KR20170088807A - 터치 압력 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

터치 압력 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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김태훈
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Abstract

터치 압력 감도 보정 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법은, 터치 센서 패널에 복수의 기준점을 정의하는 단계, 복수의 기준점에 동일한 압력을 인가하여 감지되는 전기적 특성의 변화량에 대한 기준 데이터를 생성하는 단계, 복수의 기준점 사이에 존재하는 임의의 점에 대한 전기적 특성의 변화량에 대응하는 보간 데이터를 생성하는 단계, 기준 데이터 및 보간 데이터에 기초하여, 터치 입력 장치의 감도를 목표값으로 보정하기 위한 보정 계수를, 기준점 및 임의의 점 각각에 대하여 산출하는 단계 및 산출된 보정 계수를 대응되는 각각의 점에 적용하여, 터치 입력 장치의 터치 압력 감도를 터치 위치와 관계없이 균일하게 보정하는 단계를 포함하고, 보간 데이터 생성 단계는, 전기적 특성의 변화량에 대한 2개 이상의 프로파일에 기초하여 베이스 프로파일을 생성하는 단계, 베이스 프로파일로부터 복수의 기준점의 좌표에 해당하는 전기적 특성의 변화량과 기준 데이터의 편차를 산출한 델타 데이터를 생성하는 단계, 및 델타 데이터에 기초하여, 임의의 점에 대한 전기적 특성의 변화량을 산출하는 단계를 포함한다. 이에 의하여, 디스플레이의 전면에서 터치 위치와 관계없이 균일한 감도로 터치 압력이 감지되도록 터치 입력 장치의 터치 압력 감도를 보정할 수 있게 된다.

Description

터치 압력 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{TOUCH PRESSURE SENSITIVITY COMPENSATION METHOD AND COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은 터치 압력 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
버튼(button), 키(key), 조이스틱(joystick) 및 터치 스크린 등 컴퓨팅 시스템을 조작하기 위한 다양한 종류의 입력 장치가 개발 및 이용되고 있다. 그 중 터치 스크린은, 조작의 용이성, 제품의 소형화 및 제조공정의 단순화 등 다양한 이점을 갖고 있어서, 가장 큰 주목을 받고 있다.
터치 스크린은 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널일 수 있는 터치 센서 패널(touch sensor panel)을 포함하는 터치 입력 장치의 터치 표면을 구성할 수 있다. 이러한 터치 센서 패널은 터치 스크린 전면에 부착되어 터치-감응 표면이 터치 스크린을 덮을 수 있다. 사용자는 손가락 등으로 터치 스크린을 터치하여 컴퓨팅 시스템을 조작할 수 있다. 이에 따라, 컴퓨팅 시스템은 터치 스크린에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 인식하고 연산을 수행하여 사용자의 의도에 따른 동작을 수행한다.
한편, 조작의 편의성을 높이기 위해 터치 압력까지 감지하는 장치에 대한 필요성이 대두되었고, 이에 대한 연구가 진행되고 있지만, 터치 압력을 감지하는 경우에는, 디스플레이 표면에서 균일한 감도로 터치 압력을 감지할 수 없다는 문제가 있다. 나아가, 제조공정이나 제조환경의 차이에 기인하여, 제조된 제품마다 상이한 감도를 보일 수 있기 때문에, 이를 보완하기 위한 터치 입력 장치의 감도 보정이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치로서, 디스플레이의 전면에서 균일한 감도로 터치 압력이 감지되도록, 터치 입력 장치의 터치 압력 감도를 보정할 수 있는, 터치 압력 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법은, 터치 센서 패널에 복수의 기준점을 정의하는 단계; 상기 복수의 기준점에 동일한 압력을 인가하여 감지되는 전기적 특성의 변화량에 대한 기준 데이터를 생성하는 단계; 상기 복수의 기준점 사이에 존재하는 임의의 점에 대한 전기적 특성의 변화량에 대응하는 보간 데이터를 생성하는 단계; 상기 기준 데이터 및 상기 보간 데이터에 기초하여, 터치 입력 장치의 감도를 목표값으로 보정하기 위한 보정 계수를, 상기 기준점 및 상기 임의의 점 각각에 대하여 산출하는 단계; 및 상기 산출된 보정 계수를 대응되는 각각의 점에 적용하여, 터치 입력 장치의 터치 압력 감도를 터치 위치와 관계없이 균일하게 보정하는 단계;를 포함하고, 상기 보간 데이터 생성 단계는, 상기 복수의 기준점과의 이격 거리 및 상기 기준 데이터에 기초하여, 상기 임의의 점에 대한 전기적 특성의 변화량에 대응하는 보간 데이터를 생성한다.
또한, 상기 보정 계수는, 상기 목표값을 상기 기준 데이터와 상기 보간 데이터에 기록된 전기적 특성의 변화량으로 나눈 값에 해당하고, 상기 기준점 및 임의의 점에 대해 각각 산출될 수 있다.
그리고, 상기 기준점을 정의하는 단계는, 상기 터치 센서 패널상에 서로 평행하는 n개의 가로선과 서로 평행하는 m개의 세로선의 교차점에 상기 기준점을 위치시켜, n×m(n,m은 2 이상의 자연수)개의 기준점을 정의할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법은, 터치 센서 패널에 복수의 기준점을 정의하는 단계; 상기 복수의 기준점에 동일한 압력을 인가하여 감지되는 전기적 특성의 변화량에 대한 기준 데이터를 생성하는 단계; 상기 복수의 기준점 사이에 존재하는 임의의 점에 대한 전기적 특성의 변화량에 대응하는 보간 데이터를 생성하는 단계; 상기 기준 데이터 및 상기 보간 데이터에 기초하여, 터치 입력 장치의 감도를 목표값으로 보정하기 위한 보정 계수를, 상기 기준점 및 상기 임의의 점 각각에 대하여 산출하는 단계; 및 상기 산출된 보정 계수를 대응되는 각각의 점에 적용하여, 터치 입력 장치의 터치 압력 감도를 터치 위치와 관계없이 균일하게 보정하는 단계;를 포함하고, 상기 보간 데이터 생성 단계는, 상기 복수의 기준점의 좌표 및 상기 기준 데이터에 기초한 함수를 산출하고, 상기 함수에 상기 임의의 점에 대한 좌표를 대입하여, 상기 임의의 점에 대한 전기적 특성의 변화량에 대응하는 보간 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 상기 보정 계수는, 상기 목표값을 상기 기준 데이터와 상기 보간 데이터에 기록된 전기적 특성의 변화량으로 나눈 값에 해당하고, 상기 기준점 및 임의의 점에 대해 각각 산출될 수 있다.
