KR20140070211A - 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법 - Google Patents

터치 감지 장치 및 터치 감지 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140070211A
KR20140070211A KR1020120138428A KR20120138428A KR20140070211A KR 20140070211 A KR20140070211 A KR 20140070211A KR 1020120138428 A KR1020120138428 A KR 1020120138428A KR 20120138428 A KR20120138428 A KR 20120138428A KR 20140070211 A KR20140070211 A KR 20140070211A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
error information
electrodes
capacitance changes
touch
touch input
Prior art date
Application number
KR1020120138428A
Other languages
English (en)
Inventor
김강주
이현석
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020120138428A priority Critical patent/KR20140070211A/ko
Priority to US13/766,949 priority patent/US20140152609A1/en
Publication of KR20140070211A publication Critical patent/KR20140070211A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

본 발명은 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 제1축 방향으로 연장되는 복수의 제1전극, 상기 제1축과 교차하는 제2축 방향으로 연장되는 복수의 제2전극, 및 상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극 사이에서 생성되는 복수의 정전용량 변화를 검출하여 터치 입력을 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 제1전극 각각에 해당하는 복수의 제1오차 정보 및 상기 복수의 제2전극 각각에 해당하는 복수의 제2오차 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 터치 입력을 판단하는 터치 감지 장치를 제공한다.

Description

터치 감지 장치 및 터치 감지 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SENSING TOUCH INPUT}
본 발명은 패널부에서 생성되는 복수의 정전용량 변화를 디지털 값으로 변환하고, 마이크로 컨트롤러 유닛의 신호 처리 단계 이전에 디지털 값에 포함된 전기적 잡음과 오차 등을 보정함으로써, 마이크로 컨트롤러 유닛에 걸리는 연산 부하를 최소화하고 더욱 효율적이고 빠르게 터치 입력을 판단할 수 있는 터치 감지 장치 및 터치 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 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 터치 입력에 의해 생성되는 정전용량 변화를 정확하게 감지할 수 있는 기술이 필요하나, 무선 통신 모듈, 디스플레이 장치 등에서 전기적 잡음이 발생하는 경우, 정전용량 변화를 정확하게 감지하는 데에 방해가 될 수 있다.
인용발명1은 터치스크린에 관한 것으로, 외부환경요인에 따른 보정 값을 설정하기 위해 외부환경요인을 감지하고, 그로부터 터치 입력의 좌표를 보정하는 내용을 개시하고 있다. 인용발명2 역시 터치스크린에 관한 것으로, 선형성 개선을 위해 선형성 불량이 발생한 셀(Cell)을 판별하고 해당 셀의 좌표를 보정함으로써 선형성을 개선하는 내용을 개시하고 있다. 그러나, 인용발명1, 2 모두 패널부에 포함되는 전극별로 오차 정보를 설정하고 그로부터 터치 입력의 에러를 보정하는 내용은 개시하고 있지 않다.
한국공개특허공보 KR 10-2010-0042756 한국공개특허공보 KR 10-2012-0026397
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 패널부에 포함되는 복수의 전극에서 획득한 정전용량 변화에 기초하여 각 전극별로 복수의 오차 정보를 생성하고, 그로부터 터치 입력의 에러를 보정한다. 특히, 디지털 값으로 변환된 데이터를 이용하여 에러를 보정함으로써 효율적인 에러 보정과 동시에 마이크로 컨트롤러 유닛의 연산 부하를 줄일 수 있다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 제1축 방향으로 연장되는 복수의 제1전극, 상기 제1축과 교차하는 제2축 방향으로 연장되는 복수의 제2전극, 및 상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극 사이에서 생성되는 복수의 정전용량 변화를 검출하여 터치 입력을 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 제1전극 각각에 해당하는 복수의 제1오차 정보 및 상기 복수의 제2전극 각각에 해당하는 복수의 제2오차 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 터치 입력을 판단하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 제1오차 정보 및 상기 복수의 제2오차 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수의 정전용량 변화에 포함되는 오차를 보정하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 제1전극 중 적어도 하나에 소정의 구동 신호를 인가하고, 상기 구동 신호가 인가된 적어도 하나의 제1전극과 교차하는 상기 복수의 제2전극으로부터 상기 복수의 정전용량 변화를 검출하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 복수의 제1오차 정보 각각은 상기 복수의 제1전극 각각에 대응하고, 상기 복수의 제2오차 정보 각각은 상기 복수의 제2전극 각각에 대응하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 정전용량 변화에 기초하여 상기 복수의 제1전극 각각에 대응하는 복수의 제1평균값과, 상기 복수의 제2전극 각각에 대응하는 복수의 제2평균값을 계산하고, 상기 복수의 제1평균값을 정규화한 값의 역수를 상기 복수의 제1오차 정보로 결정하고, 상기 복수의 제2평균값을 정규화한 값의 역수를 상기 복수의 제2오차 정보로 결정하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 디지털 값으로 변환된 상기 복수의 정전용량 변화에 상기 복수의 제1오차 정보 및 상기 복수의 제2오차 정보 중 적어도 하나를 적용하여 상기 터치 입력을 판단하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 제1오차 정보 및 상기 복수의 제2오차 정보 중 적어도 하나가 적용된 상기 복수의 정전용량 변화에 기초하여 상기 터치 입력을 판단하는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)을 포함하는 터치 감지 장치를 제안한다.
