KR20200101732A

KR20200101732A - 터치 스크린의 센싱 장치 및 센싱 방법

Info

Publication number: KR20200101732A
Application number: KR1020190019970A
Authority: KR
Inventors: 김형걸
Original assignee: 주식회사 지2터치
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2020-08-28
Also published as: KR102215480B1

Abstract

본 발명은, 터치 스크린 및 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 터치 스크린의 센싱 장치의 슬림하고 컴팩트한 구성을 획득하고, 다양한 동작 모드에서 터치 센싱이 가능한 터치 스크린 센싱 장치 및 센싱 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 독립적인 동작 모드를 이용하여 터치 검출의 성능을 향상시킴과 아울러 유지보수등을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.

Description

터치 스크린의 센싱 장치 및 센싱 방법{SENSING DEVICE AND SENSING METHOD OF TOUCH SCREEN}

본 발명은, 터치 스크린 및 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 터치 스크린의 센싱 장치의 슬림하고 컴팩트한 구성을 획득하고, 다양한 동작 모드에서 터치 센싱이 가능한 터치 스크린 센싱 장치 및 센싱 방법에 관한 것이다.

현재 생산 공급되고 있는 스마트 폰, 태블릿 PC, 랩탑 PC등의 모바일 장치들에는 기본적으로 멀티 터치기능이 포함되어 있어 다양한 응용 분야에서 사용되고 있다. 멀티 터치 기능을 갖는 터치스크린은 터치 센서들이 배치되는 위치에 따라 그 유형이 분류되는데 디스플레이 패널 위에 부착되면 온-셀(On-cell), 디스플레이 패널 내에 부착되면 인-셀(In-Cell) 그리고 윈도우 유리(Window glass)에 위치하면 애드-온-셀(Add-On-cell)이라 불린다.

각각의 유형의 터치스크린은 모두 터치 센싱을 위한 스캐닝 기능을 수행함에 있어서, 각 터치 센서와 터치 IC(Integrated Circuit)안에 각 IC 센서 핀(sensor pin)은 터치 신호선(touch signal Lines)으로 연결되어 터치 신호를 전달한다. 또한, 스캐닝은 위에서 아래(Top down)혹은 아래에서 위(Bottom up)로 하나씩(line by line) 수행함으로써 터치 스크린의 터치 여부를 판단한다.

도 1은 종래의 터치 스크린 패널의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 터치 스크린은 자가 방식(self manner)으로 300개의 도트 센서들(100)이 열(Column) 20 X 행(Row) 15로 배치된 것을 가정한 것이다. 도 1에 도시된 같이 300개의 센서 신호선(102)들은 COF(Chip On Film)(122)와 본딩되어 T-IC(Touch IC)(126)에 연결된다. 그리고 제어 신호들은 COF의 다른 쪽 단부에 부착되어 FPCB의 IC 핀들과 연결된다. 도 1의 구성을 갖는 터치 스크린 패널은 재료비(COF, IC, 등) 및 공정 비용이 고가이고, 2개 이상 본딩을 해야 하는 구조이기 때문에 슬림(slim)하고 컴팩트한 모듈 구현이 어렵다는 문제점이 있다.

일반적으로 정전용량 방식의 터치 스크린은 자가(도트(dot)) 방식과 뮤추얼(라인(line)) 방식으로 구분된다. 도트 센서들은 단일 층 구조로 IC(integrated circuit)에 연결되지만, 뮤추얼 방식으로 더블 층 구조로 각 라인들이 RX와 TX 그룹으로 나뉘어 IC에 연결된다. 따라서, 상대적으로 뮤추얼 방식이 IC 핀 연결이 자가 방식보다 훨씬 적다. 그러나 뮤추얼 방식도 단일 층구조로 실현 가능하지만 고해상도를 획득하기 위해서는 IC 핀에 연결되는 라인들의 수가 자가 방식과 동등한 수준으로 증가하게 된다.

최근 스마트 폰 터치 스크린의 고 해상도를 갖는 모듈 구조는 슬림하고 컴팩트하게 변화되고 있기 때문에 터치 센서들을 단일 구조로 하되 터치 드라이브 IC와 연결회선 수는 최소화하는 기술적 개선들이 추진되고 있다.

특히 현재 대부분의 OLED에 적용되고 있는 터치 센싱 기술은 온 셀(ON CELL) 정전용량 방식을 기본으로 하여 구성된다. 이 때 센서구조는 뮤추얼(RX/TX) 더블 층들인데 최근 AMOLED 진영에서 동등한 성능을 구현하면서 생산성 향상, 원가절감하기 위하여 센싱은 뮤추얼 방식으로 하되, 센서를 단일 층으로 변경하려고 한 것도 있다.

이 경우 RX/TX 라인 수가 대폭 증가하여 이를 연결하는 IC 핀(pin)들 및 본딩 패드 수들이 증가하기 때문에 IC 원가절감 및 슬림하고 컴팩트한 모듈 구조를 구현하는데 많은 지장이 있다.

본 발명은 터치 드라이브 IC 핀(pin)과 터치 센서들 각각을 직접 연결하는 터치 센서 신호선의 수를 줄여서 터치 스크린의 센싱 장치의 슬림하고 컴팩트한 구성을 획득하고, 다양한 동작 모드에서 터치 센싱이 가능한 터치 스크린 센싱 장치 및 센싱 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 복수의 열(column)과 복수의 행(row)의 매트릭스 형태로 배열된 복수의 터치 센서들을 갖는 터치 스크린의 센싱 장치에 있어서,

터치 드라이브 IC(integrated circuit)으로부터 복수의 터치 제어 신호를 수신하여 복수개의 독립적인 동작 모드에 따라 다른 모드 출력 신호와 복수의 터치 센싱 신호를 출력하는 복수의 센서 제어 블록; 및

센싱되지 않는 난-센싱 터치 센서들에 상기 모드 출력 신호에 따라 다른 전압을 인가하기 위해 복수의 난-센싱 터치 센서에 전압을 공급하고, 터치 센서로부터 상기 터치 센싱 신호를 제공받는 복수의 SPQT(Single Pole Quadruple Throws) 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 센서 제어 블록에 상기 터치 제어 신호 및 상기 터치 센싱 신호를 제공하는 상기 터치 드라이브 IC는 IC 핀(pin)과 함께 연성회로기판(FPCB : Flexible printed circuit board)에 위치되고, 상기 연성회로기판은 상기 터치 센서들이 배치된 패널과는 공간적으로 이격되어 위치된다.

