KR20140075907A

KR20140075907A - 터치 센싱 시스템과 그 노이즈 제거 방법

Info

Publication number: KR20140075907A
Application number: KR1020120143305A
Authority: KR
Inventors: 송원선
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2014-06-20
Also published as: KR102016570B1

Abstract

본 발명은 터치 센싱 시스템과 그 노이즈 제거 방법에 관한 것으로, 이 노이즈 제거 방법은 터치 센서들로부터 수신된 신호를 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 발생하는 단계; 상기 터치 로 데이터를 미리 설정된 윈도우에 맵핑하여 제N(N은 양의 정수)-2 내지 제N 데이터의 평균값과 분산값을 포함한 국부 통계 파라미터를 계산하는 단계; 상기 국부 통계 파라미터를 바탕으로 국부 가우시안 필터의 필터 계수를 계산하는 단계; 및 상기 국부 가우시안 필터를 이용하여 제N 데이터를 보정한 후에 상기 윈도우를 시프트하여 다른 데이터를 보정하는 단계를 포함한다.

Description

터치 센싱 시스템과 그 노이즈 제거 방법{TOUCH SENSING SYSTEM AND NOISE REDUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 터치 센싱 시스템과 그 노이즈 제거 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 쉽게 제어할 수 있게 한다. 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 최근, 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다.

터치 UI는 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있는 추세에 있으며, 가전 제품에도 확대 적용되고 있다. 정전 용량 방식의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린의 구조가 기존의 저항막 방식에 비하여 내구성과 선명도가 높고, 다양한 어플리케이션에 적용될 수 있는 장점이 있다.

터치 스크린의 터치 센서들로부터 수신된 아날로그 신호에는 도 1과 같이 터치 센서에 인가되는 구동신호에 비례하는 센서 신호와, 노이즈가 포함된다. 노이즈는 오프셋 노이즈(offset noise)와 랜덤(random noise)로 나뉘어진다. 오프셋 노이즈는 주로 터치 센서에 인가되는 구동신호의 변동으로 인하여 발생되며 발생 빈도, 시간, 크기 방향을 정확하게 예측할 수 없으나 1 프레임 기간 동안 터치 로 데이터의 평균값으로 대략적으로 측정될 수 있다. 랜덤 노이즈는 표시패널과의 커플링(coupling)으로 인하여 발생되는 간섭 노이즈와 제조 공정 편차에 의해 발생되는 노이즈이다. 센서 신호에 더해진 노이즈는 신호 대 잡음비(Signal to Ration, SNR)을 낮추어 터치 감도를 떨어 뜨린다. 따라서, 터치 감도를 높이기 위해서는 노이즈를 제거하여야 한다.

터치 센싱 시스템은 터치 센서들에 구동신호를 공급하여 그 터치 센서들로부터 얻어진 아날로그 신호를 아날로그-디지털 변환기(Analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 이용하여 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터(touch raw data)를 발생하고, 이 터치 로우 데이터를 분석하여 터치 입력 유무와 터치 입력 위치의 좌표를 계산한다. 대한민국 공개 특허 10-2007-0109360(2007. 11. 15)는 평균 필터를 이용하여 터치 로우 데이터의 평균값으로 오프셋 노이즈를 제거하는 방법을 제안하였다. 그리고 이 공개 특허는 동일한 터치 센서에 인가되는 신호들의 평균값으로 랜덤 노이즈를 제거할 수 있다고 주장하고 있다. 그러나 이 공개 특허에 개시된 노이즈 제거 방법은 터치 로우 데이터의 평균값을 터치 로우 데이터에서 빼는 방법으로 오프셋 노이즈를 일부 제거할 수 있으나 랜덤 노이즈 저감 효과가 거의 없다.

본 발명은 노이즈를 제거할 수 있는 터치 센싱 시스템과 그 노이즈 제거 방법을 제공한다.