그리고, 상기 기준점을 정의하는 단계는, 상기 터치 센서 패널상에 서로 평행하는 n개의 가로선과 서로 평행하는 m개의 세로선의 교차점에 상기 기준점을 위치시켜, n×m(n,m은 2 이상의 자연수)개의 기준점을 정의할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법은, 터치 센서 패널에 복수의 기준점을 정의하는 단계; 상기 복수의 기준점에 동일한 압력을 인가하여 감지되는 전기적 특성의 변화량에 대한 기준 데이터를 생성하는 단계; 상기 복수의 기준점 사이에 존재하는 임의의 점에 대한 전기적 특성의 변화량에 대응하는 보간 데이터를 생성하는 단계; 상기 기준 데이터 및 상기 보간 데이터에 기초하여, 터치 입력 장치의 감도를 목표값으로 보정하기 위한 보정 계수를, 상기 기준점 및 상기 임의의 점 각각에 대하여 산출하는 단계; 및 상기 산출된 보정 계수를 대응되는 각각의 점에 적용하여, 터치 입력 장치의 터치 압력 감도를 터치 위치와 관계없이 균일하게 보정하는 단계;를 포함하고, 상기 보간 데이터 생성 단계는, 전기적 특성의 변화량에 대한 2개 이상의 프로파일에 기초하여 베이스 프로파일을 생성하는 단계; 상기 베이스 프로파일로부터 상기 복수의 기준점의 좌표에 해당하는 전기적 특성의 변화량과 상기 기준 데이터의 편차를 산출한 델타 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 델타 데이터에 기초하여, 상기 임의의 점에 대한 전기적 특성의 변화량을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 프로파일은 동일 공정에서 제조된 복수의 터치 입력 장치에 대해, 복수의 좌표에 대해 동일한 압력을 인가하여 검출된 전기적 특성의 변화량을 기록한 데이터일 수 있다.
또한, 상기 보간 데이터 생성 단계는, 상기 복수의 기준점과의 이격 거리 및 상기 델타 데이터에 기초하여, 상기 임의의 점에 대한 전기적 특성의 변화량을 산출함으로써 보간 데이터를 생성할 수 있다.
그리고, 상기 보간 데이터 생성 단계는, 상기 복수의 기준점의 좌표 및 상기 델타 데이터에 기초한 함수를 산출하고, 상기 함수에 상기 임의의 점에 대한 좌표를 대입하여, 상기 임의의 점에 대한 전기적 특성의 변화량에 대응하는 보간 데이터를 생성할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에는, 위에 기재된 터치 압력 감도 보정 방법이 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램으로 기록될 수 있다.
본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 의하면, 디스플레이의 전면에서 균일한 감도로 터치 압력이 감지되도록 터치 입력 장치의 감도를 보정할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 터치 압력 감도 보정 방법이 적용되는 터치 입력 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 압력 감도 보정 방법이 적용되는, 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있도록 구성된 터치 입력 장치의 단면도이다.
도 3a는 터치 센서 패널의 각 위치에 동일한 압력을 인가했을 때 감지되는 정전용량 변화량을 나타내는 그래프이다.
도 3b는 바람직한 정전용량 변화량을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에서 정의된 기준점의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에서 보간 데이터를 생성하는 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에서 보간 데이터를 생성하는 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에서 보간 데이터를 생성하는 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에서 보간 데이터를 생성하는 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에서 프로파일 기반의 보간 데이터 생성이 가지는 효과를 나타내는 그래프이다.
도 11a은 복수의 위치점에 대해 동일한 압력을 인가하여 감지된 정전용량 변화량을 나타내는 그래프이다.
도 11b는 복수의 위치점에 대해 동일한 압력을 인가하여 감지된 정전용량 변화량을 나타내는 데이터이다.
도 12a는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법을 적용한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12b는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법을 적용한 결과를 나타내는 데이터이다.
도 13a는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법을 적용한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13b는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법을 적용한 결과를 나타내는 데이터이다.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에 적용되는 1차 보정 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 15a는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에서, 1차 보정 단계가 적용된 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15b는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에서, 1차 보정 단계가 적용된 결과를 나타내는 데이터이다.
도 16a는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에서, 1차 보정 단계를 거친 뒤 실질적인 보정 단계가 적용된 결과를 나타내는 그래프이다.
도 16b는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에서, 1차 보정 단계를 거친 뒤 실질적인 보정 단계가 적용된 결과를 나타내는 데이터이다.
도 17a는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에서, 1차 보정 단계를 거친 뒤 실질적인 보정 단계가 적용된 결과를 나타내는 그래프이다.
도 17b는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에서, 1차 보정 단계를 거친 뒤 실질적인 보정 단계가 적용된 결과를 나타내는 데이터이다.
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.
도 1은 본 발명의 터치 압력 감도 보정 방법이 적용되는 터치 입력 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 터치 센서 패널(100)은 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn) 및 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 포함하며, 상기 터치 센서 패널(100)의 동작을 위해 상기 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)에 구동신호를 인가하는 구동부(120), 및 터치 센서 패널(100)의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변화되는 정전용량 변화량에 대한 정보를 포함하는 감지신호를 수신하여 터치 및 터치 위치를 검출하는 감지부(110)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)은 복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 터치 센서 패널(100)의 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)이 직교 어레이를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)이 대각선, 동심원 및 3차원 랜덤 배열 등을 비롯한 임의의 수의 차원 및 이의 응용 배열을 갖도록 할 수 있다. 여기서, n 및 m은 양의 정수로서 서로 같거나 다른 값을 가질 수 있고, 크기도 서로 상이할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 구동전극(TX)은 제1축 방향으로 연장된 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)을 포함하고 수신전극(RX)은 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일구성인 터치 센서 패널(100)에서 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 동일한 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 절연막(미도시)의 동일한 면에 형성될 수 있다. 또한, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 하나의 절연막(미도시)의 양면에 각각 형성될 수도 있고, 또는 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)은 제1절연막(미도시)의 일면에 그리고 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 상기 제1절연막과 다른 제2절연막(미도시)의 일면상에 형성될 수 있다.
복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극 (RX1 내지 RXm)은 투명 전도성 물질(예를 들면, 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide)) 등으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 다른 투명 전도성 물질 또는 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다. 예컨대, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 은잉크(silver ink), 구리(copper) 또는 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 메탈 메쉬(metal mech)로 구현되거나 은나노(nano silver) 물질로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 압력 감도 보정 방법이 적용되는 터치 입력 장치(100)의 일구성인 구동부(120)는 구동신호를 구동전극(TX1 내지 TXn)에 인가할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 압력 감도 보정 방법이 적용되는 터치 입력 장치(1000)에서, 구동신호는 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 순차적으로 한번에 하나의 구동전극에 대해서 인가될 수 있다. 이러한 구동신호의 인가는 재차 반복적으로 이루어질 수 있다. 이는 단지 예시일 뿐이며, 실시예에 따라 다수의 구동전극에 구동신호가 동시에 인가될 수도 있다.