바람직하게는,

상기 센서 제어 블록과 상기 복수의 SPQT는 MOS TFT(Metal Oxide Semiconductor Thin Film Transistor)로 구성되며 상기 연성회로기판과 상기 터치 센서들이 배치된 패널사이에 위치된 폴리이미드(polyimid) 기판(substrate)상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 동작 모드는 하이 전압 모드(High Voltage mode), 로우 전압 모드(Low Voltage mode) 및 혼합 전압 모드(Mixed voltage mode)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 터치 센싱 신호는 상기 행의 위치에 따라 탑-다운(top-won) 방식으로 또는 바텀 업(bottom-up) 방식으로 순차적으로 전달되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 하이 전압 모드에서 상기 난-센싱 터치 센서들에 인가되는 상기 난-센싱 터치 센서 전압 신호는 하이 전압(High voltage)이며,

상기 로우 전압 모드에서 상기 난-센싱 터치 센서들에 인가되는 상기 난-센싱 터치 센서 전압 신호는 로우 전압(Low voltage)인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 혼합 전압 모드에서 상기 난-센싱 터치 센서들에 인가되는 상기 난-센싱 터치 센서 전압 신호는 적어도 하나 이상의 하이 전압과 적어도 하나 이상의 로우 전압이 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 혼합 전압 모드에서 상기 하이 전압이 인가되는 난-센싱 터치 센서들은 상기 센싱 터치 센서들이 위치된 행(row)에 상측 및 하측에서 이웃하는 행에 위치된 터치 센서들인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 센서 제어 블록을 동작시키기 위해 2개 이상의 클럭을 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기에 개시된 어느 하나의 터치 스크린의 센싱 장치를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따른 복수의 열(column)과 복수의 행(row)의 매트릭스 형태로 배열된 복수의 터치 센서들을 갖는 터치 스크린의 센싱 방법에 있어서,

복수의 센서 제어 블록에 의해, 터치 드라이브 IC(integrated circuit)으로부터 복수의 터치 제어 신호를 수신하여 복수개의 독립적인 동작 모드에 따라 상이한 모드 출력 신호와 복수의 터치 센싱 신호를 출력하는 단계; 및

복수의 SPQT(Single Pole Quadruple Throws) 블록에 의해, 센싱되지 않는 난-센싱 터치 센서들에 상기 모드 출력 신호에 따라 다른 전압을 인가하기 위해 복수의 난-센싱 터치 센서에 전압을 공급하고, 터치 센서로부터 상기 터치 센싱 신호를 제공받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 센서 제어 블록과 상기 복수의 SPQT는 MOS TFT(Metal Oxide Semi conductor Thin Film Transistor)로 구성되며 상기 연성회로기판과 상기 터치 센서들이 배치된 패널사이에 위치된 폴리이미드(polyimid) 기판(substrate)상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 터치 센싱 신호는 상기 행의 위치에 따라 탑-다운(top-down) 방식으로 또는 바텀 업(bottom-up) 방식으로 순차적으로 전달되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 하이 전압 모드 상태에서 상기 터치 스크린의 유지 보수를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 터치 드라이브 IC에서 생성된 복수의 터치 제어 신호로 복수의 독립적인 동작 모드를 구현하고, 터치 검출의 성능을 향상시킴과 아울러 유지보수등을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예 따르면, 터치 드라이브 IC와 터치 센서 제어 블록 및 SPQT(Single Pole Quadruple Throws)의 효율적인 배치를 통하여 터치 스크린의 센싱 장치의 슬림하고 컴팩트한 구성을 획득한다.

도 1은 터치 드라이브 IC와 터치센서가 센서 신호선을 통해 직접 연결되는 종래의 터치 스크린 패널의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본원 발명인 터치 드라이브 IC에서 생성된 복수의 터치 제어 신호가 SM(Sequential Machine)과 연결되고 SM은 센서와 연결되어 구동되는 터치 스크린 스캐닝 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 SM(sequential Machine)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 SM 내에 구성된 센서 제어 블록의 내부를 전자회로(electronics Schematic)로 도시한 도면이다.
도 5는 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 SM 내에 구성된 SPQT(Single Pole Quadruple Throws)의 내부를 전자회로(electronics Schematic)로 도시한 도면이다.
도 6은 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 타이밍도를 개략적으로 설명한 도면이다.
도 7은 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 하이 전압 모드(High Vol하이 전압age mode), 로우 전압 모드(Low Voltage mode) 및 혼합 전압 모드(Mixed voltage mode)에서의 터치 센서들의 센싱 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 동작 모드를 결정하기 위한 SM의 센서 제어 블록의 입력 핀(input pin)들의 설정을 도시한 도면이다.
도 9는 본원 발명의 터치 스크린의 스캔 방법의 센싱 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

본원 발명의 터치 스크린은 특정 제작 방식에 제한되지 않고, 손가락 등의 외부 티치 입력 수단에 터치 신호를 발생시킬 수 있는 모든 종류의 정전 용량 방식의 터치 스크린 장치를 포함한다는 것에 유의하여야 한다.

본원 발명의 터치 센서 제어 블록과 복수의 SPQT(Single Pole Quadruple Throws) 블록은 복수의 TFT를 포함하여 구현하는 것으로, TFT의 종류에는 제한되지 않지만 실시예에서는 MOS TFT(Metal Oxide Semiconductor Thin Film Transistor)를 예로 제시한다.

본원 발명의 목적은 터치 드라이브 IC의 센서 스캐닝(scanning), 센서 제어 기능등을 구현하는 SM(Sequential Machine)은 디스플레이 모듈의 유리(glass) 또는 폴리이미드 (polyimid) 기판(Substrate) 위에 증착하여 형성되는데 여기의 기판(substrate)은 유리나 폴리이미드에 한정되는 것은 아니다. SM은 유리나 폴리이미드 기판 위에 MOS 트랜지스터를 증착하여 능동 제어 로직 회로를 만들어 구현할 수 있다. 이렇게 구성된 터치 스크린 스캐닝 장치는 터치 드라이브 IC와 센서들간 연결을 간결하게 구성하여 원가 절감은 물론 모듈 구조를 슬림하고 컴팩트하게 구성할 수 있다.

본원 발명에서의 터치 스크린은 복수의 열(column)과 복수의 행(row)의 매트릭스 형태로 배열된 복수의 터치 센서들을 갖는 터치 스크린을 예를 들어 제시하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본원 발명에서의 용어 "센싱 터치 센서(sensing touch sensor)"는 터치 드라이브 IC에서 송신된 터치 센싱 신호를 이용하여 터치 입력 수단에 의한 터치가 발생하였는지를 검출하기 위해 센싱을 수행하는 센서들이다. 한 행(row)에 속하는 터치 센서들은 동시에 터치 센싱이 발생하여 일반적으로 센싱 터치 센서들은 복수개인바, 센싱 터치 센서는 센싱 터치 센서들을 포함하는 의미로 지칭될 수 있다.

본원 발명에서의 용어 "난-센싱 터치 센서(non-sensing touch sensor)"는 터치 센싱 신호가 제공되지 아니하여 터치 센싱 동작이 수행되고 있지 아니한 터치 센서들을 지칭하는 것이다.

