KR101726633B1 - 터치 센서 구동 장치 및 방법 - Google Patents

터치 센서 구동 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101726633B1
KR101726633B1 KR1020100116742A KR20100116742A KR101726633B1 KR 101726633 B1 KR101726633 B1 KR 101726633B1 KR 1020100116742 A KR1020100116742 A KR 1020100116742A KR 20100116742 A KR20100116742 A KR 20100116742A KR 101726633 B1 KR101726633 B1 KR 101726633B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
touch sensor
frequency
touch
signal
high frequency
Prior art date
Application number
KR1020100116742A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120055175A (ko
Inventor
신승록
이대규
김성호
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020100116742A priority Critical patent/KR101726633B1/ko
Publication of KR20120055175A publication Critical patent/KR20120055175A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101726633B1 publication Critical patent/KR101726633B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

본 발명은 노이즈와 다른 특정 주파수 대역의 구동 파형을 이용하여 노이즈 성분을 효과적으로 제거할 수 있는 터치 센서 구동 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 터치 센서 구동 장치는 표시 패널에 부착되거나 내장되어 일체화된 터치 센서와; 상기 터치 센서의 스캐닝 기간을 결정하는 제1 스캔 펄스에 노이즈 성분의 주파수를 회피한 특정 영역의 고주파를 삽입한 제2 스캔 펄스를 이용하여 상기 터치 센서를 구동하고, 상기 터치 센서의 출력 신호를 필터링하여 상기 특정 영역의 고주파를 갖는 신호를 통과시키고, 통과된 고주파 신호로부터 센싱 데이터를 검출하여 출력하는 터치 컨트롤러를 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 노이즈와 다른 특정 주파수 대역의 구동 파형을 이용함으로써 노이즈 성분을 효과적으로 제거할 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 센서는 표시 장치 화면상에서 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.
터치 센서를 갖는 표시 장치에서는 표시 장치로부터 발생되는 노이즈 성분으로 인하여 신호 대 노이즈비(SNR)가 낮아 센싱 감도가 저하되거나 센싱 신호의 검출 시간이 지연되는 문제점이 있다. 종래의 터치 센서의 구동 파형은 저주파 구형파 파형을 갖으므로 액정 표시 장치와 같은 표시 장치의 노이즈 등에 상당히 취약한 단점이 있다.
노이즈 성분을 감소시키기 위하여, 종래의 터치 컨트롤러는 로우패스 필터(Low Pass Filter), 랭크 필터(Rank Filter), 평균 필터(Average Filter) 등과 같은 다양한 노이즈 필터를 부가적으로 사용하여 신호 대 노이즈비(SNR)를 올리는 방법을 사용한다. 그러나, 종래의 노이즈 필터들은 신호 대 노이즈비(SNR)를 올리기 위하여 노이즈 성분이 감소될 때까지 필터링을 반복해야 하고 그 만큼 터치 센서의 출력 신호에 대한 샘플링 회수가 증가함으로써 센싱 데이터의 검출 시간이 지연되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 노이즈와 다른 특정 주파수 대역의 구동 파형을 이용하여 노이즈 성분을 효과적으로 제거할 수 있는 터치 센서 구동 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본원 발명의 실시예에 따른 터치 센서 구동 장치는 표시 패널에 부착되거나 내장되어 일체화된 터치 센서와; 상기 터치 센서의 스캐닝 기간을 결정하는 제1 스캔 펄스에 노이즈 성분의 주파수를 회피한 특정 영역의 고주파를 삽입한 제2 스캔 펄스를 이용하여 상기 터치 센서를 구동하고, 상기 터치 센서의 출력 신호를 필터링하여 상기 특정 영역의 고주파를 갖는 신호를 통과시키고, 통과된 고주파 신호로부터 센싱 데이터를 검출하여 출력하는 터치 컨트롤러를 구비한다.
