KR20140071050A - 용량성 멀티 터치 시스템 및 용량성 멀티 터치 시스템의 제어 방법 - Google Patents

용량성 멀티 터치 시스템 및 용량성 멀티 터치 시스템의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

디스플레이 노이즈를 감소시킬 수 있는 용량성 멀티 터치 시스템이 개시된다. 용량성 멀티 터치 시스템은 터치 센서 패널, 프론트 엔드 회로 및 디지털 신호 프로세서를 포함할 수 있다. 터치 센서 패널은 터치 입력에 대응하는 커패시턴스 신호를 발생한다. 프론트 엔드 회로는 상기 커패시턴스 신호를 대응하는 제 1 전압 신호로 변환하고, 제 1 전압 신호에 대해 필터링을 수행하고 아날로그-디지털 변환을 수행하여 제 1 신호를 발생한다. 디지털 신호 프로세서는 제 1 신호에 대해 디지털 신호 처리를 수행한다. 디지털 신호 프로세서는 디스플레이 장치로부터 공통 전압(VCOM)을 수신하고, 상기 공통 전압에 포함된 노이즈의 스펙트럼을 분석하고, 분석 결과에 기초하여 노이즈 필터를 선택하여 필터링을 수행한다.

Description

용량성 멀티 터치 시스템 및 용량성 멀티 터치 시스템의 제어 방법{CAPACITIVE MULTI-TOUCH SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 특히 용량성 멀티 터치 시스템 및 용량성 멀티 터치 시스템의 디스플레이 노이즈 감소 방법에 관한 것이다.
현재 컴퓨터 시스템에서 버튼(buttons), 키(keys), 마우스(mice), 트랙볼(trackballs), 터치 스크린(touch screens) 등의 많은 종류의 입력 장치들이 사용되고 있다. 특히, 터치 스크린은 작동이 쉽고 기능이 다양하며 가격이 하락하고 있기 때문에 점점 널리 사용되고 있다. 터치 스크린은 터치에 민감한(touch-sensitive) 표면을 갖는 터치 센서 패널, 및 터치 센서 패널 뒤에 위치한 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치는 터치 센서 패널의 터치에 민감한 표면이 디스플레이 장치의 뷰 영역(viewable area)을 실질적으로 커버할 수 있도록 위치할 수 있다.
터치 센서 패널을 사용하는 멀티 터치 시스템에서, 디스플레이 장치에 의해 발생하는 디스플레이 노이즈가 멀티 터치 시스템의 동작에 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 목적은 디스플레이 노이즈를 줄일 수 있는 용량성 멀티 터치 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 디스플레이 노이즈를 줄일 수 있는 용량성 멀티 터치 시스템의 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 용량성 멀티 터치 시스템은 터치 센서 패널, 프론트 엔드 회로 및 디지털 신호 프로세서를 포함할 수 있다.
터치 센서 패널은 터치 입력에 대응하는 커패시턴스 신호를 발생한다. 프론트 엔드 회로는 상기 커패시턴스 신호를 대응하는 제 1 전압 신호로 변환하고, 상기 제 1 전압 신호에 대해 필터링을 수행하고 아날로그-디지털 변환을 수행하여 제 1 신호를 발생한다. 디지털 신호 프로세서는 상기 제 1 신호에 대해 디지털 신호 처리를 수행한다. 디지털 신호 프로세서는 디스플레이 장치로부터 공통 전압(VCOM)을 수신하고, 상기 공통 전압에 포함된 노이즈의 스펙트럼을 분석하고, 분석 결과에 기초하여 노이즈 필터를 선택하여 필터링을 수행한다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 프론트 엔드 회로는 상기 커패시턴스 신호를 대응하는 복수의 제 1 전압 신호들로 변환하는 커패시턴스-전압 변환기, 상기 제 1 전압 신호들에 포함된 노이즈를 제거하여 제 2 전압 신호들을 발생하는 앤티-에일리어싱(anti-aliasing) 필터, 및 상기 제 2 전압 신호들을 대응하는 복수의 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 디지털 신호 프로세서는 상기 복수의 디지털 신호를 선택적으로 출력하는 제 1 멀티플렉서, 상기 제 1 멀티플렉서의 출력 신호와 상기 공통 전압(VCOM) 중에서 하나를 선택하여 제 1 신호를 발생하는 제 2 멀티플렉서, 제 1 신호를 이용하여 디스플레이 장치의 노이즈를 분석하여 제 2 신호를 발생하는 디스플레이 노이즈 분석기, 상기 제 2 신호에 대해 데시메이션 필터링을 수행하고 제 3 신호를 발생하는 데시메이션(decimation) 필터, 상기 제 2 신호와 상기 제 3 신호를 선택적으로 출력하는 제 3 멀티플렉서, 상기 제 3 멀티플렉서의 출력 신호에 대해 필터링을 수행하는 디지털 필터, 상기 제 2 신호에 포함된 고조파 신호를 제거하는 앤티-하모닉(anti-harmonic) 필터, 및 상기 앤티-하모닉 필터의 출력 신호의 이동 평균을 계산하는 이동 평균 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 디스플레이 노이즈 분석기는 상기 제 1 신호에 대해 숏타임 푸리에 변환을 수행하는 제 1 푸리에 변환기, 상기 제 1 푸리에 변환기(171)의 출력 신호에 포함된 노이즈의 블랭크를 검출하는 블랭크 검출기, 상기 제 1 신호에 대해 적응적으로 필터링하는 적응 필터, 상기 적응 필터의 출력에 대해 포인트 푸리에 변환을 수행하는 제 2 푸리에 변환기, 상기 블랭크 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 푸리에 변환기의 출력 신호 중에서 하나를 선택하는 제 4 멀티플렉서, 및 상기 제 4 멀티플렉서의 출력 신호에 포함된 