KR20130028421A

KR20130028421A - 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법

Info

Publication number: KR20130028421A
Application number: KR1020110091961A
Authority: KR
Inventors: 권용일; 이상호; 홍경희; 박타준
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2013-03-19
Also published as: US20130063390A1; US9256328B2; DE102011121107A1; KR101367677B1

Abstract

본 발명은 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 접촉 감지 장치는, 복수의 감지 전극, 및 상기 복수의 감지 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 감지 채널을 통해 상기 복수의 감지 전극에서 생성되는 감지 신호를 획득하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 감지 전극 중에서 서로 인접한 감지 전극에 연결되는 상기 복수의 감지 채널에서 획득한 상기 감지 신호의 차이값을 계산하여 접촉 입력을 판단한다. 본 발명에 따르면, 서로 인접한 감지 전극에서 획득한 감지 신호의 차이값에 가중치를 부여하고, 이를 기초로 접촉 입력의 좌표 등을 판단함으로써, 노이즈의 영향을 최소화하고 접촉 입력을 정확하게 판단할 수 있다.

Description

접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법{DEVICE AND METHOD FOR SENSING TOUCH INPUT}

본 발명은 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법에 관한 것으로, 노이즈 성분의 영향을 최소화하여 정확하게 접촉 입력을 판단할 수 있는 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법에 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 폼팩터에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 접촉 감지 장치로 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.

휴대용 기기에 적용되는 터치스크린은 접촉 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.

그러나 디스플레이 장치에 일체로 구비되는 터치스크린의 특성상, 디스플레이 장치에서 발생하는 노이즈에 의해 그 동작이 영향을 받을 수 밖에 없다. 디스플레이 장치에서 발생하는 노이즈가 터치스크린과 같은 접촉 감지 장치에 미치는 영향을 최소화하기 위해 접촉 감지 장치의 감지 전극과 디스플레이 장치 사이에 별도의 차폐층(Shield Layer)를 구비할 수도 있으나, 이 경우 전체적인 투과율이 떨어지고 두께가 두꺼워지는 문제점이 있다. 또한, 차폐층을 구비하는 것으로 디스플레이 장치에서 전달되는 노이즈는 차단할 수 있더라도, 전원 노이즈, RF(Radio Frequency) 노이즈 등과 같이 그 소스(source)가 다른 노이즈는 차단하기가 곤란할 수 있다.

본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 보완하기 위한 것으로서, 별도의 차폐층을 구비하지 않고서도 여러 노이즈 성분에 의한 영향을 최소화하여 정확하게 접촉 입력을 판단할 수 있는 접촉 입력 장치 및 접촉 입력 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 복수의 감지 전극, 및 상기 복수의 감지 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 감지 채널을 통해 상기 복수의 감지 전극에서 생성되는 감지 신호를 획득하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 감지 전극 중에서 서로 인접한 감지 전극에 연결되는 상기 복수의 감지 채널에서 획득한 상기 감지 신호의 차이값을 계산하여 접촉 입력을 판단하는 접촉 감지 장치를 제안한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 감지 신호를 획득하는 제1 회로부, 및 상기 접촉 입력을 판단하는 제2 회로부를 포함하는 접촉 감지 장치를 제안한다.

또한, 상기 제1 회로부 및 제2 회로부 중 적어도 하나는 상기 서로 인접한 감지 전극에 연결되는 상기 복수의 감지 채널에서 획득한 상기 감지 신호의 차이값을 계산하는 연산 회로를 포함하는 접촉 감지 장치를 제안한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 감지 전극 중 적어도 일부에 소정의 구동 신호를 인가하는 구동 회로부를 포함하는 접촉 감지 장치를 제안한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 구동 신호가 인가된 감지 전극과, 상기 구동 신호가 인가된 감지 전극에 인접한 다른 감지 전극 사이에서 생성되는 정전용량의 변화를 상기 감지 신호로서 획득하는 접촉 감지 장치를 제안한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 감지 신호의 차이값에 상기 복수의 감지 채널에 따른 가중치를 부여하여 상기 접촉 입력을 판단하는 접촉 감지 장치를 제안한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 감지 신호의 차이값의 크기가 최소인 상기 감지 채널을 기준으로 상기 가중치를 결정하는 접촉 감지 장치를 제안한다.

