KR102043823B1 - 터치 센싱 시스템과 그 터치 레포트 레이트 향상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 센싱 시스템과 그 터치 레포트 레이트 향상 방법에 관한 것으로, 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 상기 터치 센서들로부터 얻어진 리얼 터치 입력 좌표 데이터와, 보간 방법으로 얻어진 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 터치 스크린 구동회로를 포함한다. 상기 터치 스크린 구동회로는 최초 터치 입력 직후에 최초 터치 입력 좌표 데이터를 반복 출력하거나, 널(NULL) 값이 저장된 버퍼의 데이터를 제외한 다른 버퍼들의 데이터들을 바탕으로 계산된 보간 데이터를 출력하거나 혹은, 상기 널 값을 출력한다.

Description

터치 센싱 시스템과 그 터치 레포트 레이트 향상 방법{TOUCH SENSING SYSTEM AND ENHANCEMENT METHOD OF TOUCH REPORT RATE THEREOF}

본 발명은 터치 센싱 시스템과 그 터치 레포트 레이트 향상 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 쉽게 제어할 수 있게 한다. 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.

터치 UI는 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있는 추세에 있으며, 나아가 가전 제품에도 확대 적용되고 있다. 정전 용량 방식의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린의 구조가 기존의 저항막 방식에 비하여 내구성과 선명도가 높고, 멀티 터치 인식과 근접 터치 인식이 가능하여 다양한 어플리케이션에 적용될 수 있는 장점이 있다. 이러한 터치 센싱 시스템에서 사용자가 느끼는 터치감을 높이고, 터치 입력 궤적 또는 드래깅(dragging) 궤적을 정확하게 인식하기 위해서는 터치 레포트 레이트(touch report rate)를 높여야 한다. 터치 레포트 레이트란 터치 스크린 내의 터치 센서들을 센싱하여 얻어지는 터치 데이터의 좌표 정보를 외부의 호스트 시스템으로 전송하는 속도 또는 주파수(Hz)를 의미한다.

터치 센서들은 표시장치의 픽셀 어레이 내에 인셀 타입(In-cell)으로 내장될 수 있다. 이 경우에, 터치 센서와 픽셀 어레이의 회로들이 근접되어 있으므로 터치 센싱 신호가 디스플레이 구동신호에 영향을 많이 받는다. 이 때문에 인셀 타입으로 터치 센서들이 내장된 표시장치는 터치 신호와 디스플레이 구동 신호를 시간적으로 분리시키기 위하여, 도 1과 같이 1 프레임 기간(T)을 디스플레이 기간(Td)과 터치 센싱 기간(Ts)으로 시분할하고 있다.

도 1에서, "Vsnc"는 수직 동기신호이다. "Display 구동"은 표시패널의 픽셀 어레이들이 구동되는 디스플레이 기간(Td)을 하이 로직 구간으로 나타낸 것이다. "TSP 구동"은 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)의 터치 센서들이 구동되는 터치 센싱 기간(Ts)을 나타낸다. S(n-1)은 제n(n은 양의 정수)-1 프레임 기간의 터치 센싱 기간(Ts) 동안 터치 센서들에 인가되는 구동신호이다. S(n)은 제n 프레임 기간의 터치 센싱 기간(Ts) 동안 터치 센서들에 인가되는 구동신호이다. 도시하지 않은 터치 스크린 구동회로는 터치 센싱 기간(Ts) 동안 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 그 구동신호에 동기하여 터치 센서의 전하 변화량을 센싱한 후에, 그 전하 변화량을 디지털 데이터인 터치 원시 데이터(Touch raw data)로 변환한다. 그리고 터치 스크린 구동회로는 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 터치 원시 데이터를 분석하여 터치 입력 위치의 좌표를 계산한다. 도 1에서, "TSP 좌표 연산"은 터치 입력 좌표가 산출되는 타이밍을 나타낸다. C(n-1)은 제n-1 프레임 기간에 얻어진 제n-1 터치 입력 좌표 데이터이고, C(n)은 제n 프레임 기간에 얻어진 제n 터치 입력 좌표 데이터이다. 터치 스크린 구동회로는 터치 입력 좌표들을 1 프레임 기간(T)에 1회 외부의 호스트 시스템으로 전송한다. 도 1에서 "좌표 Report"는 터치 레포트 레이트이다. 따라서, 종래의 터치 센싱 시스템은 1 프레임 기간에 1회 터치 좌표 데이터를 레포팅하기 때문에 터치 레포트 레이트를 100Hz 이상 빠르게 할 수 없었다.

