KR101475124B1

KR101475124B1 - 터치 스크린 구동 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101475124B1
Application number: KR1020120146816A
Authority: KR
Inventors: 강형원; 김범진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-12-22
Also published as: CN103870053A; US9348472B2; US20140168148A1; KR20140077719A; US9927936B2; US20160253005A1; CN103870053B

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 구동 장치는 Tx 채널들, 상기 Tx 채널들과 교차하는 Rx 채널들, 및 상기 Tx 채널들과 상기 Rx 채널들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함하는 터치 스크린; 상기 Tx 채널들에 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로; Rx 샘플링 클럭에 응답하여 상기 Rx 채널들을 통해 공급되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 Rx 구동회로; 및 상기 Rx 채널들 간 RC 딜레이 편차에 따라 상기 Rx 샘플링 클럭을 변조한 후 상기 Rx 구동회로에 공급하여 Rx 채널별로 상기 샘플링 타임을 다르게 제어하고, 상기 Rx 구동회로로부터 입력되는 상기 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표 정보를 포함한 터치 데이터를 출력하는 터치 콘트롤러를 포함한다.

Description

터치 스크린 구동 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING TOUCH SCREEN}

본 발명은 터치 스크린 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.

유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전기, 전자 기기 등의 통신을 가능하게 하여 사용자가 기기를 쉽게 자신이 원하는 대로 제어할 수 있게 한다. 이러한 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 최근, 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다.

최근, 터치 UI는 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있는 추세에 있으며, 나아가 가전 제품에도 확대 적용되고 있다. 터치 UI를 구현하기 위한 터치 스크린의 일예로서, 최근에는 터치 뿐 아니라 근접 여부도 센싱하고 멀티 터치(또는 근접) 각각을 인식할 수 있는 상호 용량(mutual capacitance) 방식의 터치 스크린이 각광받고 있다.

상호 용량 방식의 터치 스크린은 Tx 라인들, Tx 라인들과 교차되는 Rx 라인들, 및 Tx 라인들과 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함한다. 센서 노드들 각각은 상호 용량을 갖는다. 터치 스크린 구동 장치는 터치(또는 근접) 전후의 센서 노드들에 충전된 전압의 변화를 감지하여 전도성 물질의 접촉(또는 근접) 여부와 그 위치를 판단한다. 센서 노드에 충전된 전압을 센싱하기 위하여, Tx 구동회로는 Tx 라인들에 구동펄스를 인가하고, Rx 구동회로는 구동펄스와 동기하여 센서 노드의 미세한 전압 변화를 샘플링하고 아날로그-디지털 변환(Analog to Digital conversion)한다.

일반적으로 터치 스크린의 Tx 라인들과 Rx 라인들은 FPCB 상에 라우팅(routing)되어 터치 IC에 연결되므로, 각 Rx 채널별로 RC 딜레이 값이 상이하게 나타난다. Tx 라인들에 인가되는 구동펄스가 노이지(noisy)하고 각 Rx 채널별로 RC 딜레이 값이 상이하므로, 샘플링 회로에 입력되는 입력 신호(센서 노드 전압)의 트랜지션 타임(transition time)이 다르다. 여기서, 트랜지션 타임은 입력 신호가 과도 상태에서 포화 상태로 변하는 시점, 즉 입력 신호가 맥스 차지(max chage) 상태를 띠는 시점을 의미한다.