상기 터치 컨트롤러는 상기 특정 영역의 고주파를 생성하는 고주파 생성부와; 상기 제1 스캔 펄스에 응답하여 상기 고주파 생성부로부터의 고주파를 스위칭하여 상기 고주파가 삽입된 제2 스캔 펄스를 상기 터치 센서의 각 송신 라인에 공급하는 터치 센서 구동부와; 상기 터치 센서의 각 수신 라인을 통해 출력되는 신호를 밴드 패스 필터링하여 상기 특정 영역의 고주파를 출력하고, 그 출력 신호를 로우 패스 필터링하여 센싱 신호를 출력하며, 그 센싱 신호를 디지털 데이터로 변환하여 상기 센싱 데이터를 출력하는 터치 감지부와; 상기 제1 스캔 펄스를 생성하여 상기 터치 센서 구동부를 제어함과 아울러 상기 터치 감지부로부터 공급된 상기 센싱 데이터를 조합하여 터치 좌표값을 산출하여 출력하는 신호 프로세서를 구비한다.
상기 터치 감지부는 상기 터치 센서의 출력 신호를 기준 전압과 비교 및 증폭하여 출력하는 증폭기와; 상기 증폭기의 출력 신호를 밴드 패스 필터링하여 상기 특정 영역의 고주파를 출력하는 밴드 패스 필터와; 상기 밴드 패스 필터의 출력 신호를 로우 패스 필터링하여 상기 센싱 신호를 출력하는 로우 패스 필터와; 상기 로우 패스 필터의 출력 신호를 상기 디지털 데이터로 변환하여 상기 센싱 데이터를 출력하는 아날로그-디지털 컨버터를 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 구동 방법은 노이즈 성분의 주파수를 회피한 특정 영역의 고주파를 생성하는 단계와; 터치 센서의 스캐닝 기간을 결정하는 제1 스캔 펄스를 생성하는 단계와; 상기 제1 스캔 펄스에 응답하여 상기 특정 영역의 고주파를 스위칭하여 상기 특정 영역의 고주파가 삽입된 제2 스캔 펄스로 상기 터치 센서를 구동하는 단계와; 상기 터치 센서의 출력 신호를 밴드 패스 필터링하여 상기 특정 영역의 고주파를 갖는 신호를 통과시키는 단계와; 상기 밴드 패스 필터링된 출력 신호를 로우 패스 필터링하여 센싱 신호를 출력하는 단계와; 상기 센싱 신호를 디지털 데이터로 변환하여 센싱 데이터를 출력하는 단계와; 상기 센싱 데이터를 조합하여 터치 좌표값을 산출하여 출력하는 단계를 포함한다.
상기 센싱 신호의 기본 주파수는 상기 제1 스캔 펄스의 주파수와 동일하다.
상기 특정 영역의 고주파는 상기 터치 센서의 커패시턴스와 임피던스 매칭을 형성하는 주파수를 갖는다.
본 발명에 따른 터치 센서 구동 장치 및 방법은 표시 장치를 포함한 주변의 주요 노이즈 소스의 주파수를 회피한 특정 영역의 주파수를 터치 센서의 구동 파형으로 이용하고, 상기 특정 영역의 주파수를 위주로 통과시키는 밴드 패스 필터 및 로우 패스 필터를 사용함으로써 주변 노이즈 성분을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 터치 센서 구동 장치 및 방법은 주요 노이즈 소스의 주파수를 회피하면서도 커패시티브 터치 센서의 임피던스(즉, 커패시턴스)와 매칭하는 최적의 주파수를 터치 센서의 구동 파형으로 이용함으로써 노이즈 성분을 더욱 효과적으로 제거하여 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 터치 센서 구동 장치 및 방법은 신호 대 노이즈비(SNR)를 증가시킴으로써 센싱 감도 향상시킬 수 있음과 아울러 샘플링 회수 감소로 센싱 데이터의 검출 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 터치 센서의 일 예인 커패시티브 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 터치 센서의 구동 파형도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 터치 컨트롤러의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 터치 센서 구동부의 입출력 파형도이다.
도 6은 도 4에 나타낸 터치 감지부의 입출력 파형도이다.
도 7a 및 도 7b는 종래와 본 발명의 터치 센서 구동 장치의 센싱 데이터 출력값을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 구동 장치를 갖는 표시 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1에 나타낸 터치 센서를 갖는 표시 장치는 표시 패널(10)과, 표시 패널(10)을 구동하는 데이터 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(14)와, 데이터 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(13)를 포함한 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.
호스트 컴퓨터(50)는 영상 데이터 및 다수의 동기 신호를 타이밍 컨트롤러(18)로 공급하고, 터치 컨트롤러(30)로부터 입력된 터치 정보를 분석하여 명령을 수행한다.