본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 센서들로부터 수신된 신호를 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 발생하는 터치 센싱회로; 및 상기 터치 로 데이터를 미리 설정된 윈도우에 맵핑하여 제N(N은 양의 정수)-2 내지 제N 데이터의 평균값과 분산값을 포함한 국부 통계 파라미터를 계산하고 상기 국부 통계 파라미터를 바탕으로 국부 가우시안 필터의 필터 계수를 계산하고, 상기 국부 가우시안 필터를 이용하여 제N 데이터를 보정한 후에 상기 윈도우를 시프트하여 다른 데이터를 보정하는 노이즈 제거부를 포함한다.

상기 터치 센싱 시스템의 노이즈 제거 방법은 터치 센서들로부터 수신된 신호를 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 발생하는 단계; 상기 터치 로 데이터를 미리 설정된 윈도우에 맵핑하여 제N(N은 양의 정수)-2 내지 제N 데이터의 평균값과 분산값을 포함한 국부 통계 파라미터를 계산하는 단계; 상기 국부 통계 파라미터를 바탕으로 국부 가우시안 필터의 필터 계수를 계산하는 단계; 및 상기 국부 가우시안 필터를 이용하여 제N 데이터를 보정한 후에 상기 윈도우를 시프트하여 다른 데이터를 보정하는 단계를 포함한다.

본 발명은 미리 설정된 크기의 윈도우 내에서 정의된 터치 로 데이터의 국부 통계를 바탕으로 국부 가우시안 필터의 필터 계수를 계산하고 그 국부 가우시안 필터의 필터 계수를 산출한 후에 국부 가우시안 필터를 이용하여 터치 로 데이터의 노이즈를 제거한다. 그 결과, 본 발명은 종래 기술의 평균 필터에서 제거하기 어려운 노이즈를 효과적으로 제거하여 터치 센싱 시스템에서 신호 대 잡음비(SNR)를 개선하여 터치 감도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 터치 센서로부터 수신된 신호에서 센서 신호와 노이즈를 보여 주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템을 보여 주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 터치 스크린의 일부를 확대하여 보여 주는 도면이다.
도 4 내지 도 6은 표시패널과 터치 스크린의 다양한 조합 형태를 보여 주는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 제거부의 제어 수순을 보여 주는 흐름도이다.
도 8은 국부 통계 영역을 정의하기 위한 윈도우의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 국부 가우시안 필터의 동작 예를 보여 주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 국부 가우시안 필터와 종래 기술의 평균 필터(Mean filter)의 처리 결과를 비교한 실험 결과를 보여 주는 도면이다.
도 11a는 도 10에서 터치 영역 'Touch'의 일부를 확대한 도면이다.
도 11b는 도 10에서 비터치 영역 'Non Touch'의 일부를 확대한 도면이다.

본 발명의 터치 센싱 시스템은 다수의 정전 용량 센서들을 통해 터치 입력을 감지하는 정전 용량 방식의 터치 스크린으로 구현될 수 있다. 정전 용량 방식의 터치 스크린은 다수의 터치 센서들을 포함한다. 터치 센서들 각각은 등가회로로 볼 때 정전 용량(capacitance)을 포함한다. 정전 용량은 자기 정전 용량(Self capacitance)이나 상호 정전 용량(Mutual capacitance)으로 나뉘어질 수 있다. 이하의 실시예에서, 상호 정전 용량 방식의 터치 스크린이 예시되었으나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 센서들로부터 수신된 신호의 노이즈를 제거하는 기술에 그 특징이 있으므로 공지의 어떠한 종래의 터치 센싱 시스템으로도 구현될 수 있다.

본 발명의 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시장치(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 표시장치로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시장치의 일 예로서 액정표시소자를 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시장치에 한정되지 않고 공지의 모든 표시장치로 구현될 수 있다는 것에 주의하여야 한다.

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 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 센서들(Cts)이 배열된 터치 스크린(TSP)과, 터치 스크린 구동회로 등을 포함한다. 터치 스크린(TSP)은 도 4와 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 접합되거나, 도 5와 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 터치 스크린(TSP)의 터치 센서들(Cts)은 도 6과 같이 표시패널(DIS) 내에서 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부 기판에 내장될 수 있다. 도 4 내지 도 6에서 "PIX"는 액정셀의 화소전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다.

