KR102084543B1 - 터치 스크린 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 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 Tx 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로; 상기 Rx 채널들을 통해 공급되는 상기 센서 노드들의 전압을 Rx 샘플링 클럭에 따라 샘플링하는 다수의 센싱 유닛들; 서로 이웃한 상기 센싱 유닛들의 출력단들에 크로스 커플링된 다수의 먹스 스위치들을 포함한 먹스 어레이; 상기 먹스 어레이로부터 순차적으로 입력되는 아날로그 샘플링 신호를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 상기 아날로그-디지털 변환부로부터 입력되는 상기 디지털 데이터를 평균하여 상기 디지털 데이터에 포함된 노이즈를 제거하는 평균부; 및 상기 노이즈가 제거된 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표 정보를 포함한 터치 데이터를 출력하는 터치 콘트롤러를 구비한다.

Description

터치 스크린 구동 장치{APPARATUS FOR DRIVING TOUCH SCREEN}
본 발명은 터치 스크린 구동 장치에 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 채널들, Tx 채널들과 교차되는 Rx 채널들, 및 Tx 채널들과 Rx 채널들의 교차부에 형성된 센서 커패시터들을 포함한다. 센서 커패시터들 각각은 상호 용량을 갖는다. 터치 스크린 구동 장치는 터치(또는 근접) 전후의 센서 커패시터들에 충전된 전압의 변화를 감지하여 전도성 물질의 접촉(또는 근접) 여부와 그 위치를 판단한다. 센서 커패시터에 충전된 전압을 센싱하기 위하여, Tx 구동회로는 Tx 채널들에 구동신호를 인가하고, Rx 구동회로는 구동신호와 동기하여 센서 커패시터의 미세한 전압 변화를 샘플링하고 아날로그-디지털 변환(Analog to Digital conversion)한다.
일반적으로 터치 데이터의 SNR(Sigal to Noise Ratio)을 떨어뜨리는 요인으로, 채널 배열 및 터치 스크린의 구조적 특징에 따른 채널 노이즈, 외부 노이즈 등이 있다. 외부 노이즈로는 플로팅 바디(floating body), 3 파장 노이즈, 충전 노이즈 등이 있다. 채널 노이즈에는 입력 신호의 고주파 노이즈/저주파 노이즈와, 채널 DC 옵셋, 및 채널간 간섭 노이즈 등이 있다.
다양한 구조의 터치 스크린에서 각기 다른 고유의 R,C 파라미터에 의한 채널 간 터치 데이터가 편차가 발생되고, 동일한 터치 스크린이라 하더라도 위치에 따라 외부 환경(PCB 라우팅(routing), 외부 노이즈 등)의 영향과 R,C 파라미터 값이 달라지므로 터치 IC에 입력되는 터치 데이터에 편차가 초래된다. 이러한, 편차는 터치 데이터의 SNR을 저하시켜 터치 신뢰성을 떨어뜨린다.
따라서, 본 발명의 목적은 터치 데이터의 SNR을 높여 터치 신뢰성을 높일 수 있도록 한 터치 스크린 구동 장치를 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 Tx 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로; 상기 Rx 채널들을 통해 공급되는 상기 센서 노드들의 전압을 Rx 샘플링 클럭에 따라 샘플링하는 다수의 센싱 유닛들; 서로 이웃한 상기 센싱 유닛들의 출력단들에 크로스 커플링된 다수의 먹스 스위치들을 포함한 먹스 어레이; 상기 먹스 어레이로부터 순차적으로 입력되는 아날로그 샘플링 신호를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 상기 아날로그-디지털 변환부로부터 입력되는 상기 디지털 데이터를 평균하여 상기 디지털 데이터에 포함된 노이즈를 제거하는 평균부; 및 상기 노이즈가 제거된 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표 정보를 포함한 터치 데이터를 출력하는 터치 콘트롤러를 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 구동 장치는 상기 노이즈가 제거된 디지털 데이터를 적분하여 누적한 후, 누적된 디지털 데이터를 상기 터치 콘트롤러에 공급하는 적분기를 더 구비한다.
상기 먹스 스위치들 중 k(k는 양의 정수) 번째 먹스 스위치는, k 번째 센싱 유닛의 출력단, k-1 번째 센싱 유닛의 출력단 및 k+1 번째 센싱 유닛의 출력단에 접속되어, k 번째 센싱 유닛으로부터 입력되는 k 번째 아날로그 샘플링 신호와, k-1 번째 센싱 유닛으로부터 입력되는 k-1 번째 아날로그 샘플링 신호와, k+1 번째 센싱 유닛으로부터 입력되는 k+1 번째 아날로그 샘플링 신호를 순차적으로 출력한다.
