KR20110061798A - 동적 주파수 변조를 이용하는 터치 센서 칩 및 동작 방법 - Google Patents

동적 주파수 변조를 이용하는 터치 센서 칩 및 동작 방법 Download PDF

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KR20110061798A
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Abstract

터치 센서 칩 및 동작 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 감지되는 센싱 신호의 제1 중심 주파수를 노이즈에 영향이 적고, 동적으로 할당되는 제2 중심 주파수로 호핑(hopping)하고, 상기 제2 중심 주파수에서 터치의 발생 여부를 결정함으로써, 노이즈로 인한 터치의 오입력을 줄일 수 있다.
터치 패널, 센서, 주파수, 호핑, hopping, 동적, 변조, 시퀀스

Description

동적 주파수 변조를 이용하는 터치 센서 칩 및 동작 방법{TOUCH SENSOR CHIP BY USING DYNAMIC FREQUENCY MODULATION AND OPERATION METHOD OF THE SAME}
본 발명의 실시예들은 동적 주파수 변조를 이용하여, 감지되는 센싱 신호의 중심 주파수를 동적으로 할당되는 호핑 시퀀스를 이용하여 다른 주파수로 호핑함으로써, 센싱 신호에 발생하는 노이즈를 줄이고, 결과적으로 터치 센서 칩이 실장되는 장치에서, 터치로 인한 오입력을 줄이는 터치 센서 칩 및 상기 터치 센서 칩의 동작 방법에 관한 것이다.
터치 인식 기술의 주류를 이루는 기술로는 대표적으로 터치 스크린을 예로 들 수 있는데, 이는 키패드 등을 사용하지 않고 화면(스크린)에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록, 화면에서 직접 입력 정보를 감지할 수 있도록 하는 기술이라 할 수 있다.
이러한, 터치 인식 기술은 정전용량 방식, 저항막 방식, 표면 초음파 방식, 압력식 저항막 방식 및 적외선 감지 방식 등 다양한 방식으로 개발되었으며, 오늘날에는 그 적용 분야가 방대하다 할 수 있다.
터치 인식 기술은 터치 하는 영역에 감지되는 신호가 매우 민감하게 동작하며, 신호가 전달되는 순간에도 환경 변수 등의 영향을 매우 많이 받기 때문에 터치 입력 신호를 인식하는 기술이 매우 중요시 되고 있다.
현재의 터치 인식 기술은 얼마나 노이즈에 강하게 설계되었고, 여러 환경에서 신뢰성 있게 동작하느냐가 관건이다. 현존에 나와 있는 여러 칩들은 외부 주파수의 영향을 최소화 하기 위하여 보드상에서 저항 및 그라운드 패턴 등으로 구현하고 있다.
이런 일들은 각각의 어플리케이션에 맞는 패턴 및 저항이 필요하므로 알맞은 값 및 해법을 찾기 위해 노력이 많이 필요로 한다.
만일 칩 상에 외부 환경에 대한 주파수영향을 해결하는 기능이 존재한다면 이러한 노력들과 시간들을 최소화하여 개발 기간 단축 및 비용 절감 등의 획기적인 방안이 될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩은 감지 전극을 통해서 감지되는 센싱 신호를 방해하는 노이즈의 영향을 줄임으로써, 정확하게 터치를 인식하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩은 하드웨어를 이용하여 간단하게 노이즈를 제거함으로써, 터치 센서 칩 상에 외부 환경에 대한 영향을 줄이는데 필요한 비용 및 시간을 줄이는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩은 입력되는 터치에 상응하는 센싱 신호를 감지하는 터치 수신부, 상기 감지된 센싱 신호의 제1 중심 주파수를 제2 중심 주파수로 호핑(hopping)하는 동적 주파수 변조부, 및 상기 호핑된 제2 중심 주파수의 센싱 신호에 기초하여, 터치의 발생 여부를 결정하는 터치 여부 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩의 동작 방법은 입력되는 터치에 상응하는 센싱 신호를 감지하는 단계, 상기 감지된 센싱 신호의 제1 중심 주파수를 제2 중심 주파수로 호핑(hopping)하는 단계, 및 상기 호핑된 제2 중심 주파수의 센싱 신호에 기초하여, 터치의 발생 여부를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제2 중심 주파수는 상기 센싱 신호에 대한 노이즈 간섭이 선정된 기준치 이하인 주파수 대역인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 감지 전극을 통해서 감지되는 센싱 신호를 방해하는 노이즈의 영향을 줄임으로써, 정확하게 터치를 인식할 수 있다.
본 발명에 따르면, 하드웨어를 이용하여 간단하게 노이즈를 제거함으로써, 터치 센서 칩 상에 외부 환경에 대한 영향을 줄이는데 필요한 비용 및 시간을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩(160)이 적용된 터치스크린 패널(100)을 설명하는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널(100)은 윈도우(커버렌즈라고도 함) 배면에 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 도전성 물질로 형성된 센서 패턴을 이용하여 사용자의 접촉 및 접촉이 인가된 위치를 인식한다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩이 적용된 터치스크린 패널(100)은 커버렌즈의 뷰 에어리어(view area, 110) 상에 형성된 감지 전극(120)을 이용하여, 입력되는 터치를 감지할 수 있다.