도 1의 't0'은 RX0 채널의 트랜지션 타임을, 't1'은 RX1 채널의 트랜지션 타임을, 't2'는 RX2 채널의 트랜지션 타임을, 't3'는 RX3 채널의 트랜지션 타임을 각각 나타낸다. 't0~t3'는 서로 다르다. 따라서, 도 1과 같이 동일한 타이밍으로 Rx 채널들(RX0~RX3)을 샘플링할 경우, Rx 채널에 따라 샘플링 편차가 발생한다. 즉, 도 1과 같이 동일한 타이밍에 같은 펄스폭으로 발생되는 Rx 샘플링 클럭들(SRx0~SRx3)을 이용하여 샘플링 타임을 모든 Rx 채널에 동일하게 적용할 경우, 터치 신호를 정확하게 검출할 수 없고 출력 노이즈로 인한 전체 SNR(Signal to Noise Ratio)이 감소하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 채널들 간 RC 딜레이 편차에 따라 샘플링 타임을 채널별로 다르게 하여 터치 신호를 정확히 검출하고 SNR을 높일 수 있도록 한 터치 스크린 구동 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 구동 장치는 Tx 채널들, 상기 Tx 채널들과 교차하는 Rx 채널들, 및 상기 Tx 채널들과 상기 Rx 채널들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함하는 터치 스크린; 상기 Tx 채널들에 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로; Rx 샘플링 클럭에 응답하여 상기 Rx 채널들을 통해 공급되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 Rx 구동회로; 및 상기 Rx 채널들 간 RC 딜레이 편차에 따라 상기 Rx 샘플링 클럭을 변조한 후 상기 Rx 구동회로에 공급하여 Rx 채널별로 상기 샘플링 타임을 다르게 제어하고, 상기 Rx 구동회로로부터 입력되는 상기 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표 정보를 포함한 터치 데이터를 출력하는 터치 콘트롤러를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따라 Tx 채널들, 상기 Tx 채널들과 교차하는 Rx 채널들, 및 상기 Tx 채널들과 상기 Rx 채널들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함하는 터치 스크린의 구동 방법에 있어서, 상기 Tx 채널들에 구동펄스를 공급하는 단계; 상기 Rx 채널들 간 RC 딜레이 편차에 따라 Rx 채널별로 샘플링 타임을 다르게 하기 위해 Rx 샘플링 클럭을 변조하는 단계; 상기 Rx 샘플링 클럭에 응답하여 상기 Rx 채널들을 통해 공급되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 단계; 및 상기 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표 정보를 포함한 터치 데이터를 출력하는 단계를 포함한다.

본 발명은 채널들 간 RC 딜레이 편차에 따라 샘플링 타임을 채널별로 다르게 하여 터치 신호를 정확히 검출하고 SNR을 높일 수 있다.

도 1은 채널간 RC 딜레이 편차로 인해 각 채널에서 트랜지션 타임이 달라지는 것을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 3은 도 2에서 터치 스크린 구동 장치를 보여 주는 도면이다.
도 4 내지 도 6은 터치 스크린과 표시패널의 다양한 실시예들을 보여 주는 도면들이다.
도 7은 터치 스크린에서 Rx 채널들 간에 RC 딜레이 차이가 발생되는 것을 보여주는 도면.
도 8은 RC 딜레이 차이에도 불구하고 모든 Rx 채널들에 대한 샘플링 타임을 동일하게 한 경우를 보여주는 도면.
도 9는 RC 딜레이 차이에 따라 Rx 채널별로 샘플링 타임을 다르게 한 경우를 보여주는 도면.
도 10a 내지 도 11은 샘플링 타임을 제어하기 위한 Rx 샘플링 클럭들의 조정 예들을 보여주는 도면들.
도 12 및 도 13은 RC 딜레이 편차에 따라 Rx 샘플링 클럭의 온 듀티를 자동으로 조정하기 위한 제어 구성 및 제어 흐름을 보여주는 도면들.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 이하의 설명에서, Tx 라인은 Tx 채널로, 그리고 Rx 라인을 Rx 채널로 혼용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다. 그리고, 도 3은 도 2에서 터치 스크린 구동 장치를 보여준다. 도 4 내지 도 6은 터치 스크린과 표시패널의 다양한 실시예들을 보여 주는 도면들이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(DIS), 디스플레이 구동회로(12,14), 타이밍 콘트롤러(20), 터치 스크린(TSP), 터치 스크린 구동회로(32,34), 터치 콘트롤러(30) 등을 포함한다.

본 발명의 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시소자(EleCarophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자 기반으로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시소자의 일 예로서 표시장치를 액정표시소자 중심으로 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.

