KR101401234B1 - 다접촉식 센서 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

다터치식 입력 장치에 있어서 실제의 터치 포인트 또는 고스트ㆍ포인트를 검출하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
제1 축에 있어서 선택된 도체의 전기적 특성의 측정과, 제2 축에 있어서 선택된 도체의 전기적 특성의 측정을 동시에 행하고, 이들 측정 결과를 서로 비교함으로써, 제1 축을 따라서 배치된 복수 도체와 제2 축에 따라서 배치된 복수 도체가 교차하는 점에 있어서 실제의 터치 포인트를 결정한다.

Description

다접촉식 센서 장치 및 방법{MULTI-TOUCH SENSOR APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 다접촉식 센서 장치 및 방법에 관한 것이다.
터치 패널 기술은 거치식(据置式) 장치 및 모바일 장치용 표시 장치의 세계에서는 비교적 새롭다. 전통적으로, 유저의 접촉을 검지할 수 있는 터치 패널의 하위층에 위치하는 각 라인이 패턴화되어서 배치됨과 아울러, 접촉된 위치의 좌표를 지시하는 신호가 반복되어 모니터링된다. 초기의 시스템은 한 번에 하나의 접촉을 검출하도록 설계되어 있었다. 그렇지만 새롭게 중요시되는 것은 다수의 동시 접촉을 정확하게 검출할 수 있는 터치 패널 기술을 개발하는 것에 있다. 다수의 손가락 접촉용의 현재 기술 중에는 도체의 그리드의 행 또는 열에 대한 전압을 충방전함과 아울러, 접촉되었을 때 전하의 변화를 검출함으로써 올바르게 기능하는 것도 있다.
유저가 터치 패널에 접촉함으로써 얻어지는 실제의 접촉 위치와, 실재하지 않는 접촉 위치(즉, 유저의 실제 접촉에 대응하지 않는 피검출 신호, 별명 「고스트ㆍ포인트(ghost point)」로 알려져 있음)를 구별함에 있어서, 이전의 접근 방식에서는 충분하지 않은 경우가 있었다. 또한, 이 문제에 대처하고자 한 이전의 접근 방식에서는 상당량의 부가적 하드웨어를 필요로 하는 경우가 있었다. 터치 스크린 및 터치 패널ㆍ시스템의 설계시에는 비용, 복잡함 및 치수 등을 경감시키는 노력이 고려된다. 이전의 접근 방식에서는 이들 과제에 대한 적절하고 또한 비용면에서 효과적인 해결책을 충분하게 가져오지 못하고 있다.
선행 기술 문헌
특허 문헌
[특허 문헌 1] 일본 특개 2009-282634호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특개 2010-009142호 공보
여기서는 「발명을 실시하기 위한 형태」에서 설명하는 개념을 간이화한 형식으로 기술한다. 또한, 청구항에 기재된 주제의 중요한 특징을 특정하는 것을 의도하는 것도 아니며, 또 청구항에 기재된 주제의 범위를 결정하는 목적으로서 사용되는 것을 의도하는 것도 아니다.
각 실시예에서는 제1 도체 및 제2 도체에 대한 조합 측정을 실행함과 아울러, 이들의 측정을 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체에 대한 별개의 측정과 비교함으로써, 다접촉식 입력 장치 상의 고스트ㆍ포인트로부터 실제의 접촉 위치를 구별하는 것이다. 고스트ㆍ포인트와 접촉 포인트에 대응하여, 조합 측정과 별개의 측정 사이에서 검출되는 신호에 차이가 발생한다. 이 차이는 접촉 포인트를 고스트ㆍ포인트로부터 구별하는데 사용할 수 있다.
일 실시예는 실제의 접촉 포인트를 검출하는 다검출식 입력 장치에 의해 실행되는 방법을 제공한다. 접촉이 표시되는 제1 축 상의 제1 위치 및 제2 위치가 결정된다. 접촉이 표시되는 제2 축 상의 제1 위치 및 제2 위치도 또한 결정된다. 상기 제1 축 상의 제1 위치에 대응된 도체와, 상기 제2 축 상의 위치에 대응 도체가 다중화되어서 제1 조합 측정을 실행함과 아울러, 상기 제1 축 상의 상기 제1 위치에 대응된 도체와 상기 제2 축 상의 상기 제2 위치에 대응된 도체가 다중화되어서 제2 조합 측정을 실행하도록 되어 있다. 상기 제1 축 상의 상기 제1 위치에 대응된 상기 도체와, 상기 제2 축 상의 상기 제1 위치에 대응된 상기 도체와, 상기 제2 축 상의 상기 제2 위치에 대응된 상기 도체에 대해 각각 실행되는 별개의 측정 결과는 상기 제1 조합 측정 및 상기 제2 조합 측정의 결과와 비교된다. 제1 접촉 포인트 및 제2 접촉 포인트는 상기 비교 결과에 기초하여 호스트 장치에 전송된다.
다른 실시예에서는 접촉 포인트를 검출하는 다접촉식 센서에 있어서 방법이 제공된다. 이 방법은 제1 X 위치에 대응된 제1 X 도체 및 제1 Y 위치에 대응된 제1 Y 도체의 조합식 용량을 측정함으로써 제1 조합식 용량값을 얻는 것과, 제2 Y 위치에 대응된 상기 제1 X 도체 및 제2 Y 도체의 조합식 용량을 각각 측정함으로써 제2 조합식 용량값을 얻는 것과, 상기 조합식 용량값을 상기 제1 X 도체, 상기 제1 Y 도체 및 상기 제2 Y 도체에 대한 개별의 용량값과 비교하여, 상기 제1 X 위치, 제2 X 위치, 상기 제1 Y 위치 및 상기 제2 Y 위치의 어느 교점이 상기 센서에 접촉하고 있는 대상물에 대응하는지를 결정하는 것, 및 호스트 장치에 의한 추가적인 처리에 제공하기 위해, 상기 센서에 접촉하고 있는 대상물에 대응한다고 결정된 상기 교점(위치 정보)을 제공한다. 또한, 측정할 때에 X 도체와 Y 도체는 서로 치환 가능하다. 또, 각 도체 단체(單體)에 있어서 용량값은 조합식 용량값에 비해 작은 값이며, 실제 상으로는 생략할 수 있다.
또다른 실시예에서는 다접촉식 센서가 제공된다. 이 다접촉식 센서는 제1 방향에 배치된 제1 복수 도체와, 제2 방향에 배치됨과 아울러, 상기 제1 복수 도체와 교차하는 제2 복수 도체를 구비하고 있다. 상기의 다접촉식 센서는 또, 신호 측정 장치(신호 측정 회로), 도체 선택 장치(도체 선택 회로), 측정 공유 장치(전류 가산 회로) 및 위치 식별 장치(터치 식별 회로)를 구비하고 있다. 상기 신호 측정 장치는 상기 각 도체로부터 각 측정 신호를 수신하도록 구성된다. 상기 도체 선택 장치는 상기 제1 복수 도체 중 소정의 도체를 상기 측정 공유 장치에 결합함과 아울러, 상기 제2 복수 도체 중 소정의 도체를 상기 공유 측정 장치에 별개로 결합하도록 구성된다. 상기 위치 식별 장치는 상기 측정 공유 장치 및 상기 도체 선택 장치에 대해, 상기 제1 복수 도체로부터의 도체 및 상기 제2 복수 도체로부터의 도체를 상기 신호 측정 장치에 결합시켜서, 상기 신호 측정 장치로부터의 각 신호 측정의 결과를 수신하도록 구성된다.
본 발명의 상술한 형태 및 부수되는 이점의 상당수는 첨부 도면을 관련하여 참조하고, 이하의 상세한 설명에 의해 보다 양호하게 이해된다.
본 발명에 의하면, 고스트ㆍ포인트와 구별하여, 참의 터치 포인트를 식별하는 것이 가능한 다접촉식 센서 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 핸드헬드 매체 유닛, 데스크톱ㆍ컴퓨터, 퍼스널ㆍ디지털ㆍ어시스턴트(PDA：personal digital assistant), 랩톱ㆍ컴퓨터, 팜 레스트(palm rest) 상에 터치 센서식 입력 장치를 구비한 랩톱ㆍ컴퓨터 및 전자 태블릿의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 방향에 배치된 복수 도체 및 제2 방향에 배치된 복수의 도체를 갖는 터치 센서식의 입력 장치의 전형적 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 2개의 복수의 다이아몬드 형상의 도체를 갖는 터치 센서식 입력 장치의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 터치 패널 내의 각 도체 패턴의 배치에 관한 실시예 및 각 도체 패턴의 배치에 관한 대체 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5a는 제1 복수 도체 및 제2 복수 도체의 조합 측정을 동시에 실행하는 터치 센서식 입력 장치의 실시예의 기능 블록도이다.
도 5b는 제1 복수 도체 및 제2 복수 도체의 조합 측정을 동시에 실행하는 터치 센서식 입력 장치의 다른 실시예의 기능 블록도이다.
도 6은 터치 센서 입력 장치의 전형적 실시예의 각 구성 요소의 기능 블록도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 패널 상의 접촉을 검출하는 신호 발생 및 검출 회로의 기능 블록도 및 그 동작을 도시하는 신호도이다.
도 8은 이장(弛張) 발신기 및 아날로그-디지털 변환기를 사용하는 본 발명의 실시예에 의한 터치 패널 상의 접촉을 검출하는 신호 발생 및 검출 회로의 기능 블록도이다.
도 9a는 조합 측정을 실행함으로써 접촉 포인트를 검출하는 방법의 전형적 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9b는 조합 측정을 실행함으로써 접촉 포인트를 검출하는 방법의 전형적 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9c는 조합 측정을 실행함으로써 접촉 포인트를 검출하는 방법의 전형적 실시예를 나타내는 도면이다.
어떤 형식의 인간-기계 인터페이스(MMI：man to machine interface)를 포함하는 각 장치는 넓고 다양한 상황에서 사용되고 있다. 유저가 장치(예를 들어, 컴퓨터 등의 장치의 키보드, 셀프 서비스의 급유 펌프, 공항의 셀프 서비스의 체크인 단말 등의 다양한 장치 상의 상호 작용 형식의 패널／터치 패널 등)에 정보를 제공하거나 이 장치로부터 정보를 취출할 수 있도록 하는 다양한 형식의 MMI가 있다. 유저가 손가락이나 다른 수단(예를 들어, 유저가 장치 상의 위치를 나타낼 수 있는 스타일러스(stylus))을 사용하여 장치와의 상호 작용이 행해지는 터치 센서식 입력 장치를 사용하여 실시되는 MMI는 보급율이 증가하고 있다. 넓고 다양한 호스트 장치 모두는 터치 센서식 입력 장치를 적어도 일부분을 포함하는 MMI를 구비하고 있다.
터치 센서식 입력 장치와 유저 사이의 상호 작용을 검출하기 위해, 도체 패턴의 각 도체에 순차적으로 신호가 인가된다. 일 실시예에 있어서, 인가된 신호의 각 변화를 모니터함으로써 입력 장치와 유저 사이의 상호 작용 위치를 결정한다. 대체 방법으로는 도체 패턴의 다른 도체로부터 수신한 신호를 사용함으로써, 유저의 상호 작용이 행해진 위치를 결정할 수 있다. 이들 두 가지 검출 방법의 조합이 채용되는 실시예도 있다.
일 실시예에서는 입력 장치의 제1 층(예를 들어, 상층 및／또는 최상층) 상에 제1 도체를 제1 방향에 배치하고, 상기 입력 장치의 제2 층(예를 들어, 하층 및／또는 최하층) 상에 각 제2 도체를 제2 방향에 배치한다. 어떤 실시예에서, 상기 제1 도체를 구성하는 각 도체 사이의 간격과, 상기 제2 도체를 구성하는 각 도체 사이의 간격은 실질적으로 동일하다. 다른 실시예에서, 상기 제1 도체를 구성하는 각 도체 사이의 각 간격은 상기 제2 도체를 구성하는 각 도체 사이의 각 간격보다 크다. 이것은 상기 제1 도체를 서로 이격하여 배치함으로써 달성된다. 이것은 또, 적어도 몇 개의 상기 제1 도체 내에 구멍 또는 창부(窓部)를 갖고, 상기 제1 도체의 적어도 하나를 상기 제2 도체의 적어도 하나와의 교차점에 있어서 상기 각 제1 도체에 활성화된 신호를 용량을 통해 결합할 수 있도록 함으로써 달성 가능하다.
