의 구동 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치스크린 패널(TSP)에, 3행 5열의 터치 전극(TE)이 배치되어 있다고 할 때, 5개의 멀티플렉서(MUX A, MUX B, MUX C, MUX D, MUX E)에 의해 5개의 터치 전극 열이 구동된다고 가정한다.

즉, MUX A는 1번째 터치 전극 열을 구동하고, MUX B는 1번째 터치 전극 열을 구동하고, MUX C는 1번째 터치 전극 열을 구동하고, MUX D는 1번째 터치 전극 열을 구동하고, MUX E는 1번째 터치 전극 열을 구동한다고 가정한다.

5개의 멀티플렉서(MUX A, MUX B, MUX C, MUX D, MUX E)의 1번째 채널을 통해, 1번째 터치 전극 행은 터치 구동 신호(TDS)를 공급받고 동시에 구동될 수 있다. 따라서, 1번째 터치 전극 행을 그룹 1이라고 한다.

5개의 멀티플렉서(MUX A, MUX B, MUX C, MUX D, MUX E)의 2번째 채널을 통해, 2번째 터치 전극 행은 터치 구동 신호(TDS)를 공급받고 동시에 구동될 수 있다. 따라서, 2번째 터치 전극 행을 그룹 2라고 한다.

5개의 멀티플렉서(MUX A, MUX B, MUX C, MUX D, MUX E)의 3번째 채널을 통해, 3번째 터치 전극 행은 터치 구동 신호(TDS)를 공급받고 동시에 구동될 수 있다. 따라서, 3번째 터치 전극 행을 그룹 3이라고 한다.

도 9는 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템의 아날로그 디지털 변환(ADC) 및 센싱 데이터 전송의 병렬 처리의 예시도이다.

도 9를 참조하면, 디스플레이 모드 구간과 터치 센싱 모드 구간은, 동기화 신호(TSYNC)에 의해 정의될 수 있다.

동기화 신호(TSYNC)가 로우 레벨(또는 하이 레벨)일 때, 터치 센싱 모드 구간일 수 있고, 하이 레벨(또는 로우 레벨)일 때, 디스플레이 모드 구간일 수 있다.

도 9의 예시에 따르면, 하나의 터치 센싱 모드 구간 동안, 그룹 1, 그룹 2 및 그룹 3이 모두 구동된다.

터치 전극(TE)에서의 전압 안정화를 위하여, 그룹 1의 터치 구동 구간(터치 센싱 구간) 및 그룹 2의 터치 구동 구간(터치 센싱 구간) 사이와, 그룹 2의 터치 구동 구간(터치 센싱 구간) 및 그룹 3의 터치 구동 구간(터치 센싱 구간) 사이에, 휴지 기간(Interval)이 존재할 수 있다.

터치 센싱 모드 구간에서 1번째 그룹인 그룹 1에 대한 터치 구동 구간(터치 센싱 구간) 동안, 그룹 1에 포함된 1번째 터치 전극 행으로 공급되는 터치 구동 신호(TDS)는 1개 이상의 프리 더미 펄스(PRE)를 포함할 수 있다.

이러한 1개 이상의 프리 펄스(PRE)는, 터치 센싱 모드 구간 이전의 디스플레이 모드 구간에서의 영향을 줄이기 위한 것이다.

터치스크린 패널(TSP)이 표시패널(DP)에 내장된 경우, 즉, 터치 전극(TE)이 표시패널(DP)에 내장되어 배치된 경우이고, 터치 전극(TE)이 디스플레이 구동 시에도 이용되는 전극인 경우일 때, 1개 이상의 프리 펄스(PRE)는, 디스플레이 모드 구간 이후 진행되는 터치 센싱 모드 구간에서 터치 전극(TE)이 신속한 구동이 될 수 있도록 해줌으로써, 정확한 터치 센싱 처리(터치 구동 처리)를 가능하게 해줄 수 있다.

