WO2009142453A2 - 복수의 접촉 입력을 감지하는 방법 및 장치 - Google Patents

복수의 접촉 입력을 감지하는 방법 및 장치 Download PDF

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WO2009142453A2
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    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger

Definitions

  • the present invention relates to a touch input sensing method and apparatus, and more particularly to a touch input sensing method and apparatus for detecting the presence of two or more touch inputs in close proximity to each other and to determine the position of the touch input.
  • the touch sensing device detects a touch of a user's finger or another device and converts the touch into a suitable electric signal and outputs the same. For example, it is applied to a laptop computer and used as an input means for controlling the movement of a cursor by replacing a mouse, or as an input means for directly selecting and executing an icon or a menu displayed on a screen in combination with a display device. . It is simply used as a means of replacing buttons.
  • a touch input device for example, a touch screen
  • a display is excluded from an input device such as a keypad, and the only input means (at least as a main input). Increasingly, the use) is increasing.
  • a touch sensing device involves a change in an input method, for example, a method of sensing two or more touch inputs.
  • the conventional touch sensing device sensed only one touch input, and the type of the input was limited.
  • the position of the cursor is controlled only by the touch input, and the input corresponding to the click has to use a button provided.
  • recent touch sensing devices recognize two or more touch inputs at the same time so that one input can control the position of the cursor and the click input can be implemented by the other.
  • a method of rotating a screen by moving one input based on one input or a method of enlarging or reducing the screen according to a change in distance between two inputs may be implemented.
  • Determining the presence of two or more touch inputs must be preceded in order to recognize two or more touch inputs.
  • Methods are known which are based on local maxima and local minima of signals generated by two inputs.
  • US Pat. No. 5,825,352 discloses a method of measuring two maximums and a minimum between them and determining the presence of two or more contact inputs based thereon.
  • the method using the maximum value and the minimum value is difficult to apply when two inputs are in close proximity.
  • the signals due to the contacts may overlap and the minimum value between the maximum values may have a larger value than expected, and the threshold setting for recognizing them as two contact inputs by distinguishing them from noise is very high. Becomes difficult. Therefore, in order to recognize the close contact input by using the maximum value and the minimum value, a method of increasing the resolution by densely placing a sensing electrode for detecting a contact may be selected. Complicated routing between circuits hinders device miniaturization. In particular, in the case of a touch screen, which is one of touch sensing devices, complicated routing generally increases the area of the wiring part disposed on the outer circumferential part (so-called bezel) of the display device, which is a large obstacle to screen expansion.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a touch sensing device and a method for recognizing two or more adjacent touch inputs without increasing the density of the sensing electrode.
  • a method for sensing two or more touch inputs comprising: receiving a sensing signal by a plurality of sensing electrodes, a value dependent on a distance between the touch inputs from the received sensing signal; And acquiring two or more of the touch inputs when the obtained value is greater than or equal to a threshold.
  • the plurality of sensing electrodes includes sensing electrode pairs corresponding to the same first axis coordinates, and the receiving of the sensing signal includes sensing signals from the sensing electrode pairs along the first axis.
  • said obtaining step obtains a value that depends on said distance based on a distribution along said first axis of intensity of said sense signal.
  • the plurality of sensing electrodes are arranged to correspond to first and second axis coordinates that are not parallel to each other, and the step of receiving the sensing signal includes the sensing electrodes from the sensing electrodes along the first and second axes. Receive a sense signal.
  • said obtaining step obtains a value that depends on said distance based on a distribution along at least one of said first and second axes of intensity of said sense signal.
  • the method further includes providing a value set by the user as the threshold value.
  • the distance between adjacent sensing electrodes of the plurality of sensing electrodes is less than or equal to a predetermined minimum contact area.
  • calculating a position of the midpoint between the two contact inputs and based on a value dependent on the position of the midpoint and the distance between the contact inputs. Determining the position of the contact input.
  • calculating a position of a reference point between the two contact inputs dividing the sensing signal into a plurality of groups based on the reference point, Calculating a position of the contact input from each of the sense signal groups.
  • the calculating of the position of the reference point calculates the point where the intensity of the detection signal has a minimum value as the reference point.
  • calculating the position of the contact input includes calculating a weighted average that weights the sense signal with respect to at least one axis.
  • calculating the position of the touch input comprises calculating a ratio of the sense signal between adjacent sense electrodes with respect to at least one axis.
  • the sensing signal is a signal indicating a change in capacitance due to contact.
  • a method for sensing two or more touch inputs comprising: receiving a sensing signal by a plurality of sensing electrodes, a value dependent on a distance between the touch inputs from the received sensing signal; Obtaining a position, calculating a position of a midpoint between the two touch inputs from the received sensing signal, and based on a value dependent on the position of the midpoint and the distance between the touch inputs.
  • a touch input sensing method is provided that includes determining a location of a.
  • the plurality of sensing electrodes includes sensing electrode pairs corresponding to the same first axis coordinates, and the receiving of the sensing signal includes sensing signals from the sensing electrode pairs along the first axis.
  • said obtaining step obtains a value that depends on said distance based on a distribution along said first axis of intensity of said sense signal.
  • the plurality of sensing electrodes are arranged to correspond to first and second axis coordinates that are not parallel to each other, and the step of receiving the sensing signal includes the sensing electrodes from the sensing electrodes along the first and second axes. Receive a sense signal.
  • said obtaining step obtains a value that depends on said distance based on a distribution along at least one of said first and second axes of intensity of said sense signal.
  • the distance between adjacent sensing electrodes of the plurality of sensing electrodes is less than or equal to a predetermined minimum contact area.
  • the method further comprises determining that two or more of the contact inputs are present if the value dependent on the distance is equal to or greater than a threshold, and calculating the position of the midpoint comprises: determining at least two of the contacts in the determining step. This is done if it is determined that an input exists.
  • the method further includes providing a value set by the user as the threshold value.
  • the sensing signal is a signal indicating a change in capacitance due to contact.
  • a method for sensing two or more touch inputs comprising: receiving a sensing signal by a plurality of sensing electrodes; dividing the sensing signal into a plurality of groups;
  • a touch input sensing method comprising calculating a position of at least one touch input from at least one of a plurality of sensed signal groups.
  • the dividing may be performed by dividing the sensing signal based on a point where the strength of the sensing signal has a minimum value.
  • the step of discriminating includes determining a midpoint of the two touch inputs, and classifying the sensing signal based on the midpoint.
  • calculating the position of the contact input includes calculating a weighted average that weights the sense signal with respect to at least one axis.
  • calculating the position of the touch input comprises calculating a ratio of the sense signal between adjacent sense electrodes with respect to at least one axis.
  • the plurality of sensing electrodes includes sensing electrode pairs corresponding to the same first axis coordinates, and the receiving of the sensing signal includes sensing signals from the sensing electrode pairs along the first axis.
  • a touch sensing device for sensing a touch input by the above method.
  • two or more contact inputs in proximity can be recognized without increasing the density of the sensing electrode.
  • it is possible to accurately identify the positions of two or more contact inputs. Therefore, it can be applied at low cost to electronic devices of various sizes.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a touch sensing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a touch sensing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a touch input sensing method according to an embodiment of the present invention applicable to the touch sensing device of FIG. 2.
  • FIG. 4 illustrates an exemplary sense signal profile applied to the touch sensing device of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a plan view showing a touch sensing device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a touch input sensing method according to another embodiment of the present invention applicable to the touch sensing device of FIG. 5.
  • FIG. 7 illustrates an exemplary sense signal profile applied to the touch sensing device of FIG. 5.
  • the touch sensing device detects a user's touch and converts it into an electrical signal and outputs the electrical signal.
  • the touch sensing device detects a change in pressure, temperature, resistance, capacitance or optical characteristics according to the user's touch and outputs the electrical signal.
