KR101461036B1 - 터치 센서 구동 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 적응적으로 터치 노드별 기준 범위를 설정하여 터치 유무 판단에 적용함으로써 터치 감도 및 정확도를 향상시킬 수 있는 터치 센서 구동 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 터치 센서 구동 장치는 터치 센서와; 상기 터치 센서를 구동함과 아울러 상기 터치 센서로부터 수신되는 채널별 리드아웃 신호를 이용하여 터치 노드별 로우 데이터를 검출하여 출력하는 리드아웃 회로와; 상기 리드아웃 회로로부터의 터치 노드별 로우 데이터를 미리 설정된 동일한 기준값과 비교하여 1차적으로 터치 유무를 판단하고, 상기 로우 데이터가 상기 기준값보다 작으면 상기 기준값보다 작고 외부 환경 조건을 고려하여 상기 터치 노드별로 미리 설정된 기준 범위와 상기 로우 데이터를 비교하여 2차적으로 터치 유무를 판단하며, 터치가 없는 다수의 프레임 동안 상기 터치 노드별로 로우 데이터를 수집하고 수집된 로우 데이터를 이용하여 상기 기준 범위를 상기 터치 노드별로 재설정하고, 상기 터치 유무 판단 결과에 따라 터치 좌표를 산출하여 출력하는 신호 프로세서를 구비한다.

Description

터치 센서 구동 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING TOUCH SENSOR}
본원 발명은 터치 센서 구동 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 적응적으로 터치 노드별 기준 범위를 설정하여 터치 유무 판단에 적용함으로써 터치 감도 및 정확도를 향상시킬 수 있는 터치 센서 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.
오늘날 각종 표시 장치의 화면상에서 터치로 정보 입력이 가능한 터치 센서가 컴퓨터 시스템의 정보 입력 장치로 널리 적용되고 있다. 터치 센서는 사용자가 손가락 또는 스타일러스를 통해 화면을 단순히 터치하여 표시 정보를 이동시키거나 선택하므로, 남녀노소 누구나 쉽게 사용할 수 있다.
터치 센서 구동 장치는 표시 장치 상의 터치 센서에서 발생된 터치 및 터치 위치를 감지하여 터치 정보를 출력하고, 컴퓨터 시스템은 터치 정보를 분석하여 명령을 수행한다. 표시 장치로는 액정 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기 발광 다이오드 표시 장치 등과 같은 평판 표시 장치가 주로 이용된다. 터치 센서 기술로는 센싱 원리에 따라 저항막 방식, 커패시티브(Capacitive) 방식, 광학 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 전자기 방식 등이 존재한다.
터치 센서는 패널 형태로 제작되어서 표시 장치의 상부에 부착되는 온-셀 터치 센서(On-cell Touch Sensor)로 구성되거나, 표시 장치의 화소 매트릭스 내에 내장되는 인-셀 터치 센서(In-cell Touch Sensor)로 구성된다. 터치 센서로는 포토 트랜지스터를 이용하여 광세기에 따라 터치를 인식하는 포토 터치 센서와, 커패시티브 가변에 따라 터치를 인식하는 커패시티브 터치 센서가 주로 이용된다.
일반적으로, 터치 센서 구동 장치에서 리드아웃 IC(Integrated Circuit)는 터치 센서를 구동함과 아울러 터치 센서로부터 수신되는 리드아웃 신호를 이용하여 로우 데이터(Row Data)를 검출한다. 신호 프로세서인 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Control Unit; MCU)은 로우 데이터를 기준값과 비교하여 터치 유무를 판단하고 터치 좌표를 산출하여 호스트 컴퓨터로 전송한다. 호스트 컴퓨터는 터치 좌표에 해당하는 명령을 수행한다.
터치 센서를 갖는 표시 장치에서는 표시 장치로부터 발생된 노이즈 성분이 터치 센서로 유입되어 터치 센서의 리드아웃 신호에 포함된다. 노이즈 성분을 감소시키기 위한 노이즈 필터를 사용하더라도 로우 데이터에는 노이즈 성분이 잔존한다. 표시 장치의 노이즈 성분이 화상에 따라 가변하므로 터치 노드의 리드아웃 신호로부터 검출된 로우 데이터도 프레임마다 가변하기도 한다. 또한, 터치 센서의 외부 환경 조건 및 터치 노드의 위치에 따라 터치 노드별로 로우 데이터가 가변할 수 있다.
그러나, 종래의 MCU는 각 터치 노드에 대한 로우 데이터를 미리 설정된 동일한 기준값과 비교하여 터치 유무를 판단함에 따라 주변 환경의 노이즈에 따라 로우 데이터가 가변하는 경우 실제 터치를 했음에도 불구하고 터치를 감지하지 못하는 경우가 발생함으로써 터치 센싱 감도 및 정확도가 저하되는 문제점이 있다.