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.
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)로부터 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 생성하여 데이터 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(14)로 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호를 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 타이밍을 연동하도록 터치 컨트롤러(30)의 구동 타이밍을 제어할 수 있다.
게이트 드라이버(14)는 타이밍 컨트롤러(11)로부터의 게이트 제어 신호에 응답하여 액정 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.
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.
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 로우 방향으로 배치된 다수의 제1 센싱 전극들(22)이 전기적으로 접속되어 구성된 다수의 송신 라인(TX1~TXn)과, 컬럼 방향으로 배치된 다수의 제2 센싱 전극들(24)이 전기적으로 접속되어 구성된 다수의 수신 라인(RX1~RXm)을 구비할 수 있다. 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 상기 커패시턴스를 변화시킴으로써 터치 여부를 나타내는 신호를 출력한다. 터치 센서(20)의 송신 라인(TX1~TXn) 각각이 터치 컨트롤러(30)로부터 공급되는 스캔 파형에 의해 순차적으로 구동되면서 수신 라인(RX1~RXm)을 통해 터치 여부를 나타내는 출력 신호가 터치 컨트롤러(30)로 공급된다.
터치 컨트롤러(30)는 터치 센서(20)에 구동 신호를 공급함과 아울러 터치 센서(20)로부터의 출력 신호를 통해 터치를 감지하여 센싱 데이터를 발생하고, 센싱 데이터로부터 터치 좌표를 산출하여 호스트 컴퓨터(50)로 공급한다. 터치 컨트롤러(30)는 노이즈 소스(Noise Source) 주파수를 회피하면서도 특정 영역의 고주파수를 갖는 구형파 또는 정현파와 스캔 파형을 합성하여 터치 센서(20)를 구동한다. 다시 말하여, 터치 컨트롤러(30)는 도 3과 같이 터치 센서(20)의 송신 라인(TX1~TXn)을 각각 구동하는 스캔기간(T) 마다 상기 특정 영역의 고주파를 스위칭하여 각 송신 라인에 공급함으로써 터치 센서(20)를 구동한다. 상기 특정 영역의 고주파는 터치 센서(20)의 일반적인 저주파 스캔 파형보다 높은 주파수를 갖고, 표시 패널(10)을 포함하는 표시 장치의 노이즈와 기타 주변 노이즈(전원 노이즈 등)의 주파수와 중첩하지 않도록 설계된다. 또한, 상기 특정 주파수의 고주파는 노이즈 주파수와 중첩하지 않으면서 터치 센서(20)의 커패시턴스와 임피던스 매칭을 형성하도록 설계될 수 있다.
이에 따라, 터치 센서(20)는 도 3과 같이 송신 라인(TX1~TXn) 각각의 스캔기간(T) 마다 공급되는 상기 특정 고주파수의 구동 파형에 응답하여 터치 센서(20)의 각 수신 라인(RX1~RXm)을 통해 터치 여부를 나타내는 상기 특정 고주파수의 출력 신호를 수신하여 터치 컨트롤러(30)로 출력한다. 터치 컨트롤러(30)는 터치 센서(20)의 출력 신호를 증폭하고 밴드 패스 필터링 및 로우 패스 필터링하여 상기 특정 영역의 고주파수를 위주로 출력 신호를 통과시킴으로써 노이즈 성분이 효과적으로 제거된 센싱 신호를 출력할 수 있다. 또한, 터치 컨트롤러(30)는 노이즈 성분이 제거된 아날로그 센싱 신호를 디지털 센싱 데이터로 변환하고, 그 센싱 데이터를 이용하여 터치 좌표값을 산출하여 호스트 컴퓨터(50)로 공급한다.
도 4는 도 1에 나타낸 터치 컨트롤러(30)의 한 실시예를 나타낸 내부 블록도이다.
도 4에 나타낸 터치 컨트롤러(30)는 터치 감지부(40), 신호 프로세서(32), 고주파 생성부(34) 및 터치 센서 구동부(36)를 구비한다.