감지부(110)는 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 구동신호가 인가된 구동전극(TX1 내지 TXn)과 수신전극(RX1 내지 RXm) 사이에 생성된 정전용량(Cm: 101)에 관한 정보를 포함하는 감지신호를 수신함으로써 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다. 예컨대, 감지신호는 구동전극(TX)에 인가된 구동신호가 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이에 생성된 정전용량(CM: 101)에 의해 커플링된 신호일 수 있다.
이와 같이, 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 인가된 구동신호를 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 감지하는 과정은 터치 센서 패널(100)을 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다.
*예를 들어, 감지부(110)는 각각의 수신전극(RX1 내지 RXm)과 스위치를 통해 연결된 수신기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 스위치는 해당 수신전극(RX)의 신호를 감지하는 시간구간에 온(on)되어서 수신전극(RX)으로부터 감지신호가 수신기에서 감지될 수 있도록 한다. 수신기는 증폭기(미도시) 및 증폭기의 부(-)입력단과 증폭기의 출력단 사이, 즉 궤환 경로에 결합된 궤환 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 증폭기의 정(+)입력단은 그라운드(ground)에 접속될 수 있다. 또한, 수신기는 궤환 캐패시터와 병렬로 연결되는 리셋 스위치를 더 포함할 수 있다. 리셋 스위치는 수신기에 의해 수행되는 전류에서 전압으로의 변환을 리셋할 수 있다. 증폭기의 부입력단은 해당 수신전극(RX)과 연결되어 정전용량(CM: 101)에 대한 정보를 포함하는 전류 신호를 수신한 후 적분하여 전압으로 변환할 수 있다. 감지부(110)는 수신기를 통해 적분된 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 ADC(미도시: analog to digital converter)를 더 포함할 수 있다. 추후, 디지털 데이터는 프로세서(미도시)에 입력되어 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 정보를 획득하도록 처리될 수 있다. 감지부(110)는 수신기와 더불어, ADC 및 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(130)는 구동부(120)와 감지부(110)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(130)는 구동제어신호를 생성한 후 구동부(200)에 전달하여 구동신호가 소정 시간에 미리 설정된 구동전극(TX)에 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 감지제어신호를 생성한 후 감지부(110)에 전달하여 감지부(110)가 소정 시간에 미리 설정된 수신전극(RX)으로부터 감지신호를 입력받아 미리 설정된 기능을 수행하도록 할 수 있다.
도 1에서 구동부(120) 및 감지부(110)는 터치 입력 장치(1000)의 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 검출 장치(미표시)를 구성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 압력 감도 보정 방법이 적용되는 터치 입력 장치(1000)는 제어부(130)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 터치 센서 패널(100)을 포함하는 터치 입력 장치(1000)에서 터치 센싱 회로인 터치 센싱 IC(touch sensing Integrated Circuit) 상에 집적되어 구현될 수 있다. 터치 센서 패널(100)에 포함된 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 예컨대 전도성 트레이스(conductive trace) 및/또는 회로 기판상에 인쇄된 전도성 패턴(conductive pattern)등을 통해서 터치 센싱 IC(150)에 포함된 구동부(120) 및 감지부(110)에 연결될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 구동전극(TX)과 수신전극(RX)의 교차 지점마다 소정 값의 정전용량(C)이 생성되며, 손가락과 같은 객체가 터치 센서 패널(100)에 근접하는 경우 이러한 정전용량의 값이 변경될 수 있다. 도 1에서 상기 정전용량은 상호 정전용량(Cm)을 나타낼 수 있다. 이러한 전기적 특성을 감지부(110)에서 감지하여 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지할 수 있다. 예컨대, 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면으로 이루어진 터치 센서 패널(100)의 표면에 대한 터치의 여부 및/또는 그 위치를 감지할 수 있다.
보다 구체적으로, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치가 일어날 때 구동신호가 인가된 구동전극(TX)을 검출함으로써 터치의 제2축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 이와 마찬가지로, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치시 수신전극(RX)을 통해 수신된 수신신호로부터 정전용량 변화를 검출함으로써 터치의 제1축 방향의 위치를 검출할 수 있다.
이상에서 터치 센서 패널(100)로서 상호 정전용량 방식의 터치 센서 패널이 상세하게 설명되었으나, 터치 입력 장치(1000)에서 터치 여부 및 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)은 전술한 방법 이외의 자체 정전용량 방식, 표면 정전용량 방식, 프로젝티드(projected) 정전용량 방식, 저항막 방식, 표면 탄성파 방식(SAW: surface acoustic wave), 적외선(infrared) 방식, 광학적 이미징 방식(optical imaging), 분산 신호 방식(dispersive signal technology) 및 음성 펄스 인식(acoustic pulse recognition) 방식 등 임의의 터치 센싱 방식을 이용하여 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 압력 감도 보정 방법이 적용되는 터치 입력 장치(1000)에서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)은 디스플레이 모듈(200) 외부 또는 내부에 위치할 수 있다.
터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 모듈(200)은 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display)일 수 있고, 이때 IPS(In Plane Switching)방식, VA(Vertical Alignment)방식 및 TN(Twisted Nematic)방식 중 어느 방식의 디스플레이 패널이어도 무방하다. 또한, 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 모듈(200)은 PDP(Plasma Display Panel), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode: OLED) 등에 포함된 디스플레이 패널일 수도 있다. 이에 따라, 사용자는 디스플레이 패널에 표시된 화면을 시각적으로 확인하면서 터치 표면에 터치를 수행하여 입력 행위를 수행할 수 있다.
이때, 디스플레이 모듈(200)은 터치 입력 장치(100)의 작동을 위한 메인보드(main board) 상의 중앙 처리 유닛인 CPU(central processing unit) 또는 AP(application processor) 등으로부터 입력을 받아 디스플레이 패널에 원하는 내용을 디스플레이하도록 하는 제어회로를 포함할 수 있다.
이때, 디스플레이 패널(200)의 작동을 위한 제어회로는 디스플레이 패널 제어 IC, 그래픽 제어 IC(graphic controller IC) 및 기타 디스플레이 패널(200) 작동에 필요한 회로를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 압력 감도 보정 방법이 적용되는, 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있도록 구성된 터치 입력 장치의 단면도이다.
디스플레이 모듈(200)을 포함하는 터치 입력 장치(1000)에서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100) 및 압력 검출 모듈(400)은 디스플레이 모듈(200)의 전면에 부착될 수 있다. 이에 따라 디스플레이 모듈(200)의 디스플레이 스크린을 보호하고 터치 센서 패널(100)의 터치 검출 민감도를 높일 수 있다.