본원 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본원 발명이 해결하려는 과제는 적응적으로 터치 노드별 기준 범위를 설정하여 터치 유무 판단에 적용함으로써 터치 감도 및 정확도를 향상시킬 수 있는 터치 센서 구동 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 구동 장치는 터치 센서와; 상기 터치 센서를 구동함과 아울러 상기 터치 센서로부터 수신되는 채널별 리드아웃 신호를 이용하여 터치 노드별 로우 데이터를 검출하여 출력하는 리드아웃 회로와; 상기 리드아웃 회로로부터의 터치 노드별 로우 데이터를 미리 설정된 동일한 기준값과 비교하여 1차적으로 터치 유무를 판단하고, 상기 로우 데이터가 상기 기준값보다 작으면 상기 기준값보다 작고 외부 환경 조건을 고려하여 상기 터치 노드별로 미리 설정된 기준 범위와 상기 로우 데이터를 비교하여 2차적으로 터치 유무를 판단하며, 터치가 없는 다수의 프레임 동안 상기 터치 노드별로 로우 데이터를 수집하고 수집된 로우 데이터를 이용하여 상기 기준 범위를 상기 터치 노드별로 재설정하고, 상기 터치 유무 판단 결과에 따라 터치 좌표를 산출하여 출력하는 신호 프로세서를 구비한다.
상기 신호 프로세서는 상기 터치 유무 판단 및 상기 기준 범위 재설정을 위한 터치 판단부와; 상기 터치 좌표를 산출하는 터치 좌표 산출부와; 상기 터치 좌표 출력을 중계하는 인터페이스부를 구비한다.
상기 터치 판단부는 전원이 턴-온되는 경우 및 터치 무 상태가 일정 시간 지속되는 경우 적어도 하나의 경우로 판단되면 상기 기준 범위를 재설정한다.
상기 터치 판단부는 터치가 없는 다수의 프레임동안 수집된 터치 노드별 로우 데이터를 이용하여 터치 노드별 평균값, 최소값 및 최대값을 산출하고, 상기 터치 노드별 평균값과 최소값과의 차이 및 상기 터치 노드별 평균값과 최대값과의 차이 중 적어도 하나를 이용하여 상기 기준 범위를 재설정한다.
상기 터치 판단부는 상기 터치 노드별 로우 데이터를 상기 기준값과 비교하여 상기 기준값 이상이면 터치 유 상태로 판단하고, 상기 로우 데이터가 상기 기준값 보다 작으면 상기 기준 범위와 비교하여 상기 로우 데이터가 상기 기준 범위 이내이면 터치 유 상태로 판단하고, 상기 로우 데이터가 상기 기준 범위 보다 작으면 터치 무 상태로 판단한다.
상기 터치 판단부는 상기 기준 범위 재설정시 상기 로우 데이터가 터치로 판단되면 재설정된 기준 범위를 버리고 이전에 설정된 기준 범위를 이용한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서 구동 방법은 터치 센서를 구동하면서 상기 터치 센서로부터 수신되는 채널별 리드아웃 신호를 이용하여 터치 노드별 로우 데이터를 검출하여 출력하는 단계와; 터치 여부 판단시 이용되는 기준 범위 재설정 수행 여부를 판단하는 단계와; 상기 기준 범위 재설정 수행시, 터치가 없는 다수의 프레임 동안 상기 터치 노드별로 로우 데이터를 수집하고 수집된 로우 데이터를 이용하여 상기 기준 범위를 상기 터치 노드별로 재설정하는 단계와; 상기 기준 범위 재설정 미수행시 및 상기 기준 범위 재설정 후, 상기 터치 노드별 로우 데이터를 미리 설정된 동일한 기준값과 비교하여 1차적으로 터치 유무 상태를 판단하는 단계와; 상기 로우 데이터가 상기 기준값보다 작으면, 상기 기준값보다 작고 외부 환경 조건을 고려하여 상기 터치 노드별로 설정된 기준 범위와 비교하여 2차적으로 터치 유무 상태를 판단하는 단계와; 상기 터치 유 상태로 판단된 터치 로우 데이터를 이용하여 터치 좌표를 산출하여 출력하는 단계를 포함한다.
상기 기준 범위 재설정 수행 여부를 판단하는 단계는, 전원이 턴-온되는 경우 및 터치 무 상태가 일정 시간 지속되는 경우 적어도 하나의 경우로 판단되면 상기 기준 범위를 재설정을 수행하는 것으로 판단하여 상기 기준 범위 재설정 단계로 진행하고, 나머지 경우에는 상기 터치 유무를 판단하는 단계로 진행한다.
