KR102269989B1 - 터치 스크린의 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밴드에이블 터치 스크린(bendable touch screen)의 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린의 구동장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 터치 스크린의 평평한 영역에 배치된 제1 구동라인에는 제1 구동신호를 공급하고, 밴딩 영역에 배치된 제2 구동라인에는 상기 제1 구동신호와 상이한 제2 구동신호를 공급하여 터치 스크린의 밴딩에 의한 터치 센싱 성능 저하를 방지한다.

Description

터치 스크린의 구동장치{Apparatus for Driving of Touch Screen}

본 발명은 밴드에이블 터치 스크린(bendable touch screen)의 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린의 구동장치에 관한 것이다.

터치 스크린은 액정 표시 장치, 전계 방출 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전계 발광 표시 장치, 전기 영동 표시 장치, 및 유기 발광 표시 장치 등의 영상 표시 장치에 설치되어 사용자가 표시 장치를 보면서 손가락이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 입력 장치의 한 종류이다.

최근에 들어, 터치 스크린은 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 정보 기기, 노트북 컴퓨터, 모니터, 및 텔레비전 등과 같은 각종 전자 기기의 입력 장치로 상용화되었다.

이러한 터치 스크린은 정전 용량 방식으로 구현될 수 있다. 정전 용량 방식의 터치 스크린은 손가락 또는 전도성 물질이 터치 센서에 접촉될 때 정전 용량(capacitance) 변화 즉, 터치 센서의 전하 변화량을 센싱하여 터치 입력을 감지한다. 정전 용량 방식은 상호 정전 용량(mutual capacitance) 방식과 자기 정전 용량(self capacitance)으로 구분된다. 상호 정전 용량 방식의 터치 패널은 자기 정전 용량 방식에 비하여 멀티-터치 입력을 구현이 가능하다는 장점이 있다.

정전 용량 방식을 이용한 일반적인 터치 패널의 구동 장치는 전도성 물질이 접촉(또는 근접)될 경우, 교차하도록 형성된 구동(Tx) 라인(터치 구동 라인)과 센싱(Rx) 라인(터치 센싱 라인) 사이의 정전 용량 변화를 감지하여 터치 유무 및 터치 위치를 감지한다. 즉, 상기 터치 패널의 구동 장치는 터치 동작 모드 시, 복수의 구동(Tx) 라인에 구동신호를 순차적으로 인가하면서 복수의 센싱(Rx) 라인에 일대일로 연결된 복수의 센싱 유닛을 이용하여 복수의 구동(Tx) 라인을 통해 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호를 센싱한다. 이때, 전체 구동(Tx) 라인(Tx 채널)에 인가되는 구동신호는 동일 주파수에 동일 레벨을 지니며, 터치 센싱부의 센싱 파라미터도 동일한 값을 가진다. 이후, 센싱된 아날로그의 센싱 신호를 디지털 신호로 변환하여 터치 센싱 데이터를 생성하고, 생성된 센싱 데이터를 호스트 시스템으로 전송한다.

도 1은 일반적인 터치 스크린의 전극들 사이에 형성된 정전 용량을 나타내는 도면이고, 도 2는 밴드에이블 터치 스크린의 전극들 사이에 형성된 정전 용량을 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2에서는 터치 스크린의 밴딩에 따른 문제점의 이해를 돕기 위해서 구동(Tx) 라인과 센싱(Rx) 라인을 단순화시켜 도시하였다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 터치 스크린(1)이 밴딩되지 않고 평평한 상태인 경우, 터치 전극(2)들에 동일한 구동신호를 공급하면 터치 전극(2)들 사이에는 동일한 정전 용량(Cap1)이 형성된다.

반면, 도 2에 도시된 바와 같이, 터치 스크린(1)의 소정 영역이 밴딩되는 경우에는 터치 전극들(2, 3) 사이의 간격이 벌어짐으로 인해 터치 전극들(2, 3) 간의 거리가 멀어져 정전 용량이 변화하게 된다. 즉, 평평한 영역에 형성된 제1 터치 전극(2)들 사이에는 제1 정전 용량(Cap1)이 형성되고, 상기 제1 터치 전극(2)과 밴딩 영역에 형성된 제2 터치 전극(3) 사이에는 상기 제1 정전 용량(Cap1)과는 상이한 제2 정전용량(Cap2)이 형성된다.

