KR102282193B1 - 포인터 검출을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 예시적 실시예에 따라 포인터의 터치에 의해서 변동하는 입력 신호를 처리하는 포인터 검출 장치는, 로컬 오실레이터의 주파수에 따라 입력 신호를 헤테로다이닝(heterodyning)함으로써 제1 출력 신호를 생성하는 믹서, 및 제1 출력 신호를 필터링함으로써 제2 출력 신호를 출력하는 필터를 포함할 수 있고, 믹서는 포인터에 의한 주파수 대역을 필터의 통과 대역으로 시프트시킬 수 있다.

Description

포인터 검출을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING POINTER}
본 개시의 기술적 사상은 포인터 검출에 관한 것으로서, 자세하게는 포인터 검출을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
다양한 전자 기기에 터치 패널이 탑재되고 있다. 터치 패널은 전자 기기 외부의 포인터가 터치할 수 있는 영역을 제공하고, 포인터를 검출하기 위한 복수의 전극들을 포함할 수 있다. 터치 패널에 포함된 복수의 전극들 중 적어도 하나로부터 제공되는 신호를 처리함으로써 터치 패널에 터치된 포인터의 좌표가 인식될 수 있다. 또한, 포인터가 터치 패널에 터치된 경우, 전자 기기는 포인터의 좌표뿐만 아니라 포인터가 터치 패널에 인가한 압력을 인식함으로써, 다양한 기능들을 추가적으로 제공할 수 있다. 그러나 터치 패널로부터 제공되는 신호는 전자 기기 내부에서 발생한 노이즈뿐만 아니라 전자 기기 외부에서 발생한 노이즈를 포함할 수 있고, 이러한 노이즈를 제거하는 것은 포인터를 정확하게 검출하는데 중요할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상은, 터치 패널로부터 수신된 신호에서 노이즈를 제거함으로써 포인터를 정확하게 검출하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라 포인터의 터치에 의해서 변동하는 입력 신호를 처리하는 포인터 검출 장치는, 로컬 오실레이터의 주파수에 따라 입력 신호를 헤테로다이닝(heterodyning)함으로써 제1 출력 신호를 생성하는 믹서, 및 제1 출력 신호를 필터링함으로써 제2 출력 신호를 출력하는 필터를 포함할 수 있고, 믹서는 포인터에 의한 주파수 대역을 필터의 통과 대역으로 시프트시킬 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라 포인터의 터치에 의해서 변동하는 입력 신호를 처리함으로써 포인터를 검출하는 방법은, 터치 패널로부터 입력 신호를 수신하는 단계, 입력 신호에서 포인터에 의한 주파수 대역을 시프트 주파수만큼 시프트하는 단계, 및 시프트된 주파수 대역을 통과시키는 필터링 단계를 포함할 수 있고, 시프트 주파수는 필터링 단계의 차단 주파수에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라 포인터의 터치에 의해서 변동하는 입력 신호를 처리하는 포인터 검출 장치는, 입력 신호에서 포인터에 의한 주파수 대역을 시프트하고, 시프트된 주파수 대역을 통과시킴으로써 필터링을 수행하는 노이즈 제거 회로, 및 노이즈 제거 회로가 출력하는 필터링된 신호에 기초하여, 포인터의 터치 및 압력을 검출하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 포인터 검출 장치 및 방법에 의하면, 터치 패널로부터 수신된 가변 신호에서 노이즈가 효과적으로 제거될 수 있고, 이에 따라 포인터의 터치 및 압력이 정확하게 검출될 수 있다.
또한, 본 개시의 기술적 사상에 따른 포인터 검출 장치 및 방법에 의하면, 단순한 구조에 기인하여 저비용으로 터치 패널로부터 수신된 신호가 처리될 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 포인터 검출 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 1의 아날로그 프론트 엔드의 내부 신호들을 주파수 도메인에서 나타내는 그래프들이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 포인터 검출 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라, 도 3의 아날로그 프론트 엔드의 내부 신호들을 주파수 도메인에서 나타내는 그래프들이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 3의 컨트롤러의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 3의 아날로그 프론트 엔드의 내부 신호들을 주파수 도메인에서 나타내는 그래프들이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 5의 단계 S240의 예시를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 포인터 검출 장치들의 블록도들이다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 포인터 검출 장치들의 블록도들이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 포인터 검출 장치들의 블록도들이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 주파수 검출 장치를 포함하는 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 포인터를 검출하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 포인터를 검출하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 포인터 검출 장치(10)를 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 포인터 검출 장치(10)는 터치 패널(100), 아날로그 프론트 엔드(analog front end; AFE)(200) 및 컨트롤러(300)를 포함할 수 있다. 도 1에서 포인터 검출 장치(10)는 터치 패널(100)을 포함하고 있으나, 터치 패널(100)을 제외하고, 터치 패널(100)이 제공하는 수신 신호(RX)를 처리하는 아날로그 프론트 엔드(200) 및 컨트롤러(300)가 포인터 검출 장치로서 지칭될 수도 있다.
포인터 검출 장치(10)는 외부로부터 입력을 수신하는 수단으로서 다양한 전자 기기에 포함될 수 있다. 예를 들면, 포인터 검출 장치(10)를 포함하는 전자 기기는 퍼스널 컴퓨터, 네트워크 서버, 태블릿 PC, e-리더, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), 모바일 폰, 스마트 폰, 웨어러블 기기 등과 같이 독립적인 컴퓨팅 시스템일 수도 있고, 자동차, 기계 장치, 제조 설비, 도어 등에 포함되는 부품으로서 외부 입력을 수신하기 위한 컨트롤 시스템일 수도 있다.
터치 패널(100)은 복수의 전극들(110)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 전극들(110)은, 제1 방향으로 연장되고 터치 패널(100) 외부로부터 신호(예컨대, 도 3의 TX)를 수신하는 제1 전극들 및 제2 방향으로 연장되고 터치 패널(100) 외부로 신호(예컨대, RX)를 제공하는 제2 전극들을 포함할 수 있다. 제2 전극들 중 포인터가 터치된 지점에 배치된 제2 전극은, 포인터에 의해서 변경된 캐패시턴스에 기인하여 다른 제2 전극들과 상이한 신호를 제공할 수 있다. 터치 패널(100)에 대한 포인터의 터치는, 포인터가 터치 패널(100)에 접촉하거나 근접한 것을 지칭할 수 있다.
포인터는 터치 패널(100)에 터치됨으로써 터치 패널(100)이 출력하는 신호(예컨대, RX)에 변동을 일으킬 수 있는 임의의 대상을 지칭할 수 있다. 예를 들면, 포인터는 포인터 검출 장치(10)를 포함하는 전자 기기의 사용자의 신체의 일부(예컨대, 손가락)일 수도 있고, 사용자가 착용하거나 사용하고 있는 물건(예컨대, 장갑, 펜)일 수도 있으며, 동작에 따라 위치가 변동하는 다른 시스템의 부품일 수도 있다. 후술되는 바와 같이, 터치 패널(100)이 출력하는 신호(예컨대, RX)가 처리됨으로써, 터치 패널(100)에 터치된 포인터의 좌표뿐만 아니라 포인터가 터치 패널(100)에 가한 압력이 인식될 수 있고, 이에 따라 전자 기기는 포인터의 압력에 의존하는 추가적인 기능들을 제공할 수 있다.
아날로그 프론트 엔드(200)는 터치 패널(100)로부터 수신 신호(RX)(또는 입력 신호)를 수신할 수 있고, AFE 출력 신호(A_OUT)를 컨트롤러(300)에 제공할 수 있다. 전술된 바와 같이, 터치 패널(100)로부터 수신되는 수신 신호(RX)는, 포인터의 터치에 의해서 변동하는 아날로그 신호일 수 있고, 아날로그 프론트 엔드(200)는, 컨트롤러(300)가 용이하게 포인터를 검출할 수 있도록, 수신 신호(RX)를 처리함으로써 AFE 출력 신호(A_OUT)를 제공할 수 있다. 예를 들면, 아날로그 프론트 엔드(200)는 수신 신호(RX)를 변환하거나 증폭할 수도 있고, 수신 신호(RX)에 포함된 노이즈를 제거할 수도 있다.