감지 전극(120)은 입력되는 터치에 의하여 발생하는 정전용량의 변화를 센싱 신호로써 감지할 수가 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 감지 전극(120)은 투명 도전성 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 감지 전극(120)은, ITO(Indum Tin Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 및 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT) 중에서 적어도 하나의 투명 도전성 물질로 스퍼터링(Sputtering)되고, 에칭(etching)과정을 통해서 패터닝되어 형성될 수 있다.
터치스크린 패널(100)에는 터치 센서 칩(160)이 실장되는 FPCB(150)가 커버렌즈의 일면에 ACF(Anisotropic Conductive Film) 또는 ACP(Anisotropic Conductive Paste) 등의 접착 물질 통해 부착될 수 있다.
이로써, 감지 전극(120)은 배선(140)을 통해서 터치 센서 칩(160)의 각 센서 핀과 전기적으로 연결될 수 있다.
배선(140)은 커버렌즈의 뷰 에어리어(view area, 110)를 제외한 사이드 경계 영역, 즉 베젤 영역(130)에 금속(주로 실버)을 인쇄 또는 실크 스크린 함으로써 형성될 수 있다.
본 명세서에서는 터치스크린 패널(100)에 사용되는 전극의 예로써, 2-layer 의 다이아몬드 패턴의 감지 전극을 설명하나, 다양한 패턴의 감지 전극이 사용될 수도 있다.
터치스크린 패널(100)에는 다양한 노이즈가 발생할 수 있는데, 예를 들어 LCD로부터 발생하는 노이즈가 감지 전극(120)이 감지하는 센싱 신호에 더해질 수 있다.
이러한 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩(160)은 감지 전극(120)을 통해 입력되는 터치에 상응하는 센싱 신호를 감지하여 터치의 발생 여부와 해당 지점을 정확하고 신속하게 결정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 감지 전극을 통해서 감지되는 센싱 신호를 방해하는 노이즈의 영향을 줄임으로써, 정확하게 터치를 인식할 수 있고, 하드웨어인 터치 센서 칩(160)을 이용하여 간단하게 노이즈를 제거함으로써, 터치 센서 칩 상에 외부 환경에 대한 영향을 줄이는데 필요한 비용 및 시간을 줄일 수 있다.
터치의 발생 여부와 해당 지점을 정확하고 신속하게 결정하기 위해서, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩(160)은 주파수 호핑을 위해, 상기 감지된 센싱 신호를 동적으로 할당되는 주파수를 이용하여 변조할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩(160)은 이하 도 2 및 도 3을 통해서 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩(200)의 내부 구성을 설명하는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩(200)은 터치 수신부(220), 동적 주파수 변조부(230), 및 터치 여부 결정부(240)를 포함할 수 있다.
터치 수신부(220)는 복수의 채널(210)로부터 입력되는 터치에 상응하는 센싱 신호를 감지할 수 있다.
터치에 상응하는 센싱 신호를 감지하기 위해서, 터치 수신부(220)는 감지 전극, 배선 등을 포함할 수도 있다.
동적 주파수 변조부(230)는 상기 감지된 센싱 신호의 제1 중심 주파수를 제2 중심 주파수로 호핑(hopping)하도록 제어할 수 있다.
제2 중심 주파수는 호핑 시퀀스에 따라서 여러 가지 멀티 주파수로 결정될 수 있고, 이로써 외부 환경에 의해 유기된 주파수에 의한 영향, 즉 노이즈에 대한 간섭이 현저하게 줄어들 수 있다.
상기 제2 중심 주파수는 상기 센싱 신호에 대한 노이즈 간섭이 선정된 기준치 이하인 주파수 대역인 것으로서, 기산출된 경험치나 측정에 의해서 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 동적 주파수 변조부(230)는 선정된 복수의 호핑 시퀀스(hopping sequen)를 유지하고, 상기 복수의 호핑 시퀀스 중에서 적어도 하나의 호핑 시퀀스를 이용하여 상기 제1 중심 주파수를 상기 제2 중심 주파수로 신속하고 정확하게 호핑할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 중심 주파수에서 제2 중심 주파수로 호핑되는 경우에 제1 중심 주파수 역시 터치의 센싱에 이용될 수 있다. 즉, 터치의 센싱을 위해 제1 중심 주파수 및 제2 중심 주파수의 모든 영역이 다 사용될 수 있 다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 터치의 센싱을 위해 제1 중심 주파수와 제2 중심 주파수만 사용할 수도 있고, 제1 중심 주파수와 다수의 중심 주파수를 사용할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 동적 주파수 변조부(230)는 주파수 호핑은 확산시켜야 할 신호의 호핑 시퀀스를 호핑 패턴에 따라 일정시간 간격(주기적)으로 변화시켜 동적 할당할 수 있다.
