KR101832174B1 - 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법 - Google Patents

터치 감지 장치 및 터치 감지 방법 Download PDF

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Abstract

터치 감지 장치 및 터치 감지 방법이 제공된다. 터치 감지 방법은 터치 이미지의 무게중심을 계산하는 단계, 터치 이미지의 무게중심에 기초하여 터치 이미지를 복수의 서브 터치 이미지로 분할하는 단계, 복수의 서브 터치 이미지를 이동시켜 복수의 중간 이미지를 생성하는 단계, 복수의 중간 이미지 각각의 무게중심을 계산하는 단계, 터치 이미지의 무게중심으로부터 복수의 중간 이미지 각각의 무게중심으로의 복수의 벡터를 생성하는 단계 및 복수의 벡터에 기초하여 터치 이미지의 각도를 계산하는 단계를 포함한다.

Description

터치 감지 장치 및 터치 감지 방법{TOUCH SENSING APPARATUS AND METHOD}
터치 감지 장치 및 터치 감지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입력된 터치 이미지의 터치 각도를 계산할 수 있는 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법에 관한 것이다.
터치 감지 장치는 터치 패널을 구비하고, 그로부터 사용자의 화면 터치나 제스쳐(gesture)를 입력 정보로 인식하는 장치이다. 터치 감지 장치는 주로 표시 패널과 같이 화상을 디스플레이하는 장치에 인접하게 배치되어 사용되고, 사용자는 표시 패널에 디스플레이되는 화상에 대해 터치 입력을 하게 되는 경우가 일반적이다.
스마트폰, 태블릿 PC 등의 개인용 휴대 전자 장치들이 널리 보급되었고, 사용자는 휴대 전자 장치의 표시 패널을 통해 화상을 시인하고, 휴대 전자 장치의 터치 패널을 통해 화상에 대한 터치 입력을 가한다. 이러한 사용자의 터치 입력은 단순한 화상 객체의 선택 등과 같은 터치 입력일 수도 있으나, 휴대 전자 장치를 통해 제공되는 컨텐츠가 다양해짐에 따라, 사용자는 디스플레이되는 화상 객체에 대한 확대, 축소, 회전 등을 위한 다양한 터치 입력을 가하고 있고, 화상 객체에 대한 확대, 축소, 회전 등과 같은 다양한 동작을 수행하기 위해 사용자의 터치 입력에 대한 정확한 분석이 요구된다.
이에, 본 발명이 해결하려는 과제는 사용자의 터치 입력에 의한 터치 이미지의 각도를 계산할 수 있는 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려고 하는 다른 과제는 사용자의 1개의 터치 입력에 의한 터치 이미지의 각도를 계산하여, 1개의 터치 입력으로도 화상 객체에 다양한 동작을 수행할 수 있는 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 방법은 터치 이미지가 생성되는 좌표 평면에서 터치 이미지의 무게중심을 계산하는 단계, 터치 이미지의 무게중심을 원점으로 터치 이미지를 분할하여 복수의 서브 터치 이미지로 생성하는 단계, 복수의 서브 터치 이미지를 특정 분할영역으로 이동시켜 중첩된 중간 이미지를 생성하는 단계, 중첩된 중간 이미지의 무게중심을 계산하는 단계, 터치 이미지의 무게중심으로부터 중첩된 중간 이미지의 무게중심으로의 벡터를 생성하는 단계 및 벡터에 기초하여 터치 이미지의 각도를 계산하는 단계를 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 감지 방법은 터치 이미지의 무게중심을 계산하는 단계, 터치 이미지의 무게중심에 기초하여 터치 이미지를 복수의 서브 터치 이미지로 분할하는 단계, 복수의 서브 터치 이미지를 이동시켜 복수의 중간 이미지를 생성하는 단계, 복수의 중간 이미지 각각의 무게중심을 계산하는 단계, 터치 이미지의 무게중심으로부터 복수의 중간 이미지 각각의 무게중심으로의 복수의 벡터를 생성하는 단계 및 복수의 벡터에 기초하여 터치 이미지의 각도를 계산하는 단계를 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 감지 방법은 터치 이미지의 무게중심을 계산하는 단계, 터치 이미지의 무게중심을 원점으로 하는 좌표 평면을 정의하는 단계, 터치 이미지의 무게중심에 기초하여 터치 이미지를 제1 내지 제4 서브 터치 이미지로 분할하는 단계, 제1 내지 제4 서브 터치 이미지를 이동시켜 제1 내지 제3 중간 이미지를 생성하는 단계, 제1 내지 제3 중간 이미지 각각의 무게중심을 계산하는 단계, 터치 이미지의 무게중심으로부터 제1 내지 제3 중간 이미지 각각의 무게중심으로의 제1 내지 제3 벡터를 생성하는 단계 및 제1 내지 제3 벡터에 기초하여 터치 이미지의 각도를 계산하는 단계를 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치는 사용자의 터치 이미지를 입력받는 터치 패널 및 터치 이미지의 각도를 계산하는 터치 패널 제어부를 포함하되, 터치 패널 제어부는, 터치 이미지의 무게중심을 계산하고, 터치 이미지의 무게중심을 원점으로 하는 좌표 평면을 정의하고, 터치 이미지의 무게중심에 기초하여 터치 이미지를 제1 내지 제4 서브 터치 이미지로 분할하고, 제1 내지 제4 서브 터치 이미지를 이동시켜 제1 내지 제3 중간 이미지를 생성하고, 제1 내지 제3 중간 이미지 각각의 무게중심을 계산하고, 터치 이미지의 무게중심으로부터 제1 내지 제3 중간 이미지 각각의 무게중심으로의 제1 내지 제3 벡터를 생성하며, 제1 내지 제3 벡터에 기초하여 상기 터치 이미지의 각도를 계산한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 사용자의 터치 입력에 의한 터치 이미지의 각도를 계산할 수 있는 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법을 제공할 수 있다.
