KR20240018846A - 터치센싱장치 및 터치센싱방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치센싱장치 및 터치센싱방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 일 실시예는 터치패널의 엣지에 배치된 센싱전극을 통해 센싱값들의 노이즈의 양을 판단하고, 이에 대한 필터링을 수행하여, 터치 성능 및 신뢰도를 향상시키는 터치센싱장치 및 터치센싱방법을 제공한다.

Description

터치센싱장치 및 터치센싱방법{TOUCH SENSING DEVICE AND TOUCH SENSING METHOD}
본 실시예는 터치센싱장치 및 터치센싱방법에 관한 것이다.
터치패널에 근접하거나 터치패널을 터치하는 외부 오브젝트를 인식하는 기술을 터치센싱기술이라고 한다.
터치패널은 평면 상에서 디스플레이 패널과 같은 위치에 놓이게 되는데, 이에 따라, 사용자들은 디스플레이 패널의 영상을 보면서 터치패널로 조작신호를 입력할 수 있게 된다.
이러한 조작신호 입력은 그 이전에 존재하던 다른 조작신호 입력방법-예를 들면, 키보드 혹은 마우스 입력 방법 등-에 비해 놀라운 직관성을 제공해 준다.
이러한 장점에 따라, 디스플레이 패널을 포함하고 있는 다양한 전자장치들에 터치센싱기술이 적용되고 있다.
터치센싱장치는 터치패널에 배치되는 구동전극으로 구동시를 공급하고, 센싱전극에 형성되는 반응신호를 수신하여 터치패널에 대한 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치를 센싱할 수 있다.
한편, 터치패널은 노이즈의 영향을 받을 수 있는데, 이러한 노이즈에 의해 구동신호 혹은 반응신호에 왜곡이 발생하고, 터치센싱에 오류가 발생할 수 있다.
디스플레이와 관련된 기술이 고도화되면서, 디스플레이 모듈의 스택 구조가 점점 얇아지고 있고, 이에 따라, 디스플레이 모듈의 다른 스택 구성-예를 들면, 디스플레이 패널 등-이 터치 패널에 노이즈를 발생시킬 가능성이 높아지게 된다.
특히, 디스플레이 패널의 화면이 노이즈를 크게 유발하는 패턴(이하, 워스트 패턴(worst pattern))으로 전환된 경우, 노이즈에 의해 사용자가 의도치 않은 터치(이하, 고스트 터치(ghost touch))를 유발하여, 전자기기의 오작동 문제가 발생할 수 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 새로운 장치의 추가 없이 디스플레이 패널에 의한 터치 노이즈를 판단하고, 노이즈의 양에 따라 노이즈필터의 필터링의 정도를 다르게 수행하여, 노이즈가 발생하지 않은 경우뿐만 아니라 노이즈가 발생한 경우에 있어서도 유동적으로 터치 성능을 확보하고자 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 제1 센싱전극에 입력된 제1 입력신호 및 제2 센싱전극에 입력된 제2 입력신호를 이용하여 차동 방식(differential mode)으로 생성된 제1 센싱값을 공급받는 수신회로; 및 상기 제2 입력신호를 이용하여 생성된 기준센싱값을 공급받고, 상기 기준센싱값을 이용하여 상기 제1 센싱값의 노이즈의 양을 판단하는 노이즈판단회로;를 포함하는 터치센싱장치를 제공한다.
다른 실시예는, 제1 센싱전극 및 제2 센싱전극에 터치가 입력되는 단계; 상기 제1 센싱전극에 입력된 제1 입력신호 및 상기 제2 센싱전극에 입력된 제2 입력신호를 이용하여 차동 방식(differential mode)으로 제1 센싱값을 생성하는 단계; 상기 제2 입력신호를 이용하여 기준센싱값을 생성하는 단계; 및 상기 기준센싱값을 이용하여 상기 제1 센싱값의 노이즈 양을 판단하는 단계; 를 포함하는, 터치센싱방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 새로운 장치의 추가없이 노이즈 양에 따라 유동적으로 터치 노이즈를 필터링할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 패널이 LCD패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 패널이 OLED패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 4는 디스플레이패널로부터 터치패널로 유입되는 노이즈에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 노이즈 판단을 위한 센싱전극에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 일 실시예에 따른 적분회로와 센싱전극 사이의 연결에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 제1 적분회로의 예시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 제2 적분회로의 예시도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치센싱장치의 구성도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치센싱방법의 순서도이다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이장치(100)는 디스플레이패널(111), 터치패널(112), 데이터구동장치(120), 게이트구동장치(130) 및 터치센싱장치(140) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이패널(111)에는, 데이터구동장치(120)와 연결되는 복수의 데이터라인(DL)이 형성되고, 게이트구동장치(130)와 연결되는 복수의 게이트라인(GL)이 형성될 수 있다. 또한, 디스플레이패널(111)에는 복수의 데이터라인(DL)과 복수의 게이트라인(GL)의 교차 지점에 대응되는 다수의 화소가 정의될 수 있다.
이러한 각 화소에는 제1전극(예를 들어, 소스전극 또는 드레인전극)이 데이터라인(DL)과 연결되고, 게이트전극이 게이트라인(GL)과 연결되며, 제2전극(예를 들어, 드레인전극 또는 소스전극)이 디스플레이전극과 연결되는 트랜지스터가 형성될 수 있다.
디스플레이패널(111)의 일측-상측 혹은 하측-으로 터치패널(112)이 위치할 수 있고, 터치패널(112)에는, 복수의 구동전극(TXE) 및 복수의 센싱전극(RXE)이 배치될 수 있다.
