KR102156761B1 - Touch input system and image display device using the same and method for detecting touch - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스타일러스 펜에 의한 공진 수신 신호를 복사하여 동일 신호로 복조(demodulation)를 수행함으로써 터치 감지 신호의 추출 효율 및 그 정확성을 향상시킬 수 있도록 한 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법에 관한 것으로, 서로 교차하는 복수개의 제 1 채널 및 제 2 채널을 갖는 센서 패널; 상기 복수의 제 1 채널 또는 제 2 채널을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조(demodulation)를 수행하여 디지털 터치 정보를 생성 및 출력하는 터치 센싱부; 상기 터치 센싱부의 구동을 제어하고, 상기 터치 센싱부로부터 입력되는 디지털 터치 정보를 이용하여 터치 위치 정보를 생성 및 출력하는 터치 제어부, 및 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부로 각각 공급하는 전원부를 구비한 것을 특징으로 한다. The present invention is a touch input system capable of improving extraction efficiency and accuracy of a touch detection signal by copying a resonance received signal by a stylus pen and performing demodulation into the same signal, and an image display device and touch detection using the same. A method, comprising: a sensor panel having a plurality of first and second channels intersecting each other; A touch sensing unit for generating and outputting digital touch information by converting an analog touch sensing signal input through the plurality of first or second channels into a digital touch signal and performing demodulation of the digital touch signal; A touch control unit that controls driving of the touch sensing unit and generates and outputs touch position information using digital touch information input from the touch sensing unit, and a power signal required for driving the sensor panel, the touch sensing unit, and the touch control unit It is characterized in that it comprises a power supply unit for generating each of the sensor panel, the touch sensing unit and the touch control unit.

Description

터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법{TOUCH INPUT SYSTEM AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME AND METHOD FOR DETECTING TOUCH}Touch input system and video display device and touch detection method using it {TOUCH INPUT SYSTEM AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME AND METHOD FOR DETECTING TOUCH}

본 발명은 터치 입력 시스템에 관한 것으로 특히, 스타일러스 펜에 의한 공진 수신 신호를 복사하여 동일 신호로 복조(demodulation)를 수행함으로써 터치 감지 신호의 추출 효율 및 그 정확성을 향상시킬 수 있도록 한 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a touch input system, and in particular, a touch input system capable of improving extraction efficiency and accuracy of a touch sensing signal by copying a resonance reception signal by a stylus pen and performing demodulation into the same signal. It relates to an image display device and a touch detection method using the same.

최근 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되고 있다. In recent years, as the era of full-fledged information is entered, the field of display that visually expresses electrical information signals has developed rapidly. Display Device) is being developed.

평판 표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Lignt Emitting Diode Display Device) 등을 들 수 있다. Flat panel displays include Liquid Crystal Display device, Plasma Display Panel device, Field Emission Display device (FED), Organic Lignt Emitting Diode Display Device. ), etc.

최근에는 평판 표시장치에 사람의 손이나 별도의 입력 수단을 통해 터치 부위를 인식하고 이에 대응하여 별도의 정보를 전달할 수 있는 터치 패널을 부가하는 경우가 늘고 있다. 현재 이러한 터치 패널은 표시 장치의 외부 표면에 부착하는 형태로 적용되고 있다. 그리고, 터치 감지 방식에 따라, 저항 방식, 정전 용량 방식, 적외선 감지 방지 등으로 나뉘며, 제조 방식의 편이성 및 검출력 등을 감안하여 최근 정전 용량 방식이 주목받고 있다. In recent years, a touch panel capable of recognizing a touch area through a human hand or a separate input means and transmitting additional information in response to the flat display device is increasing. Currently, such a touch panel is applied in the form of attaching it to an outer surface of a display device. In addition, according to the touch sensing method, it is divided into a resistive method, a capacitive method, and an infrared detection prevention method. In view of the convenience and detection power of the manufacturing method, the capacitive method is drawing attention recently.

최근 주로 고려되는 모바일 장치로서, 스마트 폰, 스마트 북 등은 HID(Human Interface Device)로써 손가락을 이용한 터치 입력뿐만 아니라 펜을 이용한 필기 또는 그림 그리기가 가능한 스타일러스 펜을 입력 장치로 점점 더 많이 적용하는 추세이다. 스타일러스 펜 입력은 손가락에 의한 입력에 비해 더 세밀한 입력이 가능하고, 세밀한 그림 그리기 및 글씨 쓰기 등의 기능을 지원하는 등의 장점을 가지고 있다. As mobile devices that are mainly considered in recent years, smart phones and smart books are HID (Human Interface Devices), and a stylus pen capable of writing or drawing using a pen as well as touch input using a finger is increasingly applied as input devices. to be. The stylus pen input has advantages such as enabling more detailed input than input by a finger, and supporting functions such as drawing detailed pictures and writing letters.

종래 기술에 따른 스타일러스 펜의 터치 입력 시스템은 검출된 스타일러스 펜의 공진 신호와 별도의 발진 신호를 비교 분석하여 진폭과 위상을 검출하게 된다. 이러한 로컬이 방식이 유효하려면 펜 공진 신호와 별도의 발진기가 동일한 주파수로 구동되어야 한다는 조건이 전제된다. 하지만, 스타일러스 펜에 의해 필압이 가해지면 스타일러스 펜을 구성하는 전체 캐패시턴스 값에 변화가 생기고, 이는 스타일러스 펜의 공진 주파수 변화를 야기하게 된다. 결과적으로, 스타일러스 펜의 공진 신호 검출단 주파수의 변화를 초래하게 되고, 스타일러스 펜의 터치 입력 시스템은 주파수가 동일하지 않은 공진 신호와 발진기의 발진 신호를 비교함으로써 검출 오차를 발생시키게 된다. A touch input system of a stylus pen according to the prior art detects amplitude and phase by comparing and analyzing the detected resonance signal of the stylus pen with a separate oscillation signal. In order for this localization method to be effective, the condition that the pen resonance signal and a separate oscillator must be driven at the same frequency is premised. However, when the pen pressure is applied by the stylus pen, a change occurs in the total capacitance of the stylus pen, which causes a change in the resonance frequency of the stylus pen. As a result, the frequency of the resonance signal detection end of the stylus pen is changed, and the touch input system of the stylus pen generates a detection error by comparing the resonance signal of which the frequency is not the same with the oscillation signal of the oscillator.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 스타일러스 펜에 의한 공진 수신 신호를 복사하여 동일 신호로 복조를 수행함으로써 터치 감지 신호의 추출 효율 및 그 정확성을 향상시킬 수 있도록 한 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was devised to solve the above problems, and a touch input system capable of improving the extraction efficiency and accuracy of a touch detection signal by copying the resonance received signal by a stylus pen and performing demodulation with the same signal. It is an object to provide an image display device and a touch detection method using the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 입력 시스템은 서로 교차하는 복수개의 제 1 채널 및 제 2 채널을 갖는 센서 패널; 상기 복수의 제 1 채널 또는 제 2 채널을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조(demodulation)를 수행하여 디지털 터치 정보를 생성 및 출력하는 터치 센싱부; 상기 터치 센싱부의 구동을 제어하고, 상기 터치 센싱부로부터 입력되는 디지털 터치 정보를 이용하여 터치 위치 정보를 생성 및 출력하는 터치 제어부, 및 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부로 각각 공급하는 전원부를 구비한 것을 특징으로 한다. The touch input system of the present invention for achieving the above object includes: a sensor panel having a plurality of first and second channels crossing each other; A touch sensing unit for generating and outputting digital touch information by converting an analog touch sensing signal input through the plurality of first or second channels into a digital touch signal and performing demodulation of the digital touch signal; A touch control unit that controls driving of the touch sensing unit and generates and outputs touch position information using digital touch information input from the touch sensing unit, and a power signal required for driving the sensor panel, the touch sensing unit, and the touch control unit It is characterized in that it comprises a power supply unit for generating each of the sensor panel, the touch sensing unit and the touch control unit.