센싱 터치 센서와 난-센싱 터치 센서는 터치 스크린에서 고정된 센서들을 지칭하는 것이 아니라 시간에 따라 변화하는 것으로, 터치 센서들의 행의 위치에 따라 탑-다운 방식으로 또는 바텀 업(bottom-up) 방식으로 순차적으로 변화된다.

도1의 기존 구조와 같이 터치 센서들을 각각 개별적으로 신호선들로 터치 IC에 연결하여 제어를 하는 것을 개선하기 위하여 도2에 MOS 트랜지스터들로 형성된 SM(Sequential Machine)을 IC와 센서 어레이(sensor array)사이의 폴리이미드 기판 위에 위치한 다음 SM과 센서 어레이간 연결하는 것을 도시하였다.

본 SM은 터치 드라이브 IC로부터 클럭등 터치 센서 제어 신호와 복수의 모드신호를 도 3의 복수의 센서 제어 블록(Sensor Control Block: SCB)들에 입력하여 블록간 필요신호를 생성하여 주고 받으며 바텀-업 혹은 탑-다운 방식으로 라인마다(Line by Line) 센싱 신호를 순차적으로 생성시킨다. 도 3은 탑-다운방식을 도시한것이다.

이와 같이 도2의 SM은 도1과 구조는 다르지만 기능을 동일하게 구현하면서도 IC 핀들의 연결 수는 획기적으로 감소시킴에 따라 COF삭제, IC크기, 본딩 패드들의 수를 줄이는 것이 가능하여 재료비 및 모듈 공정비용 절감과 슬림하고 콤팩트한 모듈도 구현할 수 있다.

도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7은 앞에서 설명한 센서 제어 블록도를 구체화한 개략도 및 타이밍도이다. 터치 드라이브 IC에서 나오는 10여개의 출력 신호들로 복수의 로직 제어 블록들을 순차적으로 작동하는데 임의의 블록들이 그 인접 블록들과 상호 입력/출력(Input/Output) 신호들을 주고받으며 인가된 센싱 모드를 구현하는 것을 나타낸다.

도 2는 본원인 터치 드라이브 IC에서 생성된 복수의 터치제어 신호가 SM과 연결되고 SM은 센서와 연결되어 구동되는 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 도 1의 종래 구조를 개선한 것으로 COF(122)를 제거하고 터치 IC(또는 터치 드라이브 IC)(232)를 연성 회로 기판(FPCB : Flexible printed circuit board)에 표면 실장 기술(SMT : surface mount technology)을 이용하여 만들어진 모듈이다.

SM(222)에 터치 센싱 신호를 제공하는 터치 드라이브 IC(232)는 IC 핀(pin)들과 함께 연성회로기판(FPCB : Flexible printed circuit board)에 위치되고, 연성회로기판은 터치 센서들(200)이 배치된 패널과는 공간적으로 이격되어 위치된다.

SM(센서 제어 블록과 SPQT를 포함)는 연성회로기판과 터치 센서들이 배치된 패널사이에 위치된 폴리이미드(polyimid:220) 기판(substrate)상에 형성된다.

도 2에 도시된 본원 발명의 SM은 이하에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, MOS TFT와 이를 제어하는 복수의 제어 라인들과 복수의 센서 라인들로 구성된다. 도 2에 도시된 본원 발명의 터치 센서 모듈은 모든 터치 센서들이 터치 드라이브 IC에 직접 연결되는 도 1에 도시된 것과는 다르다. SM을 사용하여 FPCB상에 실장된 터치 드라이브 IC(232)와의 연결회선 수를 대폭 줄이고, 센서 라인들과 SM간 연결을 단순화함으로써 원가절감은 물론 터치 모듈을 슬림하고 컴팩트하게 구현할 수 있다.

도 2의 SM은 복수의 센서 제어 블록과 복수의 SPQT를 포함하여 구성된다.

센서 제어 블록은 복수의 MOS 트랜지스터들과 제어 라인들을 포함하여 터치 센서 모듈의 터치 센서 스캐닝 기능과 다른 여러가지 필요 기능을 수행한다.

본원 발명의 SM(Sequential Machine)은 터치 센서 스캐닝 신호와 복수의 동작 모드 구현에 필요한 복수의 신호들을 행(row)의 위치에 따라 탑-다운 방식으로 또는 바텀 업(bottom-up) 방식으로 순차적으로 전달한다.

도 3은 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 SM(sequential Machine)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

SM은 복수의 센서 제어블록(SCB)과 복수의 SPQT(single pole quadruple throws)로 구성되며, 각각의 행에 센서 제어 블록(SCB)과 복수의 SPQT(single pole quadruple throws)가 배치될 수 있다.

구체적으로 도 3에서 SCB-1(310-1)과 SPQT(320-1)은 제 1 열의 터치 센서들의 터치 센싱 및 기타 동작 제어에 관련된다. R1C1은 제 1 행에 제 1 열의 터치 센서를 제어하는 SPQT를 지칭하는 것이며, R1Cn은 제 1행에 제 n 열의 터치 센서를 제어하는 SPQT를 지칭하는 것이다.

유사하게, SCB-n(310-n)과 SPQT(320-n)은 제 n 열의 터치 센서들의 터치 센싱 및 기타 동작 제어에 관련된다. RnC1은 제 n 행에 제 1 열의 터치 센서를 제어하는 SPQT를 지칭하는 것이며, RnCn은 제 n 행에 제 n 열의 터치 센서를 제어하는 SPQT를 지칭하는 것이다.

센서 제어 블록(SCB)는 터치 센싱 동작과 관련하여 복수개의 독립적인 동작 모드에 따라 다른 모드 출력 신호와 복수의 터치 센싱 신호를 출력한다.

센서 제어 블록(SCB)에 입력되는 입력신호는 복수의 모드 신호(MX 모드, H 모드, L 모드), START 신호, 복수개의 클럭 신호(CLK-1, CLK-2, CLK-3 및 CLK-4),V_LOW, V_HIGH, VDD, VSS 및 Vneg 신호가 입력된다.

복수의 모드 신호의 조합에 따라 SM의 동작 모드를 결정하게 된다.

센서 제어 블록은 터치 드라이브 IC에서 송신된 복수의 입력 신호를 받아 터치 센싱 신호(SENS), 바이어스 신호, 하이 전압(GH), 로우 전압(GL)을 출력한다.

하이 전압(GH), 로우 전압(GL)는 서로 다른 모드에 관여하는 모드 출력 신호들이고, 바이어스(BIAS) 신호는 뒷단의 SPQT의 TFT의 온, 오프에 관련되는 신호이다.

또한, 본원 발명의 SM은 SPQT(Single Pole Quadruple Throws) 블록을 포함한다. SPQT는 센싱되지 않는 난-센싱 터치 센서들에 모드 출력 신호에 따라 상이한 전압을 인가하기 위해 복수의 난-센싱 터치 센서 전압 신호 V_LOW, V_HIGH를 입력하고, 센싱 터치 센서들에는 터치 센싱 신호를 출력한다.