이때, 압력 검출 모듈(400)은 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 별개로 동작할 수도 있는바, 예컨대, 압력 검출 모듈(400)은 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 독립적으로 압력만을 검출하도록 구성될 수 있다. 또한, 압력 검출 모듈(400)은 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 결합하여 터치 압력을 검출하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)에 포함된 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 중 적어도 하나의 전극은 터치 압력을 검출하는데 이용될 수 있다.
도 2에서 압력 검출 모듈(400)은 터치 센서 패널(100)과 결합하여 터치 압력을 검출할 수 있는 경우를 예시한다. 도 2에서 압력 검출 모듈(400)은 상기 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200) 사이를 이격시키는 스페이서층(420)을 포함한다. 압력 검출 모듈(400)은 스페이서층(420)을 통해 터치 센서 패널(100)과 이격된 기준 전위층을 포함할 수 있다. 이때, 디스플레이 모듈(200)은 기준 전위층으로서 기능할 수 있다.
기준 전위층은 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이에 생성된 정전용량(101)에 변화를 야기할 수 있도록 하는 임의의 전위를 가질 수 있다. 예컨대, 기준 전위층은 그라운드(ground) 전위를 갖는 그라운드 층일 수 있다. 기준 전위층은 디스플레이 모듈(200)의 그라운드(ground) 층일 수 있다. 이때, 기준 전위층은 터치 센서 패널(100)의 2차원 평면과 평행한 평면을 가질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)과 기준 전위층인 디스플레이 모듈(200)은 이격되어 위치한다. 이때, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200)의 접착 방법의 차이에 따라 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200) 사이의 스페이서층(420)은 에어갭(air gap)으로 구현될 수 있다.
이때, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200)을 고정하기 위해서 양면 접착 테이프(430: DAT: Double Adhesive Tape)가 이용될 수 있다. 예컨대, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200)은 각각의 면적이 포개어진 형태이고, 터치 센서 패널(100)과 터치 센서 패널(200) 각각의 가장자리 영역에서 양면 접착 테이프(430)를 통해서 두 개의 층이 접착되되 나머지 영역에서 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200)이 소정 거리(d)로 이격될 수 있다.
일반적으로, 터치 센서 패널(100)의 휘어짐 없이 터치 표면을 터치하는 경우라도 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이의 정전용량(101: Cm)이 변화한다. 즉, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치시에 상호 정전용량(Cm: 101)이 기본 상호 정전용량에 비해 감소할 수 있다. 이는 손가락과 같은 도체인 객체가 터치 센서 패널(100)에 근접한 경우, 객체가 그라운드(GND) 역할을 하여 상호 정전용량(Cm: 101)의 프린징 정전용량(fringing capacitance)이 객체로 흡수되기 때문이다. 기본 상호 정전용량은 터치 센서 패널(100)에 대한 터치가 없는 경우에 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이의 상호 정전용량의 값이다.
터치 센서 패널(100)의 터치 표면인 상부 표면을 객체로 터치시 압력이 가해진 경우 터치 센서 패널(100)이 휘어질 수 있다. 이때, 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이의 상호 정전용량(101: Cm)의 값은 더 감소할 수 있다. 이는, 터치 센서 패널(100)이 휘어져 터치 센서 패널(100)과 기준 전위층 사이의 거리가 d에서 d'로 감소함으로써 상기 상호 정전용량(101: Cm)의 프린징 정전용량이 객체뿐 아니라 기준 전위층으로도 흡수되기 때문이다. 터치 객체가 부도체인 경우에는 상호 정전용량(Cm)의 변화는 단순히 터치 센서 패널(100)과 기준 전위층 사이의 거리 변화(d-d')에만 기인할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 디스플레이 모듈(200) 상에 터치 센서 패널(100) 및 압력 검출 모듈(400)을 포함하여 터치 입력 장치(1000)를 구성함으로써, 터치 위치뿐 아니라 터치 압력을 동시에 검출할 수 있다.
하지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)뿐 아니라 압력 검출 모듈(400)까지 디스플레이 모듈(200) 상부에 배치시키는 경우, 디스플레이 모듈의 디스플레이 특성이 저하되는 문제점이 발생한다. 특히, 디스플레이 모듈(200) 상부에 에어갭(420)을 포함하는 경우에 디스플레이 모듈의 시인성 및 빛 투과율이 저하될 수 있다.
따라서, 이러한 문제점이 발생되는 것을 방지하기 위해서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200) 사이에 에어갭을 배치하지 않고, OCA(Optically Clear Adhesive)와 같은 접착제로 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200)이 완전 라미네이션(lamination)될 수 있다.
도 1 및 도 2와 관련한 상기 설명에서는, 터치 위치 및 터치 압력 검출 원리를 설명하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 압력 감도 보정 방법이 적용되는 터치 입력 장치(1000)의 구성을 특정하여 설명하였지만, 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법은, 터치 압력이 가능한 터치 입력 장치라면, 도 1 및 도 2와 다른 구조를 갖는 장치에도 적용 가능하다.
위에서 설명한 바와 같이, 압력 검출은 터치 센서 패널(100)에 소정의 압력이 인가됨에 따른 휘어짐에 의한, 전극 간의 거리 변화, 나아가 이들 사이의 정전용량 변화에 기초하여 이루어진다. 다만, 터치 센서 패널(100)의 휘어지는 정도는 모든 위치에서 동일할 수 없다. 특히, 터치 센서 패널(100)의 테두리 부분은, 케이스에 고정되는 부분으로, 같은 압력을 인가하더라도 터치 센서 패널(100)의 중앙 부위에 비해 덜 휘어지는 특징이 있다.
도 3a는 이와 같은 터치 센서 패널(100)의 각 위치에 동일한 압력을 인가했을 때 감지되는 정전용량 변화량을 도식화한 그래프이다. 도 3a의 그래프에서, x축 및 y축은 각각 가로축 위치 및 세로축 위치를 나타내고, z축은 감지된 정전용량 변화량을 나타낸다. 도 3a의 그래프에서 알 수 있듯이, 같은 압력을 인가했을 때, 정전용량 변화량은 위치에 따라 차이가 있고, 터치 센서 패널(100)의 중앙부의 정전용량 변화량이 크고, 테두리 부분으로 갈수록 정전용량 변화량이 감소한다.
이는, 터치 센서 패널(100)의 테두리가 중앙부에 비해 낮은 감도를 가짐을 의미하며, 터치 입력 장치(1000)의 제조공정 및 구조상 피할 수 없는 문제점이다. 이상적으로는, 도 3b와 같이 터치 센서 패널(100)의 모든 영역에서 동일한 감도를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 터치 압력 감도 보정을 통해, 터치 센서 패널(100)의 모든 위치에서 감지되는 정전용량 변화량이 도 3b와 같이 균일하게 이루어질 수 있는 터치 압력 감도 보정 방법을 제공한다.