상기 터치 센싱부는 제 1 인터페이스부를 통해 입력되는 상기 센서 패널의 아날로그 터치 감지 신호들을 증폭 및 필터링하여 디지털 터치 신호로 변환하는 아날로그 신호 처리 회로부, 및 상기 변환된 디지털 터치 신호를 동일하게 복사하여 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하고 이를 제 2 인터페이스부(137)로 출력하는 디지털 신호 처리 회로부를 구비한 것을 특징으로 한다. The touch sensing unit amplifies and filters the analog touch detection signals of the sensor panel input through the first interface unit and converts the analog signal processing circuit unit to a digital touch signal, and a demodulation process by equally copying the converted digital touch signal. It is characterized in that it comprises a digital signal processing circuit unit for generating digital touch information corresponding to the resonance frequency and outputting it to the second interface unit 137.

상기 터치 센싱부의 아날로그 신호 처리 회로부는 상기 제 1 인터페이스부를 통해 입력되는 아날로그 터치 감지 신호들을 미리 설정된 대역의 주파수 및 전압 레벨로 증폭시켜 출력하는 적어도 하나의 증폭기, 상기 증폭된 아날로그 터치 감지 신호들의 미리 설정된 대역대로 필터링하는 대역통과필터, 상기 미리 설정된 대역대로 필터링된 아날로그 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하는 고속 변환기를 구비한 것을 특징으로 한다. The analog signal processing circuit unit of the touch sensing unit amplifies and outputs the analog touch sensing signals input through the first interface unit to a frequency and voltage level of a preset band, and presetting the amplified analog touch sensing signals It characterized in that it comprises a band-pass filter for filtering in band bands, and a high-speed converter for converting the analog touch sensing signal filtered in the preset band into a digital touch signal.

상기 터치 센싱부의 디지털 신호 처리 회로부는 상기 고속 변환기를 통해 변환 및 입력된 디지털 터치 신호를 복사하여 동일한 신호로 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하는 곱셈기, 및 상기 복조된 디지털 터치 정보를 미리 설정된 저주파 대역대로 필터링하여 상기 제 2 인터페이스부로 출력하는 저주파 통과 필터를 구비한 것을 특징으로 한다. The digital signal processing circuit unit of the touch sensing unit copies the digital touch signal converted and input through the high-speed converter and performs a demodulation process into the same signal, thereby generating digital touch information corresponding to the resonance frequency, and the demodulated digital It characterized in that it comprises a low-pass filter for filtering the touch information according to a preset low-frequency band and outputting it to the second interface unit.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 입력 시스템을 이용한 터치 검출 방법은 센서 패널에 서로 교차하도록 형성된 복수개의 제 1 채널 및 제 2 채널을 이용하여 아날로그의 터치 감지 신호를 생성하는 단계, 터치 센싱부를 이용하여 상기 복수의 제 1 채널 또는 제 2 채널을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조를 수행하여 디지털 터치 정보를 생성 및 출력하는 단계; 상기 터치 센싱부의 구동을 제어하고, 상기 터치 센싱부로부터 입력되는 디지털 터치 정보를 이용하여 터치 위치 정보를 생성 및 출력하는 단계, 및 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부로 각각 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다. The touch detection method using the touch input system of the present invention for achieving the above object comprises the steps of generating an analog touch detection signal using a plurality of first channels and second channels formed to cross each other on a sensor panel. Generating and outputting digital touch information by converting an analog touch sensing signal input through the plurality of first or second channels into a digital touch signal using a sensing unit and demodulating the digital touch signal; Controlling the driving of the touch sensing unit, generating and outputting touch position information using digital touch information input from the touch sensing unit, and power signals required for driving the sensor panel, the touch sensing unit, and the touch control unit And supplying to the sensor panel, the touch sensing unit, and the touch control unit respectively.

상기 디지털 터치 정보 생성 및 출력 단계는 아날로그 신호 처리 회로부를 통해 상기 센서 패널의 아날로그 터치 감지 신호들을 증폭 및 필터링하여 디지털 터치 신호로 변환하는 단계, 및 디지털 신호 처리 회로부를 통해 상기 변환된 디지털 터치 신호를 동일하게 복사하여 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하고 이를 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다. The digital touch information generating and outputting step includes amplifying and filtering the analog touch detection signals of the sensor panel through an analog signal processing circuit unit and converting them into a digital touch signal, and converting the converted digital touch signal through a digital signal processing circuit unit. It characterized by including the step of generating digital touch information corresponding to the resonance frequency by performing the demodulation process by copying the same and outputting the same.

상기 디지털 터치 신호로 변환하는 단계는 상기 아날로그 터치 감지 신호들을 미리 설정된 대역의 주파수 및 전압 레벨로 증폭시켜 출력하는 단계, 상기 증폭된 아날로그 터치 감지 신호들의 미리 설정된 대역대로 필터링하는 단계, 상기 미리 설정된 대역대로 필터링된 아날로그 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다. The converting into the digital touch signal includes amplifying and outputting the analog touch sensing signals to a frequency and voltage level of a preset band, filtering the amplified analog touch sensing signals to a preset band, the preset band And converting the filtered analog touch detection signal into a digital touch signal.

상기 디지털 터치 정보 생성 및 출력하는 단계는 적어도 하나의 곱셈기를 이용하여 상기 고속 변환기를 통해 변환 및 입력된 디지털 터치 신호를 복사하고 동일한 신호로 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하는 단계, 및 상기 복조된 디지털 터치 정보를 미리 설정된 저주파 대역대로 필터링하여 제 2 인터페이스부로 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다. In the step of generating and outputting the digital touch information, digital touch information corresponding to the resonance frequency is generated by copying the converted and input digital touch signal through the high-speed converter using at least one multiplier and performing a demodulation process with the same signal. And filtering the demodulated digital touch information according to a preset low frequency band and outputting the filtered digital touch information to a second interface unit.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 입력 시스템을 이용한 영상 표시장치는 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 영상 표시패널; 상기 영상 표시패널의 각 화소들을 구동하여 영상이 표시되도록 제어하는 패널 구동부; 상기 영상 표시패널 및 패널 구동부에 구비되어 사용자의 터치 위치 정보를 생성 및 출력하기 위해 상기의 다양한 기술 특징 중 어느 하나의 기술 특징을 포함하는 터치 입력 시스템을 구비한 것을 특징으로 한다. An image display device using a touch input system of the present invention for achieving the above object includes: an image display panel including a plurality of pixel areas to display an image; A panel driver configured to drive each pixel of the image display panel to control an image to be displayed; The image display panel and the panel driver are provided with a touch input system including any one of the above various technical characteristics to generate and output user's touch position information.