노이즈의 피크 및 간격(interval)을 검출하는 피크/간격(peak/interval) 검출기를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 디지털 신호 프로세서는 상기 제 2 신호에 포함된 에일리어싱 노이즈를 제거하여 상기 데시메이션 필터에 제공하는 앤티-에일리어싱(anti-aliasing) 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 디지털 신호 프로세서는 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격(noise interval)보다 작은 경우, 노말 주파수 선택 필터를 사용하여 필터링을 수행하고, 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격보다 크고 노이즈 간격의 2 배보다 작은 경우, 데시메이션 주파수 선택 필터를 사용하여 필터링을 수행하고, 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격의 2 배보다 큰 경우, 이동 평균 필터를 사용하여 필터링을 수행할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 이동 평균 필터는 탭(tap)을 사용하여 이동 평균 값을 제어할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 디지털 신호 프로세서는 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격(noise interval)보다 작은 경우, 상기 디지털 필터를 사용하여 상기 디스플레이 노이즈 분석기의 출력을 필터링할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 디지털 신호 프로세서는 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격보다 크고 노이즈 간격의 2 배보다 작은 경우, 상기 데시메이션 필터를 사용하여 상기 디스플레이 노이즈 분석기의 출력을 필터링한 후, 상기 디지털 필터를 사용하여 필터링된 상기 디스플레이 노이즈 분석기의 출력을 필터링할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 디지털 신호 프로세서는 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격의 2 배보다 큰 경우, 상기 앤티-하모닉 필터를 사용하여 상기 제 2 신호에 포함된 고조파 신호를 제거하여 제 4 신호를 발생하고, 상기 이동 평균 필터를 사용하여 상기 제 4 신호를 필터링할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 실시형태에 따른 용량성 멀티 터치 시스템의 제어 방법은 터치 데이터와 공통 전압(VCOM) 중에서 하나를 선택하여 제 1 신호를 발생하는 단계; 상기 제 1 신호를 이용하여 디스플레이 장치의 노이즈를 분석하여 제 2 신호를 발생하는 단계; 및 상기 제 2 신호에 대해 필터링을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 2 신호에 대해 필터링을 수행하는 단계는 상기 제 2 신호에 대해 데시메이션 필터링을 수행하고 제 3 신호를 발생하는 단계; 상기 제 2 신호와 상기 제 3 신호를 선택적으로 출력하는 단계; 및 상기 제 2 신호 또는 상기 제 3 신호에 대해 필터링을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 2 신호에 대해 필터링을 수행하는 단계는 상기 제 2 신호에 포함된 고조파 신호를 제거하여 제 4 신호를 발생하는 단계; 및 상기 제 4 신호의 이동 평균을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 용량성 멀티 터치 시스템은 터치 센서 패널 하부에 위치한 디스플레이 장치의 노이즈가 포함된 공통 전압(VCOM)을 이용하여, 디스플레이 노이즈를 분석하고 필터링을 수행한다. 또한, 용량성 멀티 터치 시스템의 필터링 동작은 노이즈의 간격(noise interval)에 따라 다른 방식으로 수행된다. 또한, 용량성 멀티 터치 시스템은 터치 데이터의 스캐닝과 동시에 노이즈 트래킹(noise tracking)을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 용량성 멀티 터치 시스템은 디스플레이 노이즈를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 용량성 멀티 터치 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 용량성 멀티 터치 시스템에 포함된 터치 센서 패널의 하나의 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 용량성 멀티 터치 시스템에 포함된 터치 센서 패널의 기생 성분들을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 용량성 멀티 터치 시스템에 포함된 디지털 신호 프로세서의 하나의 예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 4의 디지털 신호 프로세서에 포함된 디스플레이 노이즈 분석기의 하나의 예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 도 1의 용량성 멀티 터치 시스템의 주요 신호들의 파형을 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 1의 용량성 멀티 터치 시스템에 포함된 디지털 신호 프로세서의 다른 하나의 예를 나타내는 회로도이다.
