KR20160067670A - 터치스크린 장치 및 터치 감지 방법 - Google Patents

터치스크린 장치 및 터치 감지 방법 Download PDF

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KR20160067670A KR1020140173350A KR20140173350A KR20160067670A KR 20160067670 A KR20160067670 A KR 20160067670A KR 1020140173350 A KR1020140173350 A KR 1020140173350A KR 20140173350 A KR20140173350 A KR 20140173350A KR 20160067670 A KR20160067670 A KR 20160067670A
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레이 아미야
오윤석
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치는 터치 입력에 의해 감지 신호가 생성되는 복수의 노드들을 포함하는 패널부; 및 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력의 정보를 판단하는 연산부; 를 포함하고 상기 연산부는 상기 감지 신호에 기초하여 터치 노드들을 선택하고, 상기 터치 노드들의 터치 중심 및 가중 중심을 산출하며, 상기 가중 중심으로부터 최외곽 터치 노드들까지의 거리들을 산출하고 상기 거리들을 비교하여 방향각을 결정할 수 있다.

Description

터치스크린 장치 및 터치 감지 방법{TOUCHSCREEN APPARATUS AND METHOD FOR SENSING TOUCH INPUT}
본 발명은 사용자의 터치 입력을 감지하는 터치스크린 장치 및 터치 감지 방법에 관한 것이다.
터치스크린, 터치패드 등과 같은 터치스크린 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.
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.
최근에는 스마트폰 및 타블렛 PC의 보급과 더불어 다양한 어플리케이션이 개발되면서, 복수의 노드에 발생되는 다양한 입력의 위치, 크기, 방향을 처리하는 방법이 개발되고 있다.
터치 감지 방법 및 터치스크린 장치에 관련된 종래 기술로는 하기의 특허문헌을 참조하여 이해할 수 있다.
한국 공개특허공보 KR 10-2014-0032265 한국 공개특허공보 KR 10-2014-0015703
본 발명의 일 실시예에 따르면, 터치 입력에 의해 생성되는 정전용량 변화에 기초하여 향상된 처리 속도로 터치 입력의 방향을 판단할 수 있는 터치스크린 장치 및 터치 감지 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치는 터치 입력에 의해 감지 신호가 생성되는 복수의 노드들을 포함하는 패널부; 및 상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력의 정보를 판단하는 연산부; 를 포함하고, 상기 연산부는 상기 감지 신호에 기초하여 터치 노드들을 선택하고, 상기 터치 노드들의 터치 중심과 가중 중심을 산출하며, 상기 가중 중심으로부터 최외곽 터치 노드들까지의 거리들을 비교하여 방향각을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치는 터치 입력에 의해 생성되는 정전용량 변화에 기초하여 향상된 처리 속도로 터치 입력의 방향을 판단할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 시뮬레이션 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 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, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 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 터치스크린 장치를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모바일 기기 같은 경우 터치스크린 장치가 디스플레이 장치에 일체화되어 구비되는 것이 일반적이며, 터치스크린 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), PMMA (Polymethylmethacrylate) 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치는 정전용량 방식에 따라 동작하는 것을 가정하므로, 소정의 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 또한 복수의 전극에서 생성되는 정전용량의 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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 패널부(200)는 기판(210), 기판(210) 상에 마련되는 복수의 전극(220, 230)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않았으나, 복수의 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 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 터치 입력을 판단할 수 있다.
복수의 전극(220, 230)은 기판(210)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 도 2에는 마름모, 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 복수의 전극(220, 230)이 도시되었으나, 이 외에 직사각형, 삼각형 등의 다양한 다각형 형상의 패턴을 가질 수 있음은 물론이다.
복수의 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.
또한, 복수의 전극(220, 230)이 형성되는 영역 이외에, 복수의 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 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 터치 입력을 감지하는 장치는, 터치 입력에 의해 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량의 변화를 검출하고 그로부터 터치 입력을 감지한다. 제1 전극(220)은 컨트롤러 집적 회로에서 D1~D8로 정의되는 채널에 연결되어 소정의 구동 신호를 인가 받을 수 있으며, 제2 전극(230)은 S1~S8로 정의되는 채널에 연결되어 터치스크린 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)의 변화를 감지 신호로 검출할 수 있으며, 제1 전극(220) 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 제2 전극(230)에서 동시에 정전용량의 변화를 검출하는 방식으로 동작할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부의 단면을 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2에 도시한 패널부(200)를 Y-Z 평면으로 잘라서 나타낸 단면도로서, 도 2에서 설명한 기판(310), 복수의 감지 전극(320, 330) 이외에 접촉을 인가 받는 커버 렌즈(340, Cover Lens)를 더 포함할 수 있다. 커버 렌즈(340)는 감지 신호 검출에 이용되는 제2 전극(330) 상에 마련되어 손가락 등의 접촉 물체(350)로부터 터치 입력을 인가 받는다.
