KR20130106035A - 터치 센싱 장치와 그 노이즈 필터링 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 센싱 장치와 그 노이즈 필터링 방법에 관한 것으로, 그 터치 센싱 장치는 이웃하는 터치센서 출력들의 차로서 얻어지는 원시 데이터들을 발생하는 차동 증폭기들; 및 k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트를 곱한 값 이상이고 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 다른 극성을 갖는 원시 데이터가 상기 k 번째 원시 데이터의 주변에서 검색되지 않으면 상기 k 번째 원시 데이터를 특정값으로 치환하는 노이즈 필터를 포함한다.

Description

터치 센싱 장치와 그 노이즈 필터링 방법{TOUCH SENSING APPARATUS AND METHOD FOR FILTERING NOISE THEREOF}
본 발명은 터치 센싱 장치와 그 노이즈 필터링 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 제어할 수 있게 한다. 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On screen disply, 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, 유전 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다.
가전기기나 휴대용 정보기기의 경량화, 슬림화 추세에 따라 유저 입력 수단이 버튼형 스위치에서 터치 스크린으로 대체되고 있다. 터치 스크린은 다수의 터치 센서들을 포함하고, 디스플레이 소자의 표시패널 상에 탑재된다. 최근에는 터치 스크린이 표시패널에 내장되는 형태도 개발되고 있다.
터치 센서의 출력에는 여러 가지 원인으로 인하여 다양한 노이즈가 혼입되어 있다. 터치 센서의 감도를 높이기 위하여는 터치 센서의 출력에 혼입된 노이즈를 제거하여야 하지만, 기존의 노이즈 필터링 방법은 그 성능이 만족스러운 수준에 도달하지 못하고 복잡한 알고리즘으로 구현되어 연산속도가 느리다.
본 발명은 단순하고 연산 속도가 빠른 노이즈 필터를 구현할 수 있는 터치 센싱 장치와 그 노이즈 필터링 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 장치는 이웃하는 터치센서 출력들의 차로서 얻어지는 원시 데이터들을 발생하는 차동 증폭기들; 및 k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트를 곱한 값 이상이고 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 다른 극성을 갖는 원시 데이터가 상기 k 번째 원시 데이터의 주변에서 검색되지 않으면 상기 k 번째 원시 데이터를 특정값으로 치환하는 노이즈 필터를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 장치의 노이즈 필터링 방법은 이웃하는 터치센서 출력들의 차로서 얻어지는 원시 데이터들을 발생하는 단계; k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트를 곱하는 단계; 상기 k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트를 곱한 값 이상이고 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 다른 극성을 갖는 원시 데이터가 상기 k 번째 원시 데이터의 주변에서 검색하는 단계; 및 상기 k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트를 곱한 값 이상이고 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 다른 극성을 갖는 원시 데이터가 상기 k 번째 원시 데이터의 주변에서 검출되지 않으면 상기 k 번째 원시 데이터를 특정값으로 치환하는 단계를 포함한다.
본 발명은 k 번째 원시 데이터에 대하여 터치 데이터 여부를 판단할 때 상기 k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트를 곱한 값 이상이고 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 다른 극성을 갖는 원시 데이터가 상기 k 번째 원시 데이터의 주변에서 검색되지 않으면 상기 k 번째 원시 데이터를 특정값으로 치환하여 노이즈를 제거한다. 그 결과, 본 발명은 터치 센싱 장치에서 단순하고 연산 속도가 빠른 노이즈 필터를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 터치 스크린과 표시패널의 다양한 실시예들을 보여 주는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터링 방법의 제어 수순을 단계적으로 보여 주는 흐름도이다.
도 6은 Rx 라인들(또는 Rx 채널들)에 연결된 차동 증폭기의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 7은 노이즈 필터링 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 8은 노이즈 필터링 연산에 적용될 수 있는 윈도우 매트릭스들을 보여 주는 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 노이즈 필터 성능을 검증하기 위한 실험에서 사용된 터치 스크린의 원시 데이터를 보여 주는 도면들이다.
도 11 및 도 12는 도 9 및 도 10의 원시 데이터에 대한 본 발명의 노이즈 필터링 결과를 보여 주는 도면들이다.
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 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 픽셀 어레이와 터치 스크린을 포함한 표시패널(DIS), 표시패널(DIS)의 픽셀들에 비디오 데이터를 기입하기 위한 디스플레이 구동회로, 디스플레이 타이밍 콘트롤러(10), 터치 스크린(TSP), 터치 스크린 구동회로, 터치 좌표 계산부(36)를 포함한다.
