KR20150026504A - 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 Tx 라인들과 Rx 라인들에 의해 정의되는 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린; Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 Rx 라인들을 통해 터치 센서들의 전압 변화를 센싱하여 센싱 데이터를 출력하는 터치 센싱회로; 및 센싱 데이터에 대한 노이즈의 형태를 프로파일링하고, 센싱 데이터가 이전 프레임값을 기초로 계산된 최대 임계값 및 최소 임계값에 인접하거나 그 범위 내로 들어오도록 센싱 데이터를 보상하는 노이즈 필터링부를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치를 제공한다.

Description

터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법{ELECTRONIC DEVICE HAVING A TOUCH SENSOR AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법에 관한 것이다.
각종 전자장치 예컨대 가전기기나 휴대용 정보기기는 경량화, 슬림화 추세에 따라 사용자의 입력 수단이 버튼형 스위치에서 터치 센서로 대체되고 있다. 이에 따라, 최근 출시되는 표시장치 등과 같은 전자장치는 터치 센서(또는 터치 스크린)를 갖는다.
터치 센서 중 하나인 정전 용량 방식은 사람의 손가락이나 전도성 물질이 접촉 또는 근접하면 상호 용량(mutual capacitance)의 변화를 센싱하여 터치의 유무 및 좌표를 인식할 수 있다. 이때, 상호 용량의 변화를 측정하고 터치에 대한 정보를 판단하기 위해서는 터치 스크린의 각 센서 노드를 설정하고, 구동신호를 출력하고, 터치 스크린의 상호 용량의 변화를 센싱하고 데이터를 이진화하는 등의 과정이 진행된다.
정전 용량 방식은 사람의 손가락이나 전도성 물질에 의해 변환된 상호 용량을 센싱하고 센싱된 신호의 피크 레벨이 임계값 이상일 경우에만 터치로 분류하고 이에 대한 터치 리포트를 제출한다.
터치 스크린의 센싱 성능을 향상하기 위해서는 노이즈 영향을 감쇠시키는 노이즈 필터가 필요하다. 종래 제안된 노이즈 필터링 알고리즘은 센싱 데이터를 정렬한 후, 정렬 데이터의 최소 및 최대값을 제거(또는 제외)하는 방식으로 센싱 데이터에 속해 있는 임펄스 노이즈를 제거하는 한다.
그런데, 종래 제안된 노이즈 필터링 알고리즘은 정렬 데이터의 최소 및 최대값을 제거하므로 센싱 데이터의 샘플의 수 감소를 야기하게 된다. 샘플의 수가 감소하게 되면, 정렬 필터 사용시 신호대잡음비(Signal to Noise; SNR) 저하를 유발하므로 이의 개선이 요구된다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 회로 및 알고리즘의 복잡도를 낮추면서도 센싱 데이터(또는 샘픔)의 수가 낮은 환경에서 노이즈에 강인한 효과를 얻을 수 있고, 신호대잡음비(SNR)를 향상시킬 수 있는 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 Tx 라인들과 Rx 라인들에 의해 정의되는 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린; Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 Rx 라인들을 통해 터치 센서들의 전압 변화를 센싱하여 센싱 데이터를 출력하는 터치 센싱회로; 및 센싱 데이터에 대한 노이즈의 형태를 프로파일링하고, 센싱 데이터가 이전 프레임값을 기초로 계산된 최대 임계값 및 최소 임계값에 인접하거나 그 범위 내로 들어오도록 센싱 데이터를 보상하는 노이즈 필터링부를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치를 제공한다.
노이즈 필터링부는 기 설정된 터치 임계값과 센싱 데이터의 평균값을 비교하고, 센싱 데이터가 터치에 해당하는지 또는 노터치에 해당하는지 유무를 판단하고, 터치가 발생한 센싱 데이터에 대해서는 제1파라미터로 정의하고, 터치가 미발생한 센싱 데이터에 대해서는 제2파라미터로 정의하는 노이즈 프로파일러부를 포함할 수 있다.
노이즈 필터링부는 N(N은 2 이상 정수)개의 센싱 데이터의 샘플을 이용하여 기준값을 산출하는 기준값 산출부와, 기준값에서 제1파라미터 및 제2파라미터의 평균값을 빼고 이들을 각각 비교하고, 제1파라미터 및 제2파라미터 중 어느 파라미터를 적용할지가 결정되면, 결정된 파라미터를 이용하여 노이즈로 판단할 데이터 영역을 정의하는 파라미터 결정부를 포함할 수 있다.
파라미터 결정부는 결정된 파라미터를 이용하여 노이즈로 판단할 데이터 영역을 정의하기 위해 최대 임계값 및 최소 임계값을 제1 및 제2모드별로 각각 산출하고 프레임마다 갱신할 수 있다.
제1모드의 최대 임계값은 이전 프레임 평균값 + 이전 프레임 평균값 * 이득으로 산출되고, 제1모드의 최소 임계값은 이전 프레임 평균값 - 이전 프레임 평균값 * 이득으로 산출되고, 제2모드의 최대 임계값은 이전 프레임 최대값 - 이전 프레임 최대값 * 이득으로 산출되고, 제2모드의 최소 임계값은 이전 프레임 최소값 - 이전 프레임 최소값 * 이득으로 산출될 수 있다.
노이즈 필터링부는 센싱 데이터를 최대 임계값 및 최소 임계값과 비교하고, 센싱 데이터가 최대 임계값 및 최소 임계값과 다른 경우 센싱 데이터를 보상하는 노이즈 보상부를 포함할 수 있다.
