KR101920491B1 - 터치센서를 가지는 표시장치와 그의 ｓｎｒ 향상방법 - Google Patents

터치센서를 가지는 표시장치와 그의 ｓｎｒ 향상방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 터치센서를 가지는 표시장치는 터치 스크린을 갖는 표시패널; 상기 터치 스크린의 터치 센서들로부터 센서 노드 전압을 독출하고, 이 센서 노드 전압을 아날로그-디지털 변환하여 터치 로 데이터(touch raw data)를 생성하는 Rx 구동회로; 상기 터치 로 데이터를 필터링하여 디지털 필터링 된 데이터를 출력하는 디지털 필터링부; 상기 디지털 필터링 된 데이터를 지수함수를 포함한 지수함수 알고리즘에 적용하여 증폭하는 SNR 향상부; 및 상기 증폭을 통해 생성된 증폭 신호에 미리 정해진 임계값을 적용하여 터치 좌표값을 추출하는 터치좌표 추출부를 구비한다.

Description

터치센서를 가지는 표시장치와 그의 ＳＮＲ 향상방법{DISPLAY HAVING TOUCH SENSOR AND SIGNAL TO NOISE RATIO IMPROVEMENT METHOD THEREOF}
본 발명은 터치센서를 가지는 표시장치와 그의 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR'이라 함) 향상방법에 관한 것이다.
가전기기나 휴대용 정보기기의 경량화, 슬림화 추세에 따라 유저 입력 수단이 버튼형 스위치에서 터치 스크린으로 대체되고 있다. 터치 스크린은 다수의 터치센서들을 포함하고, 표시장치의 표시패널 상에 탑재된다. 최근에는 터치 스크린이 표시패널에 내장되는 형태도 개발되고 있다.
정전 용량 방식의 터치센서들은 상호 용량(mutual capacitance) 방식으로 구현될 수 있다. 정전 용량 방식의 터치센서들은 상호 용량을 구동시키기 위한 Tx 라인들, 이 Tx라인들과 교차되어 상호 용량의 충전량 변화를 읽어내는 Rx 라인들, 및 Tx 라인과 Rx 라인의 교차부마다 형성된 상호 용량들을 포함한다. 손가락이 터치센서의 상호 용량에 접근하면 그 전극들 사이의 전계가 차단되어 상호 용량의 충전양이 낮아진다. 따라서, 정전 용량 방식의 터치센서들은 터치 전후의 상호 용량의 충전양 변화에 따라 터치를 인식할 수 있다.
정전 용량 방식의 터치센서들은 센싱되는 전류의 변화를 감지하여 터치를 인식하기 때문에 표시장치로부터 유입되는 전기적 노이즈에 취약하다. 전기적 노이즈는 센싱 전류의 변화에 영향을 미치므로, 전류의 변화가 터치에 의한 것인지 혹은 노이즈에 의한 것인지 구분하기 어렵게 된다. 노이즈에 의한 터치 성능의 저하를 막기 위해, 현재 여러 가지의 디지털 필터가 사용되고 있다. 디지털 필터는 센싱 신호로부터 노이즈를 제거하기 위한 것이나, 노이즈 신호뿐만 아니라 터치신호까지 감쇠시키기 때문에, 그 사용이 제한적일 수밖에 없다.
부연 설명하면, 정전 용량 방식에서는 일반적으로 임계값(threshold value)을 설정하고, 이 임계값을 초과하는 신호를 터치 신호로, 반대로 임계값 이하의 신호를 노이즈로 구분한다. 그런데, 도 1과 같이 임펄스 타입의 노이즈 신호가 임계값을 초과하는 경우, 터치와 노이즈를 구분하기 어려워진다. 도 1을 살펴보면, 터치 로(raw) 데이터에 유입된 노이즈 신호가 터치 신호와 유사한 레벨을 띠고 있음을 알 수 있다. 터치와 노이즈를 구분하기 위해서는, 임계값을 적용하기 전에 디지털 필터를 이용하여 노이즈 신호를 감쇠시켜야 한다. 그런데, 도 1과 같이 노이즈 레벨이 통상의 수준을 넘어서는 경우에는 노이즈에 대한 신호 감쇠를 크게 해야 한다. 이 경우, 노이즈 신호와 함께 터치 신호도 크게 감쇠되기 때문에, 도 2와 같이 임계값을 적용하기 곤란해진다. 디지털 필터링 후에 터치 신호와 노이즈 신호의 차가 클수록(즉, SNR이 높을수록) 임계값을 이용한 터치 신호의 판별이 쉬워지는데, 도 2의 경우 터치 신호와 노이즈 신호의 차가 매우 작기 때문에(즉, SNR이 매우 낮기 때문에) 터치 신호의 판별에 어려움이 따르게 된다. 도 1 및 도 2에서, x축 및 y축은 좌표값을, z축은 신호 레벨을 각각 나타낸다.