상기 기준 범위를 재설정하는 단계는, 터치가 없는 상기 다수의 프레임동안 수집된 터치 노드별 로우 데이터를 이용하여 터치 노드별 평균값, 최소값 및 최대값을 산출하고, 상기 터치 노드별 평균값과 최소값과의 차이 및 상기 터치 노드별 평균값과 최대값과의 차이 중 적어도 하나를 이용하여 상기 기준 범위로 재설정한다.
상기 터치 여부를 판단하는 단계는, 상기 터치 노드별 로우 데이터를 상기 기준값과 비교하여 상기 기준값 이상이면 터치 유 상태로 판단하고, 상기 로우 데이터가 상기 기준값 보다 작으면 상기 기준 범위와 비교하여 상기 로우 데이터가 상기 기준 범위 이내이면 터치 유 상태로 판단하고, 상기 로우 데이터가 상기 기준 범위 보다 작으면 터치 무 상태로 판단한다.
본 발명은 상기 기준 범위 재설정 단계 이후에 상기 로우 데이터가 터치로 판단되면 재설정된 기준 범위를 버리고 이전에 설정된 기준 범위를 이용한다.
본 발명은 상기 1차적으로 터치 유무 상태를 판단하는 단계 바로 이전에, 상기 로우 데이터를 상기 기준값보다 작은 베이스값과 비교하여, 상기 로우 데이터가 상기 베이스값 보다 작으면 터치 무 상태로 판단하고 상기 로우 데이터와 상기 기준값을 비교하는 단계로 진행하지 않고 리턴하는 단계를 추가로 포함한다.
본원 발명에 따른 터치 센서 구동 장치 및 방법은 가변되는 로우 데이터를 기준값과 비교함과 아울러 터치 노드별 특성 및 외부 환경을 고려하여 터치 노드별로 설정된 기준 범위와 더 비교하여 터치 유무를 판단함으로써 터치 센싱 감도 및 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 로우 데이터와 비교하기 위한 터치 노드별 기준 범위를 수시로 업데이트함으로써 노이즈 등과 같은 외부 환경 변화에도 적응적으로 터치 센싱 감도 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 구동 장치를 포함하는 표시 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 터치 센서의 구조를 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 구동 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 구동 방법을 단계적으로 나타낸 플로우 챠트이다.
도 5는 각 터치 노드별 평균 로우 데이터를 검출하는 방법을 예를 들어 나타낸 테이블이다.
도 6a 및 도 6b는 종래 및 본 발명에서 터치 유무 상태를 판단하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 구동 장치를 포함하는 표시 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 터치 센서(20)의 구조를 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 터치 센서 구동 장치를 갖는 표시 장치는 표시 패널(10)과, 표시 패널(10)을 구동하는 데이터 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(14)를 포함하는 패널 구동부(16)와, 패널 구동부(16)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(18)와, 표시 패널(10) 상의 터치 센서(20)와, 터치 센서(20)를 구동하는 터치 컨트롤러(30)를 구비한다. 타이밍 컨트롤러(18) 및 터치 컨트롤러(30)는 호스트 컴퓨터(50)와 접속된다.
타이밍 컨트롤러(18) 및 데이터 드라이버(12)는 각각의 IC(Integrated Circuit)로 집적화되거나, 타이밍 컨트롤러(18)가 데이터 드라이버(12) 내에 내장되어 하나의 IC로 집적화될 수 있다. 터치 컨트롤러(30) 및 타이밍 컨트롤러(18)도 각각의 IC로 집적화되거나, 터치 컨트롤러(30)가 타이밍 컨트롤러(18)에 내장되어 하나의 IC로 집적화될 수 있다.
표시 패널(10)은 다수의 화소들이 배열된 화소 어레이를 포함한다. 화소 어레이는 포인터 또는 커서를 포함하는 그래픽 사용자 인터페이스(Grapic User Interface; GUI) 및 기타 영상을 표시한다. 표시 패널(10)로는 액정 표시 패널(이하, 액정 패널), 플라즈마 디스플레이 패널, 유기 발광 다이오드 표시 패널과 같은 평판 표시 패널이 주로 이용될 수 있다. 이하에서는 액정 패널을 예로 들어 설명하기로 한다.
