KR102595415B1 - 터치 물질 구별 장치 - Google Patents

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KR102595415B1 KR1020230037915A KR20230037915A KR102595415B1 KR 102595415 B1 KR102595415 B1 KR 102595415B1 KR 1020230037915 A KR1020230037915 A KR 1020230037915A KR 20230037915 A KR20230037915 A KR 20230037915A KR 102595415 B1 KR102595415 B1 KR 102595415B1
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Abstract

터치 물질 구별 장치를 개시한다.
본 실시예는 본 실시예는 물리적인 하나의 정전용량 터치센서(Capacitive Touch Sensor)를 이용하며, 시간을 분할하여 두 개 이상의 다른 주파수 또는 다른 주파수 범위의 센싱 파형을 인가하고 각 주파수 별로 센싱값을 검출한 후 센싱값의 차이를 이용하여 접촉한 물질의 차이를 구별하도록 하는 터치 물질 구별 장치를 제공한다.

Description

터치 물질 구별 장치{Apparatus for Distinguishing Touch Material}
본 발명의 일 실시예는 터치 물질 구별 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
최근 보안 방법으로 생체 인식을 기반으로 한 보안 방법이 많이 수행되고 있다. 스마트폰을 포함하는 전자기기에 생체 인식을 기반으로 한 다양한 보안이 적용되고 있는 실정이다. 생체 인식을 기반으로 한 보안방법 중 지문 인식은 출입통제 보안이나 전자기기 단말의 사용통제 보안 등에 널리 이용되고 있다.
지문 인식 보안의 원리는 광학식, 축전식, 열감지식, 반도체식 등 다양한 방식이 존재한다. 지문 인식 장치는 다양한 보안 방식 중 상황과 지문 인식 원리의 특성에 따라 어느 하나의 방식이 선택적으로 채택될 수 있다.
지문 인식 보안 장치는 유용성에도 불구하고 위조될 여지가 존재한다. 다시 말해, 지문 몰딩 등으로 제작된 페이크 핑거(fake finger)를 이용하여 쉽게 보안 장치를 속일 수 있다. 여기서, 페이크 핑거는 실리콘 러버핑거(Silicone Rubber Finger), 몰딩 플라스틱(molding plastic)과 젤라틴(gelatin)을 이용하여 제작한 인공 핑거(gummy finger or artificial finger) 등을 포함한다. 페이크 핑거의 지문 인식률은 매우 높은 편이며 종래 지문 인식 보안 장치를 쉽게 뚫을 수 있다.
또한, 장갑 등을 착용하고 터치 시 센서가 동작하기 위해서는 작은 정전용량의 증가에도 동작해야 하며, 터치 센서에 물을 뿌렸을 경우 증가하는 정전용량 값과 구별하기 어렵다.
전술한 문제로 인해 차량의 외부 도어 핸들, 주택의 도어락 등 비나 세척을 위한 대량의 물이 뿌려질 수 있는 위치에 존재하는 터치 센서는 오동작의 가능성을 내포하고 있어 실외 환경에서는 터치 센서의 사용이 제한되는 문제가 있다.
본 실시예는 물리적인 하나의 정전용량 터치센서(Capacitive Touch Sensor)를 이용하며, 시간을 분할하여 두 개 이상의 다른 주파수 또는 다른 주파수 범위의 센싱 파형을 인가하고 각 주파수 별로 센싱값을 검출한 후 센싱값의 차이를 이용하여 접촉한 물질의 차이를 구별하도록 하는 터치 물질 구별 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 물체로 인한 정전용량(Electric Capacity) 변화를 감지한 교류 신호를 복수의 주파수별로 출력하는 터치 패드(Touch Pad); 상기 터치 패드로부터 출력된 상기 교류 신호를 시분할(Time Division)한 후 상기 시분할한 영역별로 상기 복수의 주파수 각각의 특성에 대응하는 파형(Waveform)을 확인하고, 상기 시분할한 영역별로 상기 복수의 주파수별 상기 파형의 차이값을 기반으로 상기 터치 패드에서 감지한 상기 물체의 물성(Physical Properties)을 구분하는 터치 IC(Touch Integrated Circuit);를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 물질 구별 장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 물리적인 하나의 정전용량 터치센서(Capacitive Touch Sensor)를 이용하며, 시간을 분할하여 두 개 이상의 다른 주파수 또는 다른 주파수 범위의 센싱 파형을 인가하고 각 주파수 별로 센싱값을 검출한 후 센싱값의 차이를 이용하여 접촉한 물질의 차이를 구별하도록 하는 효과가 있다.
