KR101124713B1 - 정전용량 방식 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법 - Google Patents

정전용량 방식 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전용량 방식 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 정전용량 방식 터치 패널에 있어서, (1) 제1 스캔 방향으로 스캔하여 정전 용량을 측정하는 단계; (2) 상기 제1 스캔 방향과 다른 제2 스캔 방향으로 스캔하여 정전 용량을 측정하는 단계; 및 (3) 상기 단계 (1)에서 측정된 정전 용량과, 상기 단계 (2)에서 측정된 정전 용량에 대하여 미리 설정된 필터링을 적용하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법에 따르면, 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향을 교대로 수행하도록 함으로써 정전용량 터치 패널의 동일 열 혹은 동일 행상에서 발생하는 노이즈를 분산시켜 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

정전용량 방식 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법{A METHOD FOR ELIMINATING NOISE USING SCAN DIRECTION SWITCHING IN A ELECTROSTATIC CAPACITY TYPE TOUCH PANEL}
본 발명은 정전용량 방식 터치 패널에서의 노이즈 제거 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 정전용량 방식 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법에 관한 것이다.
터치 패널(touch panel)이란 접촉식(接觸式) 패널이라고도 하는데, 디스플레이에 표시되어 있는 버튼을 접촉함으로써, 대화적이고 직감적인 조작을 가능하게 하여 손쉽게 컴퓨터를 조작할 수 있게 하는 컴퓨팅 입력 장치를 말한다. 흔히 볼 수 있는 은행의 현금 인출기나 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 내비게이션, 노트북의 터치 패드 등에 터치 패널이 많이 사용되고 있다. 터치 패널에서 터치를 인식하는 방식은 크게 저항 막 방식과 정전용량 방식으로 나뉠 수 있다. 종래에는 저항 막 방식이 경제적인 측면에서 저렴하기 때문에 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 내구성이 우수하고 화면이 선명하며 멀티 터치가 가능한 정전용량 방식으로 교체되고 있는 추세이다.
정전용량 방식의 터치 패널은 사람의 몸에 있는 정전용량(Capacitance)을 이용하는 방식이다. 정전용량 방식의 터치 패널은 교류 전압을 이용하여 사람의 정전용량에 의해 일어나는 저항과 전류의 변화를 측정하여 터치를 인식하는 방식과, 커패시터의 충전되는 양을 비교하여 터치 유무를 판단하는 방식으로 나눌 수 있다. 이와 같은 정전용량 방식의 터치 패널은, 필름을 사용하는 저항 막 방식에 비해 내구성이 탁월하여 수분이나 작은 손상에도 동작에 지장이 없다. 또한, 터치의 정확도가 비교적 높고, 광학적 특성이 우수하여 화면이 선명하다. 특히, 정전용량의 충전 방식을 이용하는 터치 패널은, 다중 포인트가 가능하고 소형으로 제작이 가능하여 모바일 스마트 기기에 많이 사용되고 있다.
정전용량 방식의 터치 패널에서 흔히 발생하는 노이즈는, 정전용량을 측정하기 위한 드라이브 채널 혹은 센싱하는 채널의 열과 행에서 발생한다. 이는 실제 터치 유무에 상관없이 연속적 스캔을 수행하면 나타나는 현상이다. 도 1은 X축 방향으로 드라이브하고 Y축 방향에서 센싱을 하는 예시로서, 터치 좌표가 대략 X=1.5, Y=1.5가 되는 경우를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, Y축 방향에서 측정된 정전용량을 살펴보면 실제 터치 영역 외의 동일 Y축 열상의 출렁거리는 노이즈를 확인할 수 있다. 이 노이즈는 실제 터치 영역의 값보다 더 클 수도 있다. 이와 같은 노이즈가 발생되는 이유는, 외부 환경에 의한 노이즈(특히 전원 노이즈), 혹은 FPC나 ITO 패턴, 터치 컨트롤러 등에서 인접 채널에 영향을 주기 때문이며, 실제 터치 채널을 인식하는데 방해를 하게 되고 터치 컨트롤러의 성능을 좌우하는 노이즈 대비 신호를 작게 한다. 예를 들어, 도 1에서 노이즈가 없다면 신호 레벨은 100이 되겠지만, 동일 열상에 존재하는 노이즈로 인해 40으로 줄어든 모습을 확인할 수 있다. 이와 같이 측정된 정전용량을 1프레임의 2D 이미지로 표현하면 도 2와 같다. 도 2에 도시된 바와 같이, A, B 두 가지의 노이즈 패턴을 생각할 수 있다. X축을 드라이브 단으로 하면 A 패턴 혹은 B 패턴이 발생할 수 있고, 또한 Y축을 드라이브 단으로 해도 A 패턴 혹은 B 패턴이 발생할 수 있다. 이러한 패턴은 외부 노이즈 성분(노이즈의 주파수)에 따라 모양은 다양하게 나올 수 있지만, 동일 열 혹은 행에서의 발생 가능성은 아주 높다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향을 교대로 수행하도록 함으로써 정전용량 터치 패널의 동일 열 혹은 동일 행상에서 발생하는 노이즈를 분산시켜 효과적으로 제거할 수 있는, 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방법으로서,