터치 패널(100)로부터 제공되는 수신 신호(RX)는 다양한 노이즈를 포함할 수 있다. 즉, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 후술되는 바와 같이, 수신 신호(RX)는 포인터뿐만 아니라 다양한 노이즈에 의해서 변동할 수 있다. 예를 들면, 수신 신호(RX)는 전자 기기에 포함된 다른 부품, 터치 패널(100) 외부의 조명, 전자 기기에 연결된 충전기 등으로부터 발생하는 노이즈를 포함할 수 있고, 이러한 노이즈를 제거하는 것은 포인터의 정확한 검출을 방해할 수 있다. 후술되는 바와 같이, 본 개시의 예시적 실시예에 따라, 수신 신호(RX)에 포함된 노이즈는 주파수 시프트 및 필터링을 통해서 효과적으로 제거될 수 있고, 단순한 구조에 기인하여 저비용으로 노이즈가 제거될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 아날로그 프론트 엔드(200)는 믹서(202) 및 필터(204)를 포함할 수 있다. 믹서(202)는 믹서 입력 신호(M_IN) 및 로컬 오실레이터 신호(LO)를 헤테로다이닝(heterodyning)함으로써 믹서 출력 신호(M_OUT)를 제공할 수 있다. 즉, 믹서(202)는 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수(로컬 오실레이터의 주파수 또는 시프트 주파수)에 따라 믹서 입력 신호(M_IN)의 주파수를 시프트할 수 있다. 도 3을 참조하여 후술되는 바와 같이, 터치 패널(100)이 제공하는 수신 신호(RX)는 터치 패널(100)에 제공된 일정한 주파수의 신호(예컨대, 도 3의 TX)가 포인터에 의해서 변형된 신호를 포함할 수 있고, 이에 따라 수신 신호(RX)는 포인터에 의한 주파수 대역을 포함할 수 있고, 수신 신호(RX)에서 포인터에 의한 주파수 대역은 터치 패널(100)에 제공된 신호의 주파수를 포함하거나 그 주파수에 인접할 수 있다. 믹서 입력 신호(M_IN)는 수신 신호(RX)와 동일한 신호 또는 수신 신호(RX)를 버퍼링, 증폭 또는 변환 등을 통해서 생성된 신호일 수 있고, 수신 신호(RX)와 실질적으로 동일한 주파수 스펙트럼을 가질 수 있다. 믹서(202)는 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수에 따라 믹서 입력 신호(M_IN)에 포함된 포인터에 의한 주파수 대역을 필터(204)의 통과 대역으로 시프트함으로써 믹서 출력 신호(M_OUT)를 생성할 수 있다. 믹서(202)의 동작에 대한 자세한 내용은 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 후술될 것이다.
필터(204)는 믹서 출력 신호(M_OUT)로부터 필터 출력 신호(F_OUT)를 생성할 수 있다. 필터(204)는 적어도 하나의 차단 주파수를 경계로 통과 대역(pass band) 및 저지 대역(stop band)을 가질 수 있다. 필터(204)는 양호한 필터링 성능을 제공하는 차단 주파수를 가지도록 설계될 수 있고, 믹서(202)에 의해서 포인터에 의한 주파수 대역이 시프트되는 크기는 포인터에 의한 주파수 대역 및 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수에 의해 결정되며, 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수는, 필터(204)의 차단 주파수에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 도 5 등을 참조하여 후술되는 바와 같이, 일 실시예에서 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수는, 컨트롤러(300)에 의해서 조절될 수 있고, 이에 따라 노이즈가 효과적으로 제거될 수 있다. AFE 출력 신호(A_OUT)는 필터 출력 신호(F_OUT)와 동일한 신호 또는 필터 출력 신호(F_OUT)를 증폭한 신호일 수 있고, 믹서(202) 및 필터(204)에 의해서 노이즈가 제거된 신호일 수 있다. 아날로그 프론트 엔드(200)에 포함된 믹서(202) 및 필터(204)는 노이즈 제거 회로로서 지칭될 수도 있다. 일 실시예에서, 필터(204)는 복수의 단위 캐패시터들을 포함하는 스위치드 캐패시터(switched capacitor) 필터(또는 이산-시간(discrete-time) 필터)일 수도 있고, 적어도 하나의 능동 소자 또는 수동 소자를 포함하는 연속-시간(continuous-time) 필터일 수도 있다.
컨트롤러(300)는 아날로그 프론트 엔드(200)가 제공하는 AFE 출력 신호(A_OUT)에 기초하여 포인터를 검출함으로써 포인터 검출 신호(P_DET)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(300)는 AFE 출력 신호(A_OUT)의 크기 및 주파수에 기초하여 포인터의 터치 및 압력을 검출할 수 있고, 포인터의 좌표 및 압력에 대한 정보를 포함하는 포인터 검출 신호(P_DET)를 생성할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 1의 아날로그 프론트 엔드(200)의 내부 신호들을 주파수 도메인에서 나타내는 그래프들이다. 구체적으로, 도 2a는 믹서 입력 신호(M_IN)를 나타내고, 도 2b는 믹서 출력 신호(M_OUT)를 나타내고, 도 2c는 필터 출력 신호(F_OUT)를 나타낸다. 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 믹서(202)는 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수에 따라 믹서 입력 신호(M_IN)를 헤테로다이닝함으로써 믹서 출력 신호(M_OUT)를 제공할 수 있고, 필터(204)는 믹서 출력 신호(M_OUT)를 필터링함으로써 필터 출력 신호(F_OUT)를 제공할 수 있다. 이하에서 도 2a 내지 도 2c는 도 1을 참조하여 설명될 것이고, 도해의 편의상 신호의 주파수 성분들은 도 2a 내지 도2c에서 화살표들로서 도시된다.
도 2a를 참조하면, 아날로그 프론트 엔드(200)의 수신 신호(RX)로부터 생성된 믹서 입력 신호(M_IN)는 포인터에 의한 주파수 대역(S) 외 노이즈에 기인하는 주파수 대역들(NL, NH)을 포함할 수 있다. 즉, 도 2a에 도시된 바와 같이, 믹서 입력 신호(M_IN)는, 포인터에 의한 주파수 대역(S)보다 낮은 주파수의 노이즈에 기인하는 저주파 대역(NL)뿐만 아니라 포인터에 의한 주파수 대역(S)보다 높은 주파수의 노이즈에 기인하는 고주파 대역(NH)을 포함할 수 있다.
이러한 저주파 대역(NL) 및 고주파 대역(NH)을 제거하고 포인터에 의한 주파수 대역(S)을 추출하기 위하여, 포인터에 의한 주파수 대역(S)을 포함하는 통과 대역을 가지는 밴드 패스 필터(band pass filter)가 고려될 수 있으나, 저주파 대역(NL) 및 고주파 대역(NH)을 모두 제거하기 위하여 높은 필터링 성능을 가지는 밴드 패스 필터는 복잡한 구조를 가질 뿐만 아니라 높은 전력 소모 및 면적을 가질 수 있다. 후술되는 바와 같이, 본 개시의 예시적 실시예에 따라, 포인터에 의한 주파수 대역(S)은 노이즈에 의한 주파수 대역들(NL, NH)과 이격되도록 시프트될 수 있고, 이에 따라 성능 및 비용 효율적인 필터(204)에 의해서 포인터에 의한 주파수 대역(S)이 추출될 수 있다. 일 실시예에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 포인터에 의한 주파수 대역(S)을 시프트하기 위하여, 로컬 오실레이터 신호(LO)는 포인터에 의한 주파수 대역(S)에 근접한 주파수(F_LO)를 가질 수 있다.
도 2b를 참조하면, 믹서 출력 신호(M_OUT)는 헤테로다이닝에 의해서 믹서 입력 신호(M_IN)의 주파수 성분들과 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수(F_LO)와의 차 및 합에 각각 대응하는 주파수 성분들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 로컬 오실레이터 신호(LO)는 포인터에 의한 주파수 대역(S)에 근접한 주파수(F_LO)를 가질 수 있고, 이에 따라 믹서 출력 신호(M_OUT)에서 포인터에 의한 주파수 대역(S)과 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수(F_LO)의 차에 대응하는 주파수 성분이 다른 주파수 성분들과 이격될 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 도 2a의 저주파 대역(NL), 주파수 대역(S) 및 고주파 대역(NH)은 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수(F_LO)와의 차이에 대응하는 주파수 대역들(NL', S', NH')로 각각 시프트될 수 있다. 이에 따라, 노이즈에 기인하는 주파수 대역들(NL', NH')은 주파수 대역(S')의 일측에 위치할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 도 2b의 주파수 대역(S')은 차단 주파수(F_CUT)를 가지는 필터(204)에 의해서 추출될 수 있다. 즉, 도 2b의 믹서 출력 신호(M_OUT)가 차단 주파수(F_CUT)를 가지는 필터(204)를 통과함으로써, 도 2b의 주파수 대역(S')은 필터(204)의 통과 대역(pass band)을 통과하는 한편, 노이즈에 기인하는 주파수 대역들(NL', NH')은 필터(204)의 저지 대역(stop band)을 통과할 수 있다. 이에 따라, 도 2c에 도시된 바와 같이, 필터 출력 신호(F_OUT)에서 노이즈에 기인하는 주파수 대역들(NL', NH')은 감쇠될 수 있다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 포인터 검출 장치(10a)를 나타내는 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 포인터 검출 장치(10a)는 터치 패널(100a), 아날로그 프론트 엔드(200a) 및 컨트롤러(300a)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 아날로그 프론트 엔드(200a)는 스위치(210a), 송신기(220a) 및 수신기(230a)를 포함할 수 있다. 스위치(210a)는 터치 패널(100a)을 송신기(220a) 또는 수신기(230a)에 연결할 수 있다. 즉, 스위치(210a)는 송신기(220a)로부터 제공되는 송신 신호(TX)를 터치 패널(100a)에 제공할 수도 있고, 터치 패널(100a)이 제공하는 수신 신호(RX)를 리시버(230a)에 제공할 수도 있다. 일 실시예에서, 스위치(210a)는 송신기(220a) 및 수신기(230a)를 교번적으로 터치 패널(110a)에 연결할 수 있다. 예를 들면, 송신기(200a)가 생성한 송신 신호(TX)를 터치 패널(100a)에 제공하고, 송신 신호(TX)에 응답하여 터치 패널(100a)이 제공하는 수신 신호(RX)가 수신기(230a)에 제공되도록, 스위치(210a)가 동작할 수 있다.