각각의 SPQT는 전단의 센서 제어 블록의 출력 신호 즉, 터치 센싱 신호(SENS), 바이어스 신호, 하이 전압(GH), 로우 전압(GL)를 수신하여 복수의 난-센싱 터치 센서 전압 신호 V_LOW 또는 V_HIGH를 센서에 인가하고 터치 센싱 신호 등을 출력한다. 구체적인 동작은 이하에서 설명한다.

도 4와 도 5는 센서 스캐닝 제어를 하는 MOS(Metal Oxide Semiconductor) TFT(Thin Film Transistor)로 구성된 논리회로로 상호 연결된 복수의 순차 제어 블록 중의 하나이다. 도 4는 터치 드라이브 IC로부터 복수의 입력신호 Power, Ground, Start, Clock1-4, 모드 신호등을 센서 제어 블록 (SCB : Sensors Control Block)에 입력하면 복수의 제어신호를 SCB간 상호 제어신호를 주고받으며 도 5의 SPQT(Single Pole Quadruple Throws)에 보내 선택된 모드를 구현하는 해당 트랜지스터를 온 혹은 오프하여 전원연결 혹은 차단 그리고 센서연결 혹은 차단하는 기능을 구현한다.

1)SCB(Sensors Control Block) 구동 시퀀스

도 4의 SCB 구동 시퀀스는 도 6의 타이밍도에 의거 동작하는데

Step-1은 Start:

START 신호를 PMOS 트랜지스터(이하 Tn) T3, T6, T7의 게이트(Gate)에 인가하면 모두 턴 온되어 이는 T4, T5, T1, T10의 게이트에 하이 전압을 인가하여 턴 오프시키는데 본 하이 전압은 도 5의 SPQT(Single Pole Quadruple Throws)에 BIAS-1으로도 입력되어 센서들에 인가된 전원을 차단시킨다. 한편 턴 온된 T6와 T7은 CLK2와 CLK-3 타이밍에 의거 T2, T12를 턴 온시키고 동시에 C2와 C3를 각각 충전시킨다.

Step-2는 Sensing:

이어서 C2로 바이어스(bias)된 T2출력은 CLK-2와 동기되어 도 6의 SENS-1과 같이 출력된 다음 SPQT에 입력되어 복수의 센싱 트랜지스터들 T11-T1m을 턴 온하여 센싱을 하고

Step-3는 Next Start:

C3로 바어스된 T12는 CLK-3와 동기되어 NXT-1으로 출력된 신호는 차기 센서 제어 블록-2(SCB-2)에 입력되어 시작하게 한다.

Step-4는 Reset & Refresh:

이는 T8이 CLK-4와 동기되어 도 6의 BIAS-1을 다시 로우 전압이 되게 하므로 SPQT의 트랜지스터 T21-T2m이 모두 턴 온되어 센서들에는 해당 모드의 전압이 인가된다. SENS-1은 다음 차례가 올 때까지 도 6와 같이 하이 전압으로 정상상태가 유지되는데 이는 T8과 CLK-4가 동기되어 주기적으로 턴 온과 턴 오프를 반복하여 T1, T4, T5, T10은 On이 유지되고 T2, T12는 Off가 유지되기 때문이다.

센서 스캐닝 모드(Sensor Scanning Mode)는 크게 3가지로 구분하여 하이 전압 모드, 로우 전압 모드, 혼합 전압 모드로 나눌 수 있는데 모드선택은 도8 모드 선택 테이블(mode Selection Table)에 의거 도 3과 도 4의 입력 핀(Input Pin)에 전압을 인가하면 되며 센싱 환경과 목적에 따라 임의 선택적으로 사용한다.

2) 하이 전압 모드(High Voltage mode)(도 4, 도 5, 도 6, 도 7 참조)

본 모드는 기본적으로 위에서 아래로(Top Down) 혹은 아래서 위로(Bottom Up) 순차적으로 라인별로 스캐닝하는데 센싱하지 않는 모든 행(Row)에 하이 전압(High Voltage)을 인가한다. 도 7a의 m x n 센서 어레이는 m개 열(COL)과 n개의 행(Row) 으로 구성된 센서들을 도시한 것이다. 본 센서 어레이를 센싱하기 위해서 행 ROW-1에서 행 ROW-n까지 순차적으로 탑 다운으로 라인별로 스캐닝을 하는 것을 도 7a의 좌측에 타이밍 챠트(TR1 - TRn)로 도시하였다.

먼저 터치 신호를 받기 위해서 이전 단계에서 센서들에 인가된 하이 전압을 차단 혹은 연결해야 하는데 이는 도 4의 BIAS-n이 하이 전압을 출력하면 m개의 트랜지스터들 T21 - T2m을 턴 오프시켜 센서들에 인가되는 전압을 차단하고 Bias-n이 로우 전압을 출력하면 같은 행(Row)의 센서들에 V_HIGH가 인가된다. 그런 다음 도 7a 음영된 행(ROW)에 위치한 도5의 m개의 트랜지스터들 T11 - T1m을 턴 온시켜야 하는데 이는 도 4와 도 6의 SENS-n 신호에 의거 턴 온되면서 센싱 신호가 도3의 SPAD 1 - m ports로 출력되는데 이는 터치 드라이브 IC의 m개의 아날로그 포트에 각각 입력된다.

도 7a의 좌측에 타이밍 챠트(TR1 - TRn)는 센싱 신호(음영된(Shaded))을 제외한 모든 라인의 센서들에는 하이 전압(V_HIGH)이 인가된다는 것을 예시한 것이다. 즉 도 7a와 같이 하이 전압을 센싱 라인 앞/뒤에 인가해야 하는데 이를 위해서 도 3과 도 4의 H 모드 신호(Active Low)가 로우 전압이 되어야 하며 이는 도 4의 T16, T18을 턴 온하여 T16의 드레인(Drain)에는 Vss 인가되며 이는 도 5의 트랜지스터 T3를 턴 온시켜 V_HIGH가 m개의 트랜지스터 T21 - T2m의 소스(source)에 인가된다. 도 6에서와 같이 센싱하지 않는 바이어스(BIAS)는 LOW이므로 도 5의 m개의 트랜지스터들 T21-T2m과 H 모드에 의거 T3가 동시에 턴 온되므로 센서들에 하이 전압(High Voltage) V_HIGH가 인가되어 하이 전압 모드(High Voltage mode)가 형성된다.

SM (Sequential Machine)내의 하이 전압 모드는 도8의 H 모드를 선택하여 센서들에 하이 전압을 인가하고 상기 1)SCB 구동 시퀀스를 연속 동작하는 모드이다.