도 4는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 터치 입력 장치(1000)에 구비된 터치 센서 패널(100)에 복수의 기준점을 정의한다(S110). 정의된 기준점에 소정의 압력을 인가한 뒤, 감지되는 정전용량 변화량에 대응하는 기준 데이터를 생성한다(S120).
기준 데이터가 생성되면, 정의된 기준점들 사이에 존재하는 임의의 점에 대한 정전용량 변화량을 보간법에 의해 산출한 뒤, 보간 데이터를 생성한다(S130).
생성된 기준 데이터와 보간 데이터는, 터치 센서 패널(100) 전체 위치에 대한 정전용량 변화량에 대한 정보를 갖는다. 생성된 기준 데이터 및 보간 데이터에 기초하여, 터치 입력 장치의 감도를 목표값으로 설정하기 위한 보정 계수를 산출한다(S140).
마지막으로, 산출된 보정 계수를, 각각의 대응되는 점에 적용하여 터치 입력 장치(1000)의 감도를 균일하게 보정한다(S150).
이하에서는, 도 4의 흐름도에 도시된, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에 포함된 각 단계에 대해 상세히 설명하기로 한다.
기준점 정의 단계(S110)
터치 입력 장치(1000)에 구비된 터치 센서 패널(100)상에 복수의 기준점을 정의한다. 터치 센서 패널(100)에 가상의 가로선과 세로선을 설정한 뒤, 그 교차점에 기준점을 위치시켜, 상기 기준점을 정의할 수 있다.
이때, 가로선과 세로선은 2개 이상인 것이 바람직하고, 따라서, 적어도 4개의 기준점이 정의될 수 있다.
이렇게 정의된 기준점은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같다. 도 5a 및 도 5b에서 점선은 위에서 설명한 가로선 또는 세로선에 해당하며, 알파벳이 표기된 동그라미는 정의된 기준점을 나타낸다.
도 5a는 5개의 가로선과 3개의 세로선이 교차하는 지점에 A에서 O까지 총 15개의 기준점이 정의된 것을 도시하며, 도 5b는 4개의 가로선과 3개의 세로선이 교차하는 지점에 A에서 L까지 총 12개의 기준점이 정의된 것을 도시한다.
물론, 이보다 더 많거나 적은 수의 기준점이 정의될 수 있지만, 이하에서는 설명과 이해의 편의를 위하여, 도 5a 및 도 5b와 같이 총 15개의 기준점과 총 12개의 기준점이 정의되는 경우를 상정하여 설명하기로 한다.
기준 데이터 생성 단계(S120)
기준점이 정의되면, 기준점이 존재하는 위치에 소정의 압력을 인가한다. 이때, 인가되는 압력은 사람의 손가락에 의한 것과 유사한 크기를 갖는 것이 바람직하다.
각 기준점에 압력이 인가되면, 인가된 압력에 대한 정전용량 변화량을 검출한다. 정전용량 변화량의 검출은 위에서 설명한 바와 같기 때문에, 여기서는 설명을 생략하기로 한다.
각 기준점에 대해 검출된 정전용량 변화량은 기준 데이터를 생성하는 데 이용된다. 예를 들어, 도 5a와 같이 15개의 기준점이 정의된 경우, A에서 O까지의 기준점에 대한 정전용량 변화량이 기준 데이터에 기록된다. 도 5b와 같이 12개의 기준점이 정의된 경우, A에서 L까지의 기준점에 대한 정전용량 변화량이 기준 데이터에 기록된다. 기준 데이터는 각 기준점의 위치와 정전용량 변화량을 포함한다.
보간 데이터 생성 단계(S130)
기준 데이터는 정의된 기준점에 압력을 직접 인가하고, 인가된 압력에 대한 정전용량 변화량을 직접 검출하여 생성되지만, 보간 데이터는 정의된 기준점에서 검출된 정전용량 변화량에 기초하여 산출된다.
이때, 보간 데이터는 복수의 기준점과의 이격 거리와, S120 단계에서 생성된 기준 데이터에 기초하여, 임의의 점에 대한 정전용량 변화량에 대응하는 보간 데이터를 산출한다. 이하에서는, 본 발명에 따른 보간 데이터 생성 단계(S130)의 다양한 실시예를 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 터치 압력 보정 방법은 선형 보간법에 의하여 보간 데이터를 생성할 수 있다. 선형 보간법으로는 1차원 선형 보간법(linear interpolation)과 2차원 선형 보간법(bilinear interpolation)을 이용할 수 있다.
1차원 선형 보간법은 2개의 기준점 사이의 임의의 점에 대한 정전용량 변화량을 추정(estimation)할 때, 2개의 기준점과의 직선거리에 따라 임의의 점에 대한 정전용량 변화량을 선형적으로 결정하는 방법이다.
2차원 선형 보간법은 직사각형의 4개의 기준점의 정전용량 변화량을 알고 있을 때, 사각형의 변과 그 내부의 임의의 점의 정전용량 변화량을 추정하는 방법이다.
도 6은 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법의 보간 데이터를 생성하는 일 실시예로서, 선형 보간법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서 Q12, Q22, Q11, Q21은 복수의 기준점 중 사각형의 꼭지점 상에 놓인 4개의 기준점에 해당한다. 그리고, 임의의 점인 R2, P, R1이 표시되어 있다.
먼저, 임의의 점 R2와 R1의 정전용량 변화량은 1차원 선형 보간법에 의해서 산출될 수 있다. R2(x,y1)와 R1(x,y2)의 값은 아래 수학식1에 의해서 정의될 수 있다.
(수학식1)
Figure pat00001
여기서, x,y는 좌표값을 나타내며, f(Qx)는 기준점 Qx에서 검출된 정전용량 변화량의 값을 나타낸다.
한편, 임의의 점 P에 대해 다시 선형 보간법을 적용하면, 임의의 점 P(x,y)의 값은 아래의 수학식2에 의해 정의될 수 있다.
(수학식2)
Figure pat00002
여기서, x 및 y는 각 축에 대한 좌표값을 나타내며, f(Qx)는 기준점 Qx에서 검출된 정전용량 변화량의 값을 나타낸다.
즉, 기준점과의 이격 거리와 기준 데이터의 값이 정의되면, 수학식2에 의해서, 기준점 사이에 존재하는 임의의 점에 대한 정전용량 변화량을 산출할 수 있고, 소정 개수의 임의의 점에 대한 정전용량 변화량을 위의 공식으로부터 산출함으로써, 보간 데이터가 생성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 터치 압력 보정 방법은 바이큐빅 보간법(bicubic interpolation)에 의하여 보간 데이터를 생성할 수 있다. 도 7은 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법의 보간 데이터를 생성하는 일 실시예로서, 바이큐빅 보간법을 설명하기 위한 도면이다.
선형 보간법과 달리, 도 7의 그래프는 3차 함수 그래프를 가지며, 일반식으로 나타내면 아래 수학식3과 같다.
