KR101323196B1

KR101323196B1 - 멀티 터치 스크린 장치

Info

Publication number: KR101323196B1
Application number: KR1020110065330A
Authority: KR
Inventors: 김용철
Original assignee: 주식회사 알엔디플러스
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2013-10-30
Also published as: KR20120035842A

Abstract

본 발명은 멀티 터치 스크린 장치에서 다중 터치가 발생하는 경우에 실제로 터치되는 위치와 허상의 위치를 구별할 수 있는 터치 위치를 측정하는 방법을 제공하고자 하는 것으로, 적어도 하나 이상의 펄스를 포함하는 터치 측정 신호를 송출하는 발신 소자를 적어도 하나 이상 포함하는 적어도 하나 이상의 발신 모듈, 상기 발신 모듈에서 송출된 상기 터치 측정 신호를 수신하는 수신 소자를 적어도 하나 이상 포함하는 적어도 하나 이상의 수신 모듈, 상기 적어도 하나 이상의 수신 모듈에서 수신된 터치 측정 신호로부터 터치 영역의 좌표를 연산하는 제어부 및 사용자로부터 터치 입력을 입력받는 터치 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 터치 스크린 장치{Multi-touch on touch screen apparatus}

본 발명은 매트릭스형식으로 배열된 적외선 수발신 소자를 통해 적외선의 경로 방해 유무를 판단하여 여러 물체의 위치를 측정하는 기술로 특히 기존 매트릭스 형식으로 배치되는 구조에서 적외선 스캔 기술에 기인하여 실제 터치가 아닌 물체 즉, 허상을 구분하지 못하여 실상 즉, 실제 터치되는 물체의 위치를 판단하지 못하는 문제를 해결하는 멀티 터치 스크린 장치에 관한 것이다.

멀티 터치 스크린 장치는 배열된 적외선 송수신 소자들의 물체의 가림에 의한 송수신 결과에 따라 물체의 위치를 측정한다.

적외선 신호는 수십에서 수백 KHz의 교류 신호로 방사한 후 물체의 유무에 따라 수집된 교류 신호를 평균하여 신호의 크기를 측정한다.

이러한 종래 방식은 수집된 교류 신호를 평균내기 위한 시간과 고주파 신호에 의한 적외선 송수신 소자들의 주파수 반응이 현저한 저하로 인해 감도 및 전체 반응 속도의 제약을 가져온다.

종래 방식은 발광부와 수광부에서 작동하는 다른 광원에 의해서 서로 간섭되어 수신소자에서 정확한 신호의 수신을 기대할 수 없고 이로 인해 정확한 좌표를 산출해 낼 수 없었다.

또한, 종래 방식은 발광부와 수광부 사이에서 적외선 신호가 방사되는 경우 가려진 좌표에서 물체의 유무를 판단하지 못하는 부분 즉 허상 좌표가 생성되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 한국등록특허 제10-1018397호의 "멀티 터치에서 발생하는 허상의 제거가 가능한 적외선 터치스크린 장치"에는 멀티 터치 스크린 장치에서 허상을 제거하기 위하여,

X축 방향으로 순차적으로 배열된 복수의 X축 적외선 송신소자와, 상기 복수의 X축 적외선 송신소자로부터 송신되는 적외선을 각각 수신하는 복수의 X축 적외선 수신소자를 갖는 X축 터치 감지부와,

Y축 방향으로 순차적으로 배열된 복수의 Y축 적외선 송신소자와, 상기 복수의 Y축 적외선 송신소자로부터 송신되는 적외선을 각각 수신하는 복수의 Y축 적외선 수신소자를 갖는 Y축 터치 감지부와,

상기 각 X축 적외선 수신소자가 각각 마주하는 방향에 위치한 X축 적외선 송신소자로부터의 적외선을 수신하고 상기 각 Y축 적외선 수신소자가 각각 마주하는 방향에 위치한 Y축 적외선 송신소자로부터의 적외선을 수신하도록 상기 X축 터치 감지부와 상기 Y축 터치 감지부를 제어하는 제1스캔 제어 모드와,

상기 각 X축 적외선 수신소자가 각각 대각선 방향에 위치한 X축 적외선 송신소자로부터의 적외선을 수신하거나 상기 각 Y축 적외선 수신소자가 각각 대각선 방향에 위치한 Y축 적외선 송신소자로부터의 적외선을 수신하도록 상기 X축 터치 감지부와 상기 Y축 터치 감지부를 제어하는 제2스캔 제어 모드 중 어느 하나로 동작하는 터치 제어부를 포함하며;

상기 터치 제어부는 상기 제1스캔 제어 모드로 동작하는 과정에서 멀티 터치가 감지되는 경우, 상기 복수의 X축 적외선 송신소자 및 상기 복수의 X축 적외선 수신소자 중 상기 멀티 터치로 인식된 영역이 커버되게 하는 적어도 일부 또는 상기 복수의 Y축 적외선 송신소자 및 상기 복수의 Y축 적외선 수신소자 중 상기 멀티 터치로 인식된 영역이 커버되게 하는 적어도 일부가 상기 제2스캔 제어 모드로 동작하도록 제어하여 상기 멀티 터치로 인식된 영역 중 허상을 제거하도록 하고 있다.

