KR20150030072A - 제스처 인식이 가능한 터치센서 및 이의 제어방법 - Google Patents

제스처 인식이 가능한 터치센서 및 이의 제어방법 Download PDF

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이제호
조호윤
홍윤기
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Abstract

본 발명에 따른 제스처인식이 가능한 터치센서는 기판상에 상호 교차하는 방향으로 형성된 제 1 전극패턴 및 제 2 전극패턴을 포함하는 터치센서, 터치인식모드 와 제스처 인식모드 중 상기 터치센서의 작동모드를 선택하는 모드선택부, 상기 제스처 인식모드가 선택된 경우, 스위칭 동작을 통해 적어도 하나의 제 1 전극패턴들로 이루어진 제 1 전극패턴그룹을 형성하는 제 1 스위칭 회로부 와 스위칭 동작을 통해 적어도 하나의 제 2 전극패턴들로 이루어진 제 2 전극패턴그룹을 형성하는 제 2 스위칭 회로부 및 상기 터치센서의 작동모드 선택에 따라, 상기 제 1 스위칭 회로부 와 제 2 스위칭 회로부의 스위칭 동작 및 상기 제 1 전극패턴그룹과 제 2 전극패턴그룹에서의 상호유도정전용량의 변화를 검출하는 제어부를 포함한다.

Description

제스처 인식이 가능한 터치센서 및 이의 제어방법{Touch sensor to recognize a gesture and controlling method thereof}
본 발명은 제스처 인식이 가능한 터치센서 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다.
하지만, 입력장치에 관한 기술은 일반적 기능을 충족시키는 수준을 넘어서 고 신뢰성, 내구성, 혁신성, 설계 및 가공 관련기술 등으로 관심이 바뀌고 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 정전용량방식 터치센서(Touch Panel)이 개발되었다.
또한, 터치센서의 종류는 저항막방식(Resistive Type), 정전용량방식(Capacitive Type), 전기자기장방식(Electro-Magnetic Type), 소오방식(SAW Type; Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드방식(Infrared Type)으로 구분된다. 이러한 다양한 방식의 정전용량방식 터치센서은 신호 증폭의 문제, 해상도의 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도, 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력 특성, 내구성 및 경제성을 고려하여 전자제품에 채용되는데, 현재 가장 광범위한 분야에서 사용하는 방식은 저항막방식 터치센서 과 정전용량방식 터치센서이다.
그리고, 최근에는 고성등 스마트폰이 일반화됨에따라, 정전용량방식 터치센서에 다양한 센서기능(예를들면, 터치센싱, 저지름 스타일러스팬 지원, 근접센싱 또는 제스처 인식기능등)의 탑재가 요구되고 있었다.
그러나, 정전용량방식 터치센서은 하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌과 같이 다양한 센서기능에 적합한 센서전극패턴의 구조 또는 구동방식등이 상이하여, 상기 정전용량방식 터치센서에 상기 센서기능들을 일체화하기에는 곤란한 문제점이 있었다.
2011-0057501KR
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자의 터치입력 뿐만 아니라 터치입력이 곤란한 상황에서도 사용자의 터치센서상의 제스처를 감지함으로써, 상기 터치센서를 터치하지 않고도 휴대용기기를 조작할 수 있는 제스처 인식이 가능한 터치센서 및 이의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 제스처인식이 가능한 터치센서는 베이스 기판상에 상호 교차하는 방향으로 형성된 제 1 전극패턴 및 제 2 전극패턴을 포함하는 터치센서, 터치인식모드 와 제스처 인식모드 중 상기 터치센서의 작동모드를 선택하는 모드선택부, 상기 제스처 인식모드가 선택된 경우, 스위칭 동작을 통해 적어도 하나의 제 1 전극패턴들로 이루어진 제 1 전극패턴그룹을 형성하는 제 1 스위칭 회로부; 와 스위칭 동작을 통해 적어도 하나의 제 2 전극패턴들로 이루어진 제 2 전극패턴그룹을 형성하는 제 2 스위칭 회로부 및 상기 터치센서의 작동모드 선택에 따라, 상기 제 1 스위칭 회로부 와 제 2 스위칭 회로부의 스위칭 동작 및 상기 제 1 전극패턴그룹과 제 2 전극패턴그룹에서의 상호유도정전용량의 변화를 검출하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제 1 전극패턴그룹은 상기 제 1 스위칭 회로부로부터 구동신호가 인가되는 제 1 구동전극그룹(TX) 및 사용자의 제스처 입력을 감지하는 제 1 센싱전극그룹(RX)를 포함하며, 상기 제 2 전극패턴그룹은 상기 제 2 스위칭 회로부로부터 구동신호가 인가되는 제 2 구동전극그룹(TY) 및 사용자의 제스처 입력을 감지하는 제 2 센싱전극그룹(RY)를 포함한다.