상기 평균부는 상기 아날로그-디지털 변환부로부터 입력되는 상기 디지털 데이터를 순차적으로 래치한 후, 상기 래치된 데이터를 평균한다.
본 발명은 채널 노이즈 및 터치 스크린의 위치별 옵셋 편차가 최소화되어 SNR이 향상되고, Rx 채널 간 터치 데이터 편차가 획기적으로 줄어들게 된다. 본 발명은 기존에 존재하던 먹스 어레이의 접속 구성을 변경하고, 평균부만을 추가하는 구성으로 노이즈 상쇄 효과를 발휘할 수 있기 때문에, 타 노이즈 제거 기법에 추가되는 구성이 최소화됨으로써 사이즈 최적화에 유리하다. 본 발명은 간소한 방법으로 노이즈를 상쇄시킬 수 있기 때문에 센서 노드들의 전압들에 대한 샘플링 횟수를 늘리지 않더라도 비교적 정확한 터치 데이터의 추출이 가능하여, 터치 리포트 시간을 획기적으로 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도.
도 2는 도 1에 포함된 터치 스크린 구동 장치를 자세히 보여 주는 도면.
도 3 내지 도 5는 터치 스크린과 표시패널의 다양한 실시예들을 보여 주는 도면들.
도 6은 터치 스크린에서 Rx 채널들 간에 RC 딜레이 차이가 발생되는 것을 보여주는 도면.
도 7 내지 도 9는 터치 스크린, 및 Rx 구동회로의 구성을 보여주는 도면들.
도 10은 서로 이웃한 센싱 유닛들의 출력단들에 크로스 커플링된 다수의 먹스 스위치들을 보여주는 도면.
도 11은 도 10의 먹스 스위치들로부터 출력되는 아날로그 샘플링 신호들의 일 구성을 보여주는 도면.
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 1는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 포함된 터치 스크린 구동 장치를 보여준다. 도 3 내지 도 5는 터치 스크린과 표시패널의 다양한 실시예들을 보여 주는 도면들이다. 그리고, 도 6은 터치 스크린(TSP)에서 Rx 채널들 간에 RC 딜레이 차이가 발생되는 것을 보여주고 있다.
도 1 및 도 2를 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 3과 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 접합되거나, 도 4와 같이 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 터치 스크린(TSP)의 센서 노드들(TSCAP)은 도 5와 같이 표시패널(DIS) 내에서 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부기판에 형성될 수 있다. 도 3 내지 도 5에서 "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)로부터 입력되는 Rx 샘플링 클럭(SRx)에 응답하여 상기 센서 노드들(TSCAP)의 전압들을 샘플링 커패시터(도 7의 CFB)에 충전시켜 각 센서 노드(TSCAP)의 전압을 샘플링한다. 한편, 터치 스크린(TSP)에는 Tx 채널들(Tx1~Txj)과 Rx 채널들(Rx1~Rxi)의 교차부마다 상호 용량을 갖는 센서 노드들(TSCAP)이 형성되어 있는데, 이러한 센서 노드들(TSCAP)은 그 형성 위치에 따라 서로 다른 RC 딜레이 값을 갖는다. Rx 구동회로(34)는 각 채널의 RC 딜레이 값 등에 의한 옵셋 전하량의 편차(즉, 노이즈)를 제거하기 위해, Rx 채널들을 통해 공급되는 센서 노드들(TSCAP)의 전압들에 포함된 노이즈를 도 10과 같이 이웃한 센싱 유닛들의 출력단들에 크로스 커플링된 다수의 먹스 스위치들의 스위칭 작용을 통해 분산한다. Rx 구동회로(34)는 노이즈가 포함된 아날로그 샘플링 신호를 디지터 데이터로 변환한 후, 디지털 데이터를 래치 및 평균하여 디지털 데이터에 포함된 노이즈를 제거한다. 그리고, Rx 구동회로(34)는 노이즈가 제거된 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표 정보를 포함한 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.
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 일정값 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 7 내지 도 9는 터치 스크린, 및 Rx 구동회로의 구성을 보여준다.
본 발명의 터치 스크린 구동 장치는 도 7 및 도 8과 같이, Tx 구동회로(32), 터치 스크린(TSP), 및 Rx 구동회로(34)를 포함한다.