본 발명은 터치 레포트 레이트를 높일 수 있는 터치 센싱 시스템과 그 터치 레포트 레이트 향상 방법을 제공한다.

본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 상기 터치 센서들로부터 얻어진 리얼 터치 입력 좌표 데이터와, 보간 방법으로 얻어진 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 터치 스크린 구동회로를 포함한다.

상기 터치 스크린 구동회로는 최초 터치 입력 직후에 최초 터치 입력 좌표 데이터를 반복 출력하거나, 널(NULL) 값이 저장된 버퍼의 데이터를 제외한 다른 버퍼들의 데이터들을 바탕으로 계산된 보간 데이터를 출력하거나 혹은, 상기 널 값을 출력한다.

상기 터치 센싱 시스템의 터치 레포트 레이트 향상 방법은 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 상기 터치 센서들로부터 얻어진 리얼 터치 입력 좌표 데이터와, 보간 방법으로 얻어진 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 단계를 포함한다.

최초 터치 입력 직후에 최초 터치 입력 좌표 데이터를 반복 출력하거나, 널(NULL) 값이 저장된 버퍼의 데이터를 제외한 다른 버퍼들의 데이터들을 바탕으로 계산된 보간 데이터를 출력하거나 혹은, 상기 널 값을 출력한다.

본 발명은 터치 센서로부터 얻어진 리얼 터치 입력 데이터와 보간 방법으로 계산된 가상 터치 데이터를 발생함으로써 터치 센싱 시스템의 터치 레포트 레이트를 높일 수 있다. 나아가, 본 발명은 최초 터치 입력 직후에 최초 터치 입력 좌표 데이터를 반복 출력하거나, 널(NULL) 값이 저장된 버퍼의 데이터를 제외한 다른 버퍼들의 데이터들을 바탕으로 계산된 보간 데이터를 출력하거나 혹은, 상기 널 값을 출력함으로써 최초 터치 입력시 실제 터치 위치와 화면에 표시되는 터치 위치 사이의 거리차를 최소화할 수 있다.

도 1은 종래의 터치 센싱 시스템에서 디스플레이 기간, 터치 센싱 기간, 터치 입력 좌표 연산 타이밍, 및 터치 입력 좌표의 전송 타이밍을 보여 주는 파형도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템을 보여 주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 터치 스크린의 등가 회로도이다.
도 4 내지 도 6은 표시패널과 터치 스크린의 다양한 조합 형태로 보여 주는 도면들이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서 디스플레이 기간, 터치 센싱 기간, 터치 입력 좌표 연산 타이밍, 및 터치 입력 좌표의 전송 타이밍을 보여 주는 파형도들이다.
도 9는 초기 터치 입력 오류의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 10은 보간 데이터 발생회로를 보여 주는 도면이다.

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(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자 기반으로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시소자의 일 예로서 표시장치를 액정표시소자 중심으로 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다.