다른 예로써, 동적 주파수 변조부(230)는 주파수 호핑은 확산시켜야 할 신호의 호핑 시퀀스를 랜덤하게 변화시켜 동적 할당할 수도 있다.
동적 주파수 변조부(230)는 도 3을 통해서 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동적 주파수 변조부(300)의 내부 구성을 설명하는 도면이다.
동적 주파수 변조부(300)는, 난수 발생기(310), 동적 전류원(320), 동적 주파수 발생기(330), 및 동적 주기 발생기(340)를 포함할 수 있다.
난수 발생기(310)은 난수를 발생시켜 난수 패턴을 결정하고, 상기 결정된 난수 패턴에 기초하여, 제1 중간 주파수를 호핑할 호핑 시퀀스를 결정할 수 있다.
이때, 발생한 난수 패턴에 의해서 동적 전류원(320) 및 동적 주파수 발생기(330)를 이용하여 호핑 시퀀스를 결정하거나, 동적 주기 발생기(340)를 이용하여 호핑 시퀀스를 결정할 수 있다.
구체적으로, 발생한 난수 패턴에 기초하여, 동적 전류원(320)은 동적으로 전류를 할당하고 이에 동적 주파수 발생기(330)에서 주파수를 동적으로 할당함으로써, 주파수 호핑에 사용할 호핑 시퀀스를 결정할 수 있다.
다른 예로써, 발생한 난수 패턴에 기초하여, 동적 주기 발생기(340)가 주기를 동적으로 할당함으로써, 주파수 호핑에 사용할 호핑 시퀀스를 결정할 수 있다.
즉, 동적 주파수 변조부(300)는, 난수 발생기(310), 동적 전류원(320), 동적 주파수 발생기(330), 및 동적 주기 발생기(340) 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 제1 중심 주파수를 상기 제2 중심 주파수로 호핑하도록 제어할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 터치 여부 결정부(240)는 상기 호핑된 제2 중심 주파수의 센싱 신호에 기초하여, 터치의 발생 여부를 결정할 수 있다.
이때, 상기 제2 중심 주파수는 상기 센싱 신호에 대한 노이즈 간섭이 선정된 기준치 이하인 주파수 대역으로서, 측정된 주파수 대역 중에서 노이즈의 간섭이 가장 적은 대역으로 미리 결정될 수 있다.
터치 여부 결정부(240)는 상기 복수의 호핑 시퀀스에 동기화하여 상기 제2 중심 주파수를 확인하고, 상기 확인된 제2 중심 주파수를 고려하여 상기 터치의 발생 여부를 결정할 수 있다.
터치 여부 결정부(240)는 상기 복수의 호핑 시퀀스에 동기화하기 위해서, 상기 복수의 호핑 시퀀스에 대한 정보를 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩의 동작 방법은 입력되는 터치에 상응하는 센싱 신호를 감지한다(단계 410).
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩의 동작 방법은 호핑 시퀀스를 결정하고(단계 420), 상기 결정된 호핑 시퀀스에 의해서 상기 감지된 센싱 신호의 제1 중심 주파수를 제2 중심 주파수로 호핑(hopping)한다(단계 430).
본 발명의 일실시예에 따른 주파수 호핑은 확산시켜야 할 신호의 호핑 시퀀스를 호핑 패턴에 따라 일정시간 간격(주기적)으로 변화시켜 동적 할당할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 주파수 호핑은 확산시켜야 할 신호의 호핑 시퀀스를 랜덤하게 변화시켜 동적 할당할 수도 있다.
상기 제2 중심 주파수는 상기 센싱 신호에 대한 노이즈 간섭이 선정된 기준치 이하인 주파수 대역으로서, 상기 호핑 단계에서 센싱 신호에 노이즈의 발생을 예방할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩의 동작 방법은 종래 접지된 차폐층을 이용하여 LCD로부터의 노이즈를 차폐하는 기술 등, 노이즈를 제거하기 위한 다양한 종래의 기술들과 접목 사용될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩의 동작 방법 상기 호핑된 제2 중심 주파수의 센싱 신호에 기초하여, 터치의 발생 여부를 결정한다(단계 440).
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩의 동작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록 되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩이 적용된 터치스크린 패널을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩의 내부 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동적 주파수 변조부의 내부 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 칩의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.