디스플레이패널(111)과 터치패널(112)은 서로 분리되어 위치할 수 있다. 예를 들어, 별도의 공정에 따라 형성되는 터치패널(112)이 디스플레이패널(111) 상에 부착되는 방식으로 패널이 제작될 수 있다. 애드온(add-on)타입으로 알려진 패널이 이러한 패널의 일 예시이다.
데이터구동장치(120)는 디지털이미지를 디스플레이패널(111)의 각 화소에 표시하기 위해 데이터라인(DL)으로 데이터신호를 공급한다.
이러한 데이터구동장치(120)는 적어도 하나의 데이터드라이버집적회로를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 데이터드라이버집적회로는, 테이프 오토메이티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 디스플레이패널(111)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 디스플레이패널(111)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 디스플레이패널(111)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 데이터구동장치(120)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
게이트구동장치(130)는 각 화소에 위치하는 트랜지스터를 턴온 혹은 턴오프시키기 위해 게이트라인(GL)으로 스캔신호를 순차적으로 공급한다.
이러한 게이트구동장치(130)는, 구동 방식에 따라서, 도 1에서와 같이 디스플레이패널(111)의 한 측에만 위치할 수도 있고, 2개로 나누어져 디스플레이패널(111)의 양측에 위치할 수도 있다.
또한, 게이트구동장치(130)는, 적어도 하나의 게이트드라이버집적회로를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 게이트드라이버집적회로는, 테이프 오토메이티드 본딩(TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 디스플레이패널(111)의 본딩 패드에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 디스플레이패널(111)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 디스플레이패널(111)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 게이트구동장치(130)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
터치센싱장치(140)는 구동전극(TXE)으로 구동신호를 공급하고 센싱전극(RXE)으로부터 구동신호에 대한 반응신호를 수신할 수 있다. 그리고, 터치센싱장치(140)는 반응신호에 따라 터치패널(112)에 대한 외부 오브젝트의 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다.
디스플레이패널(111)과 터치패널(112)을 포함하여 패널(110)이라고 불릴 수 있다. 또한, 터치패널(112)은 디스플레이패널(111)의 위 또는 아래 등과 같이 다른 층으로 배치될 수도 있고, 디스플레이패널(111)에 내장된 형태로 구현될 수도 있다. 예컨대, 터치패널(112)은 디스플레이패널(111)에 온셀(on-cell) 타입 또는 인셀(in-cell) 타입으로 배치될 수 있다.
도 1에서 디스플레이장치(100)에는 하나의 터치센싱장치(140)가 위치한 것으로 도시되어 있으나, 디스플레이장치(100)는 둘 이상의 터치센싱장치(140)를 포함할 수도 있다.
한편, 디스플레이장치(100)는 센싱전극(RXE)을 통해 정전용량의 변화를 감지함으로써 오브젝트의 근접 혹은 터치를 인식하는 정전식 터치방식을 채용할 수 있다.
이러한 정전식 터치방식은, 일 예로, 상호 정전용량 터치방식과 자체 정전용량 터치 방식으로 나눌 수 있다.
정전식 터치방식의 한 종류인 상호 정전용량 터치방식은, 구동전극(TXE)으로 구동신호를 공급하고 구동전극(TXE)과 정전용량으로 커플링된 센싱전극(RXE)으로부터 반응신호를 수신하여 터치패널(112)에 대한 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다. 이러한 상호 정전용량 터치방식에서는, 손가락, 펜 등의 오브젝트의 근접 혹은 터치에 따라 센싱전극(RXE)에서 센싱되는 값이 달라지는데, 상호 정전용량 터치방식은 이러한 센싱전극(RXE)에서의 센싱값을 이용하여 터치 유무, 터치 좌표 등을 검출한다.
정전식 터치방식의 다른 한 종류인 자체 정전용량 터치방식은, 구동전극(TXE)으로 구동신호를 공급한 후 다시 해당 구동전극(TXE)을 센싱한다. 자체 정전용량 터치방식에서는, 구동전극(TXE)과 센싱전극(RXE)이 구분되지 않는다. 이러한 자체 정전용량 터치방식에서는, 손가락, 펜 등의 오브젝트의 근접 혹은 터치에 따라 해당 구동전극(TXE)에서 센싱되는 값이 달라지는데, 자체 정전용량 터치방식은 이러한 센싱값을 이용하여 터치 유무, 터치 좌표 등을 검출한다.
디스플레이장치(100)는, 전술한 2가지의 정전식 터치방식(상호 정전용량 터치방식, 자체 정전용량 터치방식) 중 하나를 채용할 수 있다. 다만, 본 명세서에서는, 설명의 편의를 위해, 상호 정전용량 터치방식이 채용된 것으로 가정하여 실시예를 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 패널이 LCD패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 2를 참조하면, 패널(110a)은 TFT(thin film transistor)기판(1510), 공통전극층(1520), 액정층(1530), 컬러필터층(1540) 및 터치센서층(1550) 등을 포함할 수 있다.
TFT기판(1510)에는 화소에 배치되는 트랜지스터 및 화소전극이 배치될 수 있고, 공통전극층(1520)에는 공통전극이 배치될 수 있다. TFT기판(1510)과 공통전극층(1520)을 합쳐 디스플레이전극층이라고 부를 수 있다.