도 8은 디스플레이 노이즈 분석기에 포함된 필터의 밴드 폭과 노이즈 간격(interval)의 예를 나타내는 그래프이다.
도 9는 디스플레이 노이즈 분석기의 출력의 노이즈 스펙트럼의 하나의 예를 나타내는 그래프이다.
도 10 및 도 11은 도 7의 디지털 신호 프로세서에 포함된 데시메이션 필터의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 도 1의 용량성 멀티 터치 시스템에 포함된 디지털 신호 프로세서에 의한 노이즈 검출 방법의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 13은 도 4 및 도 7에 있는 디스플레이 노이즈 분석기의 다른 하나의 예를 나타내는 회로도이다.
도 14 및 도 15는 도 13의 디스플레이 노이즈 분석기의 주요 신호들의 파형을 나타내는 그래프이다.
도 16은 도 1의 용량성 멀티 터치 시스템에 포함된 디지털 신호 프로세서에의한 노이즈 검출 방법의 다른 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 17은 본 발명의 멀티 터치 시스템을 포함하는 이동 전화의 하나의 예를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 멀티 터치 시스템을 포함하는 디지털 오디오/비디오 플레이어의 하나의 예를 나타내는 도면이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 용량성 멀티 터치 시스템(100)을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 용량성 멀티 터치 시스템(100)은 터치 센서 패널(110), 프론트 엔드 회로(115) 및 디지털 신호 프로세서(150)를 포함할 수 있다.
터치 센서 패널(110)은 구동 전압(VDRV) 및 터치 입력에 응답하여 동작하며, 터치 입력에 대응하는 커패시턴스 신호를 발생한다. 프론트 엔드 회로(115)는 커패시턴스 신호를 대응하는 제 1 전압 신호로 변환하고, 상기 제 1 전압 신호에 대해 필터링을 수행하고 아날로그-디지털 변환을 수행하여 제 1 신호를 발생한다. 디지털 신호 프로세서는 상기 제 1 신호에 대해 디지털 신호 처리를 수행한다. 디지털 신호 프로세서(150)는 디스플레이 장치로부터 공통 전압(VCOM)을 수신하고, 공통 전압(VCOM)에 포함된 노이즈의 스펙트럼을 분석하고, 분석 결과에 기초하여 선택적으로 필터를 선택한다. 터치 센서 패널(110)과 디지털 신호 프로세서(150) 사이에는 복수의 채널(CH)이 존재할 수 있다.
또한, 용량성 멀티 터치 시스템(100)은 디지털 신호 프로세서(150)의 출력에 응답하여 커서 또는 포인터 등의 대상물을 움직이는 프로세서(160)를 포함할 수 있다.
프론트 엔드 회로(115)는 상기 커패시턴스 신호를 대응하는 복수의 제 1 전압 신호들로 변환하는 커패시턴스-전압 변환기(120), 상기 제 1 전압 신호들에 포함된 노이즈를 제거하여 제 2 전압 신호들을 발생하는 앤티-에일리어싱(anti-aliasing) 필터(130), 및 상기 제 2 전압 신호들을 대응하는 복수의 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(140)를 포함할 수 있다.