상기와 같은 다양한 기술 특징을 갖는 본 발명에 따른 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법은 스타일러스 펜에 의한 공진 수신 신호(터치 감지 신호)를 복사하여 동일 신호로 복조를 수행함으로써 터치 감지 신호의 추출 효율 및 그 정확성을 더욱 향상시킬 수 있다. The touch input system according to the present invention having various technical features as described above, and the image display device and touch detection method using the same, detects touch by copying a resonance reception signal (touch detection signal) by a stylus pen and demodulating it into the same signal. The signal extraction efficiency and its accuracy can be further improved.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 시스템을 구체적으로 나타낸 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 터치 센싱부를 구체적으로 나타낸 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 디지털 신호 처리 회로부의 디지털 터치 신호 복조 및 디지털 터치 정보 생성 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 2 및 도 3의 곱셈기로 입력 및 출력된 공진 주파수의 변화율을 나타낸 그래프.
도 5는 별도의 발진기를 이용한 복조시 공진 주파수의 변화율을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 시스템을 구비한 영상 표시장치를 개략적으로 나타내는 도면.1 is a block diagram showing in detail a touch input system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the touch sensing unit shown in FIG. 1 in detail.
FIG. 3 is a diagram illustrating a process of demodulating a digital touch signal and generating digital touch information by a digital signal processing circuit unit shown in FIG. 2;
4 is a graph showing a rate of change of a resonance frequency input and output by the multiplier of FIGS. 2 and 3;
5 is a graph showing a rate of change of a resonant frequency during demodulation using a separate oscillator.
6 is a schematic diagram of an image display device having a touch input system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a touch input system of the present invention, an image display device and a touch detection method using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 시스템을 구체적으로 나타낸 구성도이다. 1 is a block diagram illustrating a touch input system according to an embodiment of the present invention in detail.

도 1의 터치 입력 시스템은 서로 교차하는 복수개의 제 1 채널(Tx) 및 제 2 채널(Rx)을 갖는 센서패널(110); 복수의 제 1 채널(Tx) 또는 제 2 채널(Rx)을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조(demodulation)를 수행하여 디지털 터치 정보(DTI)를 생성 및 출력하는 터치 센싱부(130); 터치 센싱부(130)의 구동을 제어하고, 터치 센싱부(130)로부터 입력되는 디지털 터치 정보(DTI)를 이용하여 터치 위치 정보(TPI)를 생성 및 출력하는 터치 제어부(120), 및 센서 패널(110)과 터치 센싱부(130) 및 터치 제어부(120)의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 센서 패널(110)과 터치 센싱부(130) 및 터치 제어부(120)로 각각 공급하는 전원부(140)를 구비한다. The touch input system of FIG. 1 includes a sensor panel 110 having a plurality of first channels Tx and second channels Rx intersecting each other; Digital touch information (DTI) is generated by converting an analog touch detection signal input through a plurality of first channels (Tx) or second channels (Rx) into a digital touch signal and performing demodulation of the digital touch signal And a touch sensing unit 130 for outputting. A touch controller 120 that controls driving of the touch sensing unit 130 and generates and outputs touch location information (TPI) using digital touch information (DTI) input from the touch sensing unit 130, and a sensor panel A power supply unit 140 that generates power signals necessary for driving 110 and the touch sensing unit 130 and the touch control unit 120 and supplies them to the sensor panel 110 and the touch sensing unit 130 and the touch control unit 120, respectively. ).

센서패널(110)에 형성된 복수의 제 1 채널(Tx) 및 제 2 채널(Rx)은 각각 바 형상을 갖는 것으로, 제 1 채널(Tx)과 제 2 채널(Rx) 채널이 서로 교차하여 액티브 영역에 배치된다. 도시된 형태는 바(bar) 형상의 채널로, 경우에 따라 상기 바 형상은 정전용량 방식의 다른 형태의 패턴으로 변경될 수도 있을 것이다. 예를 들어, 다이아몬드 패턴이나 다른 형태의 다각형 형태일 수 있다. 어느 경우에나, 본 발명의 터치 입력 시스템에 있어서는, 스타일러스 펜 터치의 정확성을 위해 중심에서 상하 좌우 어디에서도 대칭성을 갖는 형태로 형성되는 것이 요구된다. The plurality of first channels (Tx) and second channels (Rx) formed on the sensor panel 110 have a bar shape, and the first channel (Tx) and the second channel (Rx) channels cross each other to form an active area. Is placed in The illustrated shape is a bar-shaped channel, and in some cases, the bar shape may be changed to another type of pattern of a capacitive type. For example, it may be a diamond pattern or other polygonal shape. In any case, in the touch input system of the present invention, it is required to be formed in a shape having symmetrical properties from the center to the top, bottom, left, right, for accuracy of the stylus pen touch.

한편, 스타일러스 펜 내 공진 회로로부터 발생하는 전자기 신호를 수신하기 위해 상기 센서 패널(110)의 외곽 영역에는 안테나 루프가 더 형성되기도 한다. 안테나 루프는 인덕터스 유도가 가능한 일종의 3차 코일로써 안테나 루프와 스타일러스 펜 사이의 에어 코어(air core)를 매개로 하여 동작하기도 한다. Meanwhile, an antenna loop may be further formed in an outer area of the sensor panel 110 in order to receive an electromagnetic signal generated from a resonance circuit in the stylus pen. The antenna loop is a type of tertiary coil capable of inducting inductance, and it also operates through an air core between the antenna loop and the stylus pen.

제 1 채널(Tx)은 구동 신호 인가용으로, 제 2 채널(Rx)은 검출 신호 수신용으로 이용되며, 각각 센서 패널(110)의 일측 가장자리에 구비된 패드와 라우팅 배선을 통해 터치 센싱부(130) 등과 전기적으로 연결된다. 제 1 채널(Tx)과 제 2 채널(Rx) 사이에는 센싱 커패시턴스가 형성된다. 이러한 센싱 커패시턴스는 센서 패널(110)에 대한 사용자의 터치에 따라 변화되고, 센싱 커패시턴스의 변화는 각 제 2 채널(Rx)을 통해 터치 센싱부(130)에 공급된다. The first channel (Tx) is used for applying a driving signal, and the second channel (Rx) is used for receiving a detection signal, and the touch sensing unit is used through a pad and a routing wire provided at one edge of the sensor panel 110, respectively. 130) and electrically connected. A sensing capacitance is formed between the first channel Tx and the second channel Rx. The sensing capacitance is changed according to the user's touch on the sensor panel 110, and the change in the sensing capacitance is supplied to the touch sensing unit 130 through each second channel Rx.