노이즈 보상부는 센싱 데이터가 최대 임계값 및 최소 임계값에 인접하거나 그 범위 내로 들어오도록 센싱 데이터와 상기 최대 임계값 및 최소 임계값 간의 비교 및 보상하는 과정을 M(M은 1 이상 정수)회 이상 수행할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 센싱 데이터를 획득하고, 기 설정된 터치 임계값과 센싱 데이터의 평균값을 비교하고, 센싱 데이터가 터치에 해당하는지 또는 노터치에 해당하는지 유무를 판단하고, 터치가 발생한 센싱 데이터에 대해서는 제1파라미터로 정의하고, 터치가 미발생한 센싱 데이터에 대해서는 제2파라미터로 정의하는 단계; 기준값을 산출하고, 기준값에서 제1파라미터 및 제2파라미터의 평균값을 뺀 후 이들을 각각 비교하여 제1파라미터 및 제2파라미터 중 어느 파라미터를 적용할지가 결정하는 단계; 결정된 파라미터를 이용하여 노이즈로 판단할 데이터 영역을 정의하기 위해 이전 프레임값을 기초로 최대 임계값 및 최소 임계값을 모드별로 각각 산출하는 단계; 및 센싱 데이터를 최대 임계값 및 최소 임계값과 비교하고, 센싱 데이터가 최대 임계값 및 최소 임계값과 다른 경우 센싱 데이터가 최대 임계값 및 최소 임계값에 인접하거나 그 범위 내로 들어오도록 센싱 데이터를 보상하는 단계를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동 방법을 제공한다.
제1모드의 최대 임계값은 이전 프레임 평균값 + 이전 프레임 평균값 * 이득으로 산출되고, 제1모드의 최소 임계값은 이전 프레임 평균값 - 이전 프레임 평균값 * 이득으로 산출되고, 제2모드의 최대 임계값은 이전 프레임 최대값 - 이전 프레임 최대값 * 이득으로 산출되고, 제2모드의 최소 임계값은 이전 프레임 최소값 - 이전 프레임 최소값 * 이득으로 산출될 수 있다.
센싱 데이터가 최대 임계값 및 최소 임계값에 인접하거나 그 범위 내로 들어오도록 센싱 데이터와 상기 최대 임계값 및 최소 임계값 간의 비교 및 보상하는 과정을 M(M은 1 이상 정수)회 이상 수행할 수 있다.
본 발명은 회로 및 알고리즘의 복잡도를 낮추면서도 센싱 데이터(또는 샘픔)의 수가 낮은 환경에서 노이즈에 강인한 효과를 얻을 수 있고, 신호대잡음비(SNR)를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린의 등가 회로도.
도 3 내지 도 5는 액정표시패널과 터치 스크린의 다양한 조합 형태를 나타낸 도면들.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 요부 블록도.
도 7은 센싱 데이터의 예시도.
도 8은 종래 기술에 따른 노이즈 필터링 개념을 개략적으로 설명하기 위한 예시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터링 개념을 개략적으로 설명하기 위한 예시도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터링을 이용한 실험결과 그래프.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법을 개략적으로 설명하기 위한 흐름도.
도 12 내지 도 14는 도 11에 도시된 구동방법을 부분적으로 구체화한 흐름도들.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터와 종래 제안된 노이즈 필터들의 성능 분석 시뮬레이션 그래프.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린의 등가 회로도이며, 도 3 내지 도 5는 액정표시패널과 터치 스크린의 다양한 조합 형태를 나타낸 도면들이다.
본 발명의 터치 센서를 갖는 전자장치는 텔레비젼, 셋톱박스, 네비게이션, 영상 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터 및 모바일폰 등으로 구현된다. 본 발명의 터치 센서를 갖는 전자장치는 표시패널을 기반으로 구현된다. 표시패널은 액정표시패널, 유기발광표시패널, 전기영동표시패널, 플라즈마표시패널 등의 평판표시패널이 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 다만, 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 액정표시패널을 예로 설명한다.
터치 센서를 갖는 전자장치는 호스트 시스템(50), 타이밍 콘트롤러(20), 데이터 구동회로(12), 스캔 구동회로(14), 액정표시패널(DIS), 터치 스크린(TSP) 및 터치 스크린 구동회로(30, 40)를 포함한다.
호스트 시스템(50)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하며, 이는 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. 호스트 시스템(50)은 터치 좌표 검출부(40)로부터 입력된 터치 좌표 정보(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.
타이밍 콘트롤러(20)는 호스트 시스템(50)으로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 공급받고, 이를 기반으로 데이터 구동회로(12)와 스캔 구동회로(14)를 제어한다.
타이밍 콘트롤러(20)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등의 스캔 타이밍 제어신호를 기반으로 스캔 구동회로(14)를 제어한다. 타이밍 콘트롤러(20)는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL) 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등의 데이터 타이밍 제어신호를 기반으로 데이터 구동회로(12)를 제어한다.
데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 생성한다. 데이터 구동회로(12)는 데이터라인들(D1~Dm)을 통해 데이터전압을 공급한다.
스캔 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 순차적으로 생성한다. 스캔 구동회로(14)는 게이트라인들(G1~Gn)을 통해 게이트펄스를 공급한다.
액정표시패널(DIS)은 스캔 구동회로(14)로부터 공급된 게이트펄스와 데이터 구동회로(12)로부터 공급된 데이터전압을 기반으로 영상을 표시한다. 액정표시패널(DIS)은 두 장의 기판(GLS1, GLS2) 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 액정표시패널(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.
액정표시패널(DIS)의 서브 픽셀들은 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수)과 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수)에 의해 정의된다. 하나의 서브 픽셀은 데이터라인과 게이트라인의 교차부들에 형성된 TFT(Thin Film Transistor), 데이터전압을 충전하는 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다.
액정표시패널(DIS)의 상부 기판(GLS1)에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 액정표시패널(DIS)의 하부 기판(GLS2)은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우, 블랙매트릭스와 컬러필터는 액정표시패널(DIS)의 하부 기판(GLS2)에 형성될 수 있다. 공통전압이 공급되는 공통전극은 액정표시패널(DIS)의 상부 기판(GLS1)이나 하부 기판(GLS2)에 형성될 수 있다. 액정표시패널(DIS)의 상부 기판(GLS1)과 하부 기판(GLS2)에는 각각 편광판(POL1, POL2)이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.
액정표시패널(DIS)의 상부 기판(GLS1)과 하부 기판(GLS2) 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다. 액정표시패널(DIS)의 하부 편광판(POL2)의 배면 아래에는 백라이트 유닛이 배치된다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type)으로 구현되어 액정표시패널(DIS)에 광을 제공한다.
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 센서(Cts)들은 등가회로로 볼 때, 각각 정전 용량(capacitance)을 포함한다.