터치 스크린의 구동 시, 밴딩 영역의 물리적 구조는 정상적인 평평한 영역에 비해 취약하게, 낮은 정전 용량이 터치 전극(3)들에 형성된다. 이렇게, 밴딩 영역에서 터치 전극(3)의 정전 용량이 변화되면 터치 시 발생하는 프린지 커패시터의 양도 변화하게 되고, 최종적으로 터치 센싱부에서 센싱된 차지(charge) 값으로부터 생성되는 터치 데이터도 변화하게 되어 터치 센싱 성능이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 밴딩되는 영역이 고정되는 것이 아니라 수시로 변화될 수 있고, 어떤 영역이 밴딩되는지를 특정하거나 사전에 알 수 없기 때문에, 터치 스크린의 밴딩에 의한 터치 센싱 성능의 저하를 방지할 수 있는 기술이 제안되지 않고 있다.

본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 밴드에이블 터치 스크린에 적용 가능한 터치 스크린의 구동장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터치 스크린의 밴딩에 의한 터치 센싱 성능의 저하를 방지할 수 있는 터치 스크린의 구동장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터치 스트린에서 밴딩된 영역의 터치 센싱 신호를 보상할 수 있는 터치 스크린의 구동장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

앞에서 설명한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 디스플레이 패널 상에 또는 디스플레이 패널 내에 위치하여 상기 디스플레이 패널과 함께 밴딩되며, 밴딩 축과 같은 제1 방향으로 연장되는 구동 라인들과, 상기 구동 라인들과 절연되게 교차하며 제2 방향으로 연장되는 센싱 라인들을 포함하는 터치 스크린; 터치 스크린의 구동(Tx) 라인들에 구동신호를 공급하되, 평평한 영역에 배치된 제1 구동(Tx) 라인들에는 제1 구동신호를 공급하고, 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들에는 제2 구동신호를 공급하는 터치 구동부; 터치 스크린의 센싱 라인들의 정전 용량의 변화를 센싱하여 터치 데이터를 생성하는 터치 센싱부; 및 제1 구동신호의 생성을 위한 제1 파라미터 및 제2 구동신호의 생성을 위한 제2 파라미터를 터치 구동부에 공급하고, 터치 데이터에 기초하여 터치를 검출하는 터치 프로세서를 포함할 수 있다.
터치 프로세서는 터치 구동부를 통해 터치 스크린의 구동 라인들을 구동하고, 터치 스크린의 센싱 라인들로부터 터치 센싱부를 통해 센싱된 터치 데이터를, 기준 데이터와 비교하여, 그 비교 결과에 따라 터치스크린에서 밴딩 영역의 발생을 검출하고, 밴딩 영역에 위치하며 밴딩 축과 같은 제1 방향으로 연장되는 터치 스크린의 제2 구동 라인들의 위치와, 평평한 영역에 위치하며 제1 방향으로 연장되는 터치 스크린의 제1 구동 라인들의 위치를 검출할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 밴드에이블 터치 스크린에 적용하여 터치 스크린의 밴딩에 의한 터치 센싱 성능의 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 터치 스트린에서 밴딩된 영역의 터치 센싱 신호를 보상할 수 있다.

이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.

도 1은 일반적인 터치 스크린의 전극들 사이에 형성된 정전 용량을 나타내는 도면이다.
도 2는 밴드에이블 터치 스크린의 전극들 사이에 형성된 정전 용량을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치가 적용된 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 밴드에이블 터치 스크린이 좌우 방향으로 밴딩되는 경우에 구동(Tx) 라인들 및 센싱(Rx) 라인들의 배열을 나타내는 도면이다.
도 5는 밴드에이블 터치 스크린이 상하 방향으로 밴딩되는 경우에 구동(Tx) 라인들 및 센싱(Rx) 라인들의 배열을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 터치 구동부에서 출력되는 제1 구동신호(P1) 및 제2 구동신호(P2)의 실제 파형을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치의 터치 센싱부를 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치의 터치 센싱 방법을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 터치 스크린의 구동장치에 대하여 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명의 핵심 구성과 관련이 없는 경우 및 본 발명의 기술분야에 공지된 구성과 기능에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다. 본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치가 적용된 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(300), 상기 디스플레이 패널의 구동 회로부(310, 320, 330), 터치 스크린(100) 및 터치 구동장치(200)를 포함한다.

여기서, 터치 스크린(100) 및 디스플레이 패널(300)의 휘거나, 꺾일 수 있는 밴드에이블 장치이다. 터치 스크린(100)은 애드온, 온셀 또는 인셀 방식으로 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.

