KR100997437B1 - 멀티터치 스크린에서의 펜 인식 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

멀티터치 스크린에서의 펜 터치 인식 장치가 제시된다.

본 발명에 의한 펜 터치 인식 장치는 멀티터치 스크린에 접촉이 감지됨에 따라, 접촉 면적이 지정된 면적 이상인 접촉점을 세그먼트로 분류하고, 세그먼트와 구분되는 격리 포인트를 추출하여, 세그먼트로부터 최장 거리 이격되어 존재하는 격리 포인트를 펜 터치로 검출한다.

본 발명에 의하면, 다중 접촉점을 인식할 수 있는 멀티터치 스크린에서 의도된 터치와 의도되지 않은 터치를 용이하게 식별할 수 있다.

멀티터치 스크린, 팜 터치, 펜 터치

Description

멀티터치 스크린에서의 펜 인식 장치 및 방법{Apparatus and Method for Recognition of Pen Touch for Multi-touch Screen}

본 발명은 펜 인식 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 멀티터치 스크린에서의 펜 인식 장치 및 방법에 관한 것이다.

개인용 컴퓨터, 휴대용 전송 장치 등 개인 전용 정보 처리 장치로 대표되는 디지털 기기는 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력 장치를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리 등을 수행한다.

그런데, 디지털 기기의 용도가 확대됨에 따라 키보드나 마우스만으로는 소비자의 욕구를 만족시키는 데 한계가 있다. 따라서, 보다 간단하고 오조작이 적으면서 누구라도 사용할 수 있으며, 나아가 휴대하면서 손으로 문자 입력도 가능한 입력 장치가 필요하게 되었다.

아울러, 최근에는 이러한 입력 장치의 일반적 기능과 관련된 필요성을 충족시키는 수준을 넘어, 고신뢰성, 새로운 기능의 제공, 내구성, 재료나 물질을 포함한 설계 및 가공과 관련된 제조 기술 등과 같은 미세한 기술로 연구에 대한 관심이 전환되고 있다.

입력장치에 대한 다양한 욕구를 해결할 수 있는 대표적인 입력장치로서 터치 패널(Touch Panel)을 들 수 있으며, 터치 패널에서의 입력 신호 검출 방식, 구조 및 성능 등에 있어서도 자세히 알려져 있다.

터치 패널에서 입력 신호를 검출하는 방식은 대표적으로 저항막 방식(Resistive type), 정전 용량 방식(Capacitive type) 및 전자 유도 방식(Electro Magnetic type)을 들 수 있다.

저항막 방식은 상판 또는 하판에 금속 전극을 형성하여 직류 전압을 인가한 상태에서, 터치 패널의 눌려진 위치를 저항에 따른 전압 구배로 판단하는 방식이다. 또한, 정전 용량 방식은 도전막에 등전위를 형성하여 상판과 하판의 접촉시 전압 변화가 일어난 위치를 감지하는 방식이다. 아울러, 전자 유도 방식은 전자펜으로 도전막을 접촉하여 유도된 LC 값을 읽어 들여 위치를 감지하는 방식이다.

각각의 방식에 따라 신호 증폭의 문제나 해상도 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도 차이 등이 다르게 나타나는 특징이 있으며, 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특정, 내환경 특성, 입력 특성, 내구성, 경제성 등을 고려하여, 장점을 잘 살릴 수 있게 구분하여 그 방식을 선택한다.

정전 용량 방식은 입력 도구로서 제어부로부터 신호를 인가받는 전도성 펜 또는 베어 상태의 손가락(bare finger) 만이 적용되었다. 따라서, 전도성 펜을 분실하거나 실험 도중 장갑 낀 손으로 터치 패널을 접촉하는 경우 위치 감지 능력이 저하되는 단점이 있다.

한편, 저항막 방식의 터치 패널은 상부 전극이 형성되어 있는 상부 기판에 펜 또는 손가락 같은 소정의 입력 수단으로 어느 한 지점을 접촉하면, 상부 기판에 형성된 상부 전극과 하부 기판에 형성된 하부 전극이 상호 통전되고, 그 위치의 변화된 전압 값을 읽어 들인 후, 제어부에서 전위차의 변화에 따라 위치 좌표를 검출한다. 이러한 저항막 방식은 입력 도구의 관계없이, 접촉을 행하는 위치를 인식할 수 있으므로, 전도성 펜이 특별히 요구되지 않으며, 실험 중에 장갑 낀 손이나 비전도성 펜으로도 충분히 위치 검출이 가능한 장점이 있다. 그러나, 정전 용량 방식과 달리 투명 도전막에 분포되는 저항에 의해 위치가 정해지므로, 부정확한 위치 검출이 이루어질 수 있어 정전용량 방식에 비해 정확성이나 해상도면에서는 효율이 떨어지는 단점이 있다.

한편, 종래의 저항막 방식 터치 패널은 하나의 전도성 상부기판과 전도성 하부기판 사이에 절연성 도트를 설치하고, 상부 기판의 접촉에 의해 전도성 상부기판과 하부기판이 연결되는 지점의 상대적인 전압 차에 의해 2차원 평면상에서 x축과 y축의 좌표를 하나만 추출할 수 있다.

따라서, 두 개 이상의 접촉이 동시에 발생하게 되는 경우 접촉지점 간의 상호 영향에 의해 다수의 접촉지점을 검출할 수 없다. 즉 개별 접촉 위치를 구분하기가 불가능하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 상부기판을 복수의 스트립라인으로 나누어 물리적인 면과 전기적 측면에서 스트립 라인간 분리가 이루어지도록 구성하고, 하부기판의 경우도 상부기판의 스트립라인과 수직하는 방향으로 복수의 스트립라인으로 나누어 물리적인 면과 전기적 측면에서 스트립라인간 분리가 이루어지도록 구성한 터치 패널이 개발되었다.

도 1은 일반적인 멀티터치 스크린의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시한 것과 같이, 하부기판(101) 및 상부기판(103)은 복수의 스트립라인을 포함하여 이루어지며, 하부기판(101)의 각 스트립라인과 상부기판(103)의 각 스트립라인은 상호 직교한다. 도 1에는 편의상 하부기판(101)과 상부기판(103)이 각각 7개의 스트립라인을 포함하는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 스트립라인의 개수는 스크린의 해상도나 사이즈를 고려하여 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

아울러, 하부기판(101)과 상부기판(103)의 중첩 영역(도 1의 음영으로 표시한 영역)은 유효 터치 영역(105)을 이룬다. 또한, 하부기판(101)과 상부기판(103)을 이루는 스트립라인의 개별 중첩 영역은 각기 독립적인 그리드 셀(Grid cell, 107)을 형성하며, 각각의 그리드 셀(107)은 하나의 디지털 스위치 기능을 한다. 따라서, 단위 그리드 셀의 전체 면적보다 작은 접촉이 이루어지는 경우 그리드 셀 내에서 계측 해상도에 따라 정밀한 위치를 파악할 수 있다. 그리드 셀(107)의 개수는 하부기판(101)을 구성하는 스트립라인의 개수 및 상부기판(103)을 구성하는 스트립라인의 개수에 따라 결정되며, N개의 스트립라인을 포함하는 하부기판과 M개의 스트립라인을 포함하는 상부기판의 경우 N*M개의 그리드 셀, 즉 N*M개의 디지털 스위치가 구성될 수 있다.