본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 복수의 감지 전극에서 생성되는 감지 신호를 획득하는 단계, 상기 복수의 감지 전극 중 서로 인접한 감지 전극에서 획득한 감지 신호의 차이값을 계산하는 단계, 및 상기 감지 신호의 차이값에 기초하여 접촉 입력을 판단하는 단계를 포함하는 접촉 감지 방법을 제안한다.

또한, 상기 감지 신호 획득 단계는, 상기 접촉 입력에 의해 상기 복수의 감지 전극에서 생성되는 정전용량 변화를 상기 감지 신호로서 획득하는 접촉 감지 방법을 제안한다.

또한, 상기 복수의 감지 전극 중 적어도 일부에 소정의 구동 신호를 인가하는 단계를 더 포함하는 접촉 감지 방법을 제안한다.

또한, 상기 감지 신호 획득 단계는, 상기 구동 신호가 인가된 감지 전극과, 상기 구동 신호가 인가된 감지 전극과 인접한 다른 감지 전극 사이에서 생성되는 정전용량의 변화를 상기 감지 신호로 획득하는 접촉 감지 방법을 제안한다.

또한, 상기 접촉 입력 판단 단계는, 상기 감지 신호의 차이값에 각각 가중치를 부여하여 상기 접촉 입력을 판단하는 접촉 감지 방법을 제안한다.

또한, 상기 접촉 입력 판단 단계는, 크기가 최소인 상기 감지 신호의 차이값을 기준으로, 상기 감지 신호의 차이값 각각에 대한 가중치를 결정하는 접촉 감지 방법을 제안한다.

또한, 상기 접촉 입력 판단 단계는, 크기가 최소인 상기 감지 신호의 차이값이 계산된 감지 전극으로부터 가까운 감지 전극에서 계산된 상기 감지 신호의 차이값에 상대적으로 큰 가중치를 부여하는 접촉 감지 방법을 제안한다.

본 발명에 따르면, 서로 인접한 감지 전극에서 획득한 감지 신호의 차이값을 계산하고, 계산된 감지 신호의 차이값의 크기가 최소인 감지 채널을 기준으로 각각의 차이값에 가중치를 부여하여 접촉 입력을 판단함으로써, 노이즈의 영향을 최소화하여 접촉 입력을 정확하게 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치가 적용될 수 있는 전자 기기를 나타낸 도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 구조를 나타낸 도;
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 접촉 입력 판단 방법을 설명하기 위한 도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 방법을 설명하는데 제공되는 흐름도; 및
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 방법을 설명하는데 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 접촉 감지 장치가 적용될 수 있는 전자 기기를 나타낸 도이다. 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 접촉 감지 장치를 구비할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 모바일 기기 같은 경우 접촉 감지 장치가 디스플레이 장치에 일체화되어 구비되는 것이 일반적이며, 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치가 표시하는 화면이 투과할 수 있을 정도로 높은 빛 투과율을 가져야 한다. 따라서 접촉 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 영역(115)에는 투명 전도성 물질로 형성된 감지 전극과 연결되는 배선 패턴이 배치되며, 배선 패턴은 베젤 영역(115)에 의해 시각적으로 차폐되므로 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 금속 물질로도 형성이 가능하다.

물론, 본 발명에 따른 접촉 감지 장치가 노트북의 터치 패드 등과 같이 디스플레이 장치와 일체로 구비되지 않아도 되는 경우에는, 단순하게 회로기판에 금속으로 감지 전극을 패터닝하여 제조하는 것도 가능하다. 다만 설명의 편의를 위하여, 이하 터치스크린의 경우를 전제로 본 발명에 따른 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법을 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 구조를 나타낸 도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 장치(200)는, 투명한 재질의 베이스 기판(210), 베이스 기판(210) 상에 형성되는 감지 전극(220), 감지 전극(220)에 연결되는 배선 패턴(230), 및 배선 패턴(230)을 통해 감지 전극(220)과 전기적으로 연결되는 제어부(240)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(240)가 실장된 회로 기판(250)이 ACF(Anisotropinc Conductive Film) 본딩 등에 의해 베이스 기판(210)의 하단부에 부착될 수 있으며, 배선 패턴(230)이 연장되어 형성된 본딩 패드(Bonding Pad)가 베이스 기판(210)의 하단부에 마련됨으로써 제어부(240)의 각 센싱 채널 단자가 배선 패턴(230)을 통해 감지 전극(220)과 전기적으로 연결될 수 있다.