표시패널(DIS)은 두 장의 기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(DIS)의 하부 기판에는 다수의 데이터라인들(D1~Dm, m은 자연수), 데이터라인들(D1~Dm)과 교차되는 다수의 게이트라인들(또는 스캔라인들)(G1~Gn, n은 자연수), 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함한다.

표시패널(DIS)의 픽셀들은 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성되어 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀들 각각의 액정셀은 화소전극에 인가되는 데이터전압과 공통전극에 인가되는 공통전압의 전압차에 따라 인가되는 전계에 의해 구동되어 입사광의 투과양을 조절한다. TFT들은 게이트라인(G1~Gn)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 턴-온되어 데이터라인(D1~Dm)으로부터의 전압을 액정셀의 화소전극에 공급한다.

표시패널(DIS)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 포함할 수 있다. 표시패널(DIS)의 하부 기판은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 블랙매트릭스와 컬러필터는 표시패널(DIS)의 하부 기판에 형성될 수 있다.

표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다.

표시패널(DIS)의 배면에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(DireCa type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(DIS)에 빛을 조사한다. 표시패널(DIS)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(VeRaical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다.

디스플레이 구동회로는 데이터 구동회로(12)와, 스캔 구동회로(14)를 포함하여 입력 영상의 비디오 데이터전압을 픽셀들에 기입한다. 데이터 구동회로(12)는타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 출력한다. 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다. 스캔 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(DIS)의 라인을 선택한다.

타이밍 콘트롤러(20)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 스캔 구동회로(14)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스캔 타이밍 제어신호와 데이터 타이밍 제어신호를 발생한다. 스캔 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate StaRa Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다.

터치 스크린(TSP)은 도 4와 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 접합되거나, 도 5와 같이 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 터치 스크린(TSP)의 센서 노드들(TSCAP)은 도 6과 같이 표시패널(DIS) 내에서 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부기판에 형성될 수 있다. 도 4 내지 도 6에서 "PIX"는 액정셀의 화소전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다.

터치 스크린(TSP)은 Tx 라인들(T1~Tj, j는 n 보다 작은 양의 정수), Tx 라인들(T1~Tj)과 교차하는 Rx 라인들(R1~Ri, i는 m 보다 작은 양의 정수), 및 Tx 라인들(T1~Tj)과 Rx 라인들(R1~Ri)의 교차부들에 형성된 i×j 개의 센서 노드들(TSCAP)을 포함한다.

터치 스크린 구동회로는 Tx 구동회로(32)와, Rx 구동회로(34)를 포함한다. 터치 스크린 구동회로는 Tx 라인들(T1~Tj)에 구동펄스를 공급하고 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 센서 노드(TSCAP)의 전압을 센싱하여 디지털 데이터로 변환한다. Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)는 하나의 ROIC(Read-out IC) 내에 집적될 수 있다.

Tx 구동회로(32)는 터치 콘트롤러(30)로부터 입력된 셋업신호(SUTx)에 응답하여 Tx 채널을 설정하고, 설정된 Tx 채널에 연결된 Tx 라인들(T1~Tj)에 구동펄스를 공급한다. 하나의 Tx 라인에 센서 노드(TSCAP)가 j 개 연결되어 있다면, 구동펄스가 j회 연속으로 Tx 라인에 공급된 후에, 다음 Tx 라인에도 같은 방식으로 구동펄스들이 공급된다.

Rx 구동회로(34)는 터치 콘트롤러(30)로부터 입력된 셋업신호(SURx)에 응답하여 센서 노드(TSCAP)의 전압을 수신할 Rx 채널을 설정하고, 설정된 Rx 채널과 연결된 Rx 라인(R1~Ri)을 통해 센서 노드(TSCAP)의 전압을 수신한다. Rx 구동회로(34)는 터치 콘트롤러(30)의 Rx 샘플링 클럭(SRx)에 응답하여 센서 노드(TSCAP)의 전압을 샘플링 커패시터(도 9의 CS)에 충전시켜 그 센서 노드(TSCAP)의 전압을 샘플링한다. Rx 구동회로(34)는 샘플링된 센서 노드(TSCAP)의 전압을 디지털 데이터인 터치 원시 데이터(touch raw data)로 변환하여 터치 콘트롤러(30)로 전송한다.