송신기(220a)는 일정한 주파수를 가지는 송신 신호(TX)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 송신기(220a)는 일정한 주파수를 가지는 진동 신호를 생성하는 오실레이터 및 생성된 진동 신호를 증폭함으로써 송신 신호(TX)를 생성하는 증폭기를 포함할 수 있고, 증폭기는 전류 드라이버로서 전류의 크기가 진동하는 송신 신호(TX)를 생성할 수 있다.
수신기(230a)는 스위치(210a)를 통해서 터치 패널(100a)이 제공하는 수신 신호(RX)를 수신할 수 있고, 수신 신호(RX)를 처리함으로써 AFE 출력 신호(A_OUT)를 생성할 수 있다. 수신기(230a)는 믹서(202a) 및 필터(204a)를 포함할 수 있고, 믹서(202a) 및 필터(204a)는 도 1의 믹서(202) 및 필터(204)와 유사하게, 수신 신호(RX)의 주파수 대역을 시프트하고 필터링함으로써 수신 신호(RX)에 포함된 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다.
컨트롤러(300a)는, 도 1의 컨트롤러(300)와 유사하게, AFE 출력 신호(A_OUT)에 기초하여 포인터를 검출함으로써 포인터 검출 신호(P_DET)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(300a)는 AFE 출력 신호(A_OUT)의 크기 및 주파수 성분을 검출할 수 있고, 검출된 AFE 출력 신호(A_OUT)의 크기 및 주파수 성분에 기초하여 포인터의 좌표 및 압력에 대한 정보를 포함하는 포인터 검출 신호(P_DET)를 출력할 수 있다.
컨트롤러(300a)는 아날로그 프론트 엔드(200a)를 제어하기 위한 제어 신호(CTR)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(300a)는 제어 신호(CTR)를 통해서 수신 신호(RX)의 주파수를 시프트하는 크기를 조절할 수 있다. 즉, 수신기(230a)의 믹서(202a)에 입력되는 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수가 제어 신호(CTR)에 따라 설정될 수 있다. 이에 따라, 포인터에 의한 주파수 대역이 필터(204a)의 통과 대역에 포함되고 노이즈에 의한 주파수 대역이 필터(204)의 저지 대역에 포함되도록, 컨트롤러(300a)는 믹서 입력 신호(M_IN)의 주파수를 적응적으로 시프트할 수 있다. 컨트롤러(300a)가 제어 신호(CTR)를 통해서 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수를 적응적으로 제어하는 것에 관한 자세한 내용은 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명될 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라, 도 3의 아날로그 프론트 엔드(200a)의 내부 신호들을 주파수 도메인에서 나타내는 그래프들이다. 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이, 수신 신호(RX)의 주파수를 시프트하는데 사용되는 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수는 제어 신호(CTR)에 의해서 설정될 수 있다. 구체적으로, 도 4a 및 도 4b는 믹서 입력 신호(M_IN) 및 믹서 출력 신호(M_OUT)를 각각 나타내고, 이하에서 도 1 및 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
도 4a를 참조하면, 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수는 도 3의 송신 신호(TX)의 주파수(F_TX)에 기초하여 결정될 수 있다. 수신 신호(RX)는 송신 신호(TX)로부터 생성되므로, 도 4a에 도시된 바와 같이 포인터에 의한 주파수 대역(S)은 송신 신호(TX)의 주파수(F_TX)에 인접할 수 있다. 일 실시예에서, 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수는 송신 신호(TX)의 주파수(F_TX)에 일정한 주파수 오프셋(Δ)을 가산하거나 감산함으로써 결정될 수 있다. 예를 들면, 도 4a에 도시된 바와 같이, 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수는, 송신 신호(TX)의 주파수(F_TX)에 주파수 오프셋(Δ)을 감산한 주파수(F_LO')일 수도 있고, 송신 신호(TX)의 주파수(F_TX)에 주파수 오프셋(Δ)을 가산한 주파수(F_LO")일 수도 있다. 일 실시예에서, 주파수들(F_LO', F_LO") 중 노이즈의 주파수 성분으로부터 더욱 이격된 주파수가 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수(F_LO)로서 결정될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수(F_LO)를 결정하는데 사용된 주파수 오프셋(Δ)은 필터(204)의 차단 주파수(F_CUT)에 기초하여 결정될 수 있다. 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수 및 포인터에 의한 주파수 대역(S)(또는 주파수 대역(S)의 중심 주파수)간 차이는 근사적으로 주파수 오프셋(Δ)일 수 있고, 포인터에 의한 주파수 대역(S)이 시프트된 주파수 대역(S')은 주파수 오프셋(Δ)에 의해서 그 위치가 결정될 수 있다. 예를 들면, 도 4b에 도시된 바와 같이 필터(204)가 차단 주파수(F_CUT)를 가지는 로우 패스 필터인 경우, 시프트된 주파수 대역(S')이 로우 패스 필터의 통과 대역에 포함되도록 주파수 오프셋(Δ)은 차단 주파수(F_CUT)보다 작을 수 있다. 결과적으로 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수(로컬 오실레이터의 주파수 또는 시프트 주파수)는 송신 신호(TX)의 주파수(F_TX) 및 필터(204)의 차단 주파수(F_CUT)에 기초하여 결정될 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 3의 컨트롤러(300a)의 동작을 나타내는 순서도이다. 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이, 컨트롤러(300a)는 AFE 출력 신호(A_OUT)에 기초하여 포인터를 검출할 수 있고, 아날로그 프론트 엔드(200a)를 제어하는 제어 신호(CTR)를 생성할 수 있다. 이하에서 도 5는 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
도 5를 참조하면, 컨트롤러(300a)는 제1 모드(S100) 및 제2 모드(S200)에서 순차적으로 동작할 수 있다. 제1 모드(S100)에서 컨트롤러(300a)는 포인터를 대략적으로(coarsely) 검출할 수 있고, 제2 모드(S200)에서 컨트롤러(300a)는 제1 모드(S100)의 대략적인 검출에 기초하여 포인터를 정밀하게(finely) 검출할 수 있다. 제1 모드(S100) 및 제2 모드(S200)는 대략적(coarse) 모드 및 정밀(fine) 모드로서 각각 지칭될 수도 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 모드(S100)는 단계들(S120, S140)을 포함할 수 있고, 제2 모드(S200)는 단계들(S220, S240)을 포함할 수 있다.
단계 S120에서, 로컬 오실레이터의 주파수를 제1 주파수로 설정하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(300a)는 포인터를 대략적으로 검출하기 위하여, 로컬 오실레이터의 주파수를 제1 주파수로 설정할 수 있다. 터치 패널(100a)에 터치된 포인터에 의해서 변경되는 캐패시턴스 또는 포인터 검출 장치에 의해서 처리될 수 있는 캐패시턴스는 유한한 범위에 속할 수 있다.
단계 S140에서, AFE 출력 신호(A_OUT)의 주파수를 검출하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(300a)는 AFE 출력 신호(A_OUT)를 디지털 신호로 변환할 수 있고, 변환된 디지털 신호를 주파수 도메인으로 변환함으로써 AFE 출력 신호(A_OUT)에서 포인터에 의한 신호의 크기 및 주파수 정보를 검출할 수 있다.
단계 S220에서, 로컬 오실레이터의 주파수를 제2 주파수로 설정하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(300a)는 단계 S140에서 검출된 AFE 출력 신호(A_OUT)의 주파수에 기초하여 제2 주파수를 결정할 수 있고, 로컬 오실레이터의 주파수를 제2 주파수로 설정할 수 있다. 즉, 컨트롤러(300a)는 단계 S140에서 대략적으로 검출된 포인터에 의한 주파수 대역에 기초하여 필터(204)에 의해서 포인터에 의한 주파수 대역을 제외한 주파수 대역(예컨대, 노이즈에 의한 주파수 대역)이 감쇠되도록 제2 주파수를 결정할 수 있고, 로컬 오실레이터의 주파수를 제2 주파수로 설정할 수 있다. 예를 들면, 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 후술되는 바와 같이, 컨트롤러(300a)는 포인터에 의한 주파수 대역의 중심 주파수로부터 주파수 오프셋(Δ)을 가산하거나 감산함으로써 제2 주파수를 계산할 수 있다.
단계 S240에서, AFE 출력 신호(A_OUT)에 기초하여 포인터를 검출하는 동작이 수행될 수 있다. 단계 S220에서 제2 주파수로 설정된 로컬 오실레이터의 주파수에 기인하여, 단계 S240에서 수신되는 AFE 출력 신호(A_OUT)는, 단계 S140에서 수신되는 AFE 출력 신호(A_OUT)보다 더 감쇠된 노이즈를 포함할 수 있다. 이에 따라, 컨트롤러(240)는 AFE 출력 신호(A_OUT)에 기초하여 포인터를 정확하게 검출할 수 있다. 단계 S240에 대한 자세한 내용은 도 7을 참조하여 후술될 것이다.