3) 로우 전압 모드(Low Voltage mode)(도 4, 도 5, 도 6, 도 7 참조)

본 모드는 기본적으로 위에서 아래로(Top Down) 혹은 아래서 위로(Bottom Up) 순차적으로 라인별로 스캐닝하는데 센싱하지 않는 모든 행(Row)에 로우 전압(Low voltage)을 인가한다. 도 7b의 m x n 센서 어레이는 m개 열(COL)과 n개의 행(Row) 으로 구성된 센서들을 도시한 것이다. 본 센서 어레이를 센싱하기 위해서 행 ROW-1에서 행 ROW-n까지 순차적으로 탑-다운 방식으로 라인별로 스캐닝을 하는 것을 도 7b의 좌측에 타이밍도(TR1 - TRn)로 도시했다.

먼저 터치 신호를 받기 위해서 이전 단계에서 센서들에 인가된 로우 전압을 차단 혹은 연결해야 하는데 이는 도 4의 BIAS-n이 하이 전압 출력이면 m개의 트랜지스터 T21 - T2m을 턴 오프시켜 센서들에 인가된 전압을 차단하고 Bias-n이 로우 전압(Low Voltage)출력이면 같은 행(Row)의 센서에 V_LOW가 인가된다. 그런 다음 도 7b에 음영된 행(ROW)에 위치한 도 5의 m개의 트랜지스터 T11 - T1m을 턴 온시켜야 하는데 이는 도 4와 도 6의 SENS-n 신호에 의거 턴 온 되면서 센싱 신호가 도 3의 SPAD 1 - m ports로 출력되는데 이는 터치 드라이브 IC의 m개의 아날로그 포트에 각각 입력된다.

도 7b의 좌측에 타이밍 챠트(TR1 - TRn)는 센싱 라인(음영된)을 제외한 모든 라인의 센서들에는 로우 전압(V_LOW)이 인가된다는 것을 예시한 것이다. 즉 도 7b와 같이 로우 전압을 센싱 라인 앞/뒤에 인가해야 하는데 이를 위해서 도 3과 도 4의 L 모드 신호(Active Low)인 로우 전압이 되어야 하며 이는 도 4의 T17, T19을 턴 온하여 T19의 드레인에는 Vss 인가되며 이는 도 5의 트랜지스터 T4를 턴 온시켜 V_LOW가 m개의 트랜지스터 T21 - T2m의 소스에 인가된다. 도 6에서와 같이 센싱하지 않는 바이어스(BIAS)는 로우이므로 도 5의 m개의 트랜지스터들 T21-T2m과 L 모드에 의거 T4가 동시에 턴 온되므로 센서들에 로우 전압 V_LOW가 인가되어 로우 전압 모드가 형성된다.

SM(Sequential Machine)내에 로우 전압 모드는 도8의 L 모드를 선택하여 센서들에 로우 전압을 인가하고 상기 1)SCB 구동 시퀀스를 연속 동작하는 모드이다.

4) 혼합 전압 모드 (Mixed Voltage mode)(도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7 참조)

혼합 전압 모드는 앞에서 예시한 하이/로우 전압보다 많은 전압 소스와 시퀀스를 사용하기 때문에 상대적으로 복잡하다. 도 7c의 m x n 센서 어레이를 센싱하기 위해서 ROW-1에서 ROW-n까지 순차적으로 탑-다운 방식으로 라인별로 스캐닝을 하는데 센싱 라인(음영된)라인 앞/뒤 2개의 라인(2개 이상 혹은 이하도 가능함)에 하이 혹은 토글 전압(Toggle Voltage)를 인가하며 센싱하는 것을 도 7c의 좌측에 순차적으로 스캐닝하는 타이밍 챠트(TR1 - TRn)로 표시했다.

혼합 전압 모드를 활성화하기 위해서는 먼저 도 3, 도 4, 도 5, 도 6과 같이 VDD, VSS, V_LOW, V_HIGH등의 Power와 START, CLK1, CLK2, CLK3, CLK4등의 신호를 인가하고 도 3와 도8에 의거 MX 모드 입력 핀에 로우 레벨 신호를 인가하면 도 4의 T9, T32등을 통하여 GOUT, GIN①②③④, SOUT, DRON ①②③④ 등의 제어 블록간 주고 받는 입력(Input) & 출력(Output)신호들이 생성된다. 이 신호들이 상호 유기적으로 연동되어 도 7c 좌측의 타이밍 챠트와 같이 로우 전압, 하이 전압, 센싱, 하이 전압, 로우 전압 패턴으로 순차적으로 이동되어 혼합 전압 모드를 구현한다.

4-1) 인가된 전압 차단

센싱하지 않는 라인들의 센서들에 하이 전압 V_HIGH 또는 토글된 전압을 인가하려면 먼저 앞서 인가된 로우 또는 하이 전압을 센서로부터 차단해야 한다. 이를 위하여 도 4의 T9의 출력 GOUT-n이 도 3과 도 6과 같이 SCB(Sequential Control Block) n+1 GIN ①, SCB n+2 GIN ②, SCB n-1 GIN ③, SCB n-2 GIN ④에 각각 입력된다. 본 GOUT-n 전압은 도 4의 트랜지스터들 T25, T26, T27, T28중 하나이상을 거쳐 도 5의 트랜지스터 T4 게이트에 인가되며 이는 T4를 턴 오프시켜 기 센서에 공급됐던 로우 전압을 차단시킨다. 여기서 GOUT-n 전압이 Low가 되면 도 4의 T29와 T30에 의거 음의 전압(Negative Voltage)가 생성되어 도 5의 T4는 턴 온되어 센서들에 다시 V_LOW가 인가된다.

4-2) 하이 전압(High Voltage) 인가

<센싱 라인>

로우 전압 V_LOW가 차단된 직후 도 4의 트랜지스터 T2 드레인 출력(해당 SCB-n의 SENS출력)은 도 5의 복수의 트랜지스터들 T11-T1m을 턴 온시켜 n행(Row)의 센서들과 도3의 [OUTPUT] SPAD1, SPAD2, SPAD3, SPAD4,..., SPADn이 각각 연결 되어 터치 신호를 터치 드라이브 IC에 입력시킨다.

<난-센싱 인접 라인>

동시에 MX 모드 선택에 의거하여 턴 온된 도 4의 트랜지스터 T32을 통한 SOUT-n출력은 도 3과 같이 SCB(Sensors Control Block)n+1 DRON ①, SCBn+2 DRON ②, SCBn-1 DRON ③, SCBn-2 DRON ④에 각각 입력된다. 이는(SOUT-n) 도 4의 트랜지스터들 T20(SCB n+1), T21(SCB n+2), T23(SCB n-1), T24(SCB n-2)를 턴 온하고 각 SPQT의 도 5 트랜지스터 T3를 턴 온시켜 센싱 라인의 인접 라인들에 위치한 센서들에 하이 전압 V_HIGH를 인가한다.