본 발명의 터치 센싱 시스템은 다수의 정전 용량 센서들을 통해 터치 입력을 감지하는 정전 용량 방식의 터치 스크린으로 구현될 수 있다. 정전 용량 방식의 터치 스크린은 다수의 터치 센서들을 포함한다. 터치 센서들 각각은 등가회로로 볼 때 정전 용량(capacitance)을 포함한다. 정전 용량은 자기(Self) 정전 용량이나 상호(Mutual) 정전 용량으로 나뉘어질 수 있다. 자기 정전 용량은 한 방향으로 형성된 단층의 도체 배선을 따라 형성된다. 상호 정전 용량은 직교하는 두 도체 배선들 사이에 형성된다. 이하의 실시예에서, 상호 정전 용량 방식의 터치 스크린이 예시되었으나, 이에 한정되지 않는다.

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.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(DIS), 디스플레이 구동회로, 터치 스크린(TSP), 터치 스크린 구동회로 등을 포함한다.

표시패널(DIS)은 두 장의 기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이는 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수)과 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성된 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성된 TFT들(Thin Film Transistor), 데이터전압을 충전하는 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다.

표시패널(DIS)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 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. 공통전압이 공급되는 공통전극은 표시패널(DIS)의 상부 기판이나 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 배면 아래에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(DIS)에 빛을 조사한다. 표시패널(DIS)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical 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), 게이트 구동회로(14) 및 타이밍 콘트롤러(20)를 포함하여 입력 영상의 데이터를 표시패널(DIS)의 픽셀들에 기입한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 출력한다. 데이터 구동회로(12)로부터 출력된 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)을 통해 픽셀들에 공급된다. 게이트 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터가 기입되는 표시패널(DIS)의 라인을 선택한다.

타이밍 콘트롤러(20)는 호스트 시스템(40)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(14)의 동작 타이밍을 동기시킨다. 게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start 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 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 M×N 개의 터치 센서들(Cts)을 포함한다. 터치 센서들(Cts) 각각은 상호 용량을 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 터치 센서들(Cts)은 도 6과 같이 표시패널(DIS) 내에서 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부 기판 상에 내장될 수 있다. 도 4 내지 도 6에서 "PIX"는 액정셀의 화소전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다. 도 7 및 도 8은 인셀 타입의 터치 센싱 시스템에 적용된 본 발명의 실시예들을 도시한 것이나, 본 발명은 어떠한 구조의 터치 센싱 시스템에도 적용될 수 있다.

터치 스크린 구동회로(30)는 터치 센싱 구동회로와, 터치 스크린 콘트롤러(36, 이하 "TSP 콘트롤러"라 함)를 포함한다. 터치 센싱 구동회로는 Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)를 포함한다. 터치 센싱 구동회로는 Tx 구동회로(32)를 이용하여 Tx 라인들(T1~Tj)를 통해 터치 센서들에 구동신호를 인가하고, 구동신호에 동기하여 Rx 라인들(R1~Ri)과 Rx 구동회로(34)를 통해 터치 센서들(Cts)의 전압을 센싱하여 디지털 데이터인 터치 원시 데이터(Touch raw data)를 출력한다. 구동신호는 펄스, 정현파, 삼각파 등 다양한 형태로 발생될 수 있다. 터치 스크린 구동회로(30)는 하나의 ROIC(Read-out IC)로 집적될 수 있다.

Tx 구동회로(32)는 TSP 콘트롤러(36)로부터 입력된 Tx 셋업신호에 응답하여 Tx 구동신호를 출력할 Tx 채널을 선택하고, 선택된 Tx 채널과 연결된 Tx 라인들(T1~Tj)에 Tx 구동신호를 인가한다. Tx 라인들(T1~Tj)은 Tx 구동신호의 고전위 구간 동안 충전되어 터치 센서들(Cts)에 전하를 공급하고, Tx 구동신호의 저전위 구간에 방전된다. Tx 구동신호는 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 터치 센서들(Cts)의 전압이 Rx 구동회로(34)에 내장된 적분기(Integrator)의 커패시터에 누적될 수 있도록 Tx 라인들(T1~Tj) 각각에 연속 공급될 수 있다.