디스플레이전극층에는 디스플레이전극-게이트라인, 데이터라인, 공통전극 등-이 배치될 수 있다. 그리고, 디스플레이전극층과 터치센서층(1550) 사이에는 액정층(1530) 및/또는 컬러필터층(1540) 등이 개재될 수 있는데, 이러한 액정층(1530) 및/또는 컬러필터층(1540)으로 인해 디스플레이전극과 터치센서 사이에 기생정전용량이 형성될 수 있다.
터치센서층(1550)에 형성되는 터치 입력신호는 이러한 기생정전용량에 의해 영향을 받을 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 패널이 OLED패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 3을 참조하면, 패널(110b)은 TFT기판(1610), 유기발광물질층(1620), 캐소드전극층(1630), 절연층(1640) 및 터치센서층(1650) 등을 포함할 수 있다.
TFT기판(1610)에는 화소에 배치되는 트랜지스터 및 애노드전극이 배치될 수 있고, 유기발광물질층(1620)에는 전기에너지에 의해 발광하는 유기발광물질이 배치될 수 있다. 그리고, 캐소드전극층(1630)에는 OLED로 기저전압을 공급하는 캐소드전극이 배치될 수 있다. TFT기판(1610), 유기발광물질층(1620), 캐소드전극층(1630)을 합쳐 디스플레이전극층이라고 부를 수 있다.
디스플레이전극층에는 디스플레이전극-게이트라인, 데이터라인, 애노드전극, 캐소드전극 등-이 배치될 수 있다. 그리고, 디스플레이전극층과 터치센서층(1650) 사이에는 절연층(1640) 등이 개재될 수 있는데, 이러한 절연층(1640)으로 인해 디스플레이전극과 터치센서 사이에 기생정전용량이 형성될 수 있다. 또한, OLED 패널에 있어서, 기생정전용량(기생 커패시턴스)은 OLED 패널의 캐소드전극(캐소드층, Cathode Layer)에 의해 형성될 수 있다.
터치센서층(1650)에 형성되는 터치 입력신호는 이러한 기생정전용량에 의해 영향을 받을 수 있다.
도 4는 디스플레이패널로부터 터치패널로 유입되는 노이즈에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 터치패널(112)과 디스플레이패널(111)은 서로 일정 거리 이격된 채로 배치될 수 있고, 제1 거리(h)만큼 이격된 채로 배치될 수 있다.
이 때, 디스플레이패널(111)의 동작에 따라 노이즈가 발생할 수 있다. 예를 들어, 노이즈는 불규칙한 전압 또는 신호일 수 있다. 그리고, 터치패널(112)과 디스플레이패널(111) 사이에 커패시터(Cp)(또는 기생 커패시터)가 형성될 수 있고, 이러한 커패시터(Cp)을 통해 노이즈가 터치패널(112)로 유입될 수 있다.
예시적으로, 터치패널(112)과 디스플레이패널(111) 사이의 간격(h)이 좁아질수록 디스플레이패널(111)로부터 유입되는 노이즈의 크기가 커질 수 있다. 예를 들어, 터치패널(112)과 디스플레이패널(111) 사이의 간격(h)이 좁아질수록 커패시터(Cp)의 크기가 커질 수 있다. 그리고 커패시터(Cp)의 크기가 커질수록 디스플레이패널(111)로부터 유입되는 노이즈의 양이 커질 수 있다.
디스플레이패널(111)로부터의 노이즈는 디스플레이패널(111)에서 출력되는 화면의 패턴에 따라 달라질 수 있다. 즉, 상대적으로 큰 노이즈가 발생하는 제1 화면 패턴이 존재할 수 있고, 상대적으로 작은 노이즈가 발생하는 제2 화면 패턴이 존재할 수 있다. 큰 노이즈를 발생하는 화면 패턴은 워스트 패턴(worst pattern)이라고 불릴 수 있다.
디스플레이패널(111)에서 발생한 노이즈는 센싱전극(RXE) 또는 센싱전극(RXE)과 연결된 각종 라인들에 유입될 수 있고, 센싱전극(RXE) 연결된 터치센싱회로들은 입력신호와 노이즈를 함께 수신하기 때문에, 노이즈로 인하여 정확한 터치 감지 동작을 수행할 수 없을 수 있다. 이러한 노이즈의 증가는 터치 동작의 신뢰성을 감소시킬 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 노이즈 판단을 위한 센싱전극에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 터치패널(112)에는 복수의 구동전극(TXE)과 복수의 센싱전극(RXE)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 터치패널(112)에 n개의 센싱전극(RXE_1, RXE_2, ... RXE_n-1, RXE_n)이 존재하고, n개의 센싱전극을 이용하여 차동 방식으로 센싱값들을 생성한다고 하면, 첫 번째 센싱전극(RXE_1)과 두 번째 센싱전극(RXE_2)에서의 입력신호를 차동 방식으로 공급받고, 이후 터치센싱과 관련된 장치에서 첫 번째 센싱전극(RXE_1)에 대한 센싱값을 도출해낼 수 있다. 그리고, 두 번째 센싱전극(RXE_2)과 세 번째 센싱전극(RXE_3)에서의 입력신호를 이용하여 두 번째 센싱전극(RXE_2)에 대한 센싱값을 도출해낼 수 있으며, n-1 번째 센싱전극(RXE_n-1)과 n 번째 센싱전극(RXE_n)에서의 입력신호를 이용하여 n-1 번째 센싱전극(RXE_n-1)에 대한 센싱값을 도출해낼 수 있다.