정전용량 방식 터치 패널에 있어서,
(1) 제1 스캔 방향으로 스캔하여 정전 용량을 측정하는 단계;
(2) 상기 제1 스캔 방향과 다른 제2 스캔 방향으로 스캔하여 정전 용량을 측정하는 단계; 및
(3) 상기 단계 (1)에서 측정된 정전 용량과, 상기 단계 (2)에서 측정된 정전 용량에 대하여 미리 설정된 필터링을 적용하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 단계 (2)는,
상기 제1 스캔 방향을 상기 제2 스캔 방향으로 스위칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (1)에서,
X축에서 드라이브한 후 Y축 열상에서 정전 용량을 측정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (1)에서,
Y축에서 드라이브한 후 X축 행상에서 정전 용량을 측정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (3)에서,
상기 단계 (1)에서 측정된 정전 용량과, 상기 단계 (2)에서 측정된 정전 용량의 평균을 취할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (3)에서,
상기 단계 (1)에서 측정된 정전 용량과, 상기 단계 (2)에서 측정된 정전 용량의 합을 취할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법에 따르면, 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향을 교대로 수행하도록 함으로써 정전용량 터치 패널의 동일 열 혹은 동일 행상에서 발생하는 노이즈를 분산시켜 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 일반적인 정전용량 방식의 터치 패널에서 흔히 발생하는 노이즈를 나타내는 도면으로서, X축 방향으로 드라이브하고 Y축 방향에서 센싱을 하며, 터치 좌표가 대략 X=1.5, Y=1.5가 되는 경우를 나타내는 도면.
도 2는 일반적인 정전용량 방식의 터치 패널에서 측정된 정전용량을 1프레임의 2D 이미지로 표현한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법의 구성을 나타내는 도면.
도 4는 X축에서 드라이브한 후 Y축 열상에서 정전용량을 스캔하는 첫 번째 스캔에서 측정된 정전용량과 노이즈 패턴을 나타내는 도면.
도 5는 Y축에서 드라이브한 후 X축 행상에서 정전용량을 스캔하는 두 번째 스캔에서 측정된 정전용량과 노이즈 패턴을 나타내는 도면.
도 6은 도 4에서 측정된 정전용량과 도 5에서 측정된 정전용량을 합한 결과를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에서 제안하고 있는 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법에서, 스캔 방향을 계속하여 스위칭하는 형태로 시간에 따른 스캔 스케줄링을 한 예를 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법은, 제1 스캔 방향으로 스캔하여 정전 용량을 측정하는 단계(S100), 단계 S100에서의 제1 스캔 방향과 다른 제2 스캔 방향으로 스캔하여 정전 용량을 측정하는 단계(S200), 및 단계 S100에서 측정된 정전 용량과, 단계 S200에서 측정된 정전 용량에 대하여 미리 설정된 필터링을 적용하는 단계(S300)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법은, 상기와 같은 구성을 채택하여 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향을 교대로 수행하도록 함으로써, 정전용량 터치 패널의 동일 열 혹은 동일 행상에서 발생하는 노이즈를 분산시켜 효과적으로 제거할 수 있다. 즉, 본 발명은 후술할 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 터치 입력에 따른 정전용량의 측정을 X축과 Y축에서 교대로 번갈아 측정함으로써, 정전용량을 측정하는 축(X축 또는 Y축)에서 발생하는 노이즈의 분산이 가능하도록 한다. 이는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에서 앞서 설명한 것에서 나타나는 동일한 축을 기준으로 정전용량을 측정하는 방식에서 발생하는 노이즈 패턴의 발생을 줄여줄 수 있게 되는 것이다.