또한, 상기 제 1 구동전극그룹(TX)은 상기 제 1 전극패턴의 중앙에 형성되며, 상기 제 1 센싱전극그룹(RX)은 상기 제 1 전극패턴의 양측단에 각각 형성되고, 상기 제 2 구동전극그룹(TY)은 상기 제 2 전극패턴의 중앙에 형성되며, 상기 제 2 센싱전극그룹(RY)은 상기 제 2 전극패턴의 양측단에 각각 형성된다.
또한, 상기 제어부는 상기 제 1 스위칭 회로부를 통해 상기 제 1 구동전극그룹(TX)에 구동신호를 인가하고, 사용자의 상하 방향의 제스처 입력에 따른 상기 제 1 구동전극그룹(TX) 과 상기 제 1 센싱전극그룹(RX)간의 상호유도 정전용량의 변화에 대한 시간적 차이를 감지하여, 상기 사용자의 상하 방향의 제스처 입력여부를 판단하고, 상기 제 2 스위칭 회로부를 통해 상기 제 2 구동전극그룹(TY)에 구동신호를 인가하고, 사용자의 좌우 방향의 제스처 입력에 따른 상기 제 2 구동전극그룹(TY) 과 상기 제 2 센싱전극그룹(RY)간의 상호유도 정전용량의 변화에 대한 시간적 차이를 감지하여, 상기 사용자의 좌우 방향의 제스처 입력여부를 판단한다.
또한, 상기 제 1 전극패턴은 메쉬패턴이다.
또한, 상기 제 1 전극패턴의 폭은 상기 제 2 전극패턴의 폭과 유사하다.
또한, 상기 터치센서는 기판, 상기 기판의 일면에 일방향으로 상호 평행하게 형성되는 제 1 전극패턴 및 상기 기판의 배면에 형성되며, 상기 제 1 전극패턴에 교차되는 방향으로 상호 평행하게 형성되는 제 2 전극패턴을 포함한다.
또한, 상기 제스처 인식모드가 종료된 경우, 상기 제 1 스위칭 회로부는 스위칭 동작을 통해, 상기 제 1 전극패턴에 모두 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 스위칭 회로부는 스위칭 동작을 통해, 상기 제 2 전극패턴에 모두 전기적으로 연결되고, 상기 제어부는 상기 제 2 스위칭 회로부를 통해 상기 제 2 전극패턴에 순차적으로 구동신호를 인가하고, 상기 제 1 전극패턴에서 감지되는 상호유도정전용량의 변화를 검출한다.
그리고, 본 발명에 따른 제스처인식이 가능한 터치센서의 제어방법은 터치인식모드에서 제스처 인식모드로의 전환여부를 선택하는 모드선택단계, 상기 제스처 인식모드를 선택한 경우, 제 1 및 2 전극패턴그룹을 형성한 후, 사용자의 제스처에 따른 제 1 및 2 전극패턴그룹에서의 상호유도정전용량의 변화에 대한 시간적 차이를 감지하는 제스처 인식모드 수행단계 및 특정 제스처 입력여부에 따라, 상기 제스처 인식모드의 종료여부를 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제스처 인식모드 수행단계는 제 1 스위칭 회로부의 스위칭 동작을 통해, 적어도 하나의 제 1 전극패턴으로 이루어진 제 1 전극패턴그룹을 형성하고, 제 2 스위칭 회로부의 스위칭 동작을 통해, 적어도 하나의 제 2 전극패턴으로 이루어진 제 2 전극패턴그룹을 형성한다.
또한, 상기 제 1 전극패턴그룹은 상기 제 1 스위칭 회로부로부터 구동신호가 인가되는 제 1 구동전극그룹(TX) 및 사용자의 제스처 입력을 감지하는 제 1 센싱전극그룹(RX)를 포함하며, 상기 제 2 전극패턴그룹은 상기 제 2 스위칭 회로부로부터 구동신호가 인가되는 제 2 구동전극그룹(TY) 및 사용자의 제스처 입력을 감지하는 제 2 센싱전극그룹(RY)를 포함한다.
또한, 상기 제 1 구동전극그룹(TX)은 상기 제 1 전극패턴의 중앙에 형성되며, 상기 제 1 센싱전극그룹(RX)은 상기 제 1 전극패턴의 양측단에 각각 형성되고, 상기 제 2 구동전극그룹(TY)은 상기 제 2 전극패턴의 중앙에 형성되며, 상기 제 2 센싱전극그룹(RY)은 상기 제 2 전극패턴의 양측단에 각각 형성된다.