표시 패널(10)로 액정 패널이 이용되는 경우, 표시 패널(10)은 컬러 필터 어레이가 형성된 컬러 필터 기판과, 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 박막 트랜지스터 기판과, 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터 기판 사이의 액정층과, 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터 기판의 외측면에 각각 부착된 편광판을 구비한다. 표시 패널(10)은 다수의 화소들이 배열된 화소 매트릭스를 통해 영상을 표시한다. 각 화소는 데이터 신호에 따른 액정 배열의 가변으로 광투과율을 조절하는 적, 녹, 청 서브화소의 조합으로 원하는 색을 구현한다. 각 서브화소는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 병렬 접속된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극에 공급된 공통 전압(Vcom)과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다. 액정층은 TN(Twisted Nematic) 모드 또는 VA(Vertical Alignment) 모드와 같이 수직 전계에 의해 구동되거나, IPS(In-Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같이 수평 전계에 의해 구동된다.
데이터 드라이버(12)는 타이밍 컨트롤러(18)로부터의 데이터 제어 신호 에 응답하여 타이밍 컨트롤러(18)로부터의 영상 데이터를 표시 패널(10)의 다수의 데이터 라인(DL)에 공급한다. 데이터 드라이버(12)는 타이밍 컨트롤러(18)로부터 입력되는 디지털 데이터를 감마 전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터 신호로 변환하여 각 게이트 라인(GL)이 구동될 때마다 데이터 신호를 데이터 라인(DL)으로 공급한다. 데이터 드라이버(12)는 적어도 하나의 데이터 IC로 구성되어 TCP, COF, FPC 등과 같은 회로 필름에 실장되어 표시 패널(10)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 표시 패널(10) 상에 실장될 수 있다.
게이트 드라이버(14)는 타이밍 컨트롤러(18)로부터의 게이트 제어 신호에 응답하여 표시 패널(10)의 박막 트랜지스터 어레이에 형성된 다수의 게이트 라인(GL)을 순차 구동한다. 게이트 드라이버(14)는 각 게이트 라인(GL)의 해당 스캔 기간마다 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급하고, 다른 게이트 라인(GL)이 구동되는 나머지 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다. 게이트 드라이버(14)는 적어도 하나의 게이트 IC로 구성되고 TCP(Tape Carrier Package), COF(Chip On Film), FPC(Flexible Print Circuit) 등과 같은 회로 필름에 실장되어 표시 패널(10)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 표시 패널(10) 상에 실장될 수 있다. 또한, 게이트 드라이버(14)는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 표시 패널(10)에 내에 내장되어 화소 어레이와 함께 박막 트랜지스터 기판 상에 형성될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(18)는 호스트 컴퓨터(50)로부터 입력된 영상 데이터를 신호 처리하여 데이터 드라이버(12)로 공급한다. 예를 들면, 타이밍 컨트롤러(18)는 액정의 응답 속도를 향상시키기 위하여 인접 프레임간의 데이터 차에 따라 오버슈트(Overshoot) 값 또는 언더슈트(Undershoot) 값을 부가하는 오버 드라이빙 구동으로 데이터를 보정하여 출력할 수 있다. 또한, 타이밍 컨트롤러(18)는 호스트 컴퓨터(50)으로부터 입력된 다수의 동기 신호, 즉 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 이네이블 신호, 도트 클럭을 이용하여 데이터 드라이버(12)의 구동 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호와, 게이트 드라이버(14)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호를 생성한다. 타이밍 컨트롤러(18)는 생성된 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호를 데이터 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(14)로 각각 출력한다. 데이터 제어 신호는 데이터 신호의 래치를 제어하는 소스 스타트 펄스 및 소스 샘플링 클럭과, 데이터 신호의 극성을 제어하는 극성 제어 신호와, 데이터 신호의 출력 기간을 제어하는 소스 출력 이네이블 신호 등을 포함한다. 게이트 제어 신호는 게이트 신호의 스캐닝을 제어하는 게이트 스타트 펄스 및 게이트 쉬프트 클럭과, 게이트 신호의 출력 기간을 제어하는 게이트 출력 이네이블 신호 등을 포함한다. 타이밍 컨트롤러(18)는 동기 신호(수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync) 등)을 터치 컨트롤러(30)로 공급하여 액정 패널(10)의 구동 타이밍과 터치 센서(20)의 구동 타이밍이 연동하도록 터치 컨트롤러(30)의 구동 타이밍을 제어할 수 있다.
터치 센서(20)는 사용자 터치를 감지하여 사용자가 표시 패널(10)에 표시된 GUI와 대화할 수 있게 한다. 터치 센서(20)는 인체나 스타일러스와 같은 도전체가 터치할 때 소량의 전하가 터치점으로 이동하여 발생되는 커패시턴스의 변화를 감지하여 터치를 인식하는 커패시티브 타입의 터치 센서를 주로 이용한다. 터치 센서(20)는 표시 패널(10) 상에 부착되거나, 표시 패널(10)의 화소 어레이 내에 내장될 수 있다.