일 실시예에서, 제1 및 제2 모드(S100, S200)는 반복 수행될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 모드(S100, S200)가 반복 수행됨으로써 AFE 출력 신호(A_OUT)를 검출한 결과들에 기초하여 포인터가 검출될 수 있다. 또한, 제 2주파수 값으로 제 2 주파수 값에 해당하는 필압을 검출할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 3의 아날로그 프론트 엔드(200a)의 내부 신호들을 주파수 도메인에서 나타내는 그래프들이다. 도 5를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 3의 컨트롤러(300a)는 제1 모드(S100)에서 검출된 AFE 출력 신호(A_OUT)의 주파수에 기초하여, 제2 모드(S200)에서 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수(또는, 로컬 오실레이터의 주파수)를 제2 주파수로 설정할 수 있다. 구체적으로, 도 6a는 포인터의 상이한 2개의 터치들에 각각 대응하는 믹서 입력 신호(M_IN)를 나타내고, 도 6b 및 도 6c는 도 6a의 믹서 입력 신호(M_IN)가 상이한 필터들을 각각 통과함으로써 생성된 믹서 출력 신호(M_OUT)를 나타낸다. 이하에서 도 6a 내지 도 6c는 도 3 및 도 5를 참조하여 설명될 것이다.
도 6a를 참조하면, 포인터에 의한 주파수 대역은 포인터의 터치에 따라 상이할 수 있다. 예를 들면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 수신 신호(RX)로부터 생성된 믹서 입력 신호(M_IN)는 포인터의 터치에 따라, 중심 주파수가 'F_Sa'인 주파수 대역(Sa)을 포함할 수도 있고, 중심 주파수가 'F_Sb'인 주파수 대역(Sb)을 포함할 수도 있다. 컨트롤러(300a)는 도 5의 제1 모드(S100)에서, 포인터에 의한 주파수 대역의 위치, 예컨대 중심 주파수를 검출할 수 있다.
컨트롤러(300a)는 주파수 대역(Sa)으로부터 일정한 거리로 이격된 주파수를 제2 모드(S200)의 제2 주파수로서 결정할 수 있다. 예를 들면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(300a)는 주파수 대역(Sa)에 대하여, 중심 주파수 'F_Sa'에 주파수 오프셋(Δ)을 감산함으로써 계산된 주파수 'F_2a'를 제2 주파수로서 계산할 수 있다. 또한, 컨트롤러(300a)는 주파수 대역(Sb)에 대하여, 중심 주파수 'F_Sb'에 주파수 오프셋(Δ)을 감산함으로써 계산된 주파수 'F_2b'를 제2 주파수로서 계산할 수 있다. 도 4a 및 도 4b를 참조하여 전술된 바와 같이, 컨트롤러(300a)가 제2 주파수를 계산하는데 사용하는 주파수 오프셋(Δ)은, 필터(204a)의 차단 주파수(F_CUT)에 기초하여 결정될 수 있고, 예컨대 고정된 차단 주파수(F_CUT)에 기인하여 고정된 값을 가질 수 있다. 이에 따라, 도 6b 및 도 6c를 참조하여 후술되는 바와 같이, 포인터의 상이한 터치들에 대응하는 주파수 대역들(Sa, Sb) 각각은 믹서 출력 신호(M_OUT)에서 실질적으로 동일하거나 유사한 위치로 시프트될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 일 실시예에서 믹서 출력 신호(M_OUT)는 로우 패스 필터를 통과할 수 있다. 예를 들면, 도 6b에 도시된 바와 같이 필터(204a)는 차단 주파수(F_CUT)를 가지는 로우 패스 필터를 포함할 수 있고, 믹서 출력 신호(M_OUT)를 로우 패스 필터링함으로써 필터 출력 신호(F_OUT)를 출력할 수 있다. 시프트된 주파수 대역들(Sa', Sb')은, 로우 패스 필터의 차단 주파수(F_CUT)보다 작은 주파수 오프셋(Δ)에 기인하여 로우 패스 필터의 통과 대역에 포함될 수 있다.
도 6c를 참조하면, 일 실시예에서 믹서 출력 신호(M_OUT)는 밴드 패스 필터를 통과할 수 있다. 예를 들면, 도 6c에 도시된 바와 같이 필터(204a)는 차단 주파수들(F_CUT1, F_CUT2)을 가지는 밴드 패스 필터를 포함할 수 있고, 믹서 출력 신호(M_OUT)를 밴드 패스 필터링함으로써 필터 출력 신호(F_OUT)를 출력할 수 있다. 시프트된 주파수 대역들(Sa', Sb')은, 차단 주파수들(F_CUT1, F_CUT2) 사이에 있는 주파수 오프셋(Δ)에 기인하여 밴드 패스 필터의 통과 대역에 포함될 수 있다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 5의 단계 S240의 예시를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 3의 컨트롤러(300a)는 도 7의 단계 S240'에서, AFE 출력 신호(A_OUT)에 기초하여 포인터를 검출할 수 있다. 이하에서, 도 7은 도 3 및 도 5를 참조하여 설명될 것이다.
단계 S242에서, AFE 출력 신호(A_OUT)의 주파수에 기초하여 포인터의 압력을 검출하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 포인터의 압력은 AFE 출력 신호(A_OUT)의 검출된 주파수에 따라 결정되며, 제2 주파수는 검출된 AFE 출력 신호(A_OUT)의 주파수에 주파수 오프셋(Δ)이 가산 또는 감산되어 결정될 수 있다. 즉, 도 6a를 참조하여 전술된 바와 같이, 제2 주파수는 제2 모드에서(S200)에서 설정된 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수로서, 컨트롤러(300a)는 제1 모드(S100)에서 검출된 포인터에 의한 주파수 대역에 기초하여 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수를 제2 주파수로 설정할 수 있다. 일 실시예에서, 도 5의 제1 및 제2 모드(S100, S200)는 반복되어 수행될 수 있고, 포인터의 압력은 제2 모드(S200)의 일련의 수행들 각각에서 설정된 복수의 제2 주파수들에 기초하여 검출될 수 있다.
단계 S244에서, AFE 출력 신호(A_OUT)의 크기에 기초하여 포인터의 터치를 검출하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 터치 패널(100a)에 포함된 복수의 전극들 중 포인터에 접촉되거나 근접한 전극은 다른 전극들과 상이한 신호를 수신 신호(RX)로서 출력할 수 있다. 이에 따라, 컨트롤러(300a)는, 아날로그 프론트 엔드(200a)(또는 수신기(230a))에 의해서 수신 신호(RX)로부터 생성된 AFE 출력 신호(A_OUT)의 크기에 기초하여 포인터의 터치를 검출할 수 있고, 포인터의 터치가 검출되는 전극의 위치로부터 터치 패널(100a)에서 포인터의 좌표를 추정할 수 있다. 또한, 포인터에 의한 주파수 대역은 제2 주파수에 의해서 필터(204a)의 통과 대역에 포함되도록 시프트되었으므로, 컨트롤러(300a)는 노이즈가 제거된 AFE 출력 신호(A_OUT)에 기초하여 포인터의 터치를 검출할 수 있고, 이에 따라 포인터의 터치는 정확하게 검출될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 포인터 검출 장치들(10b, 10b')의 블록도들이다. 도 1의 포인터 검출 장치(10)와 유사하게, 도 8a의 포인터 검출 장치(10b)는 터치 패널(100b), 아날로그 프론트 엔드(200b) 및 컨트롤러(300b)를 포함할 수 있고, 도 8b의 포인터 검출 장치(10b') 또한 터치 패널(100b'), 아날로그 프론트 엔드(200b') 및 컨트롤러(300b')를 포함할 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 터치 패널(100b)은 포인터(20)의 예시로서 펜(또는 스타일러스 펜)에 의해서 터치될 수 있다. 이하에서 도 8a 및 도 8b에 대한 설명 중 도 1에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이고, 도 8b의 포인터 검출 장치(10b')는 도 8a의 포인터 검출 장치(10b)와 상이한 내용이 설명될 것이다.
터치 패널(100b)은 포인터(20)의 터치에 따라 가변되는 수신 신호(RX)를 아날로그 프론트 엔드(200b)에 제공할 수 있다. 예를 들면, 포인터(20)가 수동형(passive) 스타일러스 펜인 경우, 포인터(20)는 (예컨대, 도 3의 송신 신호(TX)에 기인하는) 터치 패널(100b')로부터 공급된 에너지에 응답하여 수신 신호(RX)를 변경시킬 수 있다. 또한, 포인터(20)가 능동형(active) 스타일러스 펜인 경우, 포인터(20)가 출력하는 신호에 따라 수신 신호(RX)가 변경될 수 있다. 아날로그 프론트 엔드(200b)는 수신 신호(RX)로부터 AFE 출력 신호(A_OUT)를 생성할 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 아날로그 프론트 엔드(200b)는 입력 버퍼(201b), 믹서(202b), 로컬 오실레이터(203b), 필터(204b) 및 프로그래머블 이득 증폭기(205b)(또는 가변 이득 증폭기)를 포함할 수 있다. 도 8a에서, 입력 버퍼(201b) 및 프로그래머블 이득 증폭기(205b)에 포함된 회로는 도해의 편의를 위한 예시일 뿐이며, 입력 버퍼(201b) 및 프로그래머블 이득 증폭기(205b)는 도 8a에 도시된 회로와 상이한 회로를 포함할 수도 있다.