하부기판(101) 및 상부기판(103)의 양쪽 끝단에는 전도성 전극이 구비되며, 상단전극(109), 하단전극(111), 좌단전극(113) 및 우단전극(115)으로 구분할 수 있다. 이러한 전도성 전극(109, 111, 113, 115)에 의해 전기적 신호를 인가하거나 전기 신호를 계측할 수 있다.

이러한 멀티터치 스크린에서, 유효 터치 영역(105)의 좌단 최하위에 존재하는 그리드 셀이 기준 좌표(117, 예를 들어(0,0))가 되어, 접촉 지점의 좌표(예를 들어, P(3,6))를 검출할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시한 멀티터치 스크린의 단면도이다.

도시한 것과 같이, 지지층(121) 상에 제 1 광학용 투명 접착 필름(123)이 코팅된다. 그리고, 제 1 광학용 투명 접착 필름(123) 상에 스트립라인 타입의 하부기판(101)과 전도성 전극(113, 115)이 형성된다. 또한, 각 그리드 셀 형성 예정 영역의 하부기판(101) 상에 절연성 도트(125)가 형성되고, 절연성 도트(125) 상에 스트립라인 타입의 상부기판(103)이 형성된다. 상부기판(103)의 전도성 전극(109, 111)은 접착제(131)에 의해 하부기판(103)의 전도성 전극(113, 115) 상에 지지된다.

아울러, 상부기판(103) 외측에 제 2 광학용 투명 접착 필름(127) 및 윈도우 필름(129)를 순차적으로 형성하여 멀티터치 스크린이 형성된다.

이러한 구조의 멀티터치 스크린의 좌표 검출 방식에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 3은 도 1 및 2에 도시한 멀티터치 스크린의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 하부기판(101)의 좌단 전극(113)에는 수평 터치 감지부(210)가 접속되고, 상부기판(103)의 상단 전극(109)에는 수직 터치 감지부(220) 가 접속된다. 수평 터치 감지부(210)는 각각의 좌단 전극(113)에 대응하는 복수의 수평 스트립라인 터치 감지부(212)를 포함하고, 수직 터치 감지부(220)는 각각의 상단 전극(109)에 대응하는 복수의 수직 스트립라인 터치 감지부(222)를 포함한다.

한편, 하부기판(101)의 우단 전극(115)에는 수평 좌표 연산부(230)가 접속되고, 상부기판(103)의 하단 전극(111)에는 수직 좌표 연산부(240)가 접속된다.

스크린에 접촉이 이루어진 위치를 검출하기 위하여, 일 예로서 상단 전극(109)을 접지단자(VSS)에 접속하고, 좌단 전극(113)을 풀업으로 구성할 수 있다. 이러한 상태에서 스크린에 접촉이 이루어지면, 접지 상태의 상부기판(103)과 풀업 상태의 하부기판(101)이 접촉되어, 하부기판(101)의 전위가 접지 상태 즉, 논리적 로우(low) 상태로 변화된다. 이러한 물리적 변화에 의한 전기적 변화 상태 변화는 수평 터치 감지부(210)에서 감지되고, 전기적 변화가 감지되는 경우 수평 좌표 연산부(230) 및 수직 좌표 연산부(240)에 의해 터치가 이루어진 접촉점을 검출한다.

즉, 각 그리드 셀은 스위치와 같은 동작을 하므로, 수평 좌표 연산부(230) 및 수직 좌표 연산부(240)에서 접점 저항을 측정하고, 기준좌표(117)를 참조하여 접촉점의 2차원적 정보(좌표)를 검출하는 것이다. 더욱이, 하부기판(101) 및 상부기판(103)이 복수의 스트립라인으로 이루어져 있으므로, 복수의 접촉점(P1, P2, P3, P4)이 발생한 경우에도 각 스트립라인별 접점 저항 측정에 의해 복수의 접촉점을 각각 개별적으로 검출할 수 있다.

도 4는 도 3에 도시한 수평 스트립라인 터치 감지부의 일 예시도이다.

도시한 것과 같이, 수평 스트립라인 터치 감지부(212)는 전원공급 단자(VDD) 와 출력포트 간에 접속되는 풀업 저항(R_PU), 출력포트와 스트립라인 간에 접속되어 제 1 제어신호(SC1)에 의해 온/오프가 제어되는 제 1 스위치(SW1), 스트립라인과 접지단자(VSS) 간에 접속되어 제 2 제어 신호(SC2)에 의해 온/오프가 제어되는 제 2 스위치(SW2)를 포함한다.

이에 더하여, 풀업 저항(R_PU)과 출력포트 사이에 버퍼(BF)를 더 구비할 수 있다. 버퍼(BF)는 스트립라인의 저항에 의한 신호 전달이 지연되는 것을 방지하기 위해 신호를 버퍼링하는 것으로, 반드시 필요한 구성요소가 아님은 물론이다.

도 3에는 수평 스트립라인 터치 감지부(212)를 도시하였으나, 수직 스트립라인 터치 감지부(222) 또한 도 3과 동일하게 구성할 수 있다.

해당 스트립라인을 풀업 상태로 구성하고자 하는 경우 제 1 스위치(SW1)를 온 상태로, 제 2 스위치(SW2)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 반대로, 스트립라인을 접지 상태로 구성하고자 하는 경우에는 제 1 스위치(SW1)를 오프하고, 제 2 스위치(SW2)를 온 상태로 제어한다.

어떠한 상태로 형성하든지, 하부기판(101)과 상부기판(103)이 서로 다른 상태를 갖도록 제어함으로써, 접촉이 이루어진 경우 풀업 상태의 기판이 접지 상태로 변화되도록 하면 충분하다. 그리고, 이러한 상태 변화를 인터럽트 신호로 사용하여 각 그리드 셀의 터치 여부를 판별하는 것이다.

풀업 상태에서 접지 상태로 상태 변화가 일어난 경우, 즉 인터럽트 신호가 발생한 경우, 먼저 수평 스트립라인을 순차적으로 접지 단자(VSS)로 연결한다. 그리고, 접지 상태로 연결한 수평 스트립라인과 중첩되는 수직 스트립라인에 접속된 수직 스트립라인 터치 감지부(222)의 출력 포트의 전위를 검사한다.

도 3을 참조하여 설명하면, 첫번째 수평 스트립라인(y1)을 접지 단자(VSS)에 연결하고, 각 수직 스트립라인의 출력 포트의 전위를 확인하면 여섯번째 수직 스트립라인(x6)의 전위가 로우 상태로 확인될 것이며, 이로부터 P4(x6, y1)의 좌표가 검출된다.

두번째, 세번째, 다섯번째 및 일곱번째 수평 스트립라인을 접지 단자(VSS)로 연결한 경우 로우 상태를 갖는 수직 스트립라인은 확인되지 않는다.

그리고, 네번째 수평 스트립라인(y4)을 접지 단자(VSS)에 연결한 경우 네번째 수직 스트립라인(x4)과 접속된 수직 스트립라인 터치 감지부의 출력 포트는 로우 상태를 갖게 되며, 이로부터 P3(x4, y4)의 좌표가 검출된다.

아울러, 여섯번째 스트립라인(y6)을 접지 단자(VSS)에 연결한 경우 세번째 수직 스트립라인(x3)과 다섯번째 수직 스트립라인(x5)에 접속된 수직 스트립라인 터치 감지부의 출력 포트가 로우 상태를 갖게 되며, 이로부터 P1(x3, y6) 및 P2(x5, y6)의 좌표가 검출된다.

복수의 접촉점을 검출할 때, 수직방향 스트립라인을 순차적으로 접지 단자(VSS)에 연결하고, 수평방향 스트립라인을 순차적으로 검사하여 접촉점의 좌표를 검출하는 것도 가능함은 물론이다.