상기 제2 도체가 활성화하거나 또는 대전(帶電)하는 경우, 제2 도체의 각각은 접지되는 경우가 있다. 다른 유익한 효과 중에서도, 이것은 제2 도체를 전자 간섭(EMI：electromagnetic interface) 실드로서 기능시키고, 호스트 시스템, LCD 백라이트, 상기 입력 장치하에서의 및／또는 그 배후의 임의의 노이즈 소스 등의 복수의 소스 중 어느 것으로부터 주입된 노이즈가 불필요하게 상기 각 제1 도체에 영향을 미치는 것을 제한한다. 예를 들어, 상기 각 제2 도체 등에 의한 도체 패턴은 상기 입력 장치의 배후에서 생성된 노이즈로부터 단일의 상층 또는 복수의 상층을 유효하게 실드한다.
상기 제2, 즉 최하층 또는 저면(底面) 상의 상기 복수의 제2 도체에 의해 생성되는 이 EMI 실드는 또, 상기 입력 장치와의 유저의 강력한 상호 작용 등의 스트레스에 기인하여 상기 입력 장치가 구부러지거나 또는 절곡되는 경우 등, 상기 입력 장치의 기판의 굴곡에 기인하는 어떤 용량성(容量性) 결합의 변화를 억제하도록 작용한다. 이러한 영향을 제거하거나 및／또는 경감함으로써 다양한 기판의 사용을 가능하게 할 수 있다. 전통적인 기판 재료를 사용하는 것에 의해서는 통상 불가능하지만, 상기의 것은 일 특정예에 있어서 상기 입력 장치의 제조를 목적으로 하는 비강성 재료의 사용을 가능하게 한다.
도 1a 내지 도 1g는 본원에서 설명하는 터치 센서식 입력 장치의 각 실시예가 적용 가능한 장치의 예를 나타낸다. 도 1a는 일반적 기록, 또는 동영상 엑스퍼트 그룹(MPEG：motion picture expert group) 오디오 레이어 3(MP3) 파일 또는 윈도우즈ㆍ미디어ㆍ아키텍처(WMA：Windows(등록상표) Media Architecture) 파일 등의 오디오 내용, 재생용 MPEG4 파일 등의 비디오 내용의 기록을 유저에게 제공하거나, 및／또는 디지털 형식으로 기억할 수 있는 임의의 다른 형식의 정보를 제공하는 핸드헬드 매체 유닛(101)의 실시예를 도시한다. 역사적으로, 이러한 핸드헬드 매체는 주로 오디오 매체의 기록 및 재생용으로 사용되었다. 그렇지만 이러한 핸드헬드 매체(101)는 오디오 매체, 비디오 매체 및 사진 매체 등의 실질적으로 어떤 매체의 기록 및 재생용으로도 사용할 수 있다. 또한, 이러한 핸드헬드 매체 유닛(101)은 유선 및 무선 통신용의 통합 통신 기능성 등, 매체 재생 및 기록과는 관계없는 다른 기능성을 구비할 수도 있다.
유저가 핸드헬드 매체 유닛(101)의 어떤 기능에 지령을 내고, 이들을 선택할 수 있도록 하기 위해, 핸드헬드 매체 유닛(101)은 투명 또는 반투명으로 스크린 상에 표시되는 각 화상에 합치되는 터치 입력을 가능하게 하고, 본원에서 설명하는 터치 센서식 입력 장치의 실시예인 적어도 하나의 터치 패널을 구비한다. 터치스크린 상에서의 선택은 유저의 손가락 또는 다른 신체 상의 부분에 의해 행할 수 있다. 또한, 핸드헬드 매체 유닛(101)은 이 핸드헬드 매체(101)의 터치스크린을 통해 각 기능에 지령을 내고, 이들을 선택하는데 유저가 사용 가능한 스타일러스 등의 용구를 구비할 수 있다.
도 1b는 컴퓨터(102)의 실시예를 도시한다. 이 컴퓨터(102)는 데스크톱ㆍ컴퓨터, 서버 등의 장치, 독립 디스크의 용장(冗長) 어레이(RAID：redundant array of independent disks) 등의 스토리지ㆍ어레이에 장착되는 호스트ㆍ컴퓨터, 스토리지ㆍ라우터, 엣지ㆍ라우터, 스토리지ㆍ스위치 및 스토리지ㆍ디렉터인 것이 가능하다.
이 컴퓨터(102)의 표시 모니터는 터치 센서식 입력 기능을 갖거나, 또는 터치 패널을 구비한다. 또는 이 모니터의 일부분만이 터치 센서식 기능을 갖는다. 키보드, 마우스, 묘화(描畵) 태블릿 또는 다른 주변 장치 등의 상기 컴퓨터(102)의 주변 장치는 상기 터치 센서식 입력 장치를 구비하고 있어도 된다. 유저는 터치 패널을 통해 상기 컴퓨터에 각 지령을 낸다. 상기 터치 패널 상에서의 각 선택은 유저의 손가락(또는 다른 신체적 부분), 스타일러스 등의 포인팅 수단, 또는 도체 패턴에 인가되는 신호에 검출 가능한 변화를 일으킬 수 있는 임의의 다른 대상물을 사용하여 표시된 영역에 터치함으로써 행할 수 있다. 편의 상, 터치 센서식 입력 장치에 터치하고 있는 유저에 대한 본원에서의 모든 언급은 이 터치 센서식 입력 장치를 기동 가능한 모든 방법을 포함한다고 해석되어야 할 것이다.
도 1c는 무선 통신 장치(103)의 실시예를 도시한다. 이 무선 통신 장치(103)는 셀룰러, 퍼스널 통신 서비스(PCS：personal communication service), 범용 패킷 무선 서비스(GPRS：general packet radio service), 모바일 통신용 글로벌 시스템(GSM：global system for mobile communications), 통합 디지털 고도 네트워크(iDEN：integrated digital enhanced network), 또는 무선 정보를 송신 및 수신 가능한 임의의 다른 무선 통신 네트워크 등의 무선 네트워크를 통해 통신할 수 있다. 또한, 무선 통신 장치(103)는 전자 메일에 액세스하고, 컨텐츠를 다운로드하고, 웹 사이트에 액세스하고, 또한 스트리밍 오디오 및／또는 비디오 프로그래밍을 제공하도록 인터넷을 통해 통신하는 것도 가능하다. 무선 통신 장치(103)는 음성 통화나 전자 메일, 짧은 메세지 서비스(SMS：short message service) 메시지, 페이지, 및 문서, 오디오 파일, 비디오 파일, 및 화상 등의 첨부물을 포함하는 것이 가능한 다른 데이터 메시지 등의 텍스트 메시지 등을 세트하여 수신할 수 있다.
무선 통신 장치(103)는 무선 통신 장치(103)의 유저가 무선 통신 장치(103)의 어떤 기능에 지령을 내고, 이들을 선택할 수 있도록 하는 터치 패널 등의 터치 센서식 입력 장치를 구비하고 있다. 예를 들어, 유저는 터치 패널의 특정 위치에 터치하여, 표시된 옵션의 리스트로부터의 선택을 지시할 수도 있고, 또는 1회 또는 2회 탭핑하는 등, 터치 패널을 특정한 방법으로 터치하여 특정한 지령을 지시할 수 있다.
도 1d는 PDA(104)의 실시예를 도시한다. PDA(104)는 PDA(104)의 유저가 PDA(104)의 어떤 기능에 대해 지령을 내고, 이들을 선택할 수 있도록 하는 터치 센서식 입력 장치를 구비하고 있다. 예를 들어, 유저는 터치 패널 등의 터치 센서식 입력 장치의 특정 위치에 터치하여, 표시된 항목의 선택을 지시할 수 있다. 별도의 예로서, 유저는 특정한 제스처를 행하는 등의 특정한 방법으로 터치 센서식 입력 장치에 터치하여 특정한 지령을 지시하는 것이 가능하다.
도 1e은 랩톱ㆍ컴퓨터(105)의 실시예를 도시한다. 랩톱ㆍ컴퓨터(105)의 모니터는 태블릿ㆍ폼ㆍ팩터의 랩톱 등에서, 터치 센서식 입력 기능을 가질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 모니터의 일부분만이 이러한 기능을 가진다. 외부 키보드, 마우스, 트랙 패드 또는 다른 주변 장치 등의 랩톱ㆍ컴퓨터(105)의 주변 장치는 터치 센서식 입력 장치를 구비하는 것도 가능하다. 유저는 이 터치 센서식 입력 장치에 터치하여, 이 터치 센서식 입력 장치를 통해 어떤 기능에 지령을 내고, 및／또는 이들을 선택함으로써 랩톱ㆍ컴퓨터(105)와 대화할 수 있다. 예를 들어, 유저는 터치 패널의 특정 위치에 터치하여 표시된 항목의 선택을 지시할 수 있거나, 또는 유저는 이 터치 패널에 특정한 방법으로 터치하여 특정한 지령을 지시할 수 있다.
도 1f는 도 1e의 랩톱ㆍ컴퓨터(105)와는 동일하지만, 팜 레스트 상에 트랙 패드, 터치 패드 또는 묘화 태블릿 등의 통합 터치 센서식 입력 장치를 갖는 랩톱ㆍ컴퓨터(106)의 실시예를 도시한다. 유저는 트랙 패드를 통해 이 랩톱ㆍ컴퓨터(106)에 지령을 내고, 어떤 기능을 선택할 수 있다. 예를 들어, 유저는 상기 트랙 패드의 특정 위치에 터치하여 선택을 지시할 수 있거나, 또는 유저는 상기 트랙 패드를 특정한 방법으로 터치하여, 특정한 지령을 지시할 수 있다.
도 1g는 전자 태블릿(107)의 실시예를 도시한다. 이 전자 태블릿(107)은 스타일러스에 의한 터치를 검출하는 전자 태블릿(107)의 터치 센서식 입력 장치를 통해 전자 태블릿(107)의 어떤 기능에 지령을 내고, 이들을 선택하는데 사용하는 스타일러스를 구비하고 있다. 전자 태블릿(107)은 또, 적어도 몇 가지의 점에서 컴퓨터 즉 랩톱ㆍ컴퓨터와 같이 전자 태블릿(107)이 동작할 수 있도록 하는 통합 계산 및 데이터 기록 등을 지원하는 각 기능을 구비하고 있다. 그렇지만 전자 태블릿(107)은 통합 키보드를 구비하고 있지 않다. 그렇지만 가상 키보드를 전자 태블릿(107) 상에 표시하는 것이 가능함과 아울러, 그 버튼을 유저가 사용하는 상기 스타일러스에 의해 선택 가능함에 유의하기 바란다. 이러한 전자 태블릿의 대체적 실시예에서 스타일러스의 사용은 불필요하며, 이러한 전자 태블릿 상의 어떤 선택은 유저의 터치에 의해 행할 수 있다.
이상과 같이, 넓고 다양한 장치는 터치 센서식 입력 장치를 사용하여, MMI의 적어도 일부분에 영향을 미치는 것이 가능하다. 유저의 터치 패널과의 대화를 검출 가능한 다양한 수단이 있다.
도 2는 터치 센서식 입력 장치를 구비한 장치(200)의 전형적 실시예를 간략화하여 도시하고 있다. 도시한 장치(200)는 터치 패널(201)을 구비하고 있지만, 이하에 기술하는 설명은 또 표시 장치와 일체화되지 않은 터치 센서식 입력 장치의 각 실시예에 해당한다.
복수 도체가 도체 패턴(202)의 행 및 열을 형성하고 있다. 일 실시예에 있어서, 인듐ㆍ주석 산화물(ITO)이 터치 패널(201)의 하나 또는 복수의 층 상의 폴리에스테르로 이루어진 기판에 피착되어서 도체 패턴(202)을 형성한다. 다른 실시예에서는 다른 적절한 재료가 각 도체 및 기판에 대해 사용된다. 도시한 바와 같이, 도체 패턴(202)의 행을 구성하는 도체 패턴(202)의 제1 부분은 제1 층 상에 배치됨과 아울러, 도체 패턴(202)의 열을 구성하는 도체 패턴(202)의 제2 부분은 제2 층 상에 배치된다. 일례에 있어서, 열을 형성하는 각 도체는 상기 제1 층 상에 배치됨과 아울러, 행을 형성하는 각 도체는 상기 제2 층 상에 배치된다.