디스플레이 패널의 구동 회로부(310, 320, 330)는 타이밍 컨트롤러(310), 게이트 드라이버(320) 및 데이터 드라이버(330)를 포함한다. 디스플레이 패널(300) 및 디스플레이 패널의 구동 회로부(310, 320, 330)는 주지된 사항이므로 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치(200)는 터치 프로세서(210), 터치 구동부(220) 및 터치 센싱부(230)를 포함하여 구성된다. 터치 스크린의 구동장치(200)에 대한 상세한 설명은 도 6 내지 도 11을 참조하여 후술하기로 한다.

도 4는 밴드에이블 터치 스크린이 좌우 방향으로 밴딩되는 경우에 구동(Tx) 라인들 및 센싱(Rx) 라인들의 배열을 나타내는 도면이고, 도 5는 밴드에이블 터치 스크린이 상하 방향으로 밴딩되는 경우에 구동(Tx) 라인들 및 센싱(Rx) 라인들의 배열을 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 터치 스크린(100)은 복수의 구동(Tx) 라인들(110) 및 상기 복수의 구동(Tx) 라인들(110)과 교차하는 복수의 센싱(Rx) 라인들(120)을 포함한다. 구동(Tx) 라인들(110)과 센싱(Rx) 라인들(120)이 교차되는 지점의 노드들에서 상호 정전 용량(mutual capacitance)이 형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 발명에서는 터치 스크린(100)이 좌우 방향으로 밴딩되는 경우에는 터치 전극들 중에서 구동(Tx) 라인들(110)을 수직 방향으로 배치하고, 센싱(Rx) 라인들(120)을 수평 방향으로 배치한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 터치 스크린(100)이 상하 방향으로 밴딩되는 경우에는 터치 전극들 중에서 구동(Tx) 라인들(110)을 수평 방향으로 배치하고, 센싱(Rx) 라인들(120)을 수직 방향으로 배치한다.

이러한 형태로 구동(Tx) 라인들(110) 및 센싱(Rx) 라인들(120)을 배치하는 이유는, 터치 스크린(100)이 휘어지는/구부러지는 축과 수평을 이루도록 구동(Tx) 라인들(110)을 배열해야 구동신호의 인가 시 밴딩에 의한 영향을 줄이 수 있고, 로우 데이터(raw data)의 획득에 유리하기 때문이다.

반면, 터치 스크린(100)이 휘어지는/구부러지는 축과 수직을 이루도록 구동(Tx) 라인들(110)을 배열하면 전체 구동(Tx) 라인들(110)에 밴딩의 영향을 주게되고, 이로 인해 구동신호의 입력 시점부터 구동(Tx) 라인들(110) 간에 구동신호의 편차가 발생하여 터치 센싱이 원활이 이루어지지 않게 된다.

구동(Tx) 라인들(110)과 센싱(Rx) 라인들(120)은 절연층을 사이에 두고 서로 다른 레이어에서 교차하도록 형성될 수 있다. 한편, 구동(Tx) 라인들(110)과 센싱(Rx) 라인들(120)은 동일한 레이어에 형성될 수도 있으며, 이 경우, 구동(Tx) 라인들(110)과 센싱(Rx) 라인들(120)이 교차되는 영역에서 절연층에 의해 상기 두 라인들(110, 120)이 분리된다. 구동(Tx) 라인들(110)과 센싱(Rx) 라인들(120)이 교차되는 지점에 브릿지 패턴(Bridge pattern)이 형성되어 분리된 구동(Tx) 라인들 또는 센싱(Rx) 라인들이 서로 연결된다.

본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치(200)는 터치 전후 터치 전극에서 전하 변화량을 센싱하여 손가락과 같은 전도성 물질의 터치 여부와 그 위치를 판단한다. 터치 스크린의 구동장치(200)는 구동(Tx) 라인들에 구동신호를 공급하고, 그 구동신호에 동기하여 센싱(Rx) 라인들을 통해 터치 센서들로부터 전하를 수신한다. 이후, 센싱(Rx) 라인들에서 수신된 전하의 변화량을 센싱하여 터치 유무 및 터치 위치를 판별한다. 이때, 구동(Tx) 라인들에 인가되는 구동신호는 구형파 형태의 펄스, 정현파, 삼각파 등 다양한 형태로 발생될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치를 나타내는 도면이고, 도 7은 터치 구동부에서 출력되는 제1 구동신호(P1) 및 제2 구동신호(P2)의 실제 파형을 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 터치 스크린(100)에 밴딩이 발생된 경우, 터치 스크린의 구동장치(200)는 밴딩 영역을 센싱한다. 그리고, 터치 스크린(100) 중에서 평평한 영역에 배치된 제1 구동(Tx) 라인들에는 제1 구동신호를 공급하고, 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들에는 제2 구동신호를 공급한다. 이와 같이, 평평한 영역에 배치된 제1 구동(Tx) 라인들과 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들에 서로 상이한 구동신호를 공급하여, 터치 스크린(100)의 밴딩에 의해서 밴딩 영역에 배치된 터치 전극들에서 센싱된 터치 데이터를 보상한다. 이를 통해, 터치 스크린(100)에 밴딩이 발생하더라도 터치 센싱 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치(200)는 터치 프로세서(210), 터치 구동부(220) 및 터치 센싱부(230)를 포함하여 구성된다.