본 실시예에 의하면, 고체(예컨대, 사람 손가락)의 접촉에만 동작하고 액체(예컨대, 비, 물)에 의한 오동작을 막을 수 있는 효과가 있다. 본 실시예에 의하면, 각 물질의 유전율 특성에 따라 특정 물질의 감지에 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1a,b는 본 실시예에 따른 셀프 터치 방식을 나타낸 도면이다.
도 2a,b는 본 실시예에 따른 상호 접촉 감지 방식을 나타낸 도면이다.
도 3a,b,c,d는 본 실시예에 따른 터치로 인한 전압 파형 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 고체(예컨대, 사람 손가락), 액체(예컨대, 비, 물)의 센서값을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 센서 패드의 물질이 존재하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 물질의 종류에 따른 채널별 센서값을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 물질에 따라 센서 주파수 별 센서 값을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 터치 물질 구별 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1a,b는 본 실시예에 따른 셀프 터치 방식을 나타낸 도면이다.
터치 방식은 도 1a,b에 도시된 셀프 터치 방식과 도 2a,b에 도시된 상호 접촉 감지 방식이 존재한다.
도 1a,b에 도시된 바와 같이, 셀프 터치 방식은 하나의 터치 패드(Touch Pad)(110)를 이용하여 하나의 캐패시터(CCSD)를 충방전하는 방식이다. 셀프 터치 방식에서 터치 IC(120)는 커패시터(CCSD)의 한 노드에만 액세스하여 정전 용량을 측정한다.
터치 IC(Touch Integrated Circuit)(120)는 셀프 터치 방식에서 터치 패드 위에 액체가 존재하는 경우 오동작이 감지되므로, 터치 패드(110) 상에 존재하는 물체의 물성을 판단하여 적응적으로 동작을 제어한다. 터치 IC(120)는 셀프 터치 방식에서 터치 패드(110) 상에 존재하는 물체의 물성을 판단하기 위하여 물리적인 하나의 센서 패드에 센싱을 위한 다중의 주파수를 인가하고 주파수 범위 별로 각각의 개별 센서처럼 동작하게 한다.
터치 IC(120)는 터치 패드(110)에 물의 접촉이 많은 상태에서 물에 의한 오동작을 방지하도록 구동한다. 터치 IC(120)는 민감하게 감도가 설정된 상태에서 물이 접촉되었을 때도 오동작이 발생하지 않도록 한다.
터치 IC(120)는 차량 외관의 터치 기능이나 주택의 외관에 사용되는 터치 기능을 포함하는 실생활에서 물기에 접촉되는 상황에 범용적으로 사용될 수 있다. 터치 IC(120)는 물질의 유전율 차이를 구별하여 물질의 상태를 구별해 내는 용도로도 사용 가능하다.
유전율은 캐패시터 판 사이에서의 정전 용량에 따라 [수학식 1]을 기반으로 결정된다. 따라서, [수학식 2]의 센싱 주파수에 따라 유전율이 변화하면 정전용량 차이가 발생하게 되므로, 터치 IC(120)는 터치 패드(110)에서 감지된 물체가 어떤 물질인지 구분할 수 있다.
본 실시예에 따른 터치 IC(120)는 터치 패드(110)의 기생 용량을 사용하는 셀프 방식에 적용 가능하다. 기생 용량을 사용하는 셀프 방식의 터치 패드(110)는 정전용량 센싱을 위해 터치 패드(110)에 충방전 신호를 출력한다. 충방전 신호는 특정 주파수 또는 일정 범위의 주파수를 갖는다.
터치 IC(120)는 시분할한 영역별로 복수의 주파수별 파형의 차이 값을 기반으로 터치 패드(110)에서 감지한 물질을 구별한다.
터치 IC(120)는 시분할한 영역별로 복수의 주파수별 파형의 차이 값이 물질별로 차이가 나는 것을 이용하여, 터치 패드(110)에서 감지한 물질을 특정하여 반응하도록 한다.