감지 전극(220)은 앞서 설명한 바와 같이 ITO, ZnO, IZO, CNT 등의 투명 전도성 물질로 형성될 수 있으며, 감지 전극(220)에서 생성되는 감지 신호에 기초하여 제어부(240)가 접촉 입력을 판단할 수 있도록 소정의 패턴을 가질 수 있다. 도 2에 도시된 감지 전극(220)은 마름모, 또는 다이아몬드 패턴을 가지며, 마름모 또는 다이아몬드 형상을 갖는 단위 전극(222)이 가로 또는 세로 방향으로 연결되어 하나의 감지 전극(220)을 형성한다. 이하, 설명의 편의를 위해 가로 방향으로 연장되는 감지 전극(220)을 제1전극, 세로 방향으로 연장되는 감지 전극(220)을 제2전극으로 표현하기로 한다.

제1전극과 제2전극은 모두 마름모 또는 다이아몬드 형상의 단위 전극(222)이 가로 또는 세로 방향으로 연장되는 형상을 가지며, 서로 다른 층에 배치되거나 또는 서로 같은 층에 배치될 수도 있다. 제1전극 사이사이의 공간은 제2전극에 의해 채워지며, 서로 같은 층에 제1전극과 제2전극이 모두 배치되는 경우, 제1전극과 제2전극의 교차 지점에서 두 전극을 서로 전기적으로 분리시키기 위해 교차 지점에 소정의 절연 물질을 배치하는 브리지(Bridge) 구조가 적용될 수 있다.

제1전극과 제2전극은 도 2에 도시된 바와 같이 각각 별개의 배선 패턴에 연결된다. 즉, 도 2에 도시된 것처럼 각각 8개의 제1전극과 제2전극이 접촉 감지 장치(200)에 포함되는 경우 베이스 기판(210)의 베젤 영역을 따라서 총 16개의 배선 패턴(230)이 마련되며, 제어부(240)는 각 배선 패턴(230)에 연결되기 위해 적어도 16개의 감지 채널을 포함할 수 있다.

제어부(240)는 감지 채널과 각 배선 패턴(230)을 통해 감지 전극(220)과 전기적으로 연결되며, 감지 전극(220)에서 생성되는 감지 신호를 획득하기 위한 감지 회로를 포함할 수 있다. 감지 신호는 접촉 물체와 제1전극과 제2전극 사이 각각에서 생성되는 자체 정전용량(Self-Capacitance) 변화이거나 또는 제1전극과 제2전극 사이에서 생성되는 상호 정전용량(Mutual-Capacitance)이 접촉 물체에 의해 변화하는 전기적 신호일 수 있다. 특히, 상호 정전용량 변화를 감지하는 경우, 제1전극 또는 제2전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하기 위한 구동 회로가 제어부(240)에 포함될 수 있다.

일례로 제어부(240)는, 감지 전극(220)에서 생성되는 정전용량 변화를 전압의 형태로 측정할 수 있다. 전압 크기로 측정된 정전용량 변화는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 또는 TDC(Time-to-Digital Converter)에 의해 디지털 신호로 변환되고, 제어부(240)는 변환된 디지털 신호를 이용하여 접촉 입력의 좌표와 멀티 터치, 제스처 등을 판단할 수 있다.

또한 제어부(240)는, 인접한 감지 전극(220)에 연결된 감지 채널에서 획득한 감지 신호의 차이를 계산하기 위한 감산 회로를 포함할 수 있다. 감산 회로에서 계산된 감지 신호의 차이는 제어부(240)의 메인 컨트롤러에서 접촉 입력을 판단하는 데에 이용될 수 있다. 인접한 감지 전극(220)에서 획득한 감지 신호의 차이를 계산하는 감산 회로는 제어부(240)의 아날로그 회로 및 디지털 회로 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 접촉 입력 판단 방법을 설명하기 위한 도이다. 도 3을 참조하면, 가로 방향으로 연장되는 제1전극(310-1~310-8)에는 각각 제어부(350)의 구동 회로(330)가 연결되며, 세로 방향으로 연장되는 제2전극(320-1~320-8)에는 각각 제어부(240)의 감지 회로(340)가 연결된다. 즉, 도 3 및 도 4는 모두 상호 정전용량을 감지하는 접촉 감지 장치(300)인 것을 가정하나, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따르면 자체 정전용량을 감지하는 접촉 감지 장치로도 구현이 가능함은 물론이다.