한편, 본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 복수의 노드에서 생성되는 복수의 정전용량 변화를 검출하는 단계, 상기 복수의 정전용량 변화에 기초하여 복수의 오차 정보를 생성하는 단계, 상기 복수의 오차 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수의 정전용량 변화 각각에 포함된 오차를 보정하는 단계, 및 오차가 보정된 상기 복수의 정전용량 변화를 이용하여 터치 입력을 판단하는 단계; 를 포함하는 터치 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 오차 정보 생성 단계는, 상기 복수의 정전용량 변화에 기초하여 상기 복수의 노드 각각에 대응하는 복수의 평균값을 계산하는 단계, 및 상기 복수의 평균값을 정규화한 값의 역수를 상기 복수의 오차 정보로 결정하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 검출 단계는, 상기 복수의 정전용량 변화를 디지털 값으로 변환하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 오차 정보 생성 단계는, 디지털 값으로 변환된 상기 복수의 정전용량 변화에 기초하여 상기 복수의 오차 정보를 생성하는 터치 감지 방법을 제안한다.
한편, 본 발명의 제3 기술적인 측면에 따르면, 복수의 노드에서 생성되는 복수의 정전용량 변화를 검출하는 감지 회로부, 상기 복수의 정전용량 변화를 디지털 값으로 변환하는 신호 변환부, 상기 복수의 정전용량 변화에 기초하여 복수의 오차 정보를 생성하는 오차 정보 생성부, 및 디지털 값으로 변환된 복수의 정전용량 변화와 상기 복수의 오차 정보를 이용하여 터치 입력을 판단하는 연산부를 포함하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 오차 정보 생성부는, 디지털 값으로 변환된 상기 복수의 정전용량 변화를 이용하여 제1축 방향에 따른 복수의 제1평균값과, 제2축 방향에 따른 복수의 제2평균값을 계산하고, 상기 복수의 제1평균값을 정규화한 값의 역수 및 상기 복수의 제2평균값을 정규화한 값의 역수를 상기 복수의 오차 정보로 결정하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제1축 방향과 상기 제2축 방향은, 상기 복수의 노드를 형성하는 복수의 제1전극 및 복수의 제2전극의 길이 방향에 대응하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 연산부는 상기 계산된 오차정보를 이용하여 상기 터치 입력 데이터를 보정하는 터치 감지 장치를 제안한다.
또한, 터치 입력의 개수 및 좌표 중 적어도 하나를 연산하기 위한 터치 판단부를 더 포함하는 터치 감지 장치를 제안한다.
본 발명에 따르면, 복수의 노드에서 검출한 정전용량 변화를 디지털 값으로 변환하고, 복수의 노드를 형성하는 각 전극별로 정전용량 변화에 기초한 오차 정보를 생성한다. 따라서, 마이크로 컨트롤러 유닛 이전의 디지털 로직에서 터치 입력에 포함되는 오차를 보정함으로써 마이크로 컨트롤러 유닛이 담당하는 연산 부하를 최소화하고 터치 입력의 판단 속도 및 효율성을 개선할 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 장치를 나타낸 블록도이다.
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 5를 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), 오차 정보 생성부(350), 및 연산부(360)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), 오차 정보 생성부(350), 및 연산부(360)는 하나의 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(360)는 디지털 신호 SD에 존재하는 에러를 보정하는 등의 디지털 신호 처리를 수행하며, 터치 판단부(370)는 연산부(360)의 출력 데이터 이용하여 패널부(310)에 인가된 터치 입력을 판단한다. 일실시예로, 터치 판단부(370)는 패널부(310)에 인가된 터치 입력의 갯수, 좌표, 제스처 동작 등을 판단할 수 있다.