도 1의 용량성 멀티 터치 시스템(100)은 터치 센서 패널 하부에 위치한 디스플레이 장치의 노이즈가 포함된 공통 전압(VCOM)을 이용하여, 디스플레이 노이즈를 분석하고 필터링을 수행하여 디스플레이 노이즈를 감소시킬 수 있다. 필터링 동작은 노이즈의 간격(noise interval)에 따라 다른 방식으로 수행된다. 즉, 용량성 멀티 터치 시스템(100)은 노이즈 간격과 필터 대역폭(filter bandwidth)을 비교하고, 비교 결과에 따라 다른 경로를 통해 필터링을 수행한다.
필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격(noise interval)보다 작은 경우, 디지털 필터 등의 노말 주파수 선택 필터를 사용하여 필터링을 수행하고, 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격보다 크고 노이즈 간격의 2 배보다 작은 경우, 데시메이션(decimation) 주파수 선택 필터를 사용하여 필터링을 수행하고, 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격의 2 배보다 큰 경우, 이동 평균 필터를 사용하여 필터링을 수행할 수 있다. 이동 평균 필터는 탭(tap)을 사용하여 이동 평균 값을 제어할 수 있다.
도 2는 도 1의 용량성 멀티 터치 시스템(100)에 포함된 터치 센서 패널(110)의 하나의 예를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 터치 센서 패널(110)은 구동 채널(driving channel)과 센싱 채널(CHx)이 교차하는 지점에 픽셀(pixel)이 위치한다. 구동 채널과 센싱 채널(CHx) 사이에 상호 커패시턴스(Cm)가 존재할 수 있다. 구동 채널들 중 하나에는 구동 전압이 인가되고 나머지 구동 채널들에는 직류 전압(DC)이 인가될 수 있다.
도 3은 도 2의 용량성 멀티 터치 시스템에 포함된 터치 센서 패널의 기생 성분들을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 터치 센서 패널(110)은 전압원(114)에 의해 발생된 구동 전압(VDRV)은 구동 채널(111)에 인가된다. 전압원(114)과 구동 채널(111) 사이에 기생 저항(RD)가, 구동 채널(111)과 센싱 채널(112) 사이에 기생 커패시턴스(CU)가, 센싱 채널(112)과 프론트 엔드 회로(115) 사이에 기생 저항(RS)이 각각 존재할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(113)와 구동 채널(111) 사이에 기생 커패시턴스(CD)가 존재할 수 있으며, 디스플레이 장치(113)와 센싱 채널(112) 사이에 기생 커패시턴스(CS)가 존재할 수 있다. 디스플레이 장치(113)과 접지 사이에 노이즈(VN)가 존재할 수 있다. 공통 전압(VCOM)은 디스플레이 장치로부터 프론트 엔드 회로(115)를 통해 디지털 신호 프로세서(150)에 전달될 수 있다.
도 4는 도 1의 용량성 멀티 터치 시스템(100)에 포함된 디지털 신호 프로세서(150)의 하나의 예를 나타내는 회로도이다.
도 4를 참조하면, 디지털 신호 프로세서(150)는 제 1 멀티플렉서(151), 제 2 멀티플렉서(152), 디스플레이 노이즈 분석기(153), 데시메이션(decimation) 필터(154), 제 3 멀티플렉서(155), 디지털 필터(156), 앤티-하모닉(anti-harmonic) 필터(157) 및 이동 평균 필터(158)를 포함할 수 있다.
제 1 멀티플렉서(151)는 채널들(CH1, CH2, …, CHn)로부터 수신한 복수의 디지털 신호를 선택적으로 출력하고, 제 2 멀티플렉서(152)는 선택 신호(nSEL)에 응답하여 제 1 멀티플렉서(151)의 출력 신호와 공통 전압(VCOM) 중에서 하나를 선택하여 제 1 신호(VA)를 발생한다. 디스플레이 노이즈 분석기(153)는 제 1 신호(VA)를 이용하여 디스플레이 장치의 노이즈를 분석하여 제 2 신호(VB)를 발생한다. 데시메이션 필터(154)는 제 2 신호(VB)에 대해 데시메이션 필터링을 수행하고 제 3 신호(VE)를 발생한다. 제 3 멀티플렉서(155)는 제 2 신호(VB)와 제 3 신호(VE)를 선택적으로 출력한다. 디지털 필터(156)는 제 3 멀티플렉서(155)의 출력 신호에 대해 필터링을 수행한다. 앤티-하모닉 필터(157)는 제 2 신호(VB)에 포함된 고조파 신호를 제거하고, 이동 평균 필터(158)는 앤티-하모닉 필터(157)의 출력 신호(VF)의 이동 평균을 계산한다.