또한, 위와는 달리, 첫 번째 센싱전극(RXE_1)과 두 번째 센싱전극(RXE_2)에서의 입력신호를 차동 방식으로 공급받고, 이후 터치센싱과 관련된 장치에서 두 번째 센싱전극(RXE_2)에 대한 센싱값을 도출해낼 수 있다. 그리고, 두 번째 센싱전극(RXE_2)과 세 번째 센싱전극(RXE_3)에서의 입력신호를 이용하여 세 번째 센싱전극(RXE_3)에 대한 센싱값을 도출해낼 수 있으며, n-1 번째 센싱전극(RXE_n-1)과 n 번째 센싱전극(RXE_n)에서의 입력신호를 이용하여 n 번째 센싱전극(RXE_n)에 대한 센싱값을 도출해낼 수 있다.
이와 같이, 차동 방식으로 센싱값을 도출하게 되면, 하나(또는 그 이상)의 센싱전극(RXE_n 또는 RXE_1)이 남게 되는데, 남는 센싱전극을 단일 방식으로 센싱하여 이를 노이즈의 양을 판단하는 데에 이용할 수 있다. 이와 같이 남는 센싱전극은 터치패널(112)의 엣지에 배치될 수 있고, 여기서, 엣지 위치란 복수의 센싱전극(RXE) 중 양 끝을 의미하는 것일 수 있다.
차동 방식은 일반적으로 2개의 도선 간의 신호 차이에 의한 신호를 이용하는 방식을 의미할 수 있으며, 차동 방식은 2개의 도선에 동일한 노이즈의 영향을 받는 경우, 2개의 신호 차이를 이용하게 때문에 노이즈의 영향을 줄일 수 있다.
단일 방식은 일반적으로 하나의 도선을 통한 신호를 이용하는 방식을 의미할 수 있고, 단일 방식은 하나의 도선에서 전송되는 신호를 이용하는 것이므로, 하나의 도선에 노이즈가 입력된다면, 노이즈에 의해 신호가 크게 영향을 받을 수 있다.
비록, 차동 방식이 노이즈의 영향을 줄일 수 있다고 하더라도, 2개의 도선에 상이한 노이즈의 영향을 받는 경우까지 노이즈의 영향을 줄일 수는 없다. 따라서, 복수의 센싱전극(RXE) 중 하나의 센싱전극에 입력되는 신호를 노이즈 판단에 이용하여, 차동 방식으로 입력된 센싱값에 대해 추가적으로 노이즈 제거가 가능하도록 할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 적분회로와 센싱전극 사이의 연결에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 복수의 센싱전극(RXE) 중 제1 센싱전극(RXE_a) 및 제2 센싱전극(RXE_b)은 복수의 적분회로(210) 중 제1 적분회로(210_a) 및 제2 적분회로(210_b)와 연결될 수 있고, 복수의 센싱전극 중(RXE) 제2 센싱전극(RXE_b)은 복수의 적분회로 중 제2 적분회로(210_b)와 연결될 수 있다.
제1 센싱전극(RXE_a) 및 제2 센싱전극(RXE_b)은 구동신호를 공급받는 제1 구동전극(TXE_a)과 커플링되어 있을 수 있다. 또한, 제1 센싱전극(RXE_a) 및 제2 센싱전극(RXE_b)은 디스플레이패널(111) 위에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 센싱전극(RXE_a) 및 제2 센싱전극(RXE_b)은 서로 인접하게 위치할 수 있으며, 제2 센싱전극(RXE_b)은 복수의 센싱전극(RXE) 중 엣지에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 여기서 엣지 위치란, 나란히 배열된 복수의 센싱전극(RXE) 중 양 끝을 의미하는 것일 수 있다.
사용자에 의해 제1 센싱전극(RXE_a) 및 제2 센싱전극(RXE_b)에 터치가 입력될 수 있고, 제1 센싱전극(RXE_a)에서 발생한 제1 입력신호 및 제2 센싱전극(RXE_b)에서 발생한 제2 입력신호는 제1 적분회로(210_a)로 공급될 수 있다. 또한, 제2 센싱전극(RXE_b)에서 발생한 제2 입력신호는 제2 적분회로(210_b)로도 공급될 수 있다.
여기서, 제1 센싱전극(RXE_a)에서 발생한 제1 입력신호 및 제2 센싱전극(RXE_b)에서 발생한 제2 입력신호에는 디스플레이패널(111)로부터의 노이즈가 유입된 상태일 수 있다. 또는, 디스플레이패널(111)로부터의 노이즈는 제1 입력신호 및 제2 입력신호가 제1 적분회로(210_a) 및 제2 적분회로(210_b)로 공급되는 과정에 유입될 수도 있다.
또한, 노이즈의 일 원인이 될 수 있는 기생 커패시턴스(Cp)는 제1 센싱전극(RXE_a) 및 제2 센싱전극(RXE_b)와 디스플레이패널(111) 사이에 형성되는 것일 수 있다.
즉, 제1 센싱전극(RXE_a) 및 제2 센싱전극(RXE_b)은 제1 적분회로(210_a)와 차동 방식으로 연결되어 있을 수 있고, 제2 센싱전극(RXE_b)은 제2 적분회로(210_b)와 단일 종단 방식(single-ended mode)으로 연결되어 있을 수 있다.