연산부(360)가 수신하는 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. 제한된 폼팩터 내에 다수의 전자 부품이 집적되는 모바일 전자 기기의 특성 상, 연산부(360)가 수신한 디지털 신호 SD에는 전기적 잡음이 포함될 수 있다. 이때, 디지털 신호 SD에 포함된 전기적 잡음에 의한 오차를 보정하기 위해 본 실시예에 따른 터치 감지 장치는 오차 정보 생성부(350)를 포함할 수 있다.
오차 정보 생성부(350)는 신호 변환부(340)가 생성한 디지털 신호 SD를 이용하여 터치 입력 판단 시 발생할 수 있는 오차를 보정하기 위한 오차 정보를 생성한다. 일례로, 구동 회로부(320)가 m 개의 제1 전극에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 구동 신호가 인가된 제1 전극과 교차하는 제2 전극으로부터 감지 회로부(330)가 정전용량 변화를 검출하여 생성되는 m X n 개의 디지털 데이터를 이용하여, 오차 정보 생성부(350)는 m 개의 제1 전극과 n 개의 제2 전극 각각에 대한 오차 정보를 m + n 개만큼 생성할 수 있다.
오차 정보 생성부(350)는 m + n 개의 오차 정보를 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있으며, 메모리에 저장된 m + n 개의 오차 정보는 연산부(360)로 전송되어 디지털 신호 SD에 포함된 오류를 보정하는 데에 이용된다. 예를 들어, 위에서 두 번째 제1 전극에 구동 신호가 인가되고, n 개의 제2 전극으로부터 검출된 n 개의 정전용량 변화로부터 디지털 신호 SD가 생성된 경우를 가정하자. 이때, 오차 정보 생성부(350)는 m = 2의 인덱스에 해당하는 n 개의 오차 정보를 메모리에서 인출하여 연산부(360)에 전송할 수 있다. 만약 메모리에 저장된 데이터 중에 m = 2의 인덱스에 해당하는 오차 정보가 없거나, 오차 정보를 갱신할 필요가 있다고 여겨지는 경우에는, 디지털 신호 SD를 이용하여 n 개의 오차 정보를 생성하고, 이를 m = 2의 인덱스에 해당하는 메모리 영역에 저장한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 방법을 설명하는 데에 제공되는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 감지 방법은, 복수의 노드에서 정전용량 변화를 검출하는 것으로 시작된다(S40). 도 3을 참조하여 설명하면, m X n 개의 노드에서 감지 회로부(330)가 정전용량 변화를 검출하는 것으로 S40 단계의 동작을 정의할 수 있다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이 구동 회로부(320)가 m 개의 제1 전극에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 감지 회로부(330)에 포함된 n 개의 적분 회로가 n 개의 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 검출할 수 있다.
S40 단계에서 m X n 개의 노드에 대해 정전용량 변화를 검출하면, 신호 변환부(340)는 이를 디지털 신호 SD로 변환한다. 변환된 디지털 신호 SD는 오차 정보 생성부(350)로 전송되어 m + n 개의 오차 정보를 생성하는 데에 이용된다. 이하, 표 1을 참조하여 오차 정보 생성부(350)의 상세 동작 과정을 설명한다. 설명의 편의를 위해 m 과 n 이 모두 6이며, 36개의 노드에서 정전용량 변화가 검출되는 경우를 가정한다.
n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 6 평균값
m = 1 1 3 3 1 1 2 1.83
m = 2 2 6 10 8 2 1 4.83
m = 3 2 7 12 7 1 1 5
m = 4 1 2 4 2 1 1 1.83
m = 5 1 1 2 1 1 1 1.17
m = 6 1 2 2 1 2 1 1.5
평균값 1.17 3.5 5.5 3.33 1.33 1.17
표 1과 같이 총 36개의 노드에서 데이터가 얻어진 경우를 가정하자. 36 개의 데이터가 포함된 디지털 신호 SD를 수신하면, 오차 정보 생성부(350)는 6 개의 제1 전극 각각에 대한 6 개의 데이터의 평균값 및 6 개의 제2 전극 각각에 대한 6 개의 데이터의 평균값을 계산한다(S41~S42).