신호 프로세서(32)는 터치 센서(20)의 각 송신 라인의 스캔 기간을 결정하는 기본 스캔 펄스, 즉 도 5에 도시된 바와 같이 저주파수의 제1 스캔 펄스(SP1)를 생성하여 터치 센서 구동부(36)의 스위칭 제어 신호로 출력한다. 신호 프로세서(32)는 터치 센서(20)의 스캔기간 마다 제1 스캔 펄스(SP1)를 생성하여 터치 센서 구동부(36)로 공급한다. 또한, 신호 프로세서(32)는 터치 감지부(40)로부터 공급되는 센싱 데이터를 이용하여 터치 좌표값(XY 좌표값)을 산출하여 호스트 컴퓨터(50)에 터치 정보로 공급한다. 신호 프로세서(32)는 센싱 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 산출할 수 있다.
고주파 생성부(34)는 노이즈 소스(Noise Source) 주파수를 회피하면서도 도 5와 같이 특정 영역의 고주파수를 갖는 구형파 또는 정현파 형태의 고주파(RF)를 생성하여 터치 센서 구동부(36)로 출력한다. 일반적으로, 액정 표시 장치의 표시 패널(10)로부터 터치 센서(20)로 유입되는 표시 장치의 노이즈는 주로 박막 트랜지스터(TFT)의 온/오프시마다 발생하며, 이러한 표시 장치의 노이즈 성분은 특정 영역의 주파수마다(예를 들어, VGA LCD의 경우 40kHz~50kHz) 또는 그 특정 주파수의 특정 배수마다 고정적으로 발생된다. 또한, 표시 장치의 전원부로부터 발생되는 전원 노이즈도 특정 주파수(예를 들면, 30kHz)로 발생한다. 따라서, 표시 장치의 노이즈 성분과 기타 노이즈 성분의 주파수를 실험적으로 검출하여서, 고주파 생성부(34)는 상기 노이즈 주파수와 중첩하지 않는 주파수(예를 들면, 70kHz~80kHz)를 갖는 고주파(RF)를 생성하도록 설계된다. 또한, 고주파 생성부(34)는 노이즈 주파수를 회피하면서도 터치 센서(20)의 커패시턴스와 임피던스 매칭을 형성하는 최적의 고주파(RF)를 생성하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서(20)의 커패시턴스가 수pF이라고 가정하는 경우 고주파 생성부(34)는 그 커패시턴스와 임피던스 매칭하는 수MHz~수십MHz 범위의 고주파(RF)를 생성하여 출력할 수 있다.
터치 센서 구동부(36)는 신호 프로세서(32)로부터의 제1 스캔 펄스(SP1)에 응답하여 각 송신 라인(TX)의 스캔기간(T) 마다 고주파 생성부(34)로부터의 특정 영역의 고주파(RF)를 스위칭함으로써 상기 고주파(RF)가 삽입된 제2 스캔 펄스(SP2)를 터치 센서(20)로 공급한다. 이에 따라, 터치 센서 구동부(36)는 각 스캔기간동안(T) 도 5에 도시된 바와 같이 고주파(RF)가 삽입된 제2 스캔 펄스(SP2)를 터치 센서(20)의 각 송신 라인(TX)에 공급한다. 도 5에 도시된 고주파(RF)가 삽입된 제2 스캔 펄스(SP2)는 제1 스캔 펄스(SP1)에 응답하여 터치 센서(20)의 다수의 송신 라인(TX1~TXn)에 순차적으로 공급됨으로써 터치 센서(20)를 송신 라인 단위로 순차 구동한다. 터치 센서(20)는 각 송신 라인에 공급되는 고주파(RF)를 포함하는 제2 스캔 펄스(SP2)에 응답하여 다수의 수신 라인을 통해 터치 여부를 나타내는 신호를 출력한다. 이때, 각 송신 라인에 공급되는 고주파(RF)를 포함하는 제2 스캔 펄스(SP2)가 터치 센서(20)의 커패시턴스를 통해 다수의 수신 라인으로 유도되므로 각 수신 라인의 출력 신호도 상기 특정 영역의 고주파(RF)를 포함하게 된다. 이 특정 영역의 고주파(RF)는 전술한 바와 같이 노이즈 성분의 주파수를 회피하여 설정된 것이므로 터치 센서(20)의 출력신호에 혼입된 노이즈 성분과 구분되는 상기 특정 영역의 고주파수를 갖는다.