또한, 상기 제스처 인식모드 수행단계는 상기 제 1 스위칭 회로부를 통해 상기 제 1 구동전극그룹(TX)에 구동신호가 인가되고, 사용자의 상하 방향의 제스처 입력에 따른 제 1 구동전극그룹(TX)과 상기 제 1 센싱전극그룹(RX)간의 상호유도 정전용량의 변화에 대한 시간적 차이를 감지하여, 상기 사용자의 상하 방향의 제스처 입력여부를 판단하는 단계 및 상기 제 2 스위칭 회로부를 통해 상기 제 2 구동전극그룹(TY)에 구동신호가 인가되고, 사용자의 좌우 방향의 제스처 입력에 따른 제 2 구동전극그룹(TY)과 상기 제 2 센싱전극그룹(RY)간의 상호유도 정전용량의 변화에 대한 시간적 차이를 감지하여, 상기 사용자의 좌우 방향의 제스처 입력여부를 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제스처 인식모드의 종료여부를 판단하는 단계는 상기 제스처 인식모드를 종료시키기 위한 특정 제스처 입력여부를 판단하는 단계, 상기 제스처 입력이 있는 경우, 상기 제 1 스위칭 회로부가 스위칭 동작을 통해 상기 모든 제 1 전극패턴에 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 스위칭 회로부가 스위칭 동작을 통해 상기 모든 제 2 전극패턴에 전기적으로 연결되는 제 1 및 2 전극패턴의 그룹핑 해제단계 및 상기 제스처 입력이 없는 경우, 상기 제스처 인식모드를 계속적으로 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 제 1 및 2 스위칭 회로부의 스위칭 동작을 통해 종래의 상호유도 정전용량방식 터치센서의 전극패턴을 이용한 상기 전극패턴의 그룹핑을 통해, 터치 및 제스처 인식기능을 상기 전극패턴에 일체화함으로써, 제스처 인식을 위한 구성요소의 추가없이, 다기능이 포함된 터치센서의 경박단소화을 통해 제조공정 및 전체적인 생산성의 효율을 높일 수 있다.
또한, 외부적으로 터치입력이 곤란한 상황에서도 사용자의 상하 또는 좌우 방향의 제스처에 의한 상호유도정전용량(Mutual-capacitance)변화의 시간차이를 검출하여, 사용자의 제스처 입력유무를 판단하고, 상기 제스처 입력에 대응하는 기능을 수행함으로써, 터치입력 뿐만 아니라, 제스처만으로도 휴대용기기 또는 컨텐츠등을 제어할 수 있다.
또한, 터치센서의 제1전극패턴의 폭을 기존의 상호유도 정전용량방식보다 광폭의 금속메쉬패턴으로 형성함으로써, 터치 및 제스처 인식에 모두 사용가능한 SNR(Signal to noise ratio)을 확보할 수 있다.
또한, 사용자의 제스처가 상측에서 하측 방향으로 입력되는 경우에는 제 1 전극패턴의 제 1 구동전극그룹(TX) 과 상측단의 제 1 센싱전극그룹(RX)간의 상호유도 정전용량의 변화를 감지하고, 사용자의 제스처가 좌측에서 우측으로 입력되는 경우에는 제 2 전극패턴의 제 2 구동전극그룹(TY)과 좌측단의 제 2 센싱전극그룹(RY)간의 상호유도 정전용량의 변화를 감지함으로써, 사용자의 제스처 입력여부 뿐만 아니라, 상기 제스처의 입력방향까지 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서의 블럭도이다.
도 2a는 본 발명의 터치센서의 평면도이며, 도 2b는 도 2a의 A - A'를 기준으로 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서의 터치인식모드에서의 구동방식을 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서의 제스처 인식모드에서의 제 1 전극패턴의 그룹핑 방식을 나타낸 회로도이며, 도 4b는 상기 제 1 전극패턴이 그룹핑 된 경우, 사용자의 상,하 방향의 스위핑 제스처를 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서의 제스처 인식모드에서의 제 2 전극패턴의 그룹핑 방식을 나타낸 회로도이며, 도 5b는 상기 제 2 전극패턴이 그룹핑 된 경우, 사용자의 좌,우 방향의 스위핑 제스처를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서의 제스처 인식모드를 종료시키는 제스처를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서의 제어부를 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서의 블럭도이며, 도 2a는 본 발명의 터치센서의 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 A - A'를 기준으로 터치센서를 절단한 단면도이고, 도 8은 상기 터치센서의 제어부를 나타낸 도면이다.
도 1 및 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서은 터치센서, 제 1 스위칭 회로부, 제 2 스위칭 회로부, 제어부 및 모드 선택부를 포함하며, 상기 제어부는 감지회로모듈, 신호변환모듈, 연산모듈, 구동회로모듈 및 컨트롤러를 포함한다.
터치센서(100)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(120), 상기 베이스 기판(120)의 일면에 일방향으로 상호 평행하게 형성되는 제 1 전극패턴 (110)및 상기 기판(120)의 배면에 형성되며, 상기 제 1 전극패턴(110)에 교차되는 방향으로 상호 평행하게 형성되는 제 2 전극패턴(130)을 포함한다.