입력 버퍼(201b)(또는 버퍼 회로)는 수신 신호(RX)로부터 믹서 입력 신호(M_IN)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 터치 패널(100b)로부터 수신되는 수신 신호(RX)는 변동하는 전류를 가질 수 있고, 입력 버퍼(201b)는 전하 증폭기 또는 전류-전압 컨버터로서 기능함으로써 변동하는 전압을 가지는 믹서 입력 신호(M_IN)를 수신 신호(RX)로부터 생성할 수 있다.
믹서(202b) 및 필터(204b)는, 도 3의 믹서(202a) 및 필터(204a)와 유사하게 동작할 수 있다. 로컬 오실레이터(203b)는 로컬 오실레이터 신호(LO)를 믹서(202b)에 제공할 수 있고, 컨트롤러(300b)로부터 제공되는 제어 신호(CTR)에 응답하여 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수를 변경할 수 있다. 예를 들면, 로컬 오실레이터(203b)는 PLL(phase locked loop) 또는 DLL(delay locked loop)을 포함할 수 있다.
프로그래머블 이득 증폭기(205b)는, 컨트롤러(300b)로부터 제공되는 제어 신호(CTR)에 따라 설정된 이득으로 필터 출력 신호(F_OUT)를 증폭함으로써 AFE 출력 신호(A_OUT)를 생성할 수 있다. 믹서(202b) 및 필터(204b)에 의해서 노이즈가 제거됨에 따라, 필터 출력 신호(F_OUT)는 높은 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio; SNR)를 가질 수 있고, 프로그래머블 이득 증폭기(205b)에 의해서 출력되는 AFE 출력 신호(A_OUT) 역시 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 가질 수 있다.
컨트롤러(300b)는 AFE 출력 신호(A_OUT)를 수신할 수 있고, AFE 출력 신호(A_OUT)에 기초하여 포인터를 검출함으로써 포인터 검출 신호(P_DET)를 출력할 수 있다. 또한, 컨트롤러(300b)는 아날로그 프론트 엔드(200b)를 제어하기 위한 제어 신호(CTR)를 출력할 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(300b)는 아날로그-디지털 컨버터(analog-to-digital converter; ADC)(320b) 및 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP)(340b)를 포함할 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터(320b)는 AFE 출력 신호(A_OUT)를 변환함으로써 디지털 출력 신호(D_OUT)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 아날로그-디지털 컨버터(320b)의 샘플링 주파수는 송신 신호(TX)의 주파수보다 높을 수 있고, 수신 신호(RX)의 주파수 변화량을 검출하기에 충분히 높을 수 있다.
디지털 신호 프로세서(340b)는 아날로그-디지털 컨버터(320b)로부터 디지털 출력 신호(D_OUT)를 수신할 수 있고, 디지털 출력 신호(D_OUT)에 기초하여 포인터를 검출함으로써 포인터 검출 신호(P_DET)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 디지털 신호 프로세서(340b)는 디지털 출력 신호(D_OUT)에 기초하여 AFE 출력 신호(A_OUT)의 주파수 스펙트럼을 분석할 수 있고, AFE 출력 신호(A_OUT)의 크기 및 주파수 성분에 기초하여 포인터의 좌표 및 압력을 검출할 수 있다. 또한, 디지털 신호 프로세서(340b)는 아날로그 프론트 엔드(200b)를 제어하기 위한 제어 신호(CTR)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 디지털 신호 프로세서(340b)는 디지털 출력 신호(D_OUT)에 기초하여 분석된 AFE 출력 신호(A_OUT)의 주파수 성분에 기초하여, 제어 신호(CTR)를 통해서 수신 신호(RX)의 주파수를 변경하는 로컬 오실레이터 신호(LO)를 조절할 수 있다. 디지털 신호 프로세서(340b)는 일련의 명령어들(instructions)을 실행하는 코어를 포함할 수도 있고, 로직 합성(synthesis) 등을 통해서 설계되는 로직 블록을 포함할 수도 있다.
도 8b를 참조하면, 아날로그 프론트 엔드(200b')는 아날로그-디지털 컨버터(206b')를 포함할 수 있고, 디지털 신호로서 AFE 출력 신호(A_OUT)를 컨트롤러(300b')에 제공할 수 있다. 예를 들면, 도 8b에 도시된 바와 같이, 아날로그-디지털 컨버터(206b')는, 아날로그 신호로서 프로그래머블 이득 증폭기(205b)가 제공하는 ADC 입력 신호(A_IN)를 수신할 수 있고, ADC 입력 신호(A_IN)를 변환함으로써 AFE 출력 신호(A_OUT)를 출력할 수 있다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은, 도 8a에 도시된 바와 같이, 아날로그-디지털 컨버터(205b)가 컨트롤러(300b)에 포함되는 것으로 예시적으로 설명되나, 본 개시의 예시적 실시예들은, 도 8b에 도시된 바와 같이, 아날로그 프론트 엔드(200b')가 아날로그-디지털 컨버터(205b')를 포함할 수도 있는 점은 이해될 것이다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 포인터 검출 장치들(10c, 10c')의 블록도들이다. 도 8a의 포인터 검출 장치(10b)와 유사하게, [도 9a의][도 9c의] 포인터 검출 장치(10c)는 터치 패널(100c), 아날로그 프론트 엔드(200c) 및 컨트롤러(300c)를 포함할 수 있고, 도 9b의 포인터 검출 장치(10c') 또한 터치 패널(100c'), 아날로그 프론트 엔드(200c') 및 컨트롤러(300c')를 포함할 수 있다. 이하에서 도 9a에 대한 설명 중 도 8a에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이고, 도 9b의 포인터 검출 장치(10c')는 도 9a의 포인터 검출 장치(10c)와 상이한 내용이 설명될 것이다.
도 9a를 참조하면, 아날로그 프론트 엔드(200c)는 입력 버퍼(201c), 믹서(202c), 로컬 오실레이터(203c), 필터(204c) 및 프로그래머블 이득 증폭기(205c)를 포함할 수 있고, 터치 패널(100c)로부터 제공되는 수신 신호(RX)를 차동 모드에서 처리할 수 있다. 예를 들면, 도 9a에 도시된 바와 같이, 입력 버퍼(201c)는 수신 신호(RX) 및 커먼 모드 전압(VCM)을 수신할 수 있고, 차동 신호인 믹서 입력 신호들(M_INn, M_INp)을 출력할 수 있다. 믹서(202c)는 로컬 오실레이터(204c)로부터 제공되는 로컬 오실레이터 신호(LO)에 기초하여 믹서 입력 신호들(M_INn, M_INp) 각각을 헤테로다이닝함으로써 차동 신호인 믹서 출력 신호들(M_OUTn, M_OUTp)를 출력할 수 있다. 필터(204c)는 믹서 출력 신호들(M_OUTn, M_OUTp) 각각을 동일한 차단 주파수로서 필터링함으로써 차동 신호인 필터 출력 신호들(F_OUTn, F_OUTp)을 출력할 수 있다. 프로그래머블 이득 증폭기(205c)는 차동 증폭기를 포함할 수 있고, 필터 출력 신호들(F_OUTn, F_OUTp)을 증폭함으로써 차동 신호인 AFE 출력 신호들(A_OUTn, A_OUTp)을 출력할 수 있다. 컨트롤러(300c)는, 도 9a에 도시된 바와 같이, 차동 신호인 AFE 출력 신호들(A_OUTn, A_OUTp)을 수신하는 아날로그-디지털 컨버터(320c)를 포함할 수 있다. 도 8b를 참조하여 전술된 바와 같이, 일 실시예에서 아날로그 프론트 엔드가 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있고, 아날로그 프론트 엔드는 차동 신호로부터 변환된 디지털 신호를 컨트롤러에 제공할 수도 있다.
비록 도 9a에 도시되지 아니하였으나, 로컬 오실레이터(204c)는 컨트롤러(300c)로부터 수신되는 제어 신호에 응답하여 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수를 조절할 수 있다. 또한, 도 9a에서 입력 버퍼(201c) 및 프로그래머블 이득 증폭기(205c)에 포함된 회로는, 도해의 편의를 위한 예시일 뿐이며, 입력 버퍼(201c) 및 프로그래머블 이득 증폭기(205c)는 도 9a에 도시된 회로와 상이한 회로를 포함할 수도 있다.
도 9b를 참조하면, 터치 패널(100c')은 인접한 두 패널의 수신 신호들(RXn, RXp)을 아날로그 프론트 엔드(200c')에 차동으로 제공할 수 있다. 예를 들면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 터치 패널(100c')은 포인터의 터치에 따라 변동하는 신호로서 인접한 두 패널의 수신 신호들(RXn, RXp)을 아날로그 프론트 엔드(200c')에 차동으로 제공할 수 있고, 아날로그 프론트 엔드(200c')의 입력 버퍼(201c')는 수신 신호들(RXn, RXp)을 버퍼링함으로써 차동 신호인 믹서 입력 신호들(M_INn, M_INp)을 출력할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 포인터 검출 장치들(10d, 10e, 10f)의 블록도들이다. 도 10a 내지 도 10c의 포인터 검출 장치들(10d, 10e, 10f)에서, 수신 신호(RX)에 포함된 포인터에 의한 주파수 대역은 디지털 신호 처리에 의해서 시프트되고, 그리고/또는 필터링될 수 있다.
