실시예를 상세히 설명하기 위한 참조가 이루어지고, 그 실시예는 수반되는 도면을 통해 기술된다. 이하의 상세한 설명에 있어서, 다수의 특정 상세한 설명들은 본 발명의 주제를 이해시키기 위해 제공된다. 그러나, 당업자라면 특정 상세한 설명 없이 그 주제를 실시할 수 있다는 것은 자명하다. 다른 예에 있어서, 공지의 방법, 절차, 구성요소들, 및 회로는 실시예들의 특징을 불명료하게 하지 않게 하기 위해 상세히 기술하지는 않을 것이다.
여러 공업 응용을 타켓으로 하는 각기 다른 타입의 터치 판넬들을 만들기 위한 많은 기술들이 사용될 수 있다. 예컨대 그 판넬은 표면 탄성파형 터치 판넬, 적외선형 터치 판넬, 정전 용량형 터치 판넬 및 저항형 터치 판넬 등을 포함한다.
표면 탄성파 터치 판넬은 터치 판넬을 통과하는 초음파를 모니터링한다. 손가락이 판넬을 터치할 때 일부분 음파가 흡수된다. 초음파의 변화는 판넬을 터치한 손가락의 위치를 추측하는데 사용될 수 있다.
적외선(IR) 터치 판넬은 두가지 같지 않은 방법으로 발생한 터치를 포착한다. 한가지는 터치 판넬 표면의 저항 열량의 변화를 검출하는 방법이고, 다른 한가지는 터치 판넬에 행열로 어레이의 적외선 감지기를 배치하고 터치 스크린 표면 부근의 변조된 광선의 중단을 검출하는 방법이다.
정전 용량형 터치 판넬은 투명한 전도유리판으로 인듐주석산화물(ITO), 발광 폴리머(LEP) 또는 터치 판넬을 가로지르는 전류를 전도할 수 있는 기타 매개질이 코팅된 유리 판넬이다. 터치 판넬은 수직 및 수평축에 전하를 저장하고 있으면서 전계를 정확히 컨트롤하는 콘덴서로 작용한다. 인체도 전하를 갖고 있기 때문에 전기 장치로 볼 수 있다. 터치 판넬의 "정상적인 전기용량"(그의 기준 상태)이 다른 전기 용량 예컨대 사용자 손가락의 간섭을 받을 때 터치 판넬의 코너에 있는 전기회로는 기준 전기 용량이 "간섭"(예컨대 터치)을 받은 후 해당 결과의 정보는 터치 판넬에서 터치가 일어난 위치를 예측하는데 사용된다.
저항식 터치 판넬은 여러개의 부분으로 구성되었다. 두개의 엷은 금속 전도층 즉 상부 전도층과 하부 전도층, 두 전도층은 매우 작은 공간으로 이격되었다. 동작시 전원(전원 전압)이 하부 전도층에 연결되면 하부 전도층에는 1개의 전압 강하가 존재하고 전류가 통과된다. 사용자가 저항식 터치 판넬의 상부 전도층을 터치 예컨대 손가락 또는 펜끝으로 터치할 경우 두 전도층이 해당 접촉 포인트에 연결되 게 된다. 몇몇 실시예에서, 상부 전도층은 접촉 포인트의 전압 레벨에 대응하는 신호를 생성한다. 이러한 전압 신호는 터치 판넬 상의 접촉 포인트의 위치를 측정하는데 사용될 수 있다. 몇몇 다른 실시예에 있어서, 일부분 전류는 해당 접촉 포인트를 통해 상부 전도층까지 흘러가 하부 전도층의 전류에 변화를 야기한다. 전류량의 변화는 터치를 검출하여 터치 판넬 상의 접촉 포인트의 위치를 예상하는데 사용된다. 설명을 위해, 전압 출력신호를 생성하는 각각의 저항식 터치 판넬이 본 발명에서 상세히 기술된다. 그러나, 전류 변화를 검출하기 위해 구성된 저항식 판넬에 동일한 가르침이 적용된다는 것은 당업자에게는 자명하다.
전압에 기초한 저항식 터치 판넬은 출력단을 가진 전압 분압기와 유사하다. 도 1은 그와 같은 전압 분압기의 블록 다이어그램이다. 직렬 연결된 두개의 저항 Z1과 Z2는 상부 전도층의 연결 포인트에 의해 분리된 하부 전도층의 두개 부분을 대표한다. 전원 전압 Vin을 두 저항의 서로 반대되는 단자에 인가할 경우, 출력단의 출력 전압 Vout는 다음과 같이 계산한다:
설명의 용이함을 위해, 전압 출력단을 갖는 저항식 터치 판넬이 본 출원의 예시의 실시예로 기술될 것이다. 그러나, 본 출원에 기술된 발명이 저항식 터치 판넬로 한정되지 않으며 동일한 발명이 공지의 다른 기술들에 기초한 터치 판넬에 실시될 수 있다는 것은 당업자들에게는 자명하다.