정리하면, 터치와 노이즈를 구분하기 위해 임계값 설정 및/또는 디지털 필터링이 정전 용량 방식에 적용되고 있지만, 이것만으로는 높은 레벨로 유입되는 노이즈 신호에 대응하기 어렵다. 기존 방식으로는 임펄스 타입의 노이즈 신호 유입시 SNR을 향상시키기 어려워 터치 성능을 높이는 데 한계가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 터치 신호의 SNR을 향상시켜 터치 성능을 높일 수 있도록 한 터치센서를 가지는 표시장치와 그의 SNR 향상방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치센서를 가지는 표시장치는 터치 스크린을 갖는 표시패널; 상기 터치 스크린의 터치 센서들로부터 센서 노드 전압을 독출하고, 이 센서 노드 전압을 아날로그-디지털 변환하여 터치 로 데이터(touch raw data)를 생성하는 Rx 구동회로; 상기 터치 로 데이터를 필터링하여 디지털 필터링 된 데이터를 출력하는 디지털 필터링부; 상기 디지털 필터링 된 데이터를 지수함수를 포함한 지수함수 알고리즘에 적용하여 증폭하는 SNR 향상부; 및 상기 증폭을 통해 생성된 증폭 신호에 미리 정해진 임계값을 적용하여 터치 좌표값을 추출하는 터치좌표 추출부를 구비한다.
상기 지수함수는 아래의 수식으로 선택된다.
Figure 112011093004529-pat00001
상기 수식에서, 상기 "Y"는 상기 디지털 필터링 된 데이터의 증폭값을, 상기 "A"는 상기 지수함수의 밑을, 상기 "r"은 상기 디지털 필터링 된 데이터 각각이 입력되는 상기 지수함수의 지수를 나타낸다.
상기 지수함수의 밑을 나타내는 "A"는 한 화면분의 디지털 필터링 된 데이터의 평균값을 기반으로 결정되고; 상기 한 화면분의 디지털 필터링 된 데이터는 상기 터치 스크린의 모든 센서 노드들 또는 일정 영역의 센서 노드들로부터 취득된 터치 로 데이터를 디지털 필터링한 것을 지시한다.
상기 지수함수 알고리즘은 룩업 테이블 방식으로 구현되거나 또는, 실시간 연산 방식을 통해 구현된다.
상기 터치 스크린은 애드 온 타입, 온 셀 타입, 및 인 셀 타입 중 어느 하나로 상기 표시패널에 결합된다.
본 발명의 실시예에 따른 터치센서를 가지는 표시장치의 SNR 향상방법은 터치 스크린의 터치 센서들로부터 센서 노드 전압을 독출하고, 이 센서 노드 전압을 아날로그-디지털 변환하여 터치 로 데이터를 생성하는 단계; 상기 터치 로 데이터를 필터링하여 디지털 필터링 된 데이터를 출력하는 단계; 상기 디지털 필터링 된 데이터를 지수함수를 포함한 지수함수 알고리즘에 적용하여 증폭하는 단계; 및 상기 증폭을 통해 생성된 증폭 신호에 미리 정해진 임계값을 적용하여 터치 좌표값을 추출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 터치센서를 가지는 표시장치와 그의 SNR 향상방법은 터치 신호와 노이즈 신호의 판별 전에 디지털 필터링 된 데이터를 지수함수 알고리즘에 적용하여 증폭함으로써, 터치 신호의 SNR을 획기적으로 높인다. 이에 따라, 본 발명은 터치 신호의 레벨을 상대적으로 더 높이고 노이즈 신호의 레벨을 상대적으로 더 낮춰 터치 좌표의 정확한 추출이 가능케 함으로써, 터치 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 터치 신호와 노이즈 신호가 유사한 레벨을 갖는 경우를 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 대해 디지털 필터를 적용했을 때 그 결과를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도.
