PDF문서081_3D Touch Sensor Signal Processing Technology.pdf

닫기

background image

Contact: Heejin Choi

Email: hjchoi2@etri.re.kr

Phone: +82. 42. 860. 4946

3D Touch Sensor 

Signal Processing 

Technology

IrLED based


background image

2

TECHNOLOGY BRIEF

▣ Technology Overview

UI/UX core technology developed 

through 3D multi-touch sensor SoC

Mapping of 3D multi-touch sensor application 

Directional motion/ 

speed sensing

3D Touch Sensor Signal Processing Technology

• Compact 3D multi-touch sensor system based on motion recognition low-

powered IrLED (Infrared LED)

• Technology that uses one IrLED and four PD to recognize vertical, horizontal, 

and pushing hand movements

• PD signal processing AFE (Analog Front-End) and motion recognition engine 

technology.

• SoC technology can control electronic device with 3D hand gestures without 

touching 

Infrared sensor, motion recognition, 3D touch

5

□ Keywords

□ TRL

Application


background image

3

TECHNOLOGY BRIEF

3D Touch Sensor Signal Processing Technology

▶ Technology details

• Low-powered (200uA or below) hand motion sensor using one IrLED
• PD-based multichannel low-powered / compact analog front-end technology
• Low-powered biasing technique using Vth from MOS rather than an amplifier
• Double-sampling structured PGA to remove noise and offset 
• Asynchronous SAR structured 10bit analog-to-digital converter(ADC)
• Recognition algorithm based on comparing directional signals 
• Time window method to solve noise problems
• Remove Low-pass filter that solves noise problems to reduce unnecessary space, 

decrease power consumption, and improve output delay

Products that provides UI/UX using hand movements

▣ Technology Description

▣ Application Fields

New market  aside from smartphones

PC aiding input device

Remote controller

Control lighting

Control vehicle infotainment system

Engine control

SoC control

Engine_NEW


background image

4

▶ Limitations of previous technology

• High power consumption because camera based motion sensor needs camera to 

be on at al  times

• Compared with camera based method, the IrLED method uses simple motion 

sensor signal that has advantages in power consumption and its smal  size.

• Using only one IrLED is a much better method than using multiple IrLED in both 

size and power consumption

▶ Outstanding Features

• Low-powered (200uA or below) hand motion sensor using one IrLED
• Double-sampling structured PGA to remove noise and offset 
• Use time window method to solve noise problems rather than low-pass filter to 

reduce unnecessary space, decrease power consumption, and improve output 

delay

• Has more than 97% direction recognition rate fol owing TTAK.KO-10.0692 

guidelines.

▣ Competitiveness of Technology

▣ IPR Status

No.

Country

Application

Number (date)

Status

Title

1

US

14/605877

Applied

Light signaling interface

2

US

9341713

Registered

Hand motion sensor method 

3

US

9274214

Registered

IrLED control method

Korean Patents: 4 articles applied


background image

5

• Electronics and Telecommunication

s Research Institute, ABOV semicon

ductor, Hysonic, HANA Micron, R@

mote Solution, Sejong University de

veloped a 3D multi-touch sensor sy

stem using IrLED with detection an

gle of 30 degrees or more in Septe

mber of 2014.

• ABOV semiconductor developed pr

oximity sensor and ambient light se

nsor for smartphones

• MAXIM semiconductor 

commercialized a 2mm x 2mm x 

0.6mm product that supports both 

proximity sensing and ambient light 

sensing using one IrLED and PD.

• ROHM Co. developed a product that 

supports proximity sensing, ambient 

light sensing, gesture sensing using 

3 IrLED and PD.

• Recently, UI/UX are key factors in competitiveness of mobile devices

-Need compact sensor parts based on low-powered IrLED motion 

sensor to apply on 3D touch UI/UX core technology development

□ Korea

□ Global

▣ Technology Trend

Most smartphones use Proximity / ambient light sensors
-> Limited usages and dependent on al  imports

UI/UX are key factors in competitiveness of mobile devices

Need development of motion sensor system containing proximity / ambient light sensors

-> UI/UX core technology for 3D touch

Motion sensor using IrLED arrangement
->form-factor inadequate for mobile device

Motion sensor using front camera -> 
Power consumption problem caused  
by CMOS image sensor

Need development of low-powered, compact motion sensor  


background image

6

기술수요

적용처

Application

Industry

Smartphone proximity 

sensor and gesture 

sensor chip / module 

manufacturer; 

infotainment for vehicles, 

home appliances, and 

remote manufacturer

Gesture sensor, 

proximity sensor, 

UI/UX device

▶ World leading vendor

• Maxim semiconductor, AVAGO,

AMS, Sharp, ADI

▶ Domestic leading vendor

• No

commercialized

company

using SoC product

• ABOV semiconductor, Hysonic, HA

NA Micron have experienced devel

oping related technology

▣ Market Trend

□ Market Leaders

□ Technology Demand

▶ Gesture Sensor Industry Trend

• Attach on Samsung smartphone and note product
- Galaxy S4 and Note 3 uses MAXIM semiconductor and Galaxy S5 uses

AMS product

• Applied in some smartphone models in China
- Some models such as BBk and Coolpad use AVAGO product

Positioning of developed products in gesture sensor market 


background image

7

PD signal processing Analog Front-End technology

Schematic / layout technology

Gain control circuit schematic / layout technology

High-resolution analog-to-digital converter schematic/ layout technology

▶ Applications

• Smartphone and PC aiding input device
• Vehicle infotainment system 
• Appliance and lighting control
• Touchless remote control er

▶ Effects

• Market for touchless hand motion recognition products expands
• Market for smart product for UI/UX expands.

▣ Applications and Effects

▣ Scope of Technology Transfer

Digital signal processing technology based on hard-wired motion engine

Sensing algorithm technology based on signal comparison 

PD signal extracting technology not interfered by noise

I2C interface technology

I2C interface schematic / layout technology for digital I/O

Motion sensor algorithm

Comparing directional signals 

Use time window method

Key design documents and related IPR (TM, TDP, patent) license