  • 1 shows a cross-sectional view of a touch sensing device based on capacitance change as an example of the touch sensing device. It is again noted that the present invention applies to all types of touch sensing devices based on various touch sensing principles as well as capacitance changes.
  • the touch sensing device includes a window 110 disposed to protect the device and a sensing electrode 140 disposed behind the window 110.
  • the sensing electrode 140 is generally transparently made of ITO (Indium Tin Oxide) material, and the window 110 is also made of acrylic or glass transparently. Accordingly, the user may recognize the display contents of the display 150 disposed on the rear surface of the electrode 140, and accordingly, a user interface displayed on the display 150 may be applied by applying a touch input to the front of the window 110. ) You can perform operations on components directly.
  • the sensing electrode 140 may be formed on the transparent film 120 by etching or lithography and disposed on the rear surface of the window 110.
  • an opaque material may be used as the window 110, and the sensing electrode 140 may be formed using a flexible printed circuit board (FPCB).
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the window 110 and the transparent film 120 are made of a dielectric material, and the sensing electrode 140, which is a conductor, is used. Capacitance is generated using a hand or other contacting tool that forms a predetermined contact area by contact as a positive electrode. Such capacitance is sensed by the circuit unit 160 through the wiring 130, and the circuit unit 160 can recognize the contact input according to the change of the sensed capacitance.
  • a user's hand or other contact tool eg, a stylus
  • the electrodes may be formed in one or two or more layers to determine the two-dimensional coordinates of the contact, and the circuitry 160 receives the sensing signals from the plurality of electrodes to contact the number of contact inputs and the contact inputs as described below. Determine the location of.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating a touch input device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a touch input sensing method according to an embodiment of the present invention that may be applied to the touch input device of FIG. 2.
  • the touch input device of this embodiment has two electrode layers each having a plurality of sensing electrodes arranged along an axis to determine coordinates of two non-parallel axes of the contact input, for example, the X and Y axes perpendicular to each other ( 122, 124).
  • the sensing electrodes of the X-electrode layer 124 are connected to the wires 134 arranged along the X-axis while being connected to one another arranged at the same X position along the Y-axis, and the sensing electrodes of the Y-electrode layer 122 Are connected to each other at the same Y position along the X axis and connected to the wiring 132 arranged along the Y axis.
  • Each wire 132, 134 forms a separate sense channel.
  • the circuitry may receive sensing signals from the two electrode layers 122 and 124 along the axis on which the electrode layers 122 and 124 are arranged and determine the presence of two or more contact inputs and the position of the contact input.
  • the touch input sensing method of the present embodiment first receives a sensing signal by the sensing electrode (step S310). For example, assuming that two contact inputs T1 and T2 are applied, the capacitance of the sensing electrode is changed by the applied contact inputs T1 and T2, thereby generating a detection signal. Specifically, as the area of the contact is wider, the capacitance increases and the intensity of the sense signal indicating the change in capacitance for each sense channel also increases. Accordingly, a sensing signal having a profile as shown in FIG. 4 may be received by the contact inputs T1 and T2. (A) of FIG.
  • the strength of the sense signal in the sense channels X2 and X3 and Y2 and Y3 is the strongest, depending on where the contact inputs T1 and T2 are applied respectively.
  • the touch input sensing method obtains a value depending on the distance between the touch inputs T1 and T2 from the received sensing signal in step S320, and there are two or more touch inputs when the value is more than a predetermined threshold. It is determined that the operation (step S330).
  • the contact input is not only applied to one electrode, but may be applied over two or more electrodes. Thus, even if a sensing signal is received at two or more electrodes, this does not always mean the application of two or more touch inputs.
  • a value depending on the distance between the contact inputs is calculated, and it is determined that two or more contact inputs exist when the distance is more than a predetermined threshold.
  • the value depending on the distance may be obtained based on a distribution along at least one axis of the intensity of the sense signal. If a sense signal profile including the intensity of the sense signal for each sense channel illustrated in FIG. 4 is treated as a virtual histogram with the index of the sense channel as the rank value and the strength of the sense signal as the frequency, the value of the standard deviation on this histogram is Large means that the sensing signal is widely distributed over several sensing channels or the distance between peaks of two or more sensing signals is far. Therefore, the standard deviation obtained as described above is proportional to the distance between the contact inputs, and a value depending on the distance (or distance value) can be obtained using the standard deviation.
  • the distances ⁇ X and ⁇ Y between the contact inputs to the X and Y axes can be calculated by the following equation using the square root of the variance. Can be.
  • NX and NY are the number of sensing electrodes on the X and Y axes
  • IXn and IYn are the sensing signal strengths of the X and Y axes on the nth sensing electrode, respectively
  • DX and DY are the sensing electrodes on the X and Y axes, respectively.
  • the distances, mX and mY, are averages on the histogram representing the X- and Y-axis sensing signal profiles, specifically , to be.
  • ⁇ X and ⁇ Y can be calculated with Equation 2 using the average of the absolute deviation values.
  • the value reflecting the distance between the contact inputs thus obtained is compared with a threshold value in step S330, and when the value is more than the threshold value, it is determined that there are two or more contact inputs. If the value is smaller than the threshold value, it is determined that two or more contact inputs do not exist, and in this case, a method for detecting one contact input is performed, which will not be described in detail for the sake of simplicity. It will be easy to understand.
  • the spacing between the electrodes can be adjusted to better reflect the standard deviation between the contact inputs. If the distance between the electrodes is too far, even if a plurality of contact inputs are applied, it may be recognized as one contact input, or the value of the standard deviation may be calculated too small. Thus, it is desirable to set the spacing of the sensing electrodes to be below the minimum contact diameter (eg, finger diameter) of a typical user.
  • the minimum contact diameter can be predetermined through surveys of prospective users, data from the Institute of Standards and Technology. However, if the spacing of the sensing electrodes is excessively reduced, the number of sensing electrodes must be increased to reduce the efficiency.
  • a value obtained by mapping a standard deviation to a distance value can be used without calculating the distance value from the standard deviation. Since the distance value calculated from the above Equation 1 or 2 does not exactly match the actual distance, it may not exclude the possibility that an error occurs when used as it is. Therefore, the standard deviation can be mapped to the corresponding distance value and compared with the threshold value. Specifically, a distance value corresponding to the standard deviation may be obtained by using a mapping table constructed through experiments in advance.
  • the threshold value can be customized in addition to being initially set or automatically adjusted according to a user's wishes. Since the area of the finger, the pressure at the time of contact, etc. are different for each user, applying the threshold set on the assumption of the average user may not provide accurate results to all users. Accordingly, it is necessary to adjust the threshold value to reflect the characteristic usage pattern of the user. For example, the user may apply the exemplary input and adjust the threshold value based on the standard deviation value calculated for the input. This adjustment may be performed at initial device startup, at the user's request, or at the user's device reset request.
  • step S340 determines the location of the contact inputs.
  • step S340 is performed only when it is determined that there are two or more contact inputs, but according to the embodiment, a process of determining the position of the contact input may be performed regardless of the determination result.
  • step S340 the method calculates the position of the midpoint between the contact inputs.
  • the coordinates (XM, YM) of the midpoint can be calculated from the sense signal as shown in FIG. 4 according to the following equation.
  • the position of the contact input is determined based on the distance between the position of the midpoint calculated in S350 and the contact input calculated by Equation 1 or 2 below.
  • the X-axis coordinates determined individually It may be difficult to uniquely determine each contact location by combining Y-axis coordinates.
  • a contacting rectangle formed by two pairs of candidate contact input positions can be obtained, and this can be used as input information of the device. For example, increasing or decreasing the size of the contact position rectangle can be used for device control such as volume control and screen zoom-in / out.
  • the presence or absence of two or more contact inputs is determined based on a value (eg, standard deviation) reflecting the distance obtained from the sensing signal.