도 5는 도 4의 디지털 신호 프로세서(150)에 포함된 디스플레이 노이즈 분석기(153)의 하나의 예를 나타내는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 디스플레이 노이즈 분석기(153)는 제 1 신호(VA)에 대해 숏타임 푸리에 변환(short-time Fourier Transform)을 수행하는 제 1 푸리에 변환기(171), 제 1 푸리에 변환기(171)의 출력 신호에 포함된 노이즈의 블랭크를 검출하는 블랭크 검출기(172), 제 1 신호(VA)에 대해 적응적으로 필터링하는 적응 필터(adaptive filter)(173), 적응 필터(173)의 출력에 대해 포인트 푸리에 변환(point Fourier Transform)을 수행하는 제 2 푸리에 변환기(174), 블랭크 제어신호(nBLANK)에 응답하여 블랭크 검출기(172)의 출력 신호와 제 2 푸리에 변환기(174)의 출력 신호 중에서 하나를 선택하는 제 4 멀티플렉서(175), 및 제 4 멀티플렉서(175)의 출력 신호에 포함된 노이즈의 피크 및 간격(interval)을 검출하는 피크/간격(peak/interval) 검출기(176)를 포함할 수 있다. 피크/간격 검출기(176)는 제 2 신호(VB)를 출력한다.
도 6은 도 1의 용량성 멀티 터치 시스템의 주요 신호들의 파형을 나타내는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 노이즈 분석기(153)에 입력되는 제 1 신호(VA)의 파형은 디스플레이 장치(113)의 액정 패널에서 발생하는 노이즈(VN)의 파형과 매우 유사함을 알 수 있다. 피크/간격 검출기(176)의 출력인 제 2 신호(VB)를 사용하여 노이즈의 피크 값들과 노이즈의 피크 값들 사이의 간격(interval)을 계산할 수 있다.
도 7은 도 1의 용량성 멀티 터치 시스템(100)에 포함된 디지털 신호 프로세서(150)의 다른 하나의 예를 나타내는 회로도이다.
도 7을 참조하면, 디지털 신호 프로세서(150a)는 도 4와 달리, 제 2 신호(VB)에 포함된 에일리어싱 노이즈(aliasing noise)를 제거하여 데시메이션 필터(154)에 제공하는 앤티-에일리어싱(anti-aliasing) 필터(159)를 더 포함할 수 있다.
도 8은 디스플레이 노이즈 분석기(150, 150a)에 포함된 필터의 밴드 폭(bandwidth)과 노이즈 간격(interval)의 예를 나타내는 그래프이다. 도 8은 필터의 밴드 폭(FBW)이 노이즈 간격(NINT)보다 큰 경우, 필터의 밴드 폭(bandwidth)과 노이즈 간격(interval)의 예를 나타낸다. 도 8의 예에서, 노이즈의 피크 값들은 36kHz, 62kHz, 85kHz 및 111kHz에서 발생하고 있다.
도 9는 디스플레이 노이즈 분석기(153)의 출력의 노이즈 스펙트럼의 하나의 예를 나타내는 그래프이다.
도 9의 예에서, 제 1 노이즈 피크 값(NPK(1))과 제 2 노이즈 피크 값(NPK(2)) 사이의 노이즈 간격(NINT(1))은 85kHz - 62kHz = 23kHz이고, 제 2노이즈 피크 값(NPK(2))과 제 3 노이즈 피크 값(NPK(3)) 사이의 노이즈 간격(NINT(2))은 111kHz - 85kHz = 26kHz이다.
도 10 및 도 11은 도 7의 디지털 신호 프로세서(150)에 포함된 데시메이션 필터(154)의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10을 참조하면, 입력신호가 x[n]이고, 출력 신호가 y[n]일 때, 데시메이션 필터(154)의 출력은 y[n]=x[Mn]으로 나타낼 수 있다. 여기서, M은 데시메이션 팩터(decimation factor)를 나타낸다.