Rx 구동회로(34)는 TSP 콘트롤러(36)로부터 입력된 Rx 셋업신호에 응답하여 터치 센서의 전압을 수신할 Rx 라인들(R1~Ri)을 선택한다. Rx 구동회로(34)는 터치 센서에 인가된 구동신호에 동기하여 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 수신된 터치 센서들(Cts)의 전압을 샘플링하여 적분기에 누적한다. 그리고 Rx 구동회로(34)는 적분기의 출력단에 연결된 아날로그-디지털 변환기(analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 이용하여 적분기에 누적된 전압을 디지털 데이터인 터치 원시 데이터로 변환한다.

TSP 콘트롤러(36)는 Tx 구동회로(32)에서 Tx 구동신호가 출력될 Tx 채널을 설정하기 위한 Tx 셋업 신호와, Rx 구동회로(34)에서 터치 센서들(Cts)의 전압을 수신할 Rx 채널을 설정하기 위한 Rx 셋업 신호를 발생하여 Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)의 센싱 동작을 동기시킨다. 또한, TSP 콘트롤러(36)는 Rx 구동회로(34)의 샘플링 및 적분기의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스위치 제어신호와 ADC의 동작 타이밍을 제어하기 위한 ADC 클럭신호를 발생한다. TSP 콘트롤러(36)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.

TSP 콘트롤러(36)는 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 Rx 구동회로(34)로부터 수신된 리얼(real) 터치 원시 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교한다. 터치 인식 알고리즘은 문턱값 이상의 리얼 터치 원시 데이터를 검출한다. 리얼 터치 원시 데이터는 터치 입력이 발생된 터치 센서들로부터 얻어진 리얼 터치 데이터로 판단된다. TSP 콘트롤러(36)는 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 상기 터치 센서들로부터 얻어진 리얼 터치 입력 좌표 데이터와, 보간 방법으로 얻어진 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력한다. TSP 콘트롤러(36)는 제1 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 제2 리얼 터치 입력 좌표 데이터 사이에 제1 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하고, 상기 제2 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 제3 리얼 터치 입력 좌표 데이터 사이에 제2 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력한다.

TSP 콘트롤러(36)는 터치 인식 알고리즘을 실행하여 리얼 터치 입력 좌표 데이터를 계산하고 그 좌표 데이터를 호스트 시스템(40)으로 전송한다. 또한, TSP 콘트롤러(36)는 터치 센서들의 센싱 결과와 무관하게 보간 방법으로 계산된 가상(virtual) 터치 입력 좌표 데이터를 발생하고, 그 가상 터치 입력 좌표 데이터를 호스트 시스템(40)으로 전송한다. TSP 콘트롤러(36)는 도 10과 같은 보간 데이터 발생회로를 이용하여 가상 터치 데이터를 발생할 수 있다. 보간 데이터 발생회로는 과거의 리얼 터치 입력 좌표 데이터들 또는 가상 터치 입력 좌표 데이터들을 입력 받아 그 데이터에 미리 설정된 비례 상수를 곱하고 그 결과들을 더한 출력을 가상 터치 입력 좌표 데이터로서 출력한다. 따라서, 본 발명은 리얼 터치 데이터와 가상 터치 데이터의 좌표 정보를 호스트 시스템(40)으로 전송하여 터치 레포트 레이트를 종래 기술에 비하여 2 배 이상 빠르게 할 수 있다. 본 발명의 터치 레포트 레이트는 입력 영상의 프레임 레이트(frame rate) 보다 2 배 이상 높은 터치 레포트 레이트를 구현할 수 있다. 입력 영상의 프레임 레이트는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다.