또한, 터치 센싱 모드 구간에서 각 그룹에 대한 터치 구동 구간(터치 센싱 구간) 동안, 각 그룹에 포함된 터치 전극 행으로 공급되는 터치 구동 신호(TDS)는 1개 이상의 세팅 펄스(SET)와 다수 개의 액티브 펄스(ACT)를 포함한다.

다수 개의 액티브 펄스(ACT)는 실질적인 터치 구동 신호이다.

즉, 다수 개의 액티브 펄스(ACT)에 응답하여 검출된 터치 센싱 전압에 의해 터치 정보가 검출된다.

1개의 이상의 세팅 펄스(SET)는, 다수 개의 액티브 펄스(ACT)의 주파수를 알려주는 역할을 한다.

즉, 1개의 이상의 세팅 펄스(SET)와 다수 개의 액티브 펄스(ACT)는 동일한 주파수를 갖는다.

가령, PWM 신호인 경우, 세팅 펄스(SET)의 펄스 폭과 액티브 펄스(ACT)의 펄스 폭은 동일할 수 있다.

위에서 언급한 1개 이상의 프리 펄스(PRE)와 1개의 이상의 세팅 펄스(SET)는, 실질적인 터치 센싱 처리에 이용되는 펄스는 아니다.

도 9를 참조하면, 그룹 1에 대하여, 터치 센싱 처리(터치 구동 처리)가 진행된 이후, 아날로그 디지털 변환 처리가 진행된다.

아날로그 디지털 변환 처리에 따라 디지털 센싱값에 해당하는 아날로그 디지털 데이터(ADC Data)가 생성된다.

터치 센싱 회로(110)는, 아날로그 디지털 변환 처리가 완료되기 이전에, 슬레이브 출력 데이터(MISO)로서 인터럽트 요청(IRQ)을 터치 컨트롤러(120)로 전송한다.

터치 센싱 회로(110)는 터치 컨트롤러(120)로부터 수신되는 신호(SSN, SCLK, MOSI)에 따라, 아날로그 디지털 변환 처리 도중에 얻어지고 있는 디지털 센싱값(ADC Data)을 포함하는 센싱 데이터를 슬레이브 출력 데이터(MISO)로서 전송한다.

그룹 1에 대한 센싱 데이터 전송 처리가 되고 있는 동안, 그룹 2에 대한 터치 센싱 처리(터치 구동 처리)가 진행된다.

이때, 그룹 1에 대한 센싱 데이터 전송 구간과, 그룹 2에 대한 터치 센싱 구간은, 중첩되지 않을 수도 있고, 도 9에서와 같이, 일부 중첩될 수 있다.

그룹 2에 대한 터치 센싱 구간에서의 터치 구동 신호(TDS)를 이루는 다수의 펄스들 중에서, 그룹 1에 대한 센싱 데이터 전송 구간과 중첩되는 펄스는, 세팅 펄스(SET)일 수 있다.

도 9를 참조하여, 아날로그 변환 처리와 병렬로 진행될 수 있는 센싱 데이터 전송 처리를 트리거 시키는 방법을 예시적으로 설명한다.

터치 센싱 회로(110)는, 터치 구동 신호(TDS)가 모두 공급되어 터치 구동 처리(터치 센싱 처리)가 완료되면, 아날로그 디지털 번환 시작 신호(ADC_START)를 발생시키고, 아날로그 디지털 변화 처리를 시작할 수 있다.

터치 센싱 회로(110)는, 내부 클럭(CLK)을 기준으로, 아날로그 디지털 변환 시작 신호(ADC_START)의 발생 시점(T_adc_start)에서 미리 설정된 지연 시간에 해당하는 쉬프트 레지스터 값(SHIFT register value=4, 클럭 펄스의 개수일 수 있음)만큼 쉬프트 시켜서, SPI 통신 시작을 나타내는 인터럽트 요청(IRQ)을 발생시킨다.