도 15는 제10-1018397호에 개시된 적외선 방식의 터치스크린 장치가 터치스크린 시스템에 적용된 구성도이다.

그런데 상기 제10-1018397호에서 허상을 제거하기 위해서는 제1스캔 제어 모드를 수행한 후 멀티 터치가 감지는 되는 경우에는 제2스캔 제어모드를 별도로 수행하여야 하는데, 제1스캔 제어모드에서 실제 멀티 터치임에도 멀티터치로 인식되지 않는 경우가 발생하여 오동작할 뿐만 아니라 제1스캔 제어모드 수행 후 멀티 터치로 인식되는 경우에는 별도의 제2스캔 제어모드를 구동하여 멀티 터치 중 허상으로 판단되는 물체를 제거하므로 멀티 터치의 이동이 빈번한 경우, 제2스캔 제어모드가 수행되는 동안 새로운 멀티 터치가 발생되는 경우에는 새로운 멀티 터치에 대해 제1스캔 제어모드를 구동하여야 함에도 불구하고 이전의 멀티 터치에 대한 제2스캔 제어모드에 있으므로 새로운 멀티 터치를 정상적으로 인식하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 멀티 터치 스크린 장치에서 다중 터치가 발생하는 경우에 실제로 터치되는 위치와 허상의 위치를 구별할 수 있는 멀티 터치 스크린 장치를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 다양한 멀티 터치 스크린 장치의 특성에 따라 최적화된 터치 위치를 측정하고 이를 보정하는 멀티 터치 스크린 장치를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 터치 위치 측정을 위한 최적화된 터치 측정 신호를 발신하고 수신하는 장치를 최적으로 배치한 멀티 터치 스크린 장치를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 경사각 측정 방식을 이용하여 허상을 구별할 수 있는 멀티 터치 스크린 장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치는, 적어도 하나 이상의 펄스를 포함하는 터치 측정 신호를 송출하는 발신 소자를 적어도 하나 이상 포함하는 적어도 하나 이상의 발신 모듈; 상기 발신 모듈에서 송출된 상기 터치 측정 신호를 수신하는 수신 소자를 적어도 하나 이상 포함하는 적어도 하나 이상의 수신 모듈; 상기 적어도 하나 이상의 수신 모듈에서 수신된 터치 측정 신호로부터 터치 영역의 좌표를 연산하는 제어부; 및 사용자로부터 터치 입력을 입력받는 터치 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 발신 모듈은 펄스 터치 신호의 출력을 제어하는 발신 구동 스위치; 및 상기 구동 스위치의 출력신호를 터치 영역으로 송출하는 발신 소자를 더 포함할 수 있으며, 수신 모듈은 상기 발신 모듈에서 송출된 터치 측정 신호를 수신하는 수신소자; 상기 수신 소자로부터 수신된 신호 중 외부 간섭 신호를 제거하기 위한 신호 처리용 필터; 상기 신호 처리용 필터의 출력 신호를 직류 신호로 변환하는 직류신호 변환부; 및 상기 변환된 직류신호를 디지털값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 더 포함할 수 있다.

상기에서 발신 소자와 상기 수신 소자는 같은 선상에 서로 교대로 배치될 수 있으며, 발신 소자는 소정의 시간 간격을 두고 인접하는 발신소자가 교대로 터치 측정 신호를 발신할 수 있으며, 발신 소자 중 k번째 발신 소자에서 발신된 터치 측정 신호가 k+d번째 수신소자에서 수신되도록 하부면에 대하여 소정의 각도로 터치 측정신호가 발신될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치는 멀티 터치 스크린 장치에서 다중 터치가 발생하는 경우에 실제로 터치되는 위치와 허상의 위치를 효율적으로 구별할 수 있으며, 다양한 멀티 터치 스크린 장치의 특성에 따라 최적화된 터치 위치를 측정하고 이를 보정할 수 있음은 물론 터치 위치 측정을 위한 최적화된 터치 측정 신호를 발신하고 수신하는 장치를 최적으로 배치할 수 있도록 하며, 경사각 측정 방식의 터치 위치 측정 방법과 기준 좌표 산출 방법을 이용하여 허상을 효율적으로 구별할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 터치 스크린 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 터치 스크린 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 수발신 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 수발신 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 터치 지점을 인식하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 실제로 터치되는 지점과 허상의 터치 지점을 구분하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 터치 지점을 인식하는 원리를 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 특정 터치 수발신 모듈이 고장인 경우 터치 지점을 인식하는 원리를 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 발신 소자의 발신각에 의하여 허상을 제거하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 발신 소자의 발신각에 의하여 허상을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 발신 소자가 직각으로 신호를 발신하는 경우에 허상을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 발신 소자가 직각과 왼쪽 방향에서 소정각으로 신호를 발신하는 경우에 허상을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 발신 소자가 직각과 오른쪽 방향에서 소정각으로 신호를 발신하는 경우에 허상을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 종래기술에 따른 멀티 터치 스크린 장치의 개략적인 구성도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부, "…모듈", "…소자" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명에 실시예에 따른 멀티 터치 스크린 장치의 개략적인 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 다중 터치입력 장치는 X축 수발신 모듈(110, 120), X축 수발신 모듈 드라이버(111, 121), Y축 수발신 모듈(130, 140), Y축 수발신 드라이버(131, 141) 및 제어부(150)를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, X축 수발신 모듈(110, 120) 및 Y축 수발신 모듈(130, 140)은 하나의 적외선 발생부와 하나의 적외선 수신소자를 일정 개수 포함하여 구성될 수 있다.