터치 IC(120)는 터치 패드(110)에서 감지한 물질을 특정 후 특정한 물질에 동작 하거나 특정한 물질에 동작하지 않게 하도록 한다.
도 2a,b는 본 실시예에 따른 상호 접촉 감지 방식을 나타낸 도면이다.
도 2a,b에 도시된 바와 같이, 상호 접촉 감지 방식(Mutual Touch Sensing)은 두 개의 터치 패드 간의 전하의 이동을 감지하다가 터치 패드(110) 사이에 존재하는 물체로 인해 전하의 이동이 막히는 정도를 감지하는 방식이다.
도 2a,b에 도시된 바와 같이, 상호 접촉 감지 방식은 두 개의 터치 패드를 이용하여 하나의 캐패시터(CCSX)를 충방전하는 방식이다. 상호 접촉 감지 방식에서 터치 IC(120)는 커패시터(CCSX)의 두 노드에 대한 액세스하여 정전 용량을 측정한다.
터치 IC(120)는 상호 접촉 감지 방식에서 터치 패드 위에 액체가 존재하는 경우 오동작이 감지되므로, 터치 패드(110) 상에 존재하는 물체의 물성을 판단하여 적응적으로 동작을 제어한다. 터치 IC(120)는 상호 접촉 감지 방식에서 터치 패드(110) 상에 존재하는 물체의 물성을 판단하기 위하여 물리적인 하나의 센서 패드에 센싱을 위한 다중의 주파수를 인가하고 주파수 범위 별로 각각의 개별 센서처럼 동작하게 한다.
본 실시예에 따른 터치 IC(120)는 2개 이상의 터치 패드(110)를 사용하여 2개 이상의 터치 패드(110) 사이의 전하가 넘어가는 것을 측정하는 상호 접촉 감지 방식에 사용 가능하다. 상호 접촉 감지 방식의 터치 IC(120)는 정전용량 센싱을 위해 터치 패드(110)에 충방전 신호를 출력한다. 충방전 신호는 특정 주파수 또는 일정 범위의 주파수를 갖는다.
도 3a,b,c,d는 본 실시예에 따른 터치로 인한 전압 파형 예시를 나타낸 도면이다.
터치 패드(110)는 터치 스크린, 터치 버튼을 모두 포함하는 개념이다. 터치 IC(120)는 한 개의 터치패드가 갖는 캐패시터를 충방전하면서 충방전 시간(정전용량) 또는 충방전 전압의 변화를 센싱한다.
터치 IC(120)는 캐패시터의 충방전 시간 또는 충방전 전압을 센싱할 때, 충전과 방전을 위한 주파수를 상이하게 적용한다. 터치 패드(110)에 감지되는 물체가 고체(금속 또는 손가락)인 경우 유전율이 주파수 따라서 변하지가 않는다. 터치 패드(110)에 감지되는 물체가 액체(물 또는 기름)인 경우 유전율이 주파수에 따라서 변한다.
터치 IC(120)는 터치 패드(110)를 물로 세척하거나 묻어 있는 경우 정전 용량이 영향을 받아서 터치 패드(110)의 입력으로 인한 오동작을 방지한다. 터치 IC(120)은 터치 패드(110)로 교류 신호를 전달한다.
터치 IC(120)는 정전 용량에 따라 터치 패드(110)로부터 출력된 교류 신호에 대응하는 동작을 구동한다. 터치 IC(120)는 하나의 물리적 터치 패드(110)에 두 개 이상의 다른 범위의 주파수를 이용하여 두 개 이상의 가상의 센서를 구성한다. 터치 IC(120)는 주파수에 따른 유전체 유전율의 차이로 달라지는 정전용량을 읽어낸다.
터치 IC(120)는 물질의 주파수에 따른 정전용량 값의 변화 특성을 이용하여 해당 특성을 갖는 물질을 감지한다.
터치 IC(120)는 터치 패드(110)에 접촉된 물질의 주파수 특성에 따른 정전용량의 차이를 이용하여 특정 물질에만 동작하도록 제어한다. 터치 IC(120)는 터치 패드(110)에 접촉된 물질의 주파수 특성에 따른 정전용량의 차이를 이용하여 특정 물질에만 동작하지 않도록 제어한다.