터치 콘트롤러(30)는 I²C 버스, SPI(serial peripheral interface), 시스템 버스(System bus) 등의 인터페이스를 통해 Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)에 연결된다. 터치 콘트롤러(30)는 셋업 신호(SUTx, SURx)를 Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)에 공급하여 구동펄스(STx)가 출력될 Tx 채널을 설정하고 센서 노드(TSCAP)의 전압이 읽혀질 Rx 채널을 선택한다. 터치 콘트롤러(30)는 Rx 구동회로(34)에 내장된 샘플링 회로의 샘플링 스위치들을 제어하기 위한 Rx 샘플링 클럭(SRx)을 Rx 구동회로(34)에 공급하여 센서 노드(TSCAP)의 전압 샘플링 타이밍을 제어한다. 터치 콘트롤러(30)는 Rx 채널들 간 RC 딜레이 편차를 고려하여 Rx 채널별로 샘플링 타임을 다르게 제어한다. 샘플링 타임을 제어하기 위해, 터치 콘트롤러(30)는 RC 딜레이 편차에 따라 Rx 샘플링 클럭(SRx)의 온 듀티를 Rx 채널별로 다르게 하거나, 또는 Rx 샘플링 클럭(SRx)의 온 듀티를 동일하게 유지하면서 온 구간 시작 타이밍을 Rx 채널별로 다르게 할 수 있다.

또한, 터치 콘트롤러(30)는 ADC 클럭을 Rx 구동회로(34)에 내장된 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital conveRaer, 이하 "ADC"라 함)에 공급하여 ADC의 동작 타이밍을 제어한다.

터치 콘트롤러(30)는 Rx 구동회로(34)로부터 입력되는 터치 원시 데이터들을 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 소정의 기준값 이상의 터치 원시 데이터들에 대한 좌표값을 추정하여 좌표 정보를 포함한 터치 데이터를 출력한다. 터치 콘트롤러(30)로부터 출력된 터치 데이터는 외부의 호스트 시스템으로 전송된다. 터치 콘트롤러(30)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.

호스트 시스템은 외부 비디오 소스 기기 예를 들면, 네비게이션 시스템, 셋톱박스, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 방송 수신기, 폰 시스템(Phone system) 등에 접속되어 그 외부 비디오 소스 기기로부터 영상 데이터를 입력받을 수 있다. 호스트 시스템은 스케일러(scaler)를 포함한 SoC(System on chip)을 포함하여 외부 비디오 소스 기기로부터의 영상 데이터를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 또한, 호스트 시스템은 터치 콘트롤러(30)로부터 입력되는 터치 데이터의 좌표값과 연계된 응용 프로그램을 실행한다.

도 7은 터치 스크린(TSP)에서 Rx 채널들 간에 RC 딜레이 차이가 발생되는 것을 보여주고 있다. 도 8은 RC 딜레이 차이에도 불구하고 모든 Rx 채널들에 대한 샘플링 타임을 동일하게 한 경우를 보여준다. 도 9는 RC 딜레이 차이에 따라 Rx 채널별로 샘플링 타임을 다르게 한 경우를 보여준다.

도 8 및 도 9와 같이, Rx 구동회로(34)에 내장된 샘플링 회로(ITG)는 샘플링 스위치(OW1), 샘플링 커패시터(CS), 연산 증폭기(Operation Amplifier, OP), 리셋 스위치(RST) 등을 포함하여 Rx 채널(RX1)에 연결된다. 다른 Rx 채널들(RX2~RXi)에 연결된 샘플링 회로들(ITG)도 구조는 동일하다.