감지 회로(340)는 정전용량을 측정하기 위한 차지 펌프(Charge Pump) 회로와 아날로그 값으로 측정된 정전용량 - 통상 전압의 크기로 측정됨 - 값을 디지털 신호 형태로 변환하는 ADC를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 차지 펌프 회로와 ADC 이외에 인접한 감지 전극(220)에 연결된 감지 채널에서 획득한 감지 신호의 차이를 계산하기 위한 감산 회로(345)가 추가로 포함된다. 도 3에서는 디지털 신호로 변환된 감지 신호의 차이를 감산 회로(345)에서 계산하는 것으로 가정하였으나, 위에서 설명한 바와 같이 ADC를 이용한 디지털 신호 변환 이전 단계에서 아날로그 형태의 신호로 감지 신호의 차이를 계산하는 것도 가능하다.

서로 교차하도록 배치되는 제1전극(310-1~310-8)과 제2전극(320-1~320-8)의 교차점에서, 제1전극(310-1~310-8)으로 인가되는 구동 신호에 따른 상호 정전용량이 생성된다. 상호 정전용량이 생성된 경우, 특정 위치에서 접촉이 발생하면 접촉이 발생한 위치와 가까운 교차점에서 상대적으로 큰 정전용량 변화가 발생한다. 도 3에서 위치 A에 접촉이 발생한 경우를 가정하면, 위에서 세 번째 및 네 번째 제1전극(310-3, 310-4)에 구동 신호가 인가된 경우, 왼쪽에서 다섯 번째 및 여섯 번째 제2전극(320-5, 320-6)에서 상대적으로 높은 감지 신호를 획득할 수 있다. 감지 신호를 획득하면, 제어부(350)는 감산 회로(345)를 이용하여 서로 인접한 감지 전극(320-1~320-8)에 연결된 감지 채널을 통해 획득한 감지 신호 사이의 차이값을 계산한다. 이하, 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4를 참조하면, 도 3에 도시된 바와 같이 위치 A에 접촉이 발생한 경우, 매트릭스 형태로 배치되는 총 64의 교차점 가운데 (3, 5), (4, 5), (3, 6), (4, 6)의 네 개 교차점에서 상대적으로 높은 감지 신호가 생성된다. 도 3 및 도 4에서는 가로 방향으로 연장되는 제1전극(310-1~310-8)에 구동 신호가 인가되고 세로 방향으로 연장되는 제2전극(320-1~320-8)에서 감지 신호를 획득하는 것으로 가정하므로, 서로 인접한 제2전극(320-1~320-8)에서 획득한 감지 신호의 차이를 계산한다. 즉, 감지 채널 Y1과 Y2에서 획득한 감지 신호의 차이, Y2와 Y3에서 획득한 감지 신호의 차이 등을 차례대로 계산하여, Y7에서 Y8에서 획득한 감지 신호의 차이까지 총 7번의 연산을 반복함으로써 7개의 감지 신호 차이값 데이터를 계산한다.

앞서 설명한 대로 위치 A에 접촉이 발생하면, 제1전극(310-3, 310-4)과 제2전극(320-5, 320-6)이 교차하는 교차점 (3, 5), (4, 5), (3, 6), (4, 6)에서 높은 감지 신호가 생성되며, 나머지 60개의 교차점에서는 매우 미약한 감지 신호만이 감지된다. 구동 신호가 세 번째 제1전극(310-3)에 인가된 경우와, 네 번째 제1전극(310-4)에 인가된 경우 각각에 대한 데이터를 도 4에 도시한 경우와 같이 가정하고, 인접한 제2전극(320-1~320-8) 간의 감지 신호 차이값 데이터를 계산하면 그 결과는 아래의 표1, 표2와 같이 나타난다.