터치 IC(120)는 터치 패드(110)에 접촉된 물질의 주파수 특성에 따른 정전용량의 차이를 이용하여 특정 물질을 구별한다.
터치 IC(120)는 터치 패드(110)에서 출력되는 신호를 센싱한다. 터치 IC(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 터치 패드(110)로부터 출력되는 신호를 시분할하는 경우, 복수의 주파수 파형으로 구분된다.
예컨대, 복수의 주파수 중 제1 주파수는 75 KHZ ~ 6 MHZ까지를 256개로 나눈 후 랜덤하게 혼합해서 일정 범위를 갖는 주파수를 의미한다. 복수의 주파수 중 제2 주파수는 75 KHZ ~ 3 MHZ까지를 256개로 나눈 후 랜덤하게 혼합해서 일정 범위를 갖는 주파수를 의미한다.
터치 IC(120)는 복수의 주파수 중 특정 주파수 대역만을 그룹핑하여 제1 터치 센서로 인식하고, 복수의 주파수 중 나머지 주파수 대역만을 그룹핑하여 제2 터치 센서로 인식할 수 있다.
터치 IC(120)는 터치 패드(110)를 손가락(고체)으로 누르는 경우, 주파수가 다르더라도 정전용량 값이 일정하게 유지되는 것을 확인한다. 터치 IC(120)는 터치 패드(110)를 물(액체)이 묻은 경우, 주파수에 따라서, 정전 용량 값이 낮아지는 것을 확인한다.
터치 IC(120)는 하나의 터치 패드(110)를 이용하여 충방전 시간 또는 충방전 전압의 변화를 센싱할 때, 시간을 나눠서 서로 상이한 주파수로 정전용량의 변화를 센싱한다. 터치 IC(120)는 하나의 터치 패드(110)에서 서로 다른 복수의 주파수로 출력되는 출력 신호의 파형을 센싱한다.
예컨대, 터치 IC(120)는 6 MHz 주파수, 1.5 MHz 주파수를 교번하면서 터치 패드(110)에서 출력되는 신호의 파형을 센싱한다. 터치 IC(120)는 6 MHz 주파수로 출력되는 신호를 별도로 모아서 가상 패드를 생성하고, 1.5 MHz 주파수로 출력되는 신호를 별도로 모아서 가상 패드를 생성한다.
터치 IC(120)는 복수의 주파수별 출력에 따라 복수의 가상 패드를 생성한다.
터치 패드(110)의 전압 파형은 도 3b에 도시된 바와 같다. 물리적인 하나의 터치 패드(110)에 시간을 분할하여 다른 주파수 또는 다른 주파수 범위의 충방전 신호를 출력하여 하나의 패드를 이용하여 2개 이상의 센서 값을 읽어 낸다.
도 3b에 도시된 터치 패드(110)의 전압 파형은 8개의 주파수 범위 신호로 구분되어 터치 패드(110)로 출력된다. 도 3c, 3d에 도시된 채널 (CH1~CH8)은 일정 범위의 주파수 대역을 갖는다. 각 채널에 인가되는 주파수의 형태는 다를 수 있으나 터치 패드(110)로 주파수가 출력 되는 모든 정전 용량 센싱 방식에 적용될 수 있다.
터치시 터치하는 물체의 기생 캐패시턴스로 인해 터치 센서가 측정하는 캐패시턴스 값이 변화하게 된다. 터치 IC(120)는 [수학식 1]에 도시된 바와 같이, 물체가 고체인 경우의 유전율을 나타낸다. 터치 IC(120)는 추가되는 캐패시턴스는 [수학식 1]로 나타낼 수 있다.
ε는 유전율을 의미한다.
A는 터치패드와 접촉 물체의 면적을 의미한다.
d는 터치패드와 물체 사이의 거리를 의미한다.
터치 IC(120)는 물이 접촉할 경우 터치 패드(110)의 유전율에 변화가 발생한다.
터치 IC(120)는 [수학식 2]에 도시된 바와 같이, 물의 전기 전도를 주파수의 기본 유전율에서 차감한다.
유전율은 [수학식 2]와 같이 주파수와의 관계로 정의되며 주파수가 클수록 유전율이 작아지게 되 높은 주파수에서 정전용량 값이 작게 측정된다.
ε(f)는 물의 주파수에 따른 유전율을 의미한다.