터치 감지부(40)는 터치 센서(20)의 출력 신호를 증폭하고 밴드 패스 필터링 및 로우 패스 필터링하여 상기 특정 영역의 고주파(RF)를 위주로 출력 신호를 통과시킴으로써 노이즈 성분이 효과적으로 제거된 센싱 신호를 출력하고, 노이즈 성분이 제거된 아날로그 센싱 신호를 디지털 센싱 데이터로 변환하여 신호 프로세서(32)로 출력한다.
이를 위하여, 터치 감지부(40)는 증폭기(42), 밴드 패스 필터(Band Pass Filter; 이하 BPF)(44), 로우 패스 필터(Low Pass Filter; 이하 LPF)(46), 아날로그-디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter; 이하 ADC)(48)를 구비한다. 증폭기(42)는 터치 센서(20)의 출력 신호를 미리 설정된 기준 전압과 비교하고 그 기준전압 이상의 출력 신호를 증폭하여 출력한다. BPF(44)는 고주파 생성부 (34)에서 설정된 특정 영역의 고주파(RF)를 통과시킴으로써 상기 특정 영역의 고주파(RF)와 다른 주파수를 갖는 노이즈 성분을 효과적으로 제거한다. LPF(46)는 BPF(44)의 출력 신호에 잔류하는 노이즈 성분을 추가적으로 제거하여서 도 6과 같이 제1 스캔 펄스(SP1)와 동일한 저주파수의 기본 파형을 갖는 센싱 신호를 출력한다. ADC(48)는 LPF(44)로부터 공급되는 아날로그 센싱 신호를 디지털 센싱 데이터로 변환하여 신호 프로세서로 출력한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 터치 센서 구동 장치는 노이즈 성분을 회피한 특정 영역의 주파수를 갖는 고주파를 기본 스캔 펄스에 삽입하여 터치 센서(20)를 구동하고 터치 센서(20)의 출력 신호를 밴드 패스 필터링 및 로우 패스 필터링함으로써 상기 특정 영역의 고주파와 구별되는 노이즈 성분을 센싱 신호로부터 효과적으로 제거할 수 있다. 특히, 상기 노이즈 주파수를 회피한 특정 영역의 주파수를 터치 센서(20)와 임피던스 매칭되는 주파수로 설정하는 경우 임피던스 매칭을 통해 센싱 신호를 증가시킴으로써 센싱 감도를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 종래 터치 컨트롤러의 ADC와, 본 발명의 터치 컨트롤러의 ADC에서 출력되는 센싱 데이터의 신호 레벨을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 터치 센서의 7개의 송신 라인(TX1~TX7)을 각각 구동하면서 9개의 수신 라인(RX1~RX9)으로부터 터치 컨트롤러의 ADC를 통해 출력되는 센싱 데이터를 각각 나타낸다. 도 7a를 참조하면, 종래 터치 컨트롤러의 ADC를 통하여 터치점의 수신 라인(RX5)에서 출력되는 센싱 데이터의 평균값과, 비터치점의 수신 라인들(RX1~RX4, RX6~RX9)에서 출력되는 센싱 데이터의 평균값과의 차이가 126 정도로 낮아서 센싱 감도가 낮은 문제점이 있음을 알 수 있고, 이는 노이즈 성분에 의해 신호 대 노이즈비(SNR)가 낮기 때문이다. 반면에, 도 7b를 참조하면, 본 발명에 따른 터치 컨트롤러의 ADC를 통하여 터치점의 수신 라인(RX5)에서 출력되는 센싱 데이터의 평균값과, 비터치점의 수신 라인들(RX1~RX4, RX6~RX9)에서 출력되는 센싱 데이터의 평균값과의 차이가 374 정도로 증가함으로써 센싱 감도가 향상되었음을 알 수 있고, 이는 노이즈 성분을 효과적으로 제거하여 신호 대 노이즈비(SNR)가 증가했기 때문이다.
아래의 표 1은 종래의 터치 컨트롤러와, 본원 발명의 터치 컨트롤러의 ADC에서 출력되는 센싱 데이터의 평균 출력값을, 액정 표시 장치의 인버전 방법에 따라 구분하여 나타낸 것이다.