도 2는 단일의 터치 감지구역을 가지면서 두 손가락의 동시 터치를 수용하는 장치의 블록 다이어그램이다.
저항식 터치 판넬은 최소 두개 부분, 베이스(100) 및 접촉 필름(200)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 베이스(100)는 장치에 필요한 기계적인 안정성을 제공하는 경성 재질(유리와 같은)로 만들어진 판넬이고, 접촉 필름(200)은 유연한 재질, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 만들어져 상부와 하부 전도층이 접촉시 필요한 유연성 문제를 해결했다. 몇몇 실시예에서, 베이스(100)의 상부 표면과 플라스틱 접촉 필름(200)의 하부 표면에는 모두 ITO 또는 LEP와 같은 투명한 전도재료로 코팅되어 있다.
구체적 응용상황에 따르면 터치 판넬은 같지 않은 외형, 규칙적인 것과 불규칙적인 외형을 갖고 있다. 예컨대 도 2의 터치 판넬은 외관상 규칙적이고 4개 에지를 갖고 있다. 4개 세트의 전극(110)이 사변을 따라서 분포되었으며, 베이스(100) 상부 표면의 전도층(ITO 코팅층)에 전기적으로 연결된다. 접촉 필름(200)은 하부 표면의 전도층에 연결된 신호 출력단(210)을 갖고 있다.
특히, 베이스(100)와 접촉 필름(200)에 부착된 전도층은 1개의 격리층에 의해 공간적으로 서로 독립된 부분으로 이격되었다(도 2에 제시되지 않았음). 접촉 필름(200)의 상부 표면에 작용되는 힘이 없을 경우, 두개의 전도층이 서로 절연된다. 손가락 끝과 같은 물체의 압력이 접촉 필름(200)에 가해졌을 경우, 접촉 필름(200)이 하향 변형하여 두개의 전도층이 서로 접촉된다.
두개의 전도층에 1개의 접촉 포인트만 있을 경우("+"로 해당 접촉 포인트를 표시한다고 하면), 터치 판넬의 접촉 포인트의 위치는, (i) 베이스(100)의 좌우 양 쪽 에지 상의 두개 세트의 전극에 전원을 인가하여 출력단(210)의 출력신호를 측정하고, (ii) 베이스(100)의 상하 양쪽 에지 상의 두개 세트의 전극에 전원을 인가하여 또 다른 출력단(210)의 출력신호를 측정함으로써 결정될 수 있다. 각각의 두개의 출력신호는 접촉 포인트의 위치인 두개의 전도층의 접촉 포인트의 X축 및 Y축의 위치를 결정하는데 도움이 될 수 있다.
두개 또는 그 이상의 손가락이 동시에 적어도 두개의 접촉 포인트를 갖는 터치 판넬에 접촉되면, 도 2에 나타낸 구성에 따른 터치 판넬은 하나의 추정된 접촉 포인트의 X축 및 Y축에 대응하는 두개의 출력신호만을 생성할 수 있다. 이 경우, 그 추정된 위치는 터치 판넬상의 두개 또는 그 이상의 접촉 포인트의 평균 추정치이다. 사용자 인터페이스 장치로서의 터치 판넬을 사용하는 전자 어플리케이션은 평균의 손가락 접촉 포인트와 두개의 실제 손가락 접촉 포인트가 터치 판넬상의 각기 다른 인터페이스 대상에 대응되면 두개의 손가락 접촉 포인트의 평균에 기초하여 사용자의 지시를 정확히 식별할 수 없다. 이런 상황이 발생하는 것을 기피하고자 사용자는 두 손가락이 동시에 터치 판넬과 접촉하는 것을 조심스럽게 피해야 한다. 이러한 상황은 터치 판넬이 복잡한 휴먼-머신 인터랙티브 조작을 위한 멀티 터치 특징을 필요로 하는 어플리케이션을 지원하지 못하게 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 터치 감지 구역을 갖고 6개 손가락 터치를 동시에 감지할 수 있는 장치의 설명도이다.
도 2가 구현한 터치 판넬과 유사하게, 도 3이 구현한 터치 판넬도 베이스(300)와 접촉 필름(400)을 포함하며, 양자는 모두 전도층을 코팅하고 있다. 베이 스(300)의 4개 에지에는 4개 세트의 전극(310)이 분포되어 있다. 멀티 터치 특징을 지원하기 위해, 접촉 필름 하부 표면의 전도층은 서로 전기적으로 격리된 6개의 전도구역 400-1부터 400-6으로 나누어지며, 전도구역별로 각자의 출력단 410-1부터 410-6을 갖고 있다. 6개의 전도구역이 서로 전기 절연되기 때문에, 상술한 각각의 6개의 구역에 동시에 손가락 접촉이 있으면 상기 각 구역은 모두 독립적인 출력신호를 생성할 수 있다.