  • a value eg, standard deviation
  • FIG. 5 is a plan view of a touch sensing apparatus according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a touch input sensing method according to an embodiment of the present invention that may be applied to the apparatus of FIG. 5.
  • the touch sensing apparatus of this embodiment includes sensing electrode pairs 126 corresponding to the same Y-axis coordinates.
  • the electrode pair 126 includes triangular electrodes 126a and 126b, which are arranged so that their hypotenuses face each other to form a square shape.
  • the electrode 126a and the electrode 126b are connected to the left and right wires 136a and 136b which respectively constitute separate sensing channels, but the electrode pairs 126 correspond to the same Y coordinate, so that either The detected input is also identified by the same Y coordinate.
  • the electrodes are all connected to the wiring along the Y axis, so that a sensing signal is received along the Y axis.
  • the spacing of the electrodes can be determined based on the minimum contact diameter of the user as in the previous embodiment.
  • step S610 receives a sensing signal by a plurality of electrodes.
  • step S610 receives a sensing signal along the Y-axis.
  • the signals received by the left and right wirings are added to receive the detection signal in units of electrode pairs.
  • the profile of the sense signal received when two contact inputs T3 and T4 are applied is shown in FIG. 7. As shown, peaks of the sensed signal appear at Y3 and Y6, the positions at which the contact inputs T3 and T4 are input, and local values appear at Y5 close to the midpoint.
  • the method obtains a value depending on the distance between the contact inputs in step S620, which value may be based on the distribution of the sense signal strength as in the previous embodiment. Specifically, the distribution of the sensed signal strength may be reflected in the standard deviation.
  • the distance between the contact inputs can be calculated by Equation (1) or (2). In this embodiment, since the detection signal is received only for the Y axis, the distance is also calculated only for the Y axis. The calculated distance is compared with the threshold value (step S630), and when the distance is more than the threshold value, it is determined that two or more contact inputs exist and the process proceeds to step S640 to determine the position of the contact input. If the distance is smaller than the threshold, processing suitable for a single contact input is performed.
  • the distance value obtained by matching with the mapped table may be used instead of the distance value calculated from the standard deviation, and the threshold value may be customized to suit the characteristics of the user.
  • step S620 and step S630 may be omitted. Since these steps are performed to determine whether two or more contact inputs exist, these steps (S620 and S630) are omitted when the determination is unnecessary, for example, when there is no possibility of applying a single contact input at all. It is also possible to proceed to the positioning step of the contact input described later. Whether to execute steps S620 and S630 may be determined according to an application executed in an electronic device to which the touch sensing apparatus is applied.
  • step S640 the method calculates the position of the reference point between the two contact inputs.
  • the reference point may be determined as a point where the intensity of the sense signal has a minimum value or a position of the midpoint in the Y-axis direction of the two contact inputs, which is calculated by a method similar to Equation 3, and in the sense signal shown in FIG. Can be determined by the reference point.
  • the detection signal may be divided into two groups based on the reference point, and one contact input position may be calculated for each group. Specifically, in FIG.
  • the position of one touch input may be determined using the sensing signals of Y1 to Y4, and the position of the other touch input may be determined using the sensing signals of Y6 to Y8.
  • only a sensing signal of a predetermined value or more may be used to prevent distortion caused by external noise or the like.
  • Positioning of the contact input can be performed using various methods. For example, the X-axis position of each contact input is calculated using the ratio of the intensity of the sensing signal between the sensing electrodes Ln and Rn disposed opposite to the left and right.
  • the Y-direction position of each contact input may be performed by obtaining a weighted average of the Y-axis position of each sensing electrode weighted by the intensity of the sensing signal.
  • the position of the contact input can be determined from the following equation.
  • ILn and IRn are sensing signal strengths received through the left and right wirings 136a and 136b, respectively, and the sum thereof (ILn + IRn) is the sensing signal strength shown in FIG. 7.
  • LX is the electrode length in the X axis direction.
  • ILn and IRn considered in calculating the position of each touch input are not divided into two groups, but the strength of the sense signal included in the overall profile including the sensing signal components of the two touch inputs. Indicating the strength of the sense signal included in the sense signal profile, the above calculation is applied separately for each sense signal profile separated.
  • the ratio of the detected signals received from the wirings on the right side (or the left side) of the entire sensing signals is calculated for the X axis, and which one of the left side and the right side is biased, and the X coordinate is obtained therefrom. .
  • the coordinates are obtained by calculating the average for the Y axis.
  • the device determine the presence of two or more contact inputs in close proximity even though it includes only one electrode layer, but also uniquely determine each contact position.
  • the detection signal is divided into a plurality of groups and the contact positions are individually calculated from the detection signals included in each group, even if a signal generated from each electrode is detected without special control, a plurality of contacts are detected. The coordinates of the location can be uniquely determined.
  • the detection signals generated in the electrodes in the Y-axis direction are divided into a plurality of groups, and the coordinates in the Y-axis direction are separately calculated from the detection signals included in each group.
  • the existing method can be applied as it is.

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Abstract

2 이상의 접촉 입력들을 감지하기 위한 방법에 있어서, 복수의 감지 전극에 의해 감지 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 감지 신호로부터 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값을 획득하는 단계와, 상기 획득된 값이 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는 접촉 입력 감지 방법이 제공된다. 복수의 감지 전극은 동일한 제 1 축 좌표에 대응되는 감지 전극쌍을 포함하고, 상기 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 축을 따라 상기 감지 전극쌍으로부터 감지 신호를 수신한다.

Description

복수의 접촉 입력을 감지하는 방법 및 장치
본 발명은 접촉 입력 감지 방법 및 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 서로 근접한 2 이상의 접촉 입력의 존부를 감지하고 접촉 입력의 위치를 결정하기 위한 접촉 입력 감지 방법 및 장치에 관한 것이다.
접촉 감지 장치는 사용자의 손가락 또는 다른 기구의 접촉을 감지하고 이를 적합한 전기 신호로 변환하여 출력하는 장치로서, 다양한 전자기기에 적용되어 입력 장치로 사용되고 있다. 예를 들어, 랩 탑 컴퓨터에 적용되어 마우스를 대체하여 커서의 이동을 제어하기 위한 입력 수단으로 사용되거나, 디스플레이 장치와 결합되어 화면에 표시된 아이콘이나 메뉴를 직접 선택하여 실행하도록 하는 입력 수단으로 사용된다. 단순하게는 버튼을 대체하는 수단으로 사용되기도 한다. 최근에는 전자 기기의 화면이 대형화되고 기기가 소형화되는 추세에 따라, 키 패드 등의 입력 장치를 배제하고, 디스플레이와 결합된 접촉 입력 장치(예를 들어, 터치스크린)를 유일한 입력수단(적어도 주 입력수단)으로 사용하는 경우가 늘어나고 있다.
이와 같은 접촉 감지 장치의 적용 확대는 입력 방식의 변화를 수반하는데, 일 예가 2 이상의 접촉 입력을 감지하는 방식이다. 종래의 접촉 감지 장치는 하나의 접촉 입력만을 감지하였으며, 입력의 종류가 제한적이었다. 예를 들어, 마우스를 대체하는 접촉 감지 장치에 있어서는, 접촉 입력에 의해 커서의 위치를 제어할 뿐 클릭에 대응하는 입력은 부설된 버튼을 이용하여야 했다. 그러나, 최근의 접촉 감지 장치는 2 이상의 접촉 입력을 동시에 인식하여 하나의 입력은 커서의 위치를 제어하고, 나머지 하나의 입력에 의해 클릭 입력을 구현하는 것이 가능하게 되었다. 또한, 하나의 입력을 기준으로 삼고 다른 하나의 입력의 이동에 의해 화면을 회전하는 방식이나, 두 입력 간의 거리 변화에 따라 화면을 확대/축소하는 방식을 구현하는 경우도 있다.