X/Y축 발신 모듈 드라이버(121, 141)는 X/Y축에 배열된 도 4 또는 5에서 설명되는 터치 측정신호 발생부를 구동하여 터치 측정신호, 일 예로 적외선 신호를 터치 패널로 방사하고, X/Y축 수신 모듈 드라이버(111, 131)는 X/Y축에 배열된 X/Y축 수신 모듈(110, 130)을 포함하며, 구체적으로 도 4 또는 5에서 설명되는 터치 측정신호 수신소자를 구동하여 X/Y축 발신 모듈(120, 140)에서 방사된 적외선 신호와 태양광 등의 외부 신호 등을 수신한다.

상기에서 터치 측정 신호로 적외선 신호가 예시되어 있으나 RF신호 및 엘이디 발광 신호 역시 터치 측정 신호로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다.

도 1에서는 발신 모듈과 수신 모듈이 대향하여 배치되는 구조이나 즉, 일측에는 발신 모듈만 배열하고 다른 일측에는 수신 모듈만 배열하는 구조가 예시되어 있으나, 필요에 따라 발신 모듈과 수신 모듈을 교대로 양측에 배열하는 것도 가능함에 유의하여야 한다.

제어부(150)는 X축 수신 모듈(110) 및 Y축 수신 모듈(130)로부터 수신한 적외선 신호를 처리하여 사용자에 의해 터치 패널 상의 터치되는 지점의 좌표를 계산한다. 상기에서 터치되는 지점에 특성으로는 x축 과 y축의 좌표뿐만 아니라 터치되는 지점의 크기 일 예로 지름도 계산할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

적외선 수발신 모듈은 가로축에 N개의 발신소자(230)와 세로축에 M개의 발신소자(220)를 그리고 가로축에 N개의 수신소자(210)와 세로축에 M개의 수신소자(240)을 포함한다.

구체적으로 첫 번째 서로 마주보는 수평축(X축) 수신모듈의 수신소자에서 수신된 적외선 광의 크기를

(211), 두 번째 수신모듈의 수신소자에서 수신된 적외선 광의 크기를

(212)로, 세 번째 수신모듈의 수신소자에서 수신된 적외선 광의 크기를

(213)으로, k번째 수신모듈의 수신소자에서 수신된 적외선 광의 크기를

(214)으로, N-1번째 수신모듈의 수신소자에서 수신된 적외선 광의 크기를

(215) 로, N번째 수신모듈의 수신소자에서 수신된 적외선 광의 크기를

(216)으로 정의한다.

수직축(Y축) 수신모듈의 수신소자에서 수신된 적외선 광의 크기를

(221), 두 번째 수신모듈의 수신소자에서 수신된 적외선 광의 크기를

(222)로, 세 번째 수신모듈의 수신소자에서 수신된 적외선 광의 크기를

(223)으로, k번째 수신모듈의 수신소자에서 수신된 적외선 광의 크기를

(224)으로, M-1번째 수신모듈의 수신소자에서 수신된 적외선 광의 크기를

(225) 로, M번째 수신모듈의 수신소자에서 수신된 적외선 광의 크기를

(226)으로 정의한다.

멀티 터치 스크린 장치에서 터치 입력을 인식하기 위해 발신소자에서 발신된 터치측정 신호가 물체에 의해 간섭되었는지 여부를 확인하는 스캔을

를 0에서 N번째 값까지 그리고

를 M번째 값까지를 순차적으로 측정한다.

그럼으로, 한번의 스캔을 통해

와

를 얻고 이를 통해 적외선의 경로를 방해하는 물체들의 다중좌표와 이 물체들의 지름을 구할 수 있는데 먼저 수학식 1 내지 2를 통하여 측정값을 정규화한다.