터치 프로세서(210)는 사용자의 터치 유무 및 터치 위치를 센싱하는 핑거 DSP(digital signal processor)로서 터치 센싱부(230)로부터 터치 데이터를 입력받아 터치 알고리즘을 수행한다. 입력된 터치 데이터를 유의미한 로우 데이터(raw data)로 연산 및 가공 처리한다. 터치 프로세서(210)는 터치 데이터의 분석을 통해 사용자의 터치 유무 및 터치가 이루어진 좌표를 검출한다.

또한, 터치 프로세서(210)는 터치 스크린(100)의 밴딩 시, 전체 센싱(Rx) 라인들로부터 수신된 터치 데이터를 분석하여 터치 스크린(100)의 밴딩 유무 및 밴딩 영역에 어떤 구동(Tx) 라인들이 배치되어 있는지 검출한다.

터치 프로세서(210)는 평평한 영역과 밴딩 영역에 배치된 구동(Tx) 라인들에 상이한 구동신호가 공급될 수 있도록, 전압(voltage), 주파수(frequency), 게인(gain) 전압, 누적 횟수(integration) 값을 제어하고, 전압(voltage), 주파수(frequency), 게인(gain) 전압, 누적 횟수(integration)의 데이터를 터치 구동부(220)에 공급한다.

여기서, 평평한 영역에 배치된 제1 구동(Tx) 라인들에 공급되는 제1 구동신호를 생성하기 위한 제1 파라미터(전압, 주파수, 게인 전압, 누적 횟수의 데이터)와, 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들에 공급되는 제2 구동신호를 생성하기 위한 제2 파라미터(전압, 주파수, 게인 전압, 누적 횟수의 데이터)를 상이하게 생성하여 터치 구동부(220)에 공급한다.

예로서, 터치 프로세서(210)는 제1 파라미터에 따른 제1 구동신호 및 제2 파라미터에 따른 제2 구동신호를 생성하기 위한 전압, 주파수, 게인 전압 및 누적 횟수 각각에 대해서 복수의 데이터를 저장하고 있다. 즉, 복수의 전압 데이터, 복수의 주파수 데이터, 복수의 게인 전압 데이터 및 복수의 누적 횟수 데이터를 저장하고 있으며, 밴딩 영역의 센싱 결과에 기초하여 복수의 데이터 중에서 하나를 선택하여 터치 구동부(220)에 공급한다.

이때, 평평한 영역에 배치된 제1 구동(Tx) 라인들에 공급된 제1 구동신호를 생성하기 위한 제1 파라미터로써 복수의 전압 중에서 하나를 선택하고, 복수의 주파수 중에서 하나를 선택하고, 복수의 게인 전압 중에서 하나를 선택하고, 복수의 누적 횟수 중에서 하나를 선택하고, 선택된 데이터를 PWM 방식으로 변조하여 터치 구동부(220)에 공급할 수 있다.

그리고, 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들에 공급된 제2 구동신호를 생성하기 위한 제2 파라미터로써 복수의 전압 중에서 하나를 선택하고, 복수의 주파수 중에서 하나를 선택하고, 복수의 게인 전압 중에서 하나를 선택하고, 복수의 누적 횟수 중에서 하나를 선택하고, 선택된 데이터를 PWM 방식으로 변조하여 터치 구동부(220)에 공급할 수 있다.터치 구동부(220)는 터치 프로세서(210)에서 공급되는 제1 파라미터(전압, 주파수, 게인, 누적 횟수 값) 및 제2 파라미터(전압, 주파수, 게인 전압, 누적 횟수 값)에 따라서 상이한 복수의 구동신호를 생성한다.

먼저, 터치 센싱부(230)에서는 상기 제1 구동신호 및 제2 구동신호의 게인 및 누적 횟수의 데이터를 인지하고 있어야 평평한 영역과 밴딩 영역에서의 터치 센싱을 정확히 수행할 수 있다. 이를 위해서, 터치 구동부(220)는 상기 제1 파라미터 및 상기 제2 파라미터의 게인 전압 및 누적 횟수의 데이터를 클럭 신호에 동기시켜 터치 센싱부(230)에 공급한다.그리고, 터치 구동부(220)는 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 제1 파라미터에 기초하여 제1 구동신호(P1)를 생성하고, 평평한 영역에 배치된 제1 구동(Tx) 라인들에 제1 구동신호(P1)를 공급한다.

