KR102024781B1 - 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 터치 원시 데이터를 출력하는 터치 센싱회로; 및 터치 원시 데이터를 영역별로 정의하고 영역별로 필터링 강도를 달리하고 터치 입력 위치에 대한 좌표를 계산하는 터치 좌표 검출부를 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 스크린 패널의 각 센서 노드를 설정하고, 구동신호를 출력하고, 터치 스크린 패널의 상호 용량의 변화를 센싱하고 데이터를 이진화하는 등의 과정이 진행된다.
한편, 정전 용량 방식 등의 터치 센서는 다양한 원인에 의해 노이즈가 발생하는바 이를 제거하고 터치 센싱에 대한 성능과 균일도를 향상을 향상시키기 위해 다양한 필터들을 사용한다. 그런데, 종래에는 터치 센싱에 대한 성능과 균일도를 향상을 향상시킬 목적에만 치우쳐 유효 터치 영역은 물론 비유효 터치 영역에도 동일하고 과도한 필터링을 사용함에 따라 부차적인 문제가 유발되고 있어 이의 개선이 요구된다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 터치 경계 영역에 나타나는 신호의 왜곡 현상을 최소화하고 선형성을 증가시키면서 데이터의 처리량(또는 열화 현상)을 감소시킬 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 터치 원시 데이터를 출력하는 터치 센싱회로; 및 터치 원시 데이터를 영역별로 정의하고 영역별로 필터링 강도를 달리하고 터치 입력 위치에 대한 좌표를 계산하는 터치 좌표 검출부를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치를 제공한다.
터치 좌표 검출부는 터치 원시 데이터를 분석하여 터치 원시 데이터가 존재하는 유효 터치 영역, 터치 원시 데이터가 비존재하는 비유효 터치 영역 및 유효 터치 영역과 비유효 터치 영역 사이에 존재하는 경계 영역을 정의하는 필터링 영역 정의부와, 유효 터치 영역, 비유효 터치 영역 및 경계 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링 강도를 달리하는 필터링부와, 영역별로 필터링된 터치 원시 데이터에 식별 번호를 부여하고 터치 입력 위치에 대한 좌표를 계산하는 좌표 계산부를 포함할 수 있다.
필터링부는 비유효 터치 영역 및 유효 터치 영역보다 경계 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링 강도를 높게 할 수 있다.
필터링부는 비유효 터치 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링을 미수행할 수 있다.
필터링부는 경계 영역을 기준으로 비유효 터치 영역의 터치 원시 데이터의 수보다 유효 터치 영역에 위치하는 터치 원시 데이터의 수가 많으면 경계 영역과 인접하는 유효 터치 영역의 터치 원시 데이터에 높은 가중치를 두고 필터링을 할 수 있다.
필터링부는 경계 영역을 기준으로 비유효 터치 영역의 터치 원시 데이터의 수와 유효 터치 영역에 위치하는 터치 원시 데이터의 수가 같으면 경계 영역과 인접하는 유효 터치 영역과 비유효 터치 영역의 터치 원시 데이터에 높은 가중치를 두고 필터링을 할 수 있다.
필터링부는 경계 영역을 기준으로 비유효 터치 영역의 터치 원시 데이터의 수가 유효 터치 영역에 위치하는 터치 원시 데이터의 수보다 많으면 경계 영역과 인접하는 유효 터치 영역과 비유효 터치 영역의 터치 원시 데이터에 높은 가중치를 두고 필터링을 할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린의 Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 Rx 라인들을 통해 터치 센서들의 전압 변화를 센싱하여 터치 원시 데이터를 수득하는 단계; 터치 원시 데이터를 분석하여 터치 원시 데이터가 존재하는 유효 터치 영역, 터치 원시 데이터가 비존재하는 비유효 터치 영역 및 유효 터치 영역과 비유효 터치 영역 사이에 존재하는 경계 영역을 정의하고 유효 터치 영역, 비유효 터치 영역 및 경계 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링 강도를 결정하고 달리하는 단계; 및 영역별로 필터링된 터치 원시 데이터에 식별 번호를 부여하고 터치 입력 위치에 대한 좌표를 계산하는 단계를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법을 제공한다.