멀티터치 스크린에서 상기와 같은 방식으로 접촉점을 검출하는 방식은 터치가 발생하는 경우에만 터치 감지부에 입력되는 전기적 신호가 반전되어, 다음 프로세스가 이루어지므로 터치가 없는 대기 상태에서는 불필요한 검출 동작을 수행하지 않으므로, 전력 소모를 최소화할 수 있는 장점이 있다. 또한 모든 수평 및 수직 스트립라인의 터치 상태를 대기 상태에서 주기적인 검색을 통해 그리드 셀의 터치 상태를 수행하는 방법에 비하여 매우 고속으로 복수의 터치 지점을 찾아 낼 수 있다.

도 5는 단일 접촉점이 발생한 경우의 좌표 추출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

특정 그리드 셀에 터치가 감지되면, 인터럽트 신호가 발생하고 상부기판과 하부기판의 해당 스트립라인이 식별된다. x축 좌표를 추출하기 위해, 수평 스트립라인의 전극 중 어느 하나에 기준 전압을 인가하고 나머지 전극은 접지 단자(VSS)에 접속한다. 아울러, 수직 스트립라인의 전극 중 어느 하나는 플로팅(floating) 상태로 만들고 나머지 전극에는 저항 추출 회로를 연결한다. 저항 추출 회로에서는 제 3 저항(R3)과 제 4 저항(R4)의 전압 비율에 의해 x축 좌표를 추출할 수 있다.

다른 방법으로는 수직 스트립라인의 전극 중 어느 하나에 신호를 입력하여 제 3 저항(R3)에 의한 시간 지연과, 수직 스트립라인의 나머지 전극에 신호를 입력하여 제 4 저항(R4)에 의한 신호의 시간지연 비로 저항값을 산출하고 이로부터 x축 좌표를 검출할 수도 있다.

마찬가지 방법으로 y축 좌표를 추출하기 위해 수직 스트립라인의 전극 중 어느 하나에 기준 전압을 인가하고 나머지 전극은 접지한다. 아울러, 수평 스트립라인의 전극 중 어느 하나는 플로팅 상태로 만들고 나머지 전극에 저항 추출 회로를 접속한다. 저항 추출 회로에서는 제 1 저항(R1)과 제 2 저항(R2)의 전압 비율, 또는 시간 지연의 비율을 이용하여 저항값을 산출할 수 있으며, 이로부터 y축 좌표를 검출하게 된다.

도 6은 복수의 접촉점이 발생한 경우의 좌표 추출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6에는 두 개의 접촉점 즉 P1(x1, y1)과 P2(x2, y2)가 발생한 경우를 나타내었다. 이 경우에도, 도 5에서 설명한 것과 동일한 방식으로 각 접촉점의 2차원 위치정보를 검출할 수 있다.

즉, 하부기판과 상부기판을 복수의 스트립라인으로 구분하여 구성한 경우, 분리된 스트립라인에 의한 검출 방식에 의해 복수의 접촉점이 발생한 경우에도 각 접촉점의 위치 정보를 정확하게 검출할 수 있게 된다.

그런데, 멀티터치 스크린 상에 의도된 터치와 의도되지 않은 터치가 동시에 발생할 수 있으며, 이 경우 의도된 터치만을 식별할 방법이 없는 상태이다.

예를 들어, 디지타이저 작업을 위해 멀티터치 스크린 상에 손을 올려 놓고 터치펜으로 작업하는 경우, 의도하지 않은 손에 의한 터치(이하, 팜(palm) 터치)에 의해 의도한 펜에 의한 터치(이하, 펜 터치)의 정확한 위치를 검출할 수 없다. 이에 따라, 사용자는 자신이 의도한 작업을 수행할 수 없는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 펜 터치의 패턴을 이용하여 팜 터치와 펜 터치를 구분하는 방안을 생각할 수 있다. 그러나 펜 터치의 접촉 형태가 하나의 스트립라인의 폭보다 작은 경우 접촉점의 패턴을 인식할 수 없어 실현성 없다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 팜 터치와 팬 터치를 식별할 수 있는 펜 터치 인식 장치 및 방법을 제공하는 데 그 기술적 과제가 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 팜 터치와 펜 터치가 동시에 입력된 경우 펜 터치에 의한 입력 신호만을 유효 입력 신호로 처리할 수 있는 펜 터치 인식 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 펜 터치 인식 장치는 멀티터치 스크린에서의 펜 터치 인식 장치로서, 상기 멀티터치 스크린에 접촉이 감지됨에 따라, 접촉 면적이 지정된 면적 이상인 접촉점을 세그먼트로 분류하고, 상기 세그먼트와 구분되는 격리 포인트를 추출하여, 상기 세그먼트로부터 최장 거리 이격되어 존재하는 격리 포인트를 펜 터치로 검출한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 펜 터치 인식 방법은 멀티터치 스크린과 전기적으로 접속되어, 상기 멀티터치 스크린으로의 입력 신호를 구분하는 펜 터치 인식 장치에서의 펜 터치 인식 방법으로서, 대기 상태 중에 상기 멀티터치 스크린에 접촉이 감지되어 접촉점의 좌표가 산출됨에 따라, 상기 펜 터치 인식 장치가 상기 접촉점의 좌표를 참조하여 지정된 면적 이상의 면적을 갖는 접촉점을 세그먼트로 분류하는 단계; 상기 펜 터치 인식 장치가 상기 세그먼트와 구분되는 접촉점을 펜 터치 후보로 분류하는 단계; 상기 펜 터치 인식 장치가 상기 세그먼트로부터 최장 거리 이격된 접촉점을 최장 격리 포인트로 추출하는 단계; 및 상기 펜 터치 인식 장치가 상기 추출된 격리 포인트가 펜 터치인지 확인하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 의하면, 다중 접촉점을 인식할 수 있는 멀티터치 스크린에서 의도된 터치와 의도되지 않은 터치를 용이하게 식별할 수 있다. 이에 따라, 멀티터치 스크린에서의 입력 신호에 대한 감지 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 사용자가 의도한 작업을 오류 없이 수행할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.

도 7은 본 발명에 의한 펜 터치 인식 장치의 디지털 기기에 대한 적용 예를 나타낸 도면이다.

도 7에서 디지털 기기(400)는 멀티터치 스크린(420)을 구비한 디지털 기기로서, 멀티터치 스크린(420)으로부터 입력된 신호는 제어부(410)의 제어에 의해 터치 감지부(430) 및 좌표 연산부(440)에서 검출된다.

멀티터치 스크린(420)은 도 1에 도시한 것과 같이 스트립라인 타입으로 구성할 수 있으며, 터치 감지부(430) 및 좌표 연산부(440)는 상술한 도 3 내지 도 6과 같은 방식으로 접촉점에 대한 좌표를 검출할 수 있다. 그러나, 이러한 멀티터치 스크린(420)의 구성과 좌표 검출 방식은 일 예일 뿐이며, 다중 접촉점을 검출기능 이 있는 모든 가능한 멀티터치 스크린 및 좌표 검출 방식을 도입할 수 있음은 물론이다.

아울러, 도 7에는 터치 감지부(430) 및 좌표 연산부(440)가 디지털 기기(400) 내에 구비되는 형태를 도시하였으나, 터치 감지부(430) 및 좌표 연산부(440)가 펜 터치 인식 장치(300) 내에 배치될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 의한 펜 터치 인식 장치(300)는 디지털 기기(400)의 제어부(410)에 접속되어, 멀티터치 스크린(420)으로 입력 신호가 발생하면, 의도된 터치 예를 들어, 펜 터치와 의도되지 않은 터치 예를 들어, 팜 터치를 구분한다.