여기에서, 베이스 기판(120)은 전극패턴, 전극배선등이 형성될 영역을 제공하는 역할을 수행하며, 투명하고, 소정강도 이상을 보유한 재질이라면 특별히 한정되는것은 아니지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 유리 또는 강화유리 등으로 형성하는 것이 바람직하다.
제 1전극패턴(110)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합을 이용하여 메시패턴(Mesh Pattern)으로 형성할 수 있으며, 제 2 전극패턴(130)은 메시패턴(Mesh Pattern) 또는 solid 형태의 Bar 전극구조로 형성될 수 있다.
그리고, 종래의 상호유도 정전용량방식 터치센서의 경우에, 제1전극패턴(상부전극패턴)(110)은 제2전극패턴(하부전극패턴)(130)과 터치입력수단과의 전기장에 의한 커플링(coupling)을 차단하지 않기 위해서, 저항한계를 기준으로 제2전극패턴(하부전극패턴)(130)보다 상대적으로 좁은 폭을 갖도록 형성되었으나, 상기 제1전극패턴을 광폭의 금속메쉬패턴으로 형성하는 경우에는 터치인식 및 제스처 인식이 모두 가능한 SNR을 얻을 수 있다.
즉, 제1전극패턴(110)을 금속메쉬패턴으로 형성하는 경우에는 터치입력수단과의 전기장에 의한 커플링(coupling)을 차단하지 않기 때문에, 제2전극패턴의 형성구조(메시패턴(Mesh Pattern) 또는 solid 형태의 Bar 전극구조)와 상관없이, 제 1전극패턴의 폭을 제2전극패턴의 폭과 동일 또는 유사하게 형성하더라도, 상기 터치인식 및 제스처 인식을 위한 SNR을 확보할 수 있다.
모드 선택부(500)는 사용자의 선택에 따라, 터치인식모드 와 제스처 인식모드 중 상기 터치센서의 작동모드를 선택하는 역할을 수행하며, H/W 또는 S/W 버튼으로 구성될 수 있다.
제 1 및 2 스위칭 회로부(200,300)는 상기 터치센서(100)의 작동모드 선택에 따라 제 1 및 2 전극패턴(X1~X10,Y1~Y10)(110,130) 과 스위칭 동작을 통해 전기적으로 상호 연결된다.
즉, 제어부(400)는 상기 제 1 스위칭 회로부(200) 및 제 2 스위칭 회로부(300)의 스위칭 동작 및 상기 제 1 전극패턴(X1~X10) 과 상기 제 2 전극패턴(Y1~Y10)에 인가되는 구동신호를 제어하고, 상기 제 1 전극패턴(110) 및 제 2전극패턴(130)에서 감지된 상호유도정전용량의 변화를 검출한다.
여기에서, 제어부(400)는 감지회로모듈(410), 신호변환모듈(420), 연산모듈(430), 구동회로모듈(440) 및 컨트롤러(450)를 포함한다. 감지회로모듈(410)은 제2스위칭 회로부(300)에 연결되며, 상기 터치센서(100)에서의 상호유도정전용량 변화를 감지하고, 이에 대응한 아날로그신호(전압형태)를 생성하며, 신호변환모듈(420)은 감지회로모듈(410)에 연결되며, 상기 아날로그 신호(전압형태)를 디지털 신호로 변환하며, 상기 신호변환방식은 상기 아날로그 신호가 소정의 기준 전압레벨까지 도달하는 시간을 측정하여, 이를 디지털 신호로 변환하는 TDC(Time-to-digital converter)방식 또는 상기 아날로그 신호의 레벨이 소정시간동안 변화하는 양을 측정하여 이를 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analog-to-digital converter)방식일 수 있다. 또한, 연산모듈(430)은 상기 디지털 신호를 이용하여, 터치센서에 인가된 터치입력의 갯수, 좌표 또는 제스처 동작등을 판단하며, 구동회로모듈은 상기 제1스위칭 회로부에 연결되며, 상기 터치센서에 소정의 구동신호를 인가한다.
그리고, 컨트롤러(450)는 감지회로모듈(410), 신호변환모듈(420), 연산모듈(430), 구동회로모듈(440) 및 제1및2 스위칭 회로부의 작동을 제어한다. 여기에서, 컨트롤러(450)는 MCU(Micro controller unit) 일 수 있다.
이하, 터치센서의 작동모드 선택에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서의 구동방식에 대해 보다 상세히 설명할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서의 터치인식모드에서의 구동방식을 나타낸 회로도이다.
사용자에 의해 모드선택부(500)에서 터치인식모드가 선택된 경우에, 컨트롤러(450)는 제 1 및 2 스위칭 회로부(200,300)의 스위칭 동작을 제어하여, 제 1 및 2스위칭 회로부가 제1 및 2전극패턴(110,130)들에 모두 전기적으로 연결되도록 제어한다.