(수학식3)
Figure pat00003
위의 식에서, 각 계수(a,b,c,d)를 구하기 위해 P0,P1,P2,P3의 좌표와 값을 대입하면, 아래 수학식4와 같다.
(수학식4)
Figure pat00004
수학식4를 수학식3에 대입하면, 각 계수의 값이 아래와 같이 산출된다.
Figure pat00005
산출된 각 계수를 수학식3에 대입하면, x좌표에 관한 아래의 수학식6이 도출된다.
(수학식6)
Figure pat00006
그리고, 상기 수학식6에 기초하여, 임의의 점(x,y)에서의 정전용량 변화량을 구하는 공식을 아래 수학식7과 같이 일반화할 수 있다.
(수학식7)
Figure pat00007
위와 같이, 기준점과의 이격 거리와 기준 데이터의 값이 정의되면, 수학식7에 의해서, 기준점 사이에 존재하는 임의의 점에 대한 정전용량 변화량을 산출할 수 있고, 소정 개수의 임의의 점에 대한 정전용량 변화량을 위의 공식으로부터 산출함으로써, 보간 데이터가 생성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 터치 압력 보정 방법은 프로파일 기반 추정(profile based estimation)에 의하여 보간 데이터를 생성할 수 있다.
먼저, 도 8의 좌측 도면과 같이, 2개 이상의 정전용량 변화량에 대한 프로파일을 생성한다. 도 8의 그래프에서, 하부면의 x축과 y축은 터치 입력 장치의 디스플레이 표면의 각 축을 의미하며, z축은 소정 개수의 좌표에 대하여 동일한 압력을 인가하여 검출된 정전용량 변화량을 의미한다. 복수의 터치 입력 장치에 대해 생성된 프로파일은 실제 데이터에 보다 근접한 보간 데이터를 생성하는 데 이용될 수 있다.
도 8에서는 정전용량 변화량에 대한 4개의 프로파일, 즉, 4개의 터치 입력 장치로부터 획득된 프로파일을 예시했지만, 이보다 많거나 적은 수의 프로파일이 이용될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 프로파일에 기초하여, 그 평균값을 산출하여, 우측에 도시된 베이스 프로파일을 생성할 수 있다.
베이스 프로파일 생성과 관련하여, 이용 가능한 프로파일 추출 방식으로, 곡률 검출(curvature detection), 윤곽선 검출(edge detection) 알고리즘 등의 로우레벨 특성추출(low level feature extraction) 방식, 탬플릿 매칭(template matching), 허프 변환(Hough transform) 알고리즘 등의 형상 매칭(shape matching) 방식, 가변형 템플릿(deformable templates), 스네이크(Snakes) 알고리즘 등의 플렉서블 형상 추출(flexible shape extraction) 방식 등이 있다. 다만, 이는 예시에 불과하고, 이와 다른 다양한 프로파일 추출 방법을 이용할 수 있다.
베이스 프로파일이 생성되면, 기준 데이터와 베이스 프로파일의 데이터의 편차를 산출하여 델타 데이터를 생성한다. 도 9를 참조하면, 기준점a, 기준점b, 기준점c 및 기준점d의 정전용량 변화량과, 기준점a, 기준점b, 기준점c 및 기준점d의 좌표에 대응하는 베이스 프로파일의 정전용량 변화량 값을 비교하여, 그 편차값(Δa,Δb,Δc,Δd)을 산출한다.
이후, 보간 데이터를 생성하기 위해, 임의의 점인 x,y,z의 좌표값(혹은 기준점과의 이격 거리)과 상기 기준점에 대해 생성된 편차값에 기초하여, 위에서 설명한 선형 보간법 또는 바이큐빅 보간법을 이요하여, x,y,z의 편차값을 산출할 수 있다.
모든 임의의 점에 대해서 편차값을 산출하면, 델타 데이터가 생성될 수 있다. 이후, 복수의 기준점과의 이격 거리 및 상기 델타 데이터에 기초하여, 상기 임의의 점에 대한 정전용량 변화량을 산출함으로써 보간 데이터가 생성될 수 있다. 즉, 복수의 기준점의 좌표 및 델타 데이터에 기초한 함수를 산출하고, 그 함수에 임의의 점의 좌표를 대입하여 정전용량 변화량을 산출하여, 보간 데이터를 생성하게 된다.
도 10은 각 방식에 의해 생성된 보간 데이터를 실제 데이터와 비교한 그래프이다. 도 10에서 점 a,b,c는 기준점을 나타내며, 점 x,y,z,k는 임의의 점으로써, 위에서 설명한 각 방식에 의해 정전용량 변화량 값이 산출된다.
점 a,b,c를 잇는 실선은 실제 데이터를 나타내며, 임의의 점들(x,y,z,k)과 기준점(a,b,c)를 잇는 점선은 선형 보간법에 의해 생성된 보간 데이터에 기초한 그래프이고, 임의의 점들(x,y,z,k)과 기준점(a,b,c)를 잇는 일점쇄선은 바이큐빅 보간법에 의해 생성된 보간 데이터에 기초한 그래프이며, 임의의 점들(x,y,z,k)과 기준점(a,b,c)를 잇는 이점쇄선은 프로파일 기반의 보간법에 의해 생성된 보간 데이터에 기초한 그래프이다.
선형 보간법에 의해 생성된 보간 데이터의 패턴은 임의의 점에 대한 실제 데이터의 패턴과 다소 차이가 있지만, 기울기의 증감면에서 유사한 방향성을 나타내므로, 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에 이용될 수 있다.
또한, 바이큐빅 보간법을 이용하면, 선형 보간법에 의한 것보다 더욱 실제 데이터에 유사한 패턴을 나타내기 때문에, 더욱 미세하게 감도 보정을 이룰 수 있다.
나아가, 프로파일 기반의 보간법을 이용하는 경우에는, 실제 데이터의 패턴과 매우 유사하기 때문에, 가장 이상적인 감도 보정을 이룰 수 있게 된다.
보정 계수 산출 단계(S140)
기준 데이터 및 보간 데이터는 터치 센서 패널(100) 전체면에 대해, 각 위치에 대응하는 정전용량 변화량 정보를 갖는다.
이때, 터치 센서 패널(100)의 전체면에 대해 균일한 감도를 설정하기 위한 목표값이 기설정되어 있을 수 있다. 혹은, 기준 데이터 및 보간 데이터가 생성된 이후에, 목표값이 설정되어도 무방하다.
상기 목표값은 기준 데이터 및 보간 데이터와 함께, 기준점 및 임의의 점에 대한 보정 계수를 산출하는 데 이용된다. 보정 계수는 각 데이터에 기록된 정전용량 변화량의 역수일 수 있다. 이와 달리, 보정 계수는 각 데이터에 기록된 정전용량 변화량의 역수에 목표값을 곱한 값일 수 있다.