세 번째 제1전극(310-3)에 구동 신호가 인가된 때의 감지 신호 데이터

INDEX	320-1	320-2	320-3	320-4	320-5	320-6	320-7	320-8
감지신호	0	0	0	2	8	10	2	0

네 번째 제1전극(310-4)에 구동 신호가 인가된 때의 감지 신호 데이터

INDEX	320-1	320-2	320-3	320-4	320-5	320-6	320-7	320-8
감지신호	0	0	0	1	4	7	2	0

세 번째 및 네 번째 제1전극(310-3, 310-4)을 제외한 다른 제1전극(310-1, 310-2, 310-5~8)에 구동 신호가 인가된 경우, 모든 제2전극(320-1~320-8)에서 일정 수치 이상의 감지 신호가 얻어지지 않았다고 가정하면, 표 1 및 표 2와 같이 얻어진 감지 신호 데이터로부터 전체 데이터를 얻을 수 있다. 각 INDEX 별로 얻은 감지 신호 데이터를 합하면 아래의 표 3과 같다.

감지 신호 데이터

INDEX	320-1	320-2	320-3	320-4	320-5	320-6	320-7	320-8
감지신호	0	0	0	3	12	17	4	0

따라서, 감지 신호 차이값 데이터는 표 4와 같이 얻을 수 있다.

INDEX	1	2	3	4	5	6	7
감지 신호 차이값 데이터	0	0	+3	+9	+5	-13	-4

표 4에서 각 INDEX 값 N은, N번째 제2전극과 N+1번째 제2전극 사이의 감지 신호 차이값 데이터를 의미한다. 표 4와 같이 얻어진 데이터로부터 접촉 입력의 좌표를 계산하는 방법은, 이하 도 5의 그래프를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 방법을 설명하는데 제공되는 그래프이다. 도 5를 참조하면, 서로 인접한 제2전극(320-1~320-8) 사이의 감지 신호 차이값 데이터에 각각 1~7까지의 INDEX를 부여하고, 이를 X축으로 가정한다. 표 4와 마찬가지로, X축의 각 INDEX 값 N에 대응하는 Y축 값은, N번째 제2전극과 N+1번째 제2전극 사이의 감지 신호 차이값 데이터를 의미한다.

도 5는 표 4에 대응하는 그래프이며, 표 4와 도 5로부터는 접촉 입력의 X축 방향 좌표만을 계산할 수 있다. 접촉 입력의 Y축 방향 좌표를 계산하는 방법은 후술하기로 한다.

도 5를 참조하면, 감지 신호 차이값 데이터는 X축에서 INDEX 5와 6 사이에서 그 부호가 변한다. 따라서, 접촉 입력의 좌표를 판단하는 기준값은 부호가 바뀐 후 첫 INDEX인 6이 된다. 6을 기준으로 하기의 수학식 1에 따라 도 5의 그래프에 나타난 값들을 대입하면, 접촉 입력의 X축 방향 좌표를 계산할 수 있다.

수학식 1에서 D(i)는 도 5의 그래프에서 X축 값이 i일 때의 Y축 값, 즉 감지 신호 차이값 데이터를 의미하며, Weighting Value는 가중치로서 D(i)에 따라 서로 다르게 설정된다. 수학식 1에 도 5의 그래프 및 표 4에 나타난 예시의 값들을 대입하면 그 결과는 수학식 2와 같다.

수학식 2에서 볼 수 있듯이, 접촉 입력의 X축 좌표는 5.64로 얻어진다. 표 3을 참조하면, 다섯 번째 제2전극(320-5)과 여섯 번째 제2전극(320-6)에서 가장 높은 감지 신호가 얻어지고, 여섯 번째 제2전극(320-6)에서 얻은 감지 신호가 다섯 번째 제2전극(320-5)에서 얻은 감지 신호보다 상대적으로 크기 때문에, 접촉 입력은 X축 방향에서 다섯 번째와 여섯 번째 제2전극 사이, 자세히는 여섯 번째 제2전극(320-6)에 좀 더 가깝게 치우친 위치라 추정할 수 있다. 따라서, 수학식 2에 따라 얻은 X축 좌표 5.64가 실제 접촉 좌표와 비교하여 정확한 값임을 알 수 있다.