또, 사용자의 1개의 터치 입력에 의한 터치 이미지의 각도를 계산하여, 1개의 터치 입력으로도 화상 객체에 다양한 동작을 수행할 수 있는 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 다른 터치 감지 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 방법의 순서도이다.
도 3 내지 도 19는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 터치 감지 방법을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 감지 방법의 순서도이다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 터치 감지 방법을 설명하기 위한 그래프들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 다른 터치 감지 장치의 평면도이다. 도 1을 참조하면, 터치 감지 장치(100)는 터치 패널(10) 및 터치 패널 제어부(20)를 포함한다.
터치 패널(10)은 사용자의 터치 이미지를 입력받는 패널로서, 컬럼 전극(11), 패치 전극(12) 및 배선 패턴(13)을 포함한다. 컬럼 전극(11)은 제1 축 방향의 바(bar) 같은 형상의 전극으로서, 사용자의 터치 이미지를 입력받는 센싱 전극일 수 있고, 패치 전극(12)은 제2 축 방향의 분할된 형상의 전극으로서, 구동 신호가 입력되는 드라이브 전극일 수 있다. 제1 축 방향의 각각의 바 같은 형상의 컬럼 전극(11)은 각각 배선 패턴(13)에 연결되어 센싱 신호를 전달하고, 제2 축 방향의 다수의 분할된 패치 전극(12) 중 동일한 제1 축 상에 형성된 컬럼 전극(11)들은 배선 패턴(13)의 배선들 중 동일한 배선을 통해 함께 연결될 수 있다. 이는 2011년 10월 5일 출원된 “터치 감지 장치 및 방법”이라는 표제의 한국 특허 출원번호 제10-2011-0101432호에 기술되어 있고, 해당 출원 발명의 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
터치 패널(10)의 컬럼 전극(11)과 패치 전극(12)의 형상 및 배치는 도 1에 배치된 터치 패널(10)의 컬럼 전극(11)과 패치 전극(12)의 형상 및 배치에 제한되지 않고, 다양한 방식으로 설정될 수 있다. 이는 2011년 11월 21일 출원된 “접촉 감지 장치 및 접촉 감지 장치 제조 방법”이라는 표제의 한국 특허 출원번호 제10-2011-0121807호에 기술되어 있고, 해당 출원 발명의 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
터치 패널 제어부(20)는 터치 패널(10)에 구동 신호를 인가하고, 터치 패널(10)로부터 터치 신호를 입력받아, 사용자의 터치 입력에 대한 처리를 수행할 수 있다. 터치 패널 제어부(20)는 터치 패널(10)의 배선 패턴(13)을 통해 컬럼 전극(11)에 구동 신호를 인가하고, 터치 패널(10)의 컬럼 전극(11)에 입력된 터치 신호를 배선 패턴(13)을 통해 입력받을 수 있다. 터치 패널 제어부(20)는 배선 패턴(13)을 통해 입력받은 터치 신호를 처리하여 다양한 연산을 수행할 수 있다.
도 1을 참조하면, 터치 패널 제어부(20)는 터치 패널(10)의 일면 상에 배치되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않고, 터치 패널 제어부(20)는 별도의 회로 기판에 실장되어 터치 패널(10)의 배선 패턴(13)과 연결될 수 있고, 다양한 방식으로 배치되어 터치 패널(10)의 배선 패턴(13)과 연결될 수도 있다.
터치 패널 제어부(20)는 입력받은 터치 신호를 이미지 프로세싱 등의 방법을 사용하여 3차원 이미지로 형상화할 수 있다. 이미지 프로세싱 방법으로는 일반적으로 터치 패널에 포함되는 복수의 전극의 정전용량 변화를 스캔하여 근접 이미지(proximity image)를 산출하고, 상기 근접 이미지를 하나 이상의 픽셀 그룹으로 그룹핑하여 단일 터치 이미지로 산출할 수 있다.
터치 패널 제어부(20)는 단일 터치 이미지의 형상 변화의 정도를 계산할 수 있다. 터치 이미지는 터치 패널(10)에 입력된 사용자의 터치 입력 형상을 의미한다. 터치 패널 제어부(20)는 사용자의 터치 신호를 분석하여 터치 패널(10)에 입력된 사용자의 터치 입력이 어떠한 형상을 갖는지 분석할 수 있고, 이러한 분석 결과가 터치 이미지를 의미할 수 있다.