한편으로, 터치 제어부(120)와 터치 센싱부(130) 및 전원부(140) 각각은 터치 구동 보드(150)에 실장되기도 한다. 이때, 터치 구동 보드(150)와 터치 패널(110)은 접속 부재(160)를 통해 전기적으로 접속된다. 접속 부재(160)는 신호 케이블 또는 가요성 회로 필름이 될 수 있다. 또한, 터치 제어부(120)와 터치 센싱부(130) 및 전원부(140) 각각은 디스플레이 장치의 패널 구동 보드(미도시)에 실장될 수도 있다. Meanwhile, each of the touch control unit 120, the touch sensing unit 130, and the power supply unit 140 may be mounted on the touch driving board 150. In this case, the touch driving board 150 and the touch panel 110 are electrically connected through the connection member 160. The connection member 160 may be a signal cable or a flexible circuit film. In addition, each of the touch control unit 120, the touch sensing unit 130, and the power supply unit 140 may be mounted on a panel driving board (not shown) of the display device.

터치 제어부(120)는 터치 센싱부(130)의 구동을 제어하고, 터치 센싱부(130)로부터 입력되는 디지털 터치 정보(DTI)를 이용하여 터치 위치 정보(TPI)를 생성하고, 생성된 터치 위치 정보(TPI)를 별도의 시스템(미도시)이나 제어 유닛에 제공한다. 여기서, 제어 유닛은 각종 멀티미디어 기기(예를 들어, 노트북, 휴대 폰, 스마트 폰, 테블릿 PC 등)의 중앙 처리 유닛이거나, 각종 디스플레이 장치(예를 들어, 모니터, 및 텔레비전 등)의 타이밍 제어 유닛이 될 수 있다. The touch controller 120 controls the driving of the touch sensing unit 130, generates touch position information (TPI) using digital touch information (DTI) input from the touch sensing unit 130, and generates a touch position. Information (TPI) is provided to a separate system (not shown) or to a control unit. Here, the control unit is a central processing unit of various multimedia devices (e.g., notebook computers, mobile phones, smart phones, tablet PCs, etc.), or timing control units of various display devices (e.g., monitors, televisions, etc.) Can be

터치 제어부(120)는 센서 패널(110)의 센싱 모드에 따라 센서 패널(110)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 센싱 제어 신호(SCS)를 생성하여 터치 센싱부(130)에 공급하기도 한다. 이때, 센싱 모드는 상호(Mutual) 정전용량 방식이 될 수 있고, 자기(Self) 정전 용량 방식이 될 수 있다. 이에 따라, 터치 센싱부(130)는 센싱 제어 신호(SCS)에 따라 상호 정전 용량 방식 또는 자기 정전 용량 방식으로 동작하여 센서 패널(110)의 터치를 검출한다. The touch controller 120 also generates a sensing control signal SCS for controlling a driving timing of the sensor panel 110 according to the sensing mode of the sensor panel 110 and supplies it to the touch sensing unit 130. In this case, the sensing mode may be a mutual capacitance method or a self capacitance method. Accordingly, the touch sensing unit 130 detects a touch of the sensor panel 110 by operating in a mutual capacitance method or a self capacitance method according to the sensing control signal SCS.

전원부(140)는 센서 패널(110)의 구동에 필요한 기준 전압 신호(Vref) 및 구동 전원(Vdd)을 포함하는 각종 전원들을 생성하여 터치 제어부(120)와 터치 센싱부(130)에 제공한다. The power supply unit 140 generates various power sources including a reference voltage signal Vref and driving power Vdd required for driving the sensor panel 110 and provides them to the touch controller 120 and the touch sensing unit 130.

터치 센싱부(130)는 접속 부재(160)를 통해 센서 패널(110)의 제 1 채널(Tx) 및 제 2 채널(Rx) 각각에 전기적으로 접속된다. 이러한 터치 센싱부(130)는 센싱 제어 신호(SCS)에 따라 복수의 제 1 채널(Tx) 및 제 2 채널(Rx)을 이용해 터치 신호를 생성하는 상호 정전 용량 방식으로 동작하거나, 하나의 송신 라인(Tx)과 하나의 수신 라인(Rx)을 이용해 터치 신호를 생성하는 자기 정전 용량 방식으로 동작하여 터치 패널(110)의 터치를 검출하게 된다. The touch sensing unit 130 is electrically connected to each of the first channel Tx and the second channel Rx of the sensor panel 110 through the connection member 160. The touch sensing unit 130 operates in a mutual capacitance method that generates a touch signal using a plurality of first channels Tx and second channels Rx according to a sensing control signal SCS, or a single transmission line. The touch of the touch panel 110 is detected by operating in a self-capacitive method of generating a touch signal using (Tx) and one receiving line (Rx).

터치 센싱부(130)는 제 2 채널(Rx)을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고, 변환된 디지털 터치 신호를 동일하게 복사하여 복조(demodulation) 과정을 수행함으로써, 디지털 터치 정보(DTI)를 생성 및 출력하게 된다. 이렇게, 디지털 변환된 터치 신호를 복사하여 곱셈기 등을 이용해 복조를 수행하면 필압에 따른 공진 주파수의 변화에도 효과적으로 대응할 수 있으며, 출력하고자 하는 DC 성분만으로 디지털 터치 정보(DTI)를 효과적으로 도출할 수 있다. The touch sensing unit 130 converts an analog touch sensing signal input through the second channel Rx into a digital touch signal, copies the converted digital touch signal equally, and performs a demodulation process, thereby performing a digital It generates and outputs touch information (DTI). In this way, by copying the digitally converted touch signal and performing demodulation using a multiplier or the like, it is possible to effectively respond to changes in the resonant frequency according to the pen pressure, and to derive digital touch information (DTI) effectively only with the DC component to be output.

도 2는 도 1에 도시된 터치 센싱부를 구체적으로 나타낸 구성도이다. FIG. 2 is a block diagram showing the touch sensing unit shown in FIG. 1 in detail.

도 2에 도시된 터치 센싱부(130)는 제 1 인터페이스부(131)를 통해 입력되는 센서 패널(110)의 아날로그 터치 감지 신호(Vo1 내지 Von)들을 증폭 및 필터링하여 디지털 터치 신호로 변환하는 아날로그 신호 처리 회로부, 및 변환된 디지털 터치 신호를 동일하게 복사하여 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보(DTI)를 생성하고 이를 제 2 인터페이스부(137)로 출력하는 디지털 신호 처리 회로부를 구비한다. The touch sensing unit 130 shown in FIG. 2 amplifies and filters the analog touch detection signals Vo1 to Von of the sensor panel 110 input through the first interface unit 131 and converts them into digital touch signals. The signal processing circuit unit and the digital signal processing circuit unit that generates digital touch information (DTI) corresponding to the resonant frequency by performing a demodulation process by equally copying the converted digital touch signal and outputting it to the second interface unit 137 Equipped.