정전 용량은 자기(Self) 정전 용량이나 상호(Mutual)정전 용량으로 구분될 수 있다. 자기 정전 용량은 한 방향으로 형성된 단층의 도체 배선을 따라 형성된다. 상호 정전 용량은 직교하는 두 도체 배선들 사이에 형성된다. 실시예에서는 상호 정전 용량 방식의 터치 스크린을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
터치 스크린(TSP)은 도 3과 같이 액정표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 위치하는 형태로 구현될 수 있다. 터치 스크린(TSP)은 도 4와 같이 액정표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 위치하는 형태로 구현될 수 있다. 터치 스크린(TSP)은 도 5와 같이 액정표시패널(DIS)의 내부에 내장되도록 하부 기판(GLS2)의 화소전극(PIX)과 터치 센서(Cts)가 함께 위치하는 형태로 구현될 수 있다.
터치 스크린 구동회로(30, 40)는 터치 센서들(Cts)에 구동신호를 공급하여 터치 입력 전후의 터치 센서의 전압 변화를 센싱하고, 그 전압 변화를 터치 유무의 판단 기준이 되는 소정의 터치 임계값과 비교하여 터치 입력 위치를 검출한다. 터치 스크린 구동회로(30, 40)는 터치 입력 위치의 좌표를 계산한다.
터치 센싱회로(30)는 Tx 구동회로(32), Rx 구동회로(34), Tx/Rx 콘트롤러(38) 등을 포함한다. 터치 센싱회로(30)는 Tx 구동회로(32)를 이용하여 Tx 라인들(Tx1~Txj)을 통해 터치 센서들(Cts)에 구동신호를 인가하고, 구동신호에 동기하여 Rx 라인들(Rx1~Rxi)과 Rx 구동회로(34)를 통해 터치 센서들(Cts)의 전압을 센싱하여 터치 원시 데이터(Touch raw data)를 출력한다. 구동신호는 펄스, 정현파, 삼각파 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 터치 센싱회로(30)는 하나의 ROIC(Read-out Integrated Circuit)로 집적될 수 있다.
Tx 구동회로(32)는 Tx/Rx 콘트롤러(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 충전되어 터치 센서들(Cts)에 전하를 공급한다. 구동신호는 Rx 라인들(Rx1~Rxi)을 통해 터치 센서들(Cts)의 전압이 Rx 구동회로(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 구동회로(34)는 Tx/Rx 콘트롤러(38)로부터의 Rx 셋업신호에 응답하여 터치 센서의 전압을 수신할 Rx 라인들을 선택하고, 구동 신호에 동기하여 선택된 Rx 라인들을 통해 터치 센서(Cts)의 출력 전압을 수신하여 샘플링한다. 그리고 Rx 구동회로(34)는 샘플링한 전압을 적분기의 커패시터에 누적한다. 그리고 커패시터의 전압을 아날로그-디지털 변환기(Analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 이용하여 디지털 데이터로 변환하고 그 디지털 데이터를 터치 원시 데이터로서 출력한다.
Tx/Rx 콘트롤러(38)는 터치 좌표 검출부(40)로부터의 Tx 셋업신호와 Rx 셋업신호에 응답하여 Tx 채널과 Rx 채널 설정을 제어하고 Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)를 동기시킨다.
터치 좌표 검출부(40)는 데이터버퍼부(41), 노이즈 프로파일러부(42), 노이즈 감소부(48) 및 좌표 계산부(49) 등을 포함한다. 터치 좌표 검출부(40)는 Tx/Rx 콘트롤러(38)에 Tx 셋업신호와 Rx 셋업신호를 공급하고 Rx 구동회로(34)의 ADC를 동작시키기 위한 ADC 클럭신호를 Rx 구동회로(34)에 공급한다. 터치 좌표 검출부(40)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.
데이터버퍼부(41), 노이즈 프로파일러부(42) 및 노이즈 감소부(48)는 터치 스크린(TSP)의 센싱 성능을 향상하기 위해 터치 원시 데이터의 노이즈를 감소시켜 보상된 터치 원시 데이터를 생성하는 노이즈 필터링부이다. 데이터버퍼부(41), 노이즈 프로파일러부(42) 및 노이즈 감소부(48)에 대한 설명은 이하에서 다룬다.
좌표 계산부(49)는 노이즈 필터링부에 의해 노이즈 등이 필터링 되면, 베이스라인을 기반으로 터치 원시 데이터에 대한 좌표를 계산한다. 좌표 계산부(49)는 기 설정된 터치 임계값과 터치 원시 데이터를 비교하고, 터치 원시 데이터 중 터치 임계값 이상만 터치 센서들(Cts)로부터 수득된 터치 데이터로 판단한다. 좌표 계산부(49)는 이와 같은 방식으로 터치 임계값 이상의 터치 데이터들 각각에 식별 번호를 부여하고 터치 입력 위치들 각각에 대한 좌표를 계산하고, 각각의 식별 번호와 터치 좌표 정보(XY)를 호스트 시스템(50)으로 전송한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치에 대해 설명을 구체화한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 요부 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 요부에는 데이터버퍼부(41), 노이즈 프로파일러부(42), 노이즈 감소부(48) 및 좌표 계산부(49)를 포함한다.
데이터버퍼부(41)는 Rx 구동회로(34)에 의해 디지털 형태로 변환된 터치 원시 데이터들(Rx0 ~ N)을 버퍼링한다. 데이터버퍼부(41)는 터치 원시 데이터별로 구분되도록 소팅하여 버퍼링하고 채널별로 현재 센싱된 센싱 데이터(RxChN)를 획득한다. 이하, 설명의 편의를 위해 터치 원시 데이터를 센싱 데이터로 기재한다.
데이터버퍼부(41)는 센싱 데이터(RxChN)를 프레임 단위로 획득할 수 있다.
노이즈 프로파일러부(42)는 데이터버퍼부(41)를 통해 획득된 센싱 데이터(RxChN)에 대한 노이즈의 형태를 프로파일링 한다. 노이즈 프로파일러부(42)는 기 설정된 터치 임계값과 채널 내의 센싱 데이터의 평균값을 비교하고, 센싱 데이터가 터치에 해당하는지 또는 노터치에 해당하는지 유무를 판단한다.