여기서 n은 1 또는 2 등의 자연수로, 신호의 노이즈 성분의 반응 정도를 선형으로 할지 비선형으로 할지를 결정하는 것으로, n=1인 경우는 기저(Background) 노이즈 성분이 적은 신호를 계산하는데 유리하고, n > 1인 경우는 기저 노이즈 신호가 많은 경우 유리한 측정방식이다.

G는 스케일링 값으로 일반적으로 1 또는 100으로 설정하며 수학식 1에 구하여진 측정값은 X축에 대한 측정값의 정규화된 값이다.

Y축 역시 X축과 동일한 방식으로 좌표를 구할 수 있다.

수학식 2에 구하여진 측정값은 Y축에 대한 측정값의 정규화된 값이다.

상기에서 X_max와 Y_max는 각각 X축과 Y축에서 측정된 터치 신호 중 가장 큰 값으로 정의한다.
상기 정규화된 측정값을 이용하여 터치 영역의 좌표를 구한다.

삭제

일반적으로 알려진 바와 같이 터치영역의 좌표는 적외선 경로를 방해하는 터치 물체들로 인해 해상도가 낮게 측정되는 X축 또는 Y축 수신소자의 위치로서 계산된다.

삭제

터치영역의 지름을 구하는 데 있어, X축 좌표의 지름은 X축 소자의 평균 해상도(W)와 해당 수신소자 위치의 정규화된 측정값(N_x)을 곱한 시그마 합, Y축 좌표의 지름은 Y축 소자의 평균 해상도(H)와 해당 위치의 정규화된 측정값(N_y)을 곱한 값의 시그마 합을 바탕으로 구한다.

삭제

한편 본 발명의 멀티 터치 입력 위치 인식 장치에서는 터치 영역을 인식하기 위하여 터치 측정 신호 수신소자에서 측정된 측정값을 정규화한 N_x(k)와 N_y(k)를 계산하여, 이 값이 제1기준값 T_lower보다 큰 경우를 측정하고, 이 값들 중 최소 1개 이상 값들이 제2기준값 T_higher > N_x(k), N_y(k)의 조건에 부합하는 연속적으로 얻어진 값으로부터 좌표와 지름을 구한다.
상기에서 W=S/N이고 H=S/M으로, S는 화면의 최대 해상도 N과 M은 각각 X와 Y축의 터치 측정 신호 수발신소자의 개수이다.
다른 실시예로서, 터치된 영역에서의 확률밀도 값을 측정하여 터치 좌표의 유효성을 결정할 수 있다.

삭제

확률 밀도 함수에 의해 결정되는 값을 제1기준값 T_lower및 제2기준값 T_higher으로 설정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 터치 스크린 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 2의 새로운 실시 예로써 서로 마주보는 수발신의 쌍이 서로 교대로 엇갈리는 배치도 가능하고, 여기서 스캐닝은 서로 반대로 배치된 수발신쌍에서 각각 동시에 스캐닝을 실시할 수도 있다.

이와 같은 배치는 적외선의 방사각에 의한 인접 쌍의 동시 스캔 시 측정에 교란하는 문제를 해결하여, 기존 스캔 속도를 약 2배 증가시키는 장점을 가지고 있고, 또한 햇빛등과 같이 자연광에 의한 적외선 소자 측정 범위가 넘어가더라도, 즉 반대편의 센서부가 동작하지 않더라도 다른 반대편의 센서부만으로도 터치로써 동작이 가능하게 하는 수발신 배치 방법이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 수발신 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 수발신 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 도면부호 410과 510은 터치 측정 신호를 발신하는 발신 소자(430, 530)을 구동하는 발신 소자 드라이버이며, 도면부호 420과 520은 발신 소자(430, 530)을 온/오프하여 제어하는 발신 구동 스위치이다.

도 4에서는 발신 소자에서 발신되는 터치 측정 신호가 구형파 형태의 신호(401)임이 특징이며, 도 5에서는 발신 소자에서 발신되는 터치 측정 신호가 펄스 형태의 신호(501)임이 특징이다.

도면부호 440과 540은 터치 측정 신호를 수신하는 수신 소자이며, 도면부호 450과 550은 수신 소자를 온/오프하는 수신 구동 스위치이며, 도면부호 460과 560은 수신 소자를 통해 수신된 신호를 증폭하는 수신 증폭기이다. 수신 증폭기(460)을 통과한 신호는 잡음 신호가 포함되어 있으며 도면부호 402는 구형파 형태의 터치 측정신호에 잡음 신호가 포함된 것이고, 도면부호 502는 펄스형 터치 측정신호에 잡음 신호가 포함된 것이다.

도면 470은 수신 증폭기를 통해 수신된 신호 중 발신 소자에서 발신된 주파수 대역의 신호만을 추출하고 외부의 잡음 신호를 필터링하기 위한 협대역 필터이다.

도면부호 480은 협대혁 필터(470)을 통과한 고주파 형태의 신호를 직류 성분의 신호로 변환하는 직류 신호 변환부이며, 도면부호 490과 570은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 변환기(Analogue Digital Converter)이다.