구체적으로, 터치 센싱부(130)의 아날로그 신호 처리 회로부는 제 1 인터페이스부(131)를 통해 입력되는 아날로그 터치 감지 신호(Vo1 내지 Von)들을 미리 설정된 대역의 주파수 및 전압 레벨로 증폭시켜 출력하는 적어도 하나의 증폭기(132), 증폭된 아날로그 터치 감지 신호들의 미리 설정된 대역대(Band)로 필터링하는 대역통과필터(Band Pass Filter, 133), 미리 설정된 대역대로 필터링된 아날로그 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하는 고속 변환기(134)를 구비한다. Specifically, the analog signal processing circuit of the touch sensing unit 130 amplifies and outputs the analog touch sensing signals Vo1 to Von input through the first interface unit 131 to a frequency and voltage level of a preset band. One amplifier 132, a band pass filter 133 that filters the amplified analog touch detection signals into a preset band, and converts the analog touch detection signal filtered in a preset band into a digital touch signal. It is provided with a high-speed converter 134 to convert.

이에, 아날로그 신호 처리 회로부는 적어도 하나의 증폭기(132)를 이용하여 제 1 인터페이스부(131)를 통해 입력되는 아날로그 터치 감지 신호(Vo1 내지 Von)들을 먼저 미리 설정된 대역의 주파수 및 전압 레벨로 증폭시킨다. 그리고, 대역통과필터로 증폭된 아날로그 터치 감지 신호들을 필터링하여 필요 대역의 신호들만을 추출한 후, 디지털 터치 신호로 변환한다. Accordingly, the analog signal processing circuit unit amplifies the analog touch sensing signals Vo1 to Von input through the first interface unit 131 using at least one amplifier 132 to a frequency and voltage level of a preset band. . Then, the analog touch sensing signals amplified by the band pass filter are filtered to extract only signals of a necessary band, and then converted into digital touch signals.

터치 센싱부(130)의 디지털 신호 처리 회로부는 고속 변환기(134)를 통해 변환 및 입력된 디지털 터치 신호를 복사하여 동일한 신호로 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보(DTI)를 생성하는 곱셈기(135), 및 복조된 디지털 터치 정보(DTI)를 미리 설정된 저주파 대역대로 필터링하여 제 2 인터페이스부(137)로 출력하는 저주파 통과 필터(Low PassFilter, 136)를 구비한다. The digital signal processing circuit unit of the touch sensing unit 130 generates digital touch information (DTI) corresponding to the resonance frequency by copying the digital touch signal converted and input through the high-speed converter 134 and performing a demodulation process with the same signal. A multiplier 135 for filtering the demodulated digital touch information DTI into a preset low frequency band, and a low pass filter 136 for outputting to the second interface unit 137.

이에, 디지털 신호 처리 회로부는 입력된 디지털 터치 신호를 복사하여 곱셈기(135)를 통해 동일한 신호로 복조 과정을 수행함으로써 필압에 따른 공진 주파수 변화에 효율적으로 대응된 디지털 터치 정보(DTI)를 생성하게 된다. 또한, 곱셈기(135)를 이용한 복조 과정에 따라 출력하고자 하는 DC 성분의 터치 신호들을 효과적으로 도출할 수 있게 된다. Accordingly, the digital signal processing circuit unit copies the input digital touch signal and performs a demodulation process with the same signal through the multiplier 135 to generate digital touch information (DTI) efficiently corresponding to a change in resonance frequency according to the pen pressure. . In addition, it is possible to effectively derive touch signals of a DC component to be output according to a demodulation process using the multiplier 135.

도 3은 도 2에 도시된 디지털 신호 처리 회로부의 디지털 터치 신호 복조 및 디지털 터치 정보 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 3 is a diagram illustrating a digital touch signal demodulation and digital touch information generation process of the digital signal processing circuit unit shown in FIG. 2.

도 3을 참조하면, 디지털 신호 처리 회로부의 곱셈기(135)에는 고속 변환기(134)를 통해 변환된 디지털 터치 신호 및 동일하게 복사된 디지털 터치 신호가 동시에 공급된다. 이때, 곱셈기(135)로 공급되는 디지털 터치 신호의 대역 주파수는 하기의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. Referring to FIG. 3, the digital touch signal converted through the high-speed converter 134 and the digital touch signal copied in the same manner are simultaneously supplied to the multiplier 135 of the digital signal processing circuit part. In this case, the band frequency of the digital touch signal supplied to the multiplier 135 may be expressed as Equation 1 below.

Figure 112013038443066-pat00001
Figure 112013038443066-pat00001

그리고, 곱셈기(135)로는 디지털 터치 신호 및 동일하게 복사된 디지털 터치 신호가 동시에 공급되므로, 동시 공급된 디지털 터치 신호의 대역 주파수는 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다. In addition, since the digital touch signal and the digital touch signal copied in the same manner are simultaneously supplied to the multiplier 135, the band frequency of the simultaneously supplied digital touch signal may be expressed as Equation 2 below.

Figure 112013038443066-pat00002
Figure 112013038443066-pat00002

따라서, 곱셈기(135)를 이용하여 고속 변환기(137)로부터의 디지털 터치 신호를 동일하게 복사된 디지털 터치 신호로 복조하면, 복조된 디지털 터치 신호의 대역 주파수는 하기의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다. Therefore, if the digital touch signal from the high-speed converter 137 is demodulated into the same copied digital touch signal using the multiplier 135, the band frequency of the demodulated digital touch signal can be expressed as Equation 3 below. have.

Figure 112013038443066-pat00003
Figure 112013038443066-pat00003

이에, 디지털 신호 처리 회로부의 곱셈기(135)를 통해서는 별도의 발진기를 이용하지 않고서도, 고속 변환기(134)를 통해 입력된 디지털 터치 신호를 복사하여 동일한 신호로 복조를 수행함으로써, 필압에 따른 공진 주파수 변화에 효율적으로 대응된 디지털 터치 정보(DTI)를 효과적으로 생성할 수 있게 된다. Thus, without using a separate oscillator through the multiplier 135 of the digital signal processing circuit unit, by copying the digital touch signal input through the high-speed converter 134 and performing demodulation with the same signal, resonance according to the pen pressure It is possible to effectively generate digital touch information (DTI) efficiently corresponding to a frequency change.

도 4는 도 2 및 도 3의 곱셈기로 입력 및 출력된 공진 주파수의 변화율을 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 5는 별도의 발진기를 이용한 복조시 공진 주파수의 변화율을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing a rate of change of a resonance frequency input and output by the multiplier of FIGS. 2 and 3. And, Figure 5 is a graph showing the rate of change of the resonance frequency during demodulation using a separate oscillator.