도 10a를 참조하면, 포인터 검출 장치(10d)는 터치 패널(100d), 아날로그 프론트 엔드(200d) 및 컨트롤러(300d)를 포함할 수 있다. 아날로그 프론트 엔드(200d)는 터치 패널(100d)로부터 제공되는 수신 신호(RX)를 처리함으로써 AFE 출력 신호(A_OUT)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 아날로그 프론트 엔드(200d)는, 변동하는 전류를 가지는 수신 신호(RX)를 증폭(또는 변환)함으로써 변동하는 전압을 가지는 AFE 출력 신호(A_OUT)를 제공할 수 있다.
컨트롤러(300d)는 아날로그-디지털 컨버터(320d) 및 디지털 신호 프로세서(340d)를 포함할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터(320d)는 AFE 출력 신호(A_OUT)를 변환함으로써 디지털 출력 신호(D_OUT)를 출력할 수 있다. 디지털 신호 프로세서(340d)는 믹서(342d), 필터(344d) 및 포인터 검출기(346d)를 포함할 수 있고, 믹서(342d), 필터(344d) 및 포인터 검출기(346d) 각각은 로직 연산 등을 통해서 동작할 수 있다. 예를 들면, 믹서(342d)에 제공되는 로컬 오실레이터 신호(D_LO)는 일정한 주파수를 나타내는 일련의 디지털 샘플들을 포함할 수 있고, 믹서(342d)는, 디지털 출력 신호(D_OUT) 및 로컬 오실레이터 신호(D_LO)를 승산할 수 있다. 필터(344d)는 믹서(342d)가 출력하는 디지털 신호를 필터링할 수 있으며, 예컨대 FIR(finite impulse response) 필터 또는 IIR(infinite impulse response) 필터 등을 포함할 수 있다. 도 1 등을 참조하여 전술된 바와 같이, 로컬 오실레이터 신호(D_LO)의 주파수는 필터(344d)의 차단 주파수에 기초하여 결정될 수 있다.
포인터 검출기(346d)는 필터(344d)가 출력하는 디지털 신호에 기초하여 포인터를 검출함으로써 포인터 검출 신호(P_DET)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 포인터 검출기(346d)는, 도 7을 참조하여 전술된 바와 유사하게, 필터(344d)가 출력하는 디지털 신호의 주파수를 검출함으로써 포인터의 압력을 검출할 수 있고, 필터(344d)가 출력하는 디지털 신호의 크기에 기초하여 포인터의 좌표 또는 위치를 검출할 수 있다. 포인터 검출 신호(P_DET)는 포인터의 압력 및/또는 포인터의 좌표에 대한 정보를 포함할 수 있다. 디지털 신호 프로세서(340d)에 포함된 믹서(342d), 필터(344d) 및 포인터 검출기(346d) 각각은 로직 합성 등을 통해서 설계된 하드웨어 모듈일 수도 있고, 디지털 신호 프로세서(340d)에 포함된 코어에 의해서 수행되는 일련의 명령어들을 포함하는 소프트웨어 모듈일 수도 있다.
도 10b를 참조하면, 포인터 검출 장치(10e)는 터치 패널(100e), 아날로그 프론트 엔드(200e) 및 컨트롤러(300e)를 포함할 수 있다. 도 10b의 포인터 검출 장치(10e)에서, 포인터에 의한 주파수 대역의 시프트는 아날로그 프론트 엔드(200e)에서 수행되는 한편, 필터링은 컨트롤러(300e)에서 디지털 신호 처리를 통해서 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 10b에 도시된 바와 같이, 아날로그 프론트 엔드(200e)는 믹서(210e)를 포함할 수 있고, 믹서(210e)는 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수에 기초하여 믹서 입력 신호(M_IN)를 헤테로다이닝함으로써 믹서 출력 신호(M_OUT)를 출력할 수 있다. 비록 도시되지 아니하였으나, 아날로그 프론트 엔드(200e)는, 수신 신호(RX)로부터 믹서 입력 신호(M_IN)를 생성하는 입력 버퍼를 포함할 수도 있고, 믹서 출력 신호(M_OUT)를 증폭하는 증폭기를 포함할 수도 있다.
컨트롤러(300e)는, AFE 출력 신호(A_OUT)를 디지털 출력 신호(D_OUT)으로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(320e)를 포함할 수 있고, 디지털 출력 신호(D_OUT)를 처리함으로써 포인터 검출 신호(P_DET)를 생성하는 디지털 신호 프로세서(340e)를 포함할 수 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 디지털 신호 프로세서(340e)는 필터(344e) 및 포인터 검출기(346e)를 포함할 수 있고, 필터(344e) 및 포인터 검출기(346e)는 디지털 신호 처리를 통해서 도 10a의 필터(344d) 및 포인터 검출기(346e)와 동일하거나 유사한 동작을 수행할 수 있다.
도 10c를 참조하면, 포인터 검출 장치(10e)는 터치 패널(100f), 아날로그 프론트 엔드(200f) 및 컨트롤러(300f)를 포함할 수 있다. 도 10c의 포인터 검출 장치(10f)에서, 컨트롤러(300f)는 주파수 도메인에서 디지털 신호 처리를 수행함으로써, 포인터에 의한 주파수 대역의 시프트 및 필터링을 수행할 수 있다. 아날로그 프론트 엔드(200f)는, 도 10a의 아날로그 프론트 엔드(200d)와 유사하게, 터치 패널(100f)로부터 제공되는 수신 신호(RX)로부터 AFE 출력 신호(A_OUT)를 생성할 수 있다.
컨트롤러(300f)는, AFE 출력 신호(A_OUT)를 디지털 출력 신호(D_OUT)로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(320f)를 포함할 수 있고, 디지털 출력 신호(D_OUT)를 처리함으로써 포인터 검출 신호(P_DET)를 생성하는 디지털 신호 프로세서(340f)를 포함할 수 있다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 디지털 신호 프로세서(340f)는 DFT 모듈(341f), 주파수 시프터(342f), 필터(344f) 및 포인터 검출기(346f)를 포함할 수 있고, DFT 모듈(341f), 주파수 시프터(342f), 필터(344f) 및 포인터 검출기(346f) 각각은 로직 연산 등을 통해서 동작할 수 있다. 예를 들면, DFT 모듈(341f)은 디지털 출력 신호(D_OUT)를 이산 푸리에 변환(discrete Fourier transform; DFT)할 수 있고, 이에 따라 DFT 모듈(341f)의 출력 신호는 AFE 출력 신호(A_OUT)의 주파수 스펙트럼을 나타내는 디지털 신호일 수 있다. 주파수 스피터(342f)는 DFT 모듈(341f)의 출력 신호에서 일정한 범위의 주파수 성분들을 시프트할 수 있고, 시프트된 주파수 성분들 중 포인터에 의한 주파수 대역에 대응하는 것들은 필터(344f)의 통과 대역에 위치할 수 있다. 필터(344f)는 통과 대역에 포함되는 주파수 성분들을 제외한 주파수 성분들을 감쇠시킬 수 있고, 포인터 검출기(346f)는 필터(344f)의 출력 신호에 남아있는 주파수 성분들에 기초하여 포인터를 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 도 10c의 주파수 시프터(342f)는 생략될 수 있고, 필터(344f)는 DFT 모듈(341f)의 출력 신호에서 일정한 범위에 포함되는 주파수 성분들만을 추출할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 상이하게, 일 실시예에서 아날로그-디지털 컨버터는 아날로그 프론트 엔드에 포함될 수 있다. 즉, 도 8b를 참조하여 전술된 바와 유사하게, 아날로그 프론트-엔드가 아날로그-디지털 컨버터를 포함하는 경우, 아날로그 프론트 엔드는 디지털 신호(예컨대, 도 10a 내지 도 10c의 D_OUT)를 컨트롤러에 제공할 수 있고, 컨트롤러에 포함된 디지털 신호 프로세서는 아날로그 프론트 엔드로부터 제공된 디지털 신호를 처리할 수도 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 주파수 검출 장치를 포함하는 시스템(5)을 나타내는 블록도이다. 시스템(5)은 퍼스널 컴퓨터, 네트워크 서버, 태블릿 PC, e-리더, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), 모바일 폰, 스마트 폰, 웨어러블 기기 등과 같은 컴퓨팅 시스템일 수도 있고, 자동차, 기계 장치, 제조 설비, 도어 등을 제어하기 위한 컨트롤 시스템일 수도 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 시스템(5)은 포인터 검출 장치(10g) 및 CPU(30)를 포함할 수 있다.
CPU(30)는 시스템(5)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, CPU(30)는 메모리에 저장된 일련의 명령어들을 실행함으로써 시스템의 동작을 제어할 수 있고, 포인터 검출 장치(10g)로부터 수신되는 컨트롤러 출력 신호(C_OUT)에 기초하여, 외부 입력을 인식할 수 있다.