예를 들어, 터치에 의해 동작하는 디지타이저에 사용자가 펜을 이용하여 펜 필기, 메뉴선택, 스크롤, 팬닝 등 다양한 기능을 수행하고자 하 때, 사용자가 의도하지 않은 형태의 팜 터치가 발생할 수 있다.

이러한 팜 터치는 펜 터치에 비하여 상대적으로 접촉 면적이 크다. 또한, 손가락으로 펜을 쥐고 멀티터치 스크린 상에 신호를 입력하고자 할 때, 펜에 의한 입력 신호 즉, 펜 터치는 팜 터치로부터 이격되어 입력될 가능성이 높다. 따라서, 이러한 접촉 면적의 차이 및 터치 거리의 차이로부터 팜 터치와 펜 터치를 구분할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 펜 터치 인식 장치(300)는 멀티터치 스크린으로 다중 접촉점이 감지될 때, 접촉 면적이 가장 큰 접촉점을 팜 터치로 구분하고, 팜 터치와 구분되는 격리 포인트를 후보로서 추출한다. 그리고, 팜 터치로부터 가장 먼 거리에 존재하는 접촉점(최장 격리 포인트)을 1차 후보로 선정하여 펜 터치인지 확인한다.

만약, 최장 격리 포인트가 펜 터치로 확인되지 않으면, 그 다음 원거리에 위치하는 후보에 대하여 펜 터치인지 확인하는 과정을 반복하여, 의도되지 않은 팜 터치와 구분되는 의도된 펜 터치를 인식해 낸다.

이를 위한 펜 터치 인식 장치(300)의 상세 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 8은 도 7에 도시한 펜 터치 인식 장치(300)의 상세 구성도이다.

도시한 것과 같이, 펜 터치 인식 장치(300)는 패턴 분류부(310), 격리 포인트 추출부(320) 및 펜 터치 판별부(330)를 포함한다.

멀티터치 스크린(420)에 입력 신호가 감지되는 경우 터치 감지부(430) 및 좌표 연산부(440)에 의해 접촉점들의 좌표가 검색된다.

그리고, 패턴 분류부(310)는 접촉면적이 가장 큰 세그먼트를 검출하기 위해 검색된 좌표를 참조하여, 인접하는 지정된 개수 이상의 그리드 셀을 포함하는 접촉점들 즉, 군집을 이루는 접촉점들을 하나의 세그먼트로 분류한다. 세그먼트로 분류되는 접촉점에 포함된 그리드 셀의 개수는 미리 결정해 두는 것이 바람직하다. 만약, 세그먼트로 분류되는 접촉점이 존재하지 않는다면, 의도되지 않은 팜 터치가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.

아울러, 패턴 분류부(310)는 세그먼트와 격리되어 있는 소규모의 접촉점들을 펜 터치 후보로 분류한다. 이러한 펜 터치 후보에는 실제 펜 터치에 의한 접촉점과 임의의 경우(손끝 터치 또는 팜 터치 세그먼트로부터 분리된 소형 세그먼트 등) 로 발생하는 접촉점들이 포함될 수 있다.

펜 터치에 의한 접촉점은 일반적으로 하나의 스트립라인의 폭보다 작고 그리드 셀의 크기보다 작다. 다만, 스트립라인의 폭은 설계 방식이나 적용 기기에 따라 변화될 수 있으므로, 펜 터치로 인식할 접촉점의 지름을 미리 설정해 두는 것이 바람직하다. 일반적인 스타일러스 펜의 지름은 0.1mm에서 3mm 정도이므로, 접촉점의 지름이 1mm 이상 5mm 이하인 경우 펜 터치 후보로 분류할 수 있다.

한편, 격리 포인트 추출부(320)는 패턴 분류부(310)에서 펜 터치 후보로 분류한 접촉점 중, 세그먼트로부터 가장 멀리 이격되어 있는 접촉점을 추출한다. 이를 위하여, 격리 포인트 추출부(320)는 세그먼트와 펜 터치 후보와의 거리를 측정하며, 거리 측정 방식은 다양한 방식으로 적용될 수 있다.

펜 터치 판별부(330)는 격리 포인트 추출부(320)에서 추출한 격리 포인트가 펜 터치로서 유효한지 확인하여, 유효한 펜 터치로 확인되는 경우 해당 접촉점의 좌표를 좌표 연산부(440)로 제공하여 해당 접촉점에 대한 이차원 정보가 정밀하게 추출될 수 있도록 한다. 만약, 유효한 펜 터치가 아닌 경우에는 해당 격리 포인트를 펜 터치 후보로부터 삭제하고, 격리 포인트 추출부(320)로 최장 격리 포인트를 재검출할 것을 요청한다. 만약, 격리 포인트 추출부(320)에서 더 이상 추출할 격리 포인트가 존재하지 않는 경우에는 유효한 펜 터치가 입력되지 않은 것으로 판단한다.

펜 터치 판별부(330)는 예를 들어 접촉점의 접점 저항에 기초하여 유효한 펜 터치인지 여부를 확인할 수 있다. 즉, 펜에 의한 터치로 발생되는 접점저항 또는 접점압력은 멀티터치 스크린에 접촉되는 펜의 면적이 작기 때문에, 손 끝이나 팜 터치에 의한 접촉점의 접점저항이나 접점압력보다 상대적으로 크다.

따라서, 해당 접촉점의 저항을 측정하고, 측정된 저항값이 임계값보다 큰 경우 해당 접촉점을 펜 터치에 의한 입력 신호로 판별할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 펜 터치 판별부(330)는 접촉점의 좌표에 의해 유효한 펜 터치인지의 여부를 확인할 수 있다. 즉, 펜 터치는 하나의 그리드 셀 내에 존재할 수도 있지만 둘 내지 네 개의 그리드 셀에 걸쳐 존재할 수도 있다. 또한, 손 끝 등에 의해 발생하는 접촉점은 복수의 그리드 셀에 걸쳐 존재할 수 있다.

복수의 그리드 셀에 걸쳐 존재하는 펜터치의 경우, 정밀 좌표를 계산하면 접촉점을 포함하는 스트립 라인의 좌측 스트립 라인을 이용하여 계산한 좌표와 접촉점을 포함하는 우측 스트립 라인을 이용하여 계산한 좌표(또는 접촉점의 상측 및 하측 스트립 라인을 이용하여 계산한 좌표)가 동일하게 계산된다. 반면, 펜 터치가 아닌 경우 예를 들어, 손 끝에 의해 접촉점이 발생한 경우에는 접촉점을 포함하는 좌측과 우측 스트립 라인을 이용하여 계산한 좌표(또는 상측과 하측 스트립 라인을 이용하여 계산한 좌표)가 다른 값을 갖는다. 따라서, 펜 터치 후보를 선정한 후, 후보에 포함된 최장 격리 포인트로부터 순차적으로, 각 격리 포인트를 포함하고 있는 좌측 및 우측(또는 상측 및 하측)의 스트립 라인을 이용하여 좌표를 계산하여, 두 좌표가 일치하지 않는 격리 포인트는 후보로부터 삭제하고, 두 좌표가 일치하는 격리 포인트를 펜 터치로 인식할 수 있게 된다.