Tx 구동회로(32)는 다수의 Tx 채널들(Tx1~Txj)을 구비한다. 터치 스크린(TSP)은 Tx 구동회로(32)으로부터 Tx 구동 펄스가 인가되면, Tx 구동 펄스가 인가되는 Tx 채널들(Tx1~Txj)과 접속된 센서 노드들의 전압들을 Rx 채널들(Rx1~Rxi)을 통해 출력한다. 도 7에서, "Ctx"는 Tx 라인의 기생 용량, "Crx"는 Rx 라인의 기생 용량, "Rtx"는 Tx 라인의 로드 저항, "Rrx"는 Rx 라인의 로드 저항을 각각 의미하고, "CM"은 센서 노드로 구현되는 상호 용량을 의미한다.
Rx 구동회로(34)는 다수의 센싱 유닛들(MSU#1~MSU#i), 먹스 어레이(341), 아날로그-디지털 변환부(ADC, 342), 및 평균부(343)를 구비한다.
센싱 유닛들(MSU#1~MSU#i)은 Rx 채널들(Rx1~Rxi)에 일대일로 연결된다. 센싱 유닛들(MSU#1~MSU#i) 각각은 연산 증폭기(Operation Amplifier, OP), 연산 증폭기(OP)의 반전 입력단자(-)와 출력 단자 사이에 접속된 샘플링 커패시터(CFB)를 구비한다. 연산 증폭기(OP)의 반전 입력 단자(-)는 Rx 채널들(Rx1~Rxi) 중 어느 하나에 접속되고, 연산 증폭기(OP)의 비반전 입력 단자(+)는 기저전압원(GND)에 접속되며, 연산 증폭기(OP)의 출력 단자는 먹스 어레이(342)에 접속된다. 센싱 유닛들(MSU#1~MSU#i)은 Rx 채널들(Rx1~Rxi)을 통해 공급되는 센서 노드들의 전압을 Rx 샘플링 클럭에 따라 샘플링하여 샘플링 커패시터(CFB)에 저장한다.
먹스 어레이(341)는 서로 이웃한 센싱 유닛들(MSU#1~MSU#i)의 출력단들에 크로스 커플링(cross coupling)된 다수의 먹스 스위치들을 포함한다. 먹스 어레이(341)는 먹스 스위치들의 접속 구성을 통해 센싱 유닛들(MSU#1~MSU#i)로부터 입력되는 센서 노드들의 전압들(V1~Vi) 즉, 아날로그 샘플링 신호에 포함된 노이즈들을 효과적으로 분산시키는 기능을 수행한다.
아날로그-디지털 변환부(ADC, 342)는 먹스 어레이(341)로부터 순차적으로 입력되는 아날로그 샘플링 신호를 디지털 데이터로 변환한다.
평균부(343)는 아날로그-디지털 변환부(ADC, 342)로부터 입력되는 디지털 데이터를 평균하여 디지털 데이터에 포함된 노이즈를 제거하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 평균부(343)는 아날로그-디지털 변환부(342)로부터 입력되는 상기 디지털 데이터를 순차적으로 래치한 후, 상기 래치된 데이터를 평균할 수 있다.
한편, Rx 구동회로(34)는 평균부(343)의 출력단에 접속되는 적분기(344)를 더 구비할 수 있다. 적분기(344)는 노이즈가 제거된 디지털 데이터를 적분하여 누적한 후, 누적된 디지털 데이터를 터치 콘트롤러(30)에 공급함으로써, 터치 데이터의 SNR을 높여 터치 신뢰성을 제고할 수 있다. 도 7 내지 도 9에서 "TDATA"는 터치 콘트롤러(30)에 공급되는 노이즈 리스(noiseless) 디지털 데이터를 지시한다.
도 10은 서로 이웃한 센싱 유닛들의 출력단들에 크로스 커플링된 다수의 먹스 스위치들을 자세히 보여준다. 그리고, 도 11은 도 10의 먹스 스위치들로부터 출력되는 아날로그 샘플링 신호들의 일 구성을 보여준다.
도 10을 참조하면, 먹스 스위치들(MUX#1~MUX#6) 각각은 그에 대응되는 센싱 유닛들(MSU#1~MSU#6)의 출력단들에 접속됨과 아울러, 자신에게 이웃한 센싱 유닛들(MSU#1~MSU#6)의 출력단들에 크로스 접속되어 있다.
이러한 접속 구성을 일반화하면, 먹스 스위치들 중 k(k는 양의 정수) 번째 먹스 스위치(MUX#k)는, k 번째 센싱 유닛(MSU#k)의 출력단, k-1 번째 센싱 유닛(MSU#k-1)의 출력단 및 k+1 번째 센싱 유닛(MSU#k+1)의 출력단에 접속된다. 그에 따라, k 번째 먹스 스위치(MUX#k)는 k 번째 센싱 유닛(MSU#k)으로부터 입력되는 k 번째 아날로그 샘플링 신호와, k-1 번째 센싱 유닛(MSU#k-1)으로부터 입력되는 k-1 번째 아날로그 샘플링 신호와, k+1 번째 센싱 유닛(MSU#k+1)으로부터 입력되는 k+1 번째 아날로그 샘플링 신호를 순차적으로 출력하게 된다.