도 4로 도시된 바와 같이, 디지털 신호 처리 회로부의 곱셈기(135)를 통해 복조 과정을 수행함에 따라, 디지털 터치 신호의 진폭을 검출하는 과정에서의 주파수 변동 오차가 없어지게 된다. 이에 도출하고자 하는 DC 성분의 터치 신호들만 출력될 수 있으며, 동일 신호로 복사 및 복조를 수행하기 때문에 노이즈 유입을 방지할 수 있다. 이 경우에는 인접 연결 회로들과의 동기화 및 연결 제어가 용이하게 된다. As shown in FIG. 4, as the demodulation process is performed through the multiplier 135 of the digital signal processing circuit part, the frequency variation error in the process of detecting the amplitude of the digital touch signal disappears. Accordingly, only touch signals of a DC component to be derived can be output, and since copying and demodulation are performed with the same signal, noise inflow can be prevented. In this case, synchronization and connection control with adjacent connection circuits are facilitated.

하지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 별도의 정현파 발진기를 이용한 디지털 터치 신호의 진폭 검출시에는 정현파 발진기의 고정성 때문에 공진 주파수가 변화할때 발생하는 오차에 대응할 수 없게 된다. 즉, 스타일러스 펜의 공진 신호 검출단 주파수의 변화를 초래하게 되고, 스타일러스 펜의 터치 입력 시스템은 주파수가 동일하지 않은 공진 신호와 발진기의 발진 신호를 비교함으로써 검출 오차를 발생시키게 된다. However, as shown in FIG. 5, when the amplitude of the digital touch signal is detected using a separate sinusoidal oscillator, it is impossible to cope with an error that occurs when the resonance frequency changes due to the fixedness of the sinusoidal oscillator. That is, a change in the frequency of the resonance signal detection terminal of the stylus pen is caused, and the touch input system of the stylus pen generates a detection error by comparing the resonance signal of which the frequency is not the same with the oscillation signal of the oscillator.

반면, 곱셈기(135)를 통해 동일 디지털 터치 신호로 복조 과정을 수행하게 되면, 디지털 터치 신호의 진폭을 검출하는 과정에서의 주파수 변동 오차가 없어지게 된다. 이에 도출하고자 하는 DC 성분의 터치 신호들만 출력될 수 있으며, 동일 신호로 복사 및 복조를 수행하기 때문에 노이즈 유입을 방지할 수 있다. 이 경우에는 인접 연결 회로들과의 동기화 및 연결 제어가 용이하게 된다. On the other hand, when the demodulation process is performed with the same digital touch signal through the multiplier 135, the frequency variation error in the process of detecting the amplitude of the digital touch signal is eliminated. Accordingly, only touch signals of a DC component to be derived can be output, and since copying and demodulation are performed with the same signal, noise inflow can be prevented. In this case, synchronization and connection control with adjacent connection circuits are facilitated.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 시스템을 구비한 영상 표시장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 6 is a diagram schematically illustrating an image display device having a touch input system according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 시스템을 구비한 영상 표시장치는 영상 표시패널(400), 패널 구동부(500), 및 터치 입력 시스템(600)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 6, an image display device having a touch input system according to an exemplary embodiment of the present invention includes an image display panel 400, a panel driver 500, and a touch input system 600.

본 발명의 실시 예에 따른 영상 표시장치는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 다이오드 표시장치 등의 평판 표시 장치로 구현될 수 있다. 이하에서는 영상 표시장치로 액정 표시장치가 적용된 예를 가정하여 설명하기로 한다. The image display device according to the exemplary embodiment of the present invention may be implemented as a flat panel display device such as a liquid crystal display device or an organic light emitting diode display device. Hereinafter, an example in which a liquid crystal display device is applied as an image display device will be described.

영상 표시패널(400)은 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성된다. 하부 기판은 복수의 데이터 라인(DL)과 복수의 게이트 라인(GL)의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성된 복수의 화소를 포함하여 구성된다. 복수의 화소 각각은 박막 트랜지스터, 화소 전극, 및 스토리지 커패시터를 포함하여 구성된다. 박막 트랜지스터는 게이트 라인(GL)에 공급되는 게이트 신호에 따라 스위칭되어 데이터 라인(DL)에 공급되는 데이터 전압을 화소 전극에 공급한다. 화소 전극은 박막 트랜지스터로부터 공급되는 데이터 전압에 따라 액정층에 전계를 형성한다. 스토리지 커패시터는 화소 전극에 접속되어 화소 전극의 전압을 유지시킨다. 상부 기판은 블랙 매트릭스, 컬러 필터, 및 공통 전극 등을 포함하여 구성된다. The image display panel 400 includes a liquid crystal layer formed between an upper substrate and a lower substrate. The lower substrate includes a plurality of pixels formed for each pixel area defined by the intersection of the plurality of data lines DL and the plurality of gate lines GL. Each of the plurality of pixels includes a thin film transistor, a pixel electrode, and a storage capacitor. The thin film transistor is switched according to the gate signal supplied to the gate line GL to supply the data voltage supplied to the data line DL to the pixel electrode. The pixel electrode forms an electric field in the liquid crystal layer according to the data voltage supplied from the thin film transistor. The storage capacitor is connected to the pixel electrode to maintain the voltage of the pixel electrode. The upper substrate includes a black matrix, a color filter, and a common electrode.

패널 구동부(500)는 타이밍 제어부(510), 게이트 구동 회로부(520), 및 데이터 구동 회로부(530)를 포함하여 구성될 수 있다. The panel driving unit 500 may include a timing control unit 510, a gate driving circuit unit 520, and a data driving circuit unit 530.

타이밍 제어부(510)는 외부의 시스템 본체(또는 그래픽 카드)로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)를 영상 표시패널(400)의 구동에 알맞도록 정렬하여 정렬 데이터(R,G,B)를 생성하고, 생성된 정렬 데이터(R,G,B)를 데이터 구동 회로부(520)에 공급한다. 여기서, 입력 데이터(RGB)는 터치 스크린 데이터를 포함하여 구성된다. The timing control unit 510 generates alignment data (R, G, B) by aligning input data (RGB) input from an external system main body (or graphic card) to suit the driving of the image display panel 400, and The generated alignment data (R, G, B) is supplied to the data driving circuit unit 520. Here, the input data RGB is configured to include touch screen data.

타이밍 제어부(510)는 외부의 시스템 본체(또는 그래픽 카드)로부터 입력되는 타이밍 동기 신호(TSS)를 이용하여 게이트 구동 회로부(520)와 데이터 구동 회로부(530) 각각의 구동 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 생성한다. 여기서, 타이밍 제어부(510)는 외부의 시스템 본체(또는그래픽 카드)로부터 공급되는 데이터 인에이블 신호에 기초하여 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 생성하기 위한 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 클럭 신호 등을 자체적으로 생성할 수도 있다.The timing controller 510 uses a timing synchronization signal (TSS) input from an external system main body (or graphics card) to control the driving timing of the gate driving circuit unit 520 and the data driving circuit unit 530. It generates a signal GCS and a data control signal DCS. Here, the timing control unit 510 is a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal for generating a gate control signal (GCS) and a data control signal (DCS) based on a data enable signal supplied from an external system main body (or graphics card). It can also generate signals, clock signals, etc. by itself.