터치 이미지는 원형, 타원형, 다각형 등을 포함하는 다양한 형상일 수 있다. 일반적으로, 사용자의 터치는 손가락을 통해 이루어지고, 사용자의 손가락을 터치 패널(10)에 터치하는 경우의 터치 형상은 보통 타원형일 가능성이 높을 것이다. 이하, 본 명세서에서는 터치 이미지가 타원형인 것을 가정하여 설명하였으나, 터치 이미지의 형상은 이에 제한되지 않고, 원형, 다각형 등 다양한 형상일 수 있다. 또한, 이하, 본 명세서에서는 터치 이미지의 형상을 타원형인 것을 가정하여 설명하면서 '장축', '단축', '장변', '단변' 등의 용어를 사용하고 있으나, 이는 터치 이미지의 형상이 다각형 등의 다양한 형상일 경우에도 적용되는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 단일 터치 이미지에서 '장축'은 해당 이미지 내에서 가능한 가장 긴 축을 의미하고, '장변'은 장축의 길이를 의미하며, '단축'은 해당 이미지 내에서 가능한 가장 짧은 축을 의미하고, '단변'은 단축의 길이를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
터치 이미지의 형상은 특정 기준 축을 설정하고 상기 기준 축을 근거로 일정 연산을 수행함으로써 터치 이미지의 각도 정보를 제공할 수 있다. 터치 이미지의 각도는 터치 이미지의 장축과 특정 기준 축이 이루는 각도를 의미할 수 있다. 여기서, 특정 기준 축은 좌표 평면의 x축을 의미할 수 있다. 따라서, 터치 이미지의 각도는 터치 이미지의 장축과 좌표 평면의 x축이 이루는 각도를 의미할 수 있다.
터치 패널 제어부(20)가 터치 이미지의 각도를 계산하는 방법에 대한 보다 상세한 설명을 위해 이하, 도 2 내지 도 11을 참조한다.
*31도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 방법의 순서도이다. 도 3 내지 도 11은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 터치 감지 방법을 설명하기 위한 그래프들이다.
먼저, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)을 계산한다(S20). 터치 이미지(T)의 무게중심(A)은 사용자의 터치 입력에 따른 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)을 의미하는 것으로서, 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)은 다양한 이미지 프로세싱 방식으로 계산될 수 있다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)을 원점으로 하는 좌표 평면을 정의할 수 있다. 도 3의 좌측에 도시된 그래프에 도시된 바와 같이, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)을 계산한 후, 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)을 원점으로 하는 좌표 평면을 정의할 수 있다. 도 3 내지 도 11은 정의된 좌표 평면에서 터치 이미지(T1)의 장축 방향이 0도 내지 90도인 경우를 가정하여 설명하고, 터치 이미지(T2)의 장축 방향이 90도 내지 180도인 경우는 도 12 내지 도 19를 참조하여 후술한다. 여기서, '장축 방향'은 장축과 좌표 평면의 x축이 이루는 각도를 의미할 수 있다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T2)의 무게중심(A)에 기초하여 터치 이미지(T1)를 복수의 서브 터치 이미지(T11, T12, T13, T14)로 분할한다(S21).
도 3을 참조하면, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)를 좌표 평면에 기초하여 제1 내지 제4 서브 터치 이미지(T11, T12, T13, T14)로 분할할 수 있다. 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)를 각각의 사분면에 대응하는 부분으로 분할하고, 이를 제1 내지 제4 서브 터치 이미지(T11, T12, T13, T14)로 분할할 수 있다. 구체적으로, 제1 서브 터치 이미지(T11)는 터치 이미지(T1) 중 좌표 평면의 제1 사분면에 대응하는 부분으로 정의되고, 제2 서브 터치 이미지(T12)는 터치 이미지(T1) 중 좌표 평면의 제2 사분면에 대응하는 부분으로 정의되고, 제3 서브 터치 이미지(T13)는 터치 이미지(T1) 중 좌표 평면의 제3 사분면에 대응하는 부분으로 정의되며, 제4 서브 터치 이미지(T14)는 터치 이미지(T1) 중 좌표 평면의 제4 사분면에 대응하는 부분으로 정의될 수 있다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 복수의 서브 터치 이미지(T11, T12, T13, T14)를 이동시켜 복수의 중간 이미지(M11, M12, M13)를 생성한다(S22). 터치 패널 제어부(20)는 제1 내지 제4 서브 터치 이미지(T11, T12, T13, T14)를 대칭이동시켜 제1 내지 제3 중간 이미지(M11, M12, M13)를 생성할 수 있다.
먼저, 도 4 및 도 5를 참조하면, 터치 패널 제어부(20)는 제1 내지 제4 서브 터치 이미지(T11, T12, T13, T14)를 사용하여 제1 중간 이미지(M11)를 생성할 수 있다. 제1 중간 이미지(M11)는 터치 이미지(T1)의 각도가 45도 근처인 경우를 최적화하기 위해 사용되는 이미지일 수 있다.