이하에서는, 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법을 구성하는 각각의 단계들에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
단계 S100에서는, 제1 스캔 방향으로 스캔하여 정전 용량을 측정한다. 이때, 제1 스캔 방향은 임의의 방향이 가능하다. 즉, X축에서 드라이브한 후 Y축 열상에서 정전 용량을 측정하는 Y축 스캔 방향도 가능하고, Y축에서 드라이브한 후 X축 행상에서 정전 용량을 측정하는 X축 스캔 방향도 가능하다. 왜냐하면, 본 발명에서 제안하고 있는 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법에서 중요한 것은, 제1 스캔 방향 또는 제2 스캔 방향을 어떤 방향으로 잡느냐는 것이 아니라, 제1 스캔 방향과 제2 스캔 방향을 교대로 스캔한다는 것이기 때문이다.
단계 S200에서는, 단계 S100에서의 제1 스캔 방향과 다른 제2 스캔 방향으로 스캔하여 정전 용량을 측정한다. 앞서 단계 S100에서 설명한 바와 같이, 단계 S200에서도 제2 스캔 방향이 어떤 방향이냐가 중요한 것이 아니라 단계 S200에서의 스캔 방향이 단계 S100에서의 스캔 방향과 달라져야 한다는 것이다. 즉, 단계 S100에서의 제1 스캔 방향이 X축에서 드라이브한 후 Y축 열상에서 정전 용량을 측정하는 Y축 스캔 방향이었다면, 단계 S200에서의 제2 스캔 방향은 Y축에서 드라이브한 후 X축 행상에서 정전 용량을 측정하는 X축 스캔 방향이어야 한다. 반대로, 단계 S100에서의 제1 스캔 방향이 Y축에서 드라이브한 후 X축 행상에서 정전 용량을 측정하는 X축 스캔 방향이었다면, 단계 S200에서의 제2 스캔 방향은 X축에서 드라이브한 후 Y축 열상에서 정전 용량을 측정하는 Y축 스캔 방향이어야 한다. 이를 위하여, 단계 S200은, 제1 스캔 방향을 제2 스캔 방향으로 스위칭하는 단계를 더 포함하여 스캔 방향 스위칭을 먼저 수행하도록 할 수 있다.
단계 S300에서는, 단계 S100에서 측정된 정전 용량과, 단계 S200에서 측정된 정전 용량에 대하여 미리 설정된 필터링을 적용한다. 이때, 필터링을 적용하는 것은, 단계 S100에서 측정된 정전 용량과 단계 S200에서 측정된 정전 용량으로부터 노이즈가 제거되는 효과를 더욱 강화하기 위한 것이다. 즉, 단계 S100에서 측정된 정전 용량과 단계 S200에서 측정된 정전 용량에 대하여 필터링을 적용함으로써, 노이즈가 더욱 효과적으로 제거될 수 있게 된다. 예를 들어, 필터링 방법으로는, 단계 S100에서 측정된 정전 용량과, 단계 S200에서 측정된 정전 용량의 평균을 취하는 방법, 단계 S100에서 측정된 정전 용량과, 단계 S200에서 측정된 정전 용량의 합을 취하는 방법 등이 가능할 수 있다. 다만, 단계 S300에서 적용될 수 있는 필터링 방법에 어떠한 제한이 있는 것은 아니며, 단계 S100에서 측정된 정전 용량과 단계 S200에서 측정된 정전 용량에 대하여 노이즈가 더욱 효과적으로 제거될 수 있게만 한다면 임의의 필터링 방법이 적용될 수 있다.
다음으로, 먼저 Y축 스캔 방향으로 스캔한 후, 스캔 방향을 스위칭하여 X축 스캔 방향으로 스캔함으로써, 정전용량 터치 패널에서의 노이즈를 제거하는 실시예에 대하여 도 4 내지 도 6을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 4는 X축에서 드라이브한 후 Y축 열상에서 정전용량을 스캔하는 첫 번째 스캔에서 측정된 정전용량과 노이즈 패턴을 나타내는 도면이다. 도 4에서, 각 전극 안에 표시된 숫자는 측정된 정전용량을 숫자화 한 것이며, 우측의 적색 곡선 그래프는 Y축 열상에서 발생된 노이즈 패턴을 나타낸다. 도 4에 도시된 내용으로부터, Y축 열상에서 발생된 노이즈 패턴에 의하여 적색 사각형 형태의 정전용량(50, 60)이 측정된 것을 확인할 수 있다.
도 5는 Y축에서 드라이브한 후 X축 행상에서 정전용량을 스캔하는 두 번째 스캔에서 측정된 정전용량과 노이즈 패턴을 나타내는 도면이다. 도 5로부터, 스캔 방향을 스위칭함으로써 노이즈 패턴에 의하여 발생하는 적색의 정정용량의 위치가 변경되었음을 확인할 수 있다.