도 6은 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 터치 지점을 인식하는 원리를 설명하는 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 실제로 터치되는 지점과 허상의 터치 지점을 구분하는 과정을 나타내는 흐름도이다.

이하에서는 도 6과 도 7을 이용하여 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 다중 영역을 인식하는 과정에 설명하도록 한다.

먼저 도 4 및 도 5의 수신 소자를 이용하여 발신 소자에서 발신된 터치 측정 신호 중 최대값 즉,X_max(k)와 Y_max(k)에 해당하는 값을 측정한다(S701 단계).

X_max(k)와 Y_max(k) 대한 측정이 완료되었는지 판단하고, 완료되었으면(S702 단계), S703 단계로 이동한다. S702 단계에서 측정값은 적외선을 방해하는 물체가 터치면에 존재하지 않는 것으로 간주한다.

S703 단계에서는 터치 측정 신호가 수신 소자에서 수신되는 지를 측정한다. 즉, 각 수신 소자에서 X(k)와 Y(k)를 측정한다.

S704단계에서 측정이 완료되었는지 판단하여 완료되었으면, S705 단계로 이동한다.

S705 단계에서는 터치 영역의 값 즉, 좌표와 지름 등을 측정하기 위해 사용되는 변수를 초기화한다. 즉, n=0, m=0, w=0, h=0, i=0, j=0으로 각 변수를 설정한다.

상기에서 n은 X축에서 얻어지는 터치 점의 좌표 및 지름의 개수이고, m은 Y축에서 얻어지는 터치 점의 좌표 및 지름의 개수이며, i는 X축의 센서부 값 X(k)의 인덱스로 0부터 N까지이며, j는 Y축의 센서부 값 Y(k)의 인덱스로 0부터 M까지이며, W=S/N이고 H=S/M이며, 이때 S는 화면의 최대 해상도이다.

S706 단계에서는 상기 수학식 1과 수학식 2를 계산한다.

S707 단계에서는 정규화한 N_x(k)와 N_y(k)를 계산하여, 이값이 제1기준값 T_lower보다 큰 경우를 계산하는 부합하는 값에 대해서는 S711 단계로 이동한다. 제1기준값 T_lower보다 크지 않는 경우, S708 단계로 이동한다.

S708 단계에서는 W와 H값이 영인지를 판단하여 영이 아닌 경우는 터치에 눌림이 존재한 것으로 판단하여 최종 좌표 계산을 위하여 S714 단계로 이동한다. 만일 영인 경우 S709 단계로 이동한다.

S709 단계에서는 W와 H를 초기화하고, 터치영역의 좌표를 계산한다.

S710 단계에서는 W와 H를 초기화하고, 터치영역 좌표의 지름을 계산한다.

S711 단계에서는 S707 단계에서 측정된 N_x(k)와 N_y(k)값 중 제1기준값 T_lower보다 큰 경우, 터치 측정 신호에 대한 방해가 있는 것으로 판단하여 w와 h의 값을 하나씩 증가시킨다.

S712 단계에서는 계산된 좌표 및 지름이 제한적인 조건, 예를 들어 특정지름이 하나 이상의 제한의 의해서 터치로 인정하지 않는 조건 등을 판단하여, 판단 결과 조건에 부합하면, 단계 S713으로 이동하고, 그렇지 않으면 좌표 정보를 삭제하고 S714 단계로 이동한다. 여기서 조건 측정은 상기의 수학식 7과 수학식 8과 같이 판단 조건일 수 있다.

S713 단계에서는: n과 m의 인덱스 값을 하나씩 증가시키고, S714 단계에서는 i와 j의 인덱스 값을 하나씩 증가한다.

S715 단계에서는 n×m의 좌표에서 터치 측정 신호에 대한 측정이 완료되고 이 좌표 중에서 물체의 존재 유무를 측정할 수 없는 허상의 제거하여 실제 터치점의 좌표만을 구분한다.

S716 단계에서 n=0, m=0 인 경우, 최소한 1점의 터치 조차 없는 터치 업 상태이면 S717 단계로 이동하고, n>0, m>0인 경우 즉, 터치 다운 상태이면 S718 단계로 이동한다.

터치 다운 상태가 되면 좌표를 정보기기로 전송하고 새로운 좌표를 측정하기 위해 S703 단계로 이동한다(S718).

S720 단계에서는 i=(N-1)가 j=(M-1)의 조건을 만족하는지 판단하여 만족하는 경우는 모든 터치 측정신호에 대한 측정값의 계산이 완료된 경우로 S715 단계로 이동하고, 그렇지 않으면 S706 단계로 이동하여 다음 번째 N_x(k)와 N_y(k)를 측정한다.

터치 업이 일정시간 동안 계속되면, S701 단계로 이동하여, X_max(k)와 Y_max(k)를 재측정하고, 그렇지 않으면 S703 단계로 이동한다.