ε∞는 높은 주파수에서의 물의 유전율(약 4.9)을 의미한다.
εs는 낮은 주파수에서의 물의 유전율(약 88.0)을 의미한다.
f는 주파수 (Hz)를 의미한다.
τ는 물 분자의 회전 상수(보통 약 9.0 × 10-12 s)를 의미한다.
i는 허수 단위를 의미한다.
n은 보통 2를 의미한다.
터치 IC(120)는 [수학식 3]에 도시된 바와 같이, 물체가 기름인 경우의 유전율을 나타낸다.
기름도 주파수가 클수록 물과 동일하게 주파수가 높아질수록 유전율이 작아지는 반비례 관계를 갖으나 τ, n 등의 상수가 물과 달라 주파수별 반응이 달라진다.
ε(f)는 주파수 f에서의 기름의 유전율을 의미한다.
ε0는 기름의 높은 주파수에서의 유전율(약 2.0 ~ 2.2)을 의미한다.
A는 상수이며, εs - ε0와 유사(약 10-3 ~ 10-5)하다.
τ는 기름 내부의 분자가 이동하는 시간 상수를 의미한다.
f는 주파수(Hz)를 의미한다.
i는 허수 단위를 의미한다.
n은 일반적으로 1 ~ 2의 값을 가진다.
도 4는 본 실시예에 따른 고체(예컨대, 사람 손가락), 액체(예컨대, 비, 물)의 센서값을 나타낸 도면이다.
물질은 주파수에 따른 유전율의 차이가 존재한다. 유전율의 차이를 이용하여 센싱 주파수를 변화시켜 정전용량 값의 차이를 발생시킬 수 있다. 감지한 결과를 이용하여 특정물질에만 반응하는 터치 센서를 제조하거나 특정 물질에 반응하지 않는 터치 센서를 제조할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 터치 IC(120)는 임계치(Threshold) 이상의 동작을 키로 인식하도록 하며, CH0(High Frequency) 센서 값이 CH1(Low Frequency) 센서 값보다 일정 비율 이상으로 작을 경우 해당 동작으로 인식하지 않거나 기 설정된 키만 동작하도록 제어한다.
도 4에 도시된 그래프에서 Ratio 가 이 비율로 물은 0.8 이하, 손가락과 장갑은 0.95 이상의 값을 나타낸다.
도 4에 도시된 바와 같이, 터치 IC(120)는 터치 패드(110)에서의 제0 주파수(CH0)과 제1 주파수(CH1)에 대한 손가락의 센싱값, 장갑의 센싱값, 물의 센싱값을 확인한다. 터치 IC(120)는 터치 패드(110)에서의 제1 주파수(CH1)에 대한 물의 센싱값이 제0 주파수(CH0)에 대한 물의 센싱값 보다 더 큰 값을 가지는 것을 확인한다.
추가적으로 터치 IC(120)는 터치 패드(110)에서의 제1 주파수(CH1)에 대한 손가락의 센싱값, 장갑의 센싱값과 제0` 주파수(CH0`)에 대한 손가락의 센싱값, 장갑의 센싱값이 동일한 값을 갖는 것을 확인한다. 터치 IC(120)는 터치 패드(110)에서의 제1 주파수(CH1)에 대한 손가락의 센싱값, 장갑의 센싱값과 제0` 주파수(CH0`)에 대한 손가락의 센싱값, 장갑의 센싱값이 동일한 값을 갖는 경우, 터치 패드(110)를 고체로 터치한 것으로 인지한다.
터치 IC(120)는 터치 패드(110)에서의 제1 주파수(CH1)에 대한 물의 센싱값과 제0` 주파수(CH0`)에 대한 물의 센싱값이 서로 차이가 발생하는 것을 확인한다. 터치 IC(120)는 터치 패드(110)에서의 제1 주파수(CH1)에 대한 물의 센싱값과 제0` 주파수(CH0`)에 대한 물의 센싱값의 차이가 발생하면, 터치 패드(110)에 액체가 묻은 것으로 인지한다. 터치 IC(120)는 터치 패드(110)에서의 제1 주파수(CH1)에 대한 물의 센싱값과 제0` 주파수(CH0`)에 대한 물의 센싱값의 차이가 발생하면, 해당 파형에 대해서는 터치가 동작하지 않도록 필터링을 수행한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 터치 IC(120)는 제1 주파수와 제0` 주파수에 대해 장갑처럼 민감하게 반응하는 터치에 대해 감도 임계치를 설정한다.