제1 적분회로(210_a)는 제1 입력신호 및 제2 입력신호를 차동 방식으로 공급받을 수 있고, 이를 적분한 값을 다른 회로로 공급할 수 있다. 제2 적분회로(210_b)는 제2 입력신호를 단일 방식으로 공급받을 수 있고, 이를 적분한 값을 다른 회로로 공급할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 제1 적분회로의 예시도이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 제1 적분회로(210_a)는 커패시터(CM1, CM2), 피드백 커패시터(CF) 및 연산증폭기를 포함할 수 있다. 그리고, 연산증폭기의 입력단자에는 디스플레이패널에 의해 연산증폭기의 입력단자에는 기생 커패시턴스(CP1, CP2)가 형성될 수 있고, 이를 통해 디스플레이패널에 의한 노이즈(VDN)가 유입될 수 있다.
커패시터(CM1, CM2)는 구동신호에 의해 충전될 수 있고, 접지전압으로 방전될 수 있다. 그리고, 커패시터(CM1, CM2)는 일 실시예에 따른 터치센싱장치가 측정하고자 하는 정전용량을 충전한 커패시터에 해당할 수 있다. 예를 들어, 커패시터(CM1, CM2)는 정전용량 방식의 터치패널에 포함되는 복수의 전극 사이에 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance)에 해당할 수 있다. 이 경우, 커패시터(CM1, CM2)는 복수의 전극의 교차 지점에서 생성되는 결합 정전용량 변화에 의해 전하가 충전 또는 방전되는 노드 커패시터에 해당하는 것으로 볼 수도 있다.
제1 적분회로(210_a)는 입력신호(Vin)를 차동 방식으로 전송받을 수 있고, 출력신호(Vout)를 출력할 수 있고, 출력신호(Vout)는 입력신호(Vin)를 적분한 값을 나타내는 것일 수 있다. 출력신호(Vout)에는 디스플레이패널로부터의 노이즈(VDN) 성분이 유입된 신호일 수 있다.
제1 적분회로(210_a)는 입력신호(Vin)을 차동 방식으로 전송받고, 출력신호(Vout)을 출력하기 때문에, 양 단자에 유입되는 디스플레이 노이즈(VDN)이 동일한 크기로 유입된 경우, 출력신호(Vout)에서의 노이즈 영향을 줄일 수 있다. 따라서, 터치 좌표를 계산하기 위한 센싱값은 차동 방식으로 수신한 입력신호에 의해 생성되는 것이 비교적 신뢰도가 높을 수 있다. 그러나, 디스플레이 노이즈(VDN)가 각 단자마다 다르게 유입되는 경우에는 출력신호(Vout)는 노이즈의 영향으로 인해 변조된 신호일 수 있다.
따라서, 제1 적분회로(210_a)는 제1 센싱전극(RXE_a)으로부터의 제1 입력신호 및 제2 센싱전극(RXE_b)로부터의 제2 입력신호를 차동 방식으로 공급받을 수 있고, 이를 적분하여 다른 회로로 공급할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 제2 적분회로의 예시도이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 제2 적분회로(210_b)는 커패시터(CM3), 피드백 커패시터(CF) 및 연산증폭기를 포함할 수 있다. 그리고, 연산증폭기의 입력단자에는 디스플레이패널에 의해 연산증폭기의 입력단자에는 기생 커패시턴스(CP3)가 형성될 수 있고, 이를 통해 디스플레이패널에 의한 노이즈(VDN)가 유입될 수 있다.
제2 적분회로(210_b)의 입력단자 중 하나는 센싱전극(RXE)과 연결될 수 있고, 특히 센싱전극(RXE) 중 제2 센싱전극(RXE_b)와 연결될 수 있다. 그리고, 제2 적분회로(210_b)의 입력단자 중 다른 하나는 도 8에 도시된 바와 같이 접지(Ground, GND)와 연결될 수 있고, 혹은 기 설정된 레퍼런스 신호를 발생시킬 수 있는 신호발생기(미도시)와 연결될 수 있다. 따라서, 제2 적분회로(210_b)는 제2 센싱전극(RXE_b)로부터의 제2 입력신호만을 적분한 값을 다른 회로로 공급할 수 있고, 또는 제2 입력신호와 기 설정된 레퍼런스 신호의 차이에 해당하는 신호를 적분한 후 이를 다른 회로로 공급할 수도 있다.
커패시터(CM3)는 구동신호에 의해 충전될 수 있고, 접지전압으로 방전될 수 있다. 그리고, 커패시터(CM3)는 일 실시예에 따른 터치센싱장치가 측정하고자 하는 정전용량을 충전한 커패시터에 해당할 수 있다. 예를 들어, 커패시터(CM3)는 정전용량 방식의 터치패널에 포함되는 복수의 전극 사이에 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance)에 해당할 수 있다. 이 경우, 커패시터(CM3)는 복수의 전극의 교차 지점에서 생성되는 결합 정전용량 변화에 의해 전하가 충전 또는 방전되는 노드 커패시터에 해당하는 것으로 볼 수도 있다.
제2 적분회로(210_b)는 입력신호(Vin)를 단일 방식으로 전송받을 수 있고, 출력신호(Vout)를 출력할 수 있고, 출력신호(Vout)는 입력신호(Vin)를 적분한 값을 나타내는 것일 수 있다. 출력신호(Vout)에는 디스플레이패널로부터의 노이즈(VDN) 성분이 유입된 신호일 수 있다.
제2 적분회로(210_b)와 같이 입력신호(Vin)를 단일 방식으로 전송받는 경우에는 두 신호의 차이를 이용하는 차동 방식과는 달리 외부로부터의 노이즈가 출력신호(Vout)에 직접적으로 영향을 받을 수 있다. 다시 말해서, 단일 방식은 차동 방식과 비교하여, 상대적으로 외부로부터의 노이즈에 따라 출력신호(Vout)의 값이 크게 변화할 수 있다. 따라서, 단일 방식으로 입력신호를 받고 신호를 출력하고, 이를 기준으로 디스플레이패널로부터 발생하는 노이즈의 양을 가늠할 수 있을 것이다.
