WO2013147464A1 - 멀티 터치스크린 장치 - Google Patents

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WO2013147464A1
WO2013147464A1 PCT/KR2013/002382 KR2013002382W WO2013147464A1 WO 2013147464 A1 WO2013147464 A1 WO 2013147464A1 KR 2013002382 W KR2013002382 W KR 2013002382W WO 2013147464 A1 WO2013147464 A1 WO 2013147464A1
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WO
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touch
axis
receiving
measurement signal
transmitting
Prior art date
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PCT/KR2013/002382
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English (en)
French (fr)
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안석민
한홍희
정구범
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주식회사 알엔디플러스
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Publication date
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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger

Definitions

  • a virtual image is generated by mutual interference between multiple touch objects, and is a multi-touch screen device that can easily remove the virtual image.
  • a conventional multi-touch screen device of a general infrared type is arranged on the X, Y axis receiving and receiving element, and measures the Cartesian coordinates of the object based on whether the touch objects block the infrared transmission signal. This acts as a factor to increase the amount of use, since the receiving element is used on both the X and Y axes.
  • An infrared signal is an alternating signal of tens to hundreds of KHz, and the magnitude of the signal is measured by averaging the collected AC signals according to the presence or absence of a UV blocking object due to the touch after the radiation.
  • This conventional method introduces limitations of sensitivity and overall reaction speed due to the time for averaging the collected AC signals and the frequency response of the infrared transceiver elements due to the high frequency signal.
  • the light emitting unit and other light sources operating in the light receiving unit are interfered with each other, so that the reception of the correct signal cannot be expected from the receiving device, and thus, the exact coordinates cannot be calculated.
  • a large infrared touch screen has difficulty in accurately detecting a touch object and removing a virtual image in a momentary compound motion in which multiple people simultaneously touch multiple fingers in multiple directions at the same time.
  • the infrared signal is radiated orthogonally between the X and Y axis light emitters and the light receiver, but when a multi-touch is diagonally, a virtual image generated by interaction of a plurality of different touch areas is generated.
  • 20 is an infrared touch screen device disclosed in the 10-1018397.
  • the 10-1018397 needs to separately perform the second scan control mode when the multi-touch is sensed after performing the first scan control mode.
  • the first scan control mode the actual multi-touch is performed. Even if it is not recognized as a multi-touch, it malfunctions, and if it is recognized as multi-touch after performing the first scan control mode, the second scan control mode is driven to remove an object determined as a virtual image during the multi-touch. If the multi-touch movement is frequent, if a new multi-touch occurs while the second scan control mode is performed, the second scan for the previous multi-touch even though the first scan control mode should be driven for the new multi-touch. Since it is in the control mode, there is a problem in that the new multi-touch is not normally recognized.
  • No. 10-1018397 has a problem in that many receiving devices are used because the receiving device is disposed on both the X and Y axes.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, and provides a multi-screen device that operates even if the receiving element is arranged correspondingly on only one axis of the X-axis or the Y-axis.
  • the present invention provides a multi-touch screen device in which a receiving module sequential scan and a sending module sequential scan are performed in parallel or a group of the calling module and the receiving module are grouped so that even if a user's touch position changes rapidly.
  • the present invention is to provide a multi-touch screen device for measuring and correcting the touch position optimized in accordance with the characteristics of the various multi-touch screen device.
  • Another object of the present invention is to provide a multi-touch screen device in which an apparatus for transmitting and receiving touch measurement signals for touch position measurement is optimally disposed.
  • a multi-touch screen device including: an X-axis transmitting module including a transmitting element radially transmitting a touch measurement signal to an opposite receiving element; An X-axis receiving module including a receiving element receiving the touch measurement signal transmitted from the transmitting module at right angles and at oblique angles; A control unit for calculating x and y coordinates of the touch area using only the touch measurement signal received by the X axis receiving module without a Y axis transmitting module and a Y axis receiving module; And it provides a multi-touch screen device comprising a touch panel for receiving a touch input from the user.
  • the controller calculates the x coordinate of the touch area based on a signal received by the x-axis receiving module corresponding to the touch area that obstructs the path of the rectangular touch measurement signal transmitted from the x-axis transmitting module. The calculation is performed based on the signal received by the X-axis receiving module corresponding to the touch area that obstructs the path of the oblique touch measurement signal transmitted from the X-axis transmitting module.