표시패널(DIS)은 두 장의 기판들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이는 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수)과 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성된 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성된 TFT들(Thin Film Transistor), 데이터전압을 충전하는 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다.

표시패널(DIS)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 표시패널(DIS)의 하부 기판은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 컬러필터는 표시패널(DIS)의 하부 기판에 형성될 수 있다. 공통전압이 공급되는 공통전극은 표시패널(DIS)의 상부 기판이나 하부 기판에 형성될 수 있다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다.

표시패널(DIS)의 배면 아래에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(DIS)에 빛을 조사한다. 표시패널(DIS)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다.

디스플레이 구동회로는 데이터 구동회로(12), 스캔 구동회로(14) 및 타이밍 콘트롤러(20)를 포함하여 입력 영상의 비디오 데이터전압을 표시패널(DIS)의 픽셀들에 기입한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 출력한다. 데이터 구동회로(12)로부터 출력된 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다. 스캔 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(DIS)의 라인을 선택한다.

타이밍 콘트롤러(20)는 호스트 시스템(50)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 스캔 구동회로(14)의 동작 타이밍을 동기시킨다. 데이터 구동회로(12)를 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 스캔 구동회로(14)를 제어하기 위한 스캔 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다.

호스트 시스템(50)은 텔레비젼 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(50)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(50)은 디지털 비디오 데이터와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 타이밍 콘트롤러(20)로 전송한다. 또한, 호스트 시스템(50)은 터치 스크린 구동회로로부터 입력된 터치 입력 위치의 좌표 정보(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.

터치 스크린(TSP)은 Tx 라인들(Tx1~Txj, j는 n 보다 작은 양의 정수), Tx 라인들(Tx1~Txj)과 교차하는 Rx 라인들(Rx1~Rxi, i는 m 보다 작은 양의 정수), 및 Tx 라인들(Tx1~Txj)과 Rx 라인들(Rx1~Rxi)의 교차부들에 형성된 i×j 개의 터치 센서들(Cts)을 포함한다. 터치 센서들(Cts) 각각은 상호 용량을 포함한다.

터치 스크린 구동회로는 터치 센싱회로(30), 노이즈 제거부(36), 알고리즘 실행부(40) 등을 포함한다. 터치 스크린 구동회로는 터치 센서들에 구동신호를 공급하여 터치 센서의 전하를 수신하고 그 수신 신호에서 후술하는 국부 가우시안 필터를 이용하여 노이즈를 제거한다. 그리고 터치 스크린 구동회로는 국부 가우시안 필터를 통과한 신호를 소정의 문턱값과 비교하여 그 문턱값 이상의 터치 입력을 검출하고, 미리 설정된 터치 좌표 알고리즘을 실행하여 터치 입력 위치의 좌표를 계산한다.

터치 센싱회로(30)는 Tx 구동부(32), Rx 센싱부(34), 타이밍 발생부(38) 등을 포함한다. 터치 센싱회로(30)는 Tx 구동부(32)를 이용하여 Tx 라인들(Tx1~Txj)을 통해 터치 센서들(Cts)에 구동신호를 인가하고, 구동신호에 동기하여 Rx 라인들(Rx1~Rxi)과 Rx 센싱부(34)를 통해 터치 센서들(Cts)의 전압을 센싱하여 터치 로 데이터(Touch raw data)를 출력한다. 구동신호는 펄스, 정현파, 삼각파 등 다양한 형태로 발생될 수 있다. 터치 센싱회로(30)는 하나의 ROIC(Read-out Integrated Circuit)로 집적될 수 있다.