예를 들어, 목표값이 3000이고, 기준점 A에서의 (직접 압력을 인가하여 검지된) 정전용량 변화량이 962라 하면, 기준점 A에서의 보정 계수는 1/962일 수 있고, 목표값을 곱한 3000/962가 보정 계수가 될 수도 있다. 또한, 목표값이 3000이고, 임의의 점(x)에서의 정전용량 변화량이 1024라면 임의의 점(x)에서의 보정 계수는 1/1024일 수 있고, 목표값을 곱한 3000/1024가 보정 계수가 될 수도 있다.
이와 같이, 정의된 기준점 및 설정된 임의의 점, 모든 점에 대한 보정 계수를 산출한다.
감도 보정 단계(S150)
터치 센서 패널(100)에 존재하는 모든 점(기준점 및 임의의 점)에 대해 산출된 보정 계수는, 터치 입력 장치(1000)의 감도를 균일하게 보정하는데 이용된다.
즉, 각 점의 위치에 대응하는 정전용량 변화량에 보정 계수를 곱하게 되면, 최종적으로 감지되는 정전용량 변화량은 전체적으로 균일한 값을 갖게 된다.
도 9a 및 도 9b, 그리고, 도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정 방법을 적용한 결과를 나타내는 그래프와 데이터를 나타낸다.
총 3개 세트의 터치 입력 장치(1000)에 대한 것으로, 기준점 및 임의의 점을 합하여 총 45개의 점을 설정했다. 이때, 도 5a와 같이 기준점이 15개인 경우 임의의 점은 30개가 설정되고, 도 5b와 같이 기준점이 12개인 경우 임의의 점은 33개가 될 수 있을 것이다. 여기서, 도 11a 및 도 11b는 비교대상으로서 모든 점에 대해 동일한 압력을 인가하여 감지된 정전용량 변화량을 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 보정을 수행하지 않은 경우의 터치 입력 장치의 정전용량 변화량을 나타낸 것이다. 도 3a에 대응되는 그래프로 이해될 수 있을 것이다.
이때, 도 11a의 가로축은 측정 위치를 나타내는데, 도 11b의 각 행을 순차적으로 스캔하는 식으로 번호를 설정하였다. 예를 들어, 도 11b의 (1,A),(1,B),(1,C),(1,D),(1,E)가 각각 도 8a의 가로축에 기재된 1,2,3,4,5에 해당하고, 다시, 도 11b의 (2,A),(2,B),(2,C),(2,D),(2,E)가 각각 도 11a의 가로축에 기재된 6,7,8,9,10에 해당한다. 도 11b의 각 셀의 위치는 터치 센서 패널(100)의 위치에 대응될 수 있을 것이다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 동일한 압력을 인가했음에도 불구하고 각 점에 대한 정전용량 변화량이 균일하지 않음을 알 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정이 이루어진 이후의 정전용량 변화량을 나타낸다. 특히, 도 12a 및 도 12b는 도 5a와 같이 15개의 기준점이 정의된 뒤에 최종적으로 보정 계수가 산출된 경우를 나타낸다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 45개의 점에 대해 각각 산출된 보정 계수를 적용한 경우, 45개의 모든 점에서 전체적으로 균일한 정전용량 변화량이 감지되는 것을 알 수 있고, 이는 터치 입력 장치(1000)의 감도가 균일해졌음을 의미한다.
도 12b의 데이터를 참조하면, (1,A),(1,C),(1,E), (3,A),(3,C),(3,E), (5,A),(5,C),(5,E), (7,A),(7,C),(7,E), (9,A),(9,C),(9,E)의 셀이 모두 목표값인 3000의 값을 가짐을 알 수 있는데, 이는 정전용량 변화량이 직접적으로 감지된 기준점에 해당하는 셀로서, 정전용량 변화량의 역수에 목표값을 곱한 보정 계수에, 다시 정전용량 변화량을 곱했기 때문에, 목표값 그대로인 3000의 값을 갖는다.
다만, 나머지 점들은 기준점에 기초하여 산출된 정전용량 변화량 값에 기초하기 때문에, 목표값과 약간의 오차가 있을 수 있다. 하지만, 이는 사용자가 인식하기 어려울 정도의 감도에 해당하므로, 도 3b와 같이 이상적인 압력 터치 감도를 도모할 수 있게 된다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명에 따른 터치 압력 감도 보정이 이루어진 이후의 정전용량 변화량을 나타낸다. 특히, 도 13a 및 도 13b는 도 5b와 같이 12개의 기준점이 정의된 뒤에 최종적으로 보정 계수가 산출된 경우를 나타낸다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 45개의 점에 대해 각각 산출된 보정 계수를 적용한 경우, 45개의 모든 점에서 전체적으로 균일한 정전용량 변화량이 감지되는 것을 알 수 있고, 이는 터치 입력 장치(1000)의 감도가 균일해졌음을 의미한다.
도 13b의 데이터를 참조하면, (1,A),(1,C),(1,E), (4,A),(4,C),(4,E), (6,A),(6,C),(6,E), (9,A),(9,C),(9,E)의 셀이 모두 목표값인 3000의 값을 가짐을 알 수 있는데, 이는 정전용량 변화량이 직접적으로 감지된 기준점에 해당하는 셀로서, 정전용량 변화량의 역수에 목표값을 곱한 보정 계수에, 다시 정전용량 변화량을 곱했기 때문에, 목표값 그대로인 3000의 값을 갖는다.
다만, 이때에도 나머지 점들은 기준점에 기초하여 산출된 정전용량 변화량 값에 기초하기 때문에, 목표값과 약간의 오차가 있을 수 있다. 하지만, 이는 사용자가 인식하기 어려울 정도의 감도에 해당하므로, 도 3b와 같이 이상적인 압력 터치 감도를 도모할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 압력 감도 보정 방법은, 도 4의 1차 보정 단계(S200)가 미리 수행될 수 있다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 압력 감도 보정 방법에 적용되는 1차 보정 단계(사전적 보정 단계)를 나타내는 흐름도이다.
1차 보정 단계에서는, 먼저, 복수의 터치 입력 장치에 구비된 터치 센서 패널에 복수의 위치점을 정의한다(S210). 상술한 도 4의 방법에서는 하나의 터치 입력 장치(100)만으로 감도 보정이 가능하지만, 1차 보정을 수행하기 위해서는 적어도 2개의 터치 입력 장치(100)가 필요하다.
복수의 위치점이 정의되면, 동일한 압력을 인가하여 정전용량 변화량을 감지한다(S220). 이때, 복수의 터치 입력 장치에 대해 S220 단계가 이루어지고, 각각의 터치 입력 장치에서 서로 상응하는 위치의 정전용량 변화량을 추출하여, 그 평균값을 산출한다. 이와 같은 과정을 모든 위치점에 대해 수행하면, 모든 위치점에 대한 정전용량 변화량의 평균값이 산출될 수 있고, 이에 기초하여 평균값 데이터를 생성한다(S230).