터치 IC(120)는 터치 패드(110)에 터치가 발생한 경우, 터치 패드(110)의 제1 주파수와 제0` 주파수에 대해 출력 신호의 파형을 시분할로 확인한다. 터치 IC(120)는 터치 패드(110)의 제1 주파수와 제0` 주파수에 대해 출력 신호의 파형이 기 설정된 감도 임계치를 이상으로 판단되는 경우, 터치가 발생한 것으로 동작한다.
다시 말해, 장갑을 착용한 상태로 터치가 발생하더라도 터치 IC(120)는 터치 패드(110)의 제1 주파수와 제0` 주파수에 대해 출력 신호의 파형이 기 설정된 감도 임계치 이상으로 발생하는 경우, 터치가 발생한 것으로 동작한다.
터치 IC(120)는 터치 IC(120)는 터치 패드(110)의 제1 주파수와 제0` 주파수에 대해 출력 신호의 파형이 기 설정된 감도 임계치 이상으로 발생하는 경우, 터치가 발생한 것으로 동작하다가 제1 주파수와 제0` 주파수에 대해 센싱값의 차이가 발생하면, 해당 파형에 대해서는 터치가 동작하지 않도록 동작한다.
도 5는 본 실시예에 따른 센서 패드의 물질이 존재하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 센서 패드의 특정 물질을 올려 물질들 각각의 유전율 차이에 기인한 정전용량 차이를 확인한다.
터치 패드(110)는 물체로 인한 정전용량(Electric Capacity) 변화를 감지한 교류 신호를 복수의 주파수별로 출력한다.
터치 패드(110)는 하나 이상의 센싱 패드가 갖는 정전용량 충방전(Charge and Discharge) 시간 또는 충방전 전압을 센싱하고, 충방전 시간 또는 충방전 전압을 기반으로 정전용량의 변화를 감지한 교류 신호를 생성한다.
터치 IC(120)는 터치 패드(110)로부터 출력된 교류 신호를 시분할(Time Division)한다. 터치 IC(120)는 시분할한 영역별로 복수의 주파수 각각의 특성에 대응하는 파형(Waveform)을 확인한다. 터치 IC(120)는 시분할한 영역별로 복수의 주파수별 파형의 차이값을 기반으로 터치 패드(110)에서 감지한 물체의 물성(Physical Properties)을 구분한다.
터치 IC(120)는 시분할한 영역별로 복수의 주파수별 파형의 차이값을 기반으로 터치 패드(110)에서 감지한 물체가 고체(Solid)인지 액체(Liquid)인지의 여부를 구별한다.
터치 IC(120)는 시분할한 영역별로 복수의 주파수별 파형의 차이값이 기 설정된 임계치 미만으로 발생하는 경우, 터치 패드(110)에서 감지한 물체를 고체로 구별한다. 터치 IC(120)는 시분할한 영역별로 복수의 주파수별 파형의 차이값이 기 설정된 임계치 이상으로 발생하는 경우, 터치 패드(110)에서 감지한 물체를 액체로 구별한다.
터치 IC(120)는 시분할한 영역별로 복수의 주파수별 파형의 차이값에 따라 터치 패드(110)에서 감지한 물체의 유전율에 따라 물질을 구분할 수 있다. 터치 IC(120)는 터치 패드(110)에서 감지한 물체의 유전율에 따라 물질을 물, 알루미늄 등이 구별할 수 있다. 예컨대, 알루미늄의 유전율은 주파수 대역와 크게 관계가 없다. 물의 유전율은 주파수 대역에 따라 변화한다. 콩기름의 유전율은 물의 유전율과 상이하다.
터치 IC(120)는 시분할한 영역별로 복수의 주파수별 파형의 차이값의 비율(Ratio)이 일정한 비율을 유지하는 경우, 터치 패드(110)에서 감지한 물체를 액체로 구별한다.
터치 IC(120)는 터치 패드(110)에서 감지한 물체를 액체로 구별한 경우, 오동작을 방지하기 위해 교류 신호에 대응하는 동작을 제한한다.