채널 D1~D8을 통해 순차적으로 제1 전극(320)에 구동 신호가 인가되면, 구동 신호가 인가된 제1 전극(320)과, 제2 전극(330) 사이에서 결합 정전용량이 생성된다. 제1 전극(320)에 순차적으로 구동 신호가 인가되면, 접촉 물체(350)가 접촉된 영역과 인접한 제1 전극(320)과 제2 전극(330) 사이에서 생성되는 결합 정전용량에서 정전용량 변화가 발생한다. 상기 정전용량 변화는 접촉 물체(350)와 구동 신호가 인가된 제1 전극(320) 및 제2 전극(330) 사이의 중첩된 영역의 면적에 비례할 수 있으며, 도 3에서는 채널 D2 및 D3에 각각 연결된 제1 전극(320)과 제2 전극(330) 사이에서 생성된 결합 정전용량이 접촉 물체(350)에 의해 영향을 받는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치는 패널부(410), 구동 회로부(420), 감지 회로부(430), 신호 변환부(440), 및 연산부(450)를 포함한다. 이 때, 구동 회로부(420), 감지 회로부(430), 신호 변환부(440), 및 연산부(450)는 하나의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다.
패널부(410)는 제1축 - 도 4의 가로 방향 - 방향으로 연장되는 복수 행의 제1 전극 X1-Xm과, 제1축에 교차하는 제2축 - 도 4의 세로 방향 - 방향으로 연장되는 복수 열의 제2 전극 Y1-Yn을 포함한다. 이 때, 노드 커패시터 C11~Cmn는 복수의 제1 전극 X1-Xm 및 제2 전극 Y1-Yn의 교차점에서 생성되는 결합 정전용량을 등가적으로 표현한 것이다.
구동 회로부(420)는 패널부(410)의 복수의 제1 전극 X1-Xm에 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 4에는 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 인가할 수도 있다. 또한, 모든 제1 전극에 동시에 구동 신호를 인가하거나 일부의 제1 전극에만 선택적으로 구동 신호를 인가하여 단순히 터치 입력의 유/무만을 감지하는 방식으로 동작할 수 있다.
감지 회로부(430)는 복수의 제2 전극 Y1-Yn으로부터 노드 커패시터 C11-Cmn의 정전용량을 검출한다. 감지 회로부(430)는 적어도 하나의 연산 증폭기와 적어도 하나의 커패시터를 각각 구비하는 복수의 C-V 컨버터(435)를 포함할 수 있으며, 복수의 C-V 컨버터(435) 각각은 복수의 제2 전극 Y1-Yn과 연결될 수 있다.
복수의 C-V 컨버터(435)는 노드 커패시터 C11-Cmn의 정전용량을 전압 신호로 변경하여 아날로그 신호를 출력할 수 있는데, 일 예로 복수의 C-V 컨버터(435) 각각은 정전용량을 적분하는 적분 회로를 포함할 수 있다. 적분 회로는 정전용량을 적분하여 소정의 전압으로 변경하여 출력할 수 있다.
도 4에서는 C-V 컨버터(435)의 구성이 연산 증폭기의 반전단과 출력단에 사이에 커패시터 CF가 배치되는 것으로 도시되었으나, 회로 구성의 배치는 다양하게 변경될 수 있다. 나아가, 도 4에서는 하나의 연산증폭기와 하나의 커패시터를 구비하는 것으로 도시되었으나, 이와 달리, 복수의 연산증폭기와 복수의 커패시터를 구비할 수 있다
복수의 제1 전극 X1-Xm 에 구동 신호를 순차적으로 인가하는 경우, 복수의 제2 전극으로부터 정전용량을 동시에 검출할 수 있으므로, C-V 컨버터(435)는 복수의 제2 전극 Y1-Yn의 개수인 n개 만큼 구비될 수 있다.