또한, 터치 구동부(220)는 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 제2 파라미터에 기초하여 제2 구동신호(P2)를 생성하고, 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들에 제2 구동신호(P2)를 공급한다.

상기 도 7(a) 및 도 7(b)는 터치 구동부에서 출력되는 제1 구동신호(P1) 및 제2 구동신호(P2)의 터치 구동부(220)의 출력 핀의 신호를 측정한 실제 파형을 나타내는 것이다. 터치 구동부(220)의 출력 핀의 출력 파형들을 비교하면, 평평한 영역의 제1 구동(Tx) 라인들로 출력되는 제1 구동신호(P1)와 밴딩 영역의 제2 구동(Tx) 라인들로 출력되는 제2 구동신호(P2)는 전압, 주파수 및 게인 전압이 상이하도록 형성된 것을 육안으로도 명확하게 확인할 수 있다.

여기서, 터치 스크린(100)의 밴딩에 의해서 밴딩 영역에 배치된 터치 전극들에서 센싱된 터치 데이터가 보상될 수 있도록, 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들에 공급되는 제2 구동신호(P2)는 전압, 주파수, 게인 전압이 제1 구동신호(P1)보다 증가되어 있다. 한편, 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들에 공급되는 제2 구동신호(P2)는 전압, 주파수, 게인 전압이 제1 구동신호(P1)보다 감소될 수도 있다.

밴딩 영역에 배치된 구동(Tx) 라인들의 커패시터 크기에 따라서 각 구동(Tx) 라인 마다 개별적으로 밴딩 영역에 배치된 구동(Tx) 라인들에 공급되는 제2 구동신호(P2)의 전압, 주파수, 게인 전압이 설정될 수 있다.

주파수를 예를 들어 설명하면, 터치 구동부(220)의 클럭 주파수가 1MHz라고 가정할 때, 터치 프로세서(210)에서 입력된 주파수 데이터는 1~5의 값을 가질 수 있다.

주파수 데이터가 1의 값을 가지면 터치 구동부(220)에서는 주파수가 1MHz인 구동신호를 생성하고, 주파수 데이터가 2의 값을 가지면 터치 구동부(220)에서는 주파수가 500KHz인 구동신호를 생성하고, 주파수 데이터가 3의 값을 가지면 터치 구동부(220)에서는 주파수가 400KHz인 구동신호를 생성하고, 주파수 데이터가 4의 값을 가지면 터치 구동부(220)에서는 주파수가 300KHz인 구동신호를 생성하고, 주파수 데이터가 5의 값을 가지면 터치 구동부(220)에서는 주파수가 200KHz인 구동신호를 생성할 수 있다.

또한, 터치 구동부(220)에는 레벨 쉬프터(level shifter)가 구비되어 입력된 전압 데이터에 따라서 구동신호의 전압 값을 조절할 수 있다.

평평한 영역에 배치된 구동(Tx) 라인들에 형성된 제1 정전 용량보다 밴딩 영역에 배치된 구동(Tx) 라인들에 형성된 제2 정전 용량이 작으면, 제2 구동신호(P2)의 전압, 주파수, 게인 전압 및 누적 횟수를 증가시켜 밴딩에 의해 감소된 정전 용량을 원래의 크기로 보상할 수 있다.

반대로, 평평한 영역에 배치된 구동(Tx) 라인들에 형성된 제1 정전 용량보다 밴딩 영역에 배치된 구동(Tx) 라인들에 형성된 제2 정전 용량이 크면, 제2 구동신호(P2)의 전압, 주파수, 게인 전압 및 누적 횟수를 감소시켜 밴딩에 의해 증가된 정전 용량을 원래의 크기로 보상할 수 있다.

여기서, 전압, 주파수, 게인 전압 및 누적 횟수 모두를 변경하여 제2 구동신호(P2)를 생성할 수도 있고, 전압, 주파수, 게인 전압 및 누적 횟수 중에서 1개 내지 3개의 파라미터를 선택적으로 변경하여 제2 구동신호(P2)를 생성할 수도 있다. 이와 같이, 전압, 주파수, 게인 전압 및 누적 횟수 중에서 적어도 하나를 선택하여 제2 구동신호를 생성하면 밴딩에 의해 감소되는 정전 용량을 정밀하게 보상할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치의 터치 센싱부를 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 터치 센싱부(230)는 뮤추얼 센싱 유닛(231, MSU: Mutual Sensing Unit), 증폭기(232), 먹스(233, MUX) 및 아날로그 디지털 컨버터(234, ADC)를 포함한다.