호스트 시스템(40)은 텔레비젼 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(40)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(40)은 디지털 비디오 데이터와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 타이밍 콘트롤러(20)로 전송한다. 또한, 호스트 시스템(40)은 TSP 콘트롤러(36)로부터 입력되는 터치 데이터의 좌표 정보(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서 디스플레이 기간, 터치 센싱 기간, 터치 입력 좌표 연산 타이밍, 및 터치 입력 좌표의 전송 타이밍을 보여 주는 파형도들이다. 도 7 및 도 8에서, "Vsnc"는 수직 동기신호이다. "Display 구동"은 표시패널의 픽셀 어레이들이 구동되는 디스플레이 기간(Td)을 하이 로직 구간으로 나타낸 것이다. "TSP 구동"은 터치 센서들이 구동되는 터치 센싱 기간(Ts)을 나타낸다. S(n-1)은 제n(n은 양의 정수)-1 프레임 기간의 터치 센싱 기간(Ts) 동안 터치 센서들에 인가되는 구동신호이다. S(n)은 제n 프레임 기간의 터치 센싱 기간(Ts) 동안 터치 센서들에 인가되는 구동신호이다. "TSP 좌표 연산"은 터치 입력 좌표가 산출되는 타이밍을 나타낸다. 도 1에서 "좌표 Report"는 터치 레포트 레이트이다. C(n-3)은 제n-3 프레임 기간에 얻어진 제n-3 리얼 터치 입력 좌표 데이터이고, C(n-2)는 제n-2 프레임 기간에 얻어진 제n-2 리얼 터치 입력 좌표 데이터이다. C(n-1)은 제n-1 프레임 기간에 얻어진 제n-1 리얼 터치 입력 좌표 데이터이다. C(n)은 제n 프레임 기간에 얻어진 제n 리얼 터치 입력 좌표 데이터이다.

본 발명의 터치 센싱 시스템은 리얼 터치 입력 데이터들을 이용하여 가상 터치 입력 좌표를 산출하고 리얼 터치 입력 데이터들 사이에서 가상 터치 입력 좌표 데이터(C'(n-2, n-3), C'(n-1, n-2), C'(n, n-1))를 호스트 시스템(40)으로 전송한다. 본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린 구동회로(30)에 내장된 타이머를 이용하여 보간 데이터의 전송 타이밍을 제어할 수 있다. 터치 스크린 구동회로(30)는 리얼 터치 입력 데이터를 연산한 직후부터 소정 시간(Tc)이 경과한 타이밍에 맞추어 가상 터치 입력 좌표 데이터(C'(n-2, n-3), C'(n-1, n-2), C'(n, n-1))를 호스트 시스템으로 전송한다. C'(n-2, n-3)는 제n-3 리얼 터치 입력 좌표 데이터(C(n-3))의 전송 타이밍과, 제n-2 리얼 터치 입력 좌표 데이터(C(n-2))의 전송 타이밍 사이에서 전송되는 제1 가상 터치 입력 좌표 데이터이다. C'(n-1, n-2)는 제n-2 리얼 터치 입력 좌표 데이터(C(n-2))의 전송 타이밍과, 제n-1 리얼 터치 입력 좌표 데이터(C(n-1))의 전송 타이밍 사이에서 전송되는 제2 가상 터치 입력 좌표 데이터이다. C'(n, n-1)는 제n-1 리얼 터치 입력 좌표 데이터(C(n-1))의 전송 타이밍과, 제n 리얼 터치 입력 좌표 데이터(C(n))의 전송 타이밍 사이에서 전송되는 제3 가상 터치 입력 좌표 데이터이다.

리얼/가상 터치 입력 데이터는 유효 좌표 데이터의 유무를 나타내는 벨리드(valid) 코드와, 터치 입력 위치의 좌표 정보를 포함한 데이터 패킷으로 구성된다. 호스트 시스템(40)은 벨리드 코드에 널(Null) 값이 코딩된 데이터 패킷이 터치 스크린 구동회로(30)로부터 수신되면 현재 터치 입력이 없는 것으로 판단하는 반면, 벨리드 코드에 널 값이 없으면 그 벨리드 코드에 뒤이어 입력되는 데이터 패킷에 포함된 좌표 정보를 유효한 정보로 판단한다.