노이즈 프로파일러부(42)는 터치가 발생한 센싱 데이터에 대해서는 제1파라미터(P_Set0)로 정의하고, 터치가 미발생한 센싱 데이터에 대해서는 제2파라미터(P_Set1)로 정의한다.
한편, 노이즈 프로파일러부(42)는 센싱 데이터가 터치에 해당하는지 또는 노터치에 해당하는지 유무에 따라 제1파라미터(P_Set0) 및 제2파라미터(P_Set1)로 정의할 때 하기와 같은 식을 사용한다.
제1파라미터(P_Set0): ｜"센싱 데이터의 평균값"｜ ＞ 터치 임계값
제2파라미터(P_Set1): ｜"센싱 데이터의 평균값"｜ ＜＝ 터치 임계값
위의 식에 따르면, 노이즈 프로파일러부(42)는 센싱 데이터의 평균 절대값이 터치 임계값보다 크면 센싱 데이터가 터치에 해당하므로 이를 제1파라미터(P_Set0)로 정의한다. 이와 달리, 노이즈 프로파일러부(42)는 센싱 데이터의 평균 절대값이 터치 임계값보다 작거나 같으면 센싱 데이터가 노터치에 해당하므로 이를 제2파라미터(P_Set1)로 정의한다.
노이즈 프로파일러부(42)는 현재 프레임의 상태 파라미터를 터치 유무에 따라 위와 같이 정의하고 각각 갱신한다. 노이즈 프로파일러부(42)는 센싱 데이터가 입력될 때마다 현재 프레임의 상태 파라미터를 터치 유무에 따라 위와 같이 정의하고 각각 갱신한다.
노이즈 감소부(48)는 파라미터 제어부(46) 및 노이즈 보상부(47)를 포함한다. 파라미터 제어부(46)는 기준값 산출부(44) 및 파라미터 결정부(45)를 포함한다.
앞서 설명한 바와 같은 구성을 갖는 노이즈 감소부(48)는 노이즈 프로파일러부(42)의 제1파라미터(P_Set0) 및 제2파라미터(P_Set1)를 이용하여 노이즈로 판단할 데이터 영역을 정의하기 위한 범위를 정의한다. 그리고 센싱 데이터가 정의된 범위보다 작거나 큰 경우 최대 임계값과 최소 임계값에 인접하거나 그 범위 내로 들어오도록 센싱 데이터를 보상하고 보상 센싱 데이터를 출력한다.
기준값 산출부(44)는 N(N은 2 이상 정수)개의 센싱 데이터의 샘플을 이용하여 기준값(RefData)을 산출한다. 기준값 산출부(44)는 엔지니어링 단계나 장치의 초기 구동 시 획득한 N개의 센싱 데이터를 기준값(RefData)을 산출하기 위한 샘플로 이용할 수 있다. 기준값(RefData) 산출은 샘플로 이용되는 센싱 데이터의 중앙값, 평균값 등으로 산출할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
파라미터 결정부(45)는 기준값 산출부(44)의 기준값(RefData)에서 제1파라미터(P_Set0) 및 제2파라미터(P_Set1)의 평균값을 빼고 이들을 각각 비교하고, 제1파라미터(P_Set0) 및 제2파라미터(P_Set1) 중 어느 파라미터를 적용할지를 판단한다. 파라미터 결정부(45)는 제1파라미터(P_Set0) 및 제2파라미터(P_Set1) 중 적용할 파라미터가 결정되면, 결정된 파라미터를 이용하여 노이즈로 판단할 데이터 영역을 정의한다.
파라미터 결정부(45)는 결정된 파라미터를 이용하여 노이즈로 판단할 데이터 영역을 정의하기 위해 제1 및 제2모드에 대한 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)을 각각 산출하고 프레임마다 갱신한다. 파라미터 결정부(45)는 제1 및 제2모드에 대한 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)을 각각 산출할 때 하기와 같은 식을 사용한다.
[제1모드의 최대 및 최소 임계값]
1. 최대 임계값: 이전 프레임 평균값 + 이전 프레임 평균값 * 이득
2. 최소 임계값: 이전 프레임 평균값 - 이전 프레임 평균값 * 이득
[제2모드의 최대 및 최소 임계값]
1. 최대 임계값: 이전 프레임 최대값 - 이전 프레임 최대값 * 이득
2. 최소 임계값: 이전 프레임 최소값 - 이전 프레임 최소값 * 이득
한편, 파라미터 결정부(45)는 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)을 각각 산출할 때 이득을 범위로 설정하고 각각의 산출 값에 곱할 수 있다. 센싱 데이터의 보상도는 산출 값에 곱해지는 이득의 범위에 따라 달라지는데, 이는 특정 수치의 범위값 또는 퍼센티지 형태로 설정될 수 있다.
노이즈 보상부(47)는 센싱 데이터(RxChN)가 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)보다 작거나 큰지를 비교한다. 노이즈 보상부(47)는 센싱 데이터(RxChN)가 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)보다 작거나 큰 경우 센싱 데이터를 이득 보상하고 보상된 센싱 데이터(TC data)를 출력한다.
노이즈 보상부(47)는 센싱 데이터가 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)에 인접하거나 그 범위 내로 들어오도록 센싱 데이터(RxChN)와 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin) 간의 비교 및 보상하는 과정을 M(M은 1 이상 정수)회 이상 수행할 수 있다. 그러나, 노이즈 보상부(47)는 센싱 데이터에 대한 보상시, 보상값이 평균값보다 작거나 큰 경우 더 이상 보정을 하지 않고 보상 루틴을 중단할 수 있다.
이하, 본 발명과 종래 기술에 대해 비교 설명한다.
도 7은 센싱 데이터의 예시도이고, 도 8은 종래 기술에 따른 노이즈 필터링 개념을 개략적으로 설명하기 위한 예시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터링 개념을 개략적으로 설명하기 위한 예시도이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터링을 이용한 실험결과 그래프이다.
Rx 구동회로를 통해 수신된 센싱 데이터는 도 9에 도시된 바와 같은 형태 등으로 나타난다. 센싱 데이터는 소정의 터치 임계값(TTH)을 기준으로 터치 영역과 노터치 영역으로 구분된다. 터치 영역과 노터치 영역에 위치하는 센싱 데이터에는 노이즈 성분(NG)이 존재한다.
