KR101077854B1 - 복수의 접촉 입력을 감지하는 방법 및 장치 - Google Patents

복수의 접촉 입력을 감지하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

2 이상의 접촉 입력들을 감지하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 접촉 입력 감지 방법은 복수의 감지 전극에 의해 감지 신호를 수신하는 단계와, 수신된 감지 신호로부터 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값을 획득하는 단계와, 획득된 값이 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정하는 단계를 포함한다. 본 방법에 따르면, 전극의 수를 증가시키지 않고도 근접한 2 이상의 접촉 입력을 감지할 수 있다.
접촉 입력, 거리, 표준편차

Description

복수의 접촉 입력을 감지하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SENSING MULTIPLE TOUCH-INPUTS}
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 해상 도(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.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따르면, 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.
일 실시형태에서, 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 수신할 수 있다. 바람직하게는, 상기 획득하는 단계는 상기 감지 신호의 강도의 상기 제 1 축을 따르는 분포에 기초하여 상기 거리에 의존하는 값을 획득한다.
다른 실시형태에서, 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 신호를 수신할 수 있다. 바람직하게는, 상기 획득하는 단계는 상기 감지 신호의 강도의 상기 제 1 축과 제 2 축 중 적어도 하나를 따르는 분포에 기초하여 상기 거리에 의존하는 값을 획득할 수 있다.
본 방법은 사용자에 의해 설정된 값을 상기 문턱값으로서 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수의 감지 전극 중 인접한 감지 전극 간의 간격은 소정의 최소 접촉 면적보다 작거나 같을 수 있다.
본 방법은 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 포함할 수 있다.
다르게는, 본 방법은 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 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기준점의 위치를 산출하는 단계는 상기 감지 신호의 강도가 극소값을 갖는 지점을 상기 기준점으로 산출한다. 또한 바람직하게는, 상기 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계는 적어도 하나의 축에 대하여 상기 감지 신호를 가중치로 하는 가중 평균을 계산하는 단계를 포함한다. 상기 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계는 적어도 하나의 축에 대하여 인접한 감지 전극 간의 상기 감지 신 호의 비율을 계산하는 단계를 포함하는 것도 바람직하다.
상기 감지 신호는 접촉에 의한 커패시턴스 변화를 나타내는 신호일 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 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.
본 방법은 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 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 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.
일 실시형태에서, 상기 구분하는 단계는 상기 감지 신호의 강도가 극소값을 갖는 지점을 기준으로 하여 상기 감지 신호를 구분할 수 있다. 다른 실시형태에 서, 상기 구분하는 단계는, 2 개의 상기 접촉 입력들의 중점을 추정하는 단계와, 상기 추정된 중점을 기준으로 하여 상기 감지 신호를 구분하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 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.
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)에 의해 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 위치 를 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 이용하 여 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.
Figure 112008036405909-pat00001
Figure 112008036405909-pat00002
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 112008036405909-pat00003
,
Figure 112008036405909-pat00004
이 다.
다른 실시형태에서는 편차 절대값의 평균을 이용하는 수학식 2로 △X 및 △Y가 계산될 수 있다.
Figure 112008036405909-pat00005
계산된 X축과 Y축의 거리로부터,
Figure 112008036405909-pat00006
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 표준편차를 거리 값으로 매핑할 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.
Figure 112008036405909-pat00007
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, X축과 Y축의 전극들을 별도의 제어 없이 구동하는 경우) 에는, X축에 대해 결정한 좌표와 Y축에 대해 결정한 좌표의 관계를 전혀 알 수 없으므로 각각의 접촉 위치를 고유하게 결정하는 것이 곤란할 수 있다. 다만 (
Figure 112008036405909-pat00008
,
Figure 112008036405909-pat00009
) 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 3의 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. 전극쌍은 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 Y4에서 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 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 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 6에 도시된 감지 신호에 있어서는 Y5를 기준점으로 결정할 수 있다. 이렇게 기준점이 결정되면, 기준점을 기준으로 양쪽에 하나씩의 접촉 입력이 존재하게 된다. 따 라서 감지 신호를 기준점을 기준으로 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, 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.
Figure 112008036405909-pat00010
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 위치를 고유하게 결정할 수 있다. 도 2와 관련하여 상술한 이전 실시형태에서는 접촉 위치 사각형을 얻을 수 있을 뿐 구체적인 접촉 위치를 결정할 수 없었다. 그러나, 본 실시형태에 있어서는, 감지 신호를 복수의 그룹으로 구분하고 각 그룹으로부터 하나씩의 접촉 위치(하나의 좌표쌍)를 산출하므로 인접한 두 전극간의 커플링 성분을 감지하기 위한 특별한 구성이 없이 각각의 전극의 구동을 독립적으로 수행하더라도 두 접촉 위치의 좌표를 고유하게 결정할 수 있다. 즉, 각각의 감지 전극으로부터 감지 신호를 독립적으로 수신하고, 각 감지 전극에 대한 접촉 성분의 감지를 위해 해당 감지 전극을 독립적으로 구동하는 통상의 접촉 감지 장치의 구성을 따르는 경우에도 복수의 접촉 위치 각각의 좌표를 고유하게 결정할 수 있게 된다. 따라서, 전극 구동 방식을 단순하게 유지하면서도 접촉 위치의 고유한 결정이 가능하다. 더욱이, 본 실시형태에서는 실질적으로 Y축에 대해서만 감지 신호를 수신하므로 전극들의 구동은 더욱 단순하다.
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 구현 될 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정해져야 한다.
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 일 실시형태에 따른 접촉 감지 장치를 도시하는 평면도.
도 6은 도 5의 접촉 감지 장치에 적용 가능한 본 발명의 일 실시형태에 따른 접촉 입력 감지 방법을 나타내는 흐름도.
도 7은 도 5의 접촉 감지 장치에 인가된 예시적인 감지 신호 프로파일을 도시하는 도면.