도시한 실시예는 서로 직교하는 행 및 열을 구비하지만, 복수의 제1 도체가 제1 방향에 배치됨과 아울러, 복수의 제2 도체가 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향에 배치되어 있으면 된다. 이 제1 및 제2 방향의 방향에 대해서는 어떠한 특별한 조건이 필요하지 않는다. 환언하면, 직교 배치는 유저의 터치 위치의 계산을 용이하게 할 수 있지만, 상기 각 도체는 반드시 서로 직교할 필요는 없다. 또한, 이와 같은 방향이 상기 각 실시예에 나타나 있지만, 상기 각 도체는 수직 및 수평 방향으로 도체의 방향을 설정할 필요는 없다.
상기 복수의 제1 도체 및 상기 복수의 제2 도체는 전기적으로 단락(短絡)하지 않도록 배치된다. 이러한 배치는 공극(空隙), SiO2 등의 재료, 고분자 기판 및 접착 재료 등의 유전체 재료를 사용하여 상기 제1 및 제2 층을 분리함으로써 실현된다. 다른 실시예에 있어서, 도체 패턴(202)의 상기 제1 부분 및 도체 패턴(202)의 상기 제2 부분은 동일 층상, 또는 실질적으로 동일한 평면에 배치되고, 각 요소를 접속하여 상기 각 도체를 형성하는데 이미 알려진 기술이 사용된다. 이들의 기술은 트레이스, 비어 및 본드 와이어 등을 포함할 수 있고, 이로 인해 상기 도체 패턴의 상기 제1 부분이 상기 도체 패턴의 상기 제2 부분과는 직접 접촉하지 않도록 함으로써 전기적으로 분리한다.
몇 가지의 실시예에서, 터치 패널(201)의 조작 영역은 상기 터치 패널보다 약간 작다. 즉, 터치 패널(201)의 상기 조작 영역의 울타리에는 보더(border; 203)가 있다. 이 보더(203)에는 도체를 포함하지 않거나, 도체가 배치되어 있다해도 이 보더(203)의 부분에서는 터치 조작을 행하지 않는다.
도시한 실시예 장치(200)는 신호 측정 장치(210)를 구비한다. 이 신호 측정 장치(210)는 도체 패턴(202)에 신호를 공급함과 아울러, 도체 패턴(202)으로부터의 신호의 변화를 검출하는데 사용된다. 신호 측정 장치(210)는 도체 셀렉터(212)와 협동하여 동작한다. 도체 셀렉터(212)는 도체 패턴(202)의 복수 도체 중 하나를 신호 측정 장치(210)에 결합하도록 선택하는 멀티플렉서(MUX)와 같이 비교적 간편해서 좋다. 도체 셀렉터(212)는 행 또는 열 선택 신호(205)를 수신하여, 어느 행 및／또는 열을 신호 측정 장치(210)에 결합시킬지를 결정한다. 이하에 있어서 추가로 설명하는 바와 같이, 신호 측정 장치(210)에 관한 몇 가지의 실시예에서는 MUX를 다른 전기 회로와 조합하여, 도체 패턴(202)의 하나 이상의 도체로부터 신호 측정 장치(210)로의 독출을 동시에 다중화하는 것을 가능하게 하는 도체 셀렉터(212)를 형성한다. 도체 셀렉터(212)에 의해, 상기 행 또는 열 선택 신호(205)의 형식 및 포맷이 결정된다.
도체 셀렉터(212)는 버스를 통해 도체 패턴(202)의 (M열로서 도시됨) 복수의 열에 결합됨과 아울러, 다른 버스를 통해 도체 패턴(202)의 (N행으로서 도시됨) 복수의 행에도 결합된다. 도체 셀렉터(212)는 행 또는 열 선택 신호(205)를 수신함과 아울러, 신호 측정 장치(210)를 도체 패턴(202)의 지시된 (각) 도체에 결합한다. 이 결합에 의해, 상기 신호 측정 장치(210)가 상기 (각) 도체에 신호를 인가함과 아울러, 이 인가된 신호의 각 변화를 검출 가능하게 되어 있다.
유저가 터치 패널(201)과 대화하는 경우, 유저의 대화 위치에 따라 용량이 변화한다. 용량의 변화에 의해 유저의 대화 위치의 임피던스 경로의 저감이 발생함과 아울러, 적어도 하나의 관련된 행 및 열에 출력되는 신호에 변화가 야기되게 된다. 터치스크린(201)의 도체 패턴(202)의 행 및 열의 각각에 순차적으로 신호를 출력함으로써, 또 인가된 각 신호의 변화를 검출함으로써, 터치 패널(201)과의 유저의 대화 위치를 검출할 수 있다. 특정한 행에 출력되는 신호의 변화를 검출함과 아울러, 특정한 열에 출력되는 신호의 변화를 개별적으로 검출함으로써, 특정된 행 및 열의 교점에 있어서, 터치 패널과 유저의 대화 위치가 계산된다.
몇 가지의 실시예에 있어서, 각 도체로의 신호의 인가는 연속적일 필요는 없다. 예를 들어, 신호를 반드시 행 1, 행 2, 그 다음에 행 3과 같이 인가할 필요는 없다. 신호를 행 1, 행 8, 그 다음에 행 2 등에 인가해도 된다. 다른 예에서는 신호를 최초 N번째(N은 정수)의 행마다 인가할 수 있고, 이어서 신호를 1과 N－1 사이의 행마다 인가하고, 이어서 N＋1로부터 2N－1의 각 행에 인가하는 등이 가능하다.
도 3은 정사각 형상 또는 다이아몬드 형상이 반복되는 도체를 구비한 도체 패턴(202A)을 갖는 터치 패널(201A)을 도시한다. 복수의 반복 다이아몬드 형상의 도체는 도체 패턴(202A)의 음영 부분에 의해 도시된 바와 같이, 터치 패널(201) 사이에 수평 방향으로 배치되어서 각 행을 형성하고 있다. 동일하게, 복수의 반복 다이아몬드 형상의 도체는 터치 패널(201A) 사이에 수직 방향으로 배치되어, 각 열을 형성하고 있다. 행 방향의 도체 및 열 방향의 도체는 도체 사이의 불필요한 교차 효과를 제거하는데 적절한 양만큼 서로 이격하고 있다. 행 방향의 다이아몬드 형상의 도체는 상술한 기존의 기술을 사용하여 서로 접속됨과 아울러, 열 방향의 다이아몬드 형상의 도체도 동일하게 서로 접속되는 경우, 이러한 도체 패턴(202A)은 터치 패널(201A)의 단일 층에 배치 할 수 있다.
두 가지 형태의 도체만을 도시하였으나, 터치 패널(201)의 다양한 도체의 형상 및 폭은 도체의 신호 응답을 바꾸도록 변경 가능하다. 예를 들어, 도 3에 도시한 도체의 패턴에 있어서, 터치 패널의 조작 영역 사이를 유저가 직선 형상으로 터치하면, 도체는 다이아몬드형 패턴이기 때문에, 유저의 대화를 검출하는데 사용하는 각 신호의 신호 응답에 비선형성이 초래된다. 이 도체 패턴(201A) 내의 도체 사이에는 보다 큰 피치가 존재하므로, 터치 포인트 아랫쪽의 다른 패드 수는 저감되고, 유저의 이동 또는 위치의 식별과 관련하여 「스테어ㆍ스텝(stair step)」 응답이 초래된다. 피치의 증대에 대응하여 터치 영역의 치수가 증가하면, 행 및 열 사이에(예를 들어, X 및 Y축을 터치 패널 표면으로 간주하면, 터치 패널의 표면의 법선 방향, 즉 Z축 방향으로 신장함) 에너지의 불균일성이 발생한다. 이 에너지의 불균일성은 터치 패널ㆍ시스템 내에 터치／비(非)터치를 식별하기 위한 문턱값의 설정을 곤란하게 한다.
몇 가지의 응용에 있어서, 신호 응답은 그것이 가능한 원활하고 선형이었다면 개량된다. 일 실시예에서는 전체가 참조되어서 본원에 포함되는 「다면 터치 패널 주사용 아키텍처 및 방법(Architecture and Method for Multi－Aspect Touchscreen Scanning)」이라 제목을 붙인, 2008년 12월 12일자로 출원한 미국 특허출원 제12／333473호에 기술되는 등의 도체 패턴이 사용된다. 본 출원 명세서에서는 본원에서 기술한 다른 패턴 중 몇 가지와 비교해서 보다 큰 신호 균일성을 실현하는 서로 맞물린 톱니 형상의 도체 패턴에 대해 기술하고 있다. 본 출원 명세서에서는 또 예를 들어, 도체에 비해 손가락의 폭이 매우 넓기 때문에, 하나 이상의 도체가 동시에 터치되는 경우 등, 하나 또는 복수의 인접하는 도체에 단일의 터치가 기록되는 경우 터치 위치의 검출 정밀도를 높이는 시스템 및 방법에 대해 설명하고 있다. 이들 방법은 검출된 터치 위치를 보다 정확하게 결정하는데 본원에서 기술하는 시스템 및 방법의 실시예와 함께 사용할 수 있다.
도 4a는 터치 패널의 층 내에서의 도체 패턴의 배치의 전형적 실시예를 도시한다. 제1 도체(404)는 터치 패널의 최상층으로서 배치되어, 터치 패널과 대화하는 경우 유저의 손가락(402)에 의해 직접 터치할 수 있다. 제2 도체(408)는 터치 패널의 최하층으로서 배치된다. 유전체층(406)은 제1 도체(404)와 제2 도체(408)를 분리한다. 상술한 바와 같이, 이 유전체 층(406)은 이들로 한정되지 않는다. 공기, SiO2를 포함하는 반도체 재료, 고분자 기판 재료 및 접착 재료 등을 포함하는 임의의 적절한 유전체를 채용할 수 있다.
도 4b는 터치 패널의 층 내에서의 도체 패턴의 배치의 대체적 실시예를 도시한다. 구체적으로는 부가적 터치 패널 표면층(410; 예를 들어, 고분자층, 보호층, 또는 다른 것)이, 도체의 최상층에 유저가 직접 접촉하는 일 없도록, 도체의 최상층의 상단에 배치되어 있다. 유저가 본원에서 기술한 바와 같이 복수의 제1 및 제2 도체와 대화하는 것을 가능하게 하는 터치 패널 표면의 형성에 가장 적절한 임의의 재료를, 이들로 한정되는 것은 아니지만, 고분자층, 보호층 및 소유층(疎油層) 등을 비롯하여 사용할 수 있다.
종종 「다터치식 입력 장치(multi－touch input devices)」로서 기술하는 몇 개의 터치 센서 입력 장치는 둘 이상의 동시 터치를 검출 가능하다. 제1 축 상의 터치된 제1 도체와 제2 축 상의 터치된 제2 도체의 교점을 찾아냄으로써 터치 위치가 결정된다. 상술한 터치 센서식 입력 장치의 각 실시예 중 하나의 실시예를 사용하는 경우, 다수 동시 터치하는 것은 실제의 터치 위치를 결정할 때에 문제가 될 수 있다.
이전의 다터치식 입력 장치에서는 교차점 주사를 행함으로써 실제의 터치 포인트를 고스트ㆍ포인트로부터 구별할 수 있었다. 교차점 주사에서는 신호가 제1 축에 있어서 제1 도체에 인가되고, 제2 축에 있어서 제2 도체로부터 신호가 검출된다. 이하에 기술하는 각 실시예는 다수의 이유로부터 교차점 주사를 사용하는 실시예를 개량한 것이다. 예를 들어, 이하에 기술하는 각 실시예에서는 교차점 주사에 사용되는 것에 비해 검지 장치의 복잡함이 경감되고, 구성 비용이 저감되고, 치수를 저감하고, 또한 속도와 내구성을 향상할 수 있다. 다른 예로서 이하에 기술하는 각 실시예 중에는 사이프레스 세미컨덕터 코포레이션(Cypress Semiconductor Corporation)으로부터 입수 가능한 Cypress PSoC CY8C24x94 터치 센서 등의, 용량성(容量性) 신호를 출력함과 아울러, 이와 같은 신호를 샘플링 전에 다중화할 수 있도록 구성된 용이하게 입수 가능한 상품 하드웨어를 기초로 하는 것이 가능한 것도 있다.