그리고, 구동신호모듈(440)은 제 2 스위칭 회로부(300)를 통해 제 2전극패턴(130)에 순차적으로 구동신호를 인가하며, 감지회로모듈(410)은 사용자의 터치입력에 따라 각각의 제 1 전극패턴(110)에서 감지되는 상호유도 정전용량변화를 검출하여, 연산모듈(130)을 통해 상호유도 정전용량이 변화된 터치위치의 좌표를 판별한다.
즉, 감지회로모듈(410)은 제 1 전극패턴(110)에서 감지된 상호유도정전용량값을 전압값으로 변환한 후, 상기 전압값을 기준값 (Base line)으로 설정한 후, 구동신호모듈이 제 2 전극패턴(130)에 순차적으로 구동신호를 인가후, 감지회로모듈(410)이 제 1 전극패턴(110)에서의 상호유도정전용량을 검출하는 과정을 반복수행하여, 상기 기준값(Baseline)을 업데이팅(Updating)한다.
도 4a 와 5a 는 본 발명에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서의 제스처 인식모드에서의 제 1 및 2 전극패턴의 그룹핑 방식을 나타낸 도면이며, 도 4b 와 5b 는 제 1 및 2 전극패턴 그룹이 형성된 후, 사용자의 상,하 및 좌,우 방향의 스위핑 제스처를 나타낸 도면이고, 도 6은 제스처 인식모드를 종료시키기 위한 제스처를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 5b 에 도시된 바와 같이, 사용자에 의해 모드 선택부(500)에서 제스처 인식모드가 선택된 경우, 제어부(400)는 제 1 스위칭 회로부(200)의 스위칭 동작을 제어하여, 적어도 하나의 제 1 전극패턴(110)들로 이루어진 제 1 전극패턴 그룹(TX,RX)을 형성한 후, 제 2 스위칭 회로부(300)의 스위칭 동작을 제어하여, 적어도 하나의 제 2 전극패턴(130)들로 이루어진 제 2 전극패턴 그룹(TY,RY)을 형성한다.
즉, 상기 제 1 전극패턴그룹은 상기 제 1 스위칭 회로부로부터 구동신호가 인가되는 제 1 구동전극그룹(TX) 및 사용자의 제스처 입력을 감지하는 제 1 센싱전극그룹(RX)를 포함하며, 상기 제 2 전극패턴그룹은 상기 제 2 스위칭 회로부로부터 구동신호가 인가되는 제 2 구동전극그룹(TY) 및 사용자의 제스처 입력을 감지하는 제 2 센싱전극그룹(RY)를 포함한다.
여기에서, 상기 제 1 구동전극그룹(TX)은 상기 제 1 전극패턴의 중앙에 형성되며, 상기 제 1 센싱전극그룹(RX)은 상기 제 1 전극패턴의 양측단에 각각 형성될 수 있고, 상기 제 2 구동전극그룹(TY)은 상기 제 2 전극패턴의 중앙에 형성되며, 상기 제 2 센싱전극그룹(RY)은 상기 제 2 전극패턴의 양측단에 형성될 수 있다.
그리고, 사용자의 상, 하 방향의 제스처 입력에 대해서는 구동신호모듈(440)에서 제 1 스위칭회로부(200)를 통해 상기 제 1 구동전극그룹(TX)에 구동신호를 인가하고, 감지회로모듈은 제 1 구동전극그룹(TX)과 상기 제 1 센싱전극그룹(RX)간의 상호유도 정전용량의 변화에 대한 시간차이를 감지한 후, 상기 상호유도 정전용량의 변화에 대응하는 아날로그 신호(전압)를 생성하며, 상기 신호는 신호변환모듈(420) 및 연산모듈(430)를 통해 계산된 결과를 바탕으로 컨트롤러(450)는 사용자의 좌,우 방향의 제스처(700)에 대한 입력유무를 판단한다.
또한, 사용자의 좌, 우 방향의 제스처 입력에 대해서는 구동회로모듈(440)에서 제 2 스위칭회로부(200)를 통해 상기 제 2 구동전극그룹(TY)에 구동신호를 인가하고, 감지회로모듈(410)은 상기 제 2 구동전극그룹(TY)과 상기 제 2 센싱전극그룹(RY)간의 상호유도 정전용량의 변화에 대한 시간차이를 감지한 후, 상기 상호유도 정전용량의 변화에 대응하는 아날로그 신호(전압)를 생성하며, 상기 신호는 신호변환모듈(420) 및 연산모듈(430)를 통해 계산된 결과를 바탕으로 컨트롤러(450)는 사용자의 상, 하 방향의 제스처 입력여부(700)를 판단한다.