최초 터치 입력 직후에 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하면, 도 9와 같이 실제 터치 위치와 가상 터치 입력 좌표 사이에 오차가 비교적 크기 때문에 실제 터치 위치와 화면에 표시된 터치 위치 사이의 거리가 멀어져 터치감이 저하될 수 있다. 이는 이전 터치 입력 좌표 데이터를 저장하기 위한 버퍼들이 널(Null) 데이터로 초기화되어 있기 때문이다. 최초 터치 입력은 터치 센싱 시스템에 전원이 입력되어 디스플레이 구동회로와 터치 스크린 구동회로(30)가 초기화된 후에 최초로 인식되는 터치 입력을 의미한다. 본 발명은 최초 터치 입력시 실제 터치 위치와 화면에 표시되는 터치 위치 사이의 거리차를 최소화하기 위하여 도 8과 같이 최초 리얼 터치 입력 좌표 데이터를 1회 더 반복 출력할 수 있다. 도 8에서, C(n-2)는 호스트 시스템(40)에 2회 반복 전송되는 최초 터치 입력 좌표 데이터를 예시한 것이다.

도 10은 가상 터치 입력 데이터를 발생하는 보간 데이터 발생회로를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 보간 데이터 발생회로는 다수의 버퍼들(91a~91d), 다수의 승산기들(92a~92c) 및 다수의 가산기들(93a~93c)를 포함한다.

이러한 보간 데이터 발생회로는 멀티 터치 인식을 지원하는 터치 센싱 시스템에서 동시에 인신 가능한 터치 입력 개수들 만큼 구성된다. 예를 들어, 보간 데이터 발생회로는 각 터치 아이디(Touch ID) 별로 구현된다. 10개의 터치 입력을 지원하는 시스템에는 병렬 처리 가능한 10 개의 보간 데이터 발생회로가 필요하다.

버퍼들(91a~91c)은 종속적으로 접속되어 터치 입력 좌표 데이터들을 일시적으로 저장하고 수직 동기신호(Vsync)에 동기하여 매 프레임 기간마다 다음 단의 버퍼로 데이터를 전송하여 데이터를 시프트(shift)한다. 터치 입력 좌표 데이터들은 리얼 터치 입력 좌표 데이터이거나 가상 터치 입력 좌표 데이터일 수 있다. 또한, 터치 입력 좌표 데이터들은 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 가상 터치 입력 좌표 데이터의 조합일 수 있다. 터치 입력 좌표 데이터들은 리얼 터치 입력 좌표 데이터이거나 가상 터치 입력 좌표 데이터일 수 있다. 제k(k는 양의 정수) 버퍼(91a)는 현재 입력 신호(Xin)로 수신되는 제k 터치 입력 좌표 데이터(Xk)를 저장하고 그 데이터를 다음 프레임 기간에 제k-1 버퍼(91b)로 전송한다. 제k-1 버퍼(91b)는 제k-1 터치 입력 좌표 데이터(Xk-1)를 저장하고 그 데이터(Xk-1)를 다음 프레임 기간에 제k-2 버퍼(91c)로 전송한다. 제k-2 버퍼(91c)는 제k-2 터치 입력 좌표 데이터(Xk-2)를 저장하고 그 데이터(Xk-2)를 다음 프레임 기간에 제k-3 버퍼(91d)로 전송한다. 과거의 터치 입력 좌표 데이터들은 3 개의 버퍼들(91b~91d)에 저장된다.

승산기들(92a~92d)은 터치 입력 좌표 데이터들에 미리 설정된 비례 상수들(α, β, γ, δ)을 곱한다. 비례 상수들은 α+β+γ+δ=1로 설정될 수 있다. 가산기들(93a~93c)는 비례 상수가 곱해진 터치 입력 좌표 데이터들을 가산한다.

