KR101444548B1 - 터치 감지 방법 및 터치 감지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 감지 방법 및 터치 감지 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 오프셋 값을 교정하는 단계, 패널부로부터 감지 데이터를 획득하는 단계, 상기 감지 데이터와 상기 오프셋 값을 차분 연산하여 유효 데이터를 산출하는 단계, 상기 유효 데이터가 제1 임계값보다 크면, 상기 유효 데이터와 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하는 단계, 및 상기 상관 관계 값을 제2 임계값과 비교하여 상기 오프셋 값의 업데이트 여부 및 상기 유효 데이터의 필터링 여부를 결정하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법을 제공한다.

Description

터치 감지 방법 및 터치 감지 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SENSING TOUCH INPUT}
본 발명은 터치 입력을 판단함에 있어서, 감지 데이터와 오프셋 값의 차분 연산으로 얻은 유효 데이터를 임계값과 비교하고, 기준 데이터와 유효 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하는 단계를 통해 터치 스크린 교정 시에 발생하는 오류로 인한 터치 입력 판단의 오류를 방지하고, 터치 스크린 재교정에 필요한 기준을 제공할 수 있는 터치 감지 방법 및 장치에 관한 것이다.
터치스크린, 터치패드 등과 같은 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치에 부착되어 사용자에게 직관적인 입력 방법을 제공할 수 있는 입력 장치로서, 최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 네비게이션 등과 같은 다양한 전자 기기에 널리 적용되고 있다. 특히 최근 스마트폰에 대한 수요가 증가하면서, 제한된 면적에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 접촉 감지 장치로 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.
휴대용 기기에 적용되는 터치스크린은 터치 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구분할 수 있으며, 이 중 정전용량 방식은 상대적으로 수명이 길고 다양한 입력 방법과 제스처를 손쉽게 구현할 수 있는 장점으로 인해 그 적용 비율이 갈수록 높아지고 있다. 특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 멀티 터치 인터페이스를 구현하기가 용이하여 스마트폰 등의 기기에 폭넓게 적용된다.
정전용량 방식의 터치스크린은 일정한 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함하며, 터치 입력에 의해 정전용량 변화가 생성되는 복수의 노드가 상기 복수의 전극에 의해 정의된다. 2차원 평면에 분포하는 복수의 노드는, 터치 입력에 의해 자체 정전용량(Self-Capacitance) 또는 결합 정전용량(Mutual-Capacitance) 변화를 생성하며, 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화에 가중 평균 계산법 등을 적용하여 터치 입력의 좌표를 계산할 수 있다. 정확한 터치 입력의 좌표 계산을 위해서는 동작 환경에 따라 지속적으로 터치 입력 판단의 기준이 되는 오프셋 값을 정확히 설정해야 하며, 패널부에 존재하는 이물질과 사용자가 의도치 않은 터치 동작 등에 의해 오프셋 값이 잘못 설정되는 경우, 정작 사용자가 의도한 터치 입력이 잘못 인식될 수 있다.
인용발명1은 터치 센싱 시스템의 디지털 필터링 방법에 관한 것으로, 터치 데이터를 필터링하고, 필터링 결과에 따라 노이즈 레벨을 다시 조정하는 내용을 개시하고 있다. 인용발명2는 터치 스크린 장치의 구동 방법에 관한 것으로, 조도 또는 온도 등으로부터 노이즈 기준을 산정하고, 산정한 노이즈를 감지 데이터에서 제거하여 터치 입력을 판단하는 구성을 개시하고 있다. 그러나, 인용발명1, 2 모두 감지 데이터로부터 오프셋 값을 제거하여 산출한 유효 데이터와 기준 데이터의 상관 관계 값을 연산하고, 그 결과에 기초하여 오프셋 값의 업데이트 여부를 결정하는 내용은 개시하고 있지 않다.
한국공개특허공보 KR 10-2011-0128046 한국등록특허공보 KR 10-1030001-0000
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 감지 데이터에서 오프셋 값을 제거한 유효 데이터를 소정의 기준 데이터와 비교하여 상관 관계 값을 산출하고, 산출한 상관 관계 값을 임계값과 비교하여 오프셋 값의 업데이트 여부를 결정한다. 또한, 상관 관계 값과 무관하게 유효 데이터의 부호에 의해서도 오프셋 값의 업데이트 여부를 결정함으로써, 터치 입력 판단 시에 적용되는 오프셋 값이 동작 환경에 최적화되도록 설정할 수 있다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 오프셋 값을 교정하는 단계, 패널부로부터 감지 데이터를 획득하는 단계, 상기 감지 데이터와 상기 오프셋 값을 차분 연산하여 유효 데이터를 산출하는 단계, 상기 유효 데이터가 제1 임계값보다 크면, 상기 유효 데이터와 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하는 단계, 및 상기 상관 관계 값을 제2 임계값과 비교하여 상기 오프셋 값의 업데이트 여부 및 상기 유효 데이터의 필터링 여부를 결정하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 결정 단계는, 상기 상관 관계 값이 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 유효 데이터를 필터링하고 상기 오프셋 값을 업데이트하는 단계, 및 상기 상관 관계 값이 상기 제2 임계값보다 작으면, 상기 유효 데이터를 이용하여 터치 입력을 판단하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 유효 데이터의 부호에 따라 상기 오프셋 값의 업데이트 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 터치 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 유효 데이터의 부호가 음(-)이면, 상기 오프셋 값을 업데이트 하는 단계, 및 상기 유효 데이터의 부호가 양(+)이면, 상기 유효 데이터를 상기 제1 임계값과 비교하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 유효 데이터가 상기 제1 임계값보다 작으면, 상기 오프셋 값을 업데이트하는 단계를 더 포함하는 터치 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 기준 데이터는, 상기 감지 데이터가 가질 수 있는 값의 범위와, 상기 오프셋 값이 가질 수 있는 값의 범위를 나타내는 데이터인 터치 감지 방법을 제안한다.
한편, 본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 오프셋 값과, 패널부로부터 획득한 감지 데이터 각각에 적용되는 기준 데이터를 산출하는 기준 데이터 연산부, 상기 감지 데이터와 오프셋 값을 차분 연산하여 유효 데이터를 산출하는 유효 데이터 연산부, 및 상기 유효 데이터가 제1 임계값보다 크면, 상기 유효 데이터와 상기 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하는 연산부를 포함하고, 상기 연산부는 상기 상관 관계 값을 제2 임계값과 비교하여 상기 오프셋 값의 업데이트 여부 및 상기 유효 데이터의 필터링 여부를 결정하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부로부터 유효 데이터를 수신하여 터치 입력의 좌표, 개수, 및 상기 터치 입력에 따른 제스처 중 적어도 하나를 결정하는 터치 입력 판단부를 더 포함하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부는, 상기 상관 관계 값이 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 유효 데이터를 필터링하여 상기 터치 입력 판단부에 전송하고 상기 오프셋 값을 업데이트하며, 상기 상관 관계 값이 상기 제2 임계값보다 작으면 상기 유효 데이터를 그대로 상기 터치 입력 판단부에 전송하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 기준 데이터 연산부는, 터치 입력이 상기 패널부에 인가되지 않은 상태에서 상기 오프셋 값이 가질 수 있는 값의 범위와, 상기 패널부로부터 획득한 감지 데이터가 가질 수 있는 값의 범위에 기초하여 상기 기준 데이터를 산출하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부는, 상기 유효 데이터의 부호가 음(-)이면, 상기 오프셋 값을 업데이트하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부는, 상기 유효 데이터의 부호가 양(+)이고 상기 유효 데이터가 상기 제1 임계값보다 작으면, 상기 오프셋 값을 업데이트하고, 상기 유효 데이터의 부호가 양(+)이고 상기 유효 데이터가 상기 제1 임계값보다 크면, 상기 유효 데이터와 상기 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 패널부에 포함되는 복수의 노드 중 적어도 일부에 소정의 구동 신호를 인가하는 구동 회로부, 및 상기 구동 신호가 인가된 적어도 일부의 노드로부터 상기 감지 데이터를 획득하는 감지 회로부를 더 포함하는 터치 감지 장치를 제안한다.
한편, 본 발명의 제3 기술적인 측면에 따르면, 제1축 방향으로 연장되는 복수의 제1전극, 상기 제1축과 교차하는 제2축 방향으로 연장되는 복수의 제2전극, 및 상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극 사이에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하는 컨트롤러 집적 회로를 포함하고, 상기 컨트롤러 집적 회로는, 상기 정전용량 변화로부터 생성되는 감지 데이터에서 오프셋 값을 차감하여 유효 데이터를 획득하고, 상기 유효 데이터가 제1 임계값보다 크면 상기 유효 데이터와 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하며, 상기 상관 관계 값을 제2 임계값과 비교하여 상기 유효 데이터의 필터링 여부를 결정하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 컨트롤러 집적 회로는, 상기 유효 데이터의 부호가 음(-)이면, 상기 오프셋 값을 업데이트하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 컨트롤러 집적 회로는, 상기 유효 데이터의 부호가 양(+)이고 상기 유효 데이터가 상기 제1 임계값보다 작으면, 상기 오프셋 값을 업데이트하고, 상기 유효 데이터의 부호가 양(+)이고 상기 유효 데이터가 상기 제1 임계값보다 크면, 상기 유효 데이터와 상기 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 컨트롤러 집적 회로는, 상기 상관 관계 값이 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 오프셋 값을 업데이트하고 상기 유효 데이터를 필터링하여 터치 입력을 판단하며, 상기 상관 관계 값이 상기 제2 임계값보다 작으면 상기 유효 데이터를 그대로 이용하여 터치 입력을 판단하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 컨트롤러 집적 회로는, 상기 유효 데이터에 기초하여 터치 입력의 좌표, 개수, 및 상기 터치 입력에 따른 제스처 중 적어도 하나를 결정하는 터치 감지 장치를 제안한다.
본 발명에 따르면, 오프셋 값이 제거된 유효 데이터를 제1 임계값보다 크면 유효 데이터와 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하여 이를 제2 임계값과 비교한다. 상관 관계 값이 제2 임계값보다 크면, 터치 스크린의 초기 교정에 오류가 발생한 것으로 판단하여 유효 데이터를 필터링하고 오프셋 값을 업데이트한다. 즉, 유효 데이터에 기초하여 초기 터치 스크린 교정시에 설정된 오프셋 값의 오류를 검출함으로써, 동작 환경에 최적화된 값으로 오프셋 값을 정확히 설정할 수 있고, 그로부터 터치 오류를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치에 포함될 수 있는 터치스크린 패널부를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 방법을 설명하는 데에 제공되는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치의 동작을 설명하는 데에 제공되는 그래프이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기(100)는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치(110), 입력부(120), 음성 출력을 위한 오디오부(130) 등을 포함하며, 디스플레이 장치(110)와 일체화되어 터치 감지 장치를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모바일 기기 같은 경우 터치 장치가 디스플레이 장치에 일체화되어 구비되는 것이 일반적이며, 터치 감지 장치는 디스플레이 장치가 표시하는 화면이 투과할 수 있을 정도로 높은 빛 투과율을 가져야 한다. 따라서 터치 감지 장치는 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide) 등과 같이 투명한 필름 재질의 베이스 기판에 투명하고 전기 전도성을 갖는 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube), 또는 그라핀(Graphene)과 같은 물질로 감지 전극을 형성함으로써 구현될 수 있다. 디스플레이 장치의 베젤 영역에는 투명 전도성 물질로 형성된 감지 전극과 연결되는 배선 패턴이 배치되며, 배선 패턴은 베젤 영역에 의해 시각적으로 차폐되므로 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 금속 물질로도 형성이 가능하다.
물론, 본 발명에 따른 터치 감지 장치는 정전용량 방식에 따라 동작하는 것을 가정하므로, 소정의 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 또한 복수의 전극에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하기 위한 정전용량 감지 회로와, 정전용량 감지 회로의 출력 신호를 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환 회로, 디지털 값으로 변환된 데이터를 이용하여 터치 입력을 판단하는 연산 회로 등을 포함할 수 있다. 이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치 및 그 동작 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치에 포함될 수 있는 터치스크린 패널부를 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치스크린(200)은 기판(210), 기판(210) 상에 마련되는 복수의 감지 전극(220, 230)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않았으나, 복수의 감지 전극(220, 230) 각각은 배선 및 본딩 패드를 통해 기판(210)의 일단에 부착되는 회로 기판의 배선 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판에는 컨트롤러 집적회로가 실장되어 복수의 감지 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 터치 입력을 판단할 수 있다.
터치스크린 장치의 경우, 기판(210)은 감지 전극(220, 230)이 형성되기 위한 투명한 기판일 수 있으며, PI(Polyimide), PMMA(Polymethylmethacrylate), PET(Polyethyleneterephthalate), PC(Polycarbonate)과 같은 플라스틱 재료, 또는 강화 글라스(tempered glass)로 마련될 수 있다. 또한, 감지 전극(220, 230)이 형성되는 영역 이외에, 감지 전극(220, 230)과 연결되는 배선이 마련되는 영역에 대해서는 통상 불투명한 금속 물질로 형성되는 배선을 시각적으로 차폐하기 위한 소정의 인쇄 영역이 기판(210)에 형성될 수 있다.
복수의 감지 전극(220, 230)은 기판(210)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 터치스크린 장치의 경우 투명하고 전도성을 갖는 ITO(Indium Tin-Oxide), IZO(Indium Zinc-Oxide), ZnO(Zinc Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), 그라핀 계열 물질 등으로 형성될 수 있다. 도 2에는 마름모, 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 감지 전극(220, 230)이 도시되었으나, 이 외에 직사각형, 삼각형 등의 다양한 다각형 형상의 패턴을 가질 수 있음은 물론이다.
복수의 감지 전극(220, 230)은 X 축 방향으로 연장되는 제1 전극(220)과, Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극(230)을 포함한다. 제1 전극(220)과 제2 전극(230)은 기판(210)의 양면에 마련되거나, 또는 서로 다른 기판(210)에 마련되어 교차될 수 있으며, 기판(210)의 일면에 모두 마련되는 경우에는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)의 교차 지점에 부분적으로 소정의 절연층을 형성할 수 있다.
복수의 감지 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 터치 입력을 감지하는 장치는, 터치 입력에 의해 복수의 감지 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하고 그로부터 터치 입력을 감지한다. 제1 전극(220)은 컨트롤러 집적 회로에서 D1~D8로 정의되는 채널에 연결되어 소정의 구동 신호를 인가받을 수 있으며, 제2 전극(230)은 S1~S8로 정의되는 채널에 연결되어 접촉 감지 장치가 감지 신호를 검출하는 데에 이용될 수 있다. 이때, 컨트롤러 집적 회로는 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화를 감지 신호로 검출할 수 있으며, 제1 전극(220) 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 제2 전극(230)에서 동시에 정전용량 변화를 검출하는 방식으로 동작할 수 있다. 즉, M 개의 제1 전극(220)과 N 개의 제2 전극(230)이 구비되는 경우, 컨트롤러 집적 회로는 터치 입력 판단을 위해 총 M x N 개의 정전용량 변화 데이터를 검출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치를 도시한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 감지 장치는 패널부(310), 구동 회로부(320), 감지 회로부(330), 신호 변환부(340), 및 연산부(350)를 포함한다. 패널부(310)는 제1축 - 도 3의 가로 방향 - 방향으로 연장되는 m 개의 제1 전극과, 제1축에 교차하는 제2축 - 도 3의 세로 방향 - 방향으로 연장되는 n 개의 제2 전극을 포함하며, 제1 전극과 제2 전극이 교차하는 복수의 노드에서 정전용량 변화 C11~Cmn가 생성된다. 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화 C11~Cmn은 구동 회로부(320)에 의해 제1 전극에 인가되는 구동 신호에 의해 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화일 수 있다. 한편, 구동 회로부(320), 감지 회로부(330), 신호 변환부(340), 및 연산부(350)는 하나의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다.
구동 회로부(320)는 패널부(310)의 제1 전극에 소정의 구동 신호를 인가한다. 구동 신호는 소정 주기와 진폭을 갖는 구형파(Square Wave), 사인파(Sine Wave), 삼각파(Triangle Wave) 등일 수 있으며, 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 인가될 수 있다. 도 3에는 구동 신호를 생성 및 인가하기 위한 회로가 복수의 제1 전극 각각에 개별적으로 연결되는 것으로 도시하였으나, 하나의 구동 신호 생성 회로를 구비하고 스위칭 회로를 이용하여 복수의 제1 전극 각각에 구동 신호를 인가하는 구성 또한 가능함은 물론이다. 또한, 모든 제1 전극에 동시에 구동 신호를 인가하거나 일부의 제1 전극에만 선택적으로 구동 신호를 인가하여 단순히 터치 입력의 유/무만을 감지하는 방식으로 동작할 수도 있다.
감지 회로부(330)는 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화 C11~Cmn을 감지하기 위한 적분 회로를 포함할 수 있으며, 적분 회로는 복수의 제2 전극에 연결될 수 있다. 적분 회로는 적어도 하나의 연산 증폭기와 소정 용량을 갖는 커패시터 C1을 포함할 수 있으며, 연산 증폭기의 반전 입력단이 제2 전극과 연결되어 정전용량 변화 C11~Cmn을 전압 신호 등와 같은 아날로그 신호로 변환, 출력한다. 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하는 경우, 복수의 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 동시에 검출할 수 있으므로, 적분 회로는 제2 전극의 갯수 n개 만큼 구비될 수 있다.
신호 변환부(340)는 적분 회로가 생성하는 아날로그 신호로부터 디지털 신호 SD를 생성한다. 일례로, 신호 변환부(340)는 전압 형태로 감지 회로부(330)가 출력하는 아날로그 신호가 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter) 회로 또는 감지 회로부(330)가 출력하는 아날로그 신호의 레벨이 소정 시간 동안 변화하는 양을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 회로를 포함할 수 있다. 연산부(350)는 디지털 신호 SD를 이용하여 패널부(310)에 인가된 터치 입력을 판단한다. 일실시예로, 연산부(350)는 패널부(310)에 인가된 터치 입력의 갯수, 좌표, 제스처 동작 등을 판단할 수 있다.
연산부(350)가 터치 입력을 판단하는 데에 기초가 되는 디지털 신호 SD는 정전용량 변화 C11~Cmn을 수치화한 데이터일 수 있으며, 특히 터치 입력이 발생하지 않은 경우와 터치 입력이 발생한 경우의 정전용량 차이를 나타내는 데이터일 수 있다. 통상적으로 정전용량 방식의 터치 감지 장치에서, 전도성 물체가 접촉된 영역은 접촉이 발생하지 않은 영역에 비해 정전용량이 감소하는 것으로 나타난다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 방법을 설명하는 데에 제공되는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 감지 방법은 패널부(310)를 교정하는 것으로 시작된다(S400). 앞서 설명한 바와 같이, 터치 입력이 패널부(310)에 인가되었을 때의 감지 데이터는, 터치 입력이 인가되지 않은 경우를 가정하여 결정되는 오프셋 값과, 터치 입력이 인가되었을 때 획득한 감지 데이터의 차이 값으로 주어진다. 따라서, 주기적으로, 또는 패널부(310)의 동작 환경이 바뀌었다고 판단되는 경우에 패널부(310)를 교정(calibration)하여 오프셋 값을 갱신 또는 유지할 수 있다.
교정 이후 터치 감지 장치는 패널부(310)로부터 감지 데이터를 획득한다(S405). 감지 데이터를 획득하기 위해 구동 회로부(320)가 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 구동 신호가 인가된 제1 전극과 교차하는 복수의 제2 전극으로부터 감지 회로부(330)가 정전용량 변화를 검출할 수 있다. 감지 회로부(330)는 적분 회로를 이용하여 아날로그 신호 형태로 정전용량 변화를 검출하며, 감지 회로부(330)가 출력하는 아날로그 신호는 신호 변환부(340)에 의해 디지털 신호 SD로 변환된다. 연산부(350)는 디지털 신호 SD를 감지 데이터로 이용하여 터치 입력을 판단할 수 있다.
감지 데이터를 획득하면, 연산부(350)는 감지 데이터로부터 오프셋 값을 차감하여 유효 데이터를 산출한다(S410). 감지 데이터로부터 차감되는 오프셋 값은 패널부(310)를 교정할 때 결정된 값으로서 연산부(350)는 S410 단계에서 산출한 유효 데이터의 부호를 우선 판단한다(S415).
S415 단계에서 유효 데이터가 음(-)의 부호인 것으로 판단되면, 이는 오프셋 값이 잘못 설정되어 있는 경우이므로, 연산부(350)는 오프셋 값을 갱신한다. 이하, 유효 데이터의 부호가 음(-)에 해당하는 경우를, 도 6의 그래프를 참조하여 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면 총 3개의 그래프가 도시되어 있다. 제1 그래프(610)는 사용자의 터치 입력이 인가되어 있는 동안, 예를 들어 손가락이 패널부(310)에 접촉되어 있는 동안에 패널부(310)에 대한 교정 작업이 실행된 경우에 해당할 수 있다. 따라서, 제1 그래프(610)에 도시된 그래프에 나타난 데이터가 오프셋 값으로 설정된다.
한편, 제2 그래프(620)는, 제1 그래프(610)와 같은 형태로 오프셋 값이 설정된 이후, 패널부(310)에 접촉되어 있던 손가락이 패널부(310)로부터 떨어졌을 때 얻을 수 있는 감지 데이터이다. 앞서 설명한 바와 같이, 패널부(310)에 손가락 등의 도전성 물체가 접촉되면 도전성 물체로 정전용량이 빠져나가게 되고, 결국 도전성 물체가 접촉한 주변 영역에서 데이터 값이 감소하는 형태로 감지 데이터를 얻게 된다.
그러나 도 6에서는 손가락 등의 물체가 패널부(310)에 접촉되어 있는 동안 교정 작업이 실행되어 제1 그래프(610)와 같이 오프셋 값이 설정되는 경우를 가정하였으므로, 손가락이 패널부(310)로부터 떨어졌을 때 손가락이 원래 접촉되어 있던 영역과 그 주변에서 제2 그래프(620)와 같이 데이터 값이 상승하게 된다. 결국, 오프셋 값과 감지 데이터 사이의 차분 연산으로 얻을 수 있는 유효 데이터는 제3 그래프(630)와 같이 정상적인 터치 동작의 역방향, 즉, 음(-)의 부호를 갖는 경우로 나타난다.
본 발명에서 제안하는 터치 감지 장치 또는 터치 감지 방법에서는, 이와 같이 유효 데이터가 음(-)의 부호를 갖는 경우에 패널부(310)를 다시 교정하거나, 또는 오프셋 값을 업데이트하여 터치 입력 판단의 오류를 방지한다. 도 4의 흐름도에 나타낸 바와 같이, S415 단계에서 유효 데이터가 음(-)의 부호를 갖는 것으로 판단되면, 별다른 터치 입력 판단 없이 오프셋 값을 업데이트한다(S440).
반면, S415 단계에서 유효 데이터가 양(+)의 부호를 갖는 것으로 판단되면, 연산부(350)는 오프셋 값을 그대로 유지하는 한편(S445), 유효 데이터 값을 제1 임계값과 비교한다(S420). 이때, 제1 임계값은 유효 데이터가 실제 터치 입력에 의해 생성된 데이터인지 여부를 판단하기 위한 기준 값일 수 있다.
S420 단계의 판단 결과, 유효 데이터가 제1 임계값보다 작은 것으로 판단되면, 연산부(350)는 오프셋 값을 갱신한다(S440). 유효 데이터가 제1 임계값보다 작은 경우는, 실제 터치 입력이 아닌 노이즈 혹은 외부로부터 패널부(310)에 떨어진 이물질 등으로 인해 감지 데이터가 생성된 경우에 해당하므로, 연산부(350)는 오프셋 값을 갱신한다.
반면, S420 단계의 판단 결과, 유효 데이터가 제1 임계값보다 큰 것으로 판단되면, 연산부(350)는 유효 데이터와 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산한다(S425). 기준 데이터는 패널부(310)로부터 획득한 감지 데이터와 동일한 데이터일 수 있다.
유효 데이터와 기준 데이터 사이의 상관 관계 값이 산출되면, 연산부(350)는 이 상관 관계 값을 제2 임계값과 비교한다(S430). 상관 관계 값이 제2 임계값보다 작으면, 연산부(350)는 S410 단계에서 산출한 유효 데이터가 이물질의 잔상 등에 기인한 것이라 판단하여 유효 데이터를 필터링하는 한편, 오프셋 값을 갱신할 수 있다(S450). 반면, 상관 관계 값이 제2 임계값보다 크면, 연산부(350)는 S410 단계에서 산출한 유효 데이터를 그대로 MCU(마이크로 컨트롤러 유닛)에 전송한다(S435). MCU는 수신한 유효 데이터를 이용하여 터치 입력의 개수, 좌표, 및 제스처 등을 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 감지 장치(500)는 패널부(510), 감지 회로부(520), 기준 데이터 연산부(530), 유효 데이터 연산부(540), 및 연산부(550) 등을 포함할 수 있다. MCU(560)는 연산부(550) 후단에 배치되어 연산부(550)가 전송하는 유효 데이터를 이용하여 터치 입력의 개수, 좌표, 제스처 등을 판단할 수 있다.
패널부(510)에 포함되는 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화는 감지 회로부(520)에 의해 감지 데이터로 검출되어 기준 데이터 연산부(530) 및 유효 데이터 연산부(540)로 전달된다. 이 때, 기준 데이터 연산부(530)에서 생성되는 기준 데이터는 감지 데이터와 동일할 수 있다.
유효 데이터 연산부(540)는 오프셋 값과 감지 데이터 사이의 차분 연산을 통해 유효 데이터를 산출한다. 연산부(550)는 산출된 유효 데이터의 부호가 양(+)인지 음(-)인지 여부를 판단하여 현재 획득한 감지 데이터가 정상적인 터치 입력에 의해 생성된 것인지를 판단한다. 앞서 설명한 바와 같이, 유효 데이터가 음(-)의 부호를 가지면, 연산부(550)는 오프셋 값을 갱신할 수 있다.
반면, 유효 데이터가 양(+)의 부호를 가지면, 기준 데이터 연산부(530)로부터 기준 데이터를 전달받아 유효 데이터와 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 계산한다.
연산부(550)는 상관 관계 값을 임계값과 비교하고, 상관 관계 값이 임계값보다 작으면, 산출한 유효 데이터가 이물질의 잔상 등에 기인한 것이라 판단하여 유효 데이터를 필터링하는 한편, 오프셋 값을 갱신한다. 반면, 상관 관계 값이 임계값보다 크면, 별다른 필터링 동작 없이 유효 데이터를 MCU(560)로 전송한다. MCU(560)는 연산부(550)로부터 전송받은 유효 데이터를 이용하여 터치 입력을 최종 판단한다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
310 : 패널부
320 : 구동 회로부
330 : 감지 회로부
340 : 신호 변환부
350 : 연산부

Claims (18)

  1. 오프셋 값을 교정하는 단계;
    패널부로부터 감지 데이터를 획득하는 단계;
    상기 감지 데이터와 상기 오프셋 값을 차분 연산하여 유효 데이터를 산출하는 단계;
    상기 유효 데이터가 제1 임계값보다 크면, 상기 유효 데이터와 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하는 단계; 및
    상기 상관 관계 값을 제2 임계값과 비교하여 상기 오프셋 값의 업데이트 여부 및 상기 유효 데이터의 필터링 여부를 결정하는 단계; 를 포함하는 터치 감지 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결정 단계는,
    상기 상관 관계 값이 상기 제2 임계값보다 작으면, 상기 유효 데이터를 필터링하고 상기 오프셋 값을 업데이트하는 단계; 및
    상기 상관 관계 값이 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 유효 데이터를 이용하여 터치 입력을 판단하는 단계; 를 포함하는 터치 감지 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유효 데이터의 부호에 따라 상기 오프셋 값의 업데이트 여부를 결정하는 단계; 를 더 포함하는 터치 감지 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유효 데이터의 부호가 음(-)이면, 상기 오프셋 값을 업데이트 하는 단계; 및
    상기 유효 데이터의 부호가 양(+)이면, 상기 유효 데이터를 상기 제1 임계값과 비교하는 단계; 를 포함하는 터치 감지 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유효 데이터가 상기 제1 임계값보다 작으면, 상기 오프셋 값을 업데이트하는 단계; 를 더 포함하는 터치 감지 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기준 데이터는 상기 감지 데이터와 동일한 데이터인 터치 감지 방법.
  7. 패널부로부터 획득한 감지 데이터에 적용되는 기준 데이터를 산출하는 기준 데이터 연산부;
    상기 감지 데이터와 오프셋 값을 차분 연산하여 유효 데이터를 산출하는 유효 데이터 연산부; 및
    상기 유효 데이터가 제1 임계값보다 크면, 상기 유효 데이터와 상기 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하는 연산부; 를 포함하고,
    상기 연산부는 상기 상관 관계 값을 제2 임계값과 비교하여 상기 오프셋 값의 업데이트 여부 및 상기 유효 데이터의 필터링 여부를 결정하는 터치 감지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연산부로부터 유효 데이터를 수신하여 터치 입력의 좌표, 개수, 및 상기 터치 입력에 따른 제스처 중 적어도 하나를 결정하는 터치 입력 판단부; 를 더 포함하는 터치 감지 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 상관 관계 값이 상기 제2 임계값보다 작으면, 상기 유효 데이터를 필터링하여 상기 터치 입력 판단부에 전송하고 상기 오프셋 값을 업데이트하며,
    상기 상관 관계 값이 상기 제2 임계값보다 크면 유효 데이터를 그대로 상기 터치 입력 판단부에 전송하는 터치 감지 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 기준 데이터는 상기 감지 데이터와 동일한 데이터인 터치 감지 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 유효 데이터의 부호가 음(-)이면, 상기 오프셋 값을 업데이트하는 터치 감지 장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 유효 데이터의 부호가 양(+)이고 상기 유효 데이터가 상기 제1 임계값보다 작으면, 상기 오프셋 값을 업데이트하고,
    상기 유효 데이터의 부호가 양(+)이고 상기 유효 데이터가 상기 제1 임계값보다 크면, 상기 유효 데이터와 상기 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하는 터치 감지 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 패널부에 포함되는 복수의 노드 중 적어도 일부에 소정의 구동 신호를 인가하는 구동 회로부; 및
    상기 구동 신호가 인가된 적어도 일부의 노드로부터 상기 감지 데이터를 획득하는 감지 회로부; 를 더 포함하는 터치 감지 장치.
  14. 제1축 방향으로 연장되는 복수의 제1전극;
    상기 제1축과 교차하는 제2축 방향으로 연장되는 복수의 제2전극; 및
    상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극 사이에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하는 컨트롤러 집적 회로; 를 포함하고,
    상기 컨트롤러 집적 회로는, 상기 정전용량 변화로부터 생성되는 감지 데이터에서 오프셋 값을 차감하여 유효 데이터를 획득하고, 상기 유효 데이터가 제1 임계값보다 크면 상기 유효 데이터와 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하며,
    상기 상관 관계 값을 제2 임계값과 비교하여 상기 유효 데이터의 필터링 여부를 결정하는 터치 감지 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 컨트롤러 집적 회로는,
    상기 유효 데이터의 부호가 음(-)이면, 상기 오프셋 값을 업데이트하는 터치 감지 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 컨트롤러 집적 회로는,
    상기 유효 데이터의 부호가 양(+)이고 상기 유효 데이터가 상기 제1 임계값보다 작으면, 상기 오프셋 값을 업데이트하고,
    상기 유효 데이터의 부호가 양(+)이고 상기 유효 데이터가 상기 제1 임계값보다 크면, 상기 유효 데이터와 상기 기준 데이터 사이의 상관 관계 값을 연산하는 터치 감지 장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 컨트롤러 집적 회로는,
    상기 상관 관계 값이 상기 제2 임계값보다 작으면, 상기 오프셋 값을 업데이트하고 상기 유효 데이터를 필터링하고,
    상기 상관 관계 값이 상기 제2 임계값보다 크면 상기 유효 데이터를 이용하여 터치 입력을 판단하는 터치 감지 장치.
  18. 제14항에 있어서, 상기 컨트롤러 집적 회로는,
    상기 유효 데이터에 기초하여 터치 입력의 좌표, 개수, 및 상기 터치 입력에 따른 제스처 중 적어도 하나를 결정하는 터치 감지 장치.
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