2 이상의 접촉 입력을 인식하기 위해서는 2 이상의 접촉 입력의 존부를 결정하는 것이 선행되어야 하는데, 두 입력에 의해 발생하는 신호의 극대값과 극소값에 기초하는 방식이 알려져 있다. 예를 들어, 미국특허 제5,825,352호에는 2개의 극대값(maxima)와 그들 사이의 극소값(minima)을 측정하고, 그에 기초하여 2 이상의 접촉 입력의 존부를 판단하는 방법이 개시되어 있다.
그러나 극대값과 극소값을 이용하는 방법은 두 개의 입력이 근접한 경우에는 그 적용이 어렵다. 예를 들어, 2 개의 접촉이 근접해 있는 경우 접촉에 의한 신호가 중첩되어 극대값 사이의 극소값이 예상보다 큰 값을 가질 수 있으며, 이를 노이즈와 구별하여 2 개의 접촉 입력으로 인식하기 위한 문턱값 설정이 매우 어렵게 된다. 따라서 극대값과 극소값을 이용하는 방식으로 근접한 접촉 입력을 인식하기 위해서는 접촉을 감지하기 위한 감지 전극을 조밀하게 배치하여 해상도(resolution)을 증가시키는 방법을 택할 수 있지만, 이는 제조 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 전극과 회로 사이의 라우팅(routing)을 복잡하게 하여 기기의 소형화를 저해한다. 특히, 접촉 감지 장치의 하나인 터치스크린의 경우, 복잡한 라우팅은 통상 디스플레이 장치의 외주부(소위, 배젤)에 배치되는 배선부의 면적을 증가시키게 되어 화면 확대에 큰 저해 요소가 된다.
본 발명은 상기 문제점을 인식한 것으로, 감지 전극의 조밀도를 높이지 않고도 근접한 2 이상의 접촉 입력을 인식할 수 있도록 하는 접촉 감지 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 2 이상의 접촉 입력의 위치를 정확하게 식별할 수 있는 접촉 감지 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 양상에 따라, 2 이상의 접촉 입력들을 감지하기 위한 방법에 있어서, 복수의 감지 전극에 의해 감지 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 감지 신호로부터 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값을 획득하는 단계와, 상기 획득된 값이 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는 접촉 입력 감지 방법이 제공된다.
바람직하게, 상기 복수의 감지 전극은 동일한 제 1 축 좌표에 대응되는 감지 전극쌍을 포함하고, 상기 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 축을 따라 상기 감지 전극쌍으로부터 감지 신호를 수신한다.
바람직하게, 상기 획득하는 단계는 상기 감지 신호의 강도의 상기 제 1 축을 따르는 분포에 기초하여 상기 거리에 의존하는 값을 획득한다.
바람직하게, 상기 복수의 감지 전극은 서로 평행하지 않은 제 1 축 및 제 2 축 좌표에 대응되도록 배열되고, 상기 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 축 및 상기 제 2 축을 따라 상기 감지 전극으로부터 상기 감지 신호를 수신한다.
바람직하게, 상기 획득하는 단계는 상기 감지 신호의 강도의 상기 제 1 축과 제 2 축 중 적어도 하나를 따르는 분포에 기초하여 상기 거리에 의존하는 값을 획득한다.
바람직하게, 사용자에 의해 설정된 값을 상기 문턱값으로서 제공하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 복수의 감지 전극 중 인접한 감지 전극 간의 간격은 소정의 최소 접촉 면적보다 작거나 같다.
바람직하게, 2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정된 경우, 2 개의 상기 접촉 입력들 사이의 중점의 위치를 산출하는 단계와, 상기 중점의 위치 및 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값에 기초하여 상기 접촉 입력의 위치를 결정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정된 경우, 2 개의 상기 접촉 입력들 사이의 기준점의 위치를 산출하는 단계와, 상기 기준점을 중심으로 상기 감지 신호를 복수의 그룹으로 구분하고, 구분된 감지 신호 그룹 각각으로부터 상기 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 기준점의 위치를 산출하는 단계는 상기 감지 신호의 강도가 극소값을 갖는 지점을 상기 기준점으로 산출한다.
바람직하게, 상기 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계는 적어도 하나의 축에 대하여 상기 감지 신호를 가중치로 하는 가중 평균을 계산하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계는 적어도 하나의 축에 대하여 인접한 감지 전극 간의 상기 감지 신호의 비율을 계산하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 감지 신호는 접촉에 의한 커패시턴스 변화를 나타내는 신호이다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 2 이상의 접촉 입력들을 감지하기 위한 방법에 있어서, 복수의 감지 전극에 의해 감지 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 감지 신호로부터 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값을 획득하는 단계와, 상기 수신된 감지 신호로부터 2 개의 상기 접촉 입력들 사이의 중점의 위치를 산출하는 단계와, 상기 중점의 위치 및 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값에 기초하여 상기 접촉 입력의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 접촉 입력 감지 방법이 제공된다.
바람직하게, 상기 복수의 감지 전극은 동일한 제 1 축 좌표에 대응되는 감지 전극쌍을 포함하고, 상기 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 축을 따라 상기 감지 전극쌍으로부터 감지 신호를 수신한다.
바람직하게, 상기 획득하는 단계는 상기 감지 신호의 강도의 상기 제 1 축을 따르는 분포에 기초하여 상기 거리에 의존하는 값을 획득한다.
바람직하게, 상기 복수의 감지 전극은 서로 평행하지 않은 제 1 축 및 제 2 축 좌표에 대응되도록 배열되고, 상기 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 축 및 상기 제 2 축을 따라 상기 감지 전극으로부터 상기 감지 신호를 수신한다.
바람직하게, 상기 획득하는 단계는 상기 감지 신호의 강도의 상기 제 1 축과 제 2 축 중 적어도 하나를 따르는 분포에 기초하여 상기 거리에 의존하는 값을 획득한다.
바람직하게, 상기 복수의 감지 전극 중 인접한 감지 전극 간의 간격은 소정의 최소 접촉 면적보다 작거나 같다.
바람직하게, 상기 거리에 의존하는 값이 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 중점의 위치를 산출하는 단계는 상기 결정하는 단계에서 2 이상의 상기 접촉 입력이 존재하는 것으로 결정된 경우에 수행된다.
바람직하게, 사용자에 의해 설정된 값을 상기 문턱값으로서 제공하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 감지 신호는 접촉에 의한 커패시턴스 변화를 나타내는 신호이다.
본 발명의 또 다른 양상에 따라, 2 이상의 접촉 입력들을 감지하기 위한 방법에 있어서, 복수의 감지 전극에 의해 감지 신호를 수신하는 단계와, 상기 감지 신호를 복수의 그룹으로 구분하는 단계와, 상기 구분된 복수의 감지 신호 그룹 중 적어도 하나로부터 적어도 하나의 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계를 포함하는 접촉 입력 감지 방법이 제공된다.
바람직하게, 상기 구분하는 단계는 상기 감지 신호의 강도가 극소값을 갖는 지점을 기준으로 하여 상기 감지 신호를 구분한다.
바람직하게, 상기 구분하는 단계는, 2 개의 상기 접촉 입력들의 중점을 결정하는 단계와, 상기 중점을 기준으로 하여 상기 감지 신호를 구분하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계는 적어도 하나의 축에 대하여 상기 감지 신호를 가중치로 하는 가중 평균을 계산하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계는 적어도 하나의 축에 대하여 인접한 감지 전극 간의 상기 감지 신호의 비율을 계산하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 복수의 감지 전극은 동일한 제 1 축 좌표에 대응되는 감지 전극쌍을 포함하고, 상기 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 축을 따라 상기 감지 전극쌍으로부터 감지 신호를 수신한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따라, 상기 방법에 의해 접촉 입력을 감지하는 접촉 감지 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 감지 전극의 조밀도를 높이지 않고도 근접한 2 이상의 접촉 입력을 인식할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 2 이상의 접촉 입력의 위치를 정확하게 식별할 수 있게 된다. 따라서, 다양한 크기의 전자 기기에 낮은 비용으로 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 접촉 감지 장치를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 접촉 감지 장치를 도시하는 평면도.