도 8은 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 터치 지점을 인식하는 원리를 설명하기 위한 다른 도면이다.

도 7의 S707 단계의 N_x(k), N_y(k)는 도 8에서와 같이 하기의 수학식 9과 10의 조건을 만족하는 터치 영역만을 대상으로 할 수 있다.

여기서 Sx(i)와 Sy(i)는 미리 정의된 매칭 터치 패턴의 매칭 필터이며, l은 매칭 필터의 샘플링 개수이다.

상기와 같이 매칭 필터를 적용하는 이유는 측정된 터치 영역값 중 특정한 터치 패턴만을 터치로 인식하도록 함으로써 터치 영역의 인식율에 대한 향상을 기대할 수 있게 한다.

한편 상기에서는 도 2의 실시예에서와 같은 수신 소자 또는 발신 소자가 연속적으로 배열된 멀티 터치 스크린 장치에 대하여 설명하였으나, 다른 실시예로서, 발신 소자 또는 수신 소자를 연속적으로 구동하는 방식이 아닌 연속된 발신 소자가 교대로 신호를 발신하고 연속된 수신 소자 역시 교대로 신호를 수신하도록 하는 방법이 가능하다.

즉, 임의의 시간 t에서는 짝수 번째(

) 또는 홀수 번째(

) 발신 소자가 터치 측정 신호를 발신하도록 하고, 소정의 시간 간격 후인 t+d의 시간에서는 교대로 홀수 번째(

) 또는 짝수 번째(

) 발신 소자가 터치 측정 신호를 발신하도록 한다.

수신 소자 역시 상기와 같이 임의의 시간 t에서는 짝수 번째 또는 홀수 번째 수신 소자가 신호를 수신하도록 하고, 소정의 시간 간격 후인 t+d의 시간에서는 교대로 홀수 번째 또는 짝수 번째 수신 소자가 신호를 수신하도록 한다.

도 9는 본 발명에 따른 멀티 터치 스크린 장치에서 특정 터치 수발신 모듈이 고장인 경우 터치 지점을 인식하는 원리를 설명하기 위한 다른 도면이다.

일반적으로 적외선 수발신 소자가 불량이 발생하면 터치 유무를 판단할 수 없다. 그럼으로 이 같은 소자 고장에 의한 신호 측정이 불가능을 해결하기 위해서

도면 7에서 단계 S706에서 도면 9에서와 같이 k번째 수발신 소자가 고장인 경우, 즉 X_max(k)=0와 Y_max(k)=0인 경우, N_x(k)=N_x(k-1)와 같이 N_x(k), N_y(k)를 각각 N_x(k-1), N_y(k-1)값으로 대체하여 좌표를 계산함으로써, 고장에 의한 터치 스크린의 오동작을 방지할 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 다중 터치 입력 장치에서 발신 소자의 발신각에 의하여 허상을 제거하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 본 발명에 따른 다중 터치 입력 장치에서 발신 소자의 발신각에 의하여 허상을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 12는 본 발명에 따른 다중 터치 입력 장치에서 발신 소자가 직각으로 신호를 발신하는 경우에 허상을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 13은 본 발명에 따른 다중 터치 입력 장치에서 발신 소자가 직각과 왼쪽 방향에서 소정각으로 신호를 발신하는 경우에 허상을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 14는 본 발명에 따른 다중 터치 입력 장치에서 발신 소자가 직각과 오른쪽 방향에서 소정각으로 신호를 발신하는 경우에 허상을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

매트릭스 형식으로 배치된 터치 스크린에서 멀티 좌표의 허상들을 제거하기 위해 도 10과 같이 발신 소자의 발신각에 경로에서 물체 유무를 판단하고 제3의 좌표를 측정하여 허상을 제거하는 방법을 기술한다. 허상 제거 방법은 도 7의 S715 단계에서 처리한다.

도 11은 발신소자의 발신신호를 수신소자가 직각으로 스캔하면 그 신호경로상에 놓인 실체 터치물체 A, D가 신호 통로를 차단하는데, 이로 인해 대각선상의 실제 터치물체가 없는 B. C 영역도 신호가 차단되어 A, B, C, D 모두 수신소자에서 터치물체거 존재하는 것으로 측정되는 허상발생의 원리는 널리 알려진 주지기술이다. 따라서 이 사건 명세서는 직교신호로 스캔하는 경우 허상이 발생하는 일반적인 이치는 기술상식임을 전제로 하고 있으며, 아울러 빗각 스캔을 하는 경우 실체 터치물체만 나타나고 허상은 발생하지 않음도 종래기술에서 언급한바 있다.
도 11에서 k+d 번째 발신 소자에서 터치 측정 신호가 발신되면, 발신된 터치 측정신호를 수신하는 수신소자는 k번째가 되도록 빗각으로 스캔하여 X(k)를 측정한다.