도 5a는 다수의 동시 터치를 검출 가능한 터치 센서식 입력 장치의 전형적인 실시예를 도시한다. 도체 패턴(202)은 제1 축(X축)에 대한 4개의 도체(510A 내지 510D) 및 제2 축(Y축)에 대한 4개의 도체(512A 내지 512D)를 사용하여 도시되어 있다. 제1 터치 위치(514) 및 제2 터치 위치(516)는 타원형으로 도시되어 있다.
상술한 바와 같이, 제1 축(예를 들어, X축)에 있어서 각 도체를 주사함으로써, 도체(510B) 및 도체(510D) 상에서 터치되어 있는 것을 검출할 수 있다. 제2 축(예를 들어, Y축)에 관해, 각 도체를 주사함으로써, 도체(512B) 및 도체(512D) 상에서 터치되어 있는 것을 검출할 수 있다. 도체(510B, 510D, 512B 및 512D)의 교점 중 어떤 것이 실제의 터치 위치를 나타내고 있는지를 결정하려고 할 때에 문제가 발생한다. 추가적인 정보가 없으면, 위치 식별 장치(508)는 고스트ㆍ포인트로서의 교점(518, 520)과, 실제 터치 포인트로서의 교점(514, 516)을 구별할 수 없다.
도 5a에 도시한 터치 센서식 입력 장치(500)는 고스트ㆍ포인트(518, 520)로부터 실제의 터치 포인트(514, 516)를 구별하도록 구성되어 있다. 도체 패턴(202)은 도체 선택 장치(502)에 접속하고 있다. 도체 선택 장치(502)는 측정 공유 장치(504)와 함께, 도 6의 도체 셀렉터(212) 및 도 7a와 도 8의 N：2 MUX(716)(쌍방 모두, 이하에 있어서 다시 설명함)에 의해 실행되는 동작과 동일한 동작을 실행하여, 신호 측정 장치(506)에 결합하도록 도체 패턴(202)의 하나 또는 복수 도체를 선택한다. 신호 측정 장치(506)는 상술한 신호 측정 장치(210)에 의해 실행되는 동작과 동일한 동작을 실행하여, 도체 패턴(202)의 각 도체로부터 출력 신호를 얻는다. 이것은 X축으로부터의 하나의 도체 및 Y축으로부터 하나의 도체 등, 하나 이상의 도체로부터 동시에 출력된 다중화 신호를 포함한다. X－Switch(X－SW)는 제1 방향의 도체(510A 내지 510D) 중 하나를 측정 공유 장치(504)에 결합하도록 동작한다. 동일하게, Y－Switch(Y－SW)는 제2 방향의 도체(512A 내지 512D) 중 하나를 측정 공유 장치(504)에 결합하도록 동작한다. 하나의 실시예에 있어서, X－Switch 및 Y－Switch의 각각은 상술한 바와 같은 N：2 MUX를 사용하여 실현된다.
측정 공유 장치(504)는 신호 측정 장치(506)에 X－Switch, Y－Switch의 일방 또는 쌍방을 결합하도록 동작한다. 예를 들어, 측정 공유 장치(504)의 A－Switch(A－SW)가 기동되었을 때, 신호 측정 장치(506)에 Y－Switch를 결합한다. 측정 공유 장치(504)의 B－Switch(B－SW)가 기동되었을 때, 신호 측정 장치(506)에 X－Switch를 결합시킨다.
위치 식별 장치(508)는 도체 선택 장치(502), 측정 공유 장치(504) 및 신호 측정 장치(506)에 결합되어 이들의 동작을 제어한다. 위치 식별 장치(508)는 어느 도체를 소정 시간에 신호 측정 장치(506)에 결합할지를 X－Switch, Y－Switch, A－Switch 및 B－Switch에 지령하도록 동작 가능하다.
일 실시예에 있어서, 도체 선택 장치(502) 및 측정 공유 장치(504)에 의해 도체 패턴으로부터 수신된 신호는 전류 신호로서 처리된다. 전류 신호를 사용함으로써, Y－Switch 및 X－Switch를 모두, 측정 공유 장치(504)를 통해, 신호 측정 장치(506)에 결합함으로써, 각각의 도체가 조합되어, 신호 측정 장치(506)에 의해 측정된다.
도 8에 있어서 설명하는 바와 같이, 위치 식별 장치(508)는 신호 측정 장치(506)에 의해 행해진 용량 측정 결과를 표시한다. 위치 식별 장치(508)는 또 기억 장치(509)에도 결합하고 있다. 위치 식별 장치(508)가 하나 또는 복수 도체의 측정 결과를 얻은 경우, 위치 식별 장치(508)는 이 측정을 기억 장치(509)에 기억한다. 기억 장치(509)는 RAM, 레지스터, 플래시 메모리 등의 기억 매체를 구비한다. 위치 식별 장치(508)는 측정 결과에 관한 처리를 추가로 실행함으로써, 실제의 터치 포인트를 결정하여 실제 터치 포인트의 위치를 호스트 장치(도시하지 않음)에 송신한다.
위치 식별 장치(508)는 도체(512A 내지 512D)의 각각을 순차적으로 신호 측정 장치(506)에 결합하도록, A－Switch 및 Y－Switch에 지령하는 한편, B－Switch 및 X－Switch는 열려 있다. 즉, 비선택 상태로 되어 있다. 위치 식별 장치(508)는 얻어진 측정 결과를 취득하고, 터치된 도체가 존재하는 것을 나타내는 하나 또는 복수의 값을 결정함과 아울러, 이들의 값을 기억 장치(509)에 기억한다. 도시한 예에서는 도체(512B) 및 도체(512D)에 대해 최대값이 검출된다. 위치 식별 장치(508)는 이어서 A－Switch 및 Y－Switch에 열리도록(비선택 상태가 되도록) 지령함과 아울러, B－Switch 및 X－Switch에 대해서는 도체(510A 내지 510D)를 순차적으로 신호 측정 장치(506)에 결합하도록 지령한다. 위치 식별 장치(508)는 측정 결과를 취득하고, 터치된 도체가 존재하는 것을 나타내는 하나 또는 복수의 값을 결정하고, 이들의 값을 기억 장치(509)에 기억한다. 도시한 예에서는 도체(510B) 및 도체(510D)에 대해 최대값이 검출됨으로써, 도체(510B) 및 도체(510D)의 도체가 터치되어 있는 것이 식별된다. 또한, 신호의 검출에 관해 최대값으로 한정하는 것은 아니며, 예를 들어 최소값을 검출하는 방법을 채용하는 것도 가능하다.
다음으로, 위치 식별 장치(508)는 고스트 포인트를 배제하기 위해, 또는 참의 터치 포인트를 식별하기 위해, 추가적인 테스트를 행해야 할 4개의 식별된 도체 중 하나를 선택한다. 일 실시예에 있어서는 최대값이 측정된 도체를 선택한다. 또한, 이 도체는 단일 축에 관해서만, 최대값이 측정된 도체를 선택하는 등의 임의의 다른 적절한 방법에 의해 선택해도 된다. 도 5a에 나타내는 일례에서는 도체(510B)가 최대값이 측정된 것으로서 선택된다. 위치 식별 장치(508)는 신호 측정 장치(506)에 도체(510B)가 결합되도록, B－Switch 및 X－Switch에 지령한다. 위치 식별 장치(508)는 이어서 도체(512B)가 신호 측정 장치(506)에 결합하도록 A－Switch 및 Y－Switch에 지령하고, 조합 측정이 취득됨과 아울러, 기억 장치(509)에 기억된다. 도체(510B)와 도체(512B)가 동시에 선택되어서 행해지는 이 조합 측정은 단일 도체의 측정을 행하는 것과 동일한 장치에 의해 행할 수도 있지만, 이 실시예에서는 하나 이상의 도체를 한 번에 신호 측정 장치(506)에 결합함으로써 이 조합 측정을 행한다. 또한, 각 축으로부터의 하나의 도체는 한 번에 신호 측정 장치(506)에 결합하지만, 조합 측정의 측정값(용량 측정)은 별개로 측정된 개개의 도체의 각 측정값과는 다르다. 다음으로, 위치 식별 장치(508)는 신호 측정 장치(506)로부터 도체(512B)를 분리하고, 대신에 도체(512D)를 신호 측정 장치(506)에 결합하도록 Y－Switch에 지령한다. 이 시점에서, 도체(510B)와 도체(512D)가 동시에 선택되어 행해지는, 다른 조합 측정이 행해지고, 기억 장치(509)에 기억된다.
소정의 교점에 있어서 조합 측정의 결과가 이 소정의 교점에서의 도체의 개개의 측정의 결과로부터 감산된 경우, 그 결과는 교점이 실제의 터치 포인트인지, 고스트ㆍ포인트인지에 따라서 일반적으로는 1.5배 다르다. 이 특성은 위치 식별 장치(508)에 의해 사용되어, 교점 중 어떤 것을 실제의 터치 포인트로서 식별하여 호스트 장치에 보고해야 할 것인지를 결정한다.
도 5b는 다수의 동시 터치를 검출 가능한 터치 센서식 입력 장치(500A)의 다른 실시예를 도시한다. 도 5a에 도시한 상기 실시예와 동일하게, 도체 패턴(202)은 제1 축(X축)에 대한 4개의 도체(510A 내지 510D)와, 제2 축(Y축)에 대한 4개의 도체(512 내지 512D)를 구비한다. 제1 터치 위치(514) 및 제2 터치 위치(516)가 나타나 있다. 터치 센서식 입력 장치(500A)는 또, 도 5a에 관해 상술한 바와 동일한 X－Switch(X－SW) 및 Y－Switch(Y－SW)를 갖는 도체 선택 장치(502)를 구비한다.
도 5a에 나타낸 상기 실시예와는 달리, 도 5b의 터치 센서식 입력 장치(500A)는 측정 공유 장치(504)를 포함하지 않고, 대신에 도체 선택 장치(502)의 X－Switch에 결합한 제1 신호 측정 장치(506A)와, 도체 선택 장치(502)의 Y－Switch에 결합한 제2 신호 측정 장치(506B)를 포함한다. 신호 측정 장치(506A, 506B)의 각각은 위치 식별 장치(508A)에 결합함과 아울러, 도체 선택 장치(502)에 의해 선택된 도체에 신호를 인가하고, 이 선택된 도체의 전기적 특성을 측정하도록 구성된다.
위치 식별 장치(508A)는 제1 방향의 도체(510A 내지 510D)가 순차적으로 제1 신호 측정 장치(506A)에 결합하도록 X－Switch에 지령하고, 상술한 바와 같이 최대값을 검출한다. 동일하게, 제2 방향의 도체(512A 내지 512D)가 순차적으로 제2 신호 측정 장치(506B)에 결합하도록 Y－Switch에 지령하고, 최대값을 검출한다. 제1 신호 측정 장치(506A) 및 제2 신호 측정 장치(506B)의 각각은 결합한 도체에 신호를 인가함과 아울러 그 전기적 특성을 측정하고, 그 측정 결과는 추가적인 처리를 위해 위치 식별 장치(508A)에 송신된다.
도 5b에 있어서, 실제의 터치 포인트를 식별하기 위해, 도체 선택 장치(502)는 제1 신호 측정 장치(506A)를 X축에 있어서 제1 도체(510B)에 결합함과 아울러, 제2 신호 측정 장치(506B)를 Y축에 있어서 제1 도체(512B)에 결합한다. 제1 및 제2 신호 측정 장치(506A, 506B)의 각각은 선택된 각각의 도체(510B, 512B)에 신호를 인가하여 이들을 동시에 활성화시킴과 아울러, 제1 신호 측정 장치(506A)는 제1 도체(510B)의(용량 등의) 전기적 특성을 측정하고, 얻어진 측정값을 위치 식별 장치(508A)에 송신한다. 다음으로, 도체 선택 장치(502)는 제2 신호 측정 장치(506B)를 Y축에 있어서 제2 도체(512D)에 결합하고, 제1 및 제2 신호 측정 장치(506A, 506B)는 선택된 도체(510B, 512D)에 신호를 인가하고 이들을 활성화함과 아울러, 제1 신호 측정 장치(506A)는 재차 제1 도체(510B)의 전기적 특성을 측정하고, 얻어진 측정값을 위치 식별 장치(508A)에 송신한다. 제1 도체(510B)로부터 얻어진 신호의 차이를 사용함으로써, 위치 식별 장치(508A)는 포인트(514 및 518) 중 어느 것이 실제의 터치 포인트인지를 결정할 수 있다. 또는 포인트(516, 520) 중 어느 것이 실제의 터치 포인트인지를 논리적으로 결정할 수 있다.