필터링 강도를 결정하고 달리하는 단계는 비유효 터치 영역 및 유효 터치 영역보다 경계 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링 강도를 높게 할 수 있다.
필터링 강도를 결정하고 달리하는 단계는 비유효 터치 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링을 미수행할 수 있다.
본 발명은 터치 영역의 신호의 왜곡이 발생하기 쉬운 위치와 어려운 위치에 각기 다른 필터링을 적용하여 신호의 왜곡 현상을 최소화하고 선형성을 증가시키면서 데이터의 처리량(또는 열화 현상)을 감소시킬 수 있는 터치 센서를 갖는 전자장치와 이의 구동 방법을 제공하는 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 비교예의 필터링 방법에 의한 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 적응적 스므딩 필터의 필터링 개념을 설명하기 위한 도면.
도 8은 경계 영역에 위치하는 터치 센서의 예시를 나타낸 도면.
도 9는 영역별 필터링 조건을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법에 대한 개략적인 흐름도.
도 11은 영역별 필터링 강도 결정에 대한 구체적인 흐름도.
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 도면들이고, 도 6은 비교예의 필터링 방법에 의한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
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 액정표시패널(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 입력 위치의 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 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 누적하고, 그 커패시터의 전압을 아날로그-디지털 변환기(Analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 이용하여 디지털 데이터로 변환하여 그 디지털 데이터를 터치 원시 데이터(Touch raw data)로서 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 필터링 영역 정의부(42), 필터링부(44) 및 좌표 계산부(46) 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.
필터링 영역 정의부(42)는 터치 원시 데이터를 분석하여 터치 원시 데이터가 존재하는 유효 터치 영역, 터치 원시 데이터가 비존재하는 비유효 터치 영역 및 유효 터치 영역과 비유효 터치 영역 사이에 존재하는 경계 영역을 각각 정의한다. 필터링부(44)는 필터링 영역 정의부(42)에 의해 영역별로 정의된 터치 원시 데이터에 대해 필터링 강도를 달리한다. 도면에서는 이해를 돕기 위해 필터링 영역 정의부(42)와 필터링부(44)를 구분하였지만 이는 하나의 필터링부로 통합될 수 있다.
좌표 계산부(46)는 노이즈 등의 성분이 필터링된 터치 원시 데이터에 대한 좌표를 계산한다. 좌표 계산부(46)는 필터링 영역 정의부(42) 및 필터링부(44)를 거쳐 수신된 터치 원시 데이터들을 기 설정된 터치 임계값과 비교한다. 좌표 계산부(46)는 터치 원시 데이터들 중 터치 임계값 이상만 터치 센서들(Cts)로부터 수득된 터치 데이터로 판단한다.
좌표 계산부(46)는 터치 임계값 이상의 터치 원시 데이터들 각각에 식별 번호를 부여하고 터치 입력 위치들 각각에 대한 좌표를 계산하고, 각각의 식별 번호와 좌표 정보(XY)를 호스트 시스템(50)으로 전송한다.
한편, 비교예의 터치 센서를 갖는 전자장치는 도 6과 같이 터치 스크린(TSP)에 터치 영역(TA)이 발생하면, 유효 터치 영역(VTA), 비유효 터치 영역(ITA) 및 경계 영역(BTA)에 존재하는 터치 원시 데이터에 대해 모두 동일한 필터링을 수행하였다. 예컨대, 비교예의 터치 센서를 갖는 전자장치는 유효 터치 영역(VTA), 비유효 터치 영역(ITA) 및 경계 영역(BTA)에 대한 구분없이 "2"라는 필터링 강도로 필터링을 수행한다.
그런데, 비교예와 같은 방식으로 필터링 방법 중 하나인 스므딩 필터(Smoothing Filter)를 수행하면, 선을 그릴(Line Drawing) 때 발생하는 지터 노이즈(Jitter Noise)로 인하여 선의 블록화 현상(Line Block) 등과 같은 신호의 왜곡 현상이 발생하게 된다. 따라서, 비교예와 같은 방식은 영역의 구분없이 모두 동일한 필터링 강도값 "2"를 받게 되므로 스므딩 필터 수행시 데이터의 처리량 증가에 따른 열화와 더불어 다른 터치 알고리즘 수행시에도 영향을 미친다.