신호 변환부(440)는 감지 회로부(440)로부터 출력되는 아날로그 신호로부터 디지털 신호인 감지 신호(SD)를 생성한다. 일례로, 신호 변환부(440)는 전압 형태로 감지 회로부(430)가 출력하는 아날로그 신호가 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호인 감지 신호(SD)로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter) 회로 또는 감지 회로부(430)로부터 출력되는 아날로그 신호의 레벨이 소정 시간 동안 변화하는 양을 측정하여 이를 디지털 신호인 감지 신호(SD)로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 회로를 포함할 수 있다.
연산부(450)는 감지 신호(SD)를 이용하여 패널부(410)에 인가된 터치 입력의 정보를 판단할 수 있다. 감지 신호(SD)를 이용하여 패널부(410)에 인가된 터치 입력의 개수, 좌표, 제스처 동작 등을 판단할 수 있다.
연산부(450)가 터치 입력을 판단하는 데에 기초가 되는 감지 신호(SD)는 정전용량 C11~Cmn을 수치화한 데이터일 수 있으며, 특히 터치 입력이 발생하지 않은 경우와 터치 입력이 발생한 경우의 정전용량의 차이를 나타내는 데이터일 수 있다.
즉, 사용자가 손가락 또는 스타일러스 펜을 사용하여 패널부(410)에 인가하는 터치 입력에 의해 복수의 제1 전극 X1-Xm 및 제2 전극 Y1-Yn의 교차점들인 복수의 노드들에 대한 감지 신호(SD)가 연산부(450)에 전달될 수 있다.
본 발명에서는 연산부(450)가 터치 입력의 위치, 크기, 방향각을 판단함으로써 정확한 사용자의 입력 의도를 파악할 수 있는 터치 감지 방법을 제공할 수 있다. 이하, 도 5a 내지 도 11을 참조하여 자세히 설명한다.
도 5a 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a에는 복수의 노드들 각각의 감지 신호의 값이 도시되어 있으며, 연산부(450, 도4)는 상기 감지 신호에 기초하여 터치 노드들(510)을 선택할 수 있다.
또한, 상기 연산부는 상기 터치 노드들의 터치 중심(520)과 가중 중심(530)을 산출할 수 있고, 상기 가중 중심(530)으로부터 최외곽 터치 노드들까지의 거리들을 비교하여 방향각을 결정할 수 있다.
한편, 상기 연산부는 상기 복수의 노드들 중 노드 임계값 이상의 감지 신호를 가지는 노드들을 터치 노드로 선택할 수 있다.
이하에서는 노드 임계값이 100으로 설정되었다고 가정하고 설명한다. 노드 임계값이 100이 아닌 다른 값으로 설정되는 경우에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 방법은 하기의 설명한 방법과 동일하게 수행될 수 있다.
상기 연산부는 상기 터치 노드들(510)의 터치 중심(520)을 산출하는 데 있어 다음의 수학식 1을 사용할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, xi 는 터치 노드들(510) 각각의 X방향 좌표이고, yi는 터치 노드들(510) 각각의 Y방향 좌표이며, N은 터치 노드들(510)의 개수이다.
또한, 상기 연산부는 상기 터치 노드들(510)의 가중 중심(530)을 산출하는 데 있어 다음의 수학식 2를 사용할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, wi 는 터치 노드들(510) 각각의 감지 신호의 값이고, sum_weights는 터치 노드들(510) 각각의 감지 신호의 값을 모두 더한 값이다.
상기 가중 중심(530)을 산출한 후, 상기 연산부는 상기 가중 중심으로부터 최외곽 터치 노드들까지의 거리들을 산출할 수 있다.
한편, 터치 중심(520) 및 가중 중심(530)을 구하기 위한 상기 수식들에 따른 결과는 반올림 또는 반내림하여 자연수로서 산출될 수 있다.
구체적으로, 상기 최외곽 터치 노드들까지의 거리들은 가중 중심으로부터 수직, 수평 및 제1 대각 방향 및 제2 대각 방향에 위치한 최외곽 터치 노드들까지의 거리들일 수 있다.
도 6에는 수직(Dv), 수평(Dh) 및 제1 대각(Dd1) 방향 및 제2 대각(Dd2) 방향에 위치한 최외곽 터치 노드들까지의 거리들이 간략하게 도시되어 있다.