도 9를 참조하면, 센싱 데이터가 터치 컨트롤러(120)로 전송되는 센싱 데이터 전송 구간의 앞부분은, 아날로그 디지털 변환 구간의 전체 또는 일부 구간과 중첩된다.

센싱 데이터가 터치 컨트롤러(120)로 전송되는 센싱 데이터 전송 구간의 뒷부분은, 아날로그 디지털 변환 구간 이후에 진행되는 다른 터치 센싱 구간과 미 중첩되거나 부분적으로 중첩될 수 있다.

이에 따라, 센싱 데이터가 보다 신속하게 터치 컨트롤러(120)로 제공되어 터치 정보를 신속하게 검출할 수 있다. 그리고, 센싱 데이터 전송 구간과 터치 구동 신호 전송 구간(터치 센싱 구간)의 중첩 구간이 짧아져 노이즈 및 SNR을 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 터치 구동 신호(TDS)는, 일 예로, 센싱 데이터 전송 구간과 중첩된 구간 동안 출력되는 하나 이상의 제어 펄스(즉, 하나 이상의 세팅 펄스(SET))와, 센싱 데이터 전송 구간과 미 중첩된 구간 동안 출력되는 하나 이상의 액티브 펄스(ACT)를 포함할 수 있다.

여기서, 제어 펄스(SET) 및 액티브 펄스(ACT)는 동일한 주파수를 가질 수 있다. 가령, PWM 신호인 경우, 제어 펄스(SET) 및 액티브 펄스(ACT)는 동일한 펄스 폭을 갖는다.

터치 컨트롤러(120)는, 터치 구동 신호(TDS)에 포함되는 하나 이상의 액티브 펄스(ACT)에 응답하여 검출되는 터치 센싱 신호가 변환된 디지털 센싱값을 토대로 터치 정보를 결정할 수 있다.

전술한 제어 펄스(SET)를 이용하여, 터치 센싱 시스템 내 장치들은, 실질적인 구동 신호인 액티브 펄스(ACT)의 주파수를 명확히 인식할 수 있고, 이에 따라 각종 프로세스를 주파수에 맞게 수행할 수 있다.

전술한 바와 같이, 디스플레이 모드 구간과 터치 센싱 모드 구간은 시간적으로 분리되어 있을 수 있는 경우, 즉, 디스플레이 모드 구간과 터치 센싱 모드 구간이 시분할되어 진행되는 경우, 터치 표시 장치(100)는, 수직 블랭크(Vertical Blank) 구동 방식으로 동작하는 경우, 1개의 영상 프레임 구간을 1개의 디스플레이 모드 구간(D)과 1개의 터치 센싱 모드 구간(T)으로 시분할 하고, 1개의 디스플레이 모드 구간(D) 동안 1개의 영상 프레임을 표시하고, 1개의 터치 센싱 모드 구간(T) 동안 화면 전 영역 또는 일부 영역(예: 1/2 영역 등)에서의 터치를 센싱할 수 있다.

이와 다르게, 터치 표시 장치(100)는, 수평 블랭크(Horizontal Blank) 구동 방식으로 동작하는 경우, 1개의 영상 프레임 구간을 2개 이상의 디스플레이 모드 구간(D1, D2, ...)과 2개 이상의 터치 센싱 모드 구간(T1, T2, ...)으로 시분할 하고, 2개의 디스플레이 모드 구간(D1, D2, ...)을 거치면서 1개의 영상 프레임을 표시하고, 2개 이상의 터치 센싱 모드 구간(T1, T2, ...)을 거치면서 화면 전 영역 또는 일부 영역(예: 1/2 영역 등)에서의 터치를 센싱할 수 있다.

아래에서는, 수직 블랭크 구동 방식 및 수평 블랭크 구동 방식 각각에서의 터치 센싱 동작을 설명한다.

도 10은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 수직 블랭크 구동 방식의 터치 센싱 동작의 타이밍 다이어그램이다.