예를 들면, 표시 패널(10) 상에 부착되는 커패시티브 타입의 터치 센서(20)는 도 2와 같이 가로 방향으로 배치된 다수의 제1 센싱 전극들(22)이 전기적으로 접속되어 구성된 다수의 스캔 라인(또는 송신 라인)(TX1~TXn)과, 세로 방향으로 배치된 다수의 제2 센싱 전극들(24)이 전기적으로 접속되어 구성된 다수의 리드아웃 라인(또는 수신 라인)(RX1~RXm)을 구비한다. 제1 및 제2 센싱 전극(22, 24) 각각은 주로 마름모형으로 형성되며, 다른 여러가지 모양으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 센싱 전극(22, 24)은 터치 컨트롤러(30)에 의해 구동되어 프린지 전계(Fringe Field)에 의해 커패시턴스를 형성하고, 터치 센서(20)를 터치하는 전도성 터치 물체와의 커패시터를 형성하여 커패시턴스를 변화시킴으로써 터치 여부를 나타내는 리드아웃 신호를 터치 컨트롤러(30)로 출력한다.
터치 컨트롤러(30)는 터치 센서(20)의 스캔 라인(TX1~TXN)에 구동 신호를 공급함과 아울러 터치 센서(20)의 리드아웃 라인(RX1~RXm)으로부터 출력되는 리드아웃 신호를 이용하여 터치 노드별로(채널별로) 터치 여부를 판단하고, 그 결과에 따라 터치 좌표를 산출하여 호스트 컴퓨터(50)로 공급한다.
터치 컨트롤러(30)는 터치 센서(20)의 스캔 라인(TX1~TXN)을 구동할 때마다 리드아웃 라인(RX1~RXm)으로부터 채널별로 수신되는 리드아웃 신호를 디지털 로우 데이터로 변환하여 터치 노드별로 로우 데이터를 출력한다. 터치 컨트롤러(30)는 터치 노드별 로우 데이터를 미리 설정된 기준값과 비교하여 1차적으로 터치 유무를 판단한 다음, 로우 데이터가 기준값 보다 작은 경우 노이즈 등과 같이 외부 환경 조건을 고려하여 적응적으로 설정된 터치 노드별 기준 범위와 비교하여 2차적으로 터치 유무를 판단한다. 이에 대한 구체적인 방법은 후술하기로 한다. 이에 따라, 터치 센싱 감도 및 정확도가 향상된다.
터치 여부 판단시 기준이 되는 기준값과 터치 노드별 기준 범위는 터치 센서(20)의 설계 및 구동 조건 등과 같은 고유 특성에 맞게 설계자에 의해 미리 설정되어 내부 레지스터에 저장된다. 또한, 터치 노드별 기준 범위는 전원이 턴-온될 때마다 기준 범위 설정 단계를 통해 재설정되어 업데이트된다. 아울러, 터치 노드별 기준 범위는 터치 센서(20)로부터 터치가 일정 시간 이상이 검출되지 않는 경우에도 추가적인 기준 범위 설정 단계를 통해 재설정되어 업데이트 될 수 있다. 터치 노드별 기준 범위는 터치가 없는 상태에서 다수의 프레임동안 터치 노드별로 수집된 로우 데이터의 평균값, 최소값, 최대값 등을 이용하여 터치 노드별로 검출된다. 한편, 기준 범위 설정시 터치가 발생되면 재설정된 기준 범위는 버리고 이전에 설정된 기준 범위를 이용하여 터치 유무를 판단함으로써 터치로 인하여 기준 범위가 잘못 설정되는 것을 방지할 수 있다.
호스트 컴퓨터(50)는 영상 데이터 및 다수의 동기 신호를 타이밍 컨트롤러(18)로 공급하고, 터치 컨트롤러(30)로부터 입력된 터치 좌표를 분석하여 사용자의 터치 동작에 대응하는 명령을 수행한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 구동 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3에서 터치 센서(20)와 호스트 컴퓨터(50) 사이에 접속된 터치 컨트롤러(30)는 리드아웃 IC(32)와 MCU(40)를 구비하고, MUC(40)는 터치 판단부(42), 터치 좌표 산출부(44), 인터페이스부(46)를 구비한다.
리드아웃 IC(32)는 터치 센서(20)의 스캔 라인(TX1~TXN)에 구동 신호를 공급함과 아울러 터치 센서(20)의 리드아웃 라인(RX1~RXm)으로부터 출력되는 리드아웃 신호를 이용하여 터치 노드별 로우 데이터를 검출한다.