즉, 사용자의 제스처가 상측에서 하측 방향으로 입력되는 경우에는 제 1 전극패턴의 제 1 구동전극그룹(TX) 과 상측단의 제 1 센싱전극그룹(RX)간의 상호유도 정전용량의 변화를 감지하고, 사용자의 제스처가 좌측에서 우측으로 입력되는 경우에는 제 2 전극패턴의 제 2 구동전극그룹(TY)과 좌측단의 제 2 센싱전극그룹(RY)간의 상호유도 정전용량의 변화를 감지함으로써, 사용자의 제스처 입력여부 뿐만 아니라, 상기 제스처의 입력방향까지 감지할 수 있다.
나아가, 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자의 제스처가 터치센서을 덮는 커버(cover) 동작이 감지된 경우에, 제어부(400)는 상기 커버동작을 제스처 인식모드를 종료시키는 제스처로 인식하고, 제 1 및 2 스위칭 회로부(200,300)의 스위칭 동작을 제어하여, 제 1 및 2 스위칭 회로부(200,300)의 스위치가 제 1 및 2 전극패턴(110,130)들에 모두 전기적으로 연결되도록 함으로써, 제 1 및 2 전극패턴 그룹(TX,RX,TY,RY)이 해제되도록 한다. 여기에서, 제스처 인식모드를 종료시키는 제스처는 상기 커버(cover) 동작에 한정되지 않는다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 제 1 및 2 스위칭 회로부의 스위칭 동작을 통해 종래의 상호유도 정전용량방식 터치센서의 전극패턴을 이용한 상기 전극패턴의 그룹핑을 통해, 터치 및 제스처 인식기능을 상기 전극패턴에 일체화함으로써, 다기능이 포함된 터치센서의 경박단소화을 통해 제조공정 및 전체적인 생산성의 효율을 높일 수 있다.
또한, 외부적으로 터치입력이 곤란한 상황에서도 사용자의 상하 또는 좌우 방향의 제스처에 의한 상호유도정전용량(Mutual-capacitance)변화의 시간차이를 검출하여, 사용자의 제스처 입력유무를 판단하고, 상기 제스처 입력에 대응하는 기능을 수행함으로써, 터치입력 뿐만 아니라, 제스처만으로도 휴대용기기 또는 컨텐츠등을 제어할 수 있다.
또한, 터치센서의 제1전극패턴의 폭을 기존의 상호유도 정전용량방식보다 광폭의 금속메쉬패턴으로 형성함으로써, 터치 및 제스처 인식에 모두 사용가능한 SNR(Signal to noise ratio)을 확보할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서의 제어방법을 나타낸 흐름도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제스처 인식이 가능한 터치센서의 제어방법은 터치인식모드단계(S100), 모드선택단계(S110), 제스처 인식모드 수행단계(S120,130), 제스처 인식모드 종료여부 판단단계(S140)를 포함한다.
먼저, 터치인식모드단계(S100)에서는 구동신호모듈(440)은 제 2 스위칭 회로부(300)를 통해 제 2전극패턴(130)에 순차적으로 구동신호를 인가하며, 감지회로모듈(410)은 사용자의 터치입력에 따라 각각의 제 1 전극패턴(110)에서 감지되는 상호유도 정전용량변화를 검출하여, 연산모듈(430)를 통해 상호유도 정전용량이 변화된 터치위치의 좌표를 판별한다.
다음으로 모드선택단계(S110)에서는 사용자가 모드선택부(500)를 통해 상기 터치 방식 모드에서 제스처 인식 모드로의 전환여부를 선택하며, 제스처 인식모드를 선택하지 않은 경우에는 상기 터치인식모드를 계속적으로 수행한다.(S100)
그리고, 사용자가 상기 제스처 인식모드를 선택한 경우에 제어부(400)는 제 1 및 2 스위칭 회로부(200,300)의 스위칭 동작을 통해 적어도 하나의 제 1 및 2 전극패턴(110,130)들로 이루어진 제 1 및 2 전극패턴 그룹(TX,RX ,TY,RY)을 형성한 후(S120), 사용자의 제스처에 따른 상기 제 1 및 2 전극패턴 그룹(TX,RX ,TY,RY)의 상호유도 정전용량의 변화에 대한 시간차이를 검출하는 제스처 인식모드를 수행한다(S130)
여기에서, 제어부(400)는 제 1 및 2 스위칭 회로부(200,300)를 통해 제 1 및 2 구동전극그룹(TX,TY)에 순차적으로 구동신호를 인가하고, 상기 제 1 구동전극그룹(TY)과 상기 제 1 센싱전극그룹(RX) 및 상기 제 2 구동전극그룹(TY)과 상기 제 2 센싱전극그룹(RY)간의 각각의 상호유도정전용량의 변화에 대한 시간차이를 검출하여, 사용자 제스처의 움직임 방향(상<->하 또는 좌<-> 우 방향)을 결정한다.
또한, 제어부(400)는 사용자의 특정 제스처 입력여부를 판단하여, 상기 제스처 인식모드 종료여부를 판단한다(S140). 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자가 터치센서을 덮은 커버(cover)제스처를 입력한 경우에, 제어부(400)는 상기 제스처를 상기 제스처 인식모드를 종료하는 것으로 인식한다.