도 3은 도 2의 접촉 감지 장치에 적용 가능한 본 발명의 일 실시형태에 따른 접촉 입력 감지 방법을 나타내는 흐름도.
도 4는 도 2의 접촉 감지 장치에 인가된 예시적인 감지 신호 프로파일을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 접촉 감지 장치를 도시하는 평면도.
도 6은 도 5의 접촉 감지 장치에 적용 가능한 본 발명의 다른 실시형태에 따른 접촉 입력 감지 방법을 나타내는 흐름도.
도 7은 도 5의 접촉 감지 장치에 인가된 예시적인 감지 신호 프로파일을 도시하는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
접촉 감지 장치는 사용자의 접촉을 감지하고 이를 전기 신호로 변환하여 출력하는데, 사용자의 접촉에 따른 압력, 온도, 저항, 커패시턴스 또는 광학적 특성의 변화 등을 감지하여 전기 신호를 출력한다. 도 1 은 접촉 감지 장치의 일 예로서 커패시턴스 변화에 기초하는 접촉 감지 장치의 단면도를 도시한다. 본 발명은 커패시턴스 변화뿐만 아니라 다양한 접촉 감지 원리에 기초한 다양한 형태의 접촉 감지 장치에 모두 적용됨을 다시 한 번 밝혀 둔다.
접촉 감지 장치는 장치를 보호하기 위해 배치된 윈도우(110)와 윈도우(110) 배면에 배치된 감지 전극(140)을 포함한다. 접촉 감지 장치의 대표적인 예로서 터치스크린의 경우, 감지 전극(140)은 일반적으로 ITO(Indium Tin Oxide) 재질에 의해 투명하게 제조되며, 윈도우(110) 역시 아크릴이나 유리 재질로 투명하게 제조된다. 따라서 사용자는 전극(140)의 배면에 배치되는 디스플레이(150)의 표시 내용을 인식할 수 있으며, 그에 따라 윈도우(110) 전면에 접촉 입력을 인가하여 디스플레이(150)에 표시되는 사용자 인터페이스(user interface) 구성요소에 대한 조작을 직접 수행할 수 있다. 감지 전극(140)은 투명 필름(120) 상에 에칭 또는 리소그래피(lithography) 등으로 형성되어 윈도우(110)의 배면에 배치될 수 있다.
한편, 디스플레이 화면에 중첩 설치되지 않는 터치패드 등의 접촉 감지 장치의 경우에는 윈도우(110)로서 불투명 자재를 이용할 수 있으며, 연성 회로 기판(FPCB: flexible printed circuit board)을 이용하여 감지 전극(140)을 구성할 수 있다.
사용자의 손이나 기타 접촉 도구(예를 들어, 스타일러스(stylus))가 윈도우(110)의 전면에 접촉하면, 윈도우(110)와 투명 필름(120)을 유전체로 하고 도체인 감지 전극(140)과 접촉에 의해 소정의 접촉 면적을 형성하는 손 또는 기타 접촉 도구를 양 전극으로 하여 커패시턴스가 발생된다. 이러한 커패시턴스는 배선(130)을 통해 회로부(160)에서 감지되고, 회로부(160)는 감지된 커패시턴스의 변화에 따라 접촉 입력을 인식할 수 있게 된다. 전극은 접촉의 2차원적 좌표를 결정하기 위해 1 또는 2 이상의 층으로 형성될 수 있으며, 회로부(160)는 복수의 전극들로부터의 감지 신호를 수신하여 후술하는 바와 같이 접촉 입력의 수와 접촉 입력의 위치를 결정한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 접촉 입력 장치를 도시하는 평면도이고, 도 3은 도 2 의 접촉 입력 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 일 실시형태에 따른 접촉 입력 감지 방법을 나타내는 흐름도이다. 본 실시형태의 접촉 입력 장치는 접촉 입력의 서로 평행하지 않은 2 개의 축, 예를 들어 서로 수직인 X축 및 Y축의 좌표를 결정하기 위해 축을 따라 배열된 복수의 감지 전극을 각각 갖는 2 개의 전극층(122, 124)을 포함한다. 구체적으로, X-전극층(124)의 감지 전극은 Y축을 따라 동일한 X 위치에 배치된 것들끼리 서로 연결됨과 동시에 X축을 따라 배열된 배선(134)에 접속되며, Y-전극층(122)의 감지 전극은 X축을 따라 동일한 Y 위치에 배치된 것들끼리 서로 연결됨과 동시에 Y축을 따라 배열된 배선(132)에 접속된다. 각각의 배선(132, 134)은 별개의 감지 채널을 이룬다. 회로부는 이들 두 개의 전극층(122, 124)으로부터 각 전극층(122, 124)이 배열된 축을 따라 감지 신호를 수신하고 2 이상의 접촉 입력의 존부 및 접촉 입력의 위치를 판단할 수 있다.
본 실시형태의 접촉 입력 감지 방법은 먼저 감지 전극에 의해 감지 신호를 수신한다(단계 S310). 예를 들어, 2 개의 접촉 입력(T1, T2)이 인가된 경우를 가정하면, 인가된 접촉 입력(T1, T2)에 의해 감지 전극의 커패시턴스가 변화되고 이에 따라 감지 신호가 발생하게 된다. 구체적으로, 접촉의 면적이 넓을수록 커패시턴스가 증가하며 감지 채널별 커패시턴스 변화를 나타내는 감지 신호의 세기도 강해진다. 따라서 접촉 입력(T1, T2)에 의해 도 4에 도시된 바와 같은 프로파일을 갖는 감지 신호가 수신될 수 있다. 도 4의 (a)는 X-전극층(124)의 각 감지 채널 X1~X8에 대해 획득된 감지 신호이고 (b)는 Y-전극층(122)의 각 감지 채널 Y1~Y8에 대해 획득된 감지 신호이다. 도시된 바와 같이, 접촉 입력(T1, T2)이 각각 인가된 위치에 따라, 감지 채널 X2 및 X3 와 Y2 및 Y3에서의 감지 신호의 강도가 가장 강하다.
다음, 접촉 입력 감지 방법은 단계 S320에서, 수신된 감지 신호로부터 접촉 입력들(T1, T2) 간의 거리에 의존하는 값을 획득하고, 그 값이 기정의 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 접촉 입력이 존재하는 것으로 판단한다(단계 S330). 일반적으로 접촉 입력은 하나의 전극에만 인가되는 것이 아니라, 2 이상의 전극에 걸쳐 인가될 수 있다. 따라서 2 이상의 전극에서 감지 신호가 수신되더라도 그것이 항상 2 이상의 접촉 입력의 인가를 의미하는 것은 아니다. 본 실시형태에서는 2 이상의 접촉 입력의 존부를 결정하기 위하여 접촉 입력 간의 거리에 의존하는 값을 산출하며, 그 거리가 소정 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 접촉 입력이 존재하는 것으로 판단하는 것이다.
구체적으로, 거리에 의존하는 값은 감지 신호의 강도의 적어도 일 축을 따른 분포에 기초하여 얻어질 수 있다. 도 4에 예시된 감지 채널별 감지 신호의 강도를 포함하는 감지 신호 프로파일을 감지 채널의 인덱스를 계급값으로 하고 감지 신호의 강도를 도수로 하는 가상의 히스토그램으로 취급한다면, 이 히스토그램상에서 표준편차의 값이 크다는 것은 여러 감지 채널에 걸쳐 감지 신호가 넓게 분포해 있거나 둘 이상의 감지 신호의 피크(peak)간의 거리가 멀다는 것을 의미한다. 따라서 위와 같이 구해지는 표준편차는 접촉 입력 간의 거리에 비례하며, 이를 이용하여 거리에 의존하는 값(또는 거리 값)을 획득할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같은 감지 신호가 수신된 경우, 상술한 표준편차에 기초하여, X축 및 Y축에 대한 접촉 입력 간의 거리 △X 및 △Y 는 분산의 제곱근을 이용하는 다음의 식으로 산출할 수 있다.