터치 패널 제어부(20)는 제1 중간 이미지(M11)를 생성하기 위해, 제2 서브 터치 이미지(T12)를 y축을 기준으로 대칭이동시키고, 제3 서브 터치 이미지(T13)를 원점을 기준으로 대칭이동시키고, 제4 서브 터치 이미지(T14)를 x축을 기준으로 대칭이동시킬 수 있다. 그 결과, 제1 중간 이미지(M11)는 제1 서브 터치 이미지(T11), 제2 서브 터치 이미지(T12)를 y축을 기준으로 대칭이동시킨 이미지(T12'), 제3 서브 터치 이미지(T13)를 원점을 기준으로 대칭이동시킨 이미지(T13') 및 제4 서브 터치 이미지(T14)를 x축을 기준으로 대칭이동시킨 이미지(T14')가 중첩된 이미지일 수 있다.
다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하면, 터치 패널 제어부(20)는 제1 내지 제4 서브 터치 이미지(T11, T12, T13, T14)를 사용하여 제2 중간 이미지(M12)를 생성할 수 있다. 제2 중간 이미지(M12)는 터치 이미지(T1)의 각도가 90도 근처인 경우를 최적화하기 위해 사용되는 이미지일 수 있다.
터치 패널 제어부(20)는 제2 중간 이미지(M12)를 생성하기 위해, 제3 서브 터치 이미지(T13)를 원점을 기준으로 대칭이동시키고, 제4 서브 터치 이미지(T14)를 원점을 기준으로 대칭이동시킬 수 있다. 그 결과, 제2 중간 이미지(M12)는 제1 서브 터치 이미지(T11), 제2 서브 터치 이미지(T12), 제3 서브 터치 이미지(T13)를 원점을 기준으로 대칭이동시킨 이미지(T13') 및 제4 서브 터치 이미지(T14)를 원점을 기준으로 대칭이동시킨 이미지(T14')가 중첩된 이미지일 수 있다.
다음으로, 도 8 및 도 9를 참조하면, 터치 패널 제어부(20)는 제1 내지 제4 서브 터치 이미지(T11, T12, T13, T14)를 사용하여 제3 중간 이미지(M13)를 생성할 수 있다. 제3 중간 이미지(M13)는 터치 이미지(T1)의 각도가 0도 근처인 경우를 최적화하기 위해 사용되는 이미지일 수 있다.
터치 패널 제어부(20)는 제3 중간 이미지(M13)를 생성하기 위해, 제2 서브 터치 이미지(T12)를 원점을 기준으로 대칭이동시키고, 제3 서브 터치 이미지(T13)를 원점을 기준으로 대칭이동시킬 수 있다. 그 결과, 제3 중간 이미지(M13)는 제1 서브 터치 이미지(T11), 제2 서브 터치 이미지(T12)를 원점을 기준으로 대칭이동시킨 이미지(T12'), 제3 서브 터치 이미지(T13)를 좌표 평면의 원점을 기준으로 대칭이동시킨 이미지(T13') 및 제4 서브 터치 이미지(T14)가 중첩된 이미지일 수 있다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 복수의 중간 이미지(M11, M12, M13) 각각의 무게중심(A1, A2, A3)을 계산한다(S23). 터치 패널 제어부(20)는 제1 내지 제3 중간 이미지(M11, M12, M13)의 무게중심(A1, A2, A3)을 계산하고, 제1 내지 제3 중간 이미지(M11, M12, M13)의 무게중심(A1, A2, A3)은 다양한 이미지 프로세싱 방식으로 계산될 수 있다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)으로부터 복수의 중간 이미지(M11, M12, M13) 각각의 무게중심(A1, A2, A3)으로의 복수의 벡터(V1, V2, V3)를 생성한다(S24). 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)이 위치하는 좌표 평면의 원점을 시점으로 하여, 복수의 중간 이미지(M11, M12, M13) 각각의 무게중심(A1, A2, A3)을 향하는 복수의 벡터(V1, V2, V3)를 생성할 수 있다.
도 5, 도 7 및 도 9를 참조하면, 터치 패널 제어부(20)는 좌표 평면의 원점을 시점으로 하여 제1 중간 이미지(M11)의 무게중심(A1)을 향하는 제1 벡터(V1)를 생성하고, 좌표 평면의 원점을 시점으로 하여 제2 중간 이미지(M12)의 무게중심(A2)을 향하는 제2 벡터(V2)를 생성하며, 좌표 평면의 원점을 시점으로 하여 제3 중간 이미지(M13)의 무게중심(A3)을 향하는 제3 벡터(V3)를 생성할 수 있다. 본 발명에서는 제1 내지 제3 벡터(V1, V2, V3)의 각도를 사용하고, 제1 내지 제3 벡터(V1, V2, V3)의 크기는 사용하지 않으므로, 도 5, 도 7 및 도 9에 도시된 제1 내지 제3 벡터(V1, V2, V3)의 크기는 다양하게 설정될 수 있다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 복수의 벡터(V1, V2, V3)에 기초하여 터치 이미지(T1)의 각도를 계산한다(S25).
도 10을 참조하면, 먼저, 터치 패널 제어부(20)는 제1 내지 제3 벡터(V1, V2, V3)와 벡터(1, 0)가 이루는 각도를 구하고, 이를 각각 제1 내지 제3 각도(θ1, θ2, θ3)로 정의할 수 있다. 즉, 제1 각도(θ1)는 제1 벡터(V1)가 x축과 이루는 각도이고, 제2 각도(θ2)는 제2 벡터(V2)가 x축과 이루는 각도이며, 제3 각도(θ3)는 제3 벡터(V3)가 x축과 이루는 각도일 수 있다.