생성된 평균값 데이터는 1차 보정을 위한, 1차 보정 계수를 산출하는 데 이용된다(S240). 이때, 1차 보정 계수는 평균값의 역수를 취한 값일 수 있고, 여기에 목표값을 곱한 값일 수도 있다.
1차 보정 계수를 산출하면, 복수의 위치점에 적용하여, 터치 입력 장치의 감도를 보정한다(S250).
이하에서는, 1차 보정을 수행하기 위한 각 단계에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
위치점 정의 단계(S210)
1차 보정에 있어서, 위치점은 도 4의 방법에서 정의된 기준점 및 임의의 점에 대응될 수 있다. 즉, 도 4의 방법에서 15개의 기준점 및 30개의 임의의 점이 정의되는 경우, 위치점 역시 상기 15개의 기준점 및 30개의 임의의 점이 위치하는 영역에 각각 배치될 수 있다. 또, 12개의 기준점 및 33개의 임의의 점이 정의되는 경우, 위치점 역시 상기 12개이 기준점 및 30개의 임의의 점이 위치하는 영역에 각각 배치될 수 있다.
정전용량 변화량 감지 단계(S220)
복수의 위치점에 대해 동일한 압력을 인가하고, 이때, 각 위치점에 인가되는 압력은 사람의 손가락에 의한 것과 유사한 크기를 갖는 것이 바람직하다.
각 위치점에 동일한 압력이 인가되면, 인가된 압력에 대한 정전용량 변화량을 검출한다. 정전용량 변화량의 검출은 위에서 설명한 바와 같기 때문에, 여기서는 설명을 생략하기로 한다.
평균값 데이터 생성 단계(S230)
예를 들어, 도 11a 및 도 11b와 같이 3개의 터치 입력 장치에 대해, 각 위치점에 대한 정전용량 변화량을 검출할 수 있다. 도 11b에 도시된 3개의 데이터는 각각 3개의 터치 입력 장치로부터 검출된 정전용량 변화량이며, 동일한 위치점에 대응하는 정전용량 변화량(동일한 셀에 기록된 정전용량 변화량)의 평균값을 산출하여, 평균값 데이터를 생성한다.
1차 보정 계수 산출 단계(S240)
평균값 데이터가 생성되면, 이에 기초하여 각 위치점에 대한 1차 보정 계수를 산출한다. 1차 보정 계수는, 각 위치점에 대해 산출된 평균값의 역수 혹은 여기에 목표값을 곱한 값을 가질 수 있다.
터치 압력 감도 보정 단계(S240)
산출된 1차 보정 계수는 터치 입력 장치의 감도를 1차적으로 보정하는 데 이용되며, 1차적으로 보정된 터치 입력 장치의 감도는, 실질적인 보정 단계(도 4의 S110 내지 S150)를 다시 거치면서, 다시 한번 보정이 이루어진다.
도 115a 및 도 15b는 1차 보정을 거친 터치 입력 장치의 감도를 나타내는 그래프 및 데이터이다. 1차 보정을 거치게 되면, 보정을 거치기 이전의 그래프(도 11a 참조)보다는 훨씬 균일한 그래프를 얻을 수 있다. 이는, 터치 입력 장치의 감도가 1차 보정을 거치면서 균일해졌음을 의미한다.
도 16a 및 도 16b는 1차 보정이 이루어진 이후에, 실질적인 보정 단계(도 4의 S110 내지 S150)를 한 번 더 거친 경우의 각 위치점(기준점 및 임의의 점)에서의 정전용량 변화량을 나타낸다. 특히, 도 16a 및 도 16b는 15개의 기준점 및 30개의 임의의 점을 상정하여, 보정을 수행한 경우를 나타낸다.
1차 보정이 이루어지지 않고 실질적인 보정만 이루어진 경우(도 12a 참조)와 비교하면, 1차 보정과 실질적인 보정을 모두 수행한 터치 입력 장치가 더욱 균일한 압력 터치 감도를 가짐을 알 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 1차 보정이 이루어진 이후에, 실질적인 보정 단계(도 4의 S110 내지 S150)를 한 번 더 거친 경우의 각 위치점(기준점 및 임의의 점)에서의 정전용량 변화량을 나타낸다. 특히, 도 17a 및 도 17b는 12개의 기준점 및 33개의 임의의 점을 상정하여, 보정을 수행한 경우를 나타낸다.
1차 보정이 이루어지지 않고 실질적인 보정만 이루어진 경우(도 13a 참조)와 비교하면, 1차 보정과 실질적인 보정을 모두 수행한 터치 입력 장치가 더욱 균일한 압력 터치 감도를 가짐을 알 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 터치 압력 감도 보정 방법에 포함된 각 단계를 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 형태로 구현될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 매체에 기록된 프로그램에 의하여, 상기 S110 내지 S150 단계(S210 내지 S250 단계는 포함 또는 불포함)를 수행할 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
프로그램 명령어는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드 등을 포함할 수 있다.
상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 실행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000‥‥‥‥‥‥‥‥터치 입력 장치
100‥‥‥‥‥‥‥‥터치 센서 패널
200‥‥‥‥‥‥‥‥디스플레이 모듈
400‥‥‥‥‥‥‥‥압력 검출 모듈

Claims (1)

  1. 터치 센서 패널에 복수의 기준점을 정의하는 단계;
    상기 복수의 기준점에 동일한 압력을 인가하여 감지되는 전기적 특성의 변화량에 대한 기준 데이터를 생성하는 단계;
    상기 복수의 기준점 사이에 존재하는 임의의 점에 대한 전기적 특성의 변화량에 대응하는 보간 데이터를 생성하는 단계;
    상기 기준 데이터 및 상기 보간 데이터에 기초하여, 터치 입력 장치의 감도를 목표값으로 보정하기 위한 보정 계수를, 상기 기준점 및 상기 임의의 점 각각에 대하여 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 보정 계수를 대응되는 각각의 점에 적용하여, 터치 입력 장치의 터치 압력 감도를 터치 위치와 관계없이 균일하게 보정하는 단계;를 포함하고,
    상기 보간 데이터 생성 단계는, 상기 복수의 기준점과의 이격 거리 및 상기 기준 데이터에 기초하여, 상기 임의의 점에 대한 전기적 특성의 변화량에 대응하는 보간 데이터를 생성하고,
    상기 보정 계수는, 상기 목표값을 상기 기준 데이터와 상기 보간 데이터에 기록된 전기적 특성의 변화량으로 나눈 값에 해당하고, 상기 기준점 및 임의의 점에 대해 각각 산출되는, 터치 압력 감도 보정 방법.
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