도 11은 M이 2일 때, 데시메이션 필터(154)의 입력 신호와 출력 신호의 파형을 나타낸다. 도 11을 참조하면, L의 크기를 갖는 2 개의 입력 신호가 주파수 f1과 f2에 있을 때, 데시메이션 필터링을 수행한 후에는 두 신호의 크기는 L/2가 되고, 두 신호가 발생하는 주파수는 2f1과 2f2이다. 또한, 데시메이션 필터링을 수행하기 전의 두 신호 사이의 주파수 간격은 FINT이고, 데시메이션 필터링을 수행한 후의 두 신호 사이의 주파수 간격은 2 ⅹFINT이다. 즉, 어떤 두 신호가 데시메이션 필터를 통과하면 두 신호 사이의 주파수 간격은 2 배가 된다.
디지털 신호 프로세서(150, 150a)는 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격(noise interval)보다 작은 경우, 디지털 필터(156) 등의 노말 주파수 선택 필터를 사용하여 필터링을 수행하고, 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격보다 크고 노이즈 간격의 2 배보다 작은 경우, 데시메이션 주파수 선택 필터(154)를 사용하여 필터링을 수행하고, 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격의 2 배보다 큰 경우, 이동 평균 필터(158)를 사용하여 필터링을 수행할 수 있다. 이동 평균 필터(158)는 탭(tap)을 사용하여 이동 평균 값을 제어할 수 있다.
디지털 신호 프로세서(150, 150a)는 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격(noise interval)보다 작은 경우, 디지털 필터(156)를 사용하여 디스플레이 노이즈 분석기(153)의 출력을 필터링할 수 있다. 또한, 디지털 신호 프로세서(150, 150a)는 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격보다 크고 노이즈 간격의 2 배보다 작은 경우, 데시메이션 필터(154)를 사용하여 디스플레이 노이즈 분석기(153)의 출력을 필터링한 후, 디지털 필터(156)를 사용하여 필터링된 디스플레이 노이즈 분석기(153)의 출력을 필터링할 수 있다. 또한, 디지털 신호 프로세서(150, 150a)는 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격의 2 배보다 큰 경우, 앤티-하모닉 필터(157)를 사용하여 제 2 신호(VB)에 포함된 고조파 신호를 제거하여 제 4 신호(VF)를 발생하고, 이동 평균 필터(158)를 사용하여 제 4 신호(VF)를 필터링할 수 있다.
도 12는 도 1의 용량성 멀티 터치 시스템(100)에 포함된 디지털 신호 프로세서(150)에 의한 노이즈 검출 방법의 하나의 예를 나타내는 블록도이다. 도 12는 도 5의 디스플레이 노이즈 분석기(153)의 상부 경로를 나타내며, 제 1 푸리에 변환기(171), 블랭크 검출기(172) 및 피크/간격 검출기(176)를 포함할 수 있다. 도 12의 회로는 블랭크 구간을 알고 있을 때 적용이 될 수 있다.
도 13은 도 4 및 도 7에 있는 디스플레이 노이즈 분석기의 다른 하나의 예를 나타내는 회로도이다.
도 13를 참조하면, 디스플레이 노이즈 분석기(153a)는 노이즈 소스(n[n])를 지연시키는 지연기(193), 지연기(193)의 출력을 필터링하는 임펄스 응답 필터(194), 노이즈 소스(n[n])에서 임펄스 응답 필터(194)의 제 1 출력을 감산하는 감산기(195), 및 임펄스 응답 필터(194)의 제 2 출력인 임펄스 응답(w[n])에 대해 포인트 푸리에 변환을 수행하는 포인트 푸리에 변환기(197)을 포함할 수 있다. 도 13에서 감산기(195)의 출력은 랜덤 노이즈(e[n])이며, 임펄스 응답 필터(194)의 제 1 출력은 주기 노이즈(periodic noise)(y[n])이다.
도 14 및 도 15는 도 13의 디스플레이 노이즈 분석기의 주요 신호들의 파형을 나타내는 그래프이다. 도 14를 참조하면, 노이즈 소스(n[n])가 랜덤 노이즈(e[n])와 주기 노이즈(y[n])로 분리되어 있다. 도 15의 왼쪽 도면에는 임펄스 응답(w[n])이 도시되어 있으며, 도 15의 오른쪽 도면에는 주파수에 대한 노이즈의 크기가 도시되어 있다. 도 15의 오른쪽 도면을 참조하면, 노이즈의 피크 주파수와 노이즈 간격(interval)을 알 수 있다.