도 3에서 보다시피, 각각의 6개의 전도구역이 동시에 손가락이 터치되었다. 동시에, 전원(Vin)을 베이스(300)의 상하 에지 전극에 인가시키고 6개의 출력단에서 6개의 전압신호를 각각 출력하는데 각각의 출력신호는 대응하는 전도구역의 접촉 포인트에서 생성된다. 다음에, 전원(Vin)이 베이스(300)의 상하 에지 전극으로부터 제거되고 베이스(300)의 좌후 에지 상의 전극에 인가되며, 6개의 손가락이 터치 판넬의 상부 표면을 떠나는 동안 6개의 출력단의 또 다른 6개의 전압신호가 생성된다.
결과적으로, 각각의 6개 전도구역은 하나가 베이스(300)의 좌우 에지와 관련되고 또 다른 하나가 베이스(300)의 상하 에지와 관련된 1쌍의 신호 측정과 관련된다. 각각의 신호 측정 쌍은 대응하는 전도구역 내의 접촉 포인트를 추정하는데 사용되고, 6개가 동시에 그리고 독립적으로 터치 판넬 상의 손가락 접촉 포인트가 검출될 수 있다.
도 4a와 4b는 도 3에서 제시한 멀티 터치 장치가 어떻게 연결되고 본 발명의 실시예에 따른 제어신호에 의해 어떻게 제어되는지를 나타낸 블록 다이어그램이다.
베이스(300) 내의 6개 점선 블록은 베니스(300) 상의 접촉 필름(400)의 6개 전도구역을 나타낸다. 인접되어 있는 두개 전도구역은 모두 중첩된 부분이 없음을 주의해야 한다. 11부터 14에 이르는 4개의 제어회로는 베이스층(300) 변두리에 있는 최소 1개 세트의 전극에 연결된다. 몇몇 실시예에서, 제어회로는 다수개의 스위치를 포함하고 있으며, 각각의 스위치는 대응하는 전극의 ON/OFF 상태를 제어한다. 전극에 연결된 스위치가 턴온되면, 스위치와 전극을 포함하는 전기회로 루프가 형성된다. 손가락이 6개 전도구역중 어느 한 구역을 터치하면 대응하는 출력단에서 출력 전압을 생성한다. 몇몇 실시예에서, 터치 판넬은 주문형 반도체회로(ASIC)와 연결되며 ASIC가 컨트롤한다. 예컨대 터치 판넬은 4개의 제어회로를 통해 1개 터치 판넬의 마이크로 컨트롤러에 연결된다. 몇몇 다른 실시예에서,4개의 제어회로는 마이크로 컨트롤러의 일부이다. 몇몇 다른 실시예에서, 터치 판넬은 다수개 터치 판넬의 마이크로 컨트롤러와 연결되며, 각각의 마이크로 컨트롤러는 터치 판넬의 1개 또는 다수개 방향을 제어하는 것을 책임진다.
도 4a를 참조하면, 어느 한 구역의 손가락 접촉 포인트(예컨대 P1)의 Y축 위치를 추정하기 위해, 베이스(300)의 상하 에지의 2개 세트의 전극에 전원(Vin)을 인가한다. 제어회로 11과 12의 동작에 근거하여 터치 판넬에서 손가락에 터치된 전도구역의 출력단에서는 1개 또는 다수개의 출력신호가 생성되게 된다. 몇몇 실시예에서, 2개의 제어회로 11과 12의 스위치는 사전에 정의한 회로구조에 따라 ON 또는 OFF하여 베이스(300)의 전도층에 필로우(pillow)형의 전계 왜곡에 의해 야기된 에러를 최소화한다. 예컨대, 제어회로 11 및 12 내의 각기 다른 스위치가 손가락 접촉 위치를 검출하는 동안 동시에 스위치 ON/OFF될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 하나는 제어회로 11에 위치되고 다른 하나는 제어회로 12에서 그와 대칭되어 위치되는 1쌍의 스위치는 동시에 ON/OFF된다. 이와 같은 설정을 통해, 동일한 출력단에는 다수개의 측정값을 생성하고 이런 측정값의 평균 값은 손가락이 터치하는 포인트의 Y축 위치를 추정할 수 있다. 몇몇 실시예에서는 베이스(300) 에지에 따른 대응하는 스위치 쌍의 위치에 따라 다수의 측정값의 평균값을 결정한다.
여기에서 반드시 주의해야 할 점은, 아직도 많은 기타 안을 갖고 있다는 것이다. 제어회로에서 다수개 스위치를 동작시키는 다양한 회로 구조는 모두 훌륭한 측정효과를 거둘 수 있다. 여기에서는 중국특허출원번호 CN200810096144.6(출원일자는 2008년 5월 6일, 발명 명칭은 "터치 감지 구조 및 이 터치 감지 구조를 이용한 저항식 터치 스크린")를 참조로 했다. 그중 공개된 회로는 본 발명의 터치 판넬의 몇몇 실시예에 응용될 수 있다.