도 10을 참조하면, 터치 표시 장치(100)는, 수직 블랭크 구동 방식으로 동작하는 경우, 1개의 영상 프레임 구간을 1개의 디스플레이 모드 구간(D)과 1개의 터치 센싱 모드 구간(T)으로 시분할 하고, 1개의 디스플레이 모드 구간(D) 동안 1개의 영상 프레임을 표시하고, 1개의 터치 센싱 모드 구간(T) 동안 화면 전 영역 또는 일부 영역(예: 1/2 영역 등)에서의 터치를 센싱할 수 있다.

터치 센싱 모드 구간(T) 동안, 그룹 1에 대한 터치 구동 처리(터치 센싱 처리, S10-1), ADC 처리(S20-1), 센싱 데이터 전송 처리(S30-1)가 이루어지고, 그룹 2에 대한 터치 구동 처리(터치 센싱 처리, S10-2), ADC 처리(S20-2), 센싱 데이터 전송 처리(S30-2)가 이루어지고, 그룹 3에 대한 터치 구동 처리(터치 센싱 처리, S10-3), ADC 처리(S20-3), 센싱 데이터 전송 처리(S30-3)가 이루어진다.

그룹 1에 대하여, ADC 처리(S20-1) 및 센싱 데이터 전송 처리(S30-1)는 병렬로 진행될 수 있다.

그룹 2에 대하여, ADC 처리(S20-2) 및 센싱 데이터 전송 처리(S30-2)는 병렬로 진행될 수 있다.

그룹 3에 대하여, ADC 처리(S20-3) 및 센싱 데이터 전송 처리(S30-3)는 병렬로 진행될 수 있다.

그룹 1에 대한 센싱 데이터 전송 처리(S30-1)와 그룹 2에 대한 터치 구동 처리(터치 센싱 처리, S10-2)는 완전히 다른 시간대에 진행될 수도 있고, 일부 시간 구간에서 중첩될 수도 있다.

그룹 2에 대한 센싱 데이터 전송 처리(S30-2)와 그룹 3에 대한 터치 구동 처리(터치 센싱 처리, S10-3)는 완전히 다른 시간대에 진행될 수도 있고, 일부 시간 구간에서 중첩될 수도 있다.

다시 말해, 센싱 데이터가 터치 컨트롤러(120)로 전송되는 센싱 데이터 전송 구간(S30-1, S30-2, S30-3)의 앞부분은, 아날로그 디지털 변환 구간(S20-1, S20-2, S20-3)의 전체 또는 일부 구간과 중첩될 수 있다.

센싱 데이터가 터치 컨트롤러(120)로 전송되는 센싱 데이터 전송 구간(S30-1, S30-2)의 뒷부분은, 다음 그룹에 대한 터치 센싱 구간(S10-2, S10-3)과 중첩되지 않거나 부분적으로 중첩될 수 있다.

전술한 바에 따르면, 하나의 터치 센싱 모드 구간을 다수의 그룹으로 구동하는 방식 하에서, 센싱 데이터가 터치 컨트롤러(120)로 신속하게 제공되어 터치 정보를 신속하게 검출할 수 있다. 그리고, 센싱 데이터 전송 구간과 터치 구동 신호 전송 구간(터치 센싱 구간)의 중첩 구간이 짧아져 노이즈 및 SNR을 향상시킬 수 있다.

도 11은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 수평 블랭크 구동 방식의 터치 센싱 동작의 타이밍 다이어그램이다.

도 11을 참조하면, 터치 표시 장치(100)는, 수평 블랭크 구동 방식으로 동작하는 경우, 1개의 영상 프레임 구간을 3개의 디스플레이 모드 구간(D1, D2, D3)과 3개의 터치 센싱 모드 구간(T1, T2, T3)으로 시분할 하고, 3개의 디스플레이 모드 구간(D1, D2, D3)을 거치면서 1개의 영상 프레임을 표시하고, 3개의 터치 센싱 모드 구간(T1, T2, T3)을 거치면서 화면 전 영역 또는 일부 영역(예: 1/2 영역 등)에서의 터치를 센싱할 수 있다.