연산부(450, 도4)는 이러한 거리들을 비교하여 방향 범위(R)을 판단할 수 있고, 비교 결과에 따른 방향 범위(R)는 하기의 표 1을 참고할 수 있다.
condition 1 condition 2 start angle end angle
Dd1 = Dd2 Dh = Dv 0 0
Dh >　Dv -Π/8 start angle + Π/4
Dh <　Dv 3*Π/8 start angle + Π/4
Dd1 >　Dd2 Dh = Dv Π/8 start angle + Π/4
Dh >　Dv 0 start angle + Π/4
Dh <　Dv Π/4 start angle + Π/4
Dd1 <　Dd2 Dh = Dv 5*Π/8 start angle + Π/4
Dh >　Dv 3*Π/4 start angle + Π/4
Dh <　Dv Π/2 start angle + Π/4
상기 표 1에 따른 판단 기준은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향 범위 판단을 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6의 (a)를 참조하면, Dd1 이 Dd2보다 크고 Dh가 Dv보다 크므로, 방향 범위(R)의 시작각(start angle)은 0이고, 방향 범위의 종료각(end angle)은 Π/4임을 알 확인 할 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, Dd1 이 Dd2보다 크고 Dv가 Dh보다 크므로, 방향 범위(R)의 시작각(start angle)은 Π/4이고, 방향 범위의 종료각(end angle)은 Π/2임을 알 확인 할 수 있다.
방향 범위를 판단한 후, 상기 연산부는 상기 방향 범위내에서 단위각마다 각각의 종횡비를 산출할 수 있다.
상기 단위각은 방향 범위에서 구체적인 방향각을 결정하기 위해 방향 범위(R)를 일정한 각도로 나누어 샘플링한 각도들이 될 수 있다.
즉, 상술한 과정에 따른 일 실시예에서 방향 범위(R)는 45도의 각도 범위를 가질 수 있으므로, 상기 방향 범위(R)를 일정한 각도(예컨대, 15도)로 나누면 4개의 방향으로 샘플링한 각도들(예컨대, 0도, 15도, 30도, 45도)로 단위각들을 설정할 수 있다.
상기 단위각들을 설정하기 위해 방향 범위(R)을 나누는 일정한 각도는 방향각 판단의 정확도를 위해 변경될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 도 5a와 함께 설명한 터치 노드들(510)상에 도시된 상기 단위각들을 확인할 수 있다.
연산부(450, 도4)는 상기 가중 중심(530)으로부터 상기 단위각 방향의 최외곽노드까지의 거리와 상기 가중 중심(530)으로부터 단위각 방향과 수직한 방향의 최외곽노드까지의 거리에 기초하여 종횡비를 산출할 수 있다.
예를 들면, 도 5b에 도시된 A1, A2, A3 및 A4는 45도의 각도 범위를 가지는 방향범위(R)을 4개의 방향으로 샘플링한 각도인 단위각 방향들에 대한 가중 중심(530)으로부터 상기 단위각 방향의 최외곽노드까지의 거리를 나타낸 선들이다.
상기 각각의 종횡비는 A1 내지 A4를 각각의 단위각 방향과 수직한 방향의 최외곽노드까지의 거리로 나누어 산출될 수 있다.
상기 연산부는 단위각마다 각각의 종횡비를 산출한 후, 최대 종횡비를 가지는 단위각을 방향각으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 연산부는 결정된 방향각에 대응되는 최대 종횡비를 결정하는 상기 가중 중심(530)으로부터 상기 방향각 방향의 최외곽노드까지의 거리와 상기 가중 중심(530)으로부터 방향각 방향과 수직한 방향의 최외곽노드까지의 거리로서 터치 입력의 크기를 판단할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치는 터치 입력의 방향각과 크기 정보에 기초하여 사용자의 입력 의도를 향상된 속도로 파악할 수 있다.
또한, 상기 연산부는 상기 터치 중심(520)을 원점으로 하는 상기 가중 중심(530)의 위치벡터(540)와 상기 방향각을 비교하여 상기 방향각을 보정할 수 있다.