즉, 첫 번째 제1 전극에 대해서는 1, 3, 3, 1, 1, 2의 6개의 데이터가 존재한다. 이 6개의 데이터의 평균값은 약 1.83이 되며, 이와 같은 방식으로 6개의 제1 전극 각각과 6개의 제2 전극 각각에 대한 평균값을 계산한다. 오차 정보 생성부(350)는 이렇게 얻은 m + n 개, 본 실시예에서는 총 12개의 평균값을 정규화하고 그 역수를 취함으로써 m 개의 제1 전극과 n 개의 제2 전극 각각에 대한 오차 정보를 결정할 수 있다(S43~S44).
오차 정보 생성부(350)가 생성한 오차 정보는 연산부(360)에 의해 인출되어 디지털 신호 SD에 포함된 오류를 수정하는 데에 이용된다. 연산부(360)는 오차 정보 생성부(350)에서 제1 전극 및 제2 전극의 각 인덱스(index)에 해당하는 오차 정보를 인출하고, 이에 기초하여 디지털 신호 SD에 포함된 오류 정보를 수정할 수 있다. 따라서, 연산부(360)의 후단에 배치되는 터치 판단부(370)는 데이터를 이용하여 터치 입력을 판단하는 동작만을 수행하게 되므로(S45), 터치 판단부(370)의 연산 부하를 크게 줄일 수 있다. 이로써 터치 입력 판단의 정확도 및 효율성을 향상할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 감지 장치에서 오차 정보 생성부(350)의 구성이 더욱 상세하게 도시되어 있다. 신호 변환부(340)는 감지 회로부(330)가 생성하는 아날로그 형태의 정전용량 변화 데이터 SA를 디지털 신호 SD로 변환한다. 신호 변환부(340)가 생성한 디지털 신호 SD는 오차 정보 생성부(350)와 연산부(360)로 각각 전달된다.
오차 정보 생성부(350)는 제1축 방향 오차 정보 연산부(353)와 제2축 방향 오차 정보 연산부(355), 및 데이터를 저장하는 메모리(357)를 포함할 수 있다. 일례로, 제1축 방향 오차 정보 연산부(353)는 가로 방향으로 연장되는 m 개의 제1 전극 - 구동 신호를 인가받는 구동 전극 - 각각에 대한 오차 정보를 생성하고, 제2축 방향 오차 정보 연산부(355)는 세로 방향으로 연장되는 n 개의 제2 전극 - 감지 회로부에 연결되는 감지 전극 - 각각에 대한 오차 정보를 생성할 수 있다. 제1축 방향 오차 정보 생성부(353)와 제2축 방향 오차 정보 생성부(355)가 생성하는 m + n 개의 오차 정보는 메모리(357)에 저장되고 연산부(360)에 의해 인출될 수 있다.
연산부(360)는 신호 변환부(340)가 출력하는 데이터 신호 SD와, 메모리(357)에 저장된 m + n 개의 오차 정보를 이용하여 패널부(310)에서 생성되는 m X n 개의 정전용량 변화 데이터 각각에 포함될 수 있는 오류를 수정한다. 앞서 설명한 바와 같이 메모리(357)에 저장된 오차 정보는 각 전극에 해당하는 정전용량 변화 데이터의 평균값을 정규화한 값의 역수일 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, m X n 개의 노드 각각은 m 개의 제1 전극과 n 개의 제2 전극이 서로 교차하여 형성된다. 따라서, 하나의 노드로부터 검출한 정전용량 변화 데이터에 대해서는, 해당 노드를 형성하는 제1 전극과 제2 전극에 대응하는 2개의 오차 정보가 존재할 수 있다. 연산부(360)는 m X n 개의 정전용량 변화 데이터 각각에 대해 해당 노드를 형성하는 제1 전극과 제2 전극에 대한 오차 정보를 모두 이용하여 정전용량 변화 데이터에 포함된 오류를 효과적으로 보정할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 연산부(360)에 의해 오류가 보정된 감지 데이터는 터치 판단부(370)로 전송되며, 터치 판단부(370)는 터치 입력의 좌표, 개수, 제스처 등을 포함하는 정보를 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.