도 11에서는, 다양한 형태의 터치 이미지(T1)에 따른 제1 내지 제3 벡터(V1, V2, V3)를 도시한다. 도 3 내지 도 10에서는 설명의 편의를 위해 터치 이미지(T1)의 각도가 약 45도 근처인 경우를 예로 하여 도시하였으며, 이는 도 11의 (c)와 유사하다. 도 11의 (a)는 터치 이미지(T1)의 각도가 약 0도 인경우의 제1 내지 제3 벡터(V1, V2, V3)를 도시하고, (b)는 터치 이미지(T1)의 각도가 약 5도 인경우의 제1 내지 제3 벡터(V1, V2, V3)를 도시하고, (d)는 터치 이미지(T1)의 각도가 약 85도 인경우의 제1 내지 제3 벡터(V1, V2, V3)를 도시하고, (e)는 터치 이미지(T1)의 각도가 약 90도 인경우의 제1 내지 제3 벡터(V1, V2, V3)를 도시한다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)에 대한 분석을 할 수 있다. 터치 패널 제어부(20)는 제2 각도(θ2)가 90도를 초과하고, 제3 각도(θ3)가 270도를 초과하는지에 대해 판단할 수 있다. 도 10 및 도 11에 도시된 다양한 실시예들에서는 제2 각도(θ2)가 90도를 초과하지 않고, 제3 각도(θ3)가 270도를 초과하지 않으므로, 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)에 대한 추가적인 연산을 수행하지 않을 수 있다. 제2 각도(θ2)가 90도를 초과하고, 제3 각도(θ3)가 270도를 초과하는 실시예들에 대해서는 도 12 내지 도 19를 참조하여 후술한다.
이어서, 제1 내지 제3 각도(θ1, θ2, θ3)가 정의되면, 터치 패널 제어부(20)는 제1 내지 제3 각도(θ1, θ2, θ3)에 기초하여 터치 이미지(T1)의 각도를 계산할 수 있다. 구체적으로, 터치 패널 제어부(20)는 제1 각도(θ1)가 45도 이상인 경우, 하기 수학식(1)을 이용하여 터치 이미지(T1)의 각도를 정의하고, 제1 각도(θ1)가 45도 미만인 경우, 하기 수학식(2)를 이용하여 터치 이미지(T1)의 각도를 정의한다.
수학식 (1)
터치 이미지(T1)의 각도 = ((제1 각도(θ1) * w1) + (제2 각도(θ2) * w2)) / (w1 + w2)
(w1 = 90 - 제2 각도(θ2), w2 = 제1 각도(θ1) 45)
수학식 (2)
터치 이미지(T1)의 각도 = ((제1 각도(θ1) * w3) + (제3 각도(θ3) * w4)) / (w3 + w4)
(w3 = 제3 각도(θ3) - 0, w4 = 45 제1 각도(θ1))
도 12 내지 도 19는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 터치 감지 방법을 설명하기 위한 그래프들이다. 도 12 내지 도 19는 정의된 좌표 평면에서 터치 이미지(T2)의 장축 방향이 90도 내지 180도인 경우를 도시한다.
먼저, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T2)의 무게중심(B)을 계산하고(S20), 터치 이미지(T2)의 무게중심(B)에 기초하여 터치 이미지(T2)를 복수의 서브 터치 이미지(T21, T22, T23, T24)로 분할하고(S21), 복수의 서브 터치 이미지(T21, T22, T23, T24)를 이동시켜 복수의 중간 이미지(M21, M22, M23)를 생성하고(S22), 복수의 중간 이미지(M21, M22, M23) 각각의 무게중심(B1, B2, B3)을 계산하고(S23), 터치 이미지(T2)의 무게중심(B2)으로부터 복수의 중간 이미지(M21, M22, M23) 각각의 무게중심(B1, B2, B3)으로의 복수의 벡터(V1, V2, V3)를 생성한다(S24). 단계 S20 내지 단계 S24는 터치 이미지(T2)의 장축 방향이 90도 내지 180도인 것을 제외하면 도 3 내지 도 10에 도시된 단계 S20 내지 단계 S24와 실질적으로 동일하므로, 중복 설명을 생략한다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 복수의 벡터(V1, V2, V3)에 기초하여 터치 이미지(T2)의 각도를 계산한다(S25).
도 19를 참조하면, 먼저, 터치 패널 제어부(20)는 제1 내지 제3 벡터((V1, V2, V3))와 벡터(1, 0)가 이루는 각도를 구하고, 이를 각각 제1 내지 제3 각도(θ1, θ2, θ3)로 정의할 수 있다. 즉, 제1 각도(θ1)는 제1 벡터(V1)가 x축과 이루는 각도이고, 제2 각도(θ2)는 제2 벡터(V2)가 x축과 이루는 각도이며, 제3 각도(θ3)는 제3 벡터(V3)가 x축과 이루는 각도일 수 있다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)에 대한 분석을 할 수 있다. 터치 패널 제어부(20)는 제2 각도(θ2)가 90도를 초과하고, 제3 각도(θ3)가 270도를 초과하는지에 대해 판단할 수 있다. 도 19를 참조하면, 제2 벡터(V2)는 제2 사분면에 위치하고, 제3 벡터(V3)는 제4 사분면에 위치하므로, 제2 각도(θ2)는 90도를 초과하고, 제3 각도(θ3)는 270도를 초과하는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T2)의 각도를 계산하기에 앞서, 추가적인 연산을 수행할 수 있다. 즉, 터치 이미지(T2)의 장축 방향이 90도 내지 180도인 경우에는, 터치 이미지(T1)의 장축 방향이 0도 내지 90도인 경우에 비해, 추가적인 연산을 수행할 수 있다.