샘플링 스위치(OW1)는 Rx 채널(RX1)과 연산 증폭기(OP)의 반전 입력단자(-) 사이에 접속된다. 샘플링 커패시터(CS)와 리셋 스위치(RST)는 연산 증폭기(OP)의 반전 입력단자(-)와 출력 단자 사이에 서로 병렬로 접속된다. 연산 증폭기(OP)의 비반전 입력 단자는 기준전압원(Vref)에 접속되고, 연산 증폭기(OP)의 출력 단자는 ADC의 입력 단자에 접속된다.

Rx 채널들(RX1~RXi)에 각각 연결된 샘플링 스위치들(OW1~OWi)는 터치 콘트롤러(30)로부터 입력되는 Rx 샘플링 클럭(SRx1~SRxi)에 의해 스위칭된다. 샘플링 스위치들(OW1~OWi)이 턴 온 되면 Rx 채널들(RX1~RXi)로부터 입력되는 센서 노드들의 전압들(V1~Vi)이 샘플링 커패시터들(CS)에 저장된다. ADC는 터치 콘트롤러(30)로부터 입력되는 ADC 클럭마다 샘플링 회로들(ITG)의 샘플링 커패시터(CS)에 저장된 전압들(V1~Vi)을 순차적으로 디지털 터치 데이터(TDATA)로 변환한다.

도 8 및 도 9에서, "Ca"는 Tx 라인에 접속된 기생 용량, "Cb"은 Rx 라인에 접속된 기생 용량, "Ra"는 Tx 라인의 저항, "Rb"은 Rx 라인의 저항을 각각 의미한다. 그리고, "CM"은 센서 노드로 구현되는 상호 용량을 의미한다.

Tx 라인들에 인가되는 구동펄스(STx)가 노이지(noisy)하고 또한 도 7과 같이 각 Rx 채널별로 RC 딜레이 값이 상이하므로, 샘플링 회로(ITG)에 입력되는 입력 신호(센서 노드 전압)의 트랜지션 타임(transition time)은 도 8 및 도 9와 같이 Rx 채널별로 다르다. 여기서, 트랜지션 타임은 입력 신호가 과도 상태에서 포화 상태로 변하는 시점, 즉 입력 신호가 맥스 차지(max charge) 상태를 띠는 시점을 의미한다.

이러한 RC 딜레이 차이에도 불구하고 도 8과 같은 동일한 Rx 샘플링 클럭들(SRx1~SRxi)을 통해 모든 Rx 채널들에 대한 샘플링 타임을 동일하게 하면, 샘플링 편차(V1≠Vi)로 인해 SNR이 저하되어 터치 신호를 정확히 검출하기 어렵다.

샘플링 편차를 없애기 위해서는, 도 9와 같이 RC 딜레이 편차를 고려하여 Rx 채널별로 Rx 샘플링 클럭(SRx)을 다르게 제어하여 샘플링 스위치들(OW1~OWi)의 턴 온 타이밍을 조정해야 한다.

도 10a 내지 도 11은 샘플링 타임을 제어하기 위한 Rx 샘플링 클럭들(SRx)의 조정 예들을 보여준다.

터치 콘트롤러(30)는 도 10a 내지 도 10c와 같이 RC 딜레이 편차에 따라 Rx 샘플링 클럭들(SRx)의 온 듀티를 Rx 채널별로 다르게 조정할 수 있다.

터치 콘트롤러(30)는 RC 딜레이가 작은 Rx 채널에 비해 RC 딜레이가 큰 Rx 채널에 대응하여 Rx 샘플링 클럭들(SRx)의 온 듀티를 넓힌다. 일 예로, 터치 콘트롤러(30)는 도 10a와 같이 RC 딜레이에 비례하여 Rx 샘플링 클럭들(SRx1~SRx4)의 온 듀티를 넓힘과 아울러, 상기 Rx 샘플링 클럭들(SRx1~SRx4)의 라이징 에지(RE)를 동기시킬 수 있다. 다른 예로, 터치 콘트롤러(30)는 도 10b와 같이 RC 딜레이에 비례하여 Rx 샘플링 클럭들(SRx1~SRx4)의 온 듀티를 넓힘과 아울러, 상기 Rx 샘플링 클럭들(SRx1~SRx4)의 폴링 에지(FE)를 동기시킬 수 있다. 또 다른 예로, 터치 콘트롤러(30)는 도 10c와 같이 RC 딜레이에 비례하여 Rx 샘플링 클럭들(SRx1~SRx4)의 온 듀티를 넓힘과 아울러 상기 Rx 샘플링 클럭들(SRx1~SRx4)의 온 구간 센터 지점들(CEN)를 동기시킬 수 있다.