도 6은 신호 측정 장치(210)의 실시예의 추가적인 상세를 도시하는 논리 블록도이다. 도 5a 및 5b에 도시한 신호 측정 장치(506, 506A, 506B)의 각 실시예는 동일한 특징을 포함하고 있다. 신호 측정 장치(210)는 신호 발생기(214), 신호 검출기(216) 및 신호 애널라이저(218)를 구비하고 있다. 신호 발생기(214)는 소정의 신호를 발생하여 신호 검출기(216)에 인가한다. 이 신호는 일정 전압, 특별한 파형, 또는 선택된 도체의 용량이 변화한 경우에 검출 가능하게 변화할 수 있는 임의의 다른 신호이다.
도 2 및 도 3에 있어서 도시한 도체 셀렉터(212)와 동일하게, 도체 셀렉터(212)는 신호 검출기(216)를 도체 패턴(202)의 하나 또는 복수 도체에 선택적으로 결합하도록 구성된다. 이 결합에 의해 신호 검출기(216)는 각 도체의 용량의 변화를 검출할 수 있다. 신호 검출기(216)는 검출 신호를 신호 애널라이저(218)에 보낸다. 이 검출 신호는 신호 발생기(214)에 의해 발생한 신호가 도체 패턴(202)으로의 결합에 의해 변화한 신호, 또는 터치의 유무를 나타내는 추가로 처리된 신호이다. 신호 애널라이저(218)는 신호 검출기(216)로부터의 신호를 처리한다. 이 결과, 결합한 단일 또는 복수 도체가 터치를 검지하고 있는지의 여부를 결정 결과가 호스트 장치(220)에 보내진다.
도 7a은 터치 센서식 입력 장치를 구성하는 터치를 검출하기 위한 신호 발생 및 검출 회로(700)의 전형적 실시예를 도시하는 기능 블록도이다. 이 회로(700)는 도 6의 신호 검출기(216)에 포함되어야 할 적절한 설계의 일례이다. 회로(700)는 입력 신호에 기초하여 출력 신호 및 피드백 신호를 발생하는 증폭 회로(704)를 구비한다. 증폭 회로(704)는 신호 발생기(214)로부터 입력 신호 Vsignal을 수신하도록 결합된다. 보다 상세하게, 입력 신호 Vsignal은 증폭 회로(704)의 정(正)의 입력으로 수신된다. 또한, 임의로 필요한 크기로 결정된 값의 용량 C 및 저항기 R의 병렬적인 조합이, 증폭 회로(704)의 출력과 증폭 회로(704)의 부(負)의 입력 사이에 결합된다. 따라서, 피드백 신호는 증폭 회로(704)의 출력 단자로부터 그 부의 입력 단자에 보내진다. 피드백 신호는 또 도 2, 도 3 및 도 5에 도시한 도체 셀렉터(212)에 보내진다. 도 7a에 있어서, 도체 셀렉터(212)는 N：2 MUX, 즉 구성 요소(716)로서 도시되어 있다. 도체 셀렉터(212)는 증폭 회로(704)의 부의 입력 단자, 즉 피드백 신호가 복수의 제1 도체 중 제1 도체, 복수의 제2 도체 중 제2 도체, 또는 이들 중 일방에 결합하도록 결합된다. 도체 셀렉터(212)가 X축에 있어서 각 도체 중 하나 및 Y축에 있어서 각 도체 중 하나를 동시에 증폭 회로(704)에 결합하는 경우, 증폭 회로(704)의 출력은 그 조합 출력이 된다. 증폭 회로(704)의 출력은 부가적 증폭 회로(712)의 정의 입력에도 결합되어 있다.
상술한 바와 같이, 피드백 신호는 터치 센서식 입력 장치의 입력 신호로서 도체 패턴(202)의 각 도체 중 하나에 보내진다. 보다 상세하게, 피드백 신호는 N：2 MUX(716) 등의 도체 셀렉터(212)에 의해 소정의 도체에 공급된다. 「N」은 N：2 MUX(716)의 일방측이 결합해 있는 도체의 수를 나타낸다. 「2」는 각 도체가 선택적으로 결합해 있는 N：2 MUX(716)의 입력의 수를 나타낸다. 도시한 바와 같이, N：2 MUX(716)의 2개의 입력은 증폭 회로(704)로부터의 피드백 신호와 접지 전위 레벨이다.
일 실시예에 있어서, N：2 MUX(716)는 도체 패턴(202)의 각 행의 도체에만 접속된다. 또한, 부가적 N：2 MUX(도시하지 않음)는 도체 셀렉터(212)에 구비되어 있고, 피드백 신호를 도체 패턴(202)을 구성하는 소정의 도체에 선택적으로 결합한다. 이 부가적인 N：2 MUX는 명료화를 위해 도시가 생략되어 있다. 또다른 실시예에서는 제1 N：2 MUX(716)가 도체 패턴(202)의 각 행 및 도체 패턴(202)의 각 열의 쌍방의 선택된 소정의 도체에 접속된다. 이 실시예에서, N：2 MUX(716)는 도체 패턴(202)의 행 및 열의 쌍방의 선택된 소정의 도체에 있어서 신호를 동시에 피드백 신호와 결합하여, 필요에 따라서 조합 출력을 생성할 수 있다.
N：2 MUX(716)는 피드백 신호를 도체 패턴(202)의 선택 도체의 신호에 결합함과 아울러, 도체 패턴(202)의 모든 비선택 도체를 접지 전위 레벨로 하도록 결합하는 구성을 구비한다. 환언하면, 하나의 실시예에 있어서, N：2 MUX(716)에 결합한 도체의 각 신호는 임의의 소정 시간에, 접지 전위 레벨이나 또는 피드백 신호에 결합된다. 일 실시예에 있어서는 각 도체 중 하나의 도체의 신호가, N：2 MUX(716)에 접속한 다른 모든 도체가 접지 전위 레벨에 결합하는 임의의 소정 시간에 피드백 신호에 결합한다. 다른 실시예에서는 N：2 MUX(716)에 접속한 2개 이상의 도체의 신호가, N：2 MUX(716)에 접속한 다른 모든 도체가 접지 전위 레벨에 결합하게 되는 소정의 시간에 피드백 신호에 결합된다. 이로 인해, 보다 큰 표면적을 갖는 도전 재료가 형성된다. 예를 들어, 인접해도 하지 않아도 되지만, 2개 이상의 도체는 하나의 도체로 간주하여 유효하게 동작시키는 것이 가능하게 된다. 이하에 있어서 추가로 설명하는 다른 실시예에서는 N：2 MUX(716)에 접속한 하나의 도체의 신호와, 부가적인 N：2 MUX(도시하지 않음)에 접속한 하나의 도체의 신호를 동시에 피드백 신호에 결합할 수 있으며, 이 경우에는 행 방향에 배치된 도체 및 열 방향에 배치된 도체의 쌍방이 신호 검출기(216)에 결합된다. 신호 발생기(214)는 동작 모드에 기초한 제어 명령에 따라서 복수의 입력 신호 형식 중 하나를 생성하도록 동작 가능하다.
유저가 터치 센서식 입력 장치에 터치하고 있을 때, 보다 상세하게, 유저가, 피드백 신호가 초래되어 있는 도체와 서로 겹치는 부분에 터치하면, 유저가 대화하고 있는 도체에 용량 변화가 생기기 때문에, 피드백 신호의 신호 특성이 변화한다. 이렇게 해서, 용량 변화는 피드백 신호의 신호 특성(예를 들어, 신호 전류, 전압, 주파수 특성, 또는 다른 특성)으로 변화시킨다. 따라서, 증폭 회로(704)의 출력은 신호 IRtouch(즉, 용량 변화에 의해 야기되는 입력 신호에 대한 증폭된 변화) 및 최초의 입력 신호 Vsignal의 합을 나타낸다.
유저의 터치는 터치된 도체에 있어서 총합 용량을 증대시킨다(이로 인해, 임피던스가 저감함). 이것은 입력 신호의 전류를 증대시켜, 전압 강하를 일으키는 피드백 저항(R)을 통해 대응하는 전류가 생성된다. 증폭 회로(704)는 신호 증폭을 행함으로써, 증폭 회로(704)의 정의 입력 및 부의 입력의 쌍방을 일정하게 유지한다. 이렇게 해서, 증폭 회로(704)의 출력 신호에는 IRtouch로서 특징지어지는 터치에 기인하는 성분이 포함된다.
터치 센서식 입력 장치에 구비된, 터치를 검출하는 신호 발생 회로(700)는 신호 발생기(214)에 의해 생성된 입력 신호와 제1 증폭 회로(704)의 출력 신호 사이의 차분 신호에 기초하여, 유저와의 대화에 대응된 응답 신호를 생성하기 위한 제2 증폭 회로(712)를 구비하고 있다. 보다 상세하게, 증폭 회로(712)는 신호 IRtouch를 생성한다. 제2 증폭 회로(712)는 신호 발생기(214)에 의해 나오는 입력 신호 Vsignal과 동일하게, 제1 증폭 회로(704)의 출력을 수신하도록 결합한다. 신호 발생기(214)에 의해 생성된 입력 신호 Vsignal은 제2 증폭 회로(712)의 부의 입력 단자에서 수신되는 한편, 제1 증폭 회로(704)의 출력은 제2 증폭 회로(712)의 정의 입력 단자에서 수신된다. 따라서, 입력 신호는 입력 신호 Vsignal과 IRtouch를 포함한 제1 증폭 회로(704)의 출력으로부터 감산되게 되어, 제2 증폭 회로(712)의 출력은 성분 IRtouch와 동일하다. 계속해서, 제2 증폭 회로(712)의 출력은 어느 도체가 터치되어 있는지를 호스트 장치(220)에 나타내도록 신호를 처리하는 신호 애널라이저(218)에 보내진다.
도 7b는 전형적 실시예에 의한 터치 센서식 입력 장치에 구비된, 터치 조작을 검출하기 위한 신호 발생 및 검출 회로(700)의 동작을 도시하기 위한 신호선도(750)이다. 제1 증폭 회로(704)의 출력을 나타내는 제1 신호는 IRtouch 및 Vsignal의 합이다. 입력 신호 Vsignal도 또한 나타나 있다. 따라서, 2개의 신호간의 차이는 신호 IRtouch이다. 도체의 용량을 변화시키는 터치 센서식 입력 장치에 대한 유저의 터치 조작이 없으면, 제1 증폭 회로(704)의 출력은 단순히 Vsignal이 된다. 그렇지만 터치 조작에 기인하는 용량의 변화(증가)는 입력 신호의 신호 레벨을 증대시켜, 성분 IRtouch를 생성한다.
도 7c는 다른 실시예에 있어서 터치 센서식 입력 장치에 구비된, 터치 조작을 검출하기 위한 신호 발생 및 검출 회로(700)의 동작을 도시하기 위한 신호선도(760)이다. 이 선도는 입력 신호 Vsignal과 비교해서 신호 IRtouch＋Vsignal이 소정의 위상 차이를 포함하고 있지만, 상술한 선도와 대략 유사하다. 환언하면, 신호 IRtouch＋Vsignal의 진폭은 입력 신호 Vsignal과 비교해서 약간의 진폭차를 가질 수 있을 뿐만 아니라, 입력 신호 Vsignal에 대해 약간의 위상 차이를 포함한다. IRtouch＋Vsignal의 진폭 및 위상 중 일방 또는 쌍방을 터치 센서식 입력 장치와의 유저의 대화를 식별하는데 사용하는 것이 가능하다.