본 발명의 실시예는 이를 개선하기 위해 영역별 필터링 강도를 달리하여 선형성을 증가시키면서 데이터의 처리량(또는 열화 현상)을 감소시킬 수 있는 적응적 스므딩 필터를 구성하는 필터링 영역 정의부(42)와 필터링부(44)를 제안하는데, 이에 대한 설명은 이하에서 다룬다.
이하, 도 1, 도 7 내지 도 9를 참조하여 적응적 스므딩 필터를 구성하는 필터링 영역 정의부(42)와 필터링부(44)에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 적응적 스므딩 필터의 필터링 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 경계 영역에 위치하는 터치 센서의 예시를 나타낸 도면이며, 도 9는 영역별 필터링 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이 터치 스크린(TSP)에 터치 영역(TA)이 발생하면, 필터링 영역 정의부(42)는 터치 영역(TA)의 내부에만 존재하는 터치 원시 데이터를 유효 터치 영역(VTA)의 데이터로 정의한다. 필터링 영역 정의부(42)는 터치 영역(TA)의 외부에만 존재하는 터치 원시 데이터를 비유효 터치 영역(ITA)의 데이터로 정의한다. 필터링 영역 정의부(42)는 터치 영역(TA)의 내부와 외부에 사이에 존재하는 터치 원시 데이터를 경계 영역(BTA)의 데이터로 정의한다.
필터링 영역 정의부(42)는 터치 원시 데이터의 군집성을 분석하고 터치 원시 데이터에 대한 군집성을 갖는 영역을 유효 터치 영역(VTA)으로 정의한다. 또한, 필터링 영역 정의부(42)는 터치 원시 데이터의 군집성을 분석하고 터치 원시 데이터에 대한 군집성을 갖지 않는 영역을 비유효 터치 영역(ITA)으로 정의한다. 또한, 필터링 영역 정의부(42)는 터치 원시 데이터의 군집성을 분석하고 터치 원시 데이터의 군집성이 유효 터치 영역보다 낮고 비유효 터치 영역보다 높은 영역을 경계 영역(BTA)으로 정의한다. 필터링 영역 정의부(42)는 유효 터치 영역(VTA)과 비유효 터치 영역(ITA)을 정의하고 이들 사이의 영역을 경계 영역(BTA)으로 정의하는 등 다양한 방식으로 유효 터치 영역(VTA), 비유효 터치 영역(ITA) 및 경계 영역(BTA)을 정의할 수 있으므로 위의 설명에 한정되지 않는다.
도 8에 도시된 바와 같이 유효 터치 영역(VTA)의 터치 원시 데이터(q0 ~ q2)는 경계 영역(BTA)을 기준으로 터치 영역(TA)의 내부에 위치하는 터치 센서로부터 수득 된다. 비유효 터치 영역(ITA)의 터치 원시 데이터(p0 ~ p2)는 경계 영역(BTA)을 기준으로 터치 영역(TA)의 외부에 위치하는 터치 센서로부터 수득 된다. 경계 영역(BTA)의 터치 원시 데이터(q0, p0 또는 p0 및 p0)는 터치 영역(TA)의 내부 또는 외부에 인접하는 터치 센서로부터 수득 된다.
한편, 터치 스크린(TSP)에 터치 영역(TA)이 발생하였을 때 지터 노이즈의 발생 빈도, 양 및 크기는 경계 영역(BTA) > 유효 터치 영역(VTA) > 비유효 터치 영역(ITA)의 순으로 나타난다. 즉, 경계 영역(BTA)의 경우 신호의 왜곡 현상이 생기기 쉬운 영역에 해당한다.