센싱 데이터에 존재하는 노이즈 성분(NG)은 터치 스크린의 센싱 성능을 저하시킨다. 따라서, 터치시 센싱 성능 향상시키기 위해서는 노이즈 성분(NG)에 대한 영향을 감소시켜야 한다. 종래에는 FIR(finite impulse response), IIR(infinite impulse response), Median 필터 등과 같은 노이즈 필터링 알고리즘을 사용하여 노이즈 성분(NG)에 대한 영향을 저감시켰다.
이중 FIR, IIR 필터는 선형필터(linear filter)로써 모든 노이즈 환경에서 필터에 의한 영향을 균일하게 감소시키는 장점을 가지지만, 신호 크기가 큰 임펄스 노이즈에 대해서는 노이즈 감쇠 성능이 떨어지는 단점을 갖는다. 그리고 Median 필터는 복잡도가 낮다는 장점을 가지지만, 노이즈 환경에 따라 성능이 크게 좌우되는 단점을 갖는다. 그러므로, 종래 제안된 FIR, IIR, Median 필터는 공통적으로 필터링 된 최종 데이터의 수가 “tap 수/2”만큼 작아지는 단점을 갖는다.
[종래에 제안된 노이즈 필터링 개념]
도 8에 도시된 바와 같이, 종래에 제안된 노이즈 필터링 방법은 센싱 데이터의 평균 임계값(THavg)을 기준으로 최대 임계값(THmax)과 최소 임계값(THmin)을 설정한다. 그리고 최대 임계값(THmax)과 최소 임계값(THmin)을 벗어난 센싱 데이터(Ivrd)를 노이즈로 정의하고 이를 제거한다. 그리고 최대 임계값(THmax)과 최소 임계값(THmin) 내에 존재하는 센싱 데이터(Vrd)만 이용하여 좌표 데이터를 산출하기 위한 알고리즘 등을 수행한다.
종래에 제안된 노이즈 필터링 방법은 센싱 데이터를 감소시키는 구조적 특성을 갖고 있기 때문에 센싱된 데이터 수에 따라 성능이 크게 좌우되는 단점을 갖는다. 예를 들어, 터치 스크린 내의 총 센싱 채널 수 증가하면 개별 채널 센싱 타이밍이 상대적으로 부족하게 된다. 따라서, 개별 채널당 센싱 데이터가 3개밖에 없는 경우, 1개의 데이터만을 이용하여 좌표 데이터를 산출하게 된다. 결국 종래 제안된 노이즈 필터링 방법을 사용하면 좌표 데이터를 산출할 때 데이터의 평균화 등과 같은 데이터 정렬 필터링 수행시 노이즈 필터링 효과가 저하되는 현상을 야기한다. 그러므로, 종래에 제안된 노이즈 필터링 방법의 필터링 효과를 안정적으로 얻기 위해서는 센싱 데이터의 수가 충분히 확보되어야 하는 구조적 한계를 갖는다.
[본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터링 개념]
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터링 방법은 센싱 데이터의 평균 임계값(THavg)을 기준으로 최대 임계값(THmax)과 최소 임계값(THmin)을 설정한다. 그리고 최대 임계값(THmax)과 최소 임계값(THmin)을 벗어난 데이터(Ivrd)가 존재하면 최대 임계값(THmax)과 최소 임계값(THmin)에 인접하거나 그 범위 내로 들어오도록 보상한다. 즉, 최대 임계값(THmax)과 최소 임계값(THmin)을 벗어난 센싱 데이터(Ivrd)가 최대 임계값(THmax)과 최소 임계값(THmin) 내에 존재하는 센싱 데이터(Vrd)와 인접하도록 보상하여 좌표 데이터를 산출할 때 수행되는 데이터의 평균화 등에 포함되도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터링 방법과 관련된 노이즈 필터링 실험결과는 도 10의 그래프를 참조한다. 도 10에서 # of sensing data는 센싱 데이터의 개수이고, Raw data는 보상 전의 센싱 데이터이며, Compensation data는 보상 후의 센싱 데이터이다. 그리고, 도 10에 도시된 실험 결과는 특정 회차에서 수행된 일부를 나타낸 그래프이므로, 이후 보상 과정이 더 진행될 경우, Raw data는 보상 전의 센싱 데이터는 원하는 범위와 인접하거나 범위 내로 존재하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터링 방법은 센싱 데이터를 감소시키지 않고 최대한 평균 임계값(THavg)에 인접하도록 위치시키기 때문에 센싱된 데이터의 수에 따라 성능이 크게 좌우되지 않는 효과가 있다. 예를 들어, 터치 스크린 내의 총 센싱 채널 수 증가하면 개별 채널 센싱 타이밍이 상대적으로 부족하게 된다. 따라서, 개별 채널당 센싱 데이터가 3개밖에 없는 경우에도 보상 과정을 통해 이에 대응되거나 유사한 개수의 데이터를 이용하여 좌표 데이터를 산출하게 된다. 결국 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터링 방법을 사용하면 데이터 손실이 적기 때문에 좌표 데이터를 산출할 때 데이터의 평균화 등과 같은 데이터 정렬 필터링 수행시 노이즈 필터링 효과가 저하되는 현상을 방지할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터링 방법은 종래에 제안된 노이즈 필터링 방법 대비 센싱 데이터의 샘플 수가 낮은 환경에서도 신호대잡음비(Signal to Noise; SNR)를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법을 개략적으로 설명하기 위한 흐름도이고, 도 12 내지 도 14는 도 11에 도시된 구동방법을 부분적으로 구체화한 흐름도들이다.
도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법은 프레임 센싱 데이터 획득부터 센싱 데이터를 이득만큼 보상하는 순으로 노이즈 필터링을 수행한다. 이하, 이해를 돕기 위해 도 1 내지 도 10을 함께 참조한다.
센싱 데이터를 획득한다(S110). 이 단계는 데이터버퍼부(41)에 의해 이루어진다. 데이터버퍼부(41)는 센싱 데이터별로 구분되도록 소팅하여 버퍼링하고 채널별로 현재 센싱된 센싱 데이터를 획득한다. 데이터버퍼부(41)는 채널별로 현재 센싱된 센싱 데이터를 프레임 단위로 획득할 수 있다.