도 4 내지 도 6은 터치 스크린과 표시패널의 다양한 실시예들을 보여 주는 도면들.
도 7은 터치 성능을 높일 수 있는 터치 콘트롤러의 세부 구성을 보여주는 도면.
도 8은 터치 로 데이터의 터치 신호와 노이즈 신호를 보여주는 도면.
도 9는 디지털 필터링 된 터치 신호와 노이즈 신호를 보여주는 도면.
도 10은 지수함수에 의한 신호 증폭을 통해 터치 신호의 SNR이 향상된 것을 보여주는 도면.
도 11은 지수함수에서 디지털 필터링 된 값에 따라 그 증폭도가 달라지는 것을 보여주는 도면.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 터치 성능을 향상시킬 수 있는 터치센서를 가지는 표시장치의 SNR 향상방법을 보여주는 도면.
이하, 도 3 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여준다. 그리고, 도 4 내지 도 6은 터치 스크린과 표시패널의 다양한 실시예들을 보여준다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(DIS), 디스플레이 구동회로(202,204), 타이밍 콘트롤러(400), 터치 스크린(TSP), 터치 스크린 구동회로(302,304), 터치 콘트롤러(306) 등을 포함한다.
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 표시소자 기반으로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시소자의 일 예로서 표시장치를 액정표시소자 중심으로 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.
표시패널(DIS)은 두 장의 기판들 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.
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. 이 경우에, 블랙매트릭스와 컬러필터는 표시패널(DIS)의 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 배면에는 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(202)와, 스캔 구동회로(204)를 포함하여 입력 영상의 비디오 데이터전압을 픽셀들에 기입한다. 데이터 구동회로(202)는 타이밍 콘트롤러(400)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 출력한다. 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다. 스캔 구동회로(204)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(DIS)의 픽셀 라인을 선택한다.
타이밍 콘트롤러(400)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(202)와 스캔 구동회로(204)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 디스플레이 타이밍 제어신호들을 발생한다. 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. 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다.
터치 스크린(TSP)은 도 4와 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 접합되어 애드 온 타입(Add-on type)으로 구현되거나, 도 5와 같이 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 형성되어 온 셀 타입(On-cell type)으로 구현될 수 있다. 또한, 터치 스크린(TSP)은 도 6과 같이 표시패널(DIS) 내에서 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부기판에 형성될 수 있다. 도 4 내지 도 6에서 "PIX"는 액정셀의 화소전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다.
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 센서 노드들을 포함한다.
터치 스크린 구동회로는 Tx 구동회로(302)와, Rx 구동회로(304)를 포함한다. 이러한 터치 스크린 구동회로는 Tx 라인들(T1~Tj)에 터치 구동펄스를 공급하고 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 센서 노드의 전압을 센싱하여 디지털 데이터로 변환한다. Tx 구동회로(302)와 Rx 구동회로(304)는 하나의 ROIC(Read-out IC) 내에 집적될 수 있다.
Tx 구동회로(302)는 터치 콘트롤러(306)로부터 입력된 셋업신호에 응답하여 터치 구동펄스를 출력할 Tx 채널을 설정한다. 그리고 Tx 구동회로(302)는 센싱 시간마다 셋업신호에 따라 설정된 Tx 채널과 연결된 Tx 라인들(T1~Tj)에 터치 구동펄스를 공급한다.
Rx 구동회로(304)는 터치 콘트롤러(306)로부터 입력된 셋업신호에 응답하여 센서 노드 전압을 수신할 Rx 채널을 설정한다. Rx 구동회로(304)는 셋업신호에 따라 설정된 Rx 채널과 연결된 Rx 라인(R1~Ri)을 통해 센서 노드의 전압을 수신하고, 그 센서 노드의 전압을 샘플링한다. Rx 구동회로(304)는 샘플링된 센서 노드 전압을 아날로그-디지털 변환하여 터치 로 데이터(touch raw data)를 발생하고, 그 터치 로 데이터를 터치 콘트롤러(306)로 전송한다.