다음으로, 사용자의 특정 제스처의 입력이 있는 경우에, 제어부(400)는 제 1 및 2 스위칭 회로부(200,300)의 스위칭 동작을 제어하여, 제 1 및 2 스위칭 회로부(200,300)의 스위치가 제 1 및 2전극패턴들(110,130)에 모두 전기적으로 연결되게 함으로써, 제 1 및 2 전극패턴 그룹핑을 해제하며(S150), 그리고, 사용자의 특정 제스처의 입력이 없는 경우에, 상기 제스처 인식모드를 계속적으로 수행한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 제스처 인식이 가능한 터치센서은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10 : 제스처 인식이 가능한 터치센서를 포함한 휴대용기기
100 : 터치센서 110 : 제 1 전극패턴
120 : 베이스 기판 130 : 제 2 전극패턴
200 : 제 1 스위칭 회로부 300 : 제 2 스위칭 회로부
400 : 제어부 410 : 감지회로 모듈
420 : 신호변환모듈 430 : 연산모듈
440: 구동회로 모듈 450 : 컨트롤러
500 : 모드 선택부 600 : 좌 / 우 방향의 스위핑 제스쳐
700 : 상 / 하 방향의 스위핑 제스처 800 : 커버동작
TX, RX : 제 1 전극패턴 그룹 TY,RY: 제 2 전극패턴 그룹

Claims (14)

  1. 베이스 기판상에 상호 교차하는 방향으로 형성된 제 1 전극패턴 및 제 2 전극패턴을 포함하는 터치센서;
    터치인식모드 와 제스처 인식모드 중 상기 터치센서의 작동모드를 선택하는 모드선택부;
    상기 제스처 인식모드가 선택된 경우, 스위칭 동작을 통해 적어도 하나의 제 1 전극패턴들로 이루어진 제 1 전극패턴그룹을 형성하는 제 1 스위칭 회로부; 와 스위칭 동작을 통해 적어도 하나의 제 2 전극패턴들로 이루어진 제 2 전극패턴그룹을 형성하는 제 2 스위칭 회로부;및
    상기 터치센서의 작동모드 선택에 따라, 상기 제 1 스위칭 회로부 와 제 2 스위칭 회로부의 스위칭 동작 및 상기 제 1 전극패턴그룹과 제 2 전극패턴그룹에서의 상호유도정전용량의 변화를 검출하는 제어부
    를 포함하는 제스처인식이 가능한 터치센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 전극패턴그룹은
    상기 제 1 스위칭 회로부로부터 구동신호가 인가되는 제 1 구동전극그룹(TX);및
    사용자의 제스처 입력을 감지하는 제 1 센싱전극그룹(RX)를 포함하며,
    상기 제 2 전극패턴그룹은
    상기 제 2 스위칭 회로부로부터 구동신호가 인가되는 제 2 구동전극그룹(TY);및
    사용자의 제스처 입력을 감지하는 제 2 센싱전극그룹(RY)를 포함하는 제스처인식이 가능한 터치센서.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 구동전극그룹(TX)은 상기 제 1 전극패턴의 중앙에 형성되며, 상기 제 1 센싱전극그룹(RX)은 상기 제 1 전극패턴의 양측단에 각각 형성되고,
    상기 제 2 구동전극그룹(TY)은 상기 제 2 전극패턴의 중앙에 형성되며, 상기 제 2 센싱전극그룹(RY)은 상기 제 2 전극패턴의 양측단에 각각 형성되는 제스처인식이 가능한 터치센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제 1 스위칭 회로부를 통해 상기 제 1 구동전극그룹(TX)에 구동신호를 인가하고, 사용자의 상하 방향의 제스처 입력에 따른 상기 제 1 구동전극그룹(TX) 과 상기 제 1 센싱전극그룹(RX)간의 상호유도 정전용량의 변화에 대한 시간적 차이를 감지하여, 상기 사용자의 상하 방향의 제스처 입력여부를 판단하고,
    상기 제 2 스위칭 회로부를 통해 상기 제 2 구동전극그룹(TY)에 구동신호를 인가하고, 사용자의 좌우 방향의 제스처 입력에 따른 상기 제 2 구동전극그룹(TY) 과 상기 제 2 센싱전극그룹(RY)간의 상호유도 정전용량의 변화에 대한 시간적 차이를 감지하여, 상기 사용자의 좌우 방향의 제스처 입력여부를 판단하는 제스처인식이 가능한 터치센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 전극패턴은 메쉬패턴인 제스처인식이 가능한 터치센서.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1 전극패턴의 폭은 상기 제 2 전극패턴의 폭과 유사한 제스처인식이 가능한 터치센서.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치센서는
    기판, 상기 기판의 일면에 일방향으로 상호 평행하게 형성되는 제 1 전극패턴 및 상기 기판의 배면에 형성되며, 상기 제 1 전극패턴에 교차되는 방향으로 상호 평행하게 형성되는 제 2 전극패턴을 포함하는 제스처인식이 가능한 터치센서.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제스처 인식모드가 종료된 경우,
    상기 제 1 스위칭 회로부는 스위칭 동작을 통해, 상기 제 1 전극패턴에 모두 전기적으로 연결되며,
    상기 제 2 스위칭 회로부는 스위칭 동작을 통해, 상기 제 2 전극패턴에 모두 전기적으로 연결되고,
    상기 제어부는 상기 제 2 스위칭 회로부를 통해 상기 제 2 전극패턴에 순차적으로 구동신호를 인가하고, 상기 제 1 전극패턴에서 감지되는 상호유도정전용량의 변화를 검출하는 제스처인식이 가능한 터치센서.