뮤추얼 센싱 유닛(231)은 터치로 인해 발생된 터치 스크린의 각 노드의 정전 용량 변화량을 센싱하고, 내장된 적분기를 이용하여 정전 용량 변화량을 신호로써 충분히 사용할 수 있는 만큼 누적하여 정전 용량 변화 값을 생성한다. 이후, 정해진 시간 마다 누적된 정전 용량 변화 값을 증폭기(232)에 공급한다. 이때, 터치 구동부(220)에서 입력된 누적 횟수 데이터에 기초하여 각 센싱(Rx) 라인에서의 센싱 값을 누적한다. 그리고, 이때, 터치 구동부(220)에서 공급된 게인 전압에 기초하여 정전 용량 변화 값을 생성한다.증폭기(232)는 샘플링 및 홀드 증폭기(sample & hold amplifier)가 적용될 수 있으며, 뮤추얼 센싱 유닛(231)으로부터 입력된 정전 용량의 변화 값을 샘플링 한다. 그리고, 아날로그 디지털 컨버터(234)가 작업 중일 때 신호가 유입되면 변환되는 데이터에 오류가 발생할 수 있다.

따라서, 증폭기(232)는 이러한 데이터 입력의 혼선이 일어나지 않도록 아날로그 디지털 컨버터(234)가 작업 중일 때 정전 용량의 변화 값을 일정 시간 동안 홀드시킨 후, 아날로그 디지털 컨버터(234)의 동작이 완료되면 정전 용량의 변화 값을 먹스(233)를 통해 아날로그 디지털 컨버터(234)로 공급한다.

아날로그 디지털 컨버터(234)는 입력된 아날로그 형태의 정전 용량의 변화 값을 디지털 값으로 변환하여 터치 데이터를 생성한다. 그리고, 생성된 디지털 형태의 터치 데이터를 터치 프로세서(210)에 공급한다.

앞에서 설명한 바와 같이, 터치 프로세서(210)는 입력된 터치 데이터를 분석하여 사용자의 터치 유무 및 터치가 이루어진 좌표를 검출한다. 아울러, 터치 프로세서(210)는 터 전체 센싱(Rx) 라인들로부터 수신된 터치 데이터를 분석하여 터치 스크린(100)의 밴딩 유무 및 밴딩 영역에 어떤 구동(Tx) 라인들이 배치되어 있는지 검출한다.

밴드에이블 터치 스크린에서 밴딩 영역이 지속적으로 가변 될 수 있음으로, 최초 구동 시에는 수십 내지 수백 단위의 프레임들의 평균 값 또는 초기 값을 별도로 마련된 메모리에 기준 데이터(reference data)로 저장한다.

이러한, 기준 데이터는 터치 스크린의 밴딩 영역이 변경되는 경우에 획득된 터치 데이터들과 비교하는데 이용된다. 즉, 새롭게 획득된 터치 데이터와 기준 데이터를 비교하여 터치 스크린의 밴딩 영역이 변경되었는지를 알 수 있다.

여기서, 새롭게 획득된 터치 데이터와 기준 데이터의 비교는 매 프레임 마다 이루어질 수도 있고, 일정 프레임 단위로 이루어 질 수도 있다. 매 프레임마다 새롭게 획득된 터치 데이터와 기준 데이터의 비교가 이루어지는 경우 가장 효과적으로 밴딩에 의한 터치 센싱 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 터치 스크린의 밴딩 영역이 변경을 확인 시, 일정 프레임 단위로 새롭게 획득된 터치 데이터와 기준 데이터를 비교하면 데이터 연산량을 줄여 터치 프로세서의 로드를 줄일 수 있다.

도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치의 터치 센싱 방법을 나타내는 도면이다.

이하, 도 9 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치의 터치 센싱 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 도 9를 참조하면, 터치 스크린의 구동(Tx) 라인 별로 구동조건을 설정하고(S10), 각각의 구동(Tx) 라인에 구동신호를 공급한다(S20).

이어서, 전체 센싱(Rx) 라인들을 순차적으로 센싱하여 각 센싱(Rx) 라인의 정전 용량의 변화량을 센싱한다(S30).

이어서, 각 센싱(Rx) 라인의 정전 용량의 변화량을 일정 횟수만큼 누적한 후 터치 판별을 위한 터치 데이터를 생성한다(S40).

이어서, 터치 데이터를 분석하여 초기 센싱인지를 판단한다(S50).