터치 콘트롤러(30)는 도 11과 같이 RC 딜레이 편차에 따라 Rx 샘플링 클럭들(SRx1~SRx4)의 온 듀티를 동일하게 유지하면서 온 구간 시작 타이밍을 Rx 채널별로 다르게 할 수 있다. Rx 샘플링 클럭(SRx)의 온 구간이 길수록 노이즈 유입 기간도 늘어나므로, RC 딜레이 편차에 따라 Rx 샘플링 클럭들(SRx1~SRx4)을 소정시간(Td)씩 지연시키면 노이즈 혼입을 차단하는데 효과적이다.

도 12 및 도 13은 RC 딜레이 편차에 따라 Rx 샘플링 클럭의 온 듀티를 자동으로 조정하기 위한 제어 구성 및 제어 흐름을 보여준다. 도 12 및 도 13에서는 Rx 채널(RXi)의 RC 딜레이가 가장 크고 Rx 채널(RX(i-1))의 RC 딜레이가 그 다음으로 크며, Rx 채널(RX(i-2))의 RC 딜레이가 가장 작다고 가정한다. 도 12의 비교기와 레지스터는 터치 콘트롤러(30)에 내장될 수 있다.

도 12 및 도 13을 참조하면, RC 딜레이가 가장 큰 Rx 채널(RXi)에 접속된 i번째 샘플링회로(ITGi)의 출력(Vi)이 ADC를 거쳐 입력되면, 비교기는 온 듀티 W1을 갖는 Rx 샘플링 클럭(SRxi)이 생성되도록 레지스터의 값을 세팅한다.

이어서, Rx 채널(RX(i-1))에 접속된 (i-1)번째 샘플링회로(ITG(i-1))의 출력(V(i-1))이 ADC를 거쳐 입력되면, 비교기는 출력(Vi)를 기준값으로 하여 출력(V(i-1))와 비교한다. Rx 채널(RX(i-1))의 RC 딜레이는 Rx 채널(RXi)에 비해 작기 때문에, 출력(V(i-1))는 기준값으로 기능하는 출력(Vi)에 비해 커진다. 비교기는 출력(V(i-1))와 출력(Vi) 간 전압차를 기반으로 온 듀티 W2(W1보다 작음)을 갖는 Rx 샘플링 클럭(SRx(i-1))이 생성되도록 레지스터의 값을 세팅한다.

이어서, Rx 채널(RX(i-2))에 접속된 (i-2)번째 샘플링회로(ITG(i-2))의 출력(V(i-2))이 ADC를 거쳐 입력되면, 비교기는 출력(Vi)를 기준값으로 하여 출력(V(i-2))와 비교한다. Rx 채널(RX(i-2))의 RC 딜레이는 Rx 채널(RXi)에 비해 작기 때문에, 출력(V(i-2))는 출력(Vi)에 비해 커진다. 비교기는 출력(V(i-2))와 출력(Vi) 간 전압차를 기반으로 온 듀티 W3(W1보다 작음)을 갖는 Rx 샘플링 클럭(SRx(i-2))이 생성되도록 레지스터의 값을 세팅한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 채널들 간 RC 딜레이 편차에 따라 샘플링 타임을 채널별로 다르게 하여 터치 신호를 정확히 검출하고 SNR을 높일 수 있다.

나아가, 본 발명은 터치 스크린 전 영역에서 일정하고 정확한 터치 데이터 값을 추출할 수 있고, 챠지 인가 시간을 결정할 수 있으므로 터치 해상도 및 정확도 향상에 기여할 수 있다.