포인터 검출 장치(10g)는 터치 패널(100g) 및 터치 패널 컨트롤러(400g)를 포함할 수 있다. 터치 패널 컨트롤러(400g)는 터치 패널(100g)에 송신 신호(TX)를 제공할 수 있고, 터치 패널(100g)로부터 수신 신호(RX)를 수신할 수 있다. 터치 패널 컨트롤러(400g)는 믹서 및 필터를 포함할 수 있고, 도 1 등을 참조하여 전술된 바와 같이, 수신 신호(RX)에 포함된 포인터에 의한 주파수 대역을 시프트할 수 있고, 시프트된 주파수 대역을 통과시키는 필터링을 수행함으로써 컨트롤러 출력 신호(C_OUT)를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 패널 컨트롤러(400g)는 아날로그 신호인 컨트롤러 출력 신호(C_OUT)를 출력할 수 있다. 예를 들면, 도 8a의 AFE 출력 신호(A_OUT)와 같이, 터치 패널 컨트롤러(400g)는 수신 신호(RX)를 버퍼링, 헤테로다이닝, 필터링 및/또는 증폭함으로써 아날로그 신호인 컨트롤러 출력 신호(C_OUT)를 출력할 수 있다. CPU(30)는 컨트롤러 출력 신호(C_OUT)를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있고, 디지털 신호를 처리함으로써 포인터를 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 패널 컨트롤러(400g)는 디지털 신호인 컨트롤러 출력 신호(C_OUT)를 출력할 수 있다. 예를 들면, 도 8a의 디지털 출력 신호(D_OUT)와 같이, 터치 패널 컨트롤러(400g)는 수신 신호(RX)를 처리하는 아날로그 프론트 엔드의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있고, 아날로그-디지털 컨버터의 출력 신호를 컨트롤러 출력 신호(C_OUT)로서 출력할 수 있다. CPU(30)는 디지털 신호인 컨트롤러 출력 신호(C_OUT)를 처리함으로써 포인터를 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 패널 컨트롤러(400g)는 포인터의 터치에 관한 정보를 포함하는 컨트롤러 출력 신호(C_OUT)를 출력할 수 있다. 예를 들면, 도 8a의 포인터 검출 신호(P_DET)와 같이, 터치 패널 컨트롤러(400g)는 아날로그-디지털 컨버터 및 디지털 신호 프로세서를 포함할 수 있고, 디지털 신호 프로세서에 의해서 검출된 포인터의 터치에 관한 정보, 예컨대 포인터의 압력 및/또는 좌표에 관한 정보를 포함하는 컨트롤러 출력 신호(C_OUT)를 출력할 수 있다. CPU(30)는 컨트롤러 출력 신호(C_OUT)에 포함된 포인터의 터치에 관한 정보에 따라 그에 대응하는 기능을 수행할 수 있다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 포인터를 검출하는 방법을 나타내는 순서도이다. 예를 들면, 도 12의 포인터를 검출하는 방법은 도 1의 아날로그 프론트 엔드(200)에 의해서 수행될 수 있고, 아날로그 프론트 엔드(200)의 동작 방법 또는 포인터 검출을 위한 노이즈 제거 방법으로도 지칭될 수 있다. 이하에서 도 12는 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
단계 S02에서, 터치 패널로부터 신호를 수신하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 1의 아날로그 프론트 엔드(200)는 터치 패널(100)에 제공하는 수신 신호(RX)를 수신할 수 있고, 수신 신호(RX)는 터치 패널(100)에 터치되는 포인터에 의해서 주파수 및 크기가 변동할 수 있다.
단계 S04에서, 포인터에 의한 주파수 대역을 시프트하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 1의 아날로그 프론트 엔드(200)에 포함된 믹서(202)는 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수에 따라 믹서 입력 신호(M_IN)를 헤테로다이닝할 수 있다. 이에 따라, 포인터에 의한 주파수 대역은 시프트될 수 있고, 시프트된 주파수 대역은 필터(204)의 통과 대역에 포함될 수 있다.
단계 S06에서, 시프트된 주파수 대역을 필터(204)에 통과시킴으로써 노이즈를 필터링하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 1의 아날로그 프론트 엔드(200)에 포함된 필터(204)는 포인터에 의한 주파수 대역을 포함하는 통과 대역을 가질 수 있고, 저지 대역에 있는 노이즈에 의한 주파수 대역을 제거할 수 있다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 포인터를 검출하는 방법을 나타내는 순서도이다. 예를 들면, 도 13의 포인터를 검출하는 방법은 도 3의 포인터 검출 장치(10a)에 의해서 수행될 수 있다. 도 7을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 13의 일련의 단계들(S10 내지 S60)은 반복 수행될 수 있고, 현재 수행된 단계들(S10 내지 S60)의 결과 및 이전에 수행된 단계들(S10 내지 S60)의 결과에 기초하여 포인터가 검출될 수 있다. 이하에서, 도 13은 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
단계 S10에서, 시프트 주파수를 제1 주파수로 설정하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 시프트 주파수는 믹서(202a)에 입력되는 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수일 수 있고, 컨트롤러(300a)는 제어 신호(CTR)를 통해서 로컬 오실레이터 신호(LO)의 주파수를 제1 주파수로 설정할 수 있다.
단계 S20에서, 수신 신호(RX)의 노이즈를 제거하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 12를 참조하여 전술된 바와 유사하게, 수신 신호(RX)에서 포인터에 의한 주파수 대역은 제1 주파수에 따라 시프트되어 필터의 통과 대역에 포함되는 한편, 노이즈에 의한 주파수 대역은 제1 주파수에 따라 시프트되어 필터의 저지 대역에 포함될 수 있다.
단계 S30에서, 필터링된 신호의 주파수를 검출하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(300a)는 필터 출력 신호(F_OUT)와 동일하거나 필터 출력 신호(F_OUT)가 증폭된 AFE 출력 신호(A_OUT)의 주파수를 검출하는 동작이 수행될 수 있다. AFE 출력 신호(A_OUT)에서 노이즈가 제거되었으므로, 컨트롤러(300a)는 포인터에 의한 주파수 대역의 위치를 용이하게 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 단계들(S10, S20, S30)은 제1 모드(또는 대략적 모드)에서 수행될 수 있다.
단계 S40에서, 시프트 주파수를 제2 주파수로 설정하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(300a)는 단계 S30에서 검출된 주파수에 기초하여 제2 주파수를 결정할 수 있고, 시프트 주파수를 제2 주파수로 설정할 수 있다. 일 실시예에서, 도 6a를 참조하여 전술된 바와 같이, 제2 주파수는 검출된 주파수로부터 주파수 오프셋(Δ)을 가산하거나 감산함으로써 계산될 수 있고, 주파수 오프셋(Δ)은 필터(204a)의 차단 주파수(또는 통과 대역)에 기초하여 결정된 값일 수 있다.
단계 S50에서, 수신 신호(RX)의 노이즈를 제거하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 12를 참조하여 전술된 바와 유사하게, 수신 신호(RX)에서 포인터에 의한 주파수 대역은 제2 주파수에 따라 시프트되어 필터의 통과 대역에 포함되는 한편, 노이즈에 의한 주파수 대역은 제2 주파수에 따라 시프트되어 필터의 저지 대역에 포함될 수 있다. 검출된 주파수에 기초하여 결정된 제2 주파수에 기인하여, 노이즈가 효과적으로 제거될 수 있다.
단계 S60에서, 필터링된 신호에 기초하여 포인터를 검출하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(300a)는 AFE 출력 신호(A_OUT)에 기초하여 포인터의 압력 및/또는 터치를 검출할 수 있고, 포인터의 압력 및/또는 좌표에 대한 정보를 포함하는 포인터 검출 신호(P_DET)를 생성할 수 있다. 선행하는 단계들에서 노이즈가 제거됨으로써, 컨트롤러(300a)는 AFE 출력 신호(A_OUT)로부터 포인터를 용이하게 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 정확하게 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 단계들S40, S50, S60)은 제2 모드(또는 정밀 모드)에서 수행될 수 있다.
도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 시스템(40)을 나타내는 블록도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 시스템(40)은 CPU(41), 메모리(42), 네트워크 인터페이스(43), 터치 패널(44), 디스플레이(45) 및 터치 DDI(display driver IC)(46)를 포함할 수 있다. 도 14에 도시된 바와 상이하게, CPU(41)와 시스템(40)의 다른 구성요소들은 버스에 통신가능하게 연결될 수도 있다.
CPU(41)는 메모리(42) 또는 CPU(41)에 포함된 메모리에 저장된 명령어들을 실행함으로써 시스템(40)의 전반적인 동작이 제어할 수 있다. 예를 들면, CPU(41)는 이미지 데이터를 터치 DDI(46)에 제공할 수 있고, 디스플레이(45)에 출력된 이미지에 대한 포인터의 터치를 해석함으로써 외부 입력을 인식할 수 있으며, 외부 입력에 응답하여 미리 정해진 적어도 하나의 기능을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, CPU(41)는 프로세서, 버스, 기능 블록을 포함하는 시스템-온-칩(SoC)일 수도 있고, 어플리케이션 프로세서(application processor; AP)로서 지칭될 수도 있다.
메모리(42)는 CPU(41)에 의해서 엑세스될 수 있고, 예컨대 비휘발성 메모리로서 EEPROM (non-volatile memory such as a Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(flash memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM (Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM (Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등을 포함할 수도 있고, 휘발성 메모리로서 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 모바일 DRAM, DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory), LPDDR (Low Power DDR) SDRAM, GDDR (Graphic DDR) SDRAM, RDRAM(Rambus Dynamic Random Access Memory) 등을 포함할 수도 있다.