저항식 멀티 포인트 터치 감지 장치의 접촉 필름에 위치한 절연 전도구역은 터치 판넬의 사이즈 뿐만 아니라 전자 어플리케이션의 필요조건에 따라 다양한 외형과 사이즈로 만들 수 있다. 예컨대 도 4a중의 6개 전도구역은 사이즈가 같은 정사각형이다. 어플리케이션이 접촉 포인트의 X축과 Y축을 추정하기 위한 동일한 또는 유사한 해상도를 갖는다면 이러한 구성이 적용될 수 있다. 몇몇 실시예에서는 각각의 전도구역이 사이즈가 같거나 같지 않은 직사각형일 수 있다. 이 경우, 터치 판넬은 수요별로 X축과 Y축에서 같지 않은 해상도를 가질 것이다. 몇몇 실시예에서는 전도구역은 규칙적이거나 또는 불규칙적인 다각형일 수 있다. 몇몇 실시예에서는 전도구역이 원형이거나 타원형일 수도 있다.
도 4b는 다수개 전도구역을 가진 터치 판넬의 상면도를 나타낸다. 터치 판넬에는 상부 전도층과 하부 전도층이 포함된다. 상부 전도층은 전도구역 430-1부터 전도구역 430-6에 이르는 6개의 직사각형 전도구역으로 구성되었다. 하부 전도층(420)은 4개의 코너에 4개의 전극(1 내지 4)을 갖는다. 접촉 포인트 "P7"의 Y축 방향 위치를 측정하기 위해, 전극 1과 전극 2를 전원의 +극에 연결시키고, 전극 3과 전극4를 전원의 -극에 연결시킨다. 상부 전도층이 접촉 포인트 P7에서 하부 전도층(420)과 접촉하기 때문에 전도구역의 출력단(430-4)은 크기가 접촉 포인트 Y축 방향 위치와 소정 관계(예컨대 비례관계)를 갖는 전압신호를 생성한다. Y축의 위치를 측정한 후 전극 1과 전극 3은 +극과 연결하고 전극 2와 전극 4는 전원의 -극에 연결한다. 이 경우, 전도구역의 출력단(430-4)은 크기가 접촉 포인트 X축 방향 위치와 소정 관계(예컨대 비례관계)를 갖는 다른 한 전압신호를 생성한다. 여기서 주의해야 할 점은 X축 방향과 Y축 방향의 전압 측정과정이 손가락이 터치 판넬 표면을 떠나지 않고 상부와 하부 전도층이 P7 포인트에서 접촉하는 짧은 주기내에 이루어진 것이라는 것이다.
도 5a 부터 5c는 몇몇 실시에에 따른 다수개 전도구역을 갖는 터치 감지 장치의 설명도이다. 도 5a에서 보다시피, 터치 판넬(505)은 직사각형이고, 그의 접촉 필름은 사이즈가 동일한 20개의 삼각형으로 나누어졌다. 각각의 삼각형은 이들 자 신의 출력단을 가진 전도구역(510)을 표시한다. 터치 판넬(505)의 두개 반대되는 에지에 전원이 인가될 때 도 3과 도 4도 마찬가지로 측정전압에 연결되어 신호를 출력하며 터치 판넬(505)의 각 전도구역의 동시 터치된 다수개 접촉 포인트의 X축과 Y축 방향의 위치를 검출한다. 일반적으로, 접촉 필름은 많은 규모가 작은 전도구역으로 구분되어 다수개 접촉 포인트 판넬의 해상도를 높여 줄 수 있다.
도 5b는 각기 다른 외형과 사이즈를 가진 접촉 필름을 갖춘 터치 판넬(515)을 나타낸다. 몇몇의 전도구역(520)은 "M"형이고, 반면 다른 전도구역(530, 540)은 삼각형이며, 전도구역별로 자체의 출력단을 갖고 있다. 전원을 터치 판넬(515)과 반대되는 두개의 에지에 인가했을 경우 도 3과 도 4와 같이 회로에 측정전압을 연결하여 신호를 출력하면 터치 판넬(515)의 각기 다른 전도구역에서 동시에 다수개의 손가락 접촉 포인트의 X축과 Y축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 터치 판넬의 각기 다른 전도구역 또는 방향별로 다양한 응용과 다양한 해상도를 원할 경우 도 5b의 터치 판넬을 적용한다. 예컨대 도 5b중의 터치 판넬(515)은 에지 부분과 횡적인 방향에서 중심부분과 종적인 방향에 비해 보다 높은 해상도를 갖고 있다.