더 나아가, 본 발명은 샘플링 시간을 Tx 구동펄스 인가 시간에 맞게 조절할 수 있기 때문에 사용자에 따라 Tx 구동의 주파수를 조절하여 전체 회로의 파워 절감 효과에 기여할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아 니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

DIS : 표시패널 TSP : 터치 스크린
12 : 데이터 구동회로 14 : 스캔 구동회로
20 : 타이밍 콘트롤러 30 : 터치 콘트롤러
32 : Tx 구동회로 34 : Rx 구동회로
SRx : Rx 샘플링 클럭 STx : 구동펄스

Claims

Tx 채널들, 상기 Tx 채널들과 교차하는 Rx 채널들, 및 상기 Tx 채널들과 상기 Rx 채널들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함하는 터치 스크린;
상기 Tx 채널들에 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로;
Rx 샘플링 클럭에 응답하여 상기 Rx 채널들을 통해 공급되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 Rx 구동회로; 및
상기 Rx 채널들 간 RC 딜레이 편차에 따라 상기 Rx 샘플링 클럭을 변조한 후 상기 Rx 구동회로에 공급하여 Rx 채널별로 상기 샘플링 타임을 다르게 제어하고, 상기 Rx 구동회로로부터 입력되는 상기 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표 정보를 포함한 터치 데이터를 출력하는 터치 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 콘트롤러는,
상기 RC 딜레이 편차에 따라 상기 Rx 샘플링 클럭의 온 듀티를 상기 Rx 채널별로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 콘트롤러는,
RC 딜레이가 작은 Rx 채널에 비해 상기 RC 딜레이가 큰 Rx 채널에 대응하여 상기 Rx 샘플링 클럭의 온 듀티를 더 넓히는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 터치 콘트롤러는,
상기 Rx 채널들에 대응되는 Rx 샘플링 클럭들의 라이징 에지들, 상기 Rx 샘플링 클럭들의 폴링 에지들, 및 상기 Rx 샘플링 클럭들의 온 구간 센터 지점들 중 어느 하나를 서로 동기시키는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 터치 콘트롤러는,
상기 RC 딜레이 편차에 따라 상기 Rx 샘플링 클럭의 온 듀티를 동일하게 유지하면서 온 구간 시작 타이밍을 Rx 채널별로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
Tx 채널들, 상기 Tx 채널들과 교차하는 Rx 채널들, 및 상기 Tx 채널들과 상기 Rx 채널들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 포함하는 터치 스크린의 구동 방법에 있어서,
상기 Tx 채널들에 구동펄스를 공급하는 단계;
상기 Rx 채널들 간 RC 딜레이 편차에 따라 Rx 채널별로 샘플링 타임을 다르게 하기 위해 Rx 샘플링 클럭을 변조하는 단계;
상기 Rx 샘플링 클럭에 응답하여 상기 Rx 채널들을 통해 공급되는 센서 노드의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 단계; 및
상기 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표 정보를 포함한 터치 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 Rx 샘플링 클럭을 변조하는 단계는,
상기 RC 딜레이 편차에 따라 상기 Rx 샘플링 클럭의 온 듀티를 상기 Rx 채널별로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 Rx 샘플링 클럭을 변조하는 단계는,
RC 딜레이가 작은 Rx 채널에 비해 상기 RC 딜레이가 큰 Rx 채널에 대응하여 상기 Rx 샘플링 클럭의 온 듀티를 더 넓히는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 Rx 샘플링 클럭을 변조하는 단계는,
상기 Rx 채널들에 대응되는 Rx 샘플링 클럭들의 라이징 에지들, 상기 Rx 샘플링 클럭들의 폴링 에지들, 및 상기 Rx 샘플링 클럭들의 온 구간 센터 지점들 중 어느 하나를 서로 동기시키는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 Rx 샘플링 클럭을 변조하는 단계는,
상기 RC 딜레이 편차에 따라 상기 Rx 샘플링 클럭의 온 듀티를 동일하게 유지하면서 온 구간 시작 타이밍을 Rx 채널별로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 방법.