한편, 좌표 연산부(440)는 상술한 도 5 및 도 6과 관련하여 설명한 것과 같이, 펜 터치로 인식된 그리드 셀의 수평 스트립라인과 수직 스트립라인을 이용하여 어느 한쪽의 스트립라인의 전극 중 어느 하나에 기준전압을 인가하고, 나머지 전극을 접지 단자로 연결하여, 펜 터치에 의한 접촉점에 의해 생기는 저항값의 차이로 인한 전압분배 또는 저항 값에 의한 시간지연 비율을 이용하여 이차원 정밀 좌표를 산출한다.

이러한 정밀 좌표 산출 방식은 일 예에 불과하며, 접촉점이 검출되었을 때 이에 대한 정밀 좌표를 산출하는 모든 가능한 방식 중 어느 하나를 적용할 수 있음은 물론이다.

도 9는 멀티터치 스크린에 팜 터치와 단일 격리 포인트가 검출된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

디지타이저에 대해 임의의 각도에서 펜을 쥐고 있는 손을 통해 팜 터치와 펜 터치가 발생할 수 있다. 일반적인 필기 자세에서, 팜 터치와 펜 터치는 거리상으로 분리되며, 팜 터치의 면적이 펜 터치의 면적보다 상대적으로 크다.

따라서, 팜 터치로 분류되는 세그먼트(S)는 지정된 개수 이상의 그리드 셀이 군집을 이루는 형태로 나타난다. 그리고, 세그먼트(S)로부터 이격된 접촉점(RP)은 펜 터치 후보로 검출될 수 있다.

사용자에 따라서, 디지타이저나 터치 스크린을 어슷한 각도에서 사용할 수 있고, 펜을 쥐는 각도는 사람마다 상이하다. 따라서, 펜 터치를 인식하기 위한 접촉점을 구분하는 데 있어, 독립된 터치 그리드 셀을 검색하고, 세그먼트(S)로부터 가장 멀리 있는 접촉 패턴을 우선적으로 펜 터치인지를 검색한다. 세그먼트(S)와 접촉점 간의 거리 산출 방식은 도 12 및 13을 참조하여 후술할 것이다. 아울러, 독립된 터치 그리드 셀을 검색하는 데 있어서, 한정된 형태의 패턴만을 후보로 설정할 수 있으며, 이에 대해서는 도 13 및 도 15를 참조하여 후술할 것이다.

최장 격리 포인트로 접촉점(RP)이 검출되는 경우, 해당 접촉점(RP)에서의 접점저항이 임계값보다 큰 경우 이를 펜 터치로 인식한다. 만약, 접점저항이 임계값 이하인 경우에는 유효한 펜 터치가 인식되지 않는 것으로 판단한다.

도 10은 팜 터치와 격리 포인트 간의 거리 산출 방식의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

패턴 분류부(310)에서 입력 신호를 세그먼트(S)와 펜 터치 후보로 분류한 후, 격리 포인트 추출부(320)는 먼저 세그먼트(S)의 무게중심(SC)의 좌표를 산출한다. 그리고, 무게중심(SC)으로부터 후보로 결정된 접촉점(RP)까지의 x축 방향 격리거리(DR_x)와 y축 방향 격리거리(DR_y)를 산출한 후, 각 방향의 격리거리 벡터의 합 벡터를 스칼라 양으로 변환함으로써 격리거리(DR)를 산출한다.

도 11은 팜 터치와 격리 포인트 간의 거리 산출 방식의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

이 경우, 격리 포인트 추출부(320)는 모든 접촉점과 세그먼트에 대한 무게중심의 좌표를 산출한다. 도 11에는 세그먼트(S)의 무게중심(SC)의 좌표가 (x10, y4), 제 1 격리 포인트(RP1)의 좌표가 (x4, y8), 제 2 격리 포인트(RP2)의 좌표가 (x7, y5)로 산출된 예를 나타내었다.

이 경우, 세그먼트의 무게중심(SC)으로부터 제 1 격리 포인트(RP1)의 무게중심은 x축 방향으로 6, y축 방향으로 4만큼 격리되어 있음을 알 수 있다. 또한, 세그먼트의 무게중심(SC)으로부터 제 2 격리 포인트(RP2)의 무게중심은 x축 방향으로 3, y축 방향으로 1만큼 격리되어 있음을 알 수 있다.

이 경우, x축 방향 격리거리와 y축 방향 격리거리를 모두 고려하여 제 1 격리 포인트(RP1)를 최장 격리 포인트로 선정할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, x축 방향 격리거리 또는 y축 방향 격리거리 중 하나만을 이용하여 최장 격리 포인트를 선정하는 것도 가능하다.

도 12는 팜 터치와 다중 격리 포인트가 존재하는 경우 펜 터치를 인식하는 방법을 설명하기 위한 일 예시도이다.

도 12는 팜 터치 및 작업 중인 손 외의 손 등에 의한 접촉점과 펜 터치에 의한 접촉점이 발생한 경우, 팜 터치에 의한 세그먼트(S)와 이와 구분되는 펜 터치 후보를 분류하고, 펜 터치 후보로부터 펜 터치를 인식하기 위한 방법을 나타낸다.

세그먼트(S)와 구분되는 펜 터치 후보 중, 도 10 및 도 11에서 설명한 격리 거리 측정 방식 등에 의해 제 1 접촉점(RP1)이 최장 격리 포인트로 선정된다. 만약, 제 1 접촉점(RP1)이 작업 중인 손 외의 손 등에 의한 접촉점인 경우 접점저항은 임계값 이하로 측정되며, 따라서 제 1 접촉점(RP1)은 펜 터치 후보로부터 삭제된다.

제 2 내지 제 4 접촉점(RP2~RP4)에 대해서도 같은 과정을 반복하여 펜 터치 후보로부터 제외시킨다.

다음, 제 5 접촉점(RP5)은 세그먼트(S)로부터 최장 격리 포인트는 아니지만 접점저항이 임계값 보다 크게 측정될 수 있으며, 따라서 이를 실제 펜 터치로 인식한다.

도 12를 살펴보면, 제 1 내지 제 4 접촉점(RP1~RP4)은 펜 터치로 인식된 제 5 접촉점(RP5)과 명확히 구분되는 패턴을 가짐을 알 수 있다.

멀티터치 스크린의 하부기판 및 상부기판을 스트립라인 타입으로 구성하는 경우, 펜 터치는 하나의 그리드 셀 내부 또는 2개 내지 4개 그리드 셀의 경계에 입력될 수 있다.

도 13 내지 도 15는 펜 터치의 입력 패턴을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 13은 펜 터치에 의한 터치 포인트(TC)가 하나의 그리드 셀 내부에 존재하는 경우를 나타낸다.

도 14는 펜 터치에 의한 터치 포인트(TC)가 두 개의 그리드 셀 경계에 존재하는 경우를 나타낸다. 즉, 터치 포인트(TC)가 인접하는 수평방향 스트립라인의 경계에 위치하는 경우(도 14의 (1) 및 (2))가 있을 수 있으며, 이 경우 터치 포인트(TC)는 수평방향으로 인접하는 두 개의 그리드 셀 경계에 위치한다. 또한, 터치 포인트(TC)가 인접하는 수직방향 스트립라인의 경계에 위치하는 경우(도 14의 (3) 및 (4))가 있을 수 있으며, 이 경우 터치 포인트(TC)는 수직방향으로 인접하는 두 개의 그리드 셀 경계에 위치한다.