터치 패널 제어부(20)는 제2 각도(θ2)가 90도를 초과하는 경우, 제2 벡터(V2)를 y축을 기준으로 대칭이동시키고, 대칭이동된 제2 벡터(V2')와 벡터(1, 0)가 이루는 각도를 제2 각도(θ2)로 재정의할 수 있다. 또한, 터치 패널 제어부(20)는 제3 각도(θ3)가 270도를 초과하는 경우, 제3 벡터(V3)를 x축을 기준으로 대칭이동시키고, 대칭이동된 제3 벡터(V3')와 벡터(1, 0)가 이루는 각도를 제3 각도(θ3)로 재정의할 수 있다.
이어서, 제1 내지 제3 각도(θ1, θ2, θ3)가 정의되면, 터치 패널 제어부(20)는 제1 내지 제3 각도(θ1, θ2, θ3)에 기초하여 터치 이미지(T2)의 각도를 계산할 수 있다. 구체적으로, 터치 패널 제어부(20)는 제1 각도(θ1)가 45도 이상인 경우, 하기 수학식(1)을 이용하여 터치 이미지(T2)의 각도를 정의하고, 제1 각도(θ1)가 45도 미만인 경우, 하기 수학식(2)를 이용하여 터치 이미지(T2)의 각도를 정의한다.
수학식 (1)
터치 이미지(T2)의 각도 = ((제1 각도(θ1) * w1) + (제2 각도(θ2) * w2)) / (w1 + w2)
(w1 = 90 - 제2 각도(θ2), w2 = 제1 각도(θ1) 45)
수학식 (2)
터치 이미지(T2)의 각도 = ((제1 각도(θ1) * w3) + (제3 각도(θ3) * w4)) / (w3 + w4)
(w3 = 제3 각도(θ3) - 0, w4 = 45 제1 각도(θ1))
이어서, 제2 각도(θ2)가 90도를 초과하고, 제3 각도(θ3)가 270도를 초과하는 경우, 상술한 수학식(1) 및 수학식(2)를 통해 계산된 터치 이미지(T2)의 각도를 재정의할 필요가 있다. 상술한 바와 같이, 제2 각도(θ2)가 90도를 초과하고, 제3 각도(θ3)가 270도를 초과하는 경우에는 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)를 재정의하였으며, 재정의된 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)에 기초하여 터치 이미지(T2)의 각도를 계산하였다. 따라서, 상술한 수학식(1) 및 수학식(2)를 통해 계산된 터치 이미지(T2)의 각도는 도 12에 도시된 터치 이미지(T2)의 각도가 아니므로, 터치 이미지(T2)의 각도에 대한 재정의가 필요하다.
터치 패널 제어부(20)는 제2 각도(θ2)가 90도를 초과하고, 제3 각도(θ3)가 270도를 초과하는 경우, 180도와 상술한 수학식(1) 및 수학식(2)를 통해 계산된 터치 이미지(T2)의 각도의 차를 터치 이미지(T2)의 각도로 재정의할 수 있다. 예를 들어, 상술한 수학식(1) 및 수학식(2)를 통해 계산된 터치 이미지(T2)의 각도가 45도라면, 180도와 45도의 차인 135도를 터치 이미지(T2)의 각도로 재정의할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 터치 이미지(T2)의 각도를 재정의하는 것은 상술한 수학식(1) 및 수학식(2)를 통해 계산된 터치 이미지(T2)의 각도를 갖는 벡터를 좌표 평면의 y축을 기준으로 대칭이동시키고, 대칭이동된 벡터의 각도를 터치 이미지 T2)의 각도로 재정의할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 방법에 따르면, 1개의 터치 입력에 의한 터치 이미지의 각도를 계산할 수 있다. 또한, 1개의 터치 입력에 의한 터치 이미지의 각도를 계산할 수 있으므로, 1개의 터치 입력으로도 화상 객체에 대한 다양한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이된 화상 객체를 회전시키려고 하는 경우, 사용자는 해당 화상 객체에 1개의 손가락을 터치하고, 이 경우, 터치 감지 장치는 해당 터치에 의한 터치 이미지의 각도를 계산할 수 있다. 이어서, 사용자는 터치한 1개의 손가락을 회전시킬 수 있으며, 이 경우, 터치 감지 장치는 회전되는 손가락에 의한 터치 이미지의 각도를 실시간으로 계산할 수 있고, 터치 이미지의 각도의 변화에 따라 터치된 해당 화상 객체를 동일한 각도로 회전시킬 수 있다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 감지 방법의 순서도이다.