디스플레이 구동회로는 디스플레이 데이터 구동회로(12)와, 디스플레이 스캔 구동회로(14)를 포함한다. 디스플레이 구동회로는 1 프레임기간 동안 비디오 데이터전압을 픽셀들에 1 수평 라인씩 순차적으로 기입한다.
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 표시소자로 구현될 수 있다. 이 평판 표시소자에는 도 2 내지 도 4와 같은 형태로 터치 스크린이 설치된다. 이하의 실시예에서, 평판 표시소자의 일 예로서, 액정표시소자를 설명하지만 본 발명의 디스플레이 장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.
표시패널(DIS)은 두 장의 유리기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(DIS)의 하부 기판에는 다수의 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수), 데이터라인들(D1~Dm)과 교차되는 다수의 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수), 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. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 기판 상에 형성된다.
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. COT 구조에서, 블랙매트릭스와 컬러필터는 표시패널(DIS)의 하부 기판에 형성될 수 있다.
표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 안쪽 면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.
표시패널(DIS)의 배면에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(DIS)에 빛을 조사한다.
디스플레이 데이터 구동회로(12)는 다수의 소스 드라이브 IC(Integrated Circuit)을 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 시프트 레지스터(Shift register), 래치(Latch), 디지털-아날로그 변환기(Digital to analog converter, DAC), 출력버퍼(output buffer) 등을 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 디스플레이 타이밍 콘트롤러(10)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한다. 그리고 소스 드라이브 IC들은 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 아날로그 비디오 데이터전압을 출력한다. 아날로그 비디오 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다.
디스플레이 스캔 구동회로(14)는 하나 이상의 스캔 드라이브 IC를 포함한다. 스캔 드라이브 IC는 레벨시프터(Level shifter), 시프트 레지스터(Shift register) 등을 포함한다. 스캔 드라이브 IC는 디스플레이 타이밍 콘트롤러(10)의 제어 하에 아날로그 비디오 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 아날로그 비디오 데이터전압이 기입되는 표시패널(DIS)의 라인을 1 라인씩 순차적으로 선택한다.
디스플레이 타이밍 콘트롤러(10)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 디스플레이 데이터 구동회로(12)와 디스플레이 스캔 구동회로(14)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 디스플레이 타이밍 제어신호들을 발생한다. 디스플레이 스캔 구동회로(14)의 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 디스플레이 데이터 구동회로(12)의 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다.
터치 스크린(TSP)의 터치센서들(TS)은 도 2와 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 적층되거나, 도 3과 같이 상부 편광판(POL1)과 상부 유리기판(GLS1) 사이에 형성될 수 있다. 터치 센서들(TS)은 도 4와 같이 표시패널(DIS) 내에 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부 기판에 형성될 수 있다. 도 2 내지 도 4에서 "PIX"는 액정셀의 화소전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다. 터치센서들(TS)의 출력단자는 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 Rx 구동회로(32)의 입력단자들에 연결된다.
터치 스크린(TSP)은 멀티 터치 인식이 용이한 상호 용량(mutual capacitance) 방식의 터치 스크린으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상호 용량 방식의 터치 스크린(TSP)을 예로 들면, 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 터치센서들(TS)을 포함한다. 터치센서들(TS) 각각은 Tx 라인과 Rx 라인의 교차부에 형성된 상호 용량을 갖는다.
터치 스크린 구동회로는 Tx 라인들(T1~Tj)에 펄스를 공급하고 그 펄스에 동기하여 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 터치 센서들(TS)의 출력을 수신한다. 이 터치 스크린 구동회로는 Tx 구동회로(34), Rx 구동회로(32), 및 TSP 타이밍 콘트롤러(30)를 포함한다. Tx 구동회로(34), Rx 구동회로(32) 및 TSP 타이밍 콘트롤러(30)는 하나의 ROIC(Read-out IC) 내에 집적될 수 있다.