혼합 전압 모드는 클럭 신호와 제어 신호등을 지속 입력하면 센서 라인을 순차적으로 업(UP) 또는 다운(DOWN) 하면서 센서를 터치 드라이브 IC의 아날로그 포트에 연결하고 전후 인접 1개 이상의 라인에는 하이 전압 V_HIGH를 차단과 인가를 반복하면서 도7c와 같이 혼합 전압 모드를 구현한다.

도 4는 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 SM에 구성된 센서 제어 블록을 전자회로(Electronics Schematic)로 도시한 도면이다.

도 4는 상기에서 설명된 SM의 센서 제어 블록(SCB)의 입력 신호 및 출력 신호를 보다 명확하게 설명하기 위해 도시한 도면이다.

복수의 모드 신호(MX 모드, H 모드, L 모드)는 상기에서 설명한 바와 같이 터치 스크린의 동작을 구분하여 제어하기 위한 입력 신호들이다.

하이 전압 모드(H 모드)에서는 난-센싱 터치 센서들에 인가되는 난-센싱 터치 센서 전압 신호는 하이 전압(V_HIGH ; High voltage)이다.

로우 전압 모드(L 모드)에서 난-센싱 터치 센서들에 인가되는 난-센싱 터치 센서 전압 신호는 로우 전압(V_LOW ; Low voltage)이다.

혼합 전압 모드(MX 모드)에서 난-센싱 터치 센서들에 인가되는 난-센싱 터치 센서 전압 신호는 적어도 하나 이상의 하이 전압과 적어도 하나 이상의 로우 전압이 혼합되어 있다. 혼합 전압 모드에서 하이 전압이 인가되는 난-센싱 터치 센서들은 센싱 터치 센서들이 위치된 행(row)에 상측(또는 좌측) 및 하측(또는 우측)에서 이웃하는 행에 위치된 터치 센서들이다 (도 7c 참조).

상기에서 언급된 3개의 모드들은 단지 예시를 위한 것이며 한정적인 것은 아니다.

또한, 3개의 모드들은 필요에 따라 서로 다른 기능을 수행할 수 있다. 즉, 3개의 모드들 각각이 터치 센싱에 사용될 수도 있지만, 로우 전압 모드와 혼합 전압 모드는 터치 센싱에 사용되고, 하이 전압 모드는 터치 스크린의 유지 보수 즉, 터치 센서들의 동작이 제대로 수행되는지를 위한 테스트에 사용될 수 있다.

본원 발명에서의 터치 스크린 장치는 복수의 동작 모드를 독립적으로 수행할 수 있어서 필요에 따라 서로 다른 기능을 수행할 수 있다는 것이 특징이다.

센서 제어 블록에 입력되는 START 신호, 클럭 신호들을 이용하여 터치 센서들의 행에 따라 동작 모드 신호와 터치 센싱 신호가 전달되도록 제어한다. 상기에서 언급된 바와 같이 탑 다운 방식이나 바텀 업 방식으로 신호들이 터치 센서들의 행을 따라 전달될 수 있다.

VDD, VSS 및 Vneg 신호들은 센서 제어 블록 내에 MOS TFT들의 온, 오프 제어에 필요한 전원 신호들이며, 도시된 신호들 이외에도 추가적으로 다른 신호들이 입력될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

센서 제어 블록(SCB)은 터치 센싱 신호(SENS), 바이어스 신호, 하이 전압(GH), 로우 전압(GL)를 출력한다. 하이 전압(GH) 신호는 난-센싱 터치 센서들에 V_HIGH를 인가하게 하는 것이고, 로우 전압(GL) 신호는 난-센싱 터치 센서들에 V_LOW를 인가하게 하는 것이다.

본원 발명의 센서 제어 블록은 올바른 동작을 위하여 2개 이상의 클럭을 사용한다.

도 5는 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 SM에 구성된 SPQT(Single Pole Quadruple Throws)의 일부인 n번째 행을 도시한 도면이다.

도 5에서의 하이 동작 모드(High Voltage Mode)는 n행의 센서 제어 블록(SCB-n)의 출력인 BIAS입력에 의거 m개의 트랜지스터들 T21 - T2m을 턴 오프되어 V_HIGH를 차단하고 SENS입력에 의거 m개의 트랜지스터들 T11 - T1m가 턴온되어 n행의 센싱신호 RnC1,Rn2, -, -, RnCm를 각각 출력한다. 여기서 n행을 제외한 모든 센서 제어 블록(SCB-xx)들의 출력인 GH와 BIAS입력에의거 트랜지스터 T3와 m개의 트랜지스터들 T21 - T2m을 각각 턴온하여 V_HIGH가 n행을 제외한 모든 행의 센서들에 인가된다. 이렇게 함으로써, 하이 전압 모드(High Voltage Mode)가 된다.

또한, 로우 동작 (Low Voltage Mode)는 n행의 센서 제어 블록(SCB-n)의 출력인 BIAS입력에 의거 m개의 트랜지스터들 T21 - T2m을 턴 오프되어 V_LOW를 차단하고 SENS입력에 의거 m개의 트랜지스터들 T11 - T1m가 턴온되어 n행의 센싱신호 RnC1,RnC2, -, -, RnCm를 각각 출력한다. 여기서 n행을 제외한 모든 센서 제어 블록들의 출력인 GL와 BIAS입력에 의거 트랜지스터 T3와 m개의 트랜지스터들 T21 - T2m을 각각 턴온하여 V_LOW가 n행을 제외한 모든 행의 센서들에 인가된다. 이렇게 함으로써, 로우 전압 모드가 된다.

혼합 전압 모드(Mixed Voltage Mode)는 상기에서 설명된 바와 같이 난-센싱 터치 센서들이 하이 전압과 로우 전압이 혼합하여 인가된다.

본원 발명의 터치 스크린의 동작 모드들에 대하여 도 7의 타이밍 챠트를 이용하여 더 구체적으로 설명된다.

도 6은 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 타이밍도를 개략적으로 설명한 도면이다.

도 6에 도시된 타이밍도는 센서 제어 블록(SCB-n)에 START신호와 4개의 클럭 신호들(CLK 1, CLK 2, CLK 3, CLK4)을 이용하여 BIAS, SENS, NXT, GOUT등의 출력을 생성하여 탑 다운 방식의 터치 센싱이 순차적으로 수행되는 것을 보여주는 타이밍 챠트이다.

타이밍 챠트에서 알 수 있듯이 4개의 클럭 신호들을 이용하여 터치 센싱 신호들은 탑 다운 방식으로 제 1행에서부터 제 n 행까지 순차적으로 전달된다.