  • control unit based on the measured value of the touch measurement signal normalizing the magnitude of the received touch signal x coordinate (x 0 (n), x t (n)) of the touch area that obstructs the path of the perpendicular and oblique angle measurement signal Calculate The value larger than the first reference value T lower among the normalized touch signal measurement values determines that there is a path disturbance of the touch measurement signal, and determines coordinates [x 0 (n) and x t (n)] of the touch area. .
  • the transmitting element and the receiving element may be alternately arranged and scanned alternately on the same axis.
  • the transmitting device may transmit a touch signal alternately with adjacent transmitting devices at predetermined time intervals.
  • a transmission module including a transmission element for transmitting a touch measurement signal including a pulse to achieve the above object;
  • a receiving module including a receiving element for receiving the touch measurement signal transmitted from the sending module;
  • a controller configured to calculate coordinates of the touch area from the touch measurement signal received by the receiving module;
  • a touch panel configured to receive a touch input from a user, wherein the plurality of receiving elements facing each other at right angles and at oblique angles with respect to one transmitting element are at right angles, acute angles, obtuse angles, or at right angles, obtuse angles, and the like.
  • Scanning the touch object sequentially toward the one transmitting element in an acute angle order, and / or a plurality of transmitting elements facing at right and oblique angles with respect to one receiving element may be in a right angle, an acute angle, an obtuse angle, or a right angle, an obtuse angle, or an acute angle. It provides a multi-touch screen device, characterized in that for sequentially scanning toward the one receiving element.
  • a multi-touch screen device including: an X-axis transmitting module group unit grouping a touch measurement signal transmitting module for transmitting radially continuous touch measurement signals toward the X-axis receiving module group unit; An X-axis receiving module group unit having a plurality of receiving modules having at least three or more receiving modules to simultaneously receive the measurement signals transmitted from the X-axis transmitting module group unit for each X-axis receiving module at right, acute, and obtuse positions; An X-axis transmitter driving clock unit providing a driving clock to simultaneously drive the X-axis touch measurement signal transmission module of the same index included in the X-axis transmission module group unit; A control unit for calculating x and y coordinates of the touch area using only the touch measurement signal received from the X-axis receiving module group unit without a Y-axis transmitting module group unit and a Y-axis receiving module group unit; And it provides a multi-touch screen device comprising a touch panel for
  • the x coordinate of the touch area is calculated based on measuring the received signal of the X-axis receiving module group part corresponding to the touch area that obstructs the path of the perpendicular touch measurement signal transmitted from the X-axis transmitting module group part.
  • the y-coordinate is a multi-touch controller which calculates based on a signal received by the X-axis receiving module group unit corresponding to the touch area that obstructs the path of the acute or obtuse touch measurement signal transmitted from the X-axis transmitting module group unit.
  • the multi-touch screen device according to the present invention having the configuration as described above is arranged in the X and Y Cartesian coordinates of the touch area as if arranged in a matrix form without placing the receiving element only on one axis and the receiving element on the other axis.
  • the use of the receiving device can be reduced to 1/2, as well as the manufacturing process and volume can be reduced.
  • the call receiving module Since the call receiving module is grouped and received at the same time in a group unit, even if the user's touch position changes rapidly, it can be accurately recognized.
  • the receiving module scans sequentially at right angles, acute angles, or obtuse angles, or the scanning module sequentially scans at right angles, obtuse angles, or acute angles, or both at the same time, the scan density increases to detect the motion of complex touch objects quickly and accurately. It can be further removed.
  • the optimized touch position can be measured and corrected, and the device for transmitting and receiving the touch measurement signal can be optimally disposed to provide a reliable and high quality multi-touch screen.
  • the arrangement of the receiving and receiving pairs alternately in one axis has the advantage of increasing the scan speed by solving the problem of disturbing the measurement during the simultaneous scan of the adjacent pair by the infrared radiation angle.