따라서, 제2 적분회로(210_b)는 제2 센싱전극(RXE_b)로부터의 제2 입력신호를 단일 방식으로 공급받고 이를 적분한 값을 다른 회로로 공급할 수 있다. 그리고 이를 기준으로 노이즈의 양 판단의 기준이 되는 기준센싱값을 생성한다면, 노이즈의 양을 판단하는 다른 소자 또는 장치의 추가 없이 노이즈를 판단할 수 있으므로, 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치센싱장치의 구성도이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 터치센싱장치(200)는 수신회로(250), 필터회로(240) 및 노이즈판단회로(230)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 터치센싱장치(200)는 적분회로(210) 및 아날로그디지털컨버터(220) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
터치센싱장치(200)의 수신회로(250), 필터회로(240), 노이즈판단회로(230), 적분회로(210) 및 아날로그디지털컨버터(220)의 순서 및 배치는 도 9에 도시된 형태에 한정되지 않고, 다른 다양한 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에 따른 적분회로(210)는 제1 적분회로(210_a) 및 제2 적분회로(210_b)를 포함할 수 있다. 또한, 적분회로(210)는 터치패널(112)에 배치된 복수의 센싱전극(RXE)과 연결될 수 있으며, 아날로그디지털컨버터(Analog-Digital Converter, ADC, 220)와 연결될 수 있다.
제1 적분회로(210_a)는 제1 센싱전극(RXE_a)로부터의 제1 입력신호 및 제2 센싱전극(RXE_b)로부터의 제2 입력신호를 차동 방식으로 전송받을 수 있고, 이를 적분한 값을 아날로그디지털컨버터(220)로 전송할 수 있다. 여기서 제1 센싱전극(RXE_a) 및 제2 센싱전극(RXE_b)는 구동신호를 공급받는 제1 구동전극(TXE_a)와 커플링될 수 있다.
제2 적분회로(210_b)는 제2 센싱전극(RXE_b)로부터의 제2 입력신호를 단일 방식으로 전송받을 수 있고, 이를 적분한 값을 아날로그디지털컨버터(220)로 전송할 수 있다.
제1 센싱전극(RXE_a)로부터의 제1 입력신호 및 제2 센싱전극(RXE_b)로부터의 제2 입력신호는 디스플레이패널(111)로부터의 노이즈 성분이 유입된 신호일 수 있다.
일 실시예에 따른 아날로그디지털컨버터(Analog-Digital Converter, ADC)는 적분회로(210)와 연결될 수 있다. 아날로그디지털컨버터(220)는 아날로그 증폭 신호에 대한 아날로그-디지털 변환을 통해 디지털 데이터를 생성할 수 있다. 다시 말해서, 아날로그디지털컨버터(220)는 제1 적분회로(210_a) 및 제2 적분회로(210_b)로부터 입력신호의 적분한 값을 공급받을 수 있고, 이를 디지털 데이터로 변환할 수 있다.
여기서, 제1 입력신호 및 제2 입력신호를 차동 방식으로 이용하여 생성된 디지털 데이터는 제1 센싱값이라고 불릴 수 있고, 제2 입력신호를 단일 방식으로 이용하여 생성된 디지털 데이터는 기준센싱값이라고 불릴 수 있다. 즉, 아날로그디지털컨버터(220)는 제1 센싱값을 필터회로(240)로 전송할 수 있고, 기준센싱값을 노이즈판단회로(230)로 전송할 수 있다. 또는, 아날로그디지털컨버터(220)는 제1 센싱값을 수신회로(250)로 전송할 수 있고, 수신회로(250)가 제1 센싱값을 필터회로(240)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따른 노이즈판단회로(230)는 아날로그디지털컨버터(220)와 연결될 수 있고, 또한, 필터회로(240)와 연결될 수 있다. 또한, 노이즈판단회로(230)는 수신회로(250)와도 연결될 수 있다.
노이즈판단회로(230)는 아날로그디지털컨버터(220)로부터 기준센싱값을 전송받을 수 있다. 기준센싱값은 제2 센싱전극(RXE_b)로부터의 제2 입력 신호를 단일 방식으로 센싱하여 생성된 디지털 신호로, 노이즈 성분이 잘 나타나 있는 데이터일 수 있다. 따라서, 노이즈판단회로(230)는 기 설정된 레퍼런스 값과 기준센싱값을 상호 비교하여 노이즈의 양을 판단할 수 있다. 다시 말해서, 기준센싱값을 통해서 제1 센싱값에 포함된 노이즈의 양을 판단할 수 있게 되는 것이고, 노이즈판단회로(230)는 노이즈의 양에 근거하여, 필터회로(240)를 제어할 수 있는 것이고, 구체적으로는 필터회로(240)의 필터 계수를 조정하여 제1 센싱값의 필터링 정도를 제어할 수 있다. 또한, 노이즈판단회로(230)는 필터회로(240)를 제어하기 위해 필터제어신호를 필터회로(240)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따른 필터회로(240)는 아날로그디지털컨버터(220)와 연결될 수 있고, 노이즈판단회로(230)와 연결될 수 있다. 또는 필터회로(240)는 아날로그디지털컨버터(220)와 수신회로(250)를 통해 연결될 수도 있다. 필터회로(240)는 아날로그디지털컨버터(220)로부터 제1 센싱값을 전송받을 수 있고, 필터링을 수행할 수 있다. 또는 필터회로는 아날로그디지털컨버터(220)로부터 제1 센싱값을 전송받은 수신회로(250)로부터 제1 센싱값을 전송받을 수 있고, 수신회로(250)로부터 전송받은 제1 센싱값에 대해 필터링을 수행할 수 있다. 또한, 필터회로(240)는 노이즈판단회로(230)로부터 필터제어신호를 전송받을 수 있고, 이에 따라 필터회로(240)의 필터 계수가 조정될 수 있다. 필터 계수가 조정됨에 따라 제1 센싱값이 필터링되는 정도가 조정될 수 있다. 구체적으로, 노이즈판단회로(230)에서 노이즈의 양이 상대적으로 많다고 판단되면, 필터회로(240)에서 제1 센싱값이 필터링 되는 정도가 크게 조정될 수 있고, 노이즈의 양이 상대적으로 적다고 판단되면, 필터회로(240)에서 제1 센싱값이 필터링 되는 정도가 작게 조정될 수 있다.