도 5c는 다수개 전도구역을 가진 6각형 터치 판넬(525)을 나타낸다. 터치 판넬(525)의 접촉 필름을 6개의 전도구역(550)으로 나눈다. 각각의 전도구역은 1개의 정삼각형이고 자체의 출력단을 갖고 있다. 이 실시예에서, 손가락 접촉 포인트 "P"가 특정 전도구역에 있을 경우, 손가락이 터치한 포인트의 위치를 결정하기 위해 전원을 세개 각기 다른 방향, 예컨대 X-X'방향, Y-Y'방향 및 Z-Z'방향으로 터치 판넬(525)에 인가한다. 각각의 방향에 대해, 출력단(560)에는 모두 독립적인 출력 신호가 있다. 이러한 출력신호는 이러한 특정 위치에서의 접촉 포인트를 결정할 수 있다. 세개 방향에서 동일한 절차를 반복하면 세개의 접촉 포인트의 위치를 추정할 수 있다. 세개 방향의 상호관계를 이미 알고 있기 때문에, 추정된 결과중의 임의의 두개 추정결과는 터치 판넬에 있는 접촉 포인트의 유일한 위치를 결정하는데 사용할 수 있으며, 세번째 추정결과는 터치 판넬(525)의 접촉 포인트 위치의 정확도를 높일 수 있다. 터치 판넬의 해상도를 더 높이려면 당업자는 다른 방향에 대하여 보다 많은 측정을 진행해야 함은 자명하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다수개의 전도구역을 가진 멀티 포인트 터치 감지 판넬의 횡단면도이다. 도면에 나타낸 사이즈는 설명에 사용되는 것이고 정확한 사이즈가 아니다.
전도층(670)은 터치 판넬의 베이스 기판의 상부 표면 상의 ITO 또는 LEP와 같은 투명한 전도재료로 코팅된 층을 나타낸다. 이격층(660)은 전도층(670)에 위치해 있다. 몇몇 실시예에서, 이격층(660)은 2차원 마이크로도트 스페이서(microdot spacer) 어레이로 구성된다. 마이크로도트 스페이서 어레이는 상부 전도층과 하부 전도층을 분리하여 급작스런 접촉을 피한다. 몇몇 실시에서, 마이크로도트 어레이는 도트 사이즈, 높이와 밀도를 정확히 컨트롤 하는 독점의 공정에 의해 하부 전도층(670) 상에 인쇄했다. 몇몇 실시예에서, 사전에 정의한 도트 밀도는 터치 판넬이 지원된 대응하는 구동 방법을 결정한다. 예컨대 낮은 도트 밀도는 큰 지문의 손가락 접촉에 효과적이다. 이와 반대로, 뾰족한 펜류의 입력설비는 보다 높은 도트 밀도가 필요하다. 몇몇 실시예에서, 층간 공극은 매우 작은 정(positive)의 공기압 이 존재하여 급작스런 또는 무의식적인 접촉, 예컨대 먼지와 얼룩으로 터치 판넬이 파손되는 것을 방지한다.
하부 전극층(650)은 전도층(670)의 에지에 분포되어 있다. 전극층(650)과 전도층(670)은 전기적으로 함께 연결되어 있다. 몇몇 실시예에서, 하부 전극층(650)은 두개 또는 다수개의 격리된 부분을 포함하고 있으며, 각각의 부분은 도 3에 나타낸 바와 같은 베이스(300)의 동일한 에지에서 전개된 세트의 전극에 전기적으로 연결된다. 전원의 +극과 -극이 전도층(670)의 두개 반대되는 에지의 두개 세트의 전극에 연결될 경우, 전도층(670)에는 전압 강하가 있고 전류가 흐른다.
전도층(610)은 터치 판넬의 접촉 필름 하부 표면 상의 ITO 또는 LEP와 같은 투명한 전도재료로 코팅된 또 다른 층이다. 전도층(610)의 점선은 그 층이 다수개의 전기적으로 격리된 구역(610-1, 610-2부터 610-N)을 표시한다. 상부 전극층(620)은 전도층(610)의 에지에 분포되었다. 몇몇 실시예에서, 상부 전극층(620)은 다수개의 전기적으로 격리된 세그먼트로 분할 되며, 각각의 세그먼트는 상부 전도층(610)의 전도구역(610-1, 610-2부터 610-N) 중 어느 하나에 각각 전기적으로 연결된다. 상부 전도층(610)의 전도구역이 하부 전도층(670)과 특정 포인트에서 접촉할 때 전압 신호가 상부 전극층(620)의 세그먼트를 통해 대응하는 출력단으로 전송된 후 터치 판넬과 연결된 마이크로 컨트롤러로 전송된다.
두개의 전기 절연체(630)는 상부 전극층(620)과 하부 전극층(650) 각각의 일측에 각각 부착되고, 이는 두개의 전극층 620과 650이 서로 연결되는 것을 방지하여 멀티 포인트 터치 판넬을 이용하는 전자 어플리케이션의 잠재적인 고장을 피하 는데 사용된다. 몇몇 실시예에서, 두개의 전기 절연체(630)는 양면 접착층(640)에 의해 결합되어 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 양면 접착층(640) 자체는 바로 전기 절연체이다. 이 경우, 두개의 상부와 하부 전극층(620, 650)이 함께 양면 접착층(640)에 접착되어 두개의 전기 절연층(630)이 절감되었다.
도 7은 몇몇 실시예에 따른 멀티 포인트 터치 감지 시스템의 데이터 흐름도이다.