  • FIG. 1 is a view for explaining the principle of operating the multi-touch screen device of the present invention even when the receiving device is placed only on either the X-axis or the Y-axis according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view for explaining the operation of the multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for describing an operation of a multi-touch screen device in which receiving and receiving elements are alternately arranged on one axis according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an operation process of a multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is another diagram for describing an operation process in a multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a principle of recognizing a touch point in a multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of distinguishing a point actually touched and a touch point of a virtual image in the multi-touch screen device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is another diagram for describing a principle of recognizing a touch point in a multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is another diagram for describing a principle of recognizing a touch point when a specific touch receiving / receiving module is faulty in the multi-touch screen device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a principle of removing a virtual image by a transmission angle of a transmitting element in a multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a process of removing a virtual image by a transmission angle of a transmitting element in a multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a process of removing a virtual image when a transmitting device transmits a signal at a right angle in the multi-touch screen device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram for describing a process of removing a virtual image when a transmitting element transmits a signal at a predetermined angle in a right angle and a left direction in a multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram for describing a process of removing a virtual image when a transmitting element transmits a signal at a predetermined angle in a right angle and a right direction in a multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a transmission module scanning principle in a multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a block diagram of a meng touch screen device including a modular touch measurement signal receiver according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram for describing an operation of a multi-touch screen device configuring a modular touch measurement signal receiving unit according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a multi-touch screen device for explaining a principle in which receiver modules are interlocked with each other in a neighboring receiver module group according to a third embodiment of the present invention.
  • Y-axis transmitter module 141 Y-axis transmitter driver
  • narrow-band filter 480 DC signal converter
  • touch measurement signal receiver 1150 A / D converter
  • the first embodiment of the present invention provides a multi-touch screen device capable of calculating the Cartesian coordinates of both the X axis and the Y axis by arranging the receiving element only on either axis of the X or Y axis.
  • One transmitting element is arranged on one side of the axis, that is, the X axis, and the other receiving element is placed on the other side, and one transmitting element transmits an infrared touch measurement signal radially toward the receiving element.
  • the object constituting the touch area on the touch panel blocks the touch measurement signal. At this time, it is determined that the object is the X rectangular coordinate of the touch area according to whether the measured value is measured at the receiving element positioned at the right angle.
  • the infrared signal is exemplified as the touch measurement signal, it should be noted that the RF signal and the LED emission signal may also be used as the touch measurement signal.
  • the X-axis receiving module 110 and 120, the X-axis receiving module drivers 111 and 121, and the controller 150 shown in FIG. 2 are applied to the first embodiment shown in FIG. 1 as it is. do.
  • the X-axis receiving and receiving modules 110 and 120 may be configured to include a certain number of one infrared ray generating unit and one infrared ray receiving element.
  • the X-axis transmission module driver 121 drives the touch measurement signal generator described in FIG. 5 or 6 arranged on the X-axis to emit a touch measurement signal, for example, an infrared signal, to the touch panel, and the X-axis reception module driver 111 Includes an X-axis receiving module 110 arranged on the X-axis, and specifically, drives the touch measurement signal receiving element described in FIG. 5 or 6 to receive infrared signals emitted from the X-axis transmitting module 120, and the like. .
  • FIG. 1 is a view for explaining the principle that the multi-touch screen device of the present invention operates even when the receiving element is placed only on either the X-axis or the Y-axis.
  • the receiving element is placed only on the X axis, and the receiving element is not placed on the Y axis.
  • the receiving element may be disposed only on the Y axis, and the receiving element may not be disposed on the X axis. This is for convenience of description only and is used to mean that the receiving / receiving element is disposed on only one axis. Whichever arrangement is chosen belongs to an embodiment of the invention.
  • the transmitting elements k, k + 1, k + d, and k + 2d are arranged in the upper part of the X axis.
  • the receiving elements are arranged in the order of X T (k), X T (k + d) ... X T (k + n) in the lower part of the opposing X axis.
  • d is the position of the transmitting element corresponding to the corresponding position of the receiving element located at the oblique angle at which the infrared ray transmitted from the k transmitting element first arrives, and determines the size of the oblique angle indicating the inclination of the transmitted infrared ray.
  • A, B, and C shown in FIG. 1 are touch areas on the touch screen, and one of A, B, and C may be selected and touched, or may be multi-touched at the same time.
  • the following describes a process of calculating the virtual Y axis Cartesian coordinate [y (n)] using only the receiving element disposed only on the X axis.
  • a specific transmitting element disposed on the X axis transmits an infrared touch signal
  • a plurality of receiving elements listed at right, acute, and obtuse positions on the X axis face a specific transmitting element in order to sequentially scan the touch signal blocked by the touch object. do.
  • the X-axis rectangular coordinate [x (n)] can be measured by the rectangular measurement signal.
  • the oblique coordinates [x t (n)] generated by the oblique angle measurement signal are measured, and the control unit calculates a virtual Y-axis rectangular coordinate [y (n)] from this.
  • the measurement signal of the k transmitting element is received by the receiving element away from the k + dth and its magnitude is measured.
  • the receiving element at an oblique angle by k + d receives the oblique angle measurement signal.