즉, BIAS-1(GOUT-1)신호는 START 와 CLK-1과 동기되어 생성된 신호로 1행의 센서들에 인가된 전압(V_LOW 혹은 V_HIGH)을 차단한다. 그 다음 CLK-2와 동기되어

SENS-1을 생성하여 1행에 위치한 센서들의 센싱 신호를 출력한 다음에는 CLK-3와 동기된 NXT-1을 SCB-2에 입력 함으로써 BIAS-2를 생성하여 2행의 센서들에 인가된 전압(V_LOW 혹은 V_HIGH)을 차단한다. 이어서 CLK-4와 동기된 SENS-2를 생성하여 2행에 위치한 센서들의 센싱 신호들의 출력과 동시에 이전 블록 SCB-1의 BIAS-1 신호를 Low Level로 만들어 1행의 센서에 전압(V_LOW 혹은 V_HIGH)을 인가한다.

그 다음 CLK-1과 동기된 NXT-2를 SCB-3에 입력하여 BIAS-3를 생성하여 3행의 센서들에 인가된 전압(V_LOW 혹은 V_HIGH)을 차단한다. 이와 같이 CLK-1,2,3,4가 각 SCB-x에 입력되어 1행에서 n행까지 순차적으로 센서를 Scanning하며 센싱 신호를 입력하며 이를 반복한다.

도 7은 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 하이 전압 모드(High Vol하이 전압age mode), 로우 전압 모드(Low Voltage mode) 및 혼합 전압 모드(Mixed voltage mode)에서의 터치 센서들의 센싱 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7a 내지 도 7c는 본원 발명에서의 타이밍 챠트는 각 동작모드에서 터치 스크린의 터치 센서들의 센싱이 어떻게 수행되는지를 구체적으로 도시하고 있다.

도 7a는 본원 발명의 하이 전압 모드를 도시한 것으로 TR1의 빗금친 박스 부분은 제 1 행에 터치 센싱 신호가 인가되어 터치 센싱이 수행되고 있음을 나타낸다. 그리고 제 2 행부터 n 행까지의 난-센싱 터치 센서에는 V_HIGH 전압이 인가되어 있는 것을 보여준다.

TR2의 빗금친 박스는 제 2 행에 터치 센싱 신호가 인가되어 터치 센싱이 수행되고 있음을 나타낸다. 그리고 제 1행 및 제 3 행부터 n 행까지의 난-센싱 터치 센서에는 V_HIGH 전압이 인가되어 있는 것을 보여준다. 나머지 행들의 터치 센서들도 유사하게 동작한다.

유사하게, TRn의 빗금친 박스는 제 n 행에 터치 센싱 신호가 인가되어 터치 센싱이 수행되고 있음을 나타낸다. 그리고 제 1 행부터 n-1 행까지의 난-센싱 터치 센서에는 V_HIGH 전압이 인가되어 있는 것을 보여준다.

도 7b는 본원 발명의 로우 전압 모드를 도시한 것으로 TR1의 빗금친 박스 부분은 제 1 행에 터치 센싱 신호가 인가되어 터치 센싱이 수행되고 있음을 나타낸다. 그리고 제 2 행부터 n 행까지의 난-센싱 터치 센서에는 V_LOW 전압이 인가되어 있는 것을 보여준다.

TR2의 빗금친 박스는 제 2 행에 터치 센싱 신호가 인가되어 터치 센싱이 수행되고 있음을 나타낸다. 그리고 제 1행 및 제 3 행부터 n 행까지의 난-센싱 터치 센서에는 V_LOW 전압이 인가되어 있는 것을 보여준다. 나머지 행들의 터치 센서들도 유사하게 동작한다.

유사하게, TRn의 빗금친 박스는 제 n 행에 터치 센싱 신호가 인가되어 터치 센싱이 수행되고 있음을 나타낸다. 그리고 제 1 행부터 n-1 행까지의 난-센싱 터치 센서에는 V_LOW 전압이 인가되어 있는 것을 보여준다.

도 7c는 본원 발명의 혼합 전압 모드를 도시한 것으로 TR1의 빗금친 박스 부분은 제 1 행에 터치 센싱 신호가 인가되어 터치 센싱이 수행되고 있음을 나타낸다. 제 2 행과 제 3 행에 위치된 난-센싱 터치 센서에는 V_HIGH 전압이 인가되어 있는 것을 보여준다. 그리고 제 4 행부터 n 행까지의 난-센싱 터치 센서에는 V_LOW 전압이 인가되어 있는 것을 보여준다.

난-센싱 터치 센서에는 V_HIGH 전압과 V_LOW 전압이 혼합되어 인가된다.

TR2의 빗금친 박스는 제 2 행에 터치 센싱 신호가 인가되어 터치 센싱이 수행되고 있음을 나타낸다. 제 1 행과 제 3 행에 위치된 난-센싱 터치 센서에는 V_HIGH 전압이 인가되어 있는 것을 보여준다. 그리고 제 4 행부터 n 행까지의 난-센싱 터치 센서에는 V_LOW 전압이 인가되어 있는 것을 보여준다.

나머지 행들의 터치 센서들도 유사하게 동작한다.

유사하게, TRn의 빗금친 박스는 제 n 행에 터치 센싱 신호가 인가되어 터치 센싱이 수행되고 있음을 나타낸다. 제 n-2 행과 제 n-1 행에 위치된 난-센싱 터치 센서에는 V_HIGH 전압이 인가되어 있는 것을 보여준다. 그리고 제 1 행부터 n-3 행까지의 난-센싱 터치 센서에는 V_LOW 전압이 인가되어 있는 것을 보여준다.

즉, 도 7c의 혼합 전압 모드는 V_LOW, V_HIGH, SENS, V_HIGH, V_LOW 전압의 패턴이 순차적으로 탑 다운방식으로 제 1 행부터 제 n 행까지 이동되는 것을 알 수 있다.

혼합 전압 모드에서 하이 전압(V_HIGH)이 인가되는 난-센싱 터치 센서들은 센싱 터치 센서들이 위치된 행(row)에 좌측 및 우측에서 이웃하는 행에 위치된 터치 센서들이다.

도 8은 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 동작 모드를 결정하기 위한 SM의 센서 제어 블록의 입력 핀(input pin)들의 설정을 도시한 도면이다.

센서 제어 블록에 입력되는 3개의 모드 신호를 이용하여 하이 전압 모드, 로우 전압 모드 및 혼합 전압 모드를 설정하는 일 예를 보여주는 표이다.

하이 전압 모드는 H MODE에 로우 신호를 L MODE에 하이 신호를 그리고 MX MMODE에 하이 신호를 입력하여 설정되는 것을 알 수 있다.

로우 전압 모드는 H MODE에 하이 신호를 L MODE에 로우 신호를 그리고 MX MMODE에 하이 신호를 입력하여 설정되는 것을 알 수 있다.

혼합 전압 모드는 H MODE에 하이 신호를 L MODE에 하이 신호를 그리고 MX MMODE에 로우 신호를 입력하여 설정되는 것을 알 수 있다.

도 8는 본원 발명의 터치 스크린 스캐닝 장치의 동작 모드를 결정하기 위한 SM의 입력 핀들의 설정을 예시한 것으로 다른 설정이 가능한 것은 자명하다.

도 9는 본원 발명의 터치 스크린의 스캔 방법의 센싱 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.