한편, 도 15는 펜 터치에 의한 터치 포인트(TC)가 세 개의 그리드 셀 경계(도 15의 (1)~(4)), 또는 네 개의 그리드 셀 경계(도 15의 (5))에 존재하는 경우를 나타낸다.

하부기판 및 상부기판의 스트립라인의 폭을 어떻게 결정하는지에 따라 펜 터치에 의한 터치 포인트(TC)는 하나의 그리드 셀 내, 또는 복수의 그리드 셀 경계에 위치할 수 있으며, 일반적인 멀티터치 스크린의 스트립라인의 폭과 입력 수단으로 보편적으로 사용되는 펜 촉의 사이즈를 고려할 때, 최대 1 내지 4개의 그리드 셀 상에 존재하는 패턴을 팬 터치 후보로 선정하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명에서는 펜 터치의 형태를 도 13 내지 도 15에 도시한 13가지 형태로 분류하여 펜 터치와 소형 세그먼트를 구분한다. 즉, 이러한 형태가 아닌 다른 형태의 접촉점은 펜 터치 후보에서 제외하여, 검색시간을 단축하고 고속으로 펜 터치를 인식할 수 있도록 한다.

다만, 이러한 펜 터치의 패턴 형태는 도 13 내지 도 15에 도시한 형태에 한정되지 않으며, 보다 고속의 처리를 위해 발생 가능성이 낮은 패턴 형태, 예를 들어 도 15의 (1)~(4)와 같은 패턴 형태는 후보에서 제외될 수 있다.

만약, 펜 터치 후보로서 둘 내지 네 개의 그리드 셀 경계에 위치하는 격리 포인트가 검출되는 경우, 해당 그리드 셀을 이루는 복수의 스트립라인을 하나의 스트립라인으로 간주하여 접점저항을 측정할 수 있다.

아울러, 도 13 내지 도 15에 도시한 형태의 패턴을 갖는 접촉점만을 펜 터치 후보로 선정하는 경우, 각 후보를 포함하는 스트립 라인의 좌측 스트립 라인 및 각 부호를 포함하는 우측 스트립 라인(또는 접촉점을 포함하는 스트립 라인의 상측 및 하측 스트립 라인)을 이용하여 좌표를 계산하는 방식으로 펜 터치를 보다 용이하게 판별할 수 있다. 즉, 펜 터치 후보에 대하여 최장 격리 포인트로부터 순차적으로 접촉점의 좌측 및 우측 스트립 라인을 이용하여 좌표를 계산한다. 그리고, 좌측 및 우측 좌표가 상이한 격리 포인트는 후보로부터 삭제하고, 좌측 및 우측 좌표가 동일한 격리 포인트를 펜 터치로 인식하는 방법에 의해 보다 간단하게 펜 터치를 인식할 수 있다.

도 16은 복수의 그리드 셀 경계에 위치한 접촉점에 대한 접점저항 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 16에는 접촉점이 네 개의 그리드 셀 경계에 위치하는 경우를 나타내었다.

이 경우, 수평방향으로 인접하는 두 개의 스트립라인을 하나의 스트립라인으로 간주하여, 공통 상단전극(109_C) 및 공통 하단전극(111_C) 간에 접속된 제 1 저항(Rx1) 및 제 2 저항(Rx2)에 의해 터치 포인트(TP)에서의 저항을 측정한다. 마찬가지로, 수직방향으로 인접하는 두 개의 스트립라인을 하나의 스트립라인으로 간주하여 공통 좌단전극(113_C) 및 공통 우단전극(115_C) 간에 접속된 제 3 저항(Ry1) 및 제 4 저항(Ry2)에 의해 터치 포인트(TP)에서의 저항을 측정한다.

그리고, 이와 같이 측정된 수평방향 저항값 및 수직방향 저항값에 따라 접점저항을 산출한다.

이 경우, 스트립라인의 라인 저항 계수가 변화되므로 이에 대한 파라미터를 반영하여야 함은 물론이다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 펜 터치 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

멀티터치 스크린(410)을 구비한 디지털 기기(400)는 입력 신호가 발생할 때까지 대기 상태에 있다(S10).

만약, 터치 감지부(430)에 의해 그리드 셀의 터치가 감지되면, 좌표 연산부(440)에 의해 접촉점들의 좌표가 검색된다(S20).

이에 따라, 펜 인식 장치(300)의 패턴 분류부(310)는 단계 S20에서 검색된 좌표를 참조하여, 인접하는 지정된 개수 이상의 그리드 셀을 포함하는 접촉점들 즉, 군집을 이루는 접촉점들을 하나의 세그먼트로 분류하는 한편, 소규모의 접촉점들을 펜 터치 후보로 분류한다(S30). 이때, 세그먼트 외의 접촉점이 존재하지 않는 경우에는 펜 터치가 이루어지지 않은 것으로 판단한다.

펜 터치 후보를 분류할 때, 도 13 내지 도 15에 도시한 패턴 형태 즉, 단일 그리드 셀 내에 위치하는 접촉점과 2~4개의 그리드 셀 경계에 위치하는 접촉점 외의 패턴을 갖는 접촉점들은 펜 터치 후보에서 제외시키는 것이 바람직하다.

다음, 격리 포인트 추출부(320)는 단계 S30에서 분류한 세그먼트로부터 최장 거리 이격된 접촉점을 추출한다. 이를 위하여, 세그먼트 무게중심의 좌표를 구하고, 무게중심의 좌표와 각 펜 터치 후보 접촉점의 x축 방향 격리거리와 y축 방향 격리거리를 산출하고, 각 방향의 격리거리 벡터의 합 벡터를 스칼라 양으로 변환함으로써 격리거리를 산출할 수 있다. 다른 방법으로, 모든 세그먼트와 접촉점의 무게중심 좌표를 구하고, 세그먼트 무게중심으로부터 x축 방향으로 최대 이격되어 있는 격리 포인트, 또는 y축 방향으로 최대 이격되어 있는 격리 포인트, 또는 x축 방향과 y축 방향으로 동시에 최대 이격되어 있는 격리 포인트를 최장 격리 포인트로 추출할 수 있다.

최장 격리 포인트가 추출되면, 펜 터치 판별부(330)는 해당 최장 격리 포인트가 펜 터치인지 확인하여, 펜 터치인 경우 이에 대한 정밀 좌표를 구하도록 한다(S60).

만약, 단계 S50에서 펜 터치가 아닌 것으로 확인되면, 펜 터치 판별부(330)는 해당 최장 격리 포인트를 펜 터치 후보로부터 삭제하고, 격리 포인트 추출부(320)로 최장 격리 포인트를 재검출할 것을 요청하고, 이에 응답하여 수신한 최장 격리 포인트에 대해 펜 터치인지 확인하는 과정을 재수행한다.

도 18은 도 17에 도시한 펜 터치 검출 과정의 상세 흐름도이다.

먼저, 펜 터치 판별부(330)는 격리 포인트 추출부(320)로부터 최장 격리 포인트의 정보, 예를 들어 좌표를 수신한다(S501). 그리고, 해당 최장 격리 포인트의 좌표를 참조하여 접점저항을 측정한다(S503).

그리고, 측정된 접점저항이 기 설정된 임계값보다 큰지 확인하여(S505), 임계값보다 큰 경우에는 해당 접촉점의 정밀 좌표를 추출하는 단계 S60로 진행한다.

만약, 단계 S505의 확인 결과, 측정된 접점저항이 기 설정된 임계값 이하인 경우에는 아직 접점저항을 측정하지 않은 펜 터치 후보가 존재하는지 확인한다(S507).