310 : 패널부
320 : 구동 회로부
330 : 감지 회로부
340 : 신호 변환부
350 : 오차 정보 생성부
360 : 연산부
370 : 터치 판단부

Claims (16)

  1. 제1축 방향으로 연장되는 복수의 제1전극;
    상기 제1축과 교차하는 제2축 방향으로 연장되는 복수의 제2전극; 및
    상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극 사이에서 생성되는 복수의 정전용량 변화를 검출하여 터치 입력을 판단하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 복수의 제1전극 각각에 해당하는 복수의 제1오차 정보 및 상기 복수의 제2전극 각각에 해당하는 복수의 제2오차 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 터치 입력을 판단하는 터치 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 복수의 제1오차 정보 및 상기 복수의 제2오차 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수의 정전용량 변화에 포함되는 오차를 보정하는 터치 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 복수의 제1전극 중 적어도 하나에 소정의 구동 신호를 인가하고,
    상기 구동 신호가 인가된 적어도 하나의 제1전극과 교차하는 상기 복수의 제2전극으로부터 상기 복수의 정전용량 변화를 검출하는 터치 감지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1오차 정보 각각은 상기 복수의 제1전극 각각에 대응하고, 상기 복수의 제2오차 정보 각각은 상기 복수의 제2전극 각각에 대응하는 터치 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 복수의 정전용량 변화에 기초하여 상기 복수의 제1전극 각각에 대응하는 복수의 제1평균값과, 상기 복수의 제2전극 각각에 대응하는 복수의 제2평균값을 계산하고,
    상기 복수의 제1평균값을 정규화한 값의 역수를 상기 복수의 제1오차 정보로 결정하고, 상기 복수의 제2평균값을 정규화한 값의 역수를 상기 복수의 제2오차 정보로 결정하는 터치 감지 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    디지털 값으로 변환된 상기 복수의 정전용량 변화에 상기 복수의 제1오차 정보 및 상기 복수의 제2오차 정보 중 적어도 하나를 적용하여 상기 터치 입력을 판단하는 터치 감지 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 복수의 제1오차 정보 및 상기 복수의 제2오차 정보 중 적어도 하나가 적용된 상기 복수의 정전용량 변화에 기초하여 상기 터치 입력을 판단하는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)을 포함하는 터치 감지 장치.
  8. 복수의 노드에서 생성되는 복수의 정전용량 변화를 검출하는 단계;
    상기 복수의 정전용량 변화에 기초하여 복수의 오차 정보를 생성하는 단계;
    상기 복수의 오차 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수의 정전용량 변화 각각에 포함된 오차를 보정하는 단계; 및
    오차가 보정된 상기 복수의 정전용량 변화를 이용하여 터치 입력을 판단하는 단계; 를 포함하는 터치 감지 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 오차 정보 생성 단계는,
    상기 복수의 정전용량 변화에 기초하여 상기 복수의 노드 각각에 대응하는 복수의 평균값을 계산하는 단계; 및
    상기 복수의 평균값을 정규화한 값의 역수를 상기 복수의 오차 정보로 결정하는 단계; 를 포함하는 터치 감지 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 검출 단계는,
    상기 복수의 정전용량 변화를 디지털 값으로 변환하는 단계; 를 포함하는 터치 감지 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 오차 정보 생성 단계는,
    디지털 값으로 변환된 상기 복수의 정전용량 변화에 기초하여 상기 복수의 오차 정보를 생성하는 터치 감지 방법.
  12. 복수의 노드에서 생성되는 복수의 정전용량 변화를 검출하는 감지 회로부;
    상기 복수의 정전용량 변화를 디지털 값으로 변환하는 신호 변환부;
    상기 복수의 정전용량 변화에 기초하여 복수의 오차 정보를 생성하는 오차 정보 생성부; 및
    디지털 값으로 변환된 복수의 정전용량 변화와 상기 복수의 오차 정보를 이용하여 터치 입력을 판단하는 연산부; 를 포함하는 터치 감지 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 오차 정보 생성부는,
    디지털 값으로 변환된 상기 복수의 정전용량 변화를 이용하여 제1축 방향에 따른 복수의 제1평균값과, 제2축 방향에 따른 복수의 제2평균값을 계산하고,
    상기 복수의 제1평균값을 정규화한 값의 역수 및 상기 복수의 제2평균값을 정규화한 값의 역수를 상기 복수의 오차 정보로 결정하는 터치 감지 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1축 방향과 상기 제2축 방향은, 상기 복수의 노드를 형성하는 복수의 제1전극 및 복수의 제2전극의 길이 방향에 대응하는 터치 감지 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 계산된 오차정보를 이용하여 상기 터치 입력 데이터를 보정하는 터치 감지 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    터치 입력의 개수 및 좌표 중 적어도 하나를 연산하기 위한 터치 판단부; 를 더 포함하는 터치 감지 장치.