제1 터치 센싱 모드 구간(T1) 동안, 그룹 1에 대한 터치 구동 처리(터치 센싱 처리, S10-1), ADC 처리(S20-1), 센싱 데이터 전송 처리(S30-1)가 이루어질 수 있다.

제2 터치 센싱 모드 구간(T2) 동안, 그룹 2에 대한 터치 구동 처리(터치 센싱 처리, S10-2), ADC 처리(S20-2), 센싱 데이터 전송 처리(S30-2)가 이루어질 수 있다.

제1 터치 센싱 모드 구간(T3) 동안, 그룹 3에 대한 터치 구동 처리(터치 센싱 처리, S10-3), ADC 처리(S20-3), 센싱 데이터 전송 처리(S30-3)가 이루어질 수 있다.

그룹 1에 대한 센싱 데이터 전송 처리(S30-1)가 진행된 이후 또는 진행되는 동안에, 디스플레이 모드 구간(D2)이 진행될 수 있다.

그룹 2에 대한 센싱 데이터 전송 처리(S30-2)가 진행된 이후 또는 진행되는 동안에, 디스플레이 모드 구간(D3)이 진행될 수 있다.

그룹 3에 대한 센싱 데이터 전송 처리(S30-3)가 진행된 이후 또는 진행되는 동안에, 디스플레이 모드 구간(D1)이 진행될 수 있다.

센싱 데이터가 터치 컨트롤러(120)로 전송되는 센싱 데이터 전송 구간(S30-1, S30-2)의 뒷부분은 디스플레이 모드 구간(D2, D3, D1)과 중첩될 수 있다.

또는, 센싱 데이터 전송 구간(S30-1, S30-2) 이후에 디스플레이 모드 구간(D2, D3, D1)이 진행될 수 있다.

전술한 바에 따르면, 하나의 터치 센싱 모드 구간을 하나의 그룹으로 구동하는 방식 하에서, 센싱 데이터가 터치 컨트롤러(120)로 신속하게 제공되어 터치 정보를 신속하게 검출할 수 있으며, 터치 센싱 과정이 디스플레이 모드 구간에 끼치는 영향을 줄여줄 수 있다. 또한. 그리고, 센싱 데이터 전송 구간과 터치 구동 신호 전송 구간(터치 센싱 구간)의 중첩 구간이 제거되어 노이즈 및 SNR을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 실시예들에 따른 터치 센싱 방법을 간략하게 설명한다.

도 12는 본 실시예들에 따른 터치 센싱 방법의 흐름도이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 센싱 방법은, 터치 센싱 회로(110)가 터치스크린 패널(TSP)을 구동하여 터치 정보 검출에 필요한 정보를 검출하는 단계(S1210)와, 터치 센싱 회로(110)가 각 터치 전극(TE)을 통해 검출된 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 아날로그 디지털 변환(ADC)하고, 아날로그 디지털 변환(ADC)이 된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(120)로 전송하는 통신 처리를 시작하는 단계(S1220)를 포함할 수 있다.

S1210 단계에서, 터치 센싱 회로(110)는 둘 이상의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하여 터치스크린 패널(TSP)을 구동하고, 이에 따라 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)을 통해 터치 센싱 신호가 검출된다.

S1220 단계에서는, 둘 이상의 터치 전극(TE) 각각을 통해 검출된 터치 센싱 전압에 대한 아날로그 디지털 변환(ADC)이 모두 완료되기 이전에, 일부의 터치 전극(TE)을 통해 검출된 터치 센싱 전압에 대한 아날로그 디지털 변환(ADC)이 된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 전송할 수 있다.