[규칙 제26조에 의한 보정 13.08.2009]　
수학식 1
Figure WO-DOC-56
[규칙 제26조에 의한 보정 13.08.2009]　
Figure WO-DOC-57
[규칙 제26조에 의한 보정 13.08.2009]　
여기서, NX와 NY는 각각 X축과 Y축의 감지 전극의 수, IXn와 IYn은 각각 n번째 감지 전극에서의 X축과 Y축의 감지 신호 강도, DX와 DY는 각각 X축 및 Y축의 감지 전극 간의 거리, mX와 mY는 각각 X축 및 Y축 감지 신호 프로파일을 나타내는 상기 히스토그램상의 평균으로서, 구체적으로 ,
Figure WO-DOC-582
이다.
다른 실시형태에서는 편차 절대값의 평균을 이용하는 수학식 2로 △X 및 △Y가 계산될 수 있다.
[규칙 제26조에 의한 보정 13.08.2009]　
수학식 2
Figure WO-DOC-60
[규칙 제26조에 의한 보정 13.08.2009]　
Figure WO-DOC-61
[규칙 제26조에 의한 보정 13.08.2009]　
계산된 X축과 Y축의 거리로부터,
Figure WO-DOC-62
의 식을 통해 접촉 입력 간의 거리를 반영하는 값 △를 구할 수 있다. 다만 이는 본 실시형태의 전극이 X-전극층과 Y-전극층으로 구성되어 2차원 좌표를 모두 구해야 하기 때문에 계산되는 것으로, 어느 한 축에서만의 좌표(또는 거리)를 구하는 것으로 충분한 경우에는 X축과 Y축의 거리 중 어느 하나만을 이용할 수도 있음을 유의하여야 한다.
상술한 바와 같이, 이렇게 구해진 접촉 입력 간의 거리를 반영하는 값은 단계 S330에서 문턱값과 비교되고, 그 값이 문턱값 이상인 경우 2 이상의 접촉 입력이 존재하는 것으로 결정한다. 그 값이 문턱값보다 작은 경우, 2 이상의 접촉 입력이 존재하지 않는 것으로 판정되며, 이 경우에는 하나의 접촉 입력을 감지하기 위한 방법이 수행되는데, 이에 대해서는 설명의 간명을 위해 자세히 설명하지 않으나 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
이 단계에서의 비교의 정확성을 향상시키기 위해 다른, 또는 추가적인 방안들이 이용될 수 있다.
예를 들어, 다른 실시형태에서 표준편차가 접촉 입력 간의 거리를 더욱 잘 반영하도록 하기 위해 전극 간의 간격을 조정할 수 있다. 전극간의 거리가 너무 먼 경우에는 복수의 접촉 입력이 인가되어도 이를 하나의 접촉 입력으로 인식하거나, 표준편차의 값이 너무 작게 산출될 수 있다. 따라서, 감지 전극의 간격을 일반적인 사용자의 최소 접촉 직경(예를 들어, 손가락 직경) 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 최소 접촉 직경은 예상되는 사용자들에 대한 조사, 기술표준연구원으로부터의 데이터 등을 통해 미리 결정될 수 있다. 다만 감지 전극의 간격을 과도하게 줄이면 감지 전극의 수가 증가하여 효율성이 낮아짐을 고려하여야 한다.
또 다른 실시형태에서, 표준편차로부터 거리 값을 산출하지 않고, 표준편차를 거리 값으로 매핑(mapping)한 값을 이용할 수 있다. 상술한 수학식 1 또는 2로부터 산출된 거리 값은 실제 거리와 정확히 일치하는 것은 아니므로 이를 그대로 이용할 경우 오차가 발생할 가능성을 배제할 수 없다. 따라서 표준편차를 그에 대응하는 거리 값으로 매핑하고 이에 대해 문턱값과의 비교를 수행할 수 있다. 구체적으로, 미리 실험을 통해 구축한 매핑 테이블(mapping table)을 이용하여 표준편차에 대응하는 거리 값을 얻을 수 있다.
추가적으로, 상기 문턱값은 초기에 설정되는 것 외에 사용자의 희망에 따라 또는 자동적으로 조정되어 커스터마이즈(customize) 될 수 있다. 손가락의 면적, 접촉 시의 압력 등은 사용자마다 상이하기 때문에, 평균적인 사용자를 가정하여 설정된 문턱값을 적용하는 것은 모든 사용자에게 정확한 결과를 제공하지 못할 수 있다. 따라서 사용자의 특징적인 사용 패턴을 반영하도록 문턱값을 조정할 필요가 있으며, 예를 들어 사용자가 예시적인 입력을 인가하도록 하고 그 입력에 대해 산출되는 표준편차 값에 기초하여 문턱값을 조정할 수 있다. 이러한 조정은 최초 장치의 시동 시에 수행되거나, 사용자의 요청이 있는 경우에 수행될 수 있고, 사용자의 장치 리셋 요청이 있는 경우에 수행될 수도 있다.
2 이상의 접촉 입력이 존재하는 것으로 판정된 경우, 방법은 접촉 입력의 위치를 결정하기 위해 단계 S340으로 진행한다. 본 실시형태에서 단계 S340은 2 이상의 접촉 입력이 존재하는 것으로 판정된 경우에만 수행되지만, 실시형태에 따라 판정 결과와 무관하게 접촉 입력의 위치를 결정하는 프로세스가 수행될 수도 있다.
단계 S340에서, 방법은 접촉 입력들 사이의 중점의 위치를 산출한다. 중점의 좌표 (XM, YM) 은 도 4에 도시된 바와 같은 감지 신호로부터 다음 식에 따라 산출될 수 있다.
[규칙 제26조에 의한 보정 13.08.2009]　
수학식 3
Figure WO-DOC-70
[규칙 제26조에 의한 보정 13.08.2009]　
Figure WO-DOC-71
[규칙 제26조에 의한 보정 13.08.2009]　
다음 단계, S350에서 산출된 중점의 위치와 수학식 1 또는 2에 의해 산출된 접촉 입력 간의 거리에 기초하여 접촉 입력의 위치를 결정한다. 본 실시형태에 있어, 이 단계에서는 두 점 사이의 중점의 위치와 두 점 사이의 X축, Y축 방향의 거리만이 제공된 상태이므로, 두 접촉 입력의 좌표를 고유하게 결정하는 것은 어렵다. 특히, X축과 Y축에 대해 감지 신호들을 독립적으로 수신하는 경우 (즉, X축 방향의 전극과 Y축 방향의 전극으로부터 감지 신호를 개별적으로 수신하는 경우) 에는, 개별적으로 결정된 X축 좌표와 Y축 좌표를 조합하여 각각의 접촉 위치를 고유하게 결정하는 것이 곤란할 수 있다. 다만 (
Figure WO-DOC-721
,
Figure WO-DOC-722
) 으로 주어지는, 두 쌍의 후보 접촉 입력 위치에 의해 형성되는 접촉 위치 사각형(bounding rectangle)을 얻을 수 있으며, 이를 장치의 입력 정보로 활용할 수 있다. 예컨대, 이 접촉 위치 사각형의 크기가 증가 또는 감소하는 것을 볼륨 조절, 화면 줌-인/아웃 등의 기기 컨트롤에 이용할 수 있다.