멀티 포인트 터치 감지 시스템은 스크린(710), 어플리케이션 마이크로 프로세서(720), 터치 판넬 마이크로 컨트롤러(730)와 위에서 기술했던 멀티 포인트 터치 판넬(740)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 멀티 포인트 터치 감지 시스템은 휴대용 전자 어플리케이션, 예컨대 핸드폰, 게임 콘솔, 글로벌 포지션 시스템(GPS), 개인 디지털 어시스턴트(PDA)이거나 또는 그중의 일부분이다. 몇몇 다른 실시예에서, 멀티 포인트 터치 감지 시스템은 공용 시스템, 예컨대 은행의 ATM기, 역전의 자동 매표기, 도서관의 도서검색 시스템이거나 또는 그중의 일부분이다. 몇몇 다른 실시예에서, 멀티 포인트 터치 감지 시스템은 자동차 컨트롤 시스템 또는 제품 제조 시스템이거나 또는 그중의 일부분이다.
동작에서, 터치 판넬 마이크로 컨트롤러(730)는 사용자가 동시에 입력한 명령 또는 다수개 손가락 터치로 발송한 요청 또는 펜과 같은 툴을 사용한 멀티 포인트 터치 요청을 검출하기 위해 제어신호(19)를 통해 터치 판넬(740)에 명령을 발송한다. 수신한 사용자 요청에 따라 터치 판넬(740)은 상술한 바와 같이 상기 다수개 전도구역으로부터 다수개 출력신호(20)를 생성하여 그 출력신호(20)를 터치 판넬 마이크로 컨트롤러(730)로 전송한다. 터치 판넬 마이크로 컨트롤러(730)는 다수 접촉의 위치 관련 정보(17)를 결정하기 위해 그 출력신호(20)를 처리하여, 그 위치 관련 정보(17)를 어플리케이션 마이크로 프로세서(720)(예컨대 CPU 프로세서)로 발송한다.
어플리케이션 마이크로 프로세서(720)는 관련 위치 정보(17)에 근거하여 사전에 정의한 동작을 실행하며 동작결과(16)를 스크린(710)에 디스플레이 한다. 예컨대 사용자는 멀티 포인트 손가락 제스처(gesture)로 스크린 상에 디스플레이된 픽처를 회전하는 것이다. 스크린 상의 멀티 포인트 터치 손가락 동작에 따라 어플리케이션 마이크로 프로세서(720)는 원시 픽처의 회전, 예컨대 90도 회전 후 스크린에 디스플레이 한다. 몇몇 실시예에서, 어플리케이션 마이크로 프로세서(720)는 응답신호(18)를 터치 판넬 마이크로 컨트롤러(730)로 발송한다. 응답신호(18)에 따라 터치 판넬 마이크로 컨트롤러(730)는 터치 판넬(740)에 새로운 명령을 발송한다. 몇몇 실시예에서, 어플리케이션 마이크로 프로세서(720)와 터치 판넬 마이크로 컨트롤러(730)는 ASIC와 같은 1개의 집적회로 내에 각기 다른 회로구역에 대응한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 멀티 포인트 터치 감지 시스템의 블록 다이어그램이다.
터치 판넬(810)과 터치 판넬 드라이버(820)사이에는 다수개의 통신 채널이 존재한다. 설명의 목적을 위해, 터치 판넬(810)과 도 3에 나타낸 터치 판넬이 동일 한 구조를 갖고 있다고 가설한다. 출력단 Vin1부터 Vin6은 상부 전도층의 6개 전도구역에 각각 연결되며, 동시에 다수개 손가락이 터치 판넬(810)을 터치시 전압신호를 생성하여 출력하도록 구성된다.
6개 전도구역중 어느 한 구역으로부터의 출력신호를 검출했을 경우, 터치 판넬 드라이버(820)는 중단신호(827)를 통해 마이크로 컨트롤러(830; MCU)에 통지한다. 마이크로 컨트롤러(830)는 응답에 따라 동작명령(825)을 터치 판넬 드라이버(820)로 발송한다. 동작명령에는 6개 전도구역의 출력전압의 측정을 포함하고 전압을 출력하고 있을 때 출력한 전압을 대응하는 전도구역의 터치 이벤트의 좌표로 전환한다. 몇몇 실시예에서, 터치 판넬 드라이버(820)는 다수개 전압신호 측정 유니트가 포함되며, 각각의 유니트는 1개 또는 다수개의 전도구역을 모니터링하는 것을 책임진다. 이런 다수개 전압신호 측정 유니트는 병행작업이 가능하다. 몇몇 다른 실시예에서, 터치 판넬 드라이버(820)는 단일의 신호 측정 유니트만이 있다. 이 경우, 측정 유니트는 순차 방식으로 측정 터치 판넬의 모든 전도구역의 모니터링을 책임지며 한번에 1개 구역을 검출한다. 몇몇 실시예에서, 터치 판넬 드라이버(820)와 마이크로 컨트롤러(830)는 매우 강력한 신호처리능력을 갖고 있다. 따라서, 멀티 포인트 터치 감지 시스템은 다수개 전도구역중 어느 한 구역이 터치 이벤트가 존재하는지를 검출하고, 특정 전도구역에 터치 이벤트가 발생한 경우 터치 이벤트가 발생한 대응하는 위치를 추정할 수 있다. 각각의 전도구역의 터치 이벤트가 순차로 결정되지만, 그것들은 사용자의 시각에서는 동시에 검출된 것이다. 터치 판넬 드라이버(820)가 1개 또는 다수개 신호 측정 유니트를 포함하는지의 여부는 멀티 포인트 터치 판넬을 채용하는 특정 어플리케이션에 따라 결정된다.