네트워크 인터페이스(43)는 시스템(40) 외부의 네트워크에 대한 인터페이스를 CPU(41)에 제공할 수 있다. 예를 들면, 네트워크 인터페이스(43)는 유선 또는 무선 네트워크에 접속할 수 있고, 네트워크로부터 수신되는 신호를 CPU(41)에 전달하거나, CPU(41)로부터 수신된 신호를 네트워크에 전송할 수 있다.
터치 DDI(46)는 하나의 칩으로서 구현될 수 있고, 터치 패널(44)을 제어하기 위한 구성요소로서 아날로그 프론트 엔드(46_1) 및 터치 컨트롤러(46_2)를 포함할 수 있고, 디스플레이(45)를 제어하기 위한 구성요소로서 출력 드라이버(46_3) 및 디스플레이 컨트롤러(46_4)를 포함할 수 있다. 터치 패널(44)은 디스플레이(45) 상에 배치될 수 있고, 디스플레이(45)의 출력을 투과시킬 수 있으며, 터치 패널(44) 및 디스플레이(45)는 총괄적으로 터치 스크린으로서 지칭될 수 있다.
아날로그 프론트 엔드(46_1)는 터치 패널(44)에 송신 신호(TX)를 제공할 수 있고, 터치 패널(44)로부터 수신 신호(RX)를 수신할 수 있다. 아날로그 프론트 엔드(46_1)는 수신 신호(RX)에서 포인터에 의한 주파수 대역이 필터의 통과 대역에 포함되도록 시프트할 수 있고, 필터링을 통해서 노이즈를 제거할 수 있다. 터치 컨트롤러(46_2)는 노이즈가 제거된 신호에 기초하여 포인터를 검출할 수 있고, 포인터의 터치에 관한 정보를 포함하는 신호를 CPU(41)에 제공할 수 있다.
디스플레이 컨트롤러(46_4)는 CPU(41)가 제공하는 이미지 데이터를 이미지를 디스플레이(45)에 표시하기 위한 신호로 변환할 수 있고, 출력 드라이버(46_3)는 디스플레이 컨트롤러(46_4)의 제어 하에서 디스플레이 출력 신호(DIS_OUT)를 출력할 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 디스플레이 컨트롤러(46_4)는 터치 컨트롤러(46_2)와 통신할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 컨트롤러(46_4)는 디스플레이 타이밍에 관한 정보를 포함하는 신호를 터치 컨트롤러(46_2)에 제공할 수도 있고, 터치 컨트롤러(46_2)는 동작 모드에 관한 정보, 예컨대 대기 모드의 진입 여부에 관한 정보를 포함하는 신호를 디스플레이 컨트롤러(46_4)에 제공할 수도 있다.
도 14에 도시되지 아니하였으나, 터치 DDI(46)는 터치 컨트롤러(46_2) 및/또는 디스플레이 컨트롤러(46_4)에 의해서 엑세스되는 메모리를 포함할 수 있고, 아날로그 프론트 엔드(46_1) 및 출력 드라이버(46_3)에 전력을 제공하는 전력 제공 회로를 포함할 수도 있다. 또한, 도 14에 도시된 바와 상이하게, 터치 컨트롤러(46_2) 및 디스플레이 컨트롤러(46_4)는 별개의 인터페이스(예컨대, LoSSI, I2C 등)를 통해서 CPU(41)와 통신할 수도 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 포인터의 터치에 의해서 변동하는 입력 신호를 처리하는 포인터 검출 장치로서,
    로컬 오실레이터의 주파수에 따라 상기 입력 신호를 헤테로다이닝(heterodyning)함으로써 제1 출력 신호를 생성하는 믹서;
    상기 제1 출력 신호를 필터링함으로써 제2 출력 신호를 출력하는 필터; 및
    상기 제2 출력 신호에 기초하여 상기 포인터의 터치 및 압력을 검출하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 믹서는 상기 포인터에 의한 주파수 대역을 상기 필터의 통과 대역으로 시프트시키고,
    상기 로컬 오실레이터의 주파수는 상기 컨트롤러에 의해서 설정되고,
    상기 컨트롤러는, 제1 주파수로 설정된 상기 로컬 오실레이터의 주파수에 따른 상기 제2 출력 신호의 주파수를 검출하고, 검출된 상기 제2 출력 신호의 주파수 및 상기 통과 대역에 기초하여 제2 주파수를 계산하고, 상기 제2 주파수로 설정된 상기 로컬 오실레이터의 주파수에 따른 상기 제2 출력 신호에 기초하여 상기 포인터의 터치를 검출하는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 로컬 오실레이터의 주파수를 상기 제1 주파수로 설정하고, 상기 제2 주파수를 계산하고, 상기 제2 주파수로 각각 설정하는 동작들을 순차적으로 반복하는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 제2 주파수 값으로 제2 주파수 값에 해당하는 필압을 검출하는 포인터 검출 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 제2 출력 신호의 주파수에 주파수 오프셋을 가산하거나 감산함으로써 상기 제2 주파수를 계산하고,
    상기 주파수 오프셋은 상기 필터의 차단 주파수에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러에 의해서 설정된 이득으로 상기 제2 출력 신호를 증폭함으로써 제3 출력 신호를 생성하는 가변 이득 증폭기를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 제3 출력 신호를 변환함으로써 디지털 출력 신호를 출력하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하고, 상기 디지털 출력 신호를 처리함으로써 상기 포인터의 터치 및 압력을 검출하는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터는 로우 패스 필터이고,
    상기 믹서는 상기 입력 신호를 다운컨버전함으로써 상기 제1 출력 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    터치 패널로부터 변동하는 전류를 가지는 신호를 변동하는 전압을 가지는 상기 입력 신호로 변환하는 버퍼 회로를 더 포함하는 포인터 검출 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터는, 복수의 수동 소자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 장치.
  11. 포인터의 터치에 의해서 변동하는 입력 신호를 처리함으로써 상기 포인터를 검출하는 방법으로서,
    터치 패널로부터 상기 입력 신호를 수신하는 단계;
    상기 입력 신호에서 상기 포인터에 의한 주파수 대역을 시프트 주파수만큼 시프트하는 단계;
    시프트된 상기 주파수 대역을 통과시키는 필터링 단계;
    제1 모드에서, 상기 시프트 주파수를 제1 주파수로 설정하고 상기 필터링된 신호의 주파수를 검출하는 단계; 및
    상기 제1 모드에 후속하는 제2 모드에서, 검출된 상기 필터링된 신호의 주파수에 기초하여 상기 시프트 주파수를 제2 주파수로 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 시프트 주파수는 상기 필터링 단계의 차단 주파수에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 방법.
  12. 삭제
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 시프트 주파수를 제2 주파수로 설정하는 단계는, 검출된 상기 필터링된 신호의 주파수에 주파수 오프셋을 가산하거나 감산함으로써 상기 제2 주파수를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 필터링된 신호의 주파수에 기초하여, 상기 포인터의 압력을 검출하는 단계; 및
    상기 필터링된 신호의 크기에 기초하여, 상기 포인터의 터치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 필터링 단계는, 시프트된 상기 주파수 대역을 로우 패스 필터의 통과 대역으로 통과시키는 단계를 포함하고,
    상기 시프트하는 단계는, 상기 입력 신호를 다운컨버전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 입력 신호를 버퍼링함으로써 제1 출력 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 제1 출력 신호를 아날로그-디지털 변환함으로써 디지털 출력 신호를 출력하는 단계를 더 포함하고,
    상기 시프트하는 단계 및 상기 필터링 단계는, 상기 디지털 출력 신호를 처리함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 방법.
  17. 포인터의 터치에 의해서 변동하는 입력 신호를 처리하는 포인터 검출 장치로서,
    상기 입력 신호에서 상기 포인터에 의한 주파수 대역을 시프트하고, 시프트된 상기 주파수 대역을 통과 대역으로 통과시킴으로써 필터링을 수행하는 노이즈 제거 회로; 및
    상기 노이즈 제거 회로가 출력하는 필터링된 신호에 기초하여, 상기 포인터의 터치 및 압력을 검출하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 미리 결정된 주파수만큼 시프트된 상기 필터링된 신호의 주파수를 검출하고, 검출된 상기 필터링된 신호의 주파수 및 상기 통과 대역에 기초하여 상기 주파수 대역이 시프트되는 주파수를 조절하는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 장치.
  18. 삭제
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 검출된 상기 필터링된 신호의 주파수에 주파수 오프셋을 가산하거나 감산한 주파수만큼 상기 주파수 대역을 시프트하도록 상기 노이즈 제거 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 장치.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 노이즈 제거 회로는,
    상기 입력 신호로부터 제1 출력 신호를 출력하는 버퍼 회로;
    상기 컨트롤러에 의해서 설정된 주파수에 따라 상기 제1 출력 신호를 다운컨버젼함으로써 제2 출력 신호를 생성하는 믹서; 및
    상기 제2 출력 신호로부터 상기 필터링된 신호를 생성하는 로우 패스 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 포인터 검출 장치.
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