일반적으로, 신호 발생기(214)에 의해 생성되는 신호는 소정의 실시예에 대해 필요에 따라서, 진폭, 주파수, 형상, 및／또는 다른 파라미터의 점에서, 어떠한 원하는 특성도 가질 수 있다. 또는 실시예에서는 정현파 형상의 신호를 사용하는 것이 가능하고, 다른 실시예에서는 직사각형 또는 사각형의 신호 등을 사용할 수 있다. 분명하게, 신호 발생기(214; 또는 본원에서 기술하는 임의의 다른 신호 발생기 또는 신호 발생기／검출기)의 다른 예시는 다른 특성을 갖는 각 신호를 사용하는 것이 가능함을 나타낸다.
도 8에 나타낸 신호 검출기(216)는 용량 측정을 행하기 위한 회로이다. 일반적으로는 컨덴서를 소정의 전위에 충전하기 위해 필요한 시간을 측정하기 위한 이장 발진기를 구비하고 있어, 이 시간을 측정함으로써 컨덴서의 용량을 간접적으로 측정한다. 이 이장 발진기는 입력 신호 및 도체 패턴(202)을 구성하는 하나 또는 복수 도체에 결합된다. 얻어진 용량 측정의 결과는 디지털ㆍ펄스 열로 변환된다. 이와 같은 방식의 용량 측정은 예를 들어, 2005년 11월 14일에 Cypress Semiconductor Corporation으로부터 출원된 출원번호 11／273,708 “Capacitance Sensor using Relaxation Oscillators”에도 개시되어 있다.
도 8에 있어서, 신호 발생기(214)는 이장 발진기를 포함하고 있고, N：2 MUX(716; 또는 다른 도체 셀렉터(212))에 의해 도체 패턴(202)의 하나 또는 복수 도체에 일정 전류를 주도록 구성된다. N：2 MUX(716)는 컨덴서(802)를 통해 비교기(804)의 일방의 입력에 결합한다. 비교기(804)의 타방의 입력은 기준 전압 Vref에 결합하고 있다. 컨덴서(802)의 전위가 이 기준 전압 Vref에 도달하지 않은 경우, 비교기(804)는 로(low) 신호를 출력한다. 컨덴서(802)의 전압이 일단 기준 전압 Vref를 넘으면, 비교기(804)는 하이(high) 신호를 출력한다. 이 하이 신호에 의해 리셋 스위치(810)가 기동되고, 컨덴서(802)를 접지함으로써 컨덴서(802)의 전하를 방전시킨다. 컨덴서(802)의 전하를 방전시킨 후, 리셋 스위치(810)는 원래 상태(Open)로 돌아와서, 비교기(804)는 재차 로 신호를 출력한다.
만일 N：2 MUX(716)가 도체 패턴(202)의 어느 도체에도 결합하고 있지 않으면, 비교기(804)로부터 연속적으로 나오는 하이 신호 동안의 시간량은 컨덴서(802)의 용량에 기초하여 결정되게 된다. N：2 MUX(716)가 도체 패턴(202)의 도체에 일단 결합하면, 비교기(804)로부터 연속적으로 나오는 하이 신호 동안의 시간량은 컨덴서(802)의 용량 및 도체 패턴(202)의 결합 도체에 의해 형성되는 용량의 조합에 의해 결정되게 된다. 용량이 증가하는 경우, 조합 컨덴서가 기준 전압에 도달하는데 보다 긴 시간이 걸리기 때문에, 연속적으로 나오는 하이 신호 동안의 시간량이 증대하게 된다. 이 시간을 측정함으로써 결합 도체의 용량이 결정된다. 이 용량이 기준값보다 높은 경우, 터치가 검출된다.
시간을 측정하는 하나의 방법은 펄스폭 변조기(PWM：pulse width modulator)와 카운터의 조합에 의해 행해진다. 도시한 바와 같이, PWM(806)의 클록 입력은 비교기(804)의 출력에 결합하고 있다. 이 PWM(806)은 비교기(804)로부터 출력되는 일정수의 펄스에 대해 하이(high) 출력을 발생하도록 구성된다. PWM(806)의 출력은 시스템 클록 신호에 결합하는 카운터(808)의 인에이블 입력에 결합하고 있다. PWM(806)의 출력이 하이인 동안, 카운터(808)는 시스템 클록 주기마다 카운트된다. PWM(806)의 출력이 일단 로(low)값으로 돌아오면, 카운터(808)의 값은 호스트에게 전달되어 컨덴서(802)의 전위가 기준값 Vref에 도달하는데 필요로 하는 클록 주기수를 나타낸다. 이와 같은 방법에 의해, 도체 패턴(202)의 결합 도체의 용량을 측정하여, 디지털값으로서 송신할 수 있다.
도 5a를 참조하여 전술한 시스템은 실제의 터치 포인트를 검출하는 방법을 실행하는데 사용 가능하다. 일반적으로, 이러한 방법의 일 실시예는 터치가 행해진 제1 축에 있어서 제1 위치 및 제2 위치를 결정하는 것과, 터치가 행해진 제2 축에 있어서 제1 위치 및 제2 위치를 결정하는 것을 구비하고 있다. 이어서, 제1 축에 있어서 제1 위치와 제2 축에 있어서 제1 위치를 다중화하여, 즉 각각의 도체를 활성화시키고, 제1 조합 측정을 행함과 아울러, 제1 축에 있어서 제2 위치와 제2 축에 있어서 제2 위치를 다중화하여 제2 조합 측정을 행한다. 제1 축에 있어서 제1 위치 및 제2 위치에서 행해진 별개의 측정과, 제2 축에 있어서 제1 위치 및 제2 위치에서 행해진 별개의 측정이, 제1 조합 측정 및 제2 조합 측정과 비교된다. 뒤이어서, 이 비교에 의해 결정된 각 터치 포인트를 호스트 장치에 송신할 수 있다.
또한, 일 실시예에 있어서, 제1 조합 측정과 제2 조합 측정을 서로 직접 비교하여 실제의 터치 포인트를 결정함과 아울러, 각 별개의 측정은 무시하는 것이 가능하다. 이들의 하나의 이유는 일 실시예에 있어서, 각 별개의 측정에 의해 얻어진 값은 각 조합 측정에 의해 얻어진 값에 비해 상대적으로 작으며, 이 때문에 무시할 수 있다.
다른 실시예에서는 부가적인 조합 측정을 취득하여 서로 비교함으로써 감도를 높인다. 예를 들어, 제1 축(X)에 대해, 제1 위치(X0) 및 제2 위치(X1)를 상정한다. 제2 축(Y)에 대해서도, 제1 위치(Y0) 및 제2 위치(Y1)를 상정한다. 이 경우, 제1 축과 제2 축 사이에서, (X0, Y0), (X0, Y1), (X1, Y0) 및 (X1, Y1)로 이루어진 4개의 교점이 존재한다. 이 실시예에서는 이와 같은 교점에서의 신호를 측정하여 서로 비교하는 것에 특징을 갖는다. 제1 축(X)에 있어서 제1 위치(X0) 및 제2 축(Y)에 있어서 제1 위치(Y0)에서의 제1 조합 측정을, 제1 축(X)에 있어서 제2 위치(X1) 및 제2 축(Y)에 있어서 제2 위치(Y1)에서의 조합 측정과 조합함과 아울러, 제1 축(X)에 있어서 제1 위치(X0) 및 제2 축(Y)에 있어서 제2 위치(Y1)에서의 제2 조합 측정을, 제1 축(X)에 있어서 제2 위치(X1) 및 제2 축(Y)에 있어서 제1 위치(Y0)에서의 조합 측정과 조합시킨다. 각 테스트 포인트의 조합, 즉 대각선 상에 위치하는 두 개의 포인트로 이루어진 조합은 실제의 터치 포인트이거나 또는 고스트ㆍ포인트이기 때문에, 대각선 상의 포인트의 조합에 기초한 각각의 스코어의 차이는 한층 커져서 보다 높은 검출기 감도가 발생되게 된다. 또한, 개별의 도체에 대해 측정되어 얻어진 측정 결과를 고려하는 것도 가능하다.
도 9a 내지 도 9c는 다터치식 입력 장치에 있어서 실제의 터치 포인트를 검출하는 방법 900의 전형적 실시예를 도시한다. 개시 블록 900으로부터 블록 902에 진행된다. 이 블록 902에 있어서, 제1 복수 도체의 각 도체에, 신호 측정 장치를 결합하고, 각 도체의 전기적 특성을 측정하여 독출 데이터를 얻는다. 이 제1 복수 도체는 전술한 바와 같이, 제1 방향에 배치된 한 쌍의 도체일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 복수 도체는 X축의 방향에 배치된다. 따라서, 제1 복수 도체의 각 도체를 X 도체라고 부른다. 다음으로, 블록 904에 있어서, 제2 복수 도체의 각 도체에, 신호 측정 장치(210)를 결합하고, 도체의 전기적 특성을 측정하여 독출 데이터를 얻는다. 이 제2 복수 도체는 전술한 바와 같이, 제2 방향에 배치된 한 쌍의 도체이며, 제1 방향과는 교차한다. 일 실시예에 있어서, 제2 복수 도체는 Y축의 방향에 배치된다. 따라서, 제2 복수 도체의 각 도체를 Y 도체라고 부른다.
전술한 각 실시예에 있어서, 전기적 특성은 용량으로서 기술하였으나, 다른 전기적 특성을 측정할 수도 있다. 또, 각 도체에 신호 측정 장치(210)를 결합하는 것은 도체에 신호를 인가하는 것과, 인가된 신호의 변화를 검출하여 독출 데이터를 얻는 것의 일방 또는 양쪽 모두 포함한다.
다음으로, 블록 906에 진행한다. 이 블록 906에 있어서, 각 도체의 전기적 특성이 측정되어 얻어진 측정값이 위치 식별 장치(508)에 송신된다. 도 5에 도시한 몇 가지 실시예에 있어서, 측정값은 위치 식별 장치(508)에 송신되기 전에 아날로그-디지털 변환이 실행된다. 다른 실시예에서는 각 아날로그 신호에 대해 직접 각 측정을 행하는 것이 가능하다.
다음의 수 블록에 있어서 처리에서는 어느 도체가 터치되어 있는지를 결정한다. 블록 908에서, 위치 식별 장치(508)는 제1 복수 도체로부터의 제1 측정값에 기초하여 터치가 행해진 제1 도체를 결정한다. 블록 910에서, 위치 식별 장치(508)는 제1 복수 도체로부터의 제2 측정값에 기초하여 터치가 행해진 제2 도체를 결정한다. 블록 912에서, 위치 식별 장치(508)는 제2 복수 도체로부터의 제3 측정값에 기초하여 터치가 행해진 제3 도체(즉, 제2 복수 도체에 있어서 제1 도체)를 결정한다. 블록 914에서, 위치 식별 장치(508)는 제2 복수 도체로부터의 제4 측정값에 기초하여 터치가 행해진 제4 도체(즉, 제2 복수 도체에 있어서 제2 도체)를 결정한다. 블록 914는 도 9b에 나타내는 플로우에 진행한다.
또한, 이들 도체의 결정은 임의의 순서로 행해도 된다. 상기의 블록에 후속되는 각 블록에 있어서는 제1 복수 도체 및 제2 복수 도체로부터, 각각 두 개의 도체가 식별되었다고 가정한다. 또한, 제1 복수 도체 및 제2 도체로부터 각각 하나의 도체만이 결정된 경우에는, 하나의 터치 포인트만이 존재하게 된다. 이 경우에는 교점 중 어느 것이 실질의 터치 포인트를 나타내는지를 결정하는 처리는 불필요하게 된다. 또, 제1 복수 도체에 있어서 두 개의 도체가 식별됨과 아울러, 제2 복수 도체에 있어서 하나의 도체만이 식별되는 경우에, 고스트ㆍ포인트는 생기는 일이 없으며, 즉 실제의 터치 포인트만이 존재하게 되고, 따라서, 어느 것이 실질의 터치 포인트를 나타내는지를 결정하는 처리는 불필요하게 된다. 다른 실시예에서는 제1 복수 도체 및 제2 복수 도체의 각각으로부터 2개 이상의 도체가 식별 가능하게 되어 있다.