전술한 터치 센싱 방법을 이용하면, 터치 센싱 회로(110)에서 아날로그 디지털 변환 처리 및 센싱 데이터 전송 처리(통신 처리)가 병렬로 수행되어 아날로그 디지털 변환 구간이 완료되기 전에 센싱 데이터의 전송이 시작됨으로써, 터치 센싱 구간 및 센싱 데이터 전송 구간 간의 영향이 최소화 되어, 터치 노이즈(터치 센싱 노이즈), 통신 오류, 센싱 데이터 전송 오류 등을 줄여줄 수 있고, 터치 센싱 성능 저하를 방지해줄 수 있다.

또한, 아날로그 디지털 변환 처리 및 센싱 데이터 전송 처리(통신 처리)를 병렬로 수행함에 따라, 터치 프레임 레이트(Touch Frame Rate)를 높여줄 수 있으며, 터치 유무 및/또는 터치 위치에 대한 터치 정보를 보다 빠른 시간에 검출할 수 있다.

또한, 아날로그 디지털 변환 처리 및 센싱 데이터 전송 처리(통신 처리)를 병렬로 수행함에 따라 시간적인 여유가 생기게 되고, 이러한 시간적인 여유를 터치 센싱 구간(터치 구동 구간)에서의 터치 구동 신호(TDS)의 펄스 개수를 늘릴 수 있게 되어, 신호 대 잡음비(SNR)을 높여줄 수 있다.

도 13은 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템의 아날로그 디지털 변환(ADC) 및 센싱 데이터 전송의 병렬 처리 유무에 따른 노이즈를 비교하여 나타낸 도면이고, 도 14는 본 실시예들에 따른 터치 센싱 시스템의 아날로그 디지털 변환(ADC) 및 센싱 데이터 전송의 병렬 처리 유무에 따른 SNR (Signal to Noise Ratio)를 비교하여 나타낸 도면이다.

도 13은, 노이즈 측면 시뮬레이션 결과로서, 아날로그 디지털 변환 처리와 센싱 데이터 전송 처리(SPI 통신 처리)를 순차적으로 수행한 경우와 병렬로 수행한 경우에 대하여, 터치스크린 패널(TSP)에 배치된 각 터치 전극(TE)을 통해 검출된 터치 센싱 신호 또는 이에 대한 디지털 센싱 값의 노이즈 분포를 나타낸 도면이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 아날로그 디지털 변환 처리와 센싱 데이터 전송 처리(SPI 통신 처리)를 병렬로 수행한 경우, 대부분의 영역에서 노이즈 크기가 크게 감소한 것을 알 수 있다.

도 14는 SNR 측정 결과를 나타낸 그래프로서, 아날로그 디지털 변환 처리와 센싱 데이터 전송 처리(SPI 통신 처리)를 순차적으로 수행한 경우와 병렬로 수행한 경우에 대하여, 터치스크린 패널(TSP)에 배치된 각 터치 전극(TE)을 통해 검출된 터치 센싱 신호와 노이즈의 비율, 즉, 신호 대 잡음비(SNR)을 평균 산출한 결과를 나타낸 그래프이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 아날로그 디지털 변환 처리와 센싱 데이터 전송 처리(SPI 통신 처리)를 병렬로 수행한 경우, 노이즈가 크게 감소하기 때문에, SNR이 크게 증가한 것을 알 수 있다.

이러한 본 실시예들에 의하면, 터치 정보 검출 과정에서 발생되는 노이즈를 줄여주고 신호 대 잡음비를 향상시켜 터치 감도를 향상시켜줄 수 있는 터치 센싱 회로(110), 터치 표시 장치(100) 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 실시예들에 의하면, 신속한 터치 센싱을 가능하게 하는 터치 센싱 회로(110), 터치 표시 장치(100) 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 터치 표시 장치
110: 터치 센싱 회로
120: 터치 컨트롤러
530: 전송 컨트롤러