마찬가지로 k번째 발신 소자에서 터치 측정 신호가 발신되면, 이 방사 적외선이 측정하는 수신소자는 k+d 번째가 되도록 빗각으로 스캔하여 X(k+d)를 측정한다. 이는 K번째 발신소자가 방사 적외선을 발신하면 빗각에 위치한 수신소자가 적외선을 스캔함을 의미한다.

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이건 명세서에서 S는 X축의 해상도이며, d는 빗갓으로 스캔할 때 빗각의 각도를 결정하는 인자로 빗각으로 스캔하는 기울기의 정도를 결정한다.
허상(Ghost Image)을 제거하기 위해서는 다음과 같은 단계를 통해 실현된다.

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먼저 도 12에서와 같이 수신소자가 발신신호를 직각으로 스캐닝하여 터치 영역의 좌표를 측정한다. 터치 다점을 형성하는 물체 A, C, D가 터치 면에 놓여있다면, 허상 B를 구분하지 못하는 상태로 A, B, C와 D의 직교 좌표를 측정하게 된다.

다음으로 도 13에서 왼쪽 방향으로 빗각을 가지도록 즉, 터치 측정 신호가 수신소자에서 하부면에 대하여 둔각을 가지도록 발신 소자에서 발신된 터치 측정 신호를 수신소자가 스캐닝하여 터치 영역의 좌표를 측정한다. 여기서 직교 좌표를 통해 측정된 허상을 포함하는 좌표(x_0, y₀)에 대응하는 기울기 좌표(X_TC, Y_TC)를 계산한다. 즉 터치 물체를 수신소자가 직각으로 실제 스캔한 때 측정된 직교좌표 영역(x_0, y₀)을 가상으로 빗각 스캔한 때 허상을 포함한 터치 물체가 존재할 것으로 예상되는 영역의 기울기 좌표(X_TC, Y_TC)를 계산한 것이다.

즉, 기울기 좌표(X_TC, Y_TC)의 계산은 직각 스캔에 의한 직교좌표(x₀, y₀)를 빗각 스캔으로 인해 기울어진 정도에 따라 환산한 좌표이다. 기울어진 정도는 전체 수신소자 개수(Xc, Yc) 중에서 적외선 수신이 빗각 스캔으로 인해 직각 스캔보다 건너 띤 수신소자 개수(d)의 비율(d/Xc, d/ Yc)이다.

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위 계산된 좌표값(X_TC, Y_TC)과 실제 빗각으로 수신된 터치 측정 신호의 스캐닝을 통해 얻어진 좌표(X_T,Y_T)들과의 거리의 차이(D_x, D_y)를 계산한다.

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만일 D_x, D_y가 특정한 한계값보다 크면, 좌표는 허상에 해당하는 것으로 판단한다. 상기에서 특정한 한계값은 사용한 적외선 수신소자 센서의 밀도에 따라 미리 결정된다.

한편 도 14에서와 같이 왼쪽 방향으로 빗각을 가지도록 즉, 터치 측정 신호가 수신소자에서 하부면에 대하여 예각을 가지도록 스캐닝하여 터치 영역의 좌표를 측정할 수 있다. 여기서 직교 좌표를 통해 측정된 허상을 포함하는 좌표에 대응하는 기울기 좌표는 계산된다.

삭제

그리고, 위 계산된 값과 실제 빗각으로 발신된 터치 측정 신호에 의한 스캐닝을 통해 얻어진 좌표들과의 거리(D_x, D_y)를 계산한다.

만일 D_x, D_y이 특정한 한계값보다 크면, 좌표는 허상에 해당하는 것으로 판단한다. 상기에서 특정한 한계값은 사용한 적외선 수신소자 센서의 밀도에 의존한다.

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상기에서 도 13과 도 14의 빗각으로 스캔 하는 경우에, 발신 소자에서 송출되는 터치 측정 신호는 하나의 발신 소자에서 수신 소자와 수신소자에 연결되어 있는 면에 대하여 직각의 발신 신호와 빗각(둔각 또는 예각)의 터치 측정 신호를 연속적으로 순차 스캔함에 주의하여야 한다.

즉, 종래에는 모든 발신 소자에서 직각의 터치 측정 신호를 연속적으로 발신한 다음 빗각의 터치 측정 신호를 다시 모든 발신 소자에서 연속적으로 발신하도록 하였으나, 본 발명에서는 하나의 발신 소자에서 직각의 터치 측정 신호와 빗각의 터치 측정 신호를 연속하여 발신한 다음 수신소자에서도 직각의 터치 측정신호와 빗각의 터치 측정신호가 연속적으로 수신된다는 것에 차이가 있는 것이다.