먹스 스위치들(MUX#1~MUX#6)로부터 출력되는 아날로그 샘플링 신호들의 구성 내용을 살펴보면 도 11과 같다. 도 11을 참조하면, 첫 번째 먹스 스위치(MUX#1)로부터 순차 출력되는 제1 아날로그 샘플링 신호에는 터치 신호 1 및 노이즈 신호 1 이외에 터치 신호 2와 노이즈 신호 2도 포함되어 있다. 터치 신호 1 및 2는 통상 동일 위상의 펄스 형태을 띠므로 후단 평균부에서의 평균 작업으로 인해 일정 값으로 유지되는 데 반해, 노이즈 신호 1 및 2는 반대 위상의 펄스 형태를 띠므로 후단 평균부에서의 평균 작업으로 인해 서로 상쇄된다.
마찬가지로, 다섯번째 먹스 스위치(MUX#1)로부터 순차 출력되는 제1 아날로그 샘플링 신호에는 터치 신호 5 및 노이즈 신호 5 이외에 터치 신호 4와 노이즈 신호 4 및 터치 신호 6과 노이즈 신호 6도 포함되어 있다. 터치 신호 4,5,6은 통상 동일 위상의 펄스 형태을 띠므로 후단 평균부에서의 평균 작업으로 인해 일정 값으로 유지되는 데 반해, 노이즈 신호 4,5,6은 반대 위상의 펄스 형태를 띠므로 후단 평균부에서의 평균 작업으로 인해 서로 상쇄된다.
이러한 본 발명의 구성에 따라 채널 노이즈 및 터치 스크린의 위치별 옵셋 편차가 최소화되어 SNR이 향상되고, Rx 채널 간 터치 데이터 편차가 획기적으로 줄어들게 된다. 본 발명은 기존에 존재하던 먹스 어레이의 접속 구성을 변경하고, 평균부만을 추가하는 구성으로 노이즈 상쇄 효과를 발휘할 수 있기 때문에, 타 노이즈 제거 기법에 추가되는 구성이 최소화됨으로써 사이즈 최적화에 유리하다. 본 발명은 간소한 방법으로 노이즈를 상쇄시킬 수 있기 때문에 센서 노드들의 전압들에 대한 샘플링 횟수를 늘리지 않더라도 비교적 정확한 터치 데이터의 추출이 가능하여, 터치 리포트 시간을 획기적으로 줄일 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
341: 먹스 어레이 342 : ADC
343 : 평균부 344 : 적분기

Claims (4)

  1. 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 Tx 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로;
    상기 Rx 채널들을 통해 공급되는 상기 센서 노드들의 전압을 Rx 샘플링 클럭에 따라 샘플링하는 다수의 센싱 유닛들;
    서로 이웃한 상기 센싱 유닛들의 출력단들에 크로스 커플링된 다수의 먹스 스위치들을 포함한 먹스 어레이;
    상기 먹스 어레이로부터 순차적으로 입력되는 아날로그 샘플링 신호를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부;
    상기 아날로그-디지털 변환부로부터 입력되는 상기 디지털 데이터를 평균하여 상기 디지털 데이터에 포함된 노이즈를 제거하는 평균부; 및
    상기 노이즈가 제거된 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 위치의 좌표 정보를 포함한 터치 데이터를 출력하는 터치 콘트롤러를 구비하고,
    상기 먹스 스위치들 중 k(k는 양의 정수) 번째 먹스 스위치는 k 번째 센싱 유닛의 출력단, k-1 번째 센싱 유닛의 출력단 및 k+1 번째 센싱 유닛의 출력단에 접속되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노이즈가 제거된 디지털 데이터를 적분하여 누적한 후, 누적된 디지털 데이터를 상기 터치 콘트롤러에 공급하는 적분기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 먹스 스위치들 중 k(k는 양의 정수) 번째 먹스 스위치는, k 번째 센싱 유닛으로부터 입력되는 k 번째 아날로그 샘플링 신호와, k-1 번째 센싱 유닛으로부터 입력되는 k-1 번째 아날로그 샘플링 신호와, k+1 번째 센싱 유닛으로부터 입력되는 k+1 번째 아날로그 샘플링 신호를 순차적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 평균부는 상기 아날로그-디지털 변환부로부터 입력되는 상기 디지털 데이터를 순차적으로 래치한 후, 상기 래치된 데이터를 평균하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 구동 장치.
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