터치 콘트롤러(306)는 I2C 버스, SPI(serial peripheral interface), 시스템 버스(System bus) 등의 인터페이스를 통해 Tx 구동회로(302)와 Rx 구동회로(304)에 연결된다. 터치 콘트롤러(306)는 셋업 신호를 Tx 구동회로(302)와 Rx 구동회로(304)에 공급하여 터치 구동펄스가 출력될 Tx 채널을 설정하고 센서 노드의 전압이 읽혀질 Rx 채널을 선택한다. 터치 콘트롤러(306)는 Rx 구동회로(304)에 내장된 샘플링 회로의 샘플링 타이밍을 제어하기 위한 스위치 제어신호를 Rx 구동회로(304)에 공급하여 센서 노드 전압의 샘플링 타이밍을 제어한다. 터치 콘트롤러(306)는 Rx 구동회로(304)에 내장된 아날로그-디지털 변환기에 ADC 클럭을 공급하여 센서 노드 전압의 디지털 변환 타이밍을 제어한다.
터치 콘트롤러(306)는 Rx 구동회로(304)로부터 입력되는 터치 로 데이터를 디지털 필터링한 후, 디지털 필터링 된 데이터를 지수함수 알고리즘를 통해 증폭함으로써 터치 신호의 SNR을 향상시킨다. 터치 신호의 SNR이 높아지면 그만큼 터치 좌표의 추출이 정확해지며, 그 결과 터치 성능이 향상될 수 있다. 터치 성능을 높일 수 있는 터치 콘트롤러(306)의 세부 구성에 대해서는 도 7을 통해 상세히 후술한다.
도 7은 터치 성능을 높일 수 있는 터치 콘트롤러(306)의 세부 구성을 보여준다. 도 8은 터치 로 데이터의 터치 신호와 노이즈 신호를 보여주고, 도 9는 디지털 필터링 된 터치 신호와 노이즈 신호를 보여준다. 도 10은 지수함수에 의한 신호 증폭을 통해 터치 신호의 SNR이 향상된 것을 보여준다. 그리고, 도 11은 지수함수에서 디지털 필터링 된 값에 따라 그 증폭도가 달라지는 것을 보여준다.
도 7을 참조하면, 터치 콘트롤러(306)는 디지털 필터링부(3061), SNR 향상부(3062), 및 터치좌표 추출부(3063)를 포함한다.
디지털 필터링부(3061)는 Rx 구동회로(304)로부터 입력되는 터치 로 데이터(touch raw data)를 디지털 필터링한다. 디지털 필터링부(3061)에서 채용할 수 있는 디지털 필터에는 평균값 필터, 가우시안 필터등이 있으며, 이 외에도 공지의 다양한 필터들이 사용될 수 있다.
Rx 구동회로(304)로부터 입력되는 터치 로 데이터에는 도 8과 같이 터치 신호와 임펄스 타입의 노이즈 신호가 포함되어 있다. 이 노이즈 신호는 터치 신호와 유사한 레벨을 띠고 있다. 터치와 노이즈를 구분하기 위해서는, 임계값을 적용하기 전에 디지털 필터를 이용하여 노이즈 신호를 감쇠시켜야 한다. 디지털 필터링된 노이즈 신호와 터치 신호는 도 9에 도시된 바와 같다. 디지털 필터링된 터치 신호는 터치 중심점을 기준으로 그 값이 순차적으로 줄어들어 디프런셜(differential)한 특성을 갖는다. 터치 신호와 노이즈 신호의 차이는 디지털 필터링 전에 비해 디지털 필터링 후에 커진다. 이러한 차이는 터치 신호의 디프런셜한 특성이 두드러질수록 커진다. 다만, 터치 신호와 노이즈 신호의 차가 터치 신호의 판별에 용이할 정도로 크지 않기 때문에, 이 단계에서 임계값을 적용하기는 곤란하다. 도 8 내지 도 10에서, x축 및 y축은 좌표값을, z축은 신호 레벨을 각각 나타낸다.
SNR 향상부(3062)는 디지털 필터링부(3061)로부터 디지털 필터링 된 데이터를 입력받고, 이 디지털 필터링 된 데이터를 지수함수 알고리즘에 적용하여 증폭한다. 지수함수 알고리즘을 구성하는 지수함수는 아래의 수학식 1로 선택될 수 있다.
Figure 112011093004529-pat00002
수학식 1에서, "Y"는 디지털 필터링 된 데이터의 증폭값을, "A"는 지수함수의 밑을, "r"은 디지털 필터링 된 데이터 각각이 입력되는 지수함수의 지수를 나타낸다.