Claims (9)

  1. 입력되는 터치에 상응하는 센싱 신호를 감지하는 터치 수신부;
    상기 감지된 센싱 신호의 제1 중심 주파수를 제2 중심 주파수로 호핑(hopping)하는 동적 주파수 변조부; 및
    상기 호핑된 제2 중심 주파수의 센싱 신호에 기초하여, 터치의 발생 여부를 결정하는 터치 여부 결정부
    를 포함하는 터치 센서 칩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동적 주파수 변조부는,
    선정된 복수의 호핑 시퀀스(hopping sequen)를 유지하고, 상기 복수의 호핑 시퀀스 중에서 적어도 하나의 호핑 시퀀스를 이용하여 상기 제1 중심 주파수를 상기 제2 중심 주파수로 호핑하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 칩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 터치 여부 결정부는,
    상기 복수의 호핑 시퀀스에 동기화하여 상기 제2 중심 주파수를 확인하고, 상기 확인된 제2 중심 주파수를 고려하여 상기 터치의 발생 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 칩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동적 주파수 변조부는,
    난수 발생기, 동적 전류원, 동적 주기 발생기, 및 동적 주파수 발생기 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 제1 중심 주파수를 상기 제2 중심 주파수로 호핑하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 칩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 중심 주파수는 상기 센싱 신호에 대한 노이즈 간섭이 선정된 기준치 이하인 주파수 대역인 것을 특징으로 하는 터치 센서 칩.
  6. 입력되는 터치에 상응하는 센싱 신호를 감지하는 단계;
    상기 감지된 센싱 신호의 제1 중심 주파수를 제2 중심 주파수로 호핑(hopping)하는 단계; 및
    상기 호핑된 제2 중심 주파수의 센싱 신호에 기초하여, 터치의 발생 여부를 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 중심 주파수는 상기 센싱 신호에 대한 노이즈 간섭이 선정된 기준치 이하인 주파수 대역인 것을 특징으로 하는 터치 센서 칩의 동작 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 호핑(hopping)하는 단계는,
    선정된 복수의 호핑 시퀀스(hopping sequen)를 유지하는 단계; 및
    상기 유지되는 복수의 호핑 시퀀스 중에서 적어도 하나의 호핑 시퀀스를 이용하여 상기 제1 중심 주파수를 상기 제2 중심 주파수로 호핑하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 칩의 동작 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 호핑(hopping)하는 단계는,
    상기 복수의 호핑 시퀀스에 동기화하여 상기 제2 중심 주파수를 확인하는 단계; 및
    상기 확인된 제2 중심 주파수를 고려하여 상기 터치의 발생 여부를 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 칩의 동작 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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