구체적으로, 상기 연산부는 상기 터치 중심(520)을 원점으로 하는 좌표 평면을 4분할하고 상기 위치벡터(540)가 위치한 사분면과 상기 방향각의 사분면이 원점을 기준으로 서로 대칭되는 경우 상기 방향각을 180도 보정할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치는 터치 입력의 방향각을 보다 정확하게 판단할 수 있다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 방법을 설명하는 간략한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 감지 방법은, 제1 전극과 제2 전극이 교차하는 복수의 노드에서의 정전용량 C11~Cmn을 검출하고, 감지 신호(SD, 도4)를 획득하여 터치를 감지하는 것으로 시작된다. 이후, 연산부(450, 도4)는 감지 신호를 이용하여 복수의 노드 중 적어도 일부를 터치 노드로 선택한다(S710). 구동 신호가 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 인가되고, 복수의 제2 전극으로부터 정전용량 C11~Cmn을 검출하여 감지 신호를 생성하는 일련의 스캔 동작이 1회 완료되면, 상기 연산부는 스캔 동작 결과로 얻은 상기 감지 신호를 이용하여 복수의 노드 중 적어도 일부를 터치 노드들로 선택한다. 일례로, 상기 연산부는 노드 임계값 이상의 신호 세기를 갖는 감지 신호(SD, 도4)가 검출된 노드를 터치 노드로 판단하여 선택할 수 있다. 상기 노드 임계값은 사용자에 의해 설정될 수도 있으며, 상기 상기 감지 신호를 이용하여 상기 연산부에서 연산될 수도 있다.
다음으로, 상기 터치 노드들의 터치 중심 및 가중 중심을 산출할 수 있다(S720).
이후, 상기 연산부는 상기 가중 중심으로부터 최외곽 터치 노드들까지의 거리를 비교하고(S730) 방향각을 결정할 수 있다(S740).
상기 연산부는 터치 노드들을 방향각을 결정하면 이후의 처리를 위한 보고를 위하여 알고리즘을 종료한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 방법 중 방향각을 결정하는 단계를 설명하는 흐름도이다.
먼저, 연산부(450, 도4)는 터치 노드들의 터치 중심 및 가중 중심을 산출한 후(S720), 상기 가중 중심으로부터 수직, 수평, 제1 대각 및 제2 대각 방향의 최외곽 노드들까지의 거리들을 산출할 수 있다(S731).
다음으로, 상기 연산부는 상기 거리들을 비교한 후(S732), 방향 범위를 판단할 수 있다(S732).
또한, 상기 연산부는 방향 범위내에서 단위각마다 각각의 종횡비를 산출할 수 있고(S733), 상기 종횡비 중 최대 종횡비를 가지는 단위각을 선택하여(S734), 이를 방향각으로 결정할 수 있다(S740).
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 감지 방법을 설명하는 간략한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 연산부(450, 도4)는 터치 입력에 의해 감지 신호가 생성되는 복수의 노드들 중에서 일부를 터치 노드들로 선택할 수 있고(S910), 상기 터치 노드들의 터치 중심 및 가중 중심을 산출할 수 있다(S920).
이후, 상기 연산부는 상기 가중 중심으로부터 최외곽 터치 노드들까지의 거리를 비교하고(S930) 방향각을 결정할 수 있다(S940).
다음으로, 상기 연산부는 상기 터치 중심을 원점으로 하는 가중 중심의 위치벡터(540, 도5a)와 상기 방향각을 비교하여 상기 방향각을 보정할 수 있다(S950).
상기 연산부는 터치 노드들의 방향각을 보정하면 이후의 처리를 위한 보고를 위하여 알고리즘을 종료한다.
이하, 방향각을 보정하는 일 실시예를 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 방법 중 방향각을 보정하는 단계를 설명하는 흐름도이다.
먼저, 연산부(450, 도4)는 방향각을 결정한 후(S940), 터치 중심(520, 도 5a)을 원점으로 하는 가중 중심(530, 도 5a)의 위치벡터(540, 도 5a)를 산출할 수 있다(S951).
다음으로, 상기 연산부는 상기 터치 중심을 원점으로 하는 좌표 평면을 4분할 하고 상기 위치벡터가 위치한 사분면과 상기 방향각의 사분면이 원점을 기준으로 서로 대칭되는지 판단한 후(S952), 서로 대칭되는 경우 상기 방향각에 180도를 더하여 상기 방향각을 보정할 수 있다(S953).
상기 방향각을 보정한 경우 또는 위치 벡터의 사분면과 상기 방향각의 사분면이 원점을 기준으로 대칭되지 않는 경우 방향각을 유지하고(S954), 이후의 처리를 위한 보고를 위하여 알고리즘을 종료한다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치는 터치 입력에 의해 생성되는 정전용량 변화에 기초하여 향상된 처리 속도로 터치 방향을 판단할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 시뮬레이션 그래프이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치는 종래보다 방향각 판단을 위한 처리 향상된 처리 속도를 가지는 것을 알 수 있다.