 인버전 타입 리드아웃 회로의 평균 출력 데이터
신호 레벨 노이즈 레벨 SNR
종래
 컬럼 인버전 126.1 43.2 2.92
도트 인버전 103.1 33.5 3.08
본원 발명
 컬럼 인버전 374.3 49.4 7.58
도트 인버전 244.5 41.7 5.86
상기 표 1을 참조하면, 표시 패널이 컬럼 인버전 또는 도트 인버전 방식으로 구동되는 경우, 종래 터치 컨트롤러의 ADC에서 출력되는 평균 데이터의 신호 대 노이즈비(SNR)가 상대적으로 작아서 센싱 감도가 낮은 반면에, 본원 발명에 따른 터치 컨트롤러의 ADC에서 출력되는 평균 데이터의 신호 대 노이즈비(SNR)가 높음으로써 센싱 감도가 높음을 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: 표시 패널 12: 데이터 드라이버
14: 게이트 드라이버 16: 패널 구동부
18: 타이밍 컨트롤러 20: 터치 센서
30: 터치 컨트롤러 32: 신호 프로세서
34: 고주파 생성부 36: 터치 센서 구동부
40: 터치 감지부 42: 증폭기
44: 밴드 패스 필터(BPF) 46: 로우 패스 필터(LPF)
48: 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 50: 호스트 컴퓨터

Claims (9)

  1. 표시 패널에 부착되거나 내장되어 일체화된 터치 센서와;
    상기 터치 센서의 스캐닝 기간을 결정하는 제1 스캔 펄스 및 상기 표시 패널에서 발생하는 노이즈 성분의 주파수 또는 외부 노이즈 성분의 주파수를 회피한 특정 영역의 고주파가 포함된 제2 스캔 펄스를 이용하여 상기 터치 센서를 구동하고, 상기 터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 검출하여 출력하는 터치 컨트롤러를 구비하되,
    상기 터치 컨트롤러는,
    상기 제1 스캔 펄스에 응답하여 각 송신 라인의 스캔기간마다 상기 고주파가 포함된 제2 스캔 펄스를 상기 터치 센서의 각 송신 라인에 공급하는 터치 센서 구동부; 및
    상기 터치 센서의 각 수신 라인을 통해 출력되는 신호를 필터링하여 센싱 신호를 출력하며, 그 센싱 신호를 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 터치 감지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 컨트롤러는
    상기 특정 영역의 고주파를 생성하는 고주파 생성부와;
    상기 제1 스캔 펄스를 생성하여 상기 터치 센서 구동부를 제어함과 아울러 상기 터치 감지부로부터 공급된 상기 센싱 데이터를 조합하여 터치 좌표값을 산출하여 출력하는 신호 프로세서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 감지부는
    상기 터치 센서의 출력 신호를 기준 전압과 비교 및 증폭하여 출력하는 증폭기와;
    상기 증폭기의 출력 신호를 밴드 패스 필터링하여 상기 특정 영역의 고주파출력하는 밴드 패스 필터와;
    상기 밴드 패스 필터의 출력 신호를 로우 패스 필터링하여 상기 센싱 신호를 출력하는 로우 패스 필터와;
    상기 로우 패스 필터의 출력 신호를 상기 디지털 데이터로 변환하여 상기 센싱 데이터를 출력하는 아날로그-디지털 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 센싱 신호의 기본 주파수는 상기 제1 스캔 펄스의 주파수와 동일한 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 특정 영역의 고주파는 상기 터치 센서의 커패시턴스와 임피던스 매칭을 형성하는 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 장치.
  6. 표시 패널에서 발생하는 노이즈 성분의 주파수 또는 외부 노이즈 성분의 주파수를 회피한 특정 영역의 고주파수를 갖는 고주파를 생성하는 단계와;
    터치 센서의 스캐닝 기간을 결정하는 제1 스캔 펄스를 생성하는 단계와;
    상기 제1 스캔 펄스에 응답하여 각 송신 라인의 스캔마다 상기 특정 영역의 고주파를 스위칭하여 상기 특정 영역의 고주파가 포함된 제2 스캔 펄스를 상기 터치 센서의 각 송신 라인에 공급하여 상기 터치 센서를 구동하는 단계와;
    상기 터치 센서의 각 수신 라인을 통해 출력되는 필터링하여 센싱 신호를 출력하는 단계와;
    상기 센싱 신호를 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 센싱 신호의 기본 주파수는 상기 제1 스캔 펄스의 주파수와 동일한 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 방법.