이상과 같이 본 실시형태에 따르면, 2 이상의 접촉 입력의 존부는 감지 신호로부터 획득되는 거리를 반영하는 값(예를 들어, 표준편차)에 기초하여 결정된다. 따라서 문턱값을 적절하게 설정함으로써 전극의 수를 증가시키지 않고도 인접한 접촉 입력들을 구별하여 2 이상의 접촉 입력의 존재를 식별할 수 있게 된다. 또한 그 값을 이용하여 접촉 입력의 위치를 결정할 수 있으므로 2 이상의 접촉 입력을 이용하여 다양한 방식으로 장치를 제어하는 것이 가능하다.
도 5은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 접촉 감지 장치의 평면도이며, 도 6 은 도 5의 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 일 실시형태에 따른 접촉 입력 감지 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 실시형태의 접촉 감지 장치는 동일한 Y축 좌표에 대응되는 감지 전극쌍(126)을 포함한다. 전극쌍(126)은 삼각형 형상의 전극(126a, 126b)을 포함하며, 이들은 그 빗변이 서로 마주보도록 배치되어 사각형 형상을 이룬다. 전극(126a)과 전극(126b)은, 각각 별개의 감지 채널을 구성하는 좌우의 배선(136a) 및 배선(136b)에 접속되나, 전극쌍(126)은 동일한 Y좌표에 대응되므로 이들 중 어느 것에 의해 감지된 입력도 동일한 Y좌표로 파악된다. 한편 전극들은 모두 Y축을 따라 배선에 접속되어, 감지 신호가 Y축을 따라 수신된다. 전극의 간격은 이전 실시형태에서와 같이 사용자의 최소 접촉 직경에 기초하여 결정될 수 있다.
이제 도 6을 함께 참조하면, 본 실시형태의 방법은 먼저 복수의 전극에 의해 감지 신호를 수신한다(단계 S610). 상술한 바와 같이 전극은 동일한 Y축 좌표에 대응되는 전극쌍을 포함하므로, 단계 S610은 Y축을 따라 감지 신호를 수신한다. 이 때 하나의 전극쌍에 포함되는 전극들의 신호를 하나로 처리하기 위하여, 좌우 배선에 의해 수신된 신호가 가산되어 전극쌍 단위의 감지 신호 수신이 이루어진다. 예를 들어, 2개의 접촉 입력(T3, T4)이 인가된 경우에 수신된 감지 신호의 프로파일이 도 7에 도시된다. 도시된 바와 같이, 접촉 입력(T3, T4)이 입력된 위치인 Y3와 Y6에서 감지 신호의 피크가 나타나고 그 중점에 가까운 Y5에서 극소값이 나타난다.
다음, 방법은 단계 S620에서 접촉 입력 간의 거리에 의존하는 값을 획득하는데, 이 값은 이전 실시형태에서와 같이 감지 신호 강도의 분포에 기초할 수 있다. 구체적으로, 감지 신호 강도의 분포는 표준편차에 반영될 수 있다. 접촉 입력 간의 거리를 산출하는 것은 상기 수학식 1 또는 2에 의할 수 있는데, 본 실시형태에서는 Y축에 대해서만 감지 신호가 수신되므로 거리도 Y축에 대해서만 산출된다. 산출된 거리는 문턱값과 비교되고(단계 S630), 거리가 문턱값 이상인 경우 2 이상의 접촉 입력이 존재하는 것으로 판정되어 접촉 입력의 위치를 결정하도록 단계 S640으로 진행한다. 거리가 문턱값보다 작은 경우에는 단일 접촉 입력에 적합한 처리가 수행된다.
이전 실시형태에서와 동일하게, 표준편차로부터 산출된 거리 값 대신에 매핑된 테이블과의 매칭에 의해 얻어진 거리 값이 사용될 수 있으며, 문턱값은 사용자의 특성에 맞도록 커스터마이즈 될 수 있다.
한편, 다른 실시형태에서 상술한 단계 S620 및 단계 S630은 생략될 수 있다. 이들 단계는 2 이상의 접촉 입력이 존재하는지 여부를 판단하기 위해 수행되는 것이므로, 그 판단이 불필요한 경우, 예를 들어 단일의 접촉 입력이 인가될 가능성이 전혀 없는 경우에는 이들 단계(S620, S630)를 생략하고 후술하는 접촉 입력의 위치 결정 단계로 진행하는 것도 가능하다. 단계 S620 및 S630의 실행 여부는 접촉 감지 장치가 적용되는 전자 기기에서 실행되는 어플리케이션에 따라서 결정될 수 있다.
단계 S640에서, 방법은 두 접촉 입력 사이에서 기준점의 위치를 산출한다. 기준점은 감지 신호의 강도가 극소값을 갖는 지점 또는 수학식 3과 유사한 방법에 의해 계산되는, 두 접촉 입력의 Y축 방향의 중점의 위치로 결정될 수 있으며, 도 7에 도시된 감지 신호에 있어서는 Y5를 기준점으로 결정할 수 있다. 이렇게 기준점이 결정되면, 기준점을 기준으로 양쪽에 하나씩의 접촉 입력이 존재하게 된다. 따라서 기준점을 기준으로 하여 감지 신호를 2개의 그룹으로 구분하고, 각 그룹에 대해 하나씩의 접촉 입력 위치를 산출할 수 있다. 구체적으로, 도 7에 있어서는, Y1 내지 Y4의 감지 신호를 이용하여 하나의 접촉 입력의 위치를 결정하고, Y6 내지 Y8의 감지 신호를 이용하여 다른 하나의 접촉 입력의 위치를 결정할 수 있다. 일 실시형태에서는, 외부 잡음 등에 의한 왜곡을 방지하기 위해 소정 값 이상의 감지 신호만을 이용할 수도 있다.
접촉 입력의 위치 결정은 다양한 방법을 이용하여 수행될 수 있는데, 예를 들어 각 접촉 입력의 X축 방향 위치는 좌우로 대향하여 배치된 감지 전극 Ln과 Rn간의 감지 신호의 강도의 비율을 이용하여 산출할 수 있고, 각 접촉 입력의 Y 방향 위치는 감지 신호의 강도를 가중치로 하는 각 감지 전극의 Y축 방향 위치의 가중 평균을 구함으로써 수행될 수 있다. 구체적으로 다음 식으로부터 접촉 입력의 위치를 결정할 수 있다.
[규칙 제26조에 의한 보정 13.08.2009]　
수학식 4
Figure WO-DOC-82
[규칙 제26조에 의한 보정 13.08.2009]　
Figure WO-DOC-83
여기서, ILn과 IRn은 각각 좌우의 배선(136a, 136b)을 통해 수신된 감지 신호 강도로서, 이들의 합(ILn+IRn)이 도 7에 도시된 감지 신호 강도이다. LX는 X 축 방향의 전극 길이이다. 위 수학식 4에서 각 접촉 입력의 위치 계산에 고려되는 ILn과 IRn은 두 접촉 입력에 의한 감지 신호 성분을 모두 포함하는 전체 프로파일에 포함된 감지 신호의 강도가 아니라, 2개의 그룹으로 분리된 각각의 감지 신호 프로파일에 포함된 감지 신호의 강도를 나타내며, 위의 계산은 분리된 각각의 감지 신호 프로파일에 대해 개별적으로 적용된다.
수학식 4에 의하여, X축에 대해서는 전체 감지 신호 중의 우측(또는 좌측)의 배선으로부터 수신된 감지 신호의 비율을 계산하여 신호가 좌측과 우측 중 어느 쪽에 치우쳐 있는지를 계산하고, 그로부터 X좌표를 얻는다. Y축에 대해서는 평균을 계산함으로써 좌표를 획득하게 된다.