터치 IC(120)는 복수의 주파수별로 출력된 교류 신호에 대해 감도 임계치(Sensitivity Threshold)를 설정한다. 터치 IC(120)는 시분할한 영역별로 복수의 주파수 각각에 대응하는 파형이 감도 임계치 이상으로 발생하는 경우, 터치 패드(110)에 물체로 인한 입력이 발생한 것으로 인지한다.
터치 IC(120)는 복수의 주파수 각각에 대응하는 파형이 감도 임계치 이상으로 발생하는 경우, 터치 패드(110)에 물체로 인한 입력이 발생한 것으로 동작하다가 시분할한 영역별로 복수의 주파수별 파형의 차이값이 기 설정된 임계치 이상으로 발생하는 경우, 터치 패드(110)에 물체로 인한 입력을 오동작으로 판별하여 동작을 제한한다.
터치 IC(120)는 시분할한 영역별로 복수의 주파수별 파형별로 가상의 터치 패드(110)를 구성한다.
터치 IC(120)는 가상의 터치 패드에 대응하는 주파수에 따른 유전체 유전율을 확인한다. 터치 IC(120)는 가상의 터치 패드별 유전체 유전율의 차이값을 기반으로 터치 패드(110)에서 감지한 물체의 물성을 구분한다.
도 6은 본 실시예에 따른 물질의 종류에 따른 채널별 센서값을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 물질의 접촉 면적에 따라 절대값은 달라지나 각 CH 별 값의 비율이 유지된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각 주파수 별 정전용량을 감지하여 물질의 종류를 감지한다.
도 7은 본 실시예에 따른 물질에 따라 센서 주파수 별 센서 값을 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 물질의 종류에 따른 각 주파수 별 정전용량을 감지한 데이터를 얻을 수 있다. 물질별 특성을 나타내는 데이터를 확보한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 물질에 따라 센서 주파수 별 센서 값이 달라지며 이 특성 데이터를 이용하여 물질의 종류를 판별할 수 있다.
터치 IC(120)는 제1 주파수 내지 제N 주파수를 이용하여 터치 패드(110)를 센싱한다. 터치 IC(120)는 제1 주파수 내지 제N 주파수의 센싱값의 차이를 이용해서 터치 패드(110)에서 감지된 물체가 고체 인지 액체인지를 구별한다.
터치 IC(120)는 제1 주파수 내지 제N 주파수의 센싱값의 차이에 따라 터치 패드(110)에서 감지된 물체가 액체인 경우 미동작하도록 제어한다. 터치 IC(120)는 제1 주파수 내지 제N 주파수의 센싱값의 차이에 따라 터치 패드(110)에서 감지된 물체가 고체인 경우만 동작하도록 제어한다.
터치 IC(120)는 제1 주파수 내지 제N 주파수의 센싱값의 차이에 따라 터치 패드(110)에서 감지된 물체가 액체 중 기름 성분인지 물 성분인지에 따라 동작을 제어하도록 한다.
터치 IC(120)는 제1 주파수 내지 제N 주파수의 센싱값의 차이에 따라 터치 패드(110)에서 감지된 물체가 기름인 경우 동작하도록 제어한다. 터치 IC(120)는 제1 주파수 내지 제N 주파수의 센싱값의 차이에 따라 터치 패드(110)에서 감지된 물체가 물인 경우 미동작하도록 제어한다.
터치 IC(120)는 제1 주파수 내지 제N 주파수의 센싱값의 차이에 따라 사용 범위를 제한할 수 있다.
도 8은 본 실시예에 따른 터치 물질 구별 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
터치 패드(110)는 물체로 인한 정전용량 변화를 감지한 교류 신호를 제1 주파수(CH1)로 출력한다. 터치 IC(120)는 터치 패드(110)로부터 제1 주파수(CH1)로 출력된 교류 신호를 시분할한 후 시분할한 영역별로 제1 주파수(CH1) 특성에 대응하는 파형을 확인한다(S810).
터치 패드(110)는 물체로 인한 정전용량 변화를 감지한 교류 신호를 제2 주파수(CH 2) 내지 제N 주파수(CH N)로 출력한다. 터치 IC(120)는 터치 패드(110)로부터 제2 주파수(CH2) 내지 제N 주파수(CH N)로 출력된 교류 신호를 시분할한 후 시분할한 영역별로 제2 주파수(CH2) 내지 제N 주파수(CH N) 특성에 대응하는 파형을 확인한다(S820).