최초 터치 입력시 제2 내지 제4 버퍼들(91b~91d)에는 널(NULL)값인 '0'이 저장되어 있다. 보간 데이터 발생회로는 최초 터치 입력시 실제 터치 위치와 화면에 표시되는 터치 위치 사이의 거리차를 최소화하기 위하여 아래와 같이 수직 동기신호(Vsync)의 제1 내지 제3 주기신호(V1~V3)에서 제k 터치 입력 좌표 데이터(Xk)를 반복 출력(Xout)한다. 이 방법은 도 8과 실질적으로 같다. 보간 데이터 발생회로는 제2 내지 제4 버퍼들(91b~91d)에 저장된 데이터가 널(NULL) 데이터인지를 판단하여 최초 터치 입력 상황을 인식할 수 있다. 보간 데이터 발생회로는 수직 동기신호(Vsync)의 제4 주기신호(V4) 이후에 정상 출력을 발생한다.

보간 데이터 발생회로는 제2 내지 제4 버퍼들(91b~91d)에 저장된 데이터가 모두 널(NULL) 데이터일 때, 현재 입력되는 터치 입력 좌표 데이터를 최초 터치 입력의 좌표 데이터로 판단한다. 보간 데이터 발생회로는 최초 터치 입력 상황이 아니면 출력을 Xout = αXk + βXk-1 + γXk-2 + δXk-3으로 출력한다.

Xout = Xin if, (V1 부터 V3까지)

Xout = αXk + βXk-1 + γXk-2 + δXk-3 (그 외의 경우)

최초 터치 입력시 실제 터치 위치와 화면에 표시되는 터치 위치 사이의 거리차 문제를 해소하기 위한 두 번째 방법은 최초 터치 입력 직후에 널(Null) 값을 제외한 다른 데이터들만으로 가상 터치 입력 좌표 데이터를 계산하는 방법이다. 이 방법은 아래와 같이 수직 동기신호(Vsync)의 제1 주기신호(V1)에서 입력(Xin)을 그대로 출력한 후, 수직 동기신호(Vsync)의 제2 주기신호 (V2)에서 출력을 Xout = αXk +βXk-1로 출력한다. 이어서, 이 방법은 수직 동기신호(Vsync)의 제3 주기신호 (V3)에서 출력을 Xout = αXk +βXk-1 + γXk-2으로 출력한 후에, 수직 동기신호(Vsync)의 제4 주기신호 (V4) 이후에 출력을 정상 출력 방법인 Xout = αXk +βXk-1 + γXk-2 + δXk-3으로 출력한다.

Xout = Xin (V1)

Xout = αXk + βXk-1 (α+β=1, V2)

Xout = αXk + βXk-1 + γXk-2 (α+β+γ =1, V3)

Xout = αXk + βXk-1 + γXk-2 + δXk-3 (α+β+γ+δ =1, V4)

최초 터치 입력시 실제 터치 위치와 화면에 표시되는 터치 위치 사이의 거리차 문제를 해소하기 위한 세 번째 방법은 최초 터치 입력 직후에 수직 동기신호(Vsync)의 제1 내지 제3 주기신호(V1~V3)에서 널값(X_NULL)을 출력하고 제4 버퍼(91d)에 제k 터치 입력 좌표 데이터(Xk)가 저장되는 수직 동기신호(Vsync)의 제4 주기신호(V4) 이후에 정상 출력을 발생한다.

Xout = X_NULL (V1 부터 V3까지)

Xout = αXk + βXk-1 + γXk-2 + δXk-3 (그 외의 경우)

보간 데이터 발생회로는 도 10에 한정되지 않는다. 예컨대, 보간 데이터 발생회로는 과거값을 저장하는 버퍼들의 개수는 N(N은 0 보다 큰 양의 정수) 개일 수 있고, 그에 맞추어 비례 상수가 조정될 수 있다.