필터회로(240)는 제1 센싱값을 기 설정된 베이스라인(baseline)과의 차이값을 이용하여 필터링을 수행할 수 있다. 여기서 베이스라인이란, 사용자가 터치패널에 아무런 입력을 하지 않고 외부로부터의 노이즈의 영향도 없는 경우, 터치 센서(터치 전극)에서 감지되는 값이 일정한데, 이러한 일정한 값을 베이스라인이라고 한다. 즉, 베이스라인은 터치패널에 아무런 입력이 없는 상태에서의 기본적인 입력 값일 수 있다. 이러한 베이스라인과 제1 센싱값의 차이를 이용하여 노이즈 필터링을 수행한다면, 실제로 입력된 터치(또는 노이즈를 포함)에 대응되는 값을 이용하여 필터링을 수행하는 것이므로, 처리하는 데이터의 양이 줄어들어, 전력 소모나 발열에 있어서 상대적으로 장점을 가질 수 있다.
필터회로(240)의 필터링 정도를 조정하는 것은 노이즈판단회로(230)에 의해 판단되는 노이즈의 양에 따라 유동적으로 변할 수 있는 것이므로, 터치에 노이즈가 유입되지 않은 경우뿐만 아니라, 노이즈가 많이 유입된 경우에도 유동적으로 노이즈를 제거함으로써 터치 성능의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 터치패널(112)에 존재하는 센싱전극을 이용하여 노이즈의 양을 판단하는 것이므로, 별도의 장치 추가 없이 이루어질 수 있고, 이는 디스플레이 모듈 또는 장치의 소형화에 있어서 유리한 효과가 있을 수 있다.
필터회로(240)에서 필터링된 제1 센싱값은 이후, 터치 좌표 계산 등에 이용될 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치센싱방법의 순서도이다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 터치센싱방법은 터치패널(112)을 통해 입력신호가 입력되고, 필터회로(240)에 베이스라인이 설정하는 단계(S310)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 터치센싱방법은 제1 센싱전극 및 제2 센싱전극에 터치가 입력되는 단계를 포함할 수 있다. 제1 센싱전극으로부터의 제1 입력신호 및 제2 센싱전극으로부터의 제2 입력신호는 로 데이터(Raw Data)라고 불릴 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 터치센싱방법은 필터회로에 베이스라인을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 제1 입력신호 및 제2 입력신호에는 노이즈가 유입되어 있을 수 있고, 노이즈는 디스플레이패널에 의해 생성된 것일 수 있다. 또한, 노이즈는 디스플레이패널의 화면 패턴에 따라 그 양이 달라질 수 있다.
일 실시예에 따른 터치센싱방법은 입력신호를 계산 및 이용하여 센싱값을 생성하는 단계(S320)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 터치센싱방법은 제1 센싱전극으로부터의 제1 입력신호와 제2 센싱전극으로부터의 제2 입력신호를 차동 방식으로 이용하여 제1 센싱값을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 터치센싱방법은 제2 센싱전극으로부터의 제2 입력신호를 단일 방식으로 이용하여 기준센싱값을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 센싱전극은 터치패널에서 엣지에 위치한 센싱전극일 수 있고, 제1 센싱전극과 제2 센싱전극은 서로 인접한 위치에 배치될 수 있다.
여기서, 기준센싱값은 제2 입력신호만을 이용하여 생성될 수도 있고, 제2 입력신호와 기 설정된 레퍼런스 신호의 차이 신호를 이용하여 생성될 수도 있다. 어느 쪽을 이용하든, 기준센싱값은 노이즈 유입에 따라 값이 크게 변경될 수 있다는 공통점이 존재한다고 볼 수 있다.
일 실시예에 따른 터치센싱방법은 노이즈의 양을 판단하는 단계(S330)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 터치센싱방법은 기준센싱값을 이용하여 제1 센싱값의 노이즈의 양을 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 기준센싱값을 제2 입력신호를 단일 방식으로 입력받아 생성된 데이터로서, 노이즈의 양에 따라 변화할 수 있고, 다시 말해서, 기준센싱값을 노이즈의 양에 의존적이라고 볼 수 있다. 이에 따라, 기준센싱값을 통해서 제1 센싱값에 포함된 노이즈의 양을 확인할 수 있는 것이다.