이 단계에 의해, 데이터버퍼부(41)에는 프레임 센싱 데이터의 평균값(FrameAvg[N-1]), 프레임 센싱 데이터의 최소값(FrameMin[N-1]), 프레임 센싱 데이터의 최대값(FrameMax[N-1])을 획득하게 된다.
센싱 데이터의 평균값(FrameAvg[N-1])과 터치 임계값(TTH)을 비교한다(S120). 이 단계는 노이즈 프로파일러부(42)에 의해 이루어진다. 노이즈 프로파일러부(42)는 데이터버퍼부(41)를 통해 획득된 센싱 데이터에 대한 노이즈의 형태를 프로파일링 한다. 노이즈 프로파일러부(42)는 기 설정된 터치 임계값과 채널 내의 센싱 데이터의 평균값을 비교하고, 센싱 데이터가 터치에 해당하는지 또는 노터치에 해당하는지 유무를 판단한다. 노이즈 프로파일러부(42)는 터치가 발생한 센싱 데이터에 대해서는 제1파라미터(P_Set0)로 정의하고, 터치가 미발생한 센싱 데이터에 대해서는 제2파라미터(P_Set1)로 정의한다.
한편, 노이즈 프로파일러부(42)는 센싱 데이터가 터치에 해당하는지 또는 노터치에 해당하는지 유무에 따라 제1파라미터(P_Set0) 및 제2파라미터(P_Set1)로 정의할 때 하기와 같은 식을 사용한다.
제1파라미터(P_Set0): ｜"센싱 데이터의 평균값"｜ ＞ 터치 임계값
제2파라미터(P_Set1): ｜"센싱 데이터의 평균값"｜ ＜＝ 터치 임계값
위의 식에 따르면, 노이즈 프로파일러부(42)는 센싱 데이터의 평균 절대값이 터치 임계값보다 크면 센싱 데이터가 터치에 해당하므로 이를 제1파라미터(P_Set0)로 정의한다. 이와 달리, 노이즈 프로파일러부(42)는 센싱 데이터의 평균 절대값이 터치 임계값보다 작거나 같으면 센싱 데이터가 노터치에 해당하므로 이를 제2파라미터(P_Set1)로 정의한다.
터치 유무에 따라 제1 및 제2파라미터(P_Set0, P_Set1)를 갱신한다(S130). 이 단계는 노이즈 프로파일러부(42)에 의해 이루어진다. 노이즈 프로파일러부(42)는 센싱 데이터의 평균값(FrameAvg[N-1])이 터치 임계값(TTH)보다 크면(Y), 제1파라미터(P_Set0)를 갱신한다(S130a). 이와 달리, 노이즈 프로파일러부(42)는 센싱 데이터의 평균값(FrameAvg[N-1])이 터치 임계값(TTH)보다 작으면(N), 제2파라미터(P_Set1)를 갱신한다(S130b).
이 단계에 의해, 센싱 데이터가 입력될 때마다 현재 프레임의 상태 파라미터는 터치 유무에 따라 각각 갱신된다.
파라미터 제어를 위한 기준값(RedData)을 산출한다(S140). 이 단계는 기준값 산출부(44)에 의해 이루어진다. 기준값 산출부(44)는 N(N은 2 이상 정수)개의 센싱 데이터의 샘플을 이용하여 기준값(RefData)을 산출한다. 기준값 산출부(44)는 엔지니어링 단계나 장치의 초기 구동 시 획득한 N개의 센싱 데이터를 기준값(RefData)을 산출하기 위한 샘플로 이용할 수 있다. 기준값(RefData) 산출은 샘플로 이용되는 센싱 데이터의 중앙값(Median), 평균값 등으로 산출할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이 단계에 의해, 파라미터 제어를 위한 기준값(RedData)이 산출되는데, 산출된 기준값(RedData)은 고정되거나 특정 프레임마다 재산출될 수도 있다.
기준값(RedData)과 제1 및 제2파라미터(P_Set0, P_Set1)를 각각 비교하고 제1 또는 제2파라미터(P_Set0 또는 P_Set1)의 적용 여부를 결정한다(S150). 이 단계는 파라미터 결정부(45)에 의해 이루어진다. 파라미터 결정부(45)는 기준값(RefData)에서 제1파라미터(P_Set0) 및 제2파라미터(P_Set1)의 평균값(FrameAvg_Set0, FrameAvg_Set1)을 빼고 이들을 각각 비교하고, 제1파라미터(P_Set0) 및 제2파라미터(P_Set1) 중 어느 파라미터를 적용할지를 판단한다(S150a).
파라미터 결정부(45)는 "｜RefData - FrameAvg_Set0｜ < ｜RefData - FrameAvg_Set1｜"를 비교하고, ｜RefData - FrameAvg_Set1｜가 더 크면 제1파라미터(P_Set0)를 적용한다(S150b). 제1파라미터(P_Set0)가 적용되는 것으로 결정되면, 프레임 센싱 데이터의 평균값(FrameAvg[N-1]), 프레임 센싱 데이터의 최소값(FrameMin[N-1]), 프레임 센싱 데이터의 최대값(FrameMax[N-1])은 제1파라미터(P_Set0)에 포함된 값(FrameAvg_Set0, FrameMin_Set0, FrameMax_Set0)으로 갱신된다.
이와 달리, 파라미터 결정부(45)는 "｜RefData - FrameAvg_Set0｜ < ｜RefData - FrameAvg_Set1｜"를 비교하고, ｜RefData - FrameAvg_Set0｜가 더 크면 제2파라미터(P_Set1)를 적용한다(S150c). 제2파라미터(P_Set1)가 적용되는 것으로 결정되면, 프레임 센싱 데이터의 평균값(FrameAvg[N-1]), 프레임 센싱 데이터의 최소값(FrameMin[N-1]), 프레임 센싱 데이터의 최대값(FrameMax[N-1])은 제2파라미터(P_Set1)에 포함된 값(FrameAvg_Set1, FrameMin_Set1, FrameMax_Set1)으로 갱신된다.