위와 같이 지터 노이즈는 영역별로 다르게 나타나므로, 필터링부(44)는 필터링 영역 정의부(42)에 의해 정의된 영역별로 터치 원시 데이터에 대한 필터링 강도를 달리한다. 필터링부(44)는 비유효 터치 영역(ITA) 및 유효 터치 영역(VTA)보다 경계 영역(BTA)에 대한 필터링 강도를 높게 한다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이 필터링부(44)는 경계 영역(BTA)에 대한 필터링 강도값을 "2"로 설정하고, 유효 터치 영역(VTA)에 대한 필터링 강도값을 "1"로 설정하고, 비유효 터치 영역(ITA)에 대한 필터링 강도값을 "0"으로 설정한 후 필터링을 수행한다. 한편, 비유효 터치 영역(ITA)의 경우 필터링 강도값이 "0"으로 설정되는데, 이는 필터링을 미수행한다는 의미이다. 한편, 필터링이 미수행되는 영역에 위치하는 터치 원시 데이터는 선형성 증가 및 개선을 위해 이후의 좌표 계산시 삭제되거나 무시될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
터치 영역(TA)이 발생하였을 때, 본 발명의 실시예와 같이 영역별로 필터링 강도값을 달리하게 되면 모든 영역에 대해 동일한 필터링 강도값을 설정하고 필터링을 수행할 때보다 데이터의 처리량(또는 열화 현상)을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 경계 영역(BTA)에는 유효 터치 영역(VTA) 및 비유효 터치 영역(ITA)에 중첩하는 터치 원시 데이터가 존재한다. 필터링부(44)는 이들의 위치별 터치 원시 데이터의 수를 분석하고 어느 영역에 더 가깝게 존재하는지의 여부에 따라 가중치를 달리하며 필터링을 할 수 있는데, 이를 구체적으로 설명하면 다음의 도 9와 같다.
경계 영역(BTA)에 중첩하는 터치 원시 데이터는 (a) 내지 (c)를 예로 들 수 있다. (a) 내지 (c)는 경계 영역(BTA)에 존재하는 터치 원시 데이터에 해당하므로 필터링 강도값(TAS)은 "2"로 설정된다. 그러나, (a) 내지 (c)는 다음과 같이 가중치가 부여되는 터치 원시 데이터의 대상이 구분된다.
(a)는 경계 영역(BTA)을 기준으로 비유효 터치 영역(ITA)보다 유효 터치 영역(VTA)에 위치하는 터치 원시 데이터의 수가 많은 필터 탭을 나타낸다.(p0 < p1 ~ p3) 이 경우, 필터링부(44)는 경계 영역(BTA)과 인접하는 유효 터치 영역(VTA)의 터치 원시 데이터(p1 ~ p3)에 높은 가중치를 두고 필터링을 한다.
(b)는 경계 영역(BTA)을 기준으로 비유효 터치 영역(ITA)의 터치 원시 데이터의 수와 유효 터치 영역(VTA)에 위치하는 터치 원시 데이터의 수가 같은 필터 탭을 나타낸다.(p0 ~ p1 = p2 ~ p3) 이 경우, 필터링부(44)는 경계 영역(BTA)과 인접하는 유효 터치 영역(VTA)과 비유효 터치 영역(ITA)의 터치 원시 데이터(p1, p2 또는 p1 ~ p2)에 높은 가중치를 두고 필터링을 한다.
(c)는 경계 영역(BTA)을 기준으로 비유효 터치 영역(ITA)의 터치 원시 데이터의 수가 유효 터치 영역(VTA)에 위치하는 터치 원시 데이터의 수보다 많은 필터 탭을 나타낸다.(p0 ~ p2 > p3) 이 경우, 필터링부(44)는 경계 영역(BTA)과 인접하는 유효 터치 영역(VTA)과 비유효 터치 영역(ITA)의 터치 원시 데이터(p2, p3 또는 p2 ~ p3)에 높은 가중치를 두고 필터링을 한다.
한편, 경계 영역(BTA)을 기준으로 유효 터치 영역(VTA) 또는 비유효 터치 영역(ITA)에 위치하는 터치 원시 데이터가 존재한다. 필터링부(44)는 필터 탭의 위치를 이동시켜 이들에 대한 필터링을 할 수 있는데, 이를 구체적으로 설명하면 다음의 도 9와 같다.