Tx 구동부(32)는 타이밍 발생부(38)로부터의 Tx 셋업신호에 응답하여 구동신호를 출력할 Tx 채널을 선택하고, 선택된 Tx 채널과 연결된 Tx 라인들(Tx1~Txj)에 구동신호를 인가한다. Tx 라인들(Tx1~Txj)은 구동신호의 고전위 구간 동안 터치 센서들(Cts)에 전하를 공급한다. 구동신호는 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서들(Cts)의 전압이 Rx 센싱부(34)에 내장된 적분기(Integrator)의 커패시터에 누적될 수 있도록 Tx 라인들(Tx1~Txj) 각각에 N(N은 이상의 양의 정수)회 연속 공급될 수 있다.

Rx 센싱부(34)는 타이밍 발생부(38)로부터의 Rx 셋업신호에 응답하여 터치 센서의 전압을 수신할 Rx 라인들을 선택하여, 구동 신호에 동기하여 선택된 Rx 라인들을 통해 터치 센서(Cts)의 출력 전압을 수신하여 샘플링한다. 그리고 Rx 센싱부(34)는 샘플링한 전압을 적분기의 커패시터에 누적하고, 그 커패시터의 전압을 아날로그-디지털 변환기(Analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 이용하여 디지털 데이터로 변환하여 그 디지털 데이터를 터치 로 데이터로서 출력한다.

타이밍 발생부(38)는 Tx 채널과 Rx 채널 설정을 제어하고 Tx 구동부(32)와 Rx 센싱부(34)를 동기시킨다.

노이즈 제거부(36)는 소정 크기의 윈도우(window)를 터치 로 데이터에 맵핑하고 그 윈도우 내에서 국부 가우시안 필터를 적용하여 노이즈를 제거한다. 그리고 노이즈 제거부(36)는 윈도우를 시프트(shift) 시키면서 다른 터치 로 데이터에서 노이즈를 제거한다. 노이즈 제거부(36)에 대하여는 도 7 내지 도 9를 결부하여 상세히 설명하기로 한다.

알고리즘 실행부(40)는 미리 설정된 터치 좌표 알고리즘을 실행하여 노이즈 제거부(36)를 통과한 터치 로 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교한다. 터치 좌표 알고리즘으로는 공지된 어떠한 알고리즘도 가능하다. 터치 좌표 알고리즘은 문턱값 이상의 터치 로 데이터를 검출한다. 문턱값 이상의 터치 로 데이터는 터치 입력이 발생된 터치 센서들로부터 얻어진 터치 데이터로 판단된다. 알고리즘 실행부(40)는 터치 좌표 알고리즘을 실행하여 문턱값 이상의 터치 데이터들 각각에 식별 번호를 부여하고 터치 입력 위치들 각각에 대한 좌표를 계산한다. 그리고 알고리즘 실행부(40)는 문턱값 이상의 터치 입력 영역들 각각을 구분할 수 있도록 라벨링(Labeling algorithm)을 실행하여 터치 입력 영역들 각각에 식별 코드를 부가하고 그 식별 코드를 터치 입력 영역들의 좌표 정보(XY)와 함께 호스트 시스템(50)으로 전송한다. 노이즈 제거부(36)와 알고리즘 실행부(40)는 하나의 MCU(Micro Controller Unit, MCU) 내에 구현될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 제거부(36)의 제어 수순을 보여 주는 흐름도이다. 도 8은 국부 통계 영역을 정의하기 위한 윈도우의 일 예를 보여 주는 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 국부 가우시안 필터의 동작 예를 보여 주는 도면이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 노이즈 제거부(36)는 터치 센싱회로(30)로부터 터치 로 데이터를 입력 받고, 그 데이터에 미리 설정된 윈도우를 맵핑하여 국부 통계 영역을 정의한다.(S1 및 S2) 윈도우는 도 8 및 도 9와 같은 3 탭 필터 윈도우일 수 있다. 3 탭 필터 윈도우는 연속된 3 개의 터치 로 데이터를 정의한다. 3 개의 터치 로 데이터는 필터 처리해야할 보정전 제N(N은 양의 정수) 데이터(p1)와, 그와 이웃하는 보정후 제N-1 및 제N-2 데이터(q2, q1)를 포함한다. 왼도우가 좌측에서 우측으로 시프트될 때, 제N-1 데이터(q1)는 이전 데이터이며, 제N-2 데이터(q2)는 전전(前前) 데이터이다. 제N-1 및 N-2 데이터(q1, q2)는 제N 데이터(p1)에 앞서 국부 가우시안 필터가 적용되어 노이즈가 제거된 데이터이다. 윈도우는 도 8 및 도 9와 크기로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1과 같이 터치 스크린(TSP)의 1 라인에 터치 센서들이 i 개 배열되어 있다면 윈도우는 M(M은 3 보다 크고 i/2 보다 작은 양의 정수) 탭 필터 윈도우일 수 있다.