S50의 판단결과, 초기 센싱인 경우에는 상기 터치 데이터를 별도로 마련된 메모리에 기준 데이터(reference data)로 저장한다(S60). S60이후, S20 단계부터 순차적으로 앞에서 설명한 절차를 수행한다.

한편, S50의 판단결과, 초기 센싱이 아닌 경우에는 메모리에 저장되어 있는 기준 데이터와 상기 S40에서 생성된 터치 데이터를 비교한다(S70).

상기 S70의 비교결과, 데이터에 변화가 발생하지 않은 경우에는 터치 스크린에 밴딩 영역이 없거나, 또는 이전에 발생된 밴딩 영역이 그대로 유지된 것으로 입력된 터치 데이터에 기초하여 터치 알고리즘을 수행한다(S100).

한편, 상기 S70의 비교결과, 데이터에 변화가 발생한 경우에는 터치 스크린에 밴딩 영역이 없다가 새롭게 밴딩 영역이 생성되거나, 또는 이전에 발생된 밴딩 영역이 아닌 다른 밴딩 영역이 발생한 것을 의미한다. 구동(Tx) 라인 별로 구동조건을 변경한다(S90). 이때, 각 구동(Tx) 라인 별로 구동조건이 변경된 것은 다음 프레임부터 적용된다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 밴딩이 발생된 축과 구동(Tx) 라인들(112, 114)이 수평으로 나란하게 형성되어 있음으로, 밴딩이 발생하면 구동(Tx) 라인의 축에 해당하는 노드들의 터치 데이터에 변화가 발생하게 된다. 이러한, 구동(Tx) 라인의 축에 형성된 노드들의 터치 데이터 값의 변화를 통해서 터치 스크린에 밴딩이 발생한 것을 알 수 있다.

여기서, 평평한 영역에 배치된 제1 구동(Tx) 라인들(112)과 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들(114)에 동일한 구동신호 공급되더라도, 밴딩에 의해서 센싱(Rx) 라인에서 센싱된 터치 데이터는 달라지게 된다. 이러한, 밴딩에 의해 정전 용량이 변화되는 것을 이용하여 평평한 영역에 배치된 제1 구동(Tx) 라인들(112)과 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들(114)을 검출할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 전체 노드들의 터치 데이터를 구동(Tx) 라인들 및 센싱(Rx) 라인들의 배치 구도와 동일하게 매트릭스 형태로 배열한 후, 각 노드의 터치 데이터를 분석하여 밴딩 영역의 위치를 센싱할 수 있다. 또한, 평평한 영역에 배치된 제1 구동(Tx) 라인들과 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들을 검출할 수 있다.

상기 S90에서 구동(Tx) 라인 별로 구동조건이 변경된 이후에는 S20 절차에서, 평평한 영역의 구동(Tx) 라인에 공급되는 구동신호와 밴딩 영역의 구동(Tx) 라인에 공급되는 구동신호를 별도로 생성하여 구동(Tx) 라인에 공급되는 구동신호를 공급하게 된다.

S20 절차에서, 터치 프로세서(210)는 평평한 영역과 밴딩 영역에 배치된 제1 구동(Tx) 라인들에 공급되는 구동신호를 생성하기 위한 제1 파라미터(전압, 주파수, 게인 전압, 누적 횟수 값)와 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들에 공급되는 구동신호를 생성하기 위한 제2 파라미터(전압, 주파수, 게인 전압, 누적 횟수 값)를 상이하게 생성하여 터치 구동부(220)에 공급한다.

그리고, 터치 구동부(220)는 제1 파라미터에 기초하여 제1 구동신호(P1)를 생성하고, 평평한 영역에 배치된 제1 구동(Tx) 라인들에 제1 구동신호(P1)를 공급한다. 또한, 터치 구동부(220)는 제2 파라미터에 기초하여 제2 구동신호(P2)를 생성하고, 밴딩 영역에 배치된 제2 구동(Tx) 라인들에 제2 구동신호(P2)를 공급한다.

이후, S30부터 순차적으로 앞에서 설명한 절차를 수행한다. 실시간으로 상기 S10 내지 S90의 절차를 수행하면, 터치 스크린의 밴딩 영역이 지속적으로 생성 및 변경되더라도 일반적으로 평평한 터치 스크린과 동등한 수준의 터치 센싱 성능을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 구동장치는 밴드에이블 터치 스크린에 적용하여 터치 스크린의 밴딩에 의한 터치 센싱 성능의 저하를 방지할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 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.