비유효 터치 영역(ITA) 또는 유효 터치 영역(VTA)에 위치하고 경계 영역(BTA)에 접하는 터치 원시 데이터는 (d) 및 (e)를 예로 들 수 있다. (d) 및 (e)는 비유효 터치 영역(ITA) 및 유효 터치 영역(VTA)에 구분되어 존재하므로 필터링 강도값(TAS)은 "1"로 설정된다. (e)와 달리 (d)는 경계 영역(BTA)을 벗어나 비유효 터치 영역(ITA)에 존재하더라도 터치 영역에 포함된 것으로 볼 수 있다. 예컨대, 멀티 터치가 이루어진 경우 경계 영역의 중첩이 이루어질 수 있기 때문이다. 따라서, 필터 탭은 비유효 터치 영역(ITA)에 위치하는 터치 원시 데이터나 유효 터치 영역(VTA)에 위치하는 터치 원시 데이터 중 하나 또는 둘의 영역에 위치할 수 있다. 이 경우, 필터링부(44)는 필터링이 적용되는 필터 탭의 위치를 이동시키며 (d) 및 (e)를 동일한 가중치를 두고 필터링을 하거나 (e)만 가중치를 두고 필터링을 한다.
한편, 경계 영역(BTA)과 접하지 않고 이격된 위치에 존재하는 비유효 터치 영역(ITA)에 위치하는 터치 원시 데이터의 경우 앞서 설명한 바와 같이 필터링을 미수행한다. 즉, 필터링 강도값(TAS)은 "0"으로 설정된다.
앞서 설명된 예시들에 대한 수식을 표로 나타내면 하기와 같다. 하기 표 1에서 TAS는 필터링 강도값이고, Touch 영역은 유효 터치 영역(VTA)이고, Non-Touch 영역은 비유효 터치 영역(ITA)이고, Filter Tab은 필터 탭이다.
[표 1]
Figure 112013003670644-pat00001
이하, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법에 대해 설명한다. 다만, 설명의 이해를 돕기 위해 도 1 내지 도 9를 함께 참조한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법에 대한 개략적인 흐름도이고, 도 11은 영역별 필터링 강도 결정에 대한 구체적인 흐름도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법은 터치 원시 데이터를 수득하는 단계(S110), 영역별 필터링 강도를 결정하고 달리하는 단계(S120) 및 터치 입력 위치에 대한 좌표를 계산하는 단계(S130)의 순으로 진행된다.
터치 원시 데이터를 수득하는 단계(S110)는 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린(TSP)의 Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 Rx 라인들을 통해 터치 센서들의 전압 변화를 센싱하여 터치 원시 데이터를 수득하는 단계이다.
영역별 필터링 강도를 결정하고 달리하는 단계(S120)는 터치 원시 데이터를 분석하여 터치 원시 데이터가 존재하는 유효 터치 영역(VTA), 터치 원시 데이터가 비존재하는 비유효 터치 영역(ITA) 및 유효 터치 영역과 비유효 터치 영역 사이에 존재하는 경계 영역(BTA)을 정의하고 유효 터치 영역(VTA), 비유효 터치 영역(ITA) 및 경계 영역(BTA)에 대한 필터링 강도를 달리하는 단계이다.
터치 입력 위치에 대한 좌표를 계산하는 단계(S130)는 영역별로 필터링된 터치 원시 데이터에 식별 번호를 부여하고 터치 입력 위치에 대한 좌표를 계산하는 단계이다.
한편, 필터링 강도를 결정하고 달리하는 단계(S120)에서는 비유효 터치 영역(ITA) 및 유효 터치 영역(VTA)보다 경계 영역(BTA)에 대한 필터링 강도를 높게 한다. 이때, 비유효 터치 영역(ITA)에 대한 필터링은 미수행한다.
영역별 필터링 강도를 결정하고 달리하는 단계(S120)를 구체적으로 설명하면 다음의 도 11과 같다.