MCU(40)는 리드아웃 IC(32)로부터의 로우 데이터를 이용하여 터치 여부를 판단하고, 그 결과에 따라 터치 좌표를 산출하여 호스트 컴퓨터(50)로 공급한다. 또한, MCU(40)는 수시로 터치 노드별 기준 범위를 재설정하여 업데이트한다.
터치 판단부(42)는 리드아웃 IC(32)로부터의 로우 데이터를 미리 설정된 기준값과 비교하여 1차적으로 터치 유무를 판단한다. 로우 데이터가 기준값 이상이면 터치 유 상태로 판단한다. 로우 데이터가 기준값 보다 작은 경우 노이즈 등과 같이 외부 환경 조건을 고려하여 적응적으로 설정된 터치 노드별 기준 범위와 로우 데이터를 비교하여 2차적으로 터치 유무를 판단한다. 로우 데이터가 기준 범위 내에 있으면 터치 유 상태로 판단하고, 기준 범위 보다 작으면 터치 무 상태로 판단한다. 이에 따라, 터치 센싱 감도 및 정확도가 향상된다.
터치 여부 판단시 기준이 되는 기준값과 터치 노드별 기준 범위는 터치 센서(20)의 설계 및 구동 조건 등과 같은 고유 특성에 맞게 설계자에 의해 미리 설정되어 MCU(40)의 내부 레지스터(미도시)에 저장된다. 또한, 터치 판단부(42)는 전원이 턴-온될 때마다 기준 범위 설정 단계를 수행하여 터치 노드별 기준 전압 범위를 적응적으로 재설정하여 업데이트 한다. 아울러, 터치 판단부(42)는 터치 무 상태가 일정 시간 이상 지속되는 경우 추가적인 기준 범위 설정 단계를 수행하여 기준 전압 범위를 재설정하여 업데이트 한다.
터치 판단부(42)는 터치가 없는 상태에서 다수의 프레임동안 터치 노드별로 로우 데이터를 수집하고, 수집된 로우 데이터의 평균값, 최소값, 최대값 등을 산출 및 이용하여 터치 노드별 기준 전압 범위를 설정한다. 예들 들면, 터치 노드별 기준 전압 범위는 터치 노드별 평균값과 최소값과 차이 또는 평균값과 최대값과의 차이로 설정된다.
한편, 터치 판단부(42)는 기준 범위 설정시 터치 유 상태가 발생되면 재설정된 기준 범위는 버리고 이전에 설정된 기준 범위를 이용하여 터치 유무를 판단한다.
터치 좌표 산출부(44)는 터치 판단부(42)로부터의 터치 유 상태인 터치 로우 데이터를 이용하여 터치 좌표값(XY 좌표값)을 산출하여 인터페이스부(46)를 통해 호스트 컴퓨터로 공급한다. 터치 좌표 산출부(44)는 터치 로우 데이터가 출력된 수신 라인(RX)의 위치 정보(X 좌표)와, 스캔되는 송신 라인(TX)의 위치 정보(Y 좌표)에 기초하여 터치 좌표값(XY 좌표)을 산출한다.
도 4는 도 3에 도시된 MCU(40)의 터치 판단부(42)에서 터치 유무를 판단하는 방법을 단계적으로 설명한 플로우 챠트이다.
먼저, 단계 102(S102)에서 터치 판단부(42)는 기준범위 재설정 수행 여부를 판단한다. 터치 판단부(42)는 전원이 턴-온될 때마다 기준범위를 재설정하는 것으로 판단함과 아울러 터치 무 상태가 일정 시간 이상 지속되면 기준범위를 재설정하는 것으로 판단하여 기준 범위를 재설정하는 단계 104(S104)로 진행하고, 상기 이외에는 기준범위를 재설정하지 않는 것으로 판단하여 터치 유무를 판단하는 단계 106(S106) 진행한다.
단계 104(S104)에서 터치 판단부(42)는 도 5와 같이 다수의 프레임 동안 터치 노드별 로우 데이터를 수집하고, 수집된 로우 데이터의 평균값을 산출한다. 또한, 터치 판단부(42)는 수집된 로우 데이터로부터 터치 노드별 최소값 및 최대값을 산출한다. 그리고, 터치 판단부(42)는 산출된 터치 노드별 평균값과 최소값과 차이 또는 평균값과 최대값과의 차이를 검출하여 터치 노드별 기준 범위로 재설정하여 레지스터에 미리 저장된 터치 노드별 기준 범위를 재설정된 기준 범위로 업데이트 하고 다음 단계 106(S106)로 진행한다. 이에 따라, 터치 노드별 기준 범위가 노이즈 등과 같이 외부 환경 조건을 고려하여 적응적으로 재설정되어 업데이트된다.