지수함수의 밑을 나타내는 "A"는 한 화면분의 디지털 필터링 된 데이터의 평균값을 기반으로 결정될 수 있다. 여기서, 한 화면분의 디지털 필터링 된 데이터란 터치 스크린의 모든 센서 노드들 또는 일정 영역의 센서 노드들로부터 취득된 터치 로 데이터를 디지털 필터링한 것을 의미한다. "A"는 1이 아닌 양의 실수 중 어느 하나로 선택될 수 있다.
이러한 지수함수를 이용하여 디지털 필터링 된 데이터를 증폭하면, 도 10과 같이 터치 신호는 노이즈 신호에 비해 그 증폭도가 훨씬 커지게 되어 터치 신호의 SNR이 증폭 전에 비해 획기적으로 향상된다. 도 10은 도 11과 같이 지수함수의 밑(A)이 "2.1"로 선택된 지수함수에 도 9의 디지털 필터링 된 터치 신호와 노이즈 신호가 입력되어 증폭된 것을 나타낸다. 도 10을 참조하면, 디지털 필터링 된 노이즈 신호의 중심값 "1.8"은 지수함수에 의해 "3.8"로 증폭되는 데 비해, 디지털 필터링 된 터치 신호의 중심값 "4.84"는 지수함수에 의해 "36.2"로 증폭된다. 이는 도 11의 지수함수 그래프에서 충분히 예측할 수 있다. 도 11에서 x축은 디지털 필터링 된 데이터값을, y축은 신호의 증폭값을 각각 나타낸다. 도 11을 참조하면, 신호의 증폭값은 디지털 필터링 된 데이터값이 증가될수록 지수함수적으로 증가되고 있음을 알 수 있다. 즉, 신호의 증폭값은 도 11의 A1 구간에 비해 A2 구간에서 그 증가도가 더 가파르다.
지수함수를 포함한 지수함수 알고리즘은 룩업 테이블 방식으로 구현될 수 있으며, 또한 실시간 연산 방식을 통해 구현될 수도 있다.
터치좌표 추출부(3063)는 SNR 향상부(3062)로부터 증폭된 신호를 입력받는다. 증폭된 신호를 살펴보면, 도 10과 같이 터치 신호의 SNR이 획기적으로 향상되었음을 알 수 있다. 즉, 증폭된 신호에서, 터치 신호와 노이즈 신호의 차는 임계값을 적용하여 터치 신호를 판별하기에 용이할 정도로 매우 크다. 터치좌표 추출부(3063)는 도 10과 같이 적절한 임계값(Threshold value)을 적용하여, 임계값보다 큰 증폭 신호를 터치 신호로 판별한다. 그리고, 터치좌표 추출부(3063)는 내장된 터치좌표 추출 알고리즘을 실행하여 터치 좌표값을 추출한 후, 그 터치 좌표값을 HID 포맷의 디지털 터치 데이터(HIDxy)로서 외부의 호스트 시스템으로 전송된다. 그러면, 호스트 시스템은 입력되는 터치 좌표값과 연계된 응용 프로그램을 실행한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 터치 성능을 향상시킬 수 있는 터치센서를 가지는 표시장치의 SNR 향상방법을 보여준다.
도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 터치센서를 가지는 표시장치의 SNR 향상방법은 터치 센서들로부터 얻어진 센서 노드 전압을 아날로그-디지털 변환하여 터치 로 데이터(touch raw data)를 생성한다.(S10)
본 발명에 따른 터치센서를 가지는 표시장치의 SNR 향상방법은 공지의 다양한 필터링 기법을 이용하여 터치 로 데이터를 디지털 필터링한다.(S20)
본 발명에 따른 터치센서를 가지는 표시장치의 SNR 향상방법은 디지털 필터링 된 데이터를 지수함수를 포함한 지수함수 알고리즘에 적용하여 증폭한다.(S30) 지수함수를 이용하여 디지털 필터링 된 데이터를 증폭하면, 터치 신호는 노이즈 신호에 비해 그 증폭도가 훨씬 커지게 되어 터치 신호의 SNR이 증폭 전에 비해 획기적으로 향상된다.