먼저, 필터링 강도값(TAS)이 "0"에 해당하는지를 검토한다(S121). 필터링 강도값(TAS)이 "0"이면(Y), 비유효 터치 영역(ITA)에 대한 터치 원시 데이터에 해당하므로 필터링을 미수행한다(S126). 이때, 필터링 강도값(TAS)이 "0"이 아니면(N), 다음 단계로 넘어간다.
다음, 필터링 강도값(TAS)이 "1"에 해당하는지를 검토한다(S122). 필터링 강도값(TAS)이 "1"이면(Y), 유효 터치 영역(VTA)에 대한 터치 원시 데이터에 해당하므로 경계 영역(BTA)을 기준으로 유효 터치 영역(VTA) 또는 비유효 터치 영역(ITA)에 위치하는 터치 원시 데이터가 존재하는지 여부를 판단한다.(S123) 이때, 필터링 강도값(TAS)이 "1"이 아니면(N), 다음 단계로 넘어간다.
비유효 터치 영역(ITA) 또는 유효 터치 영역(VTA)에 위치하고 경계 영역(BTA)에 접하는 터치 원시 데이터가 존재하면(123a, 123b), 필터 탭의 위치를 이들의 위치에 맞게 이동시키고 제1필터링을 수행한다.(S127)
다음, 필터링 강도값(TAS)이 "2"에 해당하는지를 검토한다(S124). 필터링 강도값(TAS)이 "2"이면(Y), 경계 영역(BTA)에 인접하는 유효 터치 영역(VTA)과 비유효 터치 영역(ITA)의 데이터의 수를 비교한다.(S125)
경계 영역(BTA)을 기준으로 비유효 터치 영역(ITA)보다 유효 터치 영역(VTA)에 위치하는 터치 원시 데이터의 수가 많으면(S125a), 경계 영역(BTA)과 인접하는 유효 터치 영역(VTA)의 터치 원시 데이터에 높은 가중치를 두고 필터링이 되도록 제1필터링을 수행한다.(S128a)
경계 영역(BTA)을 기준으로 비유효 터치 영역(ITA)의 터치 원시 데이터의 수와 유효 터치 영역(VTA)에 위치하는 터치 원시 데이터의 수가 많으면(S125b), 경계 영역(BTA)과 인접하는 유효 터치 영역(VTA)과 비유효 터치 영역(ITA)의 터치 원시 데이터에 높은 가중치를 두고 필터링이 되도록 제2필터링을 수행한다.(S128b)
경계 영역(BTA)을 기준으로 비유효 터치 영역(ITA)의 터치 원시 데이터의 수가 유효 터치 영역(VTA)에 위치하는 터치 원시 데이터의 수보다 많으면(S125c), 경계 영역(BTA)과 인접하는 유효 터치 영역(VTA)과 비유효 터치 영역(ITA)의 터치 원시 데이터에 높은 가중치를 두고 필터링이 되도록 제3필터링을 수행한다.(S128c)
본 발명의 실시예와 같은 필터링 방식을 취하게 되면 선형성을 증가시키면서 데이터의 처리량(또는 열화 현상)을 감소시킬 수 있는 적응적 스므딩 필터를 구성할 수 있게 되므로 평균 필터를 취하는 방식보다 대략 2배 정도의 신호 처리 향상 효과를 갖게 된다.
이상 본 발명은 신호의 왜곡이 발생하기 쉬운 위치와 어려운 위치에 각기 다른 필터링을 적용하여 신호의 왜곡 현상을 최소화하고 선형성을 증가시키면서 데이터의 처리량(또는 열화 현상)을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 터치 경계 영역에 나타나는 신호의 왜곡 현상을 효율적으로 제거하는 적응적 처리 기법을 제공하는 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.