KR1020120138428A 2012-11-30 2012-11-30 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법 KR20140070211A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120138428A KR20140070211A (ko) 2012-11-30 2012-11-30 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법
US13/766,949 US20140152609A1 (en) 2012-11-30 2013-02-14 Touch sensing device and touch sensing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120138428A KR20140070211A (ko) 2012-11-30 2012-11-30 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140070211A true KR20140070211A (ko) 2014-06-10

Family

ID=50824969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120138428A KR20140070211A (ko) 2012-11-30 2012-11-30 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20140152609A1 (ko)
KR (1) KR20140070211A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200092456A (ko) 2019-01-07 2020-08-04 한림대학교 산학협력단 딥러닝 기반의 터치센서 측정 오류 보정 장치 및 방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI492163B (zh) * 2013-02-20 2015-07-11 Smartdisplayer Technology Co Ltd Electronic card and its capacitive touch sensing method
KR102119603B1 (ko) * 2013-09-06 2020-06-08 엘지이노텍 주식회사 터치 윈도우 및 이를 포함하는 디스플레이
KR102297484B1 (ko) * 2015-01-16 2021-09-02 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 구동 방법
US10185867B1 (en) * 2016-03-15 2019-01-22 Cypress Semiconductor Corporation Pressure detection and measurement with a fingerprint sensor
US10540035B2 (en) * 2016-06-30 2020-01-21 Synaptics Incorporated Normalizing capacitive sensing measurements to reduce effects of low ground mass and noise
KR102659193B1 (ko) * 2016-08-24 2024-04-19 삼성전자주식회사 지문 센서 및 지문 센서 구동방법
KR102206201B1 (ko) * 2017-08-02 2021-01-22 삼성전자주식회사 청소 로봇 및 그 제어방법
CN113126816A (zh) * 2021-03-12 2021-07-16 曜芯科技有限公司 触摸屏显示器的数据处理方法和处理电路

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6687414B1 (en) * 1999-08-20 2004-02-03 Eastman Kodak Company Method and system for normalizing a plurality of signals having a shared component
JP5033078B2 (ja) * 2008-08-06 2012-09-26 株式会社ジャパンディスプレイイースト 表示装置
US9164620B2 (en) * 2010-06-07 2015-10-20 Apple Inc. Touch sensing error compensation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200092456A (ko) 2019-01-07 2020-08-04 한림대학교 산학협력단 딥러닝 기반의 터치센서 측정 오류 보정 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20140152609A1 (en) 2014-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140070211A (ko) 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법
US9851850B2 (en) Touch panel and touchscreen device including the same
US20140168171A1 (en) Touch sensing device and touch sensing method
US9329710B2 (en) Touchscreen panel and touchscreen device
KR101444548B1 (ko) 터치 감지 방법 및 터치 감지 장치
KR101339570B1 (ko) 터치 감지 방법 및 장치
US20150153870A1 (en) Touchscreen device and method of sensing touch
KR101452097B1 (ko) 터치스크린 장치
KR101328277B1 (ko) 터치 감지 장치 및 방법
US20140146000A1 (en) Touch sensing device and touchscreen device
US9103858B2 (en) Capacitance sensing apparatus and touch screen apparatus
KR101388699B1 (ko) 터치 감지 방법 및 터치 감지 장치
KR101525674B1 (ko) 터치스크린 장치 및 그의 구동 방법
US20150185899A1 (en) Touchscreen device and method of sensing touch
US9098157B2 (en) Touch sensing apparatus
KR101512568B1 (ko) 터치 패널 및 이를 포함하는 터치스크린 장치
US20150153869A1 (en) Touchscreen device
KR20140086403A (ko) 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법
US20140327647A1 (en) Touchscreen device, method for sensing touch input and method for generating driving signal
US20130113721A1 (en) Touch sensing apparatus and method thereof
KR101504031B1 (ko) 터치스크린 장치
KR101444533B1 (ko) 터치스크린 패널 및 터치스크린 장치
KR20150006328A (ko) 터치스크린 장치
US9086773B2 (en) Touchscreen device and method of processing touch data
US20150138132A1 (en) Touchscreen device and method of sensing touch

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application