먼저, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T)의 무게중심(A)을 계산한다(S200). 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)을 계산하는 것은 도 2 내지 도 19의 터치 이미지의 무게중심을 계산하는 것과 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)을 원점으로 하는 좌표 평면을 정의한다(S210). 좌표 평면을 정의하는 것은 도 2 내지 도 19의 좌표 평면을 정의하는 것과 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)에 기초하여 터치 이미지(T1)를 제1 내지 제4 서브 터치 이미지(T11, T12, T13, T14)로 분할한다(S220). 터치 이미지(T1)를 제1 내지 제4 서브 터치 이미지(T11, T12, T13, T14)로 분할하는 것은 도 2 내지 도 19의 터치 이미지를 제1 내지 제4 서브 터치 이미지로 분할하는 것과 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 제1 내지 제4 서브 터치 이미지(T11, T12, T13, T14)를 이동시켜 제1 내지 제3 중간 이미지(M11, M12, M13)를 생성한다(S230). 제1 내지 제4 서브 터치 이미지(T11, T12, T13, T14)를 이동시켜 제1 내지 제3 중간 이미지(M11, M12, M13)를 생성하는 것은 도 2 내지 도 19의 제1 내지 제4 서브 터치 이미지를 이동시켜 제1 내지 제3 중간 이미지를 생성하는 것과 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 제1 내지 제3 중간 이미지(M11, M12, M13) 각각의 무게중심(A1, A2, A3)을 계산한다(S240). 제1 내지 제3 중간 이미지(M11, M12, M13) 각각의 무게중심(A1, A2, A3)을 계산하는 것은 도 2 내지 도 19의 제1 내지 제3 중간 이미지 각각의 무게중심을 계산하는 것과 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)으로부터 제1 내지 제3 중간 이미지(M11, M12, M13) 각각의 무게중심(A1, A2, A3)으로의 제1 내지 제3 벡터(V1, V2, V3)를 생성한다(S250). 제1 내지 제3 벡터(V1, V2, V3)를 생성하는 것은 도 2 내지 도 19의 제1 내지 제3 벡터를 생성하는 것과 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 제1 내지 제3 벡터(V1, V2, V3)에 기초하여 터치 이미지(T1)의 각도를 계산한다(S260). 터치 이미지(T1)의 각도를 계산하는 것은 도 2 내지 도 19의 터치 이미지의 각도를 계산하는 것과 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 각도에 기초하여 터치 이미지(T1)의 장변의 길이를 계산하고, 단변의 길이를 계산할 수 있다(S270). 터치 이미지(T1)의 장변의 길이 및 단변의 길이를 계산하는 것에 대한 보다 상세한 설명을 위해 도 21 및 도 22를 참조한다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 터치 감지 방법을 설명하기 위한 그래프들이다. 구체적으로, 도 21은 터치 이미지(T1)의 단변(L1)의 길이를 계산하는 과정을 설명하기 위한 그래프이고, 도 22는 터치 이미지(T1)의 장변(L2)의 길이를 계산하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
먼저, 단변(L1)의 길이를 계산하는 과정에 대한 도 21을 참조하면, 터치 패널 제어부(20)는 계산된 터치 이미지(T1)의 각도를 갖고, 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)을 지나는 중간 벡터(VM)를 정의한다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)를 중간 벡터(VM)를 기준으로 제1 영역(P1) 및 제2 영역(P2)으로 분할할 수 있다. 도 21에서는 설명의 편의를 위해 제1 영역(P1)을 중간 벡터(VM)를 기준으로 좌측으로 정의하고, 제2 영역(P2)을 중간 벡터(VM)를 기준으로 우측으로 정의하였으나, 반대로 정의할 수도 있다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 제2 영역(P2)을 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)을 기준으로 대칭이동시킬 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 터치 이미지(T1)가 타원인 것으로 설명하므로, 도 21의 하측에 도시된 바와 같이 제1 영역(P1)과 제2 영역(P2)은 완전히 중첩될 수 있으나, 터치 이미지(T1, T2)가 다른 형상을 갖는 경우, 제1 영역(P1)과 제2 영역(P2)은 완전히 중첩되지 않을 수 있다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 제1 영역(P1) 및 대칭이동된 제2 영역(P2)이 중첩된 이미지의 무게중심(A')과 터치 이미지(T1)의 무게중심(A) 사이의 거리를 계산할 수 있고, 이를 터치 이미지(T1)의 단변(L1)의 길이로 정의할 수 있다.
다음으로, 장변(L2)의 길이를 계산하는 과정에 대한 도 22를 참조하면, 터치 패널 제어부(20)는 중간 벡터(VM)와 수직한 벡터(VM')를 계산할 수 있다. 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 각도를 갖고 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)을 지나는 중간 벡터(VM)를 먼저 정의하고, 이 후, 중간 벡터(VM)와 수직한 벡터(VM')를 계산할 수 있다. 몇몇 실시에에서, 터치 패널 제어부(20)는 중간 벡터(VM)를 먼저 정의함이 없이, 터치 이미지(T1)의 각도와 수직한 각도를 갖고 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)을 지나는 벡터(VM')를 바로 정의할 수도 있다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)를 중간 벡터(VM)와 수직한 벡터(VM')를 기준으로 제3 영역(P3) 및 제4 영역(P4)으로 분할할 수 있다. 도 22에서는 설명의 편의를 위해 제3 영역(P3)을 중간 벡터(VM)를 기준으로 우측으로 정의하고, 제4 영역(P4)을 중간 벡터(VM)를 기준으로 좌측으로 정의하였으나, 반대로 정의할 수도 있다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 제4 영역(P4)을 터치 이미지(T1)의 무게중심(A)을 기준으로 대칭이동시킬 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 터치 이미지(T1)가 타원인 것으로 설명하므로, 도 22의 하측에 도시된 바와 같이 제3 영역(P3)과 제4 영역(P4)은 완전히 중첩될 수 있으나, 터치 이미지(T1)가 다른 형상을 갖는 경우, 제3 영역(P3)과 제4 영역(P4)은 완전히 중첩되지 않을 수 있다.