Tx 구동회로(34)는 TSP 타이밍 콘트롤러(30)의 제어 하에 펄스를 Tx 라인들(T1~Tj)에 인가한다. Rx 구동회로(32)는 Tx 라인들(T1~Tj)에 인가되는 펄스에 동기하여 도 6과 같이 Rx 라인들(R1~Ri)에 연결된 차동 증폭기들(51)을 통해 터치 센서들로부터 얻어진 원시 데이터(Raw data)를 수신하여 샘플링 커패시터로 샘플링한다. Rx 구동회로(32)는 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital converter, ADC)를 이용하여 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환하고 노이즈를 제거하여 터치 좌표 계산부(36)로 전송한다. Rx 구동회로(32)는 노이즈를 제거하기 위한 연산을 실시하는 노이즈 필터(도 6의 20)를 포함한다.
TSP 타이밍 콘트롤러(30)는 Tx 구동회로(34)와 Rx 구동회로(32)의 동작 타이밍을 제어한다.
터치 좌표 계산부(36)는 Rx 구동회로(32)로부터 수신된 디지털 데이터를 소정의 문턱치와 비교한다. 터치 좌표 계산부(36)는 문턱치 이상의 디지털 데이터를 실제 터치 입력된 터치센서(TS)로부터 얻어진 터치 데이터로 판단하는 반면, 문턱치 보다 작은 디지털 데이터를 비터치 데이터로 판단한다. 터치 좌표 계산부(36)는 Rx 구동회로(32)로부터 수신된 디지털 데이터에서 터치 데이터를 추출하고 그 터치 데이터에 대하여 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치(또는 근접) 입력 위치의 좌표를 계산하고, 그 결과를 호스트 시스템으로 전송한다. 터치 인식 알고리즘은 공지의 어떤 것도 가능하다. 호스트 시스템은 터치 좌표 계산부(36)로부터 좌표 데이터(Txy)를 수신하여 그 좌표값과 연계된 응용 프로그램을 실행한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터링 방법의 제어 수순을 단계적으로 보여 주는 흐름도이다. 이 노이즈 필터링 방법은 Rx 구동회로(32)에 의해 수행된다.
도 5를 참조하면, Rx 구동회로(32)는 도 6과 같이 Rx 라인들(R1~Ri)에 연결된 차동 증폭기들(51)을 통해 터치 센서들의 출력 전압들을 수신한다.(S1) 차동 증폭기(51)는 이웃하는 Rx 라인들(R1~Ri)로부터 터치 센서 출력들의 차를 증폭하여 얻어진 원시 데이터(Raw data)를 발생한다. 원시 데이터의 전압은 Tx 라인들(T1~Tj)에 펄스가 공급될 때마다 Rx 구동회로(32)에 내장된 샘플링 커패시터에 누적된다.
Rx 구동회로(32)는 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 이용하여 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압을 디지털 데이터로 변환한다.(S2) Rx 구동회로(32)는 디지털 데이터에서 노이즈를 제거한다.
도 6과 같이 펜이나 손가락 등과 같은 터치 객체(touch object)가 터치 스크린(TSP) 상에 터치되면 그 터치 영역 내에 존재하는 복수의 터치 센서들에서 터치 전후 전압이 비터치 영역에 비하여 큰 폭으로 변화한다. 도 6과 같이 이웃하는 Rx 라인들로부터 수신된 전압들의 차로서 원시 데이터를 산출하면, 터치된 터치 센서들로부터 얻어진 원시 데이터(이하, "터치 데이터"라 함)는 일정 거리 이내에서 극성이 서로 다르고 비교적 큰 피크 데이터들(Peak data)을 포함한다. 예를 들어, 도 6에 예시된 원시 데이터에서 디지털 값 [-90 0 90]은 일정 거리 이내에서 극성이 서로 다르고 주변 데이터에 비하여 큰 피크값들 포함하는 터치 데이터이다. 이에 비하여, 비터치된 터치 센서들로부터 얻어진 원시 데이터들(이하 "비터치 데이터"라 함)은 대부분 작은 값들을 가진다. 비터치 데이터는 터치 데이터로 오인식될 수 있는 노이즈를 포함한다. 노이즈는 표시패널(DIS)이나 기타 외부 장치 혹은, 정전기 등에 의해 터치 센서의 출력을 큰 폭으로 변화시킨다. 노이즈에 대한 원시 데이터를 분석한 실험 결과에 의하면, 노이즈는 일정 거리 이내에서 주변 데이터에 비하여 큰 단일 극성의 피크 데이터로서 검출된다. 이러한 노이즈는 터치 데이터와 다르게 일정 거리 이내에서 극성이 서로 다른 데이터들로 검출되지 않고, 일정 거리 이내에서 단일 극성의 피크 데이터로 검출된다.