그리고, 타이밍 제어부(510)는 상기의 타이밍 동기 신호(TSS) 또는 데이터 제어 신호(DCS)에 기초하여 터치 입력 시스템(600)를 구동시키기 위한 터치 제어 신호(TCS)를 생성한다. In addition, the timing controller 510 generates a touch control signal TCS for driving the touch input system 600 based on the timing synchronization signal TSS or the data control signal DCS.

게이트 구동 회로부(520)는 타이밍 제어부(510)로부터 공급되는 게이트 제어 신호(GCS)에 따라 게이트 신호를 생성하여 게이트 라인(GL)에 순차적으로 공급한다. The gate driving circuit unit 520 generates a gate signal according to the gate control signal GCS supplied from the timing controller 510 and sequentially supplies it to the gate line GL.

데이터 구동 회로부(530)는 타이밍 제어부(510)로부터 공급되는 데이터 제어 신호(DCS)에 따라 타이밍 제어부(510)로부터 공급되는 정렬 데이터(R,G,B)를 래치하고, 복수의 정극성 및 부극성 아날로그 감마전압을 이용하여 래치된 정렬 데이터(R, G, B)를 복수의 정극성 및 부극성 아날로그 데이터 전압으로 변환한 후, 극성 제어신호에 대응되는 극성의 데이터 전압을 선택하여 게이트 신호에 동기되도록 해당 데이터 라인(DL)에 공급한다.The data driving circuit unit 530 latches the alignment data (R, G, B) supplied from the timing controller 510 in accordance with the data control signal DCS supplied from the timing controller 510, and a plurality of positive polarities and negative polarities. After converting the latched alignment data (R, G, B) to a plurality of positive and negative analog data voltages using a polarity analog gamma voltage, select the data voltage of the polarity corresponding to the polarity control signal and apply it to the gate signal. It is supplied to the corresponding data line DL to be synchronized.

터치 입력 시스템(600)은 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 교차하는 복수개의 제 1 채널(Tx) 및 제 2 채널(Rx)을 갖는 센서 패널(110); 상기 복수의 제 1 채널(Tx) 또는 제 2 채널(Rx)을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조(demodulation)를 수행하여 디지털 터치 정보(DTI)를 생성 및 출력하는 터치 센싱부(130); 상기 터치 센싱부(130)의 구동을 제어하고, 상기 터치 센싱부(130)로부터 입력되는 디지털 터치 정보(DTI)를 이용하여 터치 위치 정보(TPI)를 생성 및 출력하는 터치 제어부(120), 및 상기 센서 패널(110)과 터치 센싱부(130) 및 터치 제어부(120)의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 상기 센서 패널(110)과 터치 센싱부(130) 및 터치 제어부(120)로 각각 공급하는 전원부(140)를 구비한다. The touch input system 600 includes a sensor panel 110 having a plurality of first channels Tx and second channels Rx crossing each other, as shown in FIG. 1; Digital touch information (DTI) is obtained by converting an analog touch sensing signal input through the plurality of first channels (Tx) or second channels (Rx) into a digital touch signal, and performing demodulation of the digital touch signal. A touch sensing unit 130 for generating and outputting; A touch controller 120 that controls driving of the touch sensing unit 130 and generates and outputs touch location information (TPI) using digital touch information (DTI) input from the touch sensing unit 130, and Power signals required for driving the sensor panel 110, the touch sensing unit 130, and the touch controller 120 are generated and supplied to the sensor panel 110, the touch sensing unit 130, and the touch controller 120, respectively. A power supply unit 140 is provided.

터치 입력 시스템(600)은 도 1 내지 도 5를 참조하여 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 시스템(600)과 동일한 구성을 가지기 때문에 이들에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다. Since the touch input system 600 has the same configuration as the touch input system 600 according to the embodiment of the present invention described above with reference to FIGS. 1 to 5, descriptions thereof will be replaced with the above description.

터치 입력 시스템(600)으로 부터 생성된 터치 위치 정보(TPI)는 외부의 시스템 본체 또는 타이밍 제어부(510)에 제공될 수 있다. The touch location information (TPI) generated from the touch input system 600 may be provided to an external system main body or the timing controller 510.

외부의 시스템 본체 또는 타이밍 제어부(510)는 터치 입력 시스템(600)으로부터 입력된 터치 위치 정보(TPI)를 적절한 알고리즘을 이용해 좌표를 추출한 후, 호스트 시스템 증에 좌표 데이터 등을 전송할 수 있게 된다. The external system main body or the timing controller 510 extracts coordinates from the touch position information (TPI) input from the touch input system 600 using an appropriate algorithm, and then transmits the coordinate data to the host system device.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 시스템과 이를 이용한 영상 표시장치 및 터치 검출 방법은 스타일러스 펜에 의한 공진 수신 신호(터치 감지 신호)를 복사하여 동일 신호로 복조를 수행함으로써 터치 감지 신호의 추출 효율 및 그 정확성을 더욱 향상시킬 수 있다. As described above, the touch input system according to the present invention and an image display device and a touch detection method using the same include a touch detection signal by copying a resonance reception signal (touch detection signal) by a stylus pen and demodulating the same signal. The extraction efficiency and its accuracy of can be further improved.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. Those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (10)