터치 IC(120)는 시분할한 영역별로 제1 주파수(CH1) 내지 제N 주파수(CH N)별 파형의 차이값을 기반으로 터치 패드(110)에서 감지한 물체의 물성을 구분한 구분 결과를 생성한다(S830).
터치 IC(120)는 구별 결과를 이용하여 기 설정된 조건 따라 동작을 제한(특정 물질을 안 눌리게 하거나, 특정 물질만 눌리게 하거나 구별된 결과를 출력 등)한다(S840).
도 8에서는 단계 S810 내지 단계 S840을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 8에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 8은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 8에 기재된 본 실시예에 따른 터치 물질 구별 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 터치 물질 구별 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 터치 패드
120: 터치 IC

Claims (5)

  1. 물체로 인한 정전용량(Electric Capacity) 변화를 감지한 교류 신호를 복수의 주파수별로 출력하는 터치 패드(Touch Pad);
    상기 터치 패드로부터 출력된 상기 교류 신호를 시분할(Time Division)한 후 상기 시분할한 영역별로 상기 복수의 주파수 각각의 특성에 대응하는 파형(Waveform)을 확인하고, 상기 시분할한 영역별로 상기 복수의 주파수별 상기 파형의 차이값을 기반으로 상기 터치 패드에서 감지한 상기 물체의 물성(Physical Properties)을 구분하며,
    상기 시분할한 영역별로 상기 복수의 주파수별 상기 파형의 차이값의 비율(Ratio)이 일정한 비율을 유지하는 경우, 상기 터치 패드에서 감지한 상기 물체를 액체로 구별하며, 상기 터치 패드에서 감지한 상기 물체를 액체로 구별한 경우, 오동작을 방지하기 위해 상기 교류 신호에 대응하는 동작을 제한하며,
    상기 복수의 주파수별로 출력된 상기 교류 신호에 대해 감도 임계치(Sensitivity Threshold)를 설정하고, 상기 시분할한 영역별로 상기 복수의 주파수 각각에 대응하는 상기 파형이 상기 감도 임계치 이상으로 발생하는 경우, 상기 터치 패드에 상기 물체로 인한 입력이 발생한 것으로 인지하며,
    상기 터치 패드에 상기 물체로 인한 입력이 발생한 것으로 동작하다가 상기 시분할한 영역별로 상기 복수의 주파수별 상기 파형의 차이값이 기 설정된 임계치 이상으로 발생하는 경우, 상기 터치 패드에 상기 물체로 인한 입력을 오동작으로 판별하여 동작을 제한하는 것을 특징으로 하는 터치 IC(Touch Integrated Circuit);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 물질 구별 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 패드는
    하나 이상의 센싱 패드가 갖는 정전용량 충방전(Charge and Discharge) 시간 또는 충방전 전압을 센싱하고, 상기 충방전 시간 또는 상기 충방전 전압을 기반으로 상기 정전용량의 변화를 감지한 상기 교류 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 터치 물질 구별 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치 IC는,
    상기 시분할한 영역별로 상기 복수의 주파수별 상기 파형의 차이값을 기반으로 상기 터치 패드에서 감지한 상기 물체가 고체(Solid)인지 상기 액체(Liquid)인지의 여부를 구별하는 것을 특징으로 하는 터치 물질 구별 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 터치 IC는
    상기 시분할한 영역별로 상기 복수의 주파수별 상기 파형의 차이값이 기 설정된 임계치 미만으로 발생하는 경우, 상기 터치 패드에서 감지한 상기 물체를 상기 고체로 구별하는 것을 특징으로 하는 터치 물질 구별 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 터치 IC는
    상기 시분할한 영역별로 상기 복수의 주파수별 상기 파형의 차이값이 기 설정된 임계치 이상으로 발생하는 경우, 상기 터치 패드에서 감지한 상기 물체를 상기 액체로 구별하는 것을 특징으로 하는 터치 물질 구별 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110052270A (ko) * 2009-11-12 2011-05-18 삼성전자주식회사 근접 터치 동작 감지 장치 및 방법
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