Rx 구동회로(32)는 이웃하는 원시 데이터들을 비교하여 터치 데이터를 판정한다.(S3 및 S4) Rx 구동회로(32)는 비터치 기준 레벨(REF) 보다 작은 부극성 피크 데이터와, 비터치 기준 레벨(REF) 보다 큰 정극성 피크 데이터가 이웃하는 원시 데이터들을 터치 데이터로 판단한다. 터치 데이터의 부극성 피크 데이터와 정극성 피크 데이터는 소정 크기의 영역 내에서 이웃한다. 비터치 기준 레벨(REF)은 대부분의 비터치 데이터들이 분포되는 값으로 설정되고 일 예로 '0'으로 설정될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
Rx 구동회로(32)의 노이즈 필터(20)는 k(k는 양의 정수) 번째 원시 데이터를 포함한 소정 크기의 영역 내에 존재하는 원시 데이터들을 비교하여 k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트(rate)를 곱한 값 이상의 원시 데이터가 상기 소정 크기의 영역 내에서 존재하는가를 판단한다. 레이트는 터치 데이터에서 극성이 서로 다른 이웃한 데이터들의 크기를 정의할 때 터치 데이터로 볼 수 있는 피크 데이터의 범위를 설정하기 위한 가중치이다. 레이트는 0~1 사이의 값으로 설정될 수 있고, 터치 스크린(TSP)의 노이즈 분석 결과와 터치 감도를 고려하여 그 값이 선택될 수 있다.
노이즈 필터(20)는 k 번째 원시 데이터를 포함한 소정 크기의 영역 내에서 k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트가 곱해진 값 이상의 원시 데이터가 존재하면 그 원시 데이터들을 터치 데이터로 판단한다. 노이즈 필터(20)는 상기 소정 크기의 영역을 정의하기 위하여 도 8과 같이 윈도우 매트릭스(Window matrix)를 설정하고 그 윈도우 매트릭스를 원시 데이터들에 맵핑한 다음, 윈도우 매트릭스 내에서 터치 데이터를 검색하고 노이즈가 검출되는 노이즈를 제거한다.
노이즈 필터(20)는 터치 데이터들의 값을 그대로 유지하고, 비터치 데이터들을 특정값으로 치환하여 노이즈를 제거한다.(S5 및 S6) 특정값은 일 예로 '0'이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 비터치 데이터로 인식되는 범위 내에서 선택될 수 있다. Rx 구동회로(32)는 노이즈 필터를 통과하여 노이즈가 제거된 원시 데이터들을 터치 좌표 계산부(36)로 전송한다.
노이즈 필터(20)는 윈도우 매트릭스 내의 모든 원시 데이터들이 k 번째 원시 데이터에 레이트가 곱해진 값 보다 작거나 k 번째 원시 데이터의 극성과 동일 극성의 데이터만 존재할 때 k 번째 원시 데이터를 특정값으로 치환한다. 그 결과, 터치 데이터로 오인식될 수 있는 큰 값의 노이즈들이 소정의 문턱치 이하의 특정값으로 치환된다. 문턱치는 전술한 바와 같이 터치 좌표 계산부(36)에서 터치 데이터와 비터치 데이터를 구분하기 위한 문턱치로 설정될 수 있다. 상기 특정값은 문턱치 이하의 값으로 설정될 수 있다.
도 7은 노이즈 필터링 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다. 도 7에서, 좌측 도면은 노이즈 필터링 전의 6×4 원시 데이터들의 디지털 값을 예시한 것이고, 우측 도면은 좌측의 원시 데이터들에 대한 노이즈 필터링 연산 결과이다. 도 8은 노이즈 필터링 연산에 적용될 수 있는 윈도우 매트릭스들을 보여 주는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 노이즈 필터(20)는 k 번째 원시 데이터가 터치 데이터인지를 판단할 때 소정 크기의 영역 내에서 그 k 번째 원시 데이터와 이웃하는 원시 데이터들 중에서 k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트가 곱해진 값 이상의 데이터가 존재하는가를 검색한다. 도 7의 좌측 원시 데이터에서 [2 -10 8] 만이 터치 데이터이다.