본 실시형태에 따르면, 장치가 하나의 전극층만을 포함함에도 불구하고 근접한 2 이상의 접촉 입력의 존부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라, 각각의 접촉 위치를 고유하게 결정할 수 있다. 도 2와 관련하여 상술한 이전 실시형태에서는 접촉 위치 사각형을 얻을 수 있을 뿐 구체적인 접촉 위치를 정확하게 결정할 수 없었다. 그러나, 본 실시형태에 있어서는, 감지 신호를 복수의 그룹으로 구분하고 각 그룹에 포함되는 감지 신호로부터 접촉 위치를 개별적으로 산출하므로, 특별한 제어 없이 각각의 전극에서 발생하는 신호를 감지하여도 다수의 접촉 위치의 좌표를 고유하게 결정할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는 Y축 방향의 전극에서 발생하는 감지 신호를 복수의 그룹으로 구분하여 각 그룹에 포함되는 감지 신호로부터 Y축 방향의 좌표를 개별적으로 계산하고, X축 방향의 좌표 결정에 대해서는 기존의 방법을 그대로 적용할 수도 있다.
또한 이전 실시형태와 달리 단일층의 감지 전극을 포함하므로, 장치의 소형화 및 제조 비용의 절감이 가능하게 된다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 설명된 실시형태들을 변경 또는 변형할 수 있다. 본 명세서에서 설명된 각 기능 블록들 또는 수단들은 전자 회로, 집적 회로, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수 있다. 본 명세서 및 청구범위에서 별개인 것으로 설명된 수단 등의 구성요소는 단순히 기능상 구별된 것으로 물리적으로는 하나의 수단으로 구현될 수 있으며, 단일한 것으로 설명된 수단 등의 구성요소도 수개의 구성요소의 결합으로 이루어질 수 있다. 또한 본 명세서에서 설명된 각 방법 단계들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 그 순서가 변경될 수 있고, 다른 단계가 부가될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 명세서에서 설명된 다양한 실시형태들은 각각 독립하여서뿐만 아니라 적절하게 결합되어 구현될 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정해져야 한다.

Claims (29)

  1. 2 이상의 접촉 입력들을 감지하기 위한 방법에 있어서,
    복수의 감지 전극에 의해 감지 신호를 수신하는 단계와,
    상기 수신된 감지 신호로부터 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값을 획득하는 단계와,
    상기 획득된 값이 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는 접촉 입력 감지 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 감지 전극은 동일한 제 1 축 좌표에 대응되는 감지 전극쌍을 포함하고,
    상기 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 축을 따라 상기 감지 전극쌍으로부터 감지 신호를 수신하는 접촉 입력 감지 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는 상기 감지 신호의 강도의 상기 제 1 축을 따르는 분포에 기초하여 상기 거리에 의존하는 값을 획득하는 접촉 입력 감지 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 감지 전극은 서로 평행하지 않은 제 1 축 및 제 2 축 좌표에 대응되도록 배열되고,
    상기 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 축 및 상기 제 2 축을 따라 상기 감지 전극으로부터 상기 감지 신호를 수신하는 접촉 입력 감지 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는 상기 감지 신호의 강도의 상기 제 1 축과 제 2 축 중 적어도 하나를 따르는 분포에 기초하여 상기 거리에 의존하는 값을 획득하는 접촉 입력 감지 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    사용자에 의해 설정된 값을 상기 문턱값으로서 제공하는 단계를 더 포함하는 접촉 입력 감지 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 감지 전극 중 인접한 감지 전극 간의 간격은 소정의 최소 접촉 면적보다 작거나 같은 접촉 입력 감지 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정된 경우, 2 개의 상기 접촉 입력들 사이의 중점의 위치를 산출하는 단계와,
    상기 중점의 위치 및 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값에 기초하여 상기 접촉 입력의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 접촉 입력 감지 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정된 경우, 2 개의 상기 접촉 입력들 사이의 기준점의 위치를 산출하는 단계와,
    상기 기준점을 중심으로 상기 감지 신호를 복수의 그룹으로 구분하고, 구분된 감지 신호 그룹 각각으로부터 상기 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계를 더 포함하는 접촉 입력 감지 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준점의 위치를 산출하는 단계는 상기 감지 신호의 강도가 극소값을 갖는 지점을 상기 기준점으로 산출하는 접촉 입력 감지 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계는 적어도 하나의 축에 대하여 상기 감지 신호를 가중치로 하는 가중 평균을 계산하는 단계를 포함하는 접촉 입력 감지 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계는 적어도 하나의 축에 대하여 인접한 감지 전극 간의 상기 감지 신호의 비율을 계산하는 단계를 포함하는 접촉 입력 감지 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 신호는 접촉에 의한 커패시턴스 변화를 나타내는 신호인 접촉 입력 감지 방법.
  14. 2 이상의 접촉 입력들을 감지하기 위한 방법에 있어서,
    복수의 감지 전극에 의해 감지 신호를 수신하는 단계와,
    상기 수신된 감지 신호로부터 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값을 획득하는 단계와,
    상기 수신된 감지 신호로부터 2 개의 상기 접촉 입력들 사이의 중점의 위치를 산출하는 단계와,
    상기 중점의 위치 및 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값에 기초하여 상기 접촉 입력의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 접촉 입력 감지 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 감지 전극은 동일한 제 1 축 좌표에 대응되는 감지 전극쌍을 포함하고,
    상기 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 축을 따라 상기 감지 전극쌍으로부터 감지 신호를 수신하는 접촉 입력 감지 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는 상기 감지 신호의 강도의 상기 제 1 축을 따르는 분포에 기초하여 상기 거리에 의존하는 값을 획득하는 접촉 입력 감지 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 감지 전극은 서로 평행하지 않은 제 1 축 및 제 2 축 좌표에 대응되도록 배열되고,
    상기 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 축 및 상기 제 2 축을 따라 상기 감지 전극으로부터 상기 감지 신호를 수신하는 접촉 입력 감지 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는 상기 감지 신호의 강도의 상기 제 1 축과 제 2 축 중 적어도 하나를 따르는 분포에 기초하여 상기 거리에 의존하는 값을 획득하는 접촉 입력 감지 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 감지 전극 중 인접한 감지 전극 간의 간격은 소정의 최소 접촉 면적보다 작거나 같은 접촉 입력 감지 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 거리에 의존하는 값이 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 중점의 위치를 산출하는 단계는 상기 결정하는 단계에서 2 이상의 상기 접촉 입력이 존재하는 것으로 결정된 경우에 수행되는 접촉 입력 감지 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    사용자에 의해 설정된 값을 상기 문턱값으로서 제공하는 단계를 더 포함하는 접촉 입력 감지 방법.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 감지 신호는 접촉에 의한 커패시턴스 변화를 나타내는 신호인 접촉 입력 감지 방법.
  23. 2 이상의 접촉 입력들을 감지하기 위한 방법에 있어서,
    복수의 감지 전극에 의해 감지 신호를 수신하는 단계와,
    상기 감지 신호를 복수의 그룹으로 구분하는 단계와,
    상기 구분된 복수의 감지 신호 그룹 중 적어도 하나로부터 적어도 하나의 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계를 포함하는 접촉 입력 감지 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 구분하는 단계는 상기 감지 신호의 강도가 극소값을 갖는 지점을 기준으로 하여 상기 감지 신호를 구분하는 것을 특징으로 하는 접촉 입력 감지 방법.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 구분하는 단계는,
    2 개의 상기 접촉 입력들의 중점을 결정하는 단계와,
    상기 중점을 기준으로 하여 상기 감지 신호를 구분하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 입력 감지 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계는 적어도 하나의 축에 대하여 상기 감지 신호를 가중치로 하는 가중 평균을 계산하는 단계를 포함하는 접촉 입력 감지 방법.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계는 적어도 하나의 축에 대하여 인접한 감지 전극 간의 상기 감지 신호의 비율을 계산하는 단계를 포함하는 접촉 입력 감지 방법.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 복수의 감지 전극은 동일한 제 1 축 좌표에 대응되는 감지 전극쌍을 포함하고,
    상기 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 축을 따라 상기 감지 전극쌍으로부터 감지 신호를 수신하는 접촉 입력 감지 방법.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 접촉 입력을 감지하는 접촉 감지 장치.
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