Claims

터치 센싱 구간 동안 둘 이상의 터치 전극으로 터치 구동 신호를 출력하고, 아날로그 디지털 변환 구간 동안 터치 구동 신호가 인가된 각 터치 전극을 통해 검출되는 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 변환하는 터치 센싱 프로세서; 및
상기 아날로그 디지털 변환 구간 동안 변환되는 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러로 전송하는 통신 프로세서를 포함하되,
상기 통신 프로세서는,
상기 둘 이상의 터치 전극으로부터 검출되는 각각의 터치 센싱 신호가 디지털 센싱값으로 모두 변환되기 이전에,
적어도 일부의 터치 센싱 신호가 변환된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터의 전송을 시작하는 터치 센싱 회로.
제1항에 있어서,
상기 아날로그 디지털 변환 구간의 시작 시점을 기준으로, 미리 설정된 지연 시간만큼 지연된 시점에 센싱 데이터 전송을 위한 통신이 시작되도록 제어하는 전송 컨트롤러를 더 포함하는 터치 센싱 회로.
제2항에 있어서,
상기 지연 시간은,
상기 아날로그 디지털 변환 구간의 종료 시점이 상기 센싱 데이터의 전송 완료 시점보다 앞서도록 설정되는 터치 센싱 회로.
제2항에 있어서,
상기 통신 프로세서는,
인터럽트 요청을 상기 터치 컨트롤러로 전송하여 수신되는 신호에 응답하여 상기 센싱 데이터를 상기 터치 컨트롤러로 전송하고,
상기 전송 컨트롤러는,
상기 지연 시간에 따라 상기 인터럽트 요청의 전송 타이밍을 제어함으로써,
상기 아날로그 디지털 변환 구간이 완료되기 전에, 상기 센싱 데이터의 전송이 시작되도록 제어하는 터치 센싱 회로.
제4항에 있어서,
상기 통신 프로세서는,
상기 인터럽트 요청을 상기 터치 컨트롤러로 전송한 이후,
상기 터치 컨트롤러로부터 수신되는 클럭 신호에 따라 상기 센싱 데이터를 상기 터치 컨트롤러로 전송하는 터치 센싱 회로.
제1항에 있어서,
상기 센싱 데이터가 상기 터치 컨트롤러로 전송되는 센싱 데이터 전송 구간의 앞 부분은,
상기 아날로그 디지털 변환 구간의 전체 또는 일부 구간과 중첩되고,
상기 센싱 데이터 전송 구간의 뒷부분은,
상기 아날로그 디지털 변환 구간 이후에 진행되는 다른 터치 센싱 구간과 미 중첩되거나 부분적으로 중첩되는 터치 센싱 회로.
제1항에 있어서,
상기 센싱 데이터가 상기 터치 컨트롤러로 전송되는 센싱 데이터 전송 구간의 앞 부분은,
상기 아날로그 디지털 변환 구간의 전체 또는 일부 구간과 중첩되고,
상기 센싱 데이터 전송 구간 이후에 디스플레이 모드 구간이 진행되거나,
상기 센싱 데이터 전송 구간의 뒷부분은 상기 디스플레이 구간과 중첩되는 터치 센싱 회로.
제1항에 있어서,
상기 터치 구동 신호는,
상기 센싱 데이터 전송 구간과 중첩된 구간 동안 출력되는 하나 이상의 제어 펄스와,
상기 센싱 데이터 전송 구간과 미 중첩된 구간 동안 출력되는 하나 이상의 액티브 펄스를 포함하며,
상기 터치 컨트롤러는,
상기 터치 구동 신호에 포함되는 하나 이상의 액티브 펄스에 응답하여 검출되는 터치 센싱 신호가 변환된 디지털 센싱값을 토대로 터치 정보를 결정하는 터치 센싱 회로.
제8항에 있어서,
상기 제어 펄스 및 상기 액티브 펄스는 동일한 주파수를 갖는 터치 센싱 회로.
다수의 터치 전극이 배치된 터치스크린 패널;