110: X축 수신 모듈 111: X축 수신소자 드라이버
120: X축 발신 모듈 121: X축 발신소자 드라이버
130: Y축 수신 모듈 131: Y축 수신소자 드라이버
140: Y축 발신 모듈 141: Y축 발신소자 드라이버
150: 제어부
410, 510: 발신 소자 드라이버 420, 520: 발신 구동 스위치
430, 530: 발신 소자 440, 540: 수신 소자
450, 550: 수신 구동 스위치 460, 560: 수신 증폭기
470: 협대역 필터 480: 직류 신호 변환부
490, 570: ADC 변환기

Claims

펄스를 포함하는 터치 측정 신호를 송출하는 발신 소자를 하나 이상 포함하는 발신 모듈;
상기 발신 모듈에서 송출된 상기 터치 측정 신호를 수신하는 수신 소자를 하나 이상 포함하는 수신 모듈;
상기 수신 모듈에서 수신된 터치 측정 신호로부터 터치 영역의 좌표를 연산하는 제어부; 및
상기 발신 모듈의 펄스 터치신호의 출력을 제어하는 발신 구동스위치; 및
사용자로부터 터치 입력을 입력받는 터치 패널을 포함하며,
발신 소자에서 발신된 터치 측정 신호가 수신 소자와 수신소자의 하부면에 대하여 직각인 측정 신호와 둔각 또는 예각인 측정 신호를 수신소자가 연속 수신하도록 하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 직각인 터치 측정신호로부터 터치 영역의 직교좌표를 계산하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 직교좌표에 대응하여 계산한 예각 또는 둔각인 기울기 좌표를 기초로 허상 여부를 판단하는 멀티 터치 스크린 장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는 상기 기울기 좌표로부터 실제 터치 영역을 예각 또는 둔각인 측정신호로 측정한 좌표값과의 거리 차이에 기초하여 터치영역의 허상여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
제4항에 있어서,
제어부는 상기 거리 차이가 특정한 한계값 이상이면 허상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
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제4항에 있어서,
예각인 측정신호는 발신 소자 중 k번째 발신 소자에서 발신된 터치 측정 신호가 k+d번째 수신소자에서 수신되도록 또는 둔각인 측정신호는 발신소자 중 k+d번째 발신소자에서 발신된 터치 측정신호가 k번째 수신소자에서 수신되도록, 하부면에 대하여 임의의 각도로 터치 측정신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
(상기에서 k는 수평축에 대하여 1 내지 N인 정수이며, 수직축에 대하여 1 내지 M인 정수이고, 상기에서N은 수평축에 배치된 발신 소자의 개수이며, M은 수직축에 배치된 발신 소자의 개수이고, d는 빗각(예각 또는 둔각)으로 스캔할 때 빗각의 각도를 결정하는 인자로 빗각으로 스캔하는 기울기의 정도이다.)
제2항 또는 제4항에 있어서,
터치영역으로부터 측정된 좌표값은 정규화된 터치측정 값(N_x(k), N_y(k))으로 계산하여 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는 터치 측정 신호로부터 터치 영역의 지름을 계산하여 터치로 인정하는 조건에 부합하는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
제1항에 있어서,
k번째 수신 또는 발신 소자가 고장인 경우,
k번째 터치 측정 신호의 측정값은 k-1번째 터치 측정 신호의 측정값으로 대체하여 좌표를 계산하는 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
(상기에서 K는 수평축에 대하여 1 내지 N인 정수이며, 수직축에 대하여 1 내지 M인 정수이다)
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제9항에 있어서,
상기 측정된 터치 신호의 정규화된 터치 측정값(N_x,N_y) 중에서 소정의 제1기준값(T_lower)보다 크고, 소정의 제2기준값(T_higher)보다 작은 값을 사용하여 터치 영역좌표의 지름 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
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제1항에 있어서,
상기 발신 소자와 상기 수신 소자는 같은 선상에 서로 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
제1항에 있어서,
상기 발신 소자는 소정의 시간 간격을 두고 인접하는 발신소자가 교대로 터치 측정 신호를 발신하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
제1항 있어서,
발신 소자 중 k번째 발신소자는 수신소자와 수신소자의 하부면에 대하여 직각인 터치 측정 신호와 예각인 터치 측정신호가 연속적으로 수신되어지도록 하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
(상기에서 k는 수평축에 대하여 1 내지 N인 정수이며, 수직축에 대하여 1 내지 M인 정수이다.)
제1항에 있어서,
발신 소자 중 k번째 발신 소자는 수신소자와 수신소자 하부면에 대하여 직각의 터치 측정 신호와 둔각의 터치 측정 신호가 연속적으로 수신되도록 하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.
(상기에서 k는 수평축에 대하여 1 내지 N인 정수이며, 수직축에 대하여 1 내지 M인 정수이다.)
제1항에 있어서,
상기 수신 모듈은 상기 발신 모듈에서 송출된 터치 측정 신호를 수신하는 수신소자;
상기 수신 소자로부터 수신된 신호 중 외부 간섭 신호를 제거하기 위한 신호 처리용 필터;
상기 신호 처리용 필터의 출력 신호를 직류 신호로 변환하는 직류신호 변환부; 및
상기 변환된 직류신호를 디지털값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치.