이어서, 터치 패널 제어부(20)는 터치 이미지(T1)의 제3 영역(P3) 및 대칭이동된 제4 영역(P4)이 중첩된 이미지의 무게중심(A'')과 터치 이미지(T1)의 무게중심(A) 사이의 거리를 계산할 수 있고, 이를 터치 이미지(T1)의 장변(L2)의 길이로 정의할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 감지 방법에 따르면, 1개의 터치 입력에 의한 터치 이미지의 각도를 계산할 수 있다. 또한, 1개의 터치 입력에 의한 터치 이미지의 각도를 계산할 수 있으므로, 1개의 터치 입력으로도 화상 객체에 대한 다양한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이된 화상 객체를 회전시키려고 하는 경우, 사용자는 해당 화상 객체에 1개의 손가락을 터치하고, 이 경우, 터치 감지 장치는 해당 터치에 의한 터치 이미지의 각도를 계산할 수 있다. 이어서, 사용자는 터치한 1개의 손가락을 회전시킬 수 있으며, 이 경우, 터치 감지 장치는 회전되는 손가락에 의한 터치 이미지의 각도를 실시간으로 계산할 수 있고, 터치 이미지의 각도의 변화에 따라 터치된 해당 화상 객체를 동일한 각도로 회전시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 감지 방법에 따르면, 터치 이미지의 장변의 길이 및 단변의 길이를 계산할 수 있다. 터치 이미지의 장변의 길이 및 단변의 길이는 사용자의 터치 입력이 유효한 터치인지 여부를 판단하고, 터치 이미지에 대한 각도 계산의 정확도 여부를 판단하며, 사용자의 터치 입력의 세기 등을 판단하기 위해 사용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 터치 패널 11: 컬럼 전극
12: 패치 전극 13; 배선 패턴
20: 터치 패널 제어부 100: 터치 감지 장치
T1, T2: 터치 이미지
T11, T21: 제1 서브 터치 이미지
T12, T22: 제2 서브 터치 이미지
T13, T23: 제3 서브 터치 이미지
T14, T24: 제4 서브 터치 이미지
M11, M21: 제1 중간 이미지
M12, M22: 제2 중간 이미지
M13, M23: 제3 중간 이미지
A, B: 터치 이미지의 무게중심
A1, B1: 제1 중간 이미지의 무게중심
A2, B2: 제2 중간 이미지의 무게중심
A3, B3: 제3 중간 이미지의 무게중심
V1: 제1 벡터 V2: 제2 벡터
V3: 제3 벡터 VM: 중간 벡터
P1: 터치 이미지의 제1 영역
P2: 터치 이미지의 제2 영역
P3: 터치 이미지의 제3 영역
P4: 터치 이미지의 제4 영역
L1: 터치 이미지의 단변 L2: 터치 이미지의 장변
θ1: 제1 각도 θ2: 제2 각도
θ3: 제3 각도

Claims (3)

  1. 터치 디스플레이에 디스플레이되는 화상 객체에 대한 터치 입력을 감지하기 위한 터치 감지 방법에 있어서,
    터치 이미지가 생성되는 좌표 평면에서 터치 이미지의 무게중심을 계산하는 단계;
    상기 터치 이미지의 무게중심에 기초하여 상기 터치 이미지를 복수의 서브 터치 이미지로 분할하는 단계;
    상기 복수의 서브 터치 이미지를 이용하여 복수의 중간 이미지를 생성하는 단계;
    상기 복수의 중간 이미지 중 적어도 하나의 무게중심을 계산하는 단계;
    상기 터치 이미지의 무게중심으로부터 상기 복수의 중간 이미지 중 적어도 하나의 무게중심으로의 적어도 하나의 벡터를 생성하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 벡터에 기초하여 상기 터치 이미지의 각도를 계산하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분할하는 단계는 상기 좌표 평면에 기초하여 상기 터치 이미지를 제1 내지 제4 서브 터치 이미지로 분할하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 서브 터치 이미지는 상기 터치 이미지 중 상기 좌표 평면의 제1 사분면에 대응하는 부분이고,
    상기 제2 서브 터치 이미지는 상기 터치 이미지 중 상기 좌표 평면의 제2 사분면에 대응하는 부분이고,
    상기 제3 서브 터치 이미지는 상기 터치 이미지 중 상기 좌표 평면의 제3 사분면에 대응하는 부분이고,
    상기 제4 서브 터치 이미지는 상기 터치 이미지 중 상기 좌표 평면의 제4 사분면에 대응하는 부분인 터치 감지 방법.
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