  8. 청구항 6 및 7 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 특정 영역의 고주파는 상기 터치 센서의 커패시턴스와 임피던스 매칭을 형성하는 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 센서 구동 방법.
  9. 제1항에 따른 터치 센서 구동장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
KR1020100116742A 2010-11-23 2010-11-23 터치 센서 구동 장치 및 방법 KR101726633B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100116742A KR101726633B1 (ko) 2010-11-23 2010-11-23 터치 센서 구동 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100116742A KR101726633B1 (ko) 2010-11-23 2010-11-23 터치 센서 구동 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120055175A KR20120055175A (ko) 2012-05-31
KR101726633B1 true KR101726633B1 (ko) 2017-04-13

Family

ID=46270791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100116742A KR101726633B1 (ko) 2010-11-23 2010-11-23 터치 센서 구동 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101726633B1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101992849B1 (ko) * 2012-11-14 2019-06-26 엘지디스플레이 주식회사 터치 좌표 전송 제어방법과 이를 이용한 터치 스크린 장치
KR101434453B1 (ko) * 2012-12-26 2014-08-26 엘지디스플레이 주식회사 터치스크린 일체형 표시장치 및 그 구동 방법
CN106133659B (zh) * 2014-01-22 2019-06-14 触觉实验室股份有限公司 对触摸传感器中的可能的信道进行动态分配
KR102312902B1 (ko) * 2015-01-30 2021-10-14 엘지디스플레이 주식회사 표시장치
KR102261464B1 (ko) * 2020-04-01 2021-06-07 주식회사 세움디지털 분할 화면을 갖는 용접 마스크용 셔터 액정 패널
KR102261463B1 (ko) * 2020-04-01 2021-06-07 주식회사 세움디지털 용접 마스크용 셔터 액정 패널

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010019915A (ja) * 2008-07-08 2010-01-28 Sony Corp 表示装置およびその駆動方法、並びに電子機器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2534422B2 (ja) * 1991-03-12 1996-09-18 シャープ株式会社 表示一体型タブレット装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010019915A (ja) * 2008-07-08 2010-01-28 Sony Corp 表示装置およびその駆動方法、並びに電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120055175A (ko) 2012-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101394937B1 (ko) 터치 센서를 갖는 표시 장치 및 그 방법
KR102112092B1 (ko) 터치 센싱 시스템
US9507460B2 (en) Touch sensing device, touch sensing circuit, data driving circuit, and display device driving method
TWI527005B (zh) 具有增加感測敏感度之觸控器及具有該觸控器之顯示驅動電路及顯示裝置及系統
KR102135908B1 (ko) 터치 센싱 장치 및 그 구동 방법
TWI529598B (zh) 一種用於驅動觸控式螢幕及顯示裝置之驅動電路
US9857914B2 (en) Touch sensing system
KR101429923B1 (ko) 터치 영역 라벨링 방법 및 그를 이용한 터치 센서 구동 장치
US10545589B2 (en) Touch detection device
KR101726633B1 (ko) 터치 센서 구동 장치 및 방법
KR101715858B1 (ko) 터치 센서 구동 장치
KR20120034500A (ko) 터치 스크린 패널 일체형 표시장치
US9645639B2 (en) Apparatus and method for driving touch sensor
KR20140083312A (ko) 터치 센싱 장치 및 방법
KR20130053060A (ko) 터치 센서를 갖는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법
TW201346382A (zh) 一種觸控顯示器及觸控顯示器的驅動方法
KR101818477B1 (ko) 터치 센서 구동 장치
US20110298733A1 (en) Touch display system and method for operating the same
KR101970558B1 (ko) 터치 센서의 구동 장치
KR101992890B1 (ko) 지터 제거 기능을 갖는 터치 센싱 방법 및 장치
KR102034048B1 (ko) 터치 센싱 장치 및 방법
KR20160042351A (ko) 터치 센싱 시스템
KR20130078116A (ko) 보간법을 이용한 터치 센서 구동 장치 및 방법
KR102506658B1 (ko) 터치 스크린 장치 및 그의 구동 방법
KR101970549B1 (ko) 터치 센서 구동 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant