KR101444549B1 - 터치 감지 방법 및 터치 감지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 패널부로부터 획득한 감지 데이터를 소정의 기준에 따라 복수의 그룹으로 분류하는 단계, 상기 복수의 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 변화량이 제1 임계값보다 작은 일부 그룹을 선택하는 단계, 상기 일부 그룹 각각에 대한 대표값을 산출하는 단계, 및 상기 대표값의 변화량을 제2 임계값과 비교하여 노이즈 제거 방법을 결정하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법을 제안한다.

Description

터치 감지 방법 및 터치 감지 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SENSING TOUCH INPUT}
본 발명은 패널부로부터 획득한 감지 데이터를 분석하여 터치 입력 판단에 영향을 미치는 노이즈 성분을 판단하고, 그로부터 필터의 특성 및 구동 신호의 주파수 등을 조절함으로써 터치 스크린에 유입되는 노이즈 성분을 효과적으로 제거 또는 회피할 수 있는 터치 감지 방법 및 터치 감지 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 터치스크린에 유입되는 노이즈 성분의 원인을 정확히 분석하고, 찾아낸 노이즈 성분의 원인에 최적화된 노이즈 제거/회피 알고리즘을 선택하여 적용할 수 있어야 한다.
인용발명1은 소프트 터치를 이용한 디스플레이 기기의 동작 방법에 관한 것으로, 터치 센서로부터 획득한 커패시턴스 값의 평균값을 계산한 후, 평균값이 동작 범위에 포함되는 경우에 해당 명령을 실행하는 내용을 개시하고 있다. 인용발명2는 동적 주파수 변조를 이용하는 터치 센서 칩에 관한 것으로, 호핑 시퀀스(hopping sequence)에 따라 구동 주파수를 호핑하는 내용을 개시하고 있다. 그러나, 인용발명1, 2 모두 감지 데이터를 복수의 그룹으로 나눠서 그 중 특정 조건을 만족하는 일부 그룹을 선택하고, 선택한 그룹 각각의 대표값 변화에 따라 필터 특성을 바꾸거나, 구동 신호의 주파수를 변경하는 내용은 개시하고 있지 않다.
한국공개특허공보 KR 10-2011-0054271 한국공개특허공보 KR 10-2011-0061798
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 패널부로부터 획득한 감지 데이터를 복수의 그룹으로 분류하고, 그 중 특정 조건을 만족하는 일부의 그룹을 선택하여 선택한 각 그룹의 대표값을 계산한다. 계산한 대표값의 변화량을 소정의 임계값과 비교하여 노이즈 성분의 특성을 분석하고, 그로부터 노이즈 회피/제거를 위한 최적의 방법을 선택할 수 있다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 패널부로부터 획득한 감지 데이터를 소정의 기준에 따라 복수의 그룹으로 분류하는 단계, 상기 복수의 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 변화량이 제1 임계값보다 작은 일부 그룹을 선택하는 단계, 상기 일부 그룹 각각에 대한 대표값을 산출하는 단계, 및 상기 대표값의 변화량을 제2 임계값과 비교하여 노이즈 제거 방법을 결정하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 제1 임계값보다 큰 변화량을 갖는 감지 데이터를 포함하는 나머지 그룹에 대해서, 상기 나머지 그룹에 포함되는 감지 데이터가 터치 입력에 의해 생성된 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 터치 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 대표값 산출 단계는, 상기 일부 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 중간 값, 및 평균 값 중 어느 하나를 상기 대표값으로 산출하는 터치 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 결정 단계는, 상기 대표값의 변화량이 상기 제2 임계값보다 작으면, 상기 감지 데이터를 필터링하는 필터의 특성을 조절하는 단계, 및 상기 대표값의 변화량이 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 패널부에 인가되는 구동 신호의 주파수를 변경하고 상기 필터를 초기화하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 결정 단계는, 상기 대표값의 변화량에 기초하여 상기 구동 신호의 주파수를 결정하는 터치 감지 방법을 제안한다.
한편, 본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 패널부에 포함되는 복수의 노드로부터 감지 데이터를 획득하는 감지 회로부, 및 상기 감지 데이터에 기초하여 터치 입력을 판단하는 연산부를 포함하고, 상기 연산부는 상기 감지 데이터를 복수의 그룹으로 분류하고, 상기 복수의 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 변화량을 제1 임계값과 비교하여 상기 제1 임계값보다 작은 변화량을 갖는 감지 데이터를 포함하는 일부 그룹을 선택하고, 상기 일부 그룹 각각에 대해 대표값을 산출하고, 상기 대표값의 변화량을 제2 임계값과 비교하여 노이즈 제거 방법을 결정하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부는, 상기 복수의 노드를 제1축 방향에 따라 복수의 그룹으로 분류하고, 상기 제1축은 상기 패널부에 인가되는 구동 신호의 전달 방향과 평행한 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부는, 상기 대표값의 변화량이 상기 제2 임계값보다 작으면, 상기 감지 데이터를 필터링하는 필터의 특성을 조절하고, 상기 대표값의 변화량이 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 패널부에 인가되는 구동 신호의 주파수를 변경하고 상기 필터를 초기화하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부는, 상기 대표값의 변화량에 기초하여 상기 구동 신호의 주파수를 결정하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부는, 상기 일부 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 중간 값, 및 평균 값 중 어느 하나를 상기 대표값으로 산출하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부는, 상기 제1 임계값보다 큰 변화량을 갖는 감지 데이터를 포함하는 나머지 그룹에 대해서, 상기 나머지 그룹에 포함되는 감지 데이터가 터치 입력에 의해 생성된 것으로 판단하는 터치 감지 장치를 제안한다.
한편, 구동 신호를 인가받는 복수의 제1전극, 상기 복수의 제1 전극과 교차하는 복수의 제2전극, 및 복수의 감지 채널을 통해 상기 복수의 제2전극으로부터 감지 데이터를 획득하는 컨트롤러 집적 회로를 포함하고, 상기 컨트롤러 집적 회로는, 상기 감지 데이터를 상기 구동 신호가 인가되는 복수의 제1 전극에 따라 복수의 그룹으로 분류하고, 상기 복수의 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 변화량을 제1 임계값과 비교하여 상기 제1 임계값보다 작은 변화량을 갖는 감지 데이터를 포함하는 일부 그룹을 선택하며, 상기 일부 그룹 각각에 대해 대표값을 산출하고, 상기 대표값의 변화량을 제2 임계값과 비교하여 노이즈 제거 방법을 결정하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 컨트롤러 집적 회로는, 상기 대표값의 변화량이 상기 제2 임계값보다 작으면, 상기 감지 데이터를 필터링하는 필터의 특성을 조절하고, 상기 대표값의 변화량이 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 패널부에 인가되는 구동 신호의 주파수를 변경하고 상기 필터를 초기화하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 컨트롤러 집적 회로는, 상기 일부 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 중간 값, 및 평균 값 중 어느 하나를 상기 대표값으로 산출하는 터치 감지 장치를 제안한다.
본 발명에 따르면, 감지 데이터를 복수의 그룹으로 분류하고, 복수의 그룹 중에서 특정 조건을 만족하는 일부의 그룹을 선택하여 선택한 그룹 각각의 대표값을 계산한다. 계산한 대표값의 변화량을 소정의 임계값과 비교하고 그 결과에 따라 노이즈 성분의 특성을 분석함으로써, 서로 다른 원인에 의해 발생한 노이즈 성분을 가장 효율적으로 회피 혹은 제거할 수 있는 노이즈 제거 방법을 선택적으로 적용할 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 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 컨트롤러 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.
연산부(350)는 디지털 신호 SD에 포함된 노이즈 성분을 효율적으로 제거하기 위해 필터를 적용하거나, 혹은 구동 회로부(320)에 패널부(310)에 인가하는 구동 신호의 특성을 변경할 수 있다. 연산부(350)가 디지털 신호 SD에 어떤 필터를 적용할지, 필터의 계수를 어떤 값으로 설정할지, 구동 신호의 주파수 및 레벨을 어떻게 설정할지 여부는 패널부(310)에 유입되는 노이즈 성분의 특성에 의해 결정될 수 있다.
노이즈 성분의 특성을 결정하기 위해, 연산부(350)는 디지털 신호 SD를 복수의 그룹으로 분류하고 각 그룹 내에 포함되는 디지털 신호 SD의 변화량(variation), 혹은 평균 값 등을 계산한다. 계산한 변화량이나 평균 값을 제1 임계값과 비교하고, 제1 임계값보다 큰 변화량이나 평균 값을 갖는 그룹에 대해서는, 사용자에 의해 실제로 터치 입력이 인가된 것으로 가정하여 이후의 연산에서 제외할 수 있다.
제1 임계값보다 작은 변화량, 또는 평균 값을 갖는 그룹에 대해서는, 해당 그룹에 포함되는 디지털 신호 SD에 대한 대표값을 계산한다. 연산부(350)는 계산한 대표값을 제2 임계값과 비교하고 그에 따라 필터 적용, 구동 신호의 주파수 호핑(frequency hopping) 등과 같은 노이즈 제거 방법을 결정할 수 있다. 이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 더욱 자세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 방법을 설명하는 데에 제공되는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 감지 방법은 연산부(350)가 패널부(310)로부터 감지 데이터를 획득하는 것으로 시작된다(S40). 도 3에서 설명한 바와 같이, 구동 회로부(320)가 패널부(310)의 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 감지 회로부(330)가 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하여 감지 데이터를 생성할 수 있다.
연산부(350)는 획득한 감지 데이터를 복수의 그룹으로 분류한다(S41). 복수의 그룹으로 분류하기 위한 기준은 여러가지일 수 있으며, 간단하게는 구동 신호가 인가되는 제1 전극 별로 감지 데이터를 분류할 수 있다. 예를 들어, X1~X10의 총 10개의 제1 전극과, Y1~Y8의 총 8개의 제2 전극이 패널부(310)에 포함되는 경우를 가정하면, 패널부(310)에 대한 1회 스캔 및 감지 데이터 획득 동작이 완료될 때마다 연산부(350)는 80개의 노드로부터 80개의 감지 데이터를 얻을 수 있다. 이때, 연산부(350)는 80개의 감지 데이터를 10개의 그룹으로 분류할 수 있는데, 10개의 그룹 각각엔 8개의 감지 데이터가 포함되며, 동일한 그룹에 포함되는 8개의 감지 데이터는 특정 제1 전극에 구동 신호가 인가되었을 때 제2 전극으로부터 획득한 감지 데이터에 해당한다.
감지 데이터가 분류되면, 연산부(350)는 각 그룹에 포함되는 감지 데이터의 변화량을 계산하고(S42), 이를 제1 임계값과 비교한다(S43). 위에서 가정한 10개의 제1 전극과 8 개의 제2 전극을 예로 들어 설명하면, 각 그룹에 포함되는 감지 데이터의 변화량은 10개의 그룹 각각에 포함되는 8개의 감지 데이터의 최대 값과 최소 값 사이의 편차일 수 있다. 이하, 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치의 동작을 설명하는 데에 제공되는 그래프이다.
도 5에서 첫 번째 그래프는, 터치 입력이 인가되지 않은 상태에서 각 제1 전극 별로 얻은 감지 데이터를 나타낸다. 터치 입력이 인가되지 않은 상태이므로, 복수의 제1 전극 각각의 레퍼런스(reference) 값에 따라 차이가 발생하지만, 동일한 제1 전극 - X 축에서 동일한 값 - 에 대해서 획득한 감지 데이터는 큰 편차를 나타내지 않는다. 즉, 도 5의 첫 번째 그래프에서 부호 ①로 표시된 편차가 S42 단계에서 연산부(350)가 연산하는 “각 그룹에 포함되는 감지 데이터의 변화량”에 해당할 수 있다.
도 5에서 두 번째 그래프는, 터치 입력이 인가된 상태에서 각 제2 전극 별로 얻은 감지 데이터를 나타낸다. 터치 입력이 인가된 상태이므로, 도 5에 도시된 바와 같이 일부 제2 전극에서는 감지 데이터가 매우 큰 편차를 나타낸다. 도 5의 두 번째 그래프에서와 같이 제1 임계값보다 큰 편차를 나타내는 감지 데이터가 포함되는 그룹은, 본 실시예에서 제안하는 터치 감지 방법의 이후 단계의 적용에서 제외된다.
S43 단계에서 계산된 변화량이 제1 임계값보다 작으면, 연산부(350)는 해당 그룹에 포함되는 감지 데이터를 대표할 수 있는 대표값을 계산한다(S44). S44 단계에서 연산부는, 해당 그룹에 포함되는 감지 데이터의 최대 편차를 대표값으로 계산할 수 있다. 반면, S43 단계에서 계산된 변화량이 제1 임계값보다 크면, 연산부(350)는 해당 그룹을 이후의 연산에서 제외한다. S43 단계에서 계산된 변화량이 제1 임계값보다 큰 것은, 실제 터치 입력에 의해 생성된 감지 데이터가 해당 그룹에 포함되어 있을 가능성이 높다는 의미이다. 따라서, 노이즈에 의해 발생하는 감지 데이터로부터, 해당 노이즈 성분의 특성을 역으로 분석하고 그에 따른 노이즈 제거 방법을 결정하는 데에는 제1 임계값보다 큰 변화량을 갖는 그룹을 적용하지 않는 것이 바람직하다.
모든 그룹에 대해 S43~S44 단계가 적용되면, 연산부(350)는 S44 단계에서 계산한 대표값을 제2 임계값과 비교하고(S46), 그로부터 노이즈 제거 방법을 결정한다(S47). 예를 들어 S44 단계에서 계산한 대표값이 제2 임계값보다 작은 경우, 연산부(350)는 해당 그룹의 감지 데이터를 출력한 노드에 유입되는 노이즈 성분을 단순한 필터 계수, 혹은 차수 조정으로 제거할 수 있다고 판단할 수 있다. 따라서 연산부(350)는 감지 데이터를 필터링하는 필터의 계수나 차수를 적절히 변경함으로써 노이즈 성분을 효과적으로 제거할 수 있다.
반면, S44 단계에서 계산한 대표값이 제2 임계값보다 큰 경우, 연산부(350)는 해당 그룹의 감지 데이터를 출력한 노드에 유입되는 노이즈 성분이 단순한 필터 조정으로는 제거되기 힘들다고 판단할 수 있다. 따라서, 연산부(350)는 구동 회로부(320)가 패널부(310)에 인가하는 구동 신호의 레벨 또는 주파수를 변경함으로써 노이즈 성분을 제거할 수 있다.
이때, 연산부(350)가 구동 신호의 주파수를 조절하는 기준은, 복수의 그룹 각각의 대표 값의 부호 변화 등에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극 별로 감지 데이터를 분류한 경우를 가정하면, 도 5의 첫 번째 그래프에서 대표 값의 부호가 총 13번 변화하는 것을 알 수 있다. 각 그룹의 대표 값의 부호 변화 횟수가 13번이므로, 주기는 6.5로 주어진다. 즉, 연산부(350)는 각 그룹의 감지 데이터 특성을 나타내는 대표 값의 부호 변화 횟수 및 그 주기에 기초하여 구동 신호의 주파수 호핑 방향과 그 크기를 조절할 수 있다.
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 (14)

  1. 패널부로부터 획득한 감지 데이터를 소정의 기준에 따라 복수의 그룹으로 분류하는 단계;
    상기 복수의 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 변화량이 제1 임계값보다 작은 일부 그룹을 선택하는 단계;
    상기 일부 그룹 각각에 대한 대표값을 산출하는 단계; 및
    상기 대표값의 변화량을 제2 임계값과 비교하여 노이즈 제거 방법을 결정하는 단계; 를 포함하고,
    상기 결정 단계는 상기 패널부에 인가되는 구동 신호 및 상기 감지 데이터를 필터링 하는 필터 중 하나를 조절하는 터치 감지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 임계값보다 큰 변화량을 갖는 감지 데이터를 포함하는 나머지 그룹에 대해서, 상기 나머지 그룹에 포함되는 감지 데이터가 터치 입력에 의해 생성된 것으로 판단하는 단계; 를 더 포함하는 터치 감지 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 대표값 산출 단계는,
    상기 일부 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 중간 값, 및 평균 값 중 어느 하나를 상기 대표값으로 산출하는 터치 감지 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 결정 단계는,
    상기 대표값의 변화량이 상기 제2 임계값보다 작으면, 상기 감지 데이터를 필터링하는 필터의 특성을 조절하는 단계; 및
    상기 대표값의 변화량이 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 패널부에 인가되는 구동 신호의 주파수를 변경하고 상기 필터를 초기화하는 단계; 를 포함하는 터치 감지 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 결정 단계는,
    상기 대표값의 변화량에 기초하여 상기 구동 신호의 주파수를 결정하는 터치 감지 방법.
  6. 패널부에 포함되는 복수의 노드로부터 감지 데이터를 획득하는 감지 회로부; 및
    상기 감지 데이터에 기초하여 터치 입력을 판단하는 연산부; 를 포함하고,
    상기 연산부는 상기 감지 데이터를 복수의 그룹으로 분류하고, 상기 복수의 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 변화량을 제1 임계값과 비교하여 상기 제1 임계값보다 작은 변화량을 갖는 감지 데이터를 포함하는 일부 그룹을 선택하고,
    상기 일부 그룹 각각에 대해 대표값을 산출하고, 상기 대표값의 변화량을 제2 임계값과 비교하여 노이즈 제거 방법을 결정하고,
    상기 연산부는 상기 대표값의 변화량 및 상기 제2 임계값의 비교 결과에 따라 상기 패널부에 인가되는 구동 신호 및 상기 감지 데이터를 필터링 하는 필터 중 하나를 조절하는 터치 감지 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 복수의 노드를 제1축 방향에 따라 복수의 그룹으로 분류하고,
    상기 제1축은 상기 패널부에 인가되는 구동 신호의 전달 방향과 평행한 터치 감지 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 대표값의 변화량이 상기 제2 임계값보다 작으면, 상기 감지 데이터를 필터링하는 필터의 특성을 조절하고,
    상기 대표값의 변화량이 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 패널부에 인가되는 구동 신호의 주파수를 변경하고 상기 필터를 초기화하는 터치 감지 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 대표값의 변화량에 기초하여 상기 구동 신호의 주파수를 결정하는 터치 감지 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 일부 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 중간 값, 및 평균 값 중 어느 하나를 상기 대표값으로 산출하는 터치 감지 장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 제1 임계값보다 큰 변화량을 갖는 감지 데이터를 포함하는 나머지 그룹에 대해서, 상기 나머지 그룹에 포함되는 감지 데이터가 터치 입력에 의해 생성된 것으로 판단하는 터치 감지 장치.
  12. 구동 신호를 인가받는 복수의 제1전극;
    상기 복수의 제1 전극과 교차하는 복수의 제2전극; 및
    복수의 감지 채널을 통해 상기 복수의 제2전극으로부터 감지 데이터를 획득하는 컨트롤러 집적 회로; 를 포함하고,
    상기 컨트롤러 집적 회로는, 상기 감지 데이터를 상기 구동 신호가 인가되는 복수의 제1 전극에 따라 복수의 그룹으로 분류하고, 상기 복수의 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 변화량을 제1 임계값과 비교하여 상기 제1 임계값보다 작은 변화량을 갖는 감지 데이터를 포함하는 일부 그룹을 선택하며,
    상기 일부 그룹 각각에 대해 대표값을 산출하고, 상기 대표값의 변화량을 제2 임계값과 비교하여 노이즈 제거 방법을 결정하는 터치 감지 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 컨트롤러 집적 회로는,
    상기 대표값의 변화량이 상기 제2 임계값보다 작으면, 상기 감지 데이터를 필터링하는 필터의 특성을 조절하고,
    상기 대표값의 변화량이 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 구동 신호의 주파수를 변경하고 상기 필터를 초기화하는 터치 감지 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 컨트롤러 집적 회로는,
    상기 일부 그룹 각각에 포함되는 감지 데이터의 중간 값, 및 평균 값 중 어느 하나를 상기 대표값으로 산출하는 터치 감지 장치.
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