터치 센싱 구간 동안 둘 이상의 터치 전극으로 터치 구동 신호를 출력하고, 아날로그 디지털 변환 구간 동안 터치 구동 신호가 인가된 각 터치 전극을 통해 검출되는 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 변환하며, 변환된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 전송하는 터치 센싱 회로; 및
상기 센싱 데이터를 수신하여 터치 정보를 검출하는 터치 컨트롤러를 포함하되,
상기 터치 센싱 회로는 상기 아날로그 디지털 변환 구간이 완료되기 전에 상기 센싱 데이터의 전송을 시작하는 터치 표시 장치.
제10항에 있어서,
상기 터치 센싱 회로는,
센싱 데이터 전송 처리 및 아날로그 디지털 변환 처리를 병렬로 수행하는 터치 표시 장치.
제10항에 있어서,
상기 터치 센싱 회로는,
상기 아날로그 디지털 변환 구간의 시작 시점을 기준으로, 설정된 지연 시간만큼 지연된 시점에 센싱 데이터 전송을 위한 통신을 시작하는 터치 표시 장치.
제12항에 있어서,
상기 지연 시간은,
상기 아날로그 디지털 변환 구간의 종료 시점이 상기 센싱 데이터의 전송 완료 시점보다 앞서도록 설정되는 터치 표시 장치.
제12항에 있어서,
상기 터치 센싱 회로는,
인터럽트 요청을 상기 터치 컨트롤러로 전송하여 수신되는 신호에 응답하여 상기 센싱 데이터를 상기 터치 컨트롤러로 전송하되,
상기 지연 시간에 따라 상기 인터럽트 요청의 전송 타이밍을 제어함으로써,
상기 아날로그 디지털 변환 구간이 완료되기 전에, 상기 센싱 데이터의 전송이 시작되도록 제어하는 터치 표시 장치.
제10항에 있어서,
상기 센싱 데이터가 상기 터치 컨트롤러로 전송되는 센싱 데이터 전송 구간의 앞 부분은,
상기 아날로그 디지털 변환 구간의 전체 또는 일부 구간과 중첩되고,
상기 센싱 데이터 전송 구간의 뒷부분은,
상기 아날로그 디지털 변환 구간 이후에 진행되는 다른 터치 센싱 구간과 미 중첩되거나 부분적으로 중첩되는 터치 표시 장치.
둘 이상의 터치 전극으로 터치 구동 신호를 출력하고, 각 터치 전극을 통해 검출된 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 아날로그 디지털 변환을 수행하는 터치 센싱 프로세서; 및
상기 터치 센싱 프로세서에 의해 아날로그 디지털 변환이 된 디지털 센싱값이 일정 개수만큼 또는 일정 시간 동안 얻어지면 터치 컨트롤러로 전송하는 통신 프로세서를 포함하는 터치 센싱 회로.
둘 이상의 터치 전극으로 터치 구동 신호를 출력하고, 각 터치 전극을 통해 검출된 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 아날로그 디지털 변환을 수행하는 터치 센싱 프로세서; 및
터치 컨트롤러와의 통신을 통해, 아날로그 디지털 변환이 된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 상기 터치 컨트롤러로 전송하는 통신 프로세서를 포함하되,
상기 아날로그 디지털 변환과 상기 터치 컨트롤러와의 통신을 병렬로 수행하는 터치 센싱 회로.
터치 센싱 회로가 둘 이상의 터치 전극으로 터치 구동 신호를 출력하는 단계; 및
상기 터치 센싱 회로가 각 터치 전극을 통해 검출된 터치 센싱 신호를 디지털 센싱값으로 아날로그 디지털 변환하고, 아날로그 디지털 변환이 된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러로 전송하는 단계를 포함하되,
상기 전송하는 단계는,
상기 둘 이상의 터치 전극을 통해 검출되는 터치 센싱 신호들에 대한 아날로그 디지털 변환이 모두 완료되기 이전에,
적어도 일부의 터치 센싱 신호에 대한 아날로그 디지털 변환이 된 디지털 센싱값을 포함하는 센싱 데이터의 전송을 시작하는 터치 센싱 방법.