접촉 입력의 Y축 좌표 역시 수학식 1, 2와 유사한 과정으로 계산할 수 있다. 다만, Y축 좌표를 계산하기 위해서는 각 제1전극(310-1~310-8)에서 획득한 감지 신호가 필요하므로, 각 제1전극(310-1~310-8)에 구동 신호가 인가되었을 때 제2전극(320-1~320-8)에서 획득한 감지 신호를 모두 더한 값으로 감지 신호 차이값을 구성하여 계산할 수 있다. 위의 표 1과 표 2를 참조하면, Y축 좌표를 계산하기 위한 감지 신호와 감지 신호 차이값 데이터는 아래의 표 5 및 표 6과 같이 주어진다.

INDEX	310-1	310-2	310-3	310-4	310-5	310-6	310-7	310-8
감지신호	0	0	22	14	0	0	0	0

INDEX	1	2	3	4	5	6	7
감지 신호 차이값 데이터	0	+22	-8	-14	0	0	0

결국, Y축 좌표를 계산하기 위한 기준값은 3이 되며, 수학식 1에 표 6의 값들을 대입하여 계산하면 Y축 좌표는 3.39로 주어진다. 표 5에서 보듯이, 접촉 입력은 세 번째와 네 번째 제1전극 사이에 위치하며, 상대적으로 세 번째 제1전극(310-3)에 더 치우쳐 발생한 것을 알 수 있으므로, 본 실시예에 따라서 계산된 Y축 좌표값 3.39는 실제 접촉 위치와 매우 근사한 값임을 확인할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 방법을 설명하는데 제공되는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 방법은, 제어부(350)에서 감지 신호를 획득하는 것으로 시작된다(S60). 앞서 설명한 바와 같이, 감지 신호는 제1전극(310-1~310-8)과 제2전극(320-1~320-8)에서 생성되는 정전용량 변화일 수 있으며, 제어부(350)는 정전용량 변화를 감지하기 위한 감지 회로를 포함할 수 있다. 감지 신호를 획득하면, 제어부(350)는 서로 인접한 제1전극(310-1~310-8) 또는 제2전극(320-1~320-8)에서 획득한 감지 신호 사이의 차이값을 계산한다(S62).

제1전극(310-1~310-8) 중 적어도 일부에 구동 신호가 인가되는 상호 정전용량 감지 방식의 접촉 감지 장치에 본 접촉 감지 방법이 적용되는 경우, S62 단계에서 계산되는 감지 신호의 차이값은 제1전극(310-1~310-8)과 제2전극(320-1~320-8) 각각에 대해 따로 계산될 수 있다. 즉, 제1전극(310-1~310-8)에 순차적으로 구동 신호를 인가하고 제2전극(320-1~320-8)을 센싱하여 감지 신호를 획득한 후, 각 제1전극(310-1~310-8)에 구동 신호가 인가되었을 때 제2전극(320-1~320-8)에서 얻은 감지 신호를 합산하여 X축 좌표를 계산하는데에 이용하고, 제1전극(310-1~310-8) 각각에 대한 구동 신호 인가가 한 주기를 마친 후에 각 제2전극(320-1~320-8)에서 얻은 감지 신호를 합산하여 Y축 좌표를 계산하는데에 이용할 수 있다.

감지 신호의 차이값이 계산되면, 제어부(350)는 계산된 차이값 데이터에 가중치를 부여하고(S64), 이를 이용하여 접촉 입력을 판단한다(S64). 위의 수학식 2를 예로 들면, X축 좌표를 계산함에 있어서, INDEX 5와 6 사이에서 차이값 데이터의 부호가 (+)에서 (-)로 바뀌므로, INDEX 5와 6에는 가장 낮은 가중치 1을 부여하고, 4, 7에는 각각 가중치 2를 부여하며, 가장 멀리 떨어진 INDEX 3에는 가중치 3을 부여한 것을 알 수 있다. 물론 이는 가중치 부여 방법의 한 가지 예시일 뿐이며, 이와 다른 방식으로 가중치를 부여하는 것도 가능하다.