파라미터가 결정되면 적용된 파라미터를 이용하여 노이즈로 판단할 데이터 영역을 정의하기 위해, 제1 및 제2모드(Mode0, Mode1)에 대한 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)을 각각 산출한다(S160). 이 단계는 파라미터 결정부(45)에 의해 이루어진다. 파라미터 결정부(45)는 제1파라미터(P_Set0) 및 제2파라미터(P_Set1) 중 적용할 파라미터가 결정되면, 결정된 파라미터를 이용하여 노이즈로 판단할 데이터 영역을 정의한다.
또한, 파라미터 결정부(45)는 제1 및 제2모드(Mode0, Mode1)에 대한 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)을 각각 산출하고 프레임마다 갱신한다. 파라미터 결정부(45)는 제1 및 제2모드(Mode0, Mode1)에 대한 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)을 각각 산출할 때 하기와 같은 식을 사용한다.
[제1모드의 최대 및 최소 임계값]
1. THmax = FrameAvg_up + (FrameAvg_up * Gain_range)
2. THmin = FrameAvg_up - (FrameAvg_up * Gain_range)
[제2모드의 최대 및 최소 임계값]
1. THmax = FrameMax_up - (FrameMax_up * Gain_range)
2. THmin = FrameMin_up + (FrameMin_up * Gain_range)
한편, 파라미터 결정부(45)는 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)을 각각 산출할 때 이득을 범위(Gain_range)로 설정하고 각각의 산출 값에 곱할 수 있다. 센싱 데이터의 보상도는 산출 값에 곱해지는 이득의 범위(Gain_range)에 따라 달라지는데, 이는 특정 수치의 범위값 또는 퍼센티지 형태로 설정될 수 있다.
센싱 데이터(SensingData)가 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)보다 작거나 큰지를 비교한다(S170). 이 단계는 노이즈 보상부(47)에 의해 이루어진다. 노이즈 보상부(47)는 센싱 데이터(SensingData)가 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)보다 작거나 큰 경우 센싱 데이터에 이득을 곱한 만큼 보상한다.
센싱 데이터(SensingData)와 최소 임계값(THmin)을 비교하고(S170a), 센싱 데이터(SensingData)보다 최소 임계값(THmin)이 크면(Y), 보상값(CompVal)은 센싱 데이터(SensingData) + (센싱 데이터(SensingData) * 이득(Gain_comp))이 된다(181).
이후, 보상값(CompVal)과 이전 프레임 평규값(FrameAvg_up)을 비교하고(182), 보상값(CompVal) >= 이전 프레임 평규값(FrameAvg_up)이면(Y), 데이터 보상값(DataComp)은 센싱 데이터(SensingData)가 된다(183). 즉, 보상을 수행하지 않는다. 이와 달리, 보상값(CompVal)과 이전 프레임 평규값(FrameAvg_up)을 비교하고(182), 보상값(CompVal) >= 이전 프레임 평규값(FrameAvg_up)이 아니면(N), 데이터 보상값(DataComp)은 보상값(CompVal)이 된다(184). 즉, 보상을 수행한다.
이와 달리, 센싱 데이터(SensingData)와 최대 임계값(THmax)을 비교하고(S170b), 센싱 데이터(SensingData)보다 최대 임계값(THmax)이 크면(Y), 보상값(CompVal)은 센싱 데이터(SensingData) - (센싱 데이터(SensingData) * 이득(Gain_comp))이 된다(185).
이후, 보상값(CompVal)과 이전 프레임 평규값(FrameAvg_up)을 비교하고(186), 보상값(CompVal) <= 이전 프레임 평규값(FrameAvg_up)이면(Y), 데이터 보상값(DataComp)은 센싱 데이터(SensingData)가 된다(187). 즉, 보상을 수행하지 않는다. 이와 달리, 보상값(CompVal)과 이전 프레임 평규값(FrameAvg_up)을 비교하고(186), 보상값(CompVal) <= 이전 프레임 평규값(FrameAvg_up)이 아니면(N), 데이터 보상값(DataComp)은 보상값(CompVal)이 된다(188). 즉, 보상을 수행한다.
그러나, 센싱 데이터(SensingData)가 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)보다 작거나 큰지를 비교하는 단계에서, 센싱 데이터(SensingData)가 최대 임계값(THmax) 및 최소 임계값(THmin)보다 작거나 크지 않은 경우(N), 데이터 보상값(DataComp)은 센싱 데이터(SensingData)가 된다(189). 즉, 보상을 수행하지 않는다.
노이즈 보상부(47)에 의해 이루어지는 센싱 데이터의 보상 단계는 센싱 데이터의 개수(SensingData(cnt))에 대응하여 수행되고, 보상하는 과정을 M(M은 1 이상 정수)회 이상 반복 수행할 수 있다. 그러나, 노이즈 보상부(47)는 센싱 데이터에 대한 보상시, 감소 또는 증가된 보상값이 평균값보다 작거나 큰 경우 더 이상 보정을 하지 않고 보상 루틴을 중단할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터를 검증하기 위해 종래 제안된 노이즈 필터들과의 시뮬레이션을 통해 다음과 같이 각각 성능을 비교 분석하였다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터와 종래 제안된 노이즈 필터들의 성능 분석 시뮬레이션 그래프이다.
본 발명에서는 성능 분석을 위해 Tx 라인에 공급되는 구동신호의 수(# of TX pulse), 즉 한 채널에서의 센싱 데이터의 수를 4~20까지 증가하며 센싱 데이터 수에 따른 각 필터의 성능을 비교 분석하였다. 성능 측정은 하기의 신호대잡음비 수식(SNRstd)을 이용하였다.
Figure pat00001
도 15에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션 결과 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터(Noise suppression filter)는 모든 영역에서 FIR 필터(FIR filter)와 Median 필터(Median filter) 대비 0.2~1dB(데시벨) 높은 신호대잡음비(SNR) 성능 나타냈다.
하지만, 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터(Noise suppression filter)와 C사에서 제안한 필터(Sorting filter)는 센싱 데이터 수에 따라 성능이 각기 다르게 나타났다. 센싱 데이터 수가 10개 이하인 경우, 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터(Noise suppression filter)는 C사에서 제안한 필터(Sorting filter) 대비 최대 0.5dB 높은 성능을 나타냈다. 반면, 센싱 데이터가 11개 이상인 경우, 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터(Noise suppression filter)는 C사에서 제안한 필터(Sorting filter) 대비 최대 0.1dB 낮은 성능을 나타냈다.