100: 터치 스크린
200: 터치 스크린의 구동장치
210: 터치 프로세서
220: 터치 구동부
230: 터치 센싱부
231: 뮤추얼 센싱 유닛
232: 증폭기
233: 먹스
234: 아날로그 디지털 컨버터
300: 디스플레이 패널
310: 타이밍 컨트롤러
320: 게이트 드라이버
330: 데이터 드라이버

Claims (7)

1. 디스플레이 패널 상에 또는 디스플레이 패널 내에 위치하여 상기 디스플레이 패널과 함께 밴딩되며, 밴딩 축과 같은 제1 방향으로 연장되는 구동 라인들과, 상기 구동 라인들과 절연되게 교차하며 제2 방향으로 연장되는 센싱 라인들을 포함하는 터치 스크린;
   상기 터치 스크린의 구동 라인들에 구동신호를 공급하되, 평평한 영역에 배치된 제1 구동 라인들에는 제1 구동신호를 공급하고, 밴딩 영역에 배치된 제2 구동 라인들에는 제2 구동신호를 공급하는 터치 구동부;
   상기 터치 스크린의 센싱 라인들의 정전 용량의 변화를 센싱하여 터치 데이터를 생성하는 터치 센싱부; 및
   상기 제1 구동신호의 생성을 위한 제1 파라미터 및 상기 제2 구동신호의 생성을 위한 제2 파라미터를 상기 터치 구동부에 공급하고, 상기 터치 데이터에 기초하여 터치를 검출하는 터치 프로세서;를 포함하고,
   상기 터치 프로세서는
   상기 터치 구동부를 통해 상기 터치 스크린의 구동 라인들을 구동하고, 상기 터치 스크린의 센싱 라인들로부터 상기 터치 센싱부를 통해 센싱된 터치 데이터를, 기준 데이터와 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 터치스크린에서 상기 밴딩 영역의 발생을 검출하고, 상기 밴딩 영역에 위치하며 상기 밴딩 축과 같은 상기 제1 방향으로 연장되는 상기 터치 스크린의 제2 구동 라인들의 위치와, 상기 평평한 영역에 위치하며 상기 제1 방향으로 연장되는 상기 터치 스크린의 제1 구동 라인들의 위치를 검출하는 터치 스크린의 구동장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 터치 프로세서는 상기 센싱된 터치 데이터와 상기 기준 데이터를 매 프레임 또는 일정 프레임 마다 비교하여 상기 밴딩 영역의 발생 및 위치가 변경된 것을 검출하는 터치 스크린의 구동장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 터치 프로세서는
   상기 터치 스크린의 초기 센싱에서, 상기 터치 스크린의 구동 라인들을 구동하고 상기 터치 스크린의 센싱 라인들로부터 상기 터치 센싱부를 통해 센싱된 터치 데이터를 상기 기준 데이터로 저장하는 터치 스크린의 구동장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 터치 프로세서는 상기 제1 및 제2 파라미터에 상기 구동신호의 전압 및 주파수와, 상기 터치 센싱부의 게인 전압 및 누적 횟수 값을 설정하고,
   상기 제1 파라미터의 전압, 주파수, 게인 전압 및 누적 횟수 값 중 적어도 하나를, 상기 제2 파라미터의 전압, 주파수, 게인 전압 및 누적 횟수 값 중 적어도 하나와 상이하게 설정하는 터치 스크린의 구동장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 터치 구동부는,
   상기 제1 파라미터의 전압, 주파수, 게인 전압 및 누적 횟수 값에 기초하여 상기 제1 구동신호를 생성하고,
   상기 제2 파라미터의 전압, 주파수, 게인 전압 및 누적 횟수 값에 기초하여 상기 제2 구동신호를 생성하고,
   상기 터치 센싱부는
   상기 터치 구동부를 통해 공급되는 상기 제1 파라미터의 게인 전압 및 누적 횟수 값을 이용하여 상기 센싱 라인들의 출력을 센싱하고,
   상기 터치 구동부를 통해 공급되는 상기 제2 파라미터의 게인 전압 및 누적 횟수 값을 이용하여 상기 센싱 라인들의 출력을 센싱하는 터치 스크린의 구동장치.
6. 제4 항에 있어서,
   상기 터치 프로세서는 상기 제1 파라미터보다 상기 제2 파라미터의 전압, 주파수, 게인 전압 및 누적 횟수 중 적어도 하나를 증가시키는 터치 스크린의 구동장치.
7. 제4 항에 있어서,
   상기 터치 프로세서는 상기 제1 파라미터보다 상기 제2 파라미터의 전압, 주파수, 게인 전압 및 누적 횟수 중 적어도 하나를 감소시키는 터치 스크린의 구동장치.

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