Claims (31)

  1. 2 이상의 접촉 입력들의 존재 여부를 판단하고 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 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 입력들의 존재 여부를 판단하고 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 거리에 의존하는 값이 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정하는 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 포함하고,
    상기 중점의 위치를 산출하는 단계는 상기 결정하는 단계에서 2 이상의 상기 접촉 입력이 존재하는 것으로 결정된 경우에 수행되는
    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 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,
    사용자에 의해 설정된 값을 상기 문턱값으로서 제공하는 단계를 더 포함하는
    접촉 입력 감지 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 감지 전극 중 인접한 감지 전극 간의 간격은 소정의 최소 접촉 면적보다 작거나 같은
    접촉 입력 감지 방법.
  21. 삭제
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 감지 신호는 접촉에 의한 커패시턴스 변화를 나타내는 신호인
    접촉 입력 감지 방법.
  23. 2 이상의 접촉 입력들의 존재 여부를 판단하고 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 거리에 의존하는 값이 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정하는 단계와.
    상기 감지 신호를 복수의 그룹으로 구분하는 단계와,
    상기 구분된 복수의 감지 신호 그룹 중 적어도 하나로부터 적어도 하나의 접촉 입력의 위치를 산출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 구분하는 단계는 상기 결정하는 단계에서 2 이상의 상기 접촉 입력이 존재하는 것으로 결정된 경우에 수행되는
    접촉 입력 감지 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 구분하는 단계는 상기 감지 신호의 강도가 극소값을 갖는 지점을 기준 으로 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 추정하는 단계와,
    상기 추정된 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. 2 이상의 접촉 입력들의 존재 여부를 판단하고 접촉 입력들을 감지하기 위한 장치에 있어서,
    복수의 감지 전극에 의해 감지 신호를 수신하는 수단과,
    상기 수신된 감지 신호로부터 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값을 획득하는 수단과,
    상기 획득된 값이 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정하는 수단을 포함하는
    접촉 입력 감지 장치.
  30. 2 이상의 접촉 입력들의 존재 여부를 판단하고 접촉 입력들을 감지하기 위한 장치에 있어서,
    복수의 감지 전극에 의해 감지 신호를 수신하는 수단과,
    상기 수신된 감지 신호로부터 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값을 획득하는 수단과,
    상기 거리에 의존하는 값이 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정하는 수단과,
    상기 수신된 감지 신호로부터 2 개의 상기 접촉 입력들 사이의 중점의 위치를 산출하는 수단과,
    상기 중점의 위치 및 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값에 기초하여 상기 접촉 입력의 위치를 결정하는 수단을 포함하고,
    상기 중점의 위치를 산출하는 수단은 상기 결정하는 수단이 2 이상의 상기 접촉 입력이 존재하는 것으로 결정한 경우에 상기 중점의 위치를 산출하는
    접촉 입력 감지 장치.
  31. 2 이상의 접촉 입력들의 존재 여부를 판단하고 접촉 입력들을 감지하기 위한 장치에 있어서,
    복수의 감지 전극에 의해 감지 신호를 수신하는 수단과,
    상기 수신된 감지 신호로부터 상기 접촉 입력들간의 거리에 의존하는 값을 획득하는 수단과,
    상기 거리에 의존하는 값이 문턱값 이상인 경우에 2 이상의 상기 접촉 입력들이 존재하는 것으로 결정하는 수단과,
    상기 감지 신호를 복수의 그룹으로 구분하는 수단과,
    상기 구분된 복수의 감지 신호 그룹 중 적어도 하나로부터 적어도 하나의 접촉 입력의 위치를 산출하는 수단을 더 포함하고
    상기 구분하는 수단은 상기 결정하는 수단이 2 이상의 상기 접촉 입력이 존재하는 것으로 결정한 경우에 상기 감지 신호를 복수의 그룹으로 구분하는
    접촉 입력 감지 장치.
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