도 16은 도 1의 용량성 멀티 터치 시스템에 포함된 디지털 신호 프로세서에의한 노이즈 검출 방법의 다른 하나의 예를 나타내는 블록도이다. 도 16은 도 5의 디스플레이 노이즈 분석기(153)의 하부 경로를 나타내며, 적응 필터(173), 제 2 푸리에 변환기(174), 및 피크/간격 검출기(176)를 포함할 수 있다. 도 16의 회로는 블랭크 구간을 알지 못할 때 적용이 될 수 있다.
도 17은 본 발명의 멀티 터치 시스템을 포함하는 이동 전화의 하나의 예를 나타내는 도면이다.
도 17을 참조하면, 이동 전화(1000)는 용량성 멀티 터치 시스템(1100) 및 디스플레이 장치(1200)를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(1200)는 용량성 멀티 터치 시스템(1100)의 하부에 배치될 수 있으며, 용량성 멀티 터치 시스템(1100)에 공통 전압(VCOM)을 제공할 수 있다. 디스플레이 장치(1200)는 상기 용량성 멀티 터치 시스템(1100)의 출력에 응답하여 동작한다. 용량성 멀티 터치 시스템(1100)은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 용량성 멀티 터치 시스템(100)을 포함할 수 있다.
즉, 용량성 멀티 터치 시스템(1100)은 터치 센서 패널, 프론트 엔드 회로 및 디지털 신호 프로세서를 포함할 수 있다. 터치 센서 패널은 터치 입력에 대응하는 커패시턴스 신호를 발생한다. 프론트 엔드 회로는 상기 커패시턴스 신호를 대응하는 제 1 전압 신호로 변환하고, 상기 제 1 전압 신호에 대해 필터링을 수행하고 아날로그-디지털 변환을 수행하여 제 1 신호를 발생한다. 디지털 신호 프로세서는 상기 제 1 신호에 대해 디지털 신호 처리를 수행한다. 디지털 신호 프로세서는 디스플레이 장치로부터 공통 전압(VCOM)을 수신하고, 상기 공통 전압(VCOM)에 포함된 노이즈의 스펙트럼을 분석하고, 분석 결과에 기초하여 노이즈 필터를 선택하여 필터링을 수행한다.
도 18은 본 발명의 멀티 터치 시스템을 포함하는 디지털 오디오/비디오 플레이어의 하나의 예를 나타내는 도면이다.
도 18을 참조하면, 이동 전화(2000)는 용량성 멀티 터치 시스템(2100) 및 디스플레이 장치(2200)를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(2200)는 용량성 멀티 터치 시스템(2100)의 하부에 배치될 수 있으며, 용량성 멀티 터치 시스템(2100)에 공통 전압(VCOM)을 제공할 수 있다. 디스플레이 장치(2200)는 상기 용량성 멀티 터치 시스템(2100)의 출력에 응답하여 동작한다. 용량성 멀티 터치 시스템(2100)은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 용량성 멀티 터치 시스템(100)을 포함할 수 있다.
본 발명은 용량성 멀티 터치 시스템을 사용하는 디스플레이 시스템에 적용이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 멀티 터치 시스템
110: 터치 센서 패널
115: 프론트 엔드 회로
120: 커패시턴스-전압 변환기
130: 앤티-에일리어싱(anti-aliasing) 필터
140: 아날로그-디지털 변환기
150: 디지털 신호 프로세서
151, 152, 155: 멀티플렉서
153: 디스플레이 노이즈 분석기
160: 프로세서

Claims (10)

  1. 터치 입력에 대응하는 커패시턴스 신호를 발생하는 터치 센서 패널;
    상기 커패시턴스 신호를 대응하는 제 1 전압 신호로 변환하고, 상기 제 1 전압 신호에 대해 필터링을 수행하고 아날로그-디지털 변환을 수행하여 제 1 신호를 발생하는 프론트 엔드 회로; 및
    상기 제 1 신호에 대해 디지털 신호 처리를 수행하는 디지털 신호 프로세서를 포함하고, 상기 디지털 신호 프로세서는
    디스플레이 장치로부터 공통 전압(VCOM)을 수신하고, 상기 공통 전압에 포함된 노이즈의 스펙트럼을 분석하고, 분석 결과에 기초하여 노이즈 필터를 선택하여 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 용량성 멀티 터치 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프론트 엔드 회로는
    상기 커패시턴스 신호를 대응하는 복수의 제 1 전압 신호들로 변환하는 커패시턴스-전압 변환기;
    상기 제 1 전압 신호들에 포함된 노이즈를 제거하여 제 2 전압 신호들을 발생하는 앤티-에일리어싱(anti-aliasing) 필터; 및
    상기 제 2 전압 신호들을 대응하는 복수의 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량성 멀티 터치 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호 프로세서는
    상기 복수의 디지털 신호를 선택적으로 출력하는 제 1 멀티플렉서;