시뮬레이션을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 필터(Noise suppression filter)는 샘플 수가 낮은 환경에서 다른 노이즈 필터 대비 상대적으로 노이즈에 강인한 효과를 얻을 수 있고, 신호대잡음비(SNR)를 향상시킬 수 있음이 검증된다.
이상 본 발명은 회로 및 알고리즘의 복잡도를 낮추면서도 센싱 데이터(또는 샘픔)의 수가 낮은 환경에서 노이즈에 강인한 효과를 얻을 수 있고, 신호대잡음비(SNR)를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 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 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
TSP: 터치 스크린 30: 터치 센싱회로
40: 터치 좌표 검출부 41: 데이터버퍼부
42: 노이즈 프로파일러부 48: 노이즈 감소부
49: 좌표 계산부 46: 파라미터 제어부
47: 노이즈 보상부 44: 기준값 산출부
45: 파라미터 결정부

Claims (10)

  1. Tx 라인들과 Rx 라인들에 의해 정의되는 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린;
    상기 Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 상기 Rx 라인들을 통해 상기 터치 센서들의 전압 변화를 센싱하여 센싱 데이터를 출력하는 터치 센싱회로; 및
    상기 센싱 데이터에 대한 노이즈의 형태를 프로파일링하고, 상기 센싱 데이터가 이전 프레임값을 기초로 계산된 최대 임계값 및 최소 임계값에 인접하거나 그 범위 내로 들어오도록 상기 센싱 데이터를 보상하는 노이즈 필터링부를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 필터링부는
    기 설정된 터치 임계값과 상기 센싱 데이터의 평균값을 비교하고, 상기 센싱 데이터가 터치에 해당하는지 또는 노터치에 해당하는지 유무를 판단하고,
    터치가 발생한 센싱 데이터에 대해서는 제1파라미터로 정의하고, 터치가 미발생한 센싱 데이터에 대해서는 제2파라미터로 정의하는 노이즈 프로파일러부를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노이즈 필터링부는
    N(N은 2 이상 정수)개의 센싱 데이터의 샘플을 이용하여 기준값을 산출하는 기준값 산출부와,
    상기 기준값에서 상기 제1파라미터 및 상기 제2파라미터의 평균값을 빼고 이들을 각각 비교하고, 상기 제1파라미터 및 상기 제2파라미터 중 어느 파라미터를 적용할지가 결정되면, 결정된 파라미터를 이용하여 노이즈로 판단할 데이터 영역을 정의하는 파라미터 결정부를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 파라미터 결정부는
    결정된 파라미터를 이용하여 노이즈로 판단할 데이터 영역을 정의하기 위해 상기 최대 임계값 및 상기 최소 임계값을 제1 및 제2모드별로 각각 산출하고 프레임마다 갱신하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1모드의 최대 임계값은 이전 프레임 평균값 + 이전 프레임 평균값 * 이득으로 산출되고,
    상기 제1모드의 최소 임계값은 이전 프레임 평균값 - 이전 프레임 평균값 * 이득으로 산출되고,
    상기 제2모드의 최대 임계값은 이전 프레임 최대값 - 이전 프레임 최대값 * 이득으로 산출되고,
    상기 제2모드의 최소 임계값은 이전 프레임 최소값 - 이전 프레임 최소값 * 이득으로 산출되는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  6. 상기 노이즈 필터링부는
    상기 센싱 데이터를 상기 최대 임계값 및 상기 최소 임계값과 비교하고,
    상기 센싱 데이터가 상기 최대 임계값 및 상기 최소 임계값과 다른 경우 센싱 데이터를 보상하는 노이즈 보상부를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 노이즈 보상부는
    상기 센싱 데이터가 상기 최대 임계값 및 상기 최소 임계값에 인접하거나 그 범위 내로 들어오도록 상기 센싱 데이터와 상기 최대 임계값 및 상기 최소 임계값 간의 비교 및 보상하는 과정을 M(M은 1 이상 정수)회 이상 수행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  8. 센싱 데이터를 획득하고, 기 설정된 터치 임계값과 상기 센싱 데이터의 평균값을 비교하고, 상기 센싱 데이터가 터치에 해당하는지 또는 노터치에 해당하는지 유무를 판단하고, 터치가 발생한 센싱 데이터에 대해서는 제1파라미터로 정의하고, 터치가 미발생한 센싱 데이터에 대해서는 제2파라미터로 정의하는 단계;
    기준값을 산출하고, 상기 기준값에서 상기 제1파라미터 및 상기 제2파라미터의 평균값을 뺀 후 이들을 각각 비교하여 상기 제1파라미터 및 상기 제2파라미터 중 어느 파라미터를 적용할지가 결정하는 단계;
    결정된 파라미터를 이용하여 노이즈로 판단할 데이터 영역을 정의하기 위해 이전 프레임값을 기초로 최대 임계값 및 최소 임계값을 모드별로 각각 산출하는 단계; 및
    상기 센싱 데이터를 상기 최대 임계값 및 상기 최소 임계값과 비교하고, 상기 센싱 데이터가 상기 최대 임계값 및 상기 최소 임계값과 다른 경우 상기 센싱 데이터가 상기 최대 임계값 및 상기 최소 임계값에 인접하거나 그 범위 내로 들어오도록 상기 센싱 데이터를 보상하는 단계를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1모드의 최대 임계값은 이전 프레임 평균값 + 이전 프레임 평균값 * 이득으로 산출되고,
    상기 제1모드의 최소 임계값은 이전 프레임 평균값 - 이전 프레임 평균값 * 이득으로 산출되고,
    상기 제2모드의 최대 임계값은 이전 프레임 최대값 - 이전 프레임 최대값 * 이득으로 산출되고,
    상기 제2모드의 최소 임계값은 이전 프레임 최소값 - 이전 프레임 최소값 * 이득으로 산출되는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센싱 데이터가 상기 최대 임계값 및 상기 최소 임계값에 인접하거나 그 범위 내로 들어오도록 상기 센싱 데이터와 상기 최대 임계값 및 상기 최소 임계값 간의 비교 및 보상하는 과정을 M(M은 1 이상 정수)회 이상 수행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동 방법.
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