도 9a에 계속되는 도 9b에 있어서는 상기의 가정에 기초하여, 도 5a를 참조하여 구체적으로 설명한다. 여기서는 X축 방향에 배치된 두 개의 도체 및 Y축 방향에 배치된 두 개의 도체로 이루어진 4개의 도체를 대상으로 하여, 실질의 터치 포인트 및 고스트ㆍ포인트의 식별 방법에 대해 기술한다. 따라서, 편의상, 도 5a에 있어서, X축 방향에 배치된 도체(510B)를 제1 도체, 도체(510D)를 제2 도체, Y축 방향에 배치된 도체(512D)를 제3 도체, 도체(512B)를 제4 도체라고 칭하여 설명한다. 또, 실제의 터치 포인트는 X축 방향에 배치된 제1 도체(510B)와 Y축 방향에 배치된 제3 도체(512D)의 교점과, X축 방향에 배치된 제2 도체(510D)와 Y축 방향에 배치된 제4 도체(512B)의 교점에 있는 것으로 한다. 따라서, 고스트ㆍ포인트는 X축 방향에 배치된 제1 도체(510B)와 Y축 방향에 배치된 제4 도체(512B)의 교점과, X축 방향에 배치된 제2 도체(510D)와 Y축 방향에 배치된 제3 도체(512D)의 교점에 있는 것으로 한다. 처리는 블록 916에 진행된다. 이 블록 916에 있어서, 측정 공유 장치(504)는 신호 측정 장치(506)를 X 방향에 배치된 제1 도체(510B) 및 제3 도체(512D)의 쌍방으로 동시에 결합한다. 다음으로, 블록 918에서, 측정 공유 장치(504)는 제1 도체(510B) 및 제3 도체(512D)의 쌍방의 전기적 특성이 중첩된, 이른바 전류 가산된, 제1 공유화 독출 데이터를 얻는다. 이 데이터는 쌍방의 도체(510B, 512D)를 동시에 신호 측정 장치(506)에 결합한 결과를 나타내고 있다. 다음으로, 블록 920에 진행된다. 이 블록 920에 있어서, 측정 공유 장치(504)는 신호 측정 장치(506)를 제1 도체(510B) 및 제4 도체(512B)의 쌍방에 결합한다. 다음으로, 블록 922에 진행된다. 이 블록 922에 있어서, 측정 공유 장치(504)는 제1 도체(510B) 및 제4 도체(512B)의 쌍방의 전기적 특성이 중첩된, 이른바 전류 가산된, 제2 공유화 독출 데이터를 얻는다. 이 데이터는 쌍방의 도체(510B, 512B)를 동시에 신호 측정 장치(506)에 결합한 결과를 나타내고 있다. 다음으로, 블록 924에서, 신호 측정 장치(506)는 제1 공유화 독출 데이터 및 제2 공유화 독출 데이터를 위치 식별 장치(508)에 송신한다.
다음으로, 블록 926에 진행된다. 이 블록 926에 있어서, 위치 식별 장치(508)는 블록 908에서 나타내는 제1 도체(510B)로부터의 제1 독출 데이터값과, 블록 912에서 나타내는 제3 도체(512D)로부터의 제3 독출 데이터값을 가산함으로써 제1 합계값을 생성한다. 다음으로, 블록 928에 있어서, 위치 식별 장치(508)는 블록 908에서 나타내는 제1 도체(510B)로부터의 독출 데이터값과, 블록 914에서 나타내는 제4 도체(512B)로부터의 독출 데이터값을 가산함으로써 제2 합계값을 생성한다. 다음으로, 도 9b에 이어서 도 9c에 진행된다.
도 9c에 있어서 블록 930에 있어서, 위치 식별 장치(508)는 제1 합계값으로부터 제1 공유화 독출 데이터를 감산하여, 제1 차분값을 얻는다. 다음으로, 블록 932에서, 위치 식별 장치(508)는 제2 합계값으부터 제2 공유화 독출 데이터를 감산하여, 제2 차분값을 얻는다. 다음으로, 블록 934에 진행된다. 이 블록 934에 있어서, 위치 식별 장치(508)는 제1 차분값을 제2 차분값과 비교한다. 다음으로, 결정 블록 936에 있어서, 제1 차분값이 제2 차분값 이상인지의 여부를 결정하도록 테스트를 행한다. 결정 블록 936의 테스트에 대한 회답이 예이면, 블록 938에 진행된다. 이 블록 938에 있어서, 위치 식별 장치(508)는 제1 도체(510B)와 제3 도체(512D)의 교점을 실제의 터치 포인트로서 식별하고, 그 결과, 제2 도체(510D)와 제4 도체(512B)의 교점도 또한 터치 포인트로서 식별한다. 원리 상, 실제의 터치 포인트 및 고스트ㆍ포인트는 도 5a에 있어서 대각선 상에 존재하기 때문이다. 이들 교점의 정보는 호스트 시스템에 실제의 터치 포인트로서 송신되고, 터미널 Z에 진행된다. 또한, 설계 상의 선택지로서 결정 블록 936의 테스트에 대한 회답이 예이면 블록 940에 진행하고, 회답이 아니오이면 블록 938에 진행할 수도 있다.
결정 블록 936의 테스트에 대한 회답이 아니오이면, 블록 940에 진행된다. 이 블록 940에 있어서, 위치 식별 장치(508)는 제2 도체(510D)와 제3 도체(512D)의 교점을 실제의 터치 포인트로서 식별하고, 그 결과로서, 제1 도체(510B)와 제4 도체(512B)의 교점도 또한 터치 포인트로서 식별한다. 이들 교점은 실제의 터치 포인트로서 호스트 시스템에 송신된다. 최종적으로 터미널 Z를 통해 종료 블록에 진행된다. 이 종료 블록에 있어서 방법 900은 완료한다.
도 9에 나타내는 방법은 도 5a에 도시한 것과 같은 터치 센서식 입력 장치와 함께 실제의 터치 포인트를 검출하는데 사용된다. 도 8에 도시한 아날로그-디지털 변환기를 구비한 신호 측정 장치(506)를 사용하는 경우, 생기는 각 계산예는 이하와 같이 될 것이다. 도체의 각각으로부터 취득한 디지털 독출 데이터가 이하와 같다고 가정한다. 즉, 제1 도체(510B)는 360이라고 하는 독출 데이터를 갖고, 제2 도체(510D)는 290이라고 하는 독출 데이터를 갖고, 제4 도체(512B)는 340의 독출 데이터를 갖고, 또한 제3 도체(512D)는 300이라고 하는 독출 데이터를 갖는다. 환언하면, 제1 도체(510B)가 신호 측정 장치(506)에 결합한 경우, 카운터(808)는 비교기(804)에 대해 360개의 클록을 측정하여 펄스 수 360을 카운트 했다고 하자. 또한, 이하의 설명에서, 시스템은 Y축에 있어서 최고 신호를 갖는 도체(510B)를 도 9에 나타내는 방법 900의 제1 도체로서 선택한 경우를 예시한다. 도체(512B) 및 도체(510B)를, 측정 공유 장치(504)를 통해 동시에 신호 측정 장치(506)에 접속함으로써, 쌍방의 도체를 사용하여 조합 독출 데이터를 취득한다. 신호 측정 장치(506)는 이들 두 개의 도체(512B, 510B)의 동시 활성에 대해, 예를 들어 650의 조합 독출 데이터를 얻는다. 다음으로, 도체(512B) 및 도체(510D)를 사용하여 조합 독출 데이터가 동시에 취득되어, 예를 들어 540의 조합 독출 데이터를 얻는다. 각각의 차분값이 도체(512B)와 도체(510B)로 이루어진 제1 교점에 대해 50((360＋340)－650=50)이 된다. 한편, 도체(512B)와 도체(510D)로 이루어진 제2 교점에 대해 90((290＋340)－540=90)이 된다. 따라서, 이 예에서는 제2 교점, 즉 도체(512B)와 도체(510D)의 교점이 실제의 터치 포인트라고 식별된다. 또, 제1 교점, 즉 도체(512B)와 도체(510B)의 교점이 고스트ㆍ포인트라고 인정된다. 이것을 알 수 있으면, 도체(512D)와 도체(510B)의 교점이 다른 터치 포인트이며, 도체(512D)와 도체(510D)의 교점이 다른 고스트ㆍ포인트라고 판단할 수 있다. 이러한 위치의 정보는 호스트 장치에 송신된다. 상술한 바와 같이, 참의 터치 포인트(또는 고스트ㆍ포인트)를 식별할 때에, 개개의 도체를 측정하여 얻어지는 측정 결과를 반드시 사용할 필요는 없다. 나아가서는, 제1 방향에 배치된 하나의 도체와, 이 제1 방향으로 교차하는 제2 방향에 배치된 두 개의 도체에 의해 형성되는 두 개의 교점을 대상으로 하여, 참의 터치 포인트(또는 고스트ㆍ포인트)를 식별할 수도 있다. 이 경우에는 각각의 교점에 대해 행해진 조합 측정의 결과를 서로 비교함으로써 참의 터치 포인트 및 고스트ㆍ포인트를 식별할 수 있다. 상술한 바와 같이, 일반적으로, 개개의 도체를 단독으로 측정하여 얻어진 측정 결과는 상기 식별에 있어서 고려되지만, 이 경우에 있어서도, 이들 측정 결과는 상기의 식별에 반드시 필요하게 되지 않는다. 나아가서는, 제1 교점에 대한 연산 결과(50)와, 제2 교점에 대한 연산 결과(90)를 산출할 때에, 동일한 측정값 340이 공통적으로 사용되고 있다. 따라서, 제1 교점에 대한 연산 결과와 제2 교점에 대한 연산 결과를 비교할 때에는 양자에 공통된 동일값이기 때문에, 연산의 대상으로부터 제외할 수 있다.
실시예를 도시하여 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 정신 및 범위를 일탈하는 일 없이 여러 가지 변경이 가능하다. 예를 들어, 개별의 구성 요소로서 전술한 요소의 기능성을 단일 구성 요소에 조합하는 것이 가능하거나, 또는 단일 요소의 각 기능을 다수의 개별의 구성 요소로 분할하는 것도 가능하다.
101 핸드헬드 매체 유닛
102 컴퓨터
103 무선 통신 장치
104 PDA
105, 106 랩톱ㆍ컴퓨터
107 전자 태블릿
200 장치
201, 201A 터치 패널
202, 202A 도체 패턴
203 보더
205 행 또는 열 선택 신호
210 신호 측정 장치
212 도체 셀렉터
214 신호 발생기
216 신호 검출기
218 신호 애널라이저
402 유저의 손가락
404 제1 도체
406 유전체층
408 제2 도체
500, 500A 터치 센서식 입력 장치
502 도체 선택 장치
504 측정 공유 장치
506 신호 측정 장치
506A 제1 신호 측정 장치
506B 제2 신호 측정 장치
508 위치 식별 장치
510A ~ 510D, 512A ~ 512D 도체
514 제1 터치 위치
516 제2 터치 위치
518, 520 터치 포인트(고스트ㆍ포인트)
700 신호 발생 및 검출 장치
704 제1 증폭 회로
712 제2 증폭 회로
716 N：2 MUX
750, 760 신호선도
802 컨덴서
804 비교기
806 PWM
808 카운터
810 리셋 스위치
900 검출 방법
902 ~ 940 블록
Vsignal 입력 신호
IRtouch 신호

Claims (15)

  1. 제1 축 상에 복수의 도체가 배치되어 있음과 아울러, 상기 제1 축과는 다른 제2 축 상에 복수의 도체가 배치되어 있는 도체 패턴에 있어서 다(多)터치 동시 입력 지시로부터 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 축에 있어서 다터치 동시 입력 지시에 대응한 제1 도체를 결정하고,
    상기 제2 축에 있어서 상기 다터치 동시 입력 지시에 대응한 제1 도체 및 제2 도체를 결정하고,
    상기 제1 축에 있어서 상기 제1 도체 및 상기 제2 축에 있어서 상기 제1 도체를 동시에 활성화시켜서 신호 측정을 행하는 제1 조합 측정과, 상기 제1 축에 있어서 상기 제1 도체 및 상기 제2 축에 있어서 상기 제2 도체를 동시에 활성화시켜서 신호 측정을 행하는 제2 조합 측정을 행하고,
    상기 제1 조합 측정 및 상기 제2 조합 측정의 결과를 서로 비교함으로써 실제의 터치 포인트를 식별하도록 하고,
    상기 제1 조합 측정 및 상기 제2 조합 측정의 결과를 서로 비교할 때에, 적어도 상기 제2 축에 있어서 상기 제1 도체 단독의 신호 측정 및 상기 제2 도체 단독의 신호 측정을 행하고, 상기 제1 조합 측정 및 상기 제2 조합 측정의 결과의 비교에 제공하도록 한 것을 특징으로 하는 다터치 동시 입력 지시에 있어서 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 조합 측정의 결과와 상기 제1 도체 단독의 신호 측정의 결과의 차분과, 상기 제2 조합 측정의 결과와 상기 제2 도체 단독의 신호 측정의 결과의 차분이, 실질적으로 비교되도록 한 것을 특징으로 하는 다터치 동시 입력 지시에 있어서 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법.