단계 106(S106)에서 터치 판단부(42)는 로우 데이터를 미리 설정된 기준값과 비교하여 1차적으로 터치 유무를 판단한다. 터치 판단부(42)는 로우 데이터가 기준값 이상이면 터치 유 상태로 판단하고 다음 단계 108(S108)로 진행하여 터치 유 상태로 판단된 터치 로우 데이터를 터치 좌표 산출부(44)로 출력한다. 반면에, 터치 판단부(42)는 로우 데이터가 기준값 보다 작은 경우 다음 단계 108(S108)로 진행한다. 한편, 터치 판단부(42)는 로우 데이터를 기준값과 비교하는 상기 단계 106(S106) 이전에 로우 데이터를 기준값 보다 작은 베이스값과 비교하여 로우 데이터가 베이스값 이상인 경우에만 단계 106(S106)으로 진행하고, 로우 데이터가 베이스값 보다 작은 경우에는 터치 무 상태로 판단하고 리턴하는 단계를 추가적으로 수행하기도 한다.
단계 110(S110)에서 터치 판단부(42)는 터치 노드별 기준 범위와 로우 데이터를 비교하여 2차적으로 터치 유무를 판단한다. 터치 판단부(42)는 로우 데이터가 기준 범위 내에 있으면 터치 유 상태로 판단하고, 단계 108(S108)로 진행하여 터치 유 상태로 판단된 터치 로우 데이터를 터치 좌표 산출부(44)로 출력한다. 반면에, 터치 판단부(42)는 로우 데이터가 기준 범위 보다 작으면 다음 단계 112(S112)로 진행하여 터치 무 상태로 판단하고 리턴한다.
도 6a 및 도 6b는 종래와 본원 발명에서 터치 유무 상태를 판단하는 과정을 나타낸 파형도이다.
도 6a를 참조하면, 각 터치 노드에 대한 로우 데이터를 기준값과 비교하여 기준값 이상인 경우에만 터치 유 상태로 판단되고, 표시 장치의 노이증 등의 영향으로 터치가 있었음에도 로우 데이터가 기준값 보다 작은 경우 터치 무 상태로 판단하여 터치를 검출하지 못하는 문제점이 있음을 알 수 있다.
도 6b를 참조하면, 각 터치 노드의 로우 데이터를 기준값과 1차적으로 비교하여 기준값 이상이면 터치 유 상태로 판단하고, 기준값 보다 작으면 로우 데이터를 기준 범위와 2차적으로 비교하여 기준 범위 내에 있으면 터치 유 상태로 판단하고 기준 범위 보다 작으면 터치 무 상태로 판단함으로써 노이즈 영향이 있더라도 터치를 정확하게 검출 할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 액정 패널 12: 데이터 드라이버
14: 게이트 드라이버 16: 패널 구동부
18: 타이밍 컨트롤러 20: 터치 센서
22: 제1 센싱 전극 24: 제2 센싱 전극
30: 리드아웃 컨트롤러 32: 리드아웃 IC
40: MCU 42: 터치 판단부
44: 터치 좌표 산출부 46: 인터페이스부
50: 호스트 컴퓨터

Claims (11)

  1. 터치 센서와;
    상기 터치 센서를 구동함과 아울러 상기 터치 센서로부터 수신되는 채널별 리드아웃 신호를 이용하여 터치 노드별 로우 데이터를 검출하여 출력하는 리드아웃 회로와;
    상기 리드아웃 회로로부터의 터치 노드별 로우 데이터를 미리 설정된 동일한 기준값과 비교하여 1차적으로 터치 유무를 판단하고, 상기 로우 데이터가 상기 기준값보다 작으면 상기 기준값보다 작고 외부 환경 조건을 고려하여 상기 터치 노드별로 미리 설정된 기준 범위와 상기 로우 데이터를 비교하여 2차적으로 터치 유무를 판단하며, 터치가 없는 다수의 프레임 동안 상기 터치 노드별로 로우 데이터를 수집하고 수집된 로우 데이터를 이용하여 상기 기준 범위를 상기 터치 노드별로 재설정하고, 상기 터치 유무 판단 결과에 따라 터치 좌표를 산출하여 출력하는 신호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 프로세서는 상기 터치 유무 판단 및 상기 기준 범위 재설정을 위한 터치 판단부와; 상기 터치 좌표를 산출하는 터치 좌표 산출부와; 상기 터치 좌표 출력을 중계하는 인터페이스부를 구비하고,
    상기 터치 판단부는 전원이 턴-온되는 경우 및 터치 무 상태가 일정 시간 지속되는 경우 적어도 하나의 경우로 판단되면 상기 기준 범위를 재설정하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 프로세서는
    상기 터치가 없는 다수의 프레임동안 수집된 터치 노드별 로우 데이터를 이용하여 터치 노드별 평균값, 최소값 및 최대값을 산출하고, 상기 터치 노드별 평균값과 최소값과의 차이 및 상기 터치 노드별 평균값과 최대값과의 차이 중 적어도 하나를 이용하여 상기 기준 범위를 재설정하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 프로세서는