노이즈 제거부(36)는 가우시안 연산에 필요한 국부 통계를 계산하여 파라미터들을 계산한다. 파라미터들은 윈도우에 의해 정의된 국부 영역의 평균값(μ_p1)과 분산값(σ)을 포함한다.(S3 및 S4) 이어서, 노이즈 제거부(36)는 파라미터들을 함수로 하는 수학식 3을 이용하여 국부 가우시안 필터의 계수(H(i))를 계산한다.(S5)

여기서, T_N은 노이즈 제어 파라미터, k는 0 보다 크고 1 이하의 값으로 설정되는 임계치이다. k는 국부 가우시안 필터의 강도에 따라 조절이 가능하다. ND는 필터 처리해야 할 제N 데이터(p1)의 이전 값(R(t-1, i))과 현재 값(R(t, i))의 차에 대한 절대값 합으로 정의된다.

이어서, 노이즈 제거부(36)는 S5 단계에서 산출된 필터 계수와 데이터(p1, q1, q2)를 수학식 4에 대입하여 노이즈가 제거된 제N 데이터(P₁)을 계산한다. 노이즈 제거부(36)는 S1~S6 단계를 거쳐 제N 데이터(P₁)를 보정한 후에 윈도우를 도 9와 같이 1 데이터 만큼 우측으로 시프시키고 보정된 제N 데이터(P₁)를 이전 데이터(q1)로서 적용한다.

노이즈 제거부(36)의 동작을 도 9의 예를 결부하여 설명하기로 한다. 이 예에서, 윈도우는 3 탭 필터 윈도우로 설정되었다. 이 예에서, 제(t-1) 프레임 기간에 제N-2 내지 제N 데이터(Q2', Q1', P1')이 252, 246, 222이다. 그리고 제t 프레임 기간에 제N-2 내지 제N 데이터(q2, q1, p1)은 250, 252, 254이다. 도 9와 같은 데이터가 입력되면, 노이즈 제거부(36)는 아래와 같이 국부 통계 파라미터들(μ_p1,σ)을 계산한다. 이 예에서, k는 0.0234375로 설정되었다.

노이즈 제거부(36)는 파라미터들을 수학식 3에 대입하여 국부 가우시안 필터의 필터 계수를 아래와 같이 계산한다.

노이즈 제거부(36)는 위 필터 계수들을 수학식 4에 대입하여 아래와 같이 제N 데이터(p1)를 보정한다.

P₁ = (1×254 + 1.84×252 + 1.09×250)/(1+1.84+1.08) = 252.6

도 10은 본 발명의 노이즈 제거부(36)에 적용된 국부 가우시안 필터와 종래 기술에서 노이즈 필터로 이용되었던 평균 필터(Mean filter)의 처리 결과를 비교한 실험 결과를 보여 주는 도면이다. 도 11a는 도 10에서 터치 영역 'Touch'의 일부를 확대한 도면이고, 도 11b는 도 10에서 비터치 영역 'Non Touch'의 일부를 확대한 도면이다. 종래 기술의 평균 필터와 본 발명의 국부 가우시안 필터를 통해 처리된 데이터의 평균 노이즈 에러(Mean squre error)를 비교한 결과, 본 발명의 국부 가우시안 필터는 신호 대 잡음비(SNR)를 개선하여 평균 필터에 비하여 약 3 배 정도 평균 노이즈 에러를 감소시켰다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