단계 S507의 확인 결과 펜 터치 후보가 존재하는 경우에는 단계 S501로 복귀한다. 그렇지 않을 경우, 즉 더 이상 펜 터치 후보가 존재하지 않는 경우에는 펜 터치가 입력되지 않은 것으로 판단하고, 대기 상태(S10)로 천이한다.

도시하지 않았지만, 펜 터치로 확인되는 접촉점이 검출된 경우에는 좌표 연산부(440)에서 정밀 좌표를 구한다.

이을 위하여 상술한 도 5 및 도 6과 관련하여 설명한 것과 같이, 펜 터치로 인식된 그리드 셀의 수평 스트립라인과 수직 스트립라인을 이용하여 어느 한쪽의 스트립라인의 전극 중 어느 하나에 기준전압을 인가하고, 나머지 전극을 접지 단자로 연결하여, 펜 터치에 의한 접촉점에 의해 생기는 저항값의 차이로 인한 전압분배 또는 저항 값에 의한 시간지연 비율을 이용하여 이차원 정밀 좌표를 산출할 수 있다.

만약, 해당 접촉점이 둘 내지 네 개의 그리드 셀 경계에 위치하는 경우에는 도 16에서와 같이, 접촉점이 위치한 복수의 스트립라인을 하나의 스트립라인으로 간주하고 도 5 및 도 6에서 설명한 방식 등을 이용하여 정밀 좌표를 산출할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 펜 터치를 검출하는 과정(S50)은 후보에 포함된 각 격리 포인트를 포함하는 스트립 라인의 좌측 및 우측 스트립 라인, 또는 상측 및 하측 스트립 라인을 이용하여 좌표를 산출함에 의해 수행하는 것도 가능하다. 즉, 펜 터치의 특성상 접촉점이 존재하는 좌측 및 우측 스트립 라인을 이용하여 산출한 좌표(또는 상측 및 하측 스트립 라인을 이용하여 산출한 좌표)가 동일하나, 펜 외의 다른 접촉, 예를 들어 손 끝에 의한 접촉점은 좌측 및 우측 좌표(또는 상측 및 하측 좌표)가 상이할 수 밖에 없다. 따라서, 후보가 선정된 후, 최장 격리 포인트로부터 순차적으로 좌측 및 하측 좌표, 또는 상측 및 하측 좌표를 산출하고, 두 좌표가 동일한 격리 포인트를 펜 터치로 인식하는 것이다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

터치 스크린은 동시에 발생하는 복수의 접촉점을 인식할 수 있는 멀티터치 스크린으로 발전하였다.

이 경우 의도된 터치와 의도되지 않은 터치를 구분할 필요가 있으며, 본 발명을 적용하는 경우 팜 터치와 같은 의도되지 않은 터치로부터 펜 터치와 같은 의도된 터치를 용이하게 식별할 수 있다.

따라서, 사용자가 의도한 작업을 오동작 없이 수행할 수 있어, 디지털 기기의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 멀티터치 스크린의 원리를 설명하기 위한 도면,

도 2는 도 1에 도시한 멀티터치 스크린의 단면도,

도 3은 도 1 및 2에 도시한 멀티터치 스크린의 동작 원리를 설명하기 위한 도면,

도 4는 도 3에 도시한 수평 스트립라인 터치 감지부의 일 예시도,

도 5는 단일 접촉점이 발생한 경우의 좌표 추출 방법을 설명하기 위한 도면,

도 6은 복수의 접촉점이 발생한 경우의 좌표 추출 방법을 설명하기 위한 도면,

도 7은 본 발명에 의한 펜 터치 인식 장치의 디지털 기기에 대한 적용 예를 나타낸 도면,

도 8은 도 7에 도시한 펜 터치 인식 장치의 상세 구성도,

도 9는 멀티터치 스크린에 팜 터치와 단일 격리 포인트가 검출된 경우를 설명하기 위한 도면,

도 10은 팜 터치와 격리 포인트 간의 거리 산출 방식의 일 예를 설명하기 위한 도면,

도 11은 팜 터치와 격리 포인트 간의 거리 산출 방식의 다른 예를 설명하기 위한 도면,

도 12는 팜 터치와 다중 격리 포인트가 존재하는 경우 펜 터치를 인식하는 방법을 설명하기 위한 일 예시도,

도 13 내지 도 15는 펜 터치의 입력 패턴을 설명하기 위한 도면,

도 16은 복수의 그리드 셀 경계에 위치한 접촉점에 대한 접점저항 산출 방법을 설명하기 위한 도면,

도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 펜 터치 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 18은 도 17에 도시한 펜 터치 검출 과정의 상세 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

300 : 펜 터치 인식 장치 310 : 패턴 분류부

320 : 격리 포인트 추출부 330 : 펜 터치 판별부

Claims (24)

1. 멀티터치 스크린에서의 펜 터치 인식 장치로서,

   상기 멀티터치 스크린에 접촉이 감지됨에 따라, 접촉 면적이 지정된 면적 이상인 접촉점을 세그먼트로 분류하고, 상기 세그먼트와 구분되는 격리 포인트를 추출하여, 상기 세그먼트로부터 최장 거리 이격되어 존재하는 격리 포인트를 펜 터치로 검출하는 펜 터치 인식 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 펜 터치 인식 장치는, 상기 멀티터치 스크린에 접촉이 감지되어 접촉점의 좌표가 검색됨에 따라, 접촉 면적이 지정된 면적 이상인 접촉점을 세그먼트로 분류하는 한편, 상기 세그먼트와 격리된 접촉점들을 펜 터치 후보로 분류하는 패턴 분류부;

   상기 패턴 분류부에서 상기 펜 터치 후보로 분류한 접촉점 중, 상기 세그먼트로부터 최장 거리 이격된 접촉점을 최장 격리 포인트로 추출하는 격리 포인트 추출부; 및

   상기 격리 포인트 추출부에서 추출한 격리 포인트가 펜 터치인지 확인하는 펜 터치 판별부;

   를 포함하는 펜 터치 인식 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 멀티터치 스크린은, 복수의 제 1 스트립라인으로 구분되는 도전성 하부기판과, 상기 제 1 스트립라인과 수직 배열되는 복수의 제 2 스트립라인으로 구분되는 도전성 상부기판을 포함하여, 상기 제 1 스트립라인과 제 2 스트립라인의 중첩 영역 각각이 단일 그리드 셀을 형성하고,

   상기 패턴 분류부는, 상기 접촉 지점의 좌표를 참조하여, 지정된 개수 이상의 인접 그리드 셀을 포함하는 접촉점을 세그먼트로 분류하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 펜 터치 판별부는, 상기 최장 격리 포인트의 접점저항과 기 설정된 임계값을 비교하여 펜 터치 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 펜 터치 판별부는, 상기 최장 격리 포인트를 포함하는 스트립 라인의 좌측 스트립 라인 및 우측 스트립 라인을 이용하여 산출한 정밀 좌표, 또는 상기 최장 격리 포인트를 포함하는 스트립 라인의 상측 및 하측 스트립 라인을 이용하여 산출한 정밀 좌표가 동일한지 확인하여 펜 터치 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 격리 포인트 추출부는, 상기 펜 터치 판별부의 확인 결과 상기 최장 격리 포인트가 펜 터치로 판단되지 않는 경우, 상기 펜 터치 후보로부터 상기 최장 격리 포인트를 삭제하고, 최장 격리 포인트를 재검출하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 장치.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 격리 포인트 추출부는, 상기 세그먼트의 무게중심 좌표를 산출하고, 상기 무게중심 좌표로부터 상기 각 펜 터치 후보 접촉점 간의 수평 격리거리 및 수직 격리거리를 산출한 후, 상기 수평 및 수직 격리거리의 합 벡터를 스칼라 양으로 변환하여 상기 세그먼트로부터 상기 펜 터치 후보 간의 격리거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 장치.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 격리 포인트 추출부는, 상기 세그먼트 및 펜 터치 후보 접촉점의 무게중심 좌표를 각각 산출하고, 상기 세그먼트의 무게중심 좌표로부터 수평 방향으로의 격리 거리 및 수직 방향으로의 격리 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 장치.
9. 제 2 항에 있어서,