50: 호스트 시스템 20: 타이밍 콘트롤러
12: 데이터 구동회로 14: 스캔 구동회로
DIS: 액정표시패널 TSP: 터치 스크린
30, 40: 터치 스크린 구동회로 42: 필터링 영역 정의부
44: 필터링부 46: 좌표 계산부
TA: 터치 영역 VTA: 유효 터치 영역
ITA: 비유효 터치 영역 BTA: 경계 영역

Claims (11)

  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 터치 원시 데이터를 출력하는 터치 센싱회로; 및
    상기 터치 원시 데이터를 분석하여 터치 원시 데이터가 존재하는 유효 터치 영역, 터치 원시 데이터가 비존재하는 비유효 터치 영역 및 상기 유효 터치 영역과 상기 비유효 터치 영역 사이에 존재하는 경계 영역을 정의하고, 상기 유효 터치 영역, 상기 비유효 터치 영역 및 상기 경계 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링 강도를 달리하고 터치 입력 위치에 대한 좌표를 계산하는 터치 좌표 검출부를 포함하고,
    상기 터치 좌표 검출부는
    상기 비유효 터치 영역 및 상기 유효 터치 영역보다 상기 경계 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링 강도를 높게 하는 필터링부를 갖는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 좌표 검출부는
    상기 터치 원시 데이터를 분석하여 터치 원시 데이터가 존재하는 유효 터치 영역, 터치 원시 데이터가 비존재하는 비유효 터치 영역 및 유효 터치 영역과 비유효 터치 영역 사이에 존재하는 경계 영역을 정의하는 필터링 영역 정의부와,
    상기 영역별로 필터링된 터치 원시 데이터에 식별 번호를 부여하고 터치 입력 위치에 대한 좌표를 계산하는 좌표 계산부를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필터링부는
    상기 비유효 터치 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링을 미수행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 필터링부는
    상기 경계 영역을 기준으로 상기 비유효 터치 영역의 터치 원시 데이터의 수보다 상기 유효 터치 영역에 위치하는 터치 원시 데이터의 수가 많으면 상기 경계 영역과 인접하는 유효 터치 영역의 터치 원시 데이터에 높은 가중치를 두고 필터링을 하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 필터링부는
    상기 경계 영역을 기준으로 상기 비유효 터치 영역의 터치 원시 데이터의 수와 상기 유효 터치 영역에 위치하는 터치 원시 데이터의 수가 같으면 상기 경계 영역과 인접하는 유효 터치 영역과 비유효 터치 영역의 터치 원시 데이터에 높은 가중치를 두고 필터링을 하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 필터링부는
    상기 경계 영역을 기준으로 상기 비유효 터치 영역의 터치 원시 데이터의 수가 상기 유효 터치 영역에 위치하는 터치 원시 데이터의 수보다 많으면 상기 경계 영역과 인접하는 유효 터치 영역과 비유효 터치 영역의 터치 원시 데이터에 높은 가중치를 두고 필터링을 하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
  8. 터치 센서들을 포함하는 터치 스크린의 Tx 라인들에 구동신호를 공급하고 Rx 라인들을 통해 상기 터치 센서들의 전압 변화를 센싱하여 터치 원시 데이터를 수득하는 단계;
    상기 터치 원시 데이터를 분석하여 터치 원시 데이터가 존재하는 유효 터치 영역, 터치 원시 데이터가 비존재하는 비유효 터치 영역 및 유효 터치 영역과 비유효 터치 영역 사이에 존재하는 경계 영역을 정의하고 상기 유효 터치 영역, 상기 비유효 터치 영역 및 상기 경계 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링 강도를 결정하고 달리하는 단계; 및
    상기 영역별로 필터링된 터치 원시 데이터에 식별 번호를 부여하고 터치 입력 위치에 대한 좌표를 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 필터링 강도를 결정하고 달리하는 단계는
    상기 비유효 터치 영역 및 상기 유효 터치 영역보다 상기 경계 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링 강도를 높게 하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 필터링 강도를 결정하고 달리하는 단계는
    상기 비유효 터치 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링을 미수행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 전자장치의 구동방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 필터링부는
    상기 유효 터치 영역, 상기 비유효 터치 영역 및 상기 경계 영역에 위치하는 터치 원시 데이터에 대한 필터링 강도를 적응적으로 달리하는 적응적 스므딩 필터를 포함하는 터치 센서를 갖는 전자장치.
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