노이즈 필터(20)는 k 번째 원시 데이터에 레이트가 곱해진 값 이상이고 k 번째 원시 데이터의 극성과 반대 극성의 원시 데이터가 윈도우 매트릭스 내에서 k 번째 원시 데이터의 주변에서 검출되면 k 번째 원시 데이터를 그대로 유지한다. 반면에, 노이즈 필터(20)는 윈도우 매트릭스 내의 모든 원시 데이터들이 k 번째 원시 데이터에 레이트가 곱해진 값 보다 작거나 k 번째 원시 데이터의 극성과 동일 극성의 데이터만 존재할 때 k 번째 원시 데이터를 특정값으로 치환한다.
노이즈 필터(20)에서 레이트가 0.7로 설정되어 있다고 가정한다. 노이즈 필터(20)는 도 7의 좌측 원시 데이터에서 '2'가 터치 데이터인지 판단하기 위하여 '2'를 포함한 소정 크기의 영역 내에서 2×0.7 = 1.4와 원시 데이터들을 비교하여 절대값이 1.4 이상인 부극성의 원시 데이터가 '2'와 이웃하는가를 판단한다. 이어서, 노이즈 필터(20)는 도 7의 좌측 원시 데이터에서 '-10'이 터치 데이터인지 판단하기 위하여 '-10'을 포함한 소정 크기의 영역 내에 -10 ×0.7 = 7과 원시 데이터들을 비교하여 절대값이 7 이상인 정극성의 원시 데이터가 '-10'과 이웃하는가를 판단한다. 그 결과, 노이즈 필터(20)는 도 7의 좌측 원시 데이터들 중에서 '2'의 우측에 2×0.7 = 1.4 보다 절대값이 크고 극성이 반대인 '-10'이 있고, '-10'의 우측에 -10 ×0.7 = 7 보다 절대값이 크고 극성이 반대인 '8'이 있으므로 [2 -10 8]을 터치 데이터로 판단한다.
노이즈 필터(20)는 도 7에서 [2 -10 8] 이외의 원시 데이터들을 '0'으로 치환하거나, 그 데이터들 중에서 문턱치 이상의 큰 피크 데이터들을 '0'으로 치환한다.
윈도우 매트릭스는 도 8의 (a)와 같이 1(행)×N(열, N은 3 이상의 홀수) 크기의 윈도우 매트릭스로 설정되거나, 도 8의 (b)와 같이 N(행)×N(열) 개의 윈도우 매트릭스로 설정될 수 있다. 노이즈 필터(20)는 도 8의 (a)와 같은 윈도우 매트릭스를 이용하여 D3에 대한 터치 데이터 여부를 판단할 때, 1×N 윈도우 매트릭스 내에서 D3의 주변에 "D3의 극성과 반대 극성을 가지며 D3×rate 이상인 원시 데이터"가 존재하면 D3과 그 주변의 원시 데이터들을 터치 데이터로서 판단한다. 노이즈 필터(20)는 도 8의 (b)와 같은 윈도우 매트릭스를 이용하여 D13에 대한 터치 데이터 여부를 판단할 때, N×N 윈도우 매트릭스 내에서 D13의 주변에 "D13의 극성과 반대 극성을 가지며 D13×rate 이상인 원시 데이터"가 존재하면 D13과 그 주변의 원시 데이터들을 터치 데이터로서 판단한다.
k 번째 원시 데이터에 대한 터치 데이터 여부를 판단할 때, k 번째 원시 데이터가 도 8의 예에서 윈도우 매트릭스의 중심에 맵핑될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, k 번째 원시 데이터는 도 8의 (a)에서 D3 이외의 다른 데이터일 수 있고, 도 8의 (b)에서 D13 이외의 다른 데이터일 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 노이즈 필터 성능을 검증하기 위한 실험에서 사용된 터치 스크린의 원시 데이터를 보여 주는 도면들이다. 도 11 및 도 12는 도 9 및 도 10의 원시 데이터에 대한 본 발명의 노이즈 필터링 결과를 보여 주는 도면들이다. 도 9 및 도 10에서 X축은 X축 상에 위치하는 터치센서들(TS)의 위치이고, Y축은 Y축 상에 위치하는 터치센서들(TS)의 위치이다. 도 9의 원시 데이터 값은 도 10에서 Z 값이다. 이 실험에서 원시 데이터에 곱해지는 레이트는 0.8로 설정되었다. 이 실험에서 적용된 윈도우 매트릭스는 도 8의 (a)와 같은 크기로 설정되었다.