   상기 멀티터치 스크린은, 복수의 제 1 스트립라인으로 구분되는 도전성 하부기판과, 상기 제 1 스트립라인과 수직 배열되는 복수의 제 2 스트립라인으로 구분되는 도전성 상부기판을 포함하여, 상기 제 1 스트립라인과 제 2 스트립라인의 중첩 영역 각각이 단일 그리드 셀을 형성하고,

   상기 패턴 분류부는, 상기 세그먼트와 격리된 접촉점 중, 지정된 개수 내의 그리드 셀 상에 존재하는 접촉점을 펜 터치 후보로 선정하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 펜 터치 판별부는, 펜 터치 후보로 선정된 접촉점이 복수의 그리드 셀 상에 존재하는 경우,

    상기 복수의 그리드 셀을 포함하는 복수의 스트립라인을 하나의 스트립라인으로 병합하여 접점저항을 측정하고, 기 설정된 임계값과 비교하여 펜 터치 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 장치.
11. 제 2 항에 있어서,

    상기 멀티터치 스크린에 접촉이 감지된 경우, 상기 접촉점의 좌표를 산출하는 좌표 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 좌표 연산부는, 상기 펜 터치 판별부에서 펜 터치가 확인됨에 따라, 상기 펜 터치로 확인된 접촉점의 정밀 좌표를 산출하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 장치.
13. 제 2 항에 있어서,

    상기 멀티터치 스크린에 대한 접촉 여부를 감지하는 터치 감지부를 더 포함하는 펜 터치 인식 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 멀티터치 스크린은, 복수의 제 1 스트립라인으로 구분되는 도전성 하부기판과, 상기 제 1 스트립라인과 수직 배열되는 복수의 제 2 스트립라인으로 구분되는 도전성 상부기판을 포함하여, 상기 제 1 스트립라인과 제 2 스트립라인의 중첩 영역 각각이 단일 그리드 셀을 형성하고,

    상기 터치 감지부는, 상기 단일 그리드 셀 각각에 대한 접촉 여부를 개별적으로 감지하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 장치.
15. 멀티터치 스크린과 전기적으로 접속되어, 상기 멀티터치 스크린으로의 입력 신호를 구분하는 펜 터치 인식 장치에서의 펜 터치 인식 방법으로서,

    대기 상태 중에 상기 멀티터치 스크린에 접촉이 감지되어 접촉점의 좌표가 산출됨에 따라, 상기 펜 터치 인식 장치가 상기 접촉점의 좌표를 참조하여 지정된 면적 이상의 면적을 갖는 접촉점을 세그먼트로 분류하는 단계;

    상기 펜 터치 인식 장치가 상기 세그먼트와 구분되는 접촉점을 펜 터치 후보로 분류하는 단계;

    상기 펜 터치 인식 장치가 상기 세그먼트로부터 최장 거리 이격된 접촉점을 최장 격리 포인트로 추출하는 단계; 및

    상기 펜 터치 인식 장치가 상기 추출된 격리 포인트가 펜 터치인지 확인하는 단계;

    를 포함하는 펜 터치 인식 방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 펜 터치인지 확인하는 단계는, 상기 최장 격리 포인트의 접점저항을 측정하는 단계;

    상기 접점저항이 기 설정된 임계값보다 큰지 확인하는 단계; 및

    상기 접점저항이 상기 임계값보다 큰 경우 상기 최장 격리 포인트를 펜 터치로 판단하는 단계;

    를 포함하는 펜 터치 인식 방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 접점저항이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 접점저항을 측정한 상기 최장 격리 포인트를 상기 펜 터치 후보로부터 삭제하는 단계; 및

    상기 펜 터치 인식 장치가 상기 최장 격리 포인트를 재검출한 후, 펜 터치인지 확인하는 단계로 복귀하는 단계;

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 방법.
18. 제 15 항에 있어서,

    상기 펜 터치인지 확인하는 단계는, 상기 최장 격리 포인트를 포함하는 스트립 라인의 좌측 및 우측 스트립 라인, 또는 상기 최장 격리 포인트를 포함하는 스트립 라인의 상측 및 하측 스트립 라인을 이용하여 좌표를 산출하는 단계;

    상기 좌측 및 우측 좌표, 또는 상측 및 하측 좌표가 동일한지 확인하는 단계; 및

    상기 좌표가 동일한 경우 상기 최장 격리 포인트를 펜 터치로 판단하는 단계;

    를 포함하는 펜 터치 인식 방법.
19. 제 15 항에 있어서,

    상기 멀티터치 스크린은 복수의 제 1 스트립라인으로 구분되는 도전성 하부기판과, 상기 제 1 스트립라인과 수직 배열되는 복수의 제 2 스트립라인으로 구분되는 도전성 상부기판을 포함하여, 상기 제 1 스트립라인과 제 2 스트립라인의 중첩 영역 각각이 단일 그리드 셀을 형성하고,

    상기 접촉점을 상기 세그먼트로 분류하는 단계는, 상기 접촉점의 좌표를 참 조하여, 지정된 개수 이상의 인접 그리드 셀을 포함하는 접촉점을 세그먼트로 분류하는 단계인 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 방법.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 접촉점을 상기 펜 터치 후보로 분류하는 단계는, 상기 세그먼트와 격리된 접촉점 중, 지정된 개수 내의 그리드 셀 상에 존재하는 접촉점을 펜 터치 후보로 분류하는 단계인 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 방법.
21. 제 15 항에 있어서,

    상기 최장 격리 포인트 추출 단계는, 상기 세그먼트의 무게중심 좌표를 산출하는 단계;

    상기 무게중심 좌표로부터 상기 펜 터치 후보 간의 격리거리를 각각 산출하는 단계; 및

    상기 산출된 격리거리 중 최장 거리를 갖는 펜 터치 후보를 상기 최장 격리 포인트로 추출하는 단계;

    를 포함하는 펜 터치 인식 방법.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 격리거리를 산출하는 단계는, 상기 무게중심 좌표로부터 상기 각 펜 터치 후보 접촉점 간의 수평 격리거리 및 수직 격리거리를 산출한 후, 상기 수평 및 수직 격리거리의 합 벡터를 스칼라 양으로 변환하여 상기 세그먼트로부터 상기 펜 터치 후보 간의 격리거리를 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 방법.
23. 제 21 항에 있어서,

    상기 격리거리를 산출하는 단계는, 상기 세그먼트 및 펜 터치 후보 접촉점의 무게중심 좌표를 각각 산출하고, 상기 세그먼트의 무게중심 좌표로부터 수평 방향으로의 격리 거리 및 수직 방향으로의 격리 거리를 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 방법.
24. 제 15 항에 있어서,

    상기 펜 터치인지 확인한 결과 유효 펜 터치로 판단되는 경우, 상기 펜 터치로 확인된 접촉점에 대한 정밀 좌표를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펜 터치 인식 방법.

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