    상기 터치 노드별 로우 데이터를 상기 기준값과 비교하여 상기 기준값 이상이면 터치 유 상태로 판단하고,
    상기 로우 데이터가 상기 기준값 보다 작으면 상기 기준 범위와 비교하여 상기 로우 데이터가 상기 기준 범위 이내이면 터치 유 상태로 판단하고, 상기 로우 데이터가 상기 기준 범위 보다 작으면 터치 무 상태로 판단하며,
    상기 기준 범위 재설정시 상기 로우 데이터가 터치로 판단되면 재설정된 기준 범위를 버리고 이전에 설정된 기준 범위를 이용하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 프로세서는
    상기 로우 데이터를 상기 기준값과 비교하기 이전에, 상기 로우 데이터를 상기 기준값보다 작은 베이스값과 비교하여, 상기 로우 데이터가 상기 베이스값 보다 작으면 터치 무 상태로 판단하고, 상기 로우 데이터와 상기 기준값을 비교하는 동작을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 장치.
  7. 터치 센서를 구동하면서 상기 터치 센서로부터 수신되는 채널별 리드아웃 신호를 이용하여 터치 노드별 로우 데이터를 검출하여 출력하는 단계와;
    터치 여부 판단시 이용되는 기준 범위 재설정 수행 여부를 판단하는 단계와;
    상기 기준 범위 재설정 수행시, 터치가 없는 다수의 프레임 동안 상기 터치 노드별로 로우 데이터를 수집하고 수집된 로우 데이터를 이용하여 상기 기준 범위를 상기 터치 노드별로 재설정하는 단계와;
    상기 기준 범위 재설정 미수행시 및 상기 기준 범위 재설정 후, 상기 터치 노드별 로우 데이터를 미리 설정된 동일한 기준값과 비교하여 1차적으로 터치 유무 상태를 판단하는 단계와;
    상기 로우 데이터가 상기 기준값보다 작으면, 상기 기준값보다 작고 외부 환경 조건을 고려하여 상기 터치 노드별로 설정된 기준 범위와 비교하여 2차적으로 터치 유무 상태를 판단하는 단계와;
    상기 터치 유 상태로 판단된 터치 로우 데이터를 이용하여 터치 좌표를 산출하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 기준 범위 재설정 수행 여부를 판단하는 단계는
    전원이 턴-온되는 경우 및 터치 무 상태가 일정 시간 지속되는 경우 중 적어도 하나의 경우로 판단되면, 상기 기준 범위 재설정 단계로 진행하고, 나머지 경우에는 상기 터치 유무를 판단하는 단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 기준 범위를 재설정하는 단계는, 상기 터치가 없는 다수의 프레임 동안 수집된 터치 노드별 로우 데이터를 이용하여 터치 노드별 평균값, 최소값 및 최대값을 산출하고, 상기 터치 노드별 평균값과 최소값과의 차이 및 상기 터치 노드별 평균값과 최대값과의 차이 중 적어도 하나를 이용하여 상기 기준 범위를 재설정하고,
    상기 기준 범위 재설정 단계 이후에 상기 로우 데이터가 터치로 판단되면, 상기 2차적으로 터치 유무 상태를 판단하는 단계에서는 상기 재설정된 기준 범위를 버리고 이전에 설정된 기준 범위를 이용하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 터치 여부를 판단하는 단계는
    상기 터치 노드별 로우 데이터를 상기 기준값과 비교하여 상기 기준값 이상이면 터치 유 상태로 판단하고,
    상기 로우 데이터가 상기 기준값 보다 작으면 상기 기준 범위와 비교하여 상기 로우 데이터가 상기 기준 범위 이내이면 터치 유 상태로 판단하고, 상기 로우 데이터가 상기 기준 범위 보다 작으면 터치 무 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 1차적으로 터치 유무 상태를 판단하는 단계 바로 이전에, 상기 로우 데이터를 상기 기준값보다 작은 베이스값과 비교하여, 상기 로우 데이터가 상기 베이스값 보다 작으면 터치 무 상태로 판단하고 상기 로우 데이터와 상기 기준값을 비교하는 단계로 진행하지 않고 리턴하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 방법.
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