도 9 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 노이즈 필터(20)는 도 6과 같은 차신호로서 원시 데이터들을 수신한다. 노이즈 필터(20)에 입력된 원시 데이터들은 도 9 및 도 10의 원시 데이터들 중에서 실제 터치 입력된 터치 센서들로부터 얻어진 원시 데이터는 (X:21, Y:10, Z:2106)과 (X:23, Y:10, Z:-1789) 뿐이다. 노이즈 필터(20)는 본 발명의 노이즈 필터(20)는 1×5 윈도우 매트릭스 내에서 특정 원시 데이터에 0.8을 곱한 값 이상의 크기를 갖고 극성이 반대인 원시 데이터를 터치 데이터로서 판단하여 그 원시 데이터를 유지한다. 반면에, 노이즈 필터(20)는 1×5 윈도우 매트릭스 내에서 특정 원시 데이터에 레이트가 곱해진 값 보다 작거나 특정 원시 데이터의 극성과 동일 극성의 데이터만 존재할 때 그 특정 원시 데이터를 특정값 '0'으로 치환한다. 그 결과, 원시 데이터에서 비터치 데이터이지만 터치 데이터로 오인식될 수 있는 노이즈들{(X:9, Y:23, Z:1960), (X:9, Y:15, Z:-1699), (X:11, Y:10, Z:1947), (X:17, Y:17, Z:1967), (X:23, Y:10, Z:-1789), (X:27, Y:17, Z:1804) 등} 모두가 '0'으로 치환되어 그 노이즈들이 제거된다.
DIS : 표시패널 TS : 터치센서
12 : 디스플레이 데이터 구동회로 14 : 디스플레이 스캔 구동회로
20 : 노이즈 필터 30 : TSP 타이밍 콘트롤러
32 : Rx 구동회로 34 : Tx 구동회로
36 : 좌표 계산부

Claims (7)

  1. 이웃하는 터치센서 출력들의 차로서 얻어지는 원시 데이터들을 발생하는 차동 증폭기들; 및
    k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트를 곱한 값 이상이고 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 다른 극성을 갖는 원시 데이터가 상기 k 번째 원시 데이터의 주변에서 검색되지 않으면 상기 k 번째 원시 데이터를 특정값으로 치환하는 노이즈 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노이즈 필터는 상기 k 번째 원시 데이터에 상기 레이트가 곱해진 값 이상이고 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 반대 극성의 원시 데이터가 상기 k 번째 원시 데이터의 주변에서 검출되면 상기 k 번째 원시 데이터를 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노이즈 필터는 소정 크기로 설정된 윈도우 매트릭스를 상기 k 번째 원시 데이터와 그 주변의 원시 데이터들에 맵핑하고,
    상기 윈도우 매트릭스 내에서 상기 k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트를 곱한 값 이상이고 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 다른 극성을 갖는 원시 데이터를 검색하여 상기 특정값으로 치환된 노이즈를 검출하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 노이즈 필터는 상기 k 번째 원시 데이터에 상기 레이트가 곱해진 값 이상이고 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 반대 극성의 원시 데이터가 상기 윈도우 매트릭스 내에서 검출되면 상기 k 번째 원시 데이터를 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 노이즈 필터는 상기 윈도우 매트릭스 내의 모든 원시 데이터들이 상기 k 번째 원시 데이터에 상기 레이트가 곱해진 값 보다 작거나 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 동일 극성의 데이터만 존재할 때 상기 k 번째 원시 데이터를 상기 특정값으로 치환하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  6. 이웃하는 터치센서 출력들의 차로서 얻어지는 원시 데이터들을 발생하는 단계;
    k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트를 곱하는 단계;
    상기 k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트를 곱한 값 이상이고 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 다른 극성을 갖는 원시 데이터가 상기 k 번째 원시 데이터의 주변에서 검색하는 단계; 및
    상기 k 번째 원시 데이터에 소정의 레이트를 곱한 값 이상이고 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 다른 극성을 갖는 원시 데이터가 상기 k 번째 원시 데이터의 주변에서 검출되지 않으면 상기 k 번째 원시 데이터를 특정값으로 치환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치의 노이즈 필터링 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 k 번째 원시 데이터에 상기 레이트가 곱해진 값 이상이고 상기 k 번째 원시 데이터의 극성과 반대 극성의 원시 데이터가 상기 k 번째 원시 데이터의 주변에서 검출되면 상기 k 번째 원시 데이터를 그대로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치의 노이즈 필터링 방법.
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