본 발명에 따른 터치센서를 가지는 표시장치의 SNR 향상방법은 SNR이 향상된 증폭 신호에 적절한 임계값을 적용하여, 임계값보다 큰 증폭 신호를 터치 신호로 판별한다. 그리고, 내장된 터치좌표 추출 알고리즘을 실행하여 터치 좌표값을 추출한다.(S40)
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치센서를 가지는 표시장치와 그의 SNR 향상방법은 터치 신호와 노이즈 신호의 판별 전에 디지털 필터링 된 데이터를 지수함수 알고리즘에 적용하여 증폭함으로써, 터치 신호의 SNR을 획기적으로 높인다. 이에 따라, 본 발명은 터치 신호의 레벨을 상대적으로 더 높이고 노이즈 신호의 레벨을 상대적으로 더 낮춰 터치 좌표의 정확한 추출이 가능케 함으로써, 터치 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
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
202 : 데이터 구동회로 204 : 스캔 구동회로
302 : Tx 구동회로 304 : Rx 구동회로
306 : 터치 콘트롤러 400 : 타이밍 콘트롤러
3061 : 디지털 필터링부 3062 : SNR 향상부
3063 : 터치좌표 추출부

Claims (8)

  1. 터치 스크린을 갖는 표시패널;
    상기 터치 스크린의 터치 센서들로부터 센서 노드 전압을 독출하고, 이 센서 노드 전압을 아날로그-디지털 변환하여 터치 로 데이터(touch raw data)를 생성하는 Rx 구동회로;
    상기 터치 로 데이터를 필터링하여 디지털 필터링 된 데이터를 출력하는 디지털 필터링부;
    상기 디지털 필터링 된 데이터를 지수함수를 포함한 지수함수 알고리즘에 적용하여 증폭하는 SNR 향상부; 및
    상기 증폭을 통해 생성된 증폭 신호에 미리 정해진 임계값을 적용하여 터치 좌표값을 추출하는 터치좌표 추출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지수함수는 아래의 수식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치.
    Figure 112011093004529-pat00003

    상기 수식에서, 상기 "Y"는 상기 디지털 필터링 된 데이터의 증폭값을, 상기 "A"는 상기 지수함수의 밑을, 상기 "r"은 상기 디지털 필터링 된 데이터 각각이 입력되는 상기 지수함수의 지수를 나타낸다.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지수함수의 밑을 나타내는 "A"는 한 화면분의 디지털 필터링 된 데이터의 평균값을 기반으로 결정되고;
    상기 한 화면분의 디지털 필터링 된 데이터는 상기 터치 스크린의 모든 센서 노드들 또는 일정 영역의 센서 노드들로부터 취득된 터치 로 데이터를 디지털 필터링한 것을 지시하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지수함수 알고리즘은 룩업 테이블 방식으로 구현되거나 또는, 실시간 연산 방식을 통해 구현되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 스크린은 애드 온 타입, 온 셀 타입, 및 인 셀 타입 중 어느 하나로 상기 표시패널에 결합되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치.
  6. 터치 스크린의 터치 센서들로부터 센서 노드 전압을 독출하고, 이 센서 노드 전압을 아날로그-디지털 변환하여 터치 로 데이터를 생성하는 단계;
    상기 터치 로 데이터를 필터링하여 디지털 필터링 된 데이터를 출력하는 단계;
    상기 디지털 필터링 된 데이터를 지수함수를 포함한 지수함수 알고리즘에 적용하여 증폭하는 단계; 및
    상기 증폭을 통해 생성된 증폭 신호에 미리 정해진 임계값을 적용하여 터치 좌표값을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치의 SNR 향상방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 지수함수는 아래의 수식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치의 SNR 향상방법.
    Figure 112011093004529-pat00004

    상기 수식에서, 상기 "Y"는 상기 디지털 필터링 된 데이터의 증폭값을, 상기 "A"는 상기 지수함수의 밑을, 상기 "r"은 상기 디지털 필터링 된 데이터 각각이 입력되는 상기 지수함수의 지수를 나타낸다.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 지수함수의 밑을 나타내는 "A"는 한 화면분의 디지털 필터링 된 데이터의 평균값을 기반으로 결정되고;
    상기 한 화면분의 디지털 필터링 된 데이터는 상기 터치 스크린의 모든 센서 노드들 또는 일정 영역의 센서 노드들로부터 취득된 터치 로 데이터를 디지털 필터링한 것을 지시하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치의 SNR 향상방법.
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