복수의 센서 제어 블록에 의해, 터치 드라이브 IC(integrated circuit)으로부터 복수의 터치 제어 신호를 수신하여 수의 센서 제어 블록(SCB)에 의해, 복수개의 독립적인 동작 모드에 따라 다른 모드 출력 신호와 복수의 터치 센싱 신호를 출력한다(S910) 및

복수의 SPQT(Single Pole Quadruple Throws) 블록에 의해, 센싱되지 않는 난-센싱 터치 센서들에 상기 모드 출력 신호에 따라 다른 전압을 인가하기 위해 복수의 난-센싱 터치 센서 전압 신호를 제공하고, 센싱 터치 센서들에는 터치 센싱 신호를 제공한다(S920).

이상, 상세히 설명한 본 발명의 각 실시예들은, 개별적으로 실시되거나, 또는 서로 결합되어 혼용 실시될 수도 있다. 이와 같이 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims

복수의 열(column)과 복수의 행(row)의 매트릭스 형태로 배열된 복수의 터치 센서들을 갖는 터치 스크린의 센싱 장치에 있어서,
터치 드라이브 IC(integrated circuit)으로부터 복수의 터치 제어 신호를 수신하여 복수개의 독립적인 동작 모드에 따라 상이한 모드 출력 신호와 복수의 터치 센싱 신호를 출력하는 복수의 센서 제어 블록; 및
센싱되지 않는 난-센싱 터치 센서들에 상기 모드 출력 신호에 따라 다른 전압을 인가하기위해 복수의 난-센싱 터치 센서에 전압을 공급하고, 터치 센서로부터 상기 터치 센싱 신호를 제공받는 복수의 SPQT(Single Pole Quadruple Throws) 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서 제어 블록에 상기 터치 제어 신호 및 상기 터치 센싱 신호를 제공하는 상기 터치 드라이브 IC는 IC 핀(pin)과 함께 연성회로기판(FPCB : Flexible printed circuit board)에 위치되고, 상기 연성회로기판은 상기 터치 센서들이 배치된 패널과는 공간적으로 이격되어 위치되는, 터치 스크린의 센싱 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 센서 제어 블록과 상기 복수의 SPQT는 MOS TFT(Metal Oxide Semiconductor Thin Film Transistor)로 구성되며 상기 연성회로기판과 상기 터치 센서들이 배치된 패널사이에 위치된 폴리이미드(polyimid) 기판(substrate)상에 형성되는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 동작 모드는 하이 전압 모드(High Voltage mode), 로우 전압 모드(Low Voltage mode) 및 혼합 전압 모드(Mixed voltage mode)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 터치 센싱 신호는 상기 행의 위치에 따라 탑-다운(top-down) 방식으로 또는 바텀 업(bottom-up) 방식으로 순차적으로 전달되는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 하이 전압 모드에서 상기 난-센싱 터치 센서들에 인가되는 상기 난-센싱 터치 센서 전압 신호는 하이 전압(High voltage)이며,
상기 로우 전압 모드에서 상기 난-센싱 터치 센서들에 인가되는 상기 난-센싱 터치 센서 전압 신호는 로우 전압(Low voltage)인 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 혼합 전압 모드에서 상기 난-센싱 터치 센서들에 인가되는 상기 난-센싱 터치 센서 전압 신호는 적어도 하나 이상의 하이 전압과 적어도 하나 이상의 로우 전압이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 혼합 전압 모드에서 상기 하이 전압이 인가되는 난-센싱 터치 센서들은 상기 센싱 터치 센서들이 위치된 행(row)에 상측 및 하측에서 이웃하는 행에 위치된 터치 센서들인 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서 제어 블록을 동작시키기 위해 2개 이상의 클럭을 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 장치.
청구항 1 내지 9 중 어느 하나의 터치 스크린의 센싱 장치를 포함하는, 표시 장치.
복수의 열(column)과 복수의 행(row)의 매트릭스 형태로 배열된 복수의 터치 센서들을 갖는 터치 스크린의 센싱 방법에 있어서,
복수의 센서 제어 블록에 의해, 터치 드라이브 IC(integrated circuit)으로부터 복수의 터치 제어 신호를 수신하여 복수개의 독립적인 동작 모드에 따라 상이한 모드 출력 신호와 복수의 터치 센싱 신호를 출력하는 단계; 및
복수의 SPQT(Single Pole Quadruple Throws) 블록에 의해, 센싱되지 않는 난-센싱 터치 센서들에 상기 모드 출력 신호에 따라 다른 전압을 인가하기 위해 복수의 난-센싱 터치 센서에 전압을 제공하고, 터치 센서로부터 상기 터치 센싱 신호를 제공받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 센서 제어 블록에 상기 터치 제어 신호 및 상기 터치 센싱 신호를 제공하는 상기 터치 드라이브 IC는 IC 핀(pin)과 함께 연성회로기판(FPCB : Flexible printed circuit board)에 위치되고, 상기 연성회로기판은 상기 터치 센서들이 배치된 패널과는 공간적으로 이격되어 위치되는, 터치 스크린의 센싱 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 센서 제어 블록과 상기 복수의 SPQT는 MOS TFT(Metal Oxide Semiconductor Thin Film Transistor)로 구성되며 상기 연성회로기판과 상기 터치 센서들이 배치된 패널사이에 위치된 폴리이미드(polyimid) 기판(substrate)상에 형성되는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 동작 모드는 하이 전압 모드(High Voltage mode), 로우 전압 모드(Low Voltage mode) 및 혼합 전압 모드(Mixed voltage mode)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 터치 센싱 신호는 상기 행의 위치에 따라 탑-다운(top-down) 방식으로 또는 바텀 업(bottom-up) 방식으로 순차적으로 전달되는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 하이 전압 모드에서 상기 난-센싱 터치 센서들에 인가되는 상기 난-센싱 터치 센서 전압 신호는 하이 전압(High voltage)이며,
상기 로우 전압 모드에서 상기 난-센싱 터치 센서들에 인가되는 상기 난-센싱 터치 센서 전압 신호는 로우 전압(Low voltage)인 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 혼합 전압 모드에서 상기 난-센싱 터치 센서들에 인가되는 상기 난-센싱 터치 센서 전압 신호는 적어도 하나 이상의 하이 전압과 적어도 하나 이상의 로우 전압이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 혼합 전압 모드에서 상기 하이 전압이 인가되는 난-센싱 터치 센서들은 상기 센싱 터치 센서들이 위치된 행(row)에 상측 및 하측에서 이웃하는 행에 위치된 터치 센서들인 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 센서 제어 블록을 동작시키기 위해 2개 이상의 클럭을 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 방법.
청구항 14에 있어서, 상기 하이 전압 모드 상태에서 상기 터치 스크린의 유지 보수를 수행하는 것을 특징으로 하는, 터치 스크린의 센싱 방법.