종래에는 평균적인 처리 속도가 0.41msec인 반면 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치의 평균적인 처리 속도는 0.17msec로 나타났다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
410: 패널부
420: 구동 회로부
430: 감지 회로부
440: 신호 변환부
450: 연산부
510: 터치 노드들
520: 터치 중심
530: 가중 중심
540: 위치벡터

Claims (14)

  1. 터치 입력에 의해 감지 신호가 생성되는 복수의 노드들을 포함하는 패널부; 및
    상기 감지 신호에 기초하여 상기 터치 입력의 정보를 판단하는 연산부; 를 포함하고,
    상기 연산부는 상기 감지 신호에 기초하여 터치 노드들을 선택하고, 상기 터치 노드들의 터치 중심 및 가중 중심을 산출하며, 상기 가중 중심으로부터 최외곽 터치 노드들까지의 거리들을 산출하고 상기 거리들을 비교하여 방향각을 결정하는 터치스크린 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 복수의 노드들 중 노드 임계값 이상의 감지 신호를 가지는 노드들을 터치 노드들로 선택하는 터치스크린 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 가중 중심으로부터 수직, 수평, 제1 대각 및 제2 대각 방향의 최외곽 노드들까지의 거리를 비교하여 방향 범위를 판단하는 터치 스크린 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 방향 범위내에서 단위각마다 각각의 종횡비를 산출하고, 최대 종횡비를 가지는 단위각을 상기 방향각으로 결정하는 터치 스크린 장치.
  5. 제4항에 있어서
    상기 연산부는 상기 가중 중심으로부터 상기 단위각 방향의 최외각 노드까지의 거리와 상기 가중 중심으로부터 단위각 방향과 수직한 방향의 최외각 노드까지의 거리에 기초하여 상기 종횡비를 산출하는 터치 스크린 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 터치 중심을 원점으로 하는 상기 가중 중심의 위치벡터와 상기 방향각을 비교하여 상기 방향각을 보정하는 터치스크린 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 터치 중심을 원점으로 하는 좌표 평면을 4분할하고 상기 위치벡터가 위치한 사분면과 상기 방향각의 사분면이 원점을 기준으로 서로 대칭되는 경우 상기 방향각을 180도 보정하는 터치스크린 장치.
  8. 터치 입력에 의해 감지 신호가 생성되는 복수의 노드들 중에서 일부를 터치 노드들로 선택하는 단계;
    상기 터치 노드들의 터치 중심 및 가중 중심을 산출하는 단계; 및
    상기 가중 중심으로부터 최외곽 터치 노드들까지의 거리를 비교하고 방향각을 결정하는 단계
    를 포함하는 터치 감지 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 선택하는 단계는
    상기 복수의 노드들 중 노드 임계값 이상의 감지 신호를 가지는 노드들을 터치 노드들로 선택하는 터치 감지 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 결정하는 단계는
    상기 가중 중심으로부터 수직, 수평, 제1 대각 및 제2 대각 방향의 최외곽 노드들까지의 거리들을 산출하는 단계; 및
    상기 거리들을 비교하여 방향 범위를 판단하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 결정하는 단계는
    상기 방향 범위내에서 단위각마다 각각의 종횡비를 산출하는 단계; 및
    상기 종횡비 중 최대 종횡비를 가지는 단위각을 상기 방향각으로 결정하는 단계를 더 포함하는 터치 감지 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 종횡비는 상기 가중 중심으로부터 상기 단위각 방향의 최외각 노드까지의 거리와 상기 가중 중심으로부터 단위각 방향과 수직한 방향의 최외각 노드까지의 거리에 기초하여 산출되는 터치 감지 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 터치 중심을 원점으로 하는 상기 가중 중심의 위치벡터와 상기 방향각을 비교하여 상기 방향각을 보정하는 단계를 더 포함하는 터치 감지 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 보정하는 단계는
    상기 터치 중심을 원점으로 하는 좌표 평면을 4분할하고 상기 위치벡터가 위치한 사분면과 상기 방향각의 사분면이 원점을 기준으로 서로 대칭되는 경우 상기 방향각을 180도 보정하는 단계인 터치 감지 방법.
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