멀티 포인트, 동기 또는 가상의 동기 터치 이벤트의 위치를 결정한 후, 마이크로 컨트롤러(830)는 스크린(940)에 디스플레이된 대상의 동작을 수행한다. 예컨대 사용자가 멀티 포인트 손가락 제스처로 스크린(840)에 디스플레이된 픽처를 회전하는 경우, 마이크로 컨트롤러(830)는 회전 후의 픽처를 스크린에 디스플레이, 예컨대 90도 회전된 픽처로 원래의 픽처를 스크린에 디스플레이 한다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 멀티 포인트 터치 감지 시스템의 블록 다이어그램이다.
멀티 포인트 터치 입력 판넬(910)은 마이크로 컨트롤러(920)와 연결된다. 몇몇 실시예에서, 마이크로 컨트롤러(920)는 다수개 회로를 포함하는 ASIC 칩이다. 몇몇 다른 실시예에서, 마이크로 컨트롤러(920)는 다수개 IC로 구성된 전자 시스템이고, 각각의 IC는 특정된 기능을 갖고 있다. 예컨대, 판넬 드라이버(930)는 스위치 컨트롤을 책임진다. 예컨대, 도 4a에 나타낸 다양한 회로에서 스위치를 ON/OFF한다. 각기 다른 방향으로 스위치 ON/OFF 시퀀스를 설정함으로써, 멀티 포인트 터치 감지 시스템은 동시 또는 비동시적으로 각각의 전도구역에서 각각의 터치 이벤트의 X축 및 Y축 좌표를 측정할 수 있다.
멀티 포인트 터치 판넬(910)은 각각의 전도구역의 출력신호를 노이즈 필터(940)에 전송한다. 기술적으로 이미 알고 있는 많은 노이즈 억제 알고리즘은 노이즈 필터(940)에서 실시되며 출력신호의 해상도를 높이고 터치 이벤트 위치의 추정 에러를 낮출 수 있다. 노이즈 필터(940)는 노이즈 억제된 출력신호를 컨트롤 부분 회로(960)의 A/D 컨버터(950)에 전송한다. A/D 컨버터(950)는 터치 판넬(910)에서 생성된 아날로그 출력신호를 디지털화한다. A/D 컨버터(950)의 해상도는 일정한 정도에서 멀티 포인트 터치 판넬(910)의 해상도에 영향을 준다. 통상의 멀티 포인트 터치 감지 시스템의 A/D 컨버터는 적어도 8비트, 12비트, 또는 보다 높은 해상도를 갖고 있다.
컨트롤 부분 회로(960)는 소거 가능 메모리(970)를 포함하거나 연결된다. 몇몇 실시예에서, 메모리(970)는 디지털 출력신호에 따라 터치 이벤트 위치 정보를 추정하는 신호처리 알고리즘을 1개 또는 다수개 저장하고 있다. 메모리(970)의 용량은 신호처리 알고리즘의 복잡정도에 따라 결정된다. 1개의 통상 저장 칩은 최소 4Kb 또는 그 이상의 용량을 갖고 있다. 컨트롤 부분 회로(960)는 소거 가능 메모리(970)로부터 하나 또는 그 이상의 신호처리 알고리즘을 가져오고 그 알고리즘을 A/D 컨버터(950)에 의해 생성된 디지털 출력신호에 적용하여 멀티 포인트 판넬(910)의 대응하는 터치 이벤트 위치를 결정한다.
몇몇 실시예에서, 마이크로 컨트롤러(920)는 1개 또는 다수개의 인터페이스 회로(980)를 포함한다. 인터페이스 회로(980)를 통해 마이크로 컨트롤러(920)는 동일한 전자 어플리케이션 내의 다른 장치(예컨대, 도 7의 마이크로 컨트롤러(720)) 또는 멀티 포인트 터치 감지 시스템 외부의 몇몇 다른 전자 어플리케이션과 연결된다. 터치 이벤트의 정보는 인터페이스 회로(980)를 통해 상기 다른 장치 또는 어플리케이션으로 전송된다. 다른 장치 또는 어플리케이션도 인터페이스 회로(980)를 통해 멀티 포인트 터치 감지 회로에 명령을 발송한다. 몇몇 실시예에서, 인터페이스 회로(980)는 특정 어플리케이션을 위해 디자인된 특정 장치이다. 몇몇 실시예에서, 인터페이스 회로(980)는 표준 I/O 프로트콜과 호환, 예컨대 USB와 RS-232와 호환하는 인터페이스 회로이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 멀티 포인트 터치 감지 시스템이 어떻게 동작하는지를 나타낸 흐름도이다.