DIS : 표시패널 TSP : 터치 스크린
12 : 데이터 구동회로 14 : 스캔 구동회로
20 : 타이밍 콘트롤러 30 : 터치 스크린 구동회로
32 : Tx 구동부 34 : Rx 센싱부
36 : 노이즈 제거부 38 : 타이밍 발생부
40 : 알고리즘 실행부

Claims

터치 센서들로부터 수신된 신호를 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 발생하는 터치 센싱회로; 및
상기 터치 로 데이터를 미리 설정된 윈도우에 맵핑하여 제N(N은 양의 정수)-2 내지 제N 데이터의 평균값과 분산값을 포함한 국부 통계 파라미터를 계산하고 상기 국부 통계 파라미터를 바탕으로 국부 가우시안 필터의 필터 계수를 계산하고, 상기 국부 가우시안 필터를 이용하여 제N 데이터를 보정한 후에 상기 윈도우를 시프트하여 다른 데이터를 보정하는 노이즈 제거부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 노이즈 제거부는,
상기 윈도우에 의해 정의된 상기 제N-2 내지 제N 데이터의 평균값(μ_p1)과 분산값(σ)을 아래의 식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.

여기서, p₁은 보정전 상기 제N 데이터, 상기 q₁은 보정후 제N-1 데이터, q₂는 보정후 제N-2 데이터이다.
제 2 항에 있어서,
상기 노이즈 제거부는,
아래의 식으로 상기 국부 가우시안 필터의 필터 계수(H(i))를 계산하여 상기 제N 데이터의 보정값(P₁)을 생성하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.

여기서, T_N은 노이즈 제어 파라미터, k는 0 보다 크고 1 이하의 값으로 설정되는 임계치, ND는 필터 처리해야 할 제N 데이터의 이전 값(R(t-1, i))과 현재 값(R(t, i))의 차에 대한 절대값 합이다.
터치 센서들로부터 수신된 신호를 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 발생하는 단계;
상기 터치 로 데이터를 미리 설정된 윈도우에 맵핑하여 제N(N은 양의 정수)-2 내지 제N 데이터의 평균값과 분산값을 포함한 국부 통계 파라미터를 계산하는 단계;
상기 국부 통계 파라미터를 바탕으로 국부 가우시안 필터의 필터 계수를 계산하는 단계; 및
상기 국부 가우시안 필터를 이용하여 제N 데이터를 보정한 후에 상기 윈도우를 시프트하여 다른 데이터를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템의 노이즈 제거 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 국부 통계 파라미터를 계산하는 단계는
상기 윈도우에 의해 정의된 상기 제N-2 내지 제N 데이터의 평균값(μ_p1)과 분산값(σ)을 아래의 식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템의 노이즈 제거 방법.

여기서, p₁은 보정전 상기 제N 데이터, 상기 q₁은 보정후 제N-1 데이터, q₂는 보정후 제N-2 데이터이다.
제 5 항에 있어서,
상기 국부 가우시안 필터의 필터 계수를 계산하는 단계는,
아래의 식으로 상기 국부 가우시안 필터의 필터 계수(H(i))를 계산하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템의 노이즈 제거 방법.

여기서, T_N은 노이즈 제어 파라미터, k는 0 보다 크고 1 이하의 값으로 설정되는 임계치, ND는 필터 처리해야 할 제N 데이터의 이전 값(R(t-1, i))과 현재 값(R(t, i))의 차에 대한 절대값 합이다.
제 6 항에 있어서,
상기 국부 가우시안 필터를 이용하여 제N 데이터를 보정한 후에 상기 윈도우를 시프트하여 다른 데이터를 보정하는 단계는,
아래의 식으로 상기 제N 데이터의 보정값(P₁)을 생성하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템의 노이즈 제거 방법.