제어부(350)는 차이값 데이터와, 각각의 데이터에 부여된 가중치를 곱하여 그 합을 구하고 - 제 1 합 -, 차이값 데이터와 각각의 데이터의 INDEX를 곱하여 그 합을 구한 뒤 - 제 2 합 -, 제 1 합과 제 2 합 사이의 비율을 기준값에 가산하여 좌표를 계산할 수 있다. 도 5의 그래프와 표 1~6, 수학식 1과 수학식 2를 예시하여 설명한 위의 실시예에서 알 수 있듯이, 상기 방법으로 노이즈의 영향을 최소화하여 접촉 입력을 정확하게 판단할 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.

200 : 접촉 감지 장치
220 : 감지 전극
240, 350 : 제어부
310-1~310-8 : 제1전극
320-1~320-8 : 제2전극

Claims

복수의 감지 전극; 및
상기 복수의 감지 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 감지 채널을 통해 상기 복수의 감지 전극에서 생성되는 감지 신호를 획득하는 제어부; 를 포함하고,
상기 제어부는 상기 복수의 감지 전극 중에서 서로 인접한 감지 전극에 연결되는 상기 복수의 감지 채널에서 획득한 상기 감지 신호의 차이값을 계산하여 접촉 입력을 판단하는 접촉 감지 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 감지 신호를 획득하는 제1 회로부; 및
상기 접촉 입력을 판단하는 제2 회로부; 를 포함하는 접촉 감지 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 회로부 및 제2 회로부 중 적어도 하나는 상기 서로 인접한 감지 전극에 연결되는 상기 복수의 감지 채널에서 획득한 상기 감지 신호의 차이값을 계산하는 연산 회로를 포함하는 접촉 감지 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 복수의 감지 전극 중 적어도 일부에 소정의 구동 신호를 인가하는 구동 회로부; 를 포함하는 접촉 감지 장치.
제4항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 구동 신호가 인가된 감지 전극과, 상기 구동 신호가 인가된 감지 전극에 인접한 다른 감지 전극 사이에서 생성되는 정전용량의 변화를 상기 감지 신호로서 획득하는 접촉 감지 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 감지 신호의 차이값에 상기 복수의 감지 채널에 따른 가중치를 부여하여 상기 접촉 입력을 판단하는 접촉 감지 장치.
제6항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 감지 신호의 차이값의 크기가 최소인 상기 감지 채널을 기준으로 상기 가중치를 결정하는 접촉 감지 장치.
복수의 감지 전극에서 생성되는 감지 신호를 획득하는 단계;
상기 복수의 감지 전극 중 서로 인접한 감지 전극에서 획득한 감지 신호의 차이값을 계산하는 단계; 및
상기 감지 신호의 차이값에 기초하여 접촉 입력을 판단하는 단계; 를 포함하는 접촉 감지 방법.
제8항에 있어서, 상기 감지 신호 획득 단계는,
상기 접촉 입력에 의해 상기 복수의 감지 전극에서 생성되는 정전용량 변화를 상기 감지 신호로서 획득하는 접촉 감지 방법.
제8항에 있어서,
상기 복수의 감지 전극 중 적어도 일부에 소정의 구동 신호를 인가하는 단계; 를 더 포함하는 접촉 감지 방법.
제10항에 있어서, 상기 감지 신호 획득 단계는,
상기 구동 신호가 인가된 감지 전극과, 상기 구동 신호가 인가된 감지 전극과 인접한 다른 감지 전극 사이에서 생성되는 정전용량의 변화를 상기 감지 신호로 획득하는 접촉 감지 방법.
제8항에 있어서, 상기 접촉 입력 판단 단계는,
상기 감지 신호의 차이값에 각각 가중치를 부여하여 상기 접촉 입력을 판단하는 접촉 감지 방법.
제12항에 있어서, 상기 접촉 입력 판단 단계는,
크기가 최소인 상기 감지 신호의 차이값을 기준으로, 상기 감지 신호의 차이값 각각에 대한 가중치를 결정하는 접촉 감지 방법.
제12항에 있어서, 상기 접촉 입력 판단 단계는,
크기가 최소인 상기 감지 신호의 차이값이 계산된 감지 전극으로부터 가까운 감지 전극에서 계산된 상기 감지 신호의 차이값에 상대적으로 큰 가중치를 부여하는 접촉 감지 방법.