보간 데이터 발생회로는 도 10에 한정되지 않는다. 예컨대, 보간 데이터 발생회로는 과거값을 저장하는 버퍼들의 개수는 N(N은 0 보다 큰 양의 정수) 개일 수 있고, 그에 맞추어 비례 상수가 조정될 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 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 : 게이트 구동회로
20 : 타이밍 콘트롤러 30 : 터치 스크린 구동회로
32 : Tx 구동회로 34 : Rx 구동회로
36 : TSP 콘트롤러

Claims (7)

1. 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 상기 터치 센서들로부터 얻어진 리얼 터치 입력 좌표 데이터와, 보간 방법으로 얻어진 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 터치 스크린 구동회로를 포함하고,
   상기 터치 스크린 구동회로는 최초 터치 입력 직후에 최초 터치 입력 좌표 데이터를 반복 출력하거나, 널(NULL) 값이 저장된 버퍼의 데이터를 제외한 다른 버퍼들의 데이터들을 바탕으로 계산된 보간 데이터를 출력하거나 혹은, 상기 널 값을 출력하고,
   상기 터치 스크린 구동회로로부터 출력되는 터치 입력 좌표 데이터들의 터치 레포트 레이트는 입력 영상의 프레임 레이트에 비하여 높은 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 터치 스크린 구동회로는
   제1 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 제2 리얼 터치 입력 좌표 데이터 사이에 제1 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하고,
   상기 제2 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 제3 리얼 터치 입력 좌표 데이터 사이에 제2 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
4. 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 상기 터치 센서들로부터 얻어진 리얼 터치 입력 좌표 데이터와, 보간 방법으로 얻어진 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 단계를 포함하고,
   최초 터치 입력 직후에 상기 보간 방법은 최초 터치 입력 좌표 데이터를 반복 출력하거나, 널(NULL) 값이 저장된 버퍼의 데이터를 제외한 다른 버퍼들의 데이터들을 바탕으로 계산된 보간 데이터를 출력하거나 혹은, 상기 널 값을 출력하고,
   상기 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 상기 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 터치 레포트 레이트는 입력 영상의 프레임 레이트에 비하여 높은 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템의 터치 레포트 레이트 향상 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 상기 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 단계는,
   제1 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 제2 리얼 터치 입력 좌표 데이터 사이에 제1 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하고,
   상기 제2 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 제3 리얼 터치 입력 좌표 데이터 사이에 제2 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템의 터치 레포트 레이트 향상 방법.
6. 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 상기 터치 센서들로부터 얻어진 리얼 터치 입력 좌표 데이터와, 보간 방법으로 얻어진 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 터치 스크린 구동회로를 포함하고,
   상기 터치 스크린 구동회로는,
   최초 터치 입력 직후에 최초 터치 입력 좌표 데이터를 반복 출력하거나, 널(NULL) 값이 저장된 버퍼의 데이터를 제외한 다른 버퍼들의 데이터들을 바탕으로 계산된 보간 데이터를 출력하거나 혹은, 상기 널 값을 출력하고,
   제1 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 제2 리얼 터치 입력 좌표 데이터 사이에 제1 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하고,
   상기 제2 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 제3 리얼 터치 입력 좌표 데이터 사이에 제2 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
7. 터치 센서들에 구동신호를 인가하고 상기 터치 센서들로부터 얻어진 리얼 터치 입력 좌표 데이터와, 보간 방법으로 얻어진 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 단계를 포함하고,
   최초 터치 입력 직후에 상기 보간 방법은 최초 터치 입력 좌표 데이터를 반복 출력하거나, 널(NULL) 값이 저장된 버퍼의 데이터를 제외한 다른 버퍼들의 데이터들을 바탕으로 계산된 보간 데이터를 출력하거나 혹은, 상기 널 값을 출력하고,
   상기 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 상기 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 단계는,
   제1 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 제2 리얼 터치 입력 좌표 데이터 사이에 제1 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하고,
   상기 제2 리얼 터치 입력 좌표 데이터와 제3 리얼 터치 입력 좌표 데이터 사이에 제2 가상 터치 입력 좌표 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템의 터치 레포트 레이트 향상 방법.

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