    상기 제 1 멀티플렉서의 출력 신호와 상기 공통 전압(VCOM) 중에서 하나를 선택하여 제 1 신호를 발생하는 제 2 멀티플렉서;
    상기 제 1 신호를 이용하여 디스플레이 장치의 노이즈를 분석하여 제 2 신호를 발생하는 디스플레이 노이즈 분석기;
    상기 제 2 신호에 대해 데시메이션 필터링을 수행하고 제 3 신호를 발생하는 데시메이션(decimation) 필터;
    상기 제 2 신호와 상기 제 3 신호를 선택적으로 출력하는 제 3 멀티플렉서;
    상기 제 3 멀티플렉서의 출력 신호에 대해 필터링을 수행하는 디지털 필터;
    상기 제 2 신호에 포함된 고조파 신호를 제거하는 앤티-하모닉(anti-harmonic) 필터; 및
    상기 앤티-하모닉 필터의 출력 신호의 이동 평균을 계산하는 이동 평균 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량성 멀티 터치 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 디스플레이 노이즈 분석기는
    상기 제 1 신호에 대해 숏타임 푸리에 변환을 수행하는 제 1 푸리에 변환기;
    상기 제 1 푸리에 변환기(171)의 출력 신호에 포함된 노이즈의 블랭크를 검출하는 블랭크 검출기;
    상기 제 1 신호에 대해 적응적으로 필터링하는 적응 필터;
    상기 적응 필터의 출력에 대해 포인트 푸리에 변환을 수행하는 제 2 푸리에 변환기;
    상기 블랭크 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 푸리에 변환기의 출력 신호 중에서 하나를 선택하는 제 4 멀티플렉서; 및
    상기 제 4 멀티플렉서의 출력 신호에 포함된 노이즈의 피크 및 간격(interval)을 검출하는 피크/간격(peak/interval) 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량성 멀티 터치 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 디지털 신호 프로세서는
    상기 제 2 신호에 포함된 에일리어싱 노이즈를 제거하여 상기 데시메이션 필터에 제공하는 앤티-에일리어싱(anti-aliasing) 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용량성 멀티 터치 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 디지털 신호 프로세서는
    필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격(noise interval)보다 작은 경우, 노말 주파수 선택 필터를 사용하여 필터링을 수행하고, 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격보다 크고 노이즈 간격의 2 배보다 작은 경우, 데시메이션 주파수 선택 필터를 사용하여 필터링을 수행하고, 필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격의 2 배보다 큰 경우, 이동 평균 필터를 사용하여 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 용량성 멀티 터치 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 이동 평균 필터는
    탭(tap)을 사용하여 이동 평균 값을 제어하는 것을 특징으로 하는 용량성 멀티 터치 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 디지털 신호 프로세서는
    필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격(noise interval)보다 작은 경우, 상기 디지털 필터를 사용하여 상기 디스플레이 노이즈 분석기의 출력을 필터링하는 것을 특징으로 하는 용량성 멀티 터치 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 디지털 신호 프로세서는
    필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격보다 크고 노이즈 간격의 2 배보다 작은 경우, 상기 데시메이션 필터를 사용하여 상기 디스플레이 노이즈 분석기의 출력을 필터링한 후, 상기 디지털 필터를 사용하여 필터링된 상기 디스플레이 노이즈 분석기의 출력을 필터링하는 것을 특징으로 하는 용량성 멀티 터치 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 디지털 신호 프로세서는
    필터의 밴드 폭(bandwidth)이 노이즈 간격의 2 배보다 큰 경우, 상기 앤티-하모닉 필터를 사용하여 상기 제 2 신호에 포함된 고조파 신호를 제거하여 제 4 신호를 발생하고, 상기 이동 평균 필터를 사용하여 상기 제 4 신호를 필터링하는 것을 특징으로 하는 용량성 멀티 터치 시스템.
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