도 7부터 도 9에 이르는 회로연결을 보다시피, 멀티 포인트 터치 감지 시스템에는 터치 감지 장치, 터치 감지 장치와 연결된 마이크로 컨트롤러, 및 마이크로 컨트롤로와 연결된 전자 어플리케이션이 포함된다. 터치 감지 장치는 다수개의 전기 격리 전도구역을 갖고 있어 터치 감지 장치의 손가락 터치 이벤트를 동시에 검출할 수 있다.
전도구역이 사용자의 다수개 동시 터치 이벤트를 검출했을 때(단계 1010), 터치 감지 장치는 다수개 출력신호를 생성한다(단계 1020). 몇몇 실시예에서, 다수개 동시 터치 이벤트 각각에 대해 1개의 신호가 생성된다. 몇몇 실시예에서, 다수개 출력신호는 동시에 생성된다. 몇몇 다른 실시예에서, 다수개 출력신호는 순차 생성된다. 몇몇 다른 실시예에서, 다수개의 출력신호는 다수개의 세트로 나누어진다. 특정 세트의 출력신호가 순차 생성되고, 각기 다른 세트로부터의 출력신호가 동시에 생성된다.
다수개의 출력신호가 마이크로 컨트롤러로 전송된다(단계 1030). 몇몇 실시예에서, 마이크로 컨트롤러에는 다수개의 신호처리 유니트가 포함되어 있으며, 각 각의 유니트는 1개 또는 다수개의 출력신호를 처리하는 것을 책임진다. 다수개 신호처리 유니트는 출력신호를 병행하여 처리한다. 몇몇 다른 실시예에서, 마이크로 컨트롤러는 오직 1개의 신호처리 유니트가 다수개 출력신호를 순차 처리하며 1번에 1개 신호를 처리한다. 몇몇 다른 실시예에서, 마이크로 컨트롤러는 대응되는 전도구역에 따라 출력신호를 우선순위로 배열하여 진행한다. 예컨대, 터치 판넬에서 특정 전도구역(예컨대, 중심구역)의 출력신호를 보다 높은 우선순위로 설정한다. 따라서, 마이크로 컨트롤러는 우선 이런 출력신호를 처리한 다음 다시 또 다른 전도지역(예컨대, 터치 판넬 에지에 가까운 구역)의 다른 출력신호를 처리한다. 몇몇 실시예에서, 전도구역의 우선순위 배열 또는 우선순위 설정시 전도구역의 사이즈를 고려한다. 예컨대, 사이즈 면적이 큰 전도구역의 출력신호는 사이즈가 작은 전도구역의 신호에 비해 우선적으로 처리한다. 몇몇 실시예에서, 멀티 포인트 터치 감지 시스템을 사용하는 전자 어플리케이션은 전도구역의 순서를 배열하거나 또는 우선순위를 설정해야 한다. 예컨대, 오직 사용자가 1차의 손가락 터치로 터치 스크린의 1개 대상을 선택하고 사용자가 동시 또는 그에 앞서 손가락 터치로 스크린의 다른 한 대상을 선택한 후에만 컴퓨터 게임 콘솔 또는 ATM기는 그에 대한 동작을 실행한다. 즉, 사용자와 터치 스크린의 다른 대상 사이의 연동은 내재적인 고유의 순서가 있기 때문에 사용자의 일정한 처리 순서에 따라 대상을 터치할 것을 요구한다. 몇몇 실시예에서, 멀티 터치 판넬의 다수개 전도구역은 터치 감지 시스템에 의해 지원된 각기 다른 어플리케이션에 대한 각기 다른 오버 타임 우선순위가 정해진다.
마이크로 컨트롤러는 출력신호에 따라 1개 또는 다수개의 제어신호를 생성하 고, 그 제어신호를 전자 어플리케이션으로 전송한다(단계 1040). 전자 어플리케이션에는 다수인의 휴먼-머신 인터랙티브 대상을 디스플레이하는 스크린이 포함된다. 예시의 휴먼-머신 인터랙티브 대상에는 텍스트, 가상 푸쉬 버튼, 픽처, 및 가상 키패드가 포함된다. 전자 어플리케이션은 제어신호에 따라 스크린 상의 휴먼-머신 인터랙티브 대상의 외관을 변경한다(단계 1050). 예컨대, 전자 어플리케이션은 스크린 상의 픽처를 회전시키거나 또는 사용자가 선택한 구역을 하이라이트(highlight) 한다.
설명의 목적을 위해, 상기 설명과정에서는 특정 실시예들을 참조하여 기술했다. 그러나, 상술한 설명은 본 발명을 상기의 실시예로 한정하는 것을 뜻하지 않는다. 상술한 설명으로부터 알 수 있다시피 변경 및 변형이 가능함을 알 수 있다. 상기 실시예들은 본 발명의 원리와 실제 응용을 보다 잘 설명하기 위해 선택 및 기술되었으며, 당업자라면 본 발명 및 계획된 특정 사용에 적합한 다양한 변형의 다양한 실시예에 사용할 수 있을 것이다.