  9. 터치인식모드에서 제스처 인식모드로의 전환여부를 선택하는 모드선택단계;
    상기 제스처 인식모드를 선택한 경우, 제 1 및 2 전극패턴그룹을 형성한 후, 사용자의 제스처에 따른 제 1 및 2 전극패턴그룹에서의 상호유도정전용량의 변화에 대한 시간적 차이를 감지하는 제스처 인식모드 수행단계; 및
    특정 제스처 입력여부에 따라, 상기 제스처 인식모드의 종료여부를 판단하는 단계를 포함하는 제스처인식이 가능한 터치센서의 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제스처 인식모드 수행단계는
    제 1 스위칭 회로부의 스위칭 동작을 통해, 적어도 하나의 제 1 전극패턴으로 이루어진 제 1 전극패턴그룹을 형성하고,
    제 2 스위칭 회로부의 스위칭 동작을 통해, 적어도 하나의 제 2 전극패턴으로 이루어진 제 2 전극패턴그룹을 형성하는 제스처인식이 가능한 터치센서의 제어방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 1 전극패턴그룹은
    상기 제 1 스위칭 회로부로부터 구동신호가 인가되는 제 1 구동전극그룹(TX);및
    사용자의 제스처 입력을 감지하는 제 1 센싱전극그룹(RX)를 포함하며,
    상기 제 2 전극패턴그룹은
    상기 제 2 스위칭 회로부로부터 구동신호가 인가되는 제 2 구동전극그룹(TY);및
    사용자의 제스처 입력을 감지하는 제 2 센싱전극그룹(RY)를 포함하는 제스처인식이 가능한 터치센서의 제어방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 구동전극그룹(TX)은 상기 제 1 전극패턴의 중앙에 형성되며, 상기 제 1 센싱전극그룹(RX)은 상기 제 1 전극패턴의 양측단에 각각 형성되고,
    상기 제 2 구동전극그룹(TY)은 상기 제 2 전극패턴의 중앙에 형성되며, 상기 제 2 센싱전극그룹(RY)은 상기 제 2 전극패턴의 양측단에 각각 형성되는 제스처인식이 가능한 터치센서의 제어방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제스처 인식모드 수행단계는
    상기 제 1 스위칭 회로부를 통해 상기 제 1 구동전극그룹(TX)에 구동신호가 인가되고, 사용자의 상하 방향의 제스처 입력에 따른 제 1 구동전극그룹(TX)과 상기 제 1 센싱전극그룹(RX)간의 상호유도 정전용량의 변화에 대한 시간적 차이를 감지하여, 상기 사용자의 상하 방향의 제스처 입력여부를 판단하는 단계; 및
    상기 제 2 스위칭 회로부를 통해 상기 제 2 구동전극그룹(TY)에 구동신호가 인가되고, 사용자의 좌우 방향의 제스처 입력에 따른 제 2 구동전극그룹(TY)과 상기 제 2 센싱전극그룹(RY)간의 상호유도 정전용량의 변화에 대한 시간적 차이를 감지하여, 상기 사용자의 좌우 방향의 제스처 입력여부를 판단하는 단계를 포함하는 제스처인식이 가능한 터치센서의 제어방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 제스처 인식모드의 종료여부를 판단하는 단계는
    상기 제스처 인식모드를 종료시키기 위한 특정 제스처 입력여부를 판단하는 단계;
    상기 제스처 입력이 있는 경우, 상기 제 1 스위칭 회로부가 스위칭 동작을 통해 상기 모든 제 1 전극패턴에 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 스위칭 회로부가 스위칭 동작을 통해 상기 모든 제 2 전극패턴에 전기적으로 연결되는 제 1 및 2 전극패턴의 그룹핑 해제단계; 및
    상기 제스처 입력이 없는 경우, 상기 제스처 인식모드를 계속적으로 수행하는 단계를 포함하는 제스처인식이 가능한 터치센서의 제어방법.
KR20130109288A 2013-09-11 2013-09-11 제스처 인식이 가능한 터치센서 및 이의 제어방법 KR20150030072A (ko)

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