서로 교차하는 복수개의 제 1 채널 및 제 2 채널을 갖는 센서 패널;
상기 복수의 제 1 채널 또는 제 2 채널을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조(demodulation)를 수행하여 디지털 터치 정보를 생성 및 출력하는 터치 센싱부;
상기 터치 센싱부의 구동을 제어하고, 상기 터치 센싱부로부터 입력되는 디지털 터치 정보를 이용하여 터치 위치 정보를 생성 및 출력하는 터치 제어부, 및
상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부로 각각 공급하는 전원부를 구비하되,
상기 터치 센싱부는
제 1 인터페이스부를 통해 입력되는 상기 센서 패널의 아날로그 터치 감지 신호들을 증폭 및 필터링하여 디지털 터치 신호로 변환하는 아날로그 신호 처리 회로부, 및
상기 변환된 디지털 터치 신호를 동일하게 복사하여 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하고 이를 제 2 인터페이스부(137)로 출력하는 디지털 신호 처리 회로부를 구비한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템. A sensor panel having a plurality of first and second channels crossing each other;
A touch sensing unit for generating and outputting digital touch information by converting an analog touch sensing signal input through the plurality of first or second channels into a digital touch signal and performing demodulation of the digital touch signal;
A touch controller that controls driving of the touch sensing unit and generates and outputs touch position information using digital touch information input from the touch sensing unit, and
A power supply unit for generating power signals required for driving the sensor panel, the touch sensing unit, and the touch control unit and supplying them to the sensor panel, the touch sensing unit, and the touch control unit, respectively,
The touch sensing unit
An analog signal processing circuit part amplifying and filtering analog touch detection signals of the sensor panel input through a first interface part and converting them into digital touch signals, and
And a digital signal processing circuit unit for generating digital touch information corresponding to a resonance frequency by copying the converted digital touch signal equally and performing a demodulation process and outputting the digital touch information to the second interface unit 137 Input system. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 터치 센싱부의 아날로그 신호 처리 회로부는
상기 제 1 인터페이스부를 통해 입력되는 아날로그 터치 감지 신호들을 미리 설정된 대역의 주파수 및 전압 레벨로 증폭시켜 출력하는 적어도 하나의 증폭기,
상기 증폭된 아날로그 터치 감지 신호들의 미리 설정된 대역대로 필터링하는 대역통과필터,
상기 미리 설정된 대역대로 필터링된 아날로그 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하는 고속 변환기를 구비한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템. The method of claim 1,
The analog signal processing circuit part of the touch sensing part
At least one amplifier for amplifying and outputting analog touch sensing signals input through the first interface unit to a frequency and voltage level of a preset band,
A bandpass filter for filtering the amplified analog touch detection signals into a preset band,
A touch input system comprising a high-speed converter for converting the analog touch detection signal filtered in the preset band into a digital touch signal. 제 3 항에 있어서,
상기 터치 센싱부의 디지털 신호 처리 회로부는
상기 고속 변환기를 통해 변환 및 입력된 디지털 터치 신호를 복사하여 동일한 신호로 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하는 곱셈기, 및
상기 복조된 디지털 터치 정보를 미리 설정된 저주파 대역대로 필터링하여 상기 제 2 인터페이스부로 출력하는 저주파 통과 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템. The method of claim 3,
The digital signal processing circuit part of the touch sensing part
A multiplier for generating digital touch information corresponding to a resonance frequency by copying the digital touch signal converted and input through the high-speed converter and performing a demodulation process into the same signal, and
And a low-pass filter configured to filter the demodulated digital touch information according to a preset low-frequency band and output to the second interface unit. 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 영상 표시패널;
상기 영상 표시패널의 각 화소들을 구동하여 영상이 표시되도록 제어하는 패널 구동부;
상기 영상 표시패널 및 패널 구동부에 구비되어 사용자의 터치 위치 정보를 생성 및 출력하기 위해 청구항 1 및 청구항 3 내지 4 중 어느 한 항에 따른 터치 입력 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 영상 표시장치. An image display panel including a plurality of pixel regions to display an image;
A panel driver configured to drive each pixel of the image display panel to control an image to be displayed;
A video display device comprising the touch input system according to any one of claims 1 and 3 to 4 provided in the video display panel and the panel driver to generate and output user's touch location information. 센서 패널에 서로 교차하도록 형성된 복수개의 제 1 채널 및 제 2 채널을 이용하여 아날로그의 터치 감지 신호를 생성하는 단계,
터치 센싱부를 이용하여 상기 복수의 제 1 채널 또는 제 2 채널을 통해 입력되는 아날로그의 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하고 디지털 터치 신호의 복조를 수행하여 디지털 터치 정보를 생성 및 출력하는 단계;
상기 터치 센싱부의 구동을 제어하고, 상기 터치 센싱부로부터 입력되는 디지털 터치 정보를 이용하여 터치 위치 정보를 생성 및 출력하는 단계, 및
상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부의 구동에 필요한 전원 신호들을 생성하여 상기 센서 패널과 터치 센싱부 및 터치 제어부로 각각 공급하는 단계를 포함하되,
상기 디지털 터치 정보 생성 및 출력 단계는
아날로그 신호 처리 회로부를 통해 상기 센서 패널의 아날로그 터치 감지 신호들을 증폭 및 필터링하여 디지털 터치 신호로 변환하는 단계, 및
디지털 신호 처리 회로부를 통해 상기 변환된 디지털 터치 신호를 동일하게 복사하여 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하고 이를 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템을 이용한 터치 검출 방법. Generating an analog touch detection signal using a plurality of first and second channels formed to cross each other on the sensor panel,
Generating and outputting digital touch information by converting an analog touch sensing signal input through the plurality of first or second channels into a digital touch signal using a touch sensing unit and demodulating the digital touch signal;
Controlling driving of the touch sensing unit, generating and outputting touch position information using digital touch information input from the touch sensing unit, and
Generating power signals necessary for driving the sensor panel, the touch sensing unit, and the touch controller, and supplying them to the sensor panel, the touch sensing unit, and the touch controller, respectively,
The digital touch information generation and output step
Amplifying and filtering the analog touch detection signals of the sensor panel through an analog signal processing circuit unit and converting them into digital touch signals, and
Touch detection using a touch input system comprising the step of generating and outputting digital touch information corresponding to a resonance frequency by copying the converted digital touch signal equally through a digital signal processing circuit and performing a demodulation process Way. 삭제delete 제 6 항에 있어서,
상기 디지털 터치 신호로 변환하는 단계는
상기 아날로그 터치 감지 신호들을 미리 설정된 대역의 주파수 및 전압 레벨로 증폭시켜 출력하는 단계,
상기 증폭된 아날로그 터치 감지 신호들의 미리 설정된 대역대로 필터링하는 단계,
상기 미리 설정된 대역대로 필터링된 아날로그 터치 감지 신호를 디지털 터치 신호로 변환하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템을 이용한 터치 검출 방법. The method of claim 6,
Converting the digital touch signal to
Amplifying and outputting the analog touch detection signals to a frequency and voltage level of a preset band,
Filtering the amplified analog touch detection signals into a preset band,
And converting the analog touch detection signal filtered in the preset band into a digital touch signal. 제 8 항에 있어서,
상기 디지털 터치 정보 생성 및 출력하는 단계는
적어도 하나의 곱셈기를 이용하여 고속 변환기를 통해 변환 및 입력된 디지털 터치 신호를 복사하고 동일한 신호로 복조 과정을 수행함으로써 공진 주파수에 대응된 디지털 터치 정보를 생성하는 단계, 및
상기 복조된 디지털 터치 정보를 미리 설정된 저주파 대역대로 필터링하여 제 2 인터페이스부로 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 터치 입력 시스템을 이용한 터치 검출 방법. The method of claim 8,
Generating and outputting the digital touch information
Generating digital touch information corresponding to a resonance frequency by copying the converted and input digital touch signal through a high-speed converter using at least one multiplier and performing a demodulation process with the same signal, and
And filtering the demodulated digital touch information according to a preset low frequency band and outputting it to a second interface unit. 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06168067A (en) * 1992-11-30 1994-06-14 Pentel Kk Information input device
US8482545B2 (en) * 2008-10-02 2013-07-09 Wacom Co., Ltd. Combination touch and transducer input system and method
KR101862266B1 (en) * 2011-08-12 2018-05-30 엘지디스플레이 주식회사 Apparatus for driving touch panel and display apparatus comprising the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012212247A (en) 2011-03-30 2012-11-01 Smk Corp Human body communication type touch panel

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