도 6은 도 4에서 측정된 정전용량과 도 5에서 측정된 정전용량을 합한 결과를 나타내는 도면이다. 도 6을 도 4 또는 도 5와 비교해 보면, 도 4 또는 도 5와 같이 한쪽 방향의 스캔에 의해서는 청색 영역으로 표시된 터치 영역의 정전용량의 값(100)과 적색 영역으로 표시된 노이즈 패턴에 의하여 발생하는 정전용량의 값(50~60)이 40~50의 차이가 나는데 비하여, 도 6과 같이 스캔 방향을 스위칭하여 측정된 정전용량의 값들을 합할 경우, 청색 영역으로 표시된 터치 영역의 정전용량의 값(200)과 적색 영역으로 표시된 노이즈 패턴에 의하여 발생하는 정전용량의 값(60~70)이 130~140의 차이가 나는 것을 확인할 수 있다. 동일한 조건이 될 수 있도록 도 6의 정전용량 값을 2로 나누어 평균값을 취한다고 하더라도, 청색 영역으로 표시된 터치 영역의 정전용량의 값(100)과 적색 영역으로 표시된 노이즈 패턴에 의하여 발생하는 정전용량의 값(30~35)이 65~70의 차이가 나, 한쪽 방향의 스캔에 의한 차이 40~50보다 그 차이가 확대되었음을 분명하게 확인할 수 있다. 즉, 스캔 방향 스위칭에 의해 신호대 노이즈의 비(Signal to Noise Ratio)가 대폭 향상될 수 있음을 분명하게 확인할 수 있다.
도 6의 경우, 노이즈 영역에서 발생한 정전용량의 값이 터치 영역에서 발생한 정전용량의 값보다 작은 경우를 나타내고 있지만, 노이즈 영역에서 발생한 정전용량의 값이 터치 영역에서 발생한 정전용량의 값보다 큰 경우에도 2개의 측정된 정전용량의 분포에서 공통분모(청색 영역)를 찾아냄으로써 터치 영역을 찾아낼 수 있다.
마지막으로, 본 발명에서 제안하고 있는 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법에서, 시간에 따른 스캔 스케줄링의 예를 살펴보기로 한다. 도 7은 본 발명에서 제안하고 있는 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법에서, 스캔 방향을 계속하여 스위칭하는 형태로 시간에 따른 스캔 스케줄링을 한 예를 나타내는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 프레임 스캔 시에는 X축에서 드라이브한 후 Y축에서 센싱하고, 제2 프레임 스캔 시에는 스캔 방향을 스위칭하여 Y축에서 드라이브한 후 X축에서 센싱하는 형태로 스캔 방향을 계속하여 스위칭하는 형태로 스캔 스케줄링을 실시함으로써, 본 발명에서 제안하고 있는 정전용량 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법의 구현이 가능하다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
S100: 제1 스캔 방향으로 스캔하여 정전 용량을 측정하는 단계
S200: 단계 S100에서의 제1 스캔 방향과 다른 제2 스캔 방향으로 스캔하여 정전 용량을 측정하는 단계
S300: 단계 S100에서 측정된 정전 용량과, 단계 S200에서 측정된 정전 용량에 대하여 미리 설정된 필터링을 적용하는 단계

Claims (6)

  1. 정전용량 방식 터치 패널에 있어서,
    (1) 제1 스캔 방향으로 스캔하여 정전 용량을 측정하는 단계;
    (2) 상기 제1 스캔 방향과 상호 직교하는 방향으로 교대하는 제2 스캔 방향으로 스캔하여 정전 용량을 측정하는 단계; 및
    (3) 상기 단계 (1)에서 측정된 정전 용량과, 상기 단계 (2)에서 측정된 정전 용량에 대하여 미리 설정된 필터링을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계 (2)는,
    상기 제1 스캔 방향을 상기 제2 스캔 방향으로 스위칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계 (1)에서,
    X축에서 드라이브한 후 Y축 열상에서 정전 용량을 측정하는 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 단계 (1)에서,
    Y축에서 드라이브한 후 X축 행상에서 정전 용량을 측정하는 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단계 (3)에서,
    상기 단계 (1)에서 측정된 정전 용량과, 상기 단계 (2)에서 측정된 정전 용량의 평균을 취하는 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 단계 (3)에서,
    상기 단계 (1)에서 측정된 정전 용량과, 상기 단계 (2)에서 측정된 정전 용량의 합을 취하는 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 패널에서의 스캔 방향 스위칭에 의한 노이즈 제거 방법.
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