  3. 제1 축 상에 복수의 도체가 배치되어 있음과 아울러, 상기 제1 축과는 다른 제2 축 상에 복수의 도체가 배치되어 있는 도체 패턴에 있어서 다(多)터치 동시 입력 지시로부터 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 축에 있어서 다터치 동시 입력 지시에 대응한 제1 도체를 결정하고,
    상기 제2 축에 있어서 상기 다터치 동시 입력 지시에 대응한 제1 도체 및 제2 도체를 결정하고,
    상기 제1 축에 있어서 상기 제1 도체 및 상기 제2 축에 있어서 상기 제1 도체를 동시에 활성화시켜서 신호 측정을 행하는 제1 조합 측정과, 상기 제1 축에 있어서 상기 제1 도체 및 상기 제2 축에 있어서 상기 제2 도체를 동시에 활성화시켜서 신호 측정을 행하는 제2 조합 측정을 행하고,
    상기 제1 조합 측정 및 상기 제2 조합 측정의 결과를 서로 비교함으로써 실제의 터치 포인트를 식별하도록 하고,
    상기 제1 축에 있어서 상기 다터치 동시 입력 지시에 대응한 제2 도체를 추가로 결정하고,
    상기 제1 축에 있어서 상기 제2 도체 및 상기 제2 축에 있어서 상기 제1 도체를 동시에 활성화시켜서 신호 측정을 행하는 제3 조합 측정과 상기 제1 축에 있어서 상기 제2 도체 및 상기 제2 축에 있어서 상기 제2 도체를 동시에 활성화시켜서 신호 측정을 행하는 제4 조합 측정을 추가로 행하고,
    상기 제3 조합 측정 및 상기 제4 조합 측정의 결과를 상기 제1 조합 측정 및 상기 제2 조합 측정의 결과의 비교에 제공하도록 한 것을 특징으로 하는 다터치 동시 입력 지시에 있어서 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 조합 측정의 결과와 상기 제4 조합 측정의 결과의 가산 결과와, 상기 제2 조합 측정의 결과와 상기 제3 조합 측정의 결과의 가산 결과가, 실질적으로 비교되도록 한 것을 특징으로 하는 다터치 동시 입력 지시에 있어서 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 상기 제1 및 제2 조합 측정은 전류 신호의 형식으로 행해지며, 상기 제1 축에 있어서 상기 제1 도체로부터의 전류 신호와 상기 제2 축에 있어서 상기 제1 도체로부터의 전류 신호를 가산함으로써 상기 제1 조합 측정을 행함과 아울러, 상기 제1 축에 있어서 상기 제1 도체로부터의 전류 신호와 상기 제2 축에 있어서 상기 제2 도체로부터의 전류 신호를 가산함으로써 상기 제2 조합 측정을 행하도록 한 것을 특징으로 하는 다터치 동시 입력 지시에 있어서 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법.
  6. 제1 축 상에 복수의 도체가 배치되어 있음과 아울러, 상기 제1 축과는 다른 제2 축 상에 복수의 도체가 배치되어 있는 도체 패턴에 있어서 다터치 동시 입력 지시로부터 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 축에 있어서 다터치 동시 입력 지시에 대응한 제1 도체를 결정하고,
    상기 제2 축에 있어서 상기 다터치 동시 입력 지시에 대응한 제1 도체 및 제2 도체를 결정하고,
    상기 제1 축에 있어서 상기 제1 도체 및 상기 제2 축에 있어서 상기 제1 도체를 동시에 활성화시켜서 각각의 도체 사이의 용량을 측정하는 제1 조합 측정과 상기 제1 축에 있어서 상기 제1 도체 및 상기 제2 축에 있어서 상기 제2 도체를 동시에 활성화시켜서 각각의 도체 사이의 용량을 측정하는 제2 조합 측정을 행하고,
    상기 제1 조합 측정 및 상기 제2 조합 측정의 결과를 서로 비교함으로써 실제의 터치 포인트를 식별하도록 하고,
    상기 제1 조합 측정 및 상기 제2 조합 측정의 결과를 서로 비교할 때에, 적어도 상기 제2 축에 있어서 상기 제1 도체 단독으로의 용량 측정 및 상기 제2 도체 단독으로의 용량 측정을 행하고, 상기 제1 조합 측정 및 상기 제2 조합 측정의 결과의 비교에 제공하도록 한 것을 특징으로 하는 다터치 동시 입력 지시에 있어서 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 조합 측정의 결과와 상기 제1 도체 단독의 측정의 결과의 차분과, 상기 제2 조합 측정의 결과와 상기 제2 도체 단독의 측정의 결과의 차분이, 실질적으로 비교되도록 한 것을 특징으로 하는 다터치 동시 입력 지시에 있어서 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법.
  8. 제1 축 상에 복수의 도체가 배치되어 있음과 아울러, 상기 제1 축과는 다른 제2 축 상에 복수의 도체가 배치되어 있는 도체 패턴에 있어서 다터치 동시 입력 지시로부터 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 축에 있어서 다터치 동시 입력 지시에 대응한 제1 도체를 결정하고,
    상기 제2 축에 있어서 상기 다터치 동시 입력 지시에 대응한 제1 도체 및 제2 도체를 결정하고,
    상기 제1 축에 있어서 상기 제1 도체 및 상기 제2 축에 있어서 상기 제1 도체를 동시에 활성화시켜서 각각의 도체 사이의 용량을 측정하는 제1 조합 측정과 상기 제1 축에 있어서 상기 제1 도체 및 상기 제2 축에 있어서 상기 제2 도체를 동시에 활성화시켜서 각각의 도체 사이의 용량을 측정하는 제2 조합 측정을 행하고,
    상기 제1 조합 측정 및 상기 제2 조합 측정의 결과를 서로 비교함으로써 실제의 터치 포인트를 식별하도록 하고,
    상기 제1 축에 있어서 상기 다터치 동시 입력 지시에 대응한 제2 도체를 추가로 결정하고,
    상기 제1 축에 있어서 상기 제2 도체 및 상기 제2 축에 있어서 상기 제1 도체를 동시에 활성화시켜서 각각의 도체 사이의 용량을 측정하는 제3 조합 측정과 상기 제1 축에 있어서 상기 제2 도체 및 상기 제2 축에 있어서 상기 제2 도체를 동시에 활성화시켜서 각각의 도체 사이의 용량을 측정하는 제4 조합 측정을 추가로 행하고,
    상기 제3 조합 측정 및 상기 제4 조합 측정의 결과를 상기 제1 조합 측정 및 상기 제2 조합 측정의 결과의 비교에 제공하도록 하는 것을 특징으로 하는 다터치 동시 입력 지시에 있어서 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 조합 측정의 결과와 상기 제4 조합 측정의 결과의 가산 결과와, 상기 제2 조합 측정의 결과와 상기 제3 조합 측정의 결과의 가산 결과가, 실질적으로 비교되도록 한 것을 특징으로 하는 다터치 동시 입력 지시에 있어서 실제의 터치 포인트를 식별하기 위한 방법.
  10. 복수의 동시 터치를 식별 가능하게 입력하기 위한 다터치 입력 장치로서,
    제1 방향에 배치된 제1 복수 도체와, 상기 제1 복수 도체와 교차하는 제2 방향에 배치된 제2 복수 도체를 구비한 도체 패턴과,
    상기 도체 패턴으로부터 소정의 도체를 선택하기 위한 도체 선택 회로와,
    상기 도체 선택 회로를 제어함으로써 상기 도체 패턴의 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 배치된 각각 도체로부터의 신호를 측정함으로써 2개의 동시 터치가 검출된 경우에, 상기 2개의 동시 터치의 일방의 터치를 검출한 상기 제1 방향에 배치된 도체와 상기 동시 터치의 상기 일방의 터치를 검출한 상기 제2 방향에 배치된 도체를 동시에 활성화시켜서 신호 측정을 행함과 아울러, 상기 2개의 동시 터치의 상기 일방의 터치를 검출한 상기 제1 방향에 배치된 도체와 상기 동시 터치의 타방의 터치를 검출한 상기 제2 방향에 배치된 도체를 동시에 활성화시켜서 신호 측정을 행하고, 서로의 측정 결과를 비교함으로써 참의 터치인지 거짓의 터치인지를 식별하는 터치 식별 회로를 구비하고,
    상기 측정의 결과를 서로 비교할 때에, 적어도 상기 제2 방향에 배치된 상기 각 도체로부터의 신호를 단독 측정하고, 상기 터치 식별 회로에 있어서 신호 비교에 제공하도록 한 것을 특징으로 하는 다터치 입력 장치.
  11. 복수의 동시 터치를 식별 가능하게 입력하기 위한 다터치 입력 장치로서,
    제1 방향에 배치된 제1 복수 도체와, 상기 제1 복수 도체와 교차하는 제2 방향에 배치된 제2 복수 도체를 구비한 도체 패턴과,
    상기 도체 패턴으로부터 소정의 도체를 선택하기 위한 도체 선택 회로와,
    상기 도체 선택 회로를 제어함으로써 상기 도체 패턴의 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 배치된 각각 도체로부터의 신호를 측정함으로써 2개의 동시 터치가 검출된 경우에, 상기 2개의 동시 터치의 일방의 터치를 검출한 상기 제1 방향에 배치된 도체와 상기 동시 터치의 상기 일방의 터치를 검출한 상기 제2 방향에 배치된 도체를 동시에 활성화시켜서 신호 측정을 행함과 아울러, 상기 2개의 동시 터치의 상기 일방의 터치를 검출한 상기 제1 방향에 배치된 도체와 상기 동시 터치의 타방의 터치를 검출한 상기 제2 방향에 배치된 도체를 동시에 활성화시켜서 신호 측정을 행하고, 서로의 측정 결과를 비교함으로써 참의 터치인지 거짓의 터치인지를 식별하는 터치 식별 회로를 구비하고,
    상기 터치 식별 회로는 상기 도체 선택 회로를 제어함으로써 추가로 상기 2개의 동시 터치의 상기 타방의 터치를 검출한 상기 제1 방향에 배치된 도체와 상기 동시 터치의 상기 일방의 터치를 검출한 상기 제2 방향에 배치된 도체를 동시에 활성화시켜서 신호 측정을 행함과 아울러, 상기 2개의 동시 터치의 상기 일방의 터치를 검출한 상기 제1 방향에 배치된 도체와 상기 동시 터치의 상기 타방의 터치를 검출한 상기 제2 방향에 배치된 도체를 동시에 활성화시켜서 신호 측정을 행하고, 상기 서로의 측정 결과의 비교에 제공하도록 한 것을 특징으로 하는 다터치 입력 장치.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 측정은 상기 도체 선택 회로를 통해 출력된 전류 신호에 기초하여 행해지고, 상기 2개의 동시 터치의 상기 일방의 터치를 검출한 상기 제1 방향에 배치된 도체와 상기 동시 터치의 상기 일방의 터치를 검출한 상기 제2 방향에 배치된 도체를 동시에 활성화시켜서 각각의 도체로부터의 신호를 전류 가산함과 아울러, 상기 2개의 동시 터치의 상기 일방의 터치를 검출한 상기 제1 방향에 배치된 도체와 상기 동시 터치의 상기 타방의 터치를 검출한 상기 제2 방향에 배치된 도체를 동시에 활성화시켜서 각각의 도체로부터의 신호를 전류 가산하기 위한 전류 가산 회로를 구비하고, 상기 전류 가산 회로로부터 출력되는 각각의 신호가 측정되고, 터치 식별 회로에서 서로 비교됨으로써 참의 터치인지 거짓의 터치인지를 식별하는 터치 식별 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 다터치 입력 장치.
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