일 실시예에 따른 터치센싱방법은 필터 계수를 조정하는 단계(S340)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 터치센싱방법은 노이즈의 양에 따라 노이즈필터의 필터 계수를 조정하는 단계를 포함할 수 있고, 노이즈의 양이 많다면, 필터링 정도는 크게 조정될 수 있고, 노이즈의 양이 적다면 필터링 정도는 작게 조정될 수 있다.
일 실시예에 따른 터치센싱방법은 센싱값에 대한 필터링을 수행하는 단계(S350)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 터치센싱방법은 필터 계수가 조정된 노이즈필터로 제1 센싱값의 필터링을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 노이즈의 양에 따라 필터 계수가 조정되므로, 노이즈의 양에 따라 적응적으로 대응할 수 있으며, 새로운 장치의 추가 없이 노이즈의 양을 판단할 수 있는 것으로서, 디스플레이 모듈 및 장치의 소형화에 유리하다고 할 수 있다.
여기서 제1 센싱값의 필터링은 기 설정된 베이스라인의 차이값을 이용하여 필터링이 수행될 수 있다. 이는 필터링 수행 시 처리 데이터의 양을 감소시켜 전력 소모 및 장치의 발열 완화의 효과를 기대할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치센싱방법은 터치 좌표를 계산하는 단계(S360)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 필터링된 제1 센싱값을 이용하여 터치 좌표를 계산할 수 있고, 노이즈의 영향이 존재하지 않는 데이터로 터치 좌표를 계산하기 때문에, 터치 성능 향상 및 신뢰성을 향상한다는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (17)

  1. 제1 센싱전극에 입력된 제1 입력신호 및 제2 센싱전극에 입력된 제2 입력신호를 이용하여 차동 방식(differential mode)으로 생성된 제1 센싱값을 공급받는 수신회로; 및
    상기 제2 입력신호를 이용하여 생성된 기준센싱값을 공급받고, 상기 기준센싱값을 이용하여 상기 제1 센싱값의 노이즈의 양을 판단하는 노이즈판단회로;
    를 포함하는, 터치센싱장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱값의 필터링을 수행하는 필터회로;
    를 추가로 포함하는, 터치센싱장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 노이즈판단회로는 상기 노이즈의 양에 따라 상기 필터회로의 필터계수를 조정하는, 터치센싱장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱전극 및 상기 제2 센싱전극과 차동 방식으로 연결된 제1 적분회로; 및
    상기 제2 센싱전극과 단일 종단 방식(single-ended mode)으로 연결된 제2 적분회로;
    를 추가로 포함하는, 터치센싱장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 적분회로로부터 상기 제1 입력신호를 적분한 값 및 상기 제2 적분회로로부터 상기 제2 입력신호를 적분한 값을 전송받는 아날로그디지털컨버터를 포함하는, 터치센싱장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱전극 및 상기 제2 센싱전극은 구동신호를 공급받는 제1 구동전극과 커플링(coupling)된, 터치센싱장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 센싱전극은 터치 패널에서의 복수의 센싱전극 중 엣지에 위치한, 터치센싱장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱전극 및 상기 제2 센싱전극은 서로 인접하게 위치한, 터치센싱장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱전극 및 상기 제2 센싱전극은 디스플레이 패널 위에 배치되는, 터치센싱장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 노이즈는 상기 제1 센싱전극 및 상기 제2 센싱전극과 상기 디스플레이 패널 사이에 형성되는 기생 커패시턴스에 의해 발생하는 것을 포함하는, 터치센싱장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 OLED(Organic Light-Emitting Diode) 패널이고, 상기 기생 커패시턴스는 상기 OLED 패널의 캐소드층에 의해 형성되는, 터치센싱장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 노이즈의 양은 상기 디스플레이 패널의 화면 패턴에 따라 달라지는, 터치센싱장치.
  13. 제1 센싱전극 및 제2 센싱전극에 터치가 입력되는 단계;
    상기 제1 센싱전극에 입력된 제1 입력신호 및 상기 제2 센싱전극에 입력된 제2 입력신호를 이용하여 차동 방식(differential mode)으로 제1 센싱값을 생성하는 단계;
    상기 제2 입력신호를 이용하여 기준센싱값을 생성하는 단계; 및
    상기 기준센싱값을 이용하여 상기 제1 센싱값의 노이즈 양을 판단하는 단계;
    를 포함하는, 터치센싱방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기준센싱값을 이용하여 상기 제1 센싱값의 노이즈 양을 판단하는 단계는, 상기 기준센싱값과 기 설정된 베이스라인(baseline)의 차이값을 이용하여 상기 노이즈 양을 판단하는, 터치센싱방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 노이즈 양에 따라 노이즈필터의 필터 계수를 조정하는 단계; 및
    상기 필터 계수가 조정된 노이즈필터로 상기 제1 센싱값의 필터링을 수행하는 단계;
    를 추가로 포함하고,
    상기 제1 센싱값의 필터링을 수행하는 단계는, 상기 제1 센싱값과 기 설정된 베이스라인(baseline)의 차이값을 이용하여 필터링을 수행하는, 터치센싱방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 기준센싱값은 상기 제2 입력신호 및 기 설정된 레퍼런스 신호의 차이를 이용하여 생성되는, 터치센싱방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 노이즈의 양은 상기 제1 센싱전극 및 상기 제2 센싱전극과 인접하게 배치된 디스플레이 패널에서의 화면 패턴에 따라 달라지고, 상기 기준센싱값은 상기 노이즈의 양에 의존하는, 터치센싱방법.
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