  • the oblique angle measurement signal is blocked by A, B and C and is not received by the receiving element, the measurement position becomes the new X-axis oblique coordinate [x t (n)].
  • the X-axis oblique coordinates caused by A, B, and C moving up and down along the same X-axis coordinates due to the oblique angle measurement signal are maximum when the touch area is A, and when the touch area is C. It can be seen that the minimum. That is, it is easy to understand that the X-axis oblique coordinate is in a range between the maximum point and the minimum point as the touch area moves.
  • x t (n) denotes an oblique infrared measurement signal for the nth object located at the orthogonal touch start point [x 0 (n) or x S (n)] of the A, B, and C touch areas.
  • the coordinates are calculated by the following equation (3) or (4).
  • the oblique coordinate x t (n) obtained by this oblique scan has a linear relationship with the y-axis Cartesian coordinate ([y (n)]. This can be represented by Equation A, and the y-axis Cartesian coordinate ([y (n)] Can be converted from the X-axis coordinates by the formula without measurement.
  • y (n) is the virtual Y-axis rectangular coordinates converted from the X-axis coordinates measured from the rectangular and oblique angle measurement signals.
  • x 0 (n) is the x-axis rectangular coordinate of the nth-positioned touch object measured by the rectangular measurement signal.
  • x t (n) is the x-axis oblique coordinate of the nth-positioned touch object measured by the oblique angle measurement signal.
  • the X-axis Cartesian coordinate is measured by the rectangular launch signal
  • the Y-axis Cartesian coordinate is represented by the virtual Y Cartesian coordinates as a function of the X-axis oblique coordinates measured by the oblique launch signal minus the X-axis Cartesian coordinates as a function.
  • the rectangular coordinates of the n th touch object become [x (n), y (n)].
  • the calculated Y coordinate may be calculated by a general formula as shown in Equation B below.
  • G is any constant (or scaling constant).
  • the virtual image generated in the multi-touch screen is generated due to the structure in which the infrared rays of the receiving device arranged on the X-axis and the Y-axis scan in a matrix form. That is, when a plurality of touch areas are diagonally touched in an infrared scan signal transmitted in a matrix form, intersection points of the plurality of touch areas blocking infrared rays are made not only in the actual touch area but also in other locations. This is caused by the structure in which the infrared rays transmitted by the receiving element are arranged in a matrix form in the infrared scanning method.
  • the infrared rays transmitted by the receiving element do not scan the touch object in the form of an orthogonal matrix. As a result, virtual images do not occur. Therefore, the present invention has the advantage that the virtual image does not occur, as well as the amount of the receiving device is significantly reduced, and the manufacturing process can be simplified.
  • the first embodiment of the present invention sequentially scans the right angle touch measurement signal and the oblique angle touch measurement signal. If the k-th receiving or originating element is faulty, the measurement of the k-th touch measurement signal is replaced by the measurement of the k-1 th touch measurement signal.
  • the transmitting element and the receiving element may be alternately arranged and scanned on the same axis.
  • the receiving device may receive touch signals alternately with adjacent receiving devices at predetermined time intervals.
  • a sending module or receiving module including a plurality of sending elements or receiving elements and a sending module group or receiving module group part including a plurality of sending modules or a plurality of receiving modules may be formed and arranged.
  • FIG. 2 is a schematic structural diagram of a multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • the multi-touch input device includes the X-axis receiving module (110, 120), the X-axis receiving module driver (111, 121), the Y-axis receiving module (130, 140), the Y-axis receiving driver ( 131 and 141 and a controller 150.
  • the X / Y-axis transmission module drivers 121 and 141 may drive the touch measurement signal generation unit described in FIG. 5 or 6 arranged on the X / Y axis to touch measurement signals, for example, infrared signals.
  • the touch measurement signal receiving element is driven to receive an infrared signal emitted from the X / Y axis transmitting module 120 and 140 and an external signal such as sunlight.
  • the calling module and the receiving module may be arranged opposite to each other as required.
  • the controller 150 processes the infrared signals received from the X-axis receiving module 110 and the Y-axis receiving module 130 to calculate the coordinates of the touched point on the touch panel by the user.
  • the diameter of the touched point as well as the coordinates of the x-axis and y-axis of the touched point may be calculated as an example.
  • FIG 3 is a view for explaining the operation of the multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • the infrared receiving module includes N transmitters 230 on the horizontal axis, M transmitters 220 on the vertical axis, N receivers 210 on the horizontal axis, and M receivers 240 on the vertical axis.
  • the size of the infrared light received by the receiving element of the Nth receiving module on the vertical axis (X axis) facing each other is defined as X (N) 216.
  • the magnitude of the infrared light received by the receiving element of the horizontal axis (Y axis) Mth receiving module is defined as Y (M) 226.
  • a scan X (k) from 0 to Nth value and Y (k) as Mth value to check whether the touch measurement signal transmitted from the transmitting element is interfered by the object Measure up to sequentially.
  • X (k) and Y (k) can be obtained through one scan, and through this, the multi-coordinates of the objects obstructing the path of infrared rays and the diameters of these objects can be obtained.
  • n is a natural number such as 1 or 2, which determines whether the response of the noise component of the signal is linear or nonlinear.
  • n 1
  • n> 1 is an advantageous measurement method when there are many base noise signals.
  • normalization is to make non-normal data regular data so that the data conforms to the standard.
  • G is a scaling value, and is generally set to 1 or 100.
  • the measured value obtained in Equation 1 is a normalized value of the measured value on the X axis.
  • the Y-axis can also be obtained in the same way as the X-axis.
  • the measured value obtained in Equation 2 is a normalized value of the measured value with respect to the Y axis.
  • X max and Y max are defined as the largest values of the touch signals measured on the X and Y axes, respectively.
  • the X coordinate corresponding to the nth is obtained by the following equation (3), and the Y coordinate is obtained by the following equation (4).
  • I is a natural number from 0 to N
  • j is a natural number from 0 to M
  • w is the number of X-axis touch area receiving elements
  • h is the number of Y-axis touch area receiving elements.
  • the coordinates [x (n), y (n)] of the touch area correspond to the touch signal measured values [N x (k), normalizing the magnitudes of the received touch signals [(X (k), Y (k)]]. It can be seen that the multi-touch screen device that calculates based on N y (k)].
  • the diameter of the X coordinate corresponding to the nth is obtained by the following equation (5)
  • the diameter of the Y coordinate is obtained by the following equation (6).
  • I is a natural number from 0 to N
  • j is a natural number from 0 to M
  • w is the number of X-axis touch area receiving elements
  • h is the number of Y-axis touch area receiving elements.
  • N x (k) and N y (k) which are normalized measured values measured by the touch measuring signal receiving element, are calculated, and this value is the first value.
  • the case where the reference value T lower is measured is measured, and at least one of these values is equal to the above Equation 3 from successively obtained values satisfying the conditions of the second reference value T higher > N x (k), N y (k).
  • the validity of the touch coordinate may be determined by measuring a probability density value in the touched area.
  • the probability density measurement values of the touch area are defined as shown in Equations 7 and 8.
  • the values determined by the specific probability density function according to Equations 7 and 8 may be set to the first reference value T lower and the second reference value T higher used in Equations 3 to 6.
  • FIG. 4 is a view for explaining the operation of the multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a modified embodiment of FIG. 3, in which pairs of incoming and outgoing calls facing each other alternately alternate with each other, where scanning may be performed simultaneously in the incoming and outgoing pairs arranged oppositely.
  • This arrangement solves the problem of disturbing measurement during simultaneous scanning of adjacent pairs by the radiation angle of infrared rays, and has the advantage of increasing the existing scanning speed by about twice, and also measuring infrared elements by natural light such as sunlight. Even if the range is exceeded, that is, even if the other side of the sensor unit does not operate, it is a call-out arrangement method that enables operation by touching only the other side of the sensor unit.
  • FIG. 5 is a view for explaining the operation of the call receiving module in the multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining the operation of the call receiving module in the multi-touch screen device according to a modified embodiment of FIG. 5 of the present invention.
  • reference numerals 410 and 510 denote calling element drivers for driving the transmitting elements 430 and 530 which transmit touch measurement signals. Switch.
  • the touch measurement signal transmitted from the transmitting element is a square wave signal 401.
  • the touch measurement signal transmitted from the transmitting element is a pulse signal 501.
  • Reference numerals 440 and 540 denote receiving elements for receiving touch measurement signals
  • reference numerals 450 and 550 denote receiving driving switches for turning the receiving elements on and off
  • reference numerals 460 and 560 denote amplifying signals received through the receiving elements.
  • the signal passing through the receiver amplifier 460 includes a noise signal
  • reference numeral 402 denotes a noise signal included in a square wave-shaped touch measurement signal
  • reference numeral 502 denotes a noise signal included in a pulsed touch measurement signal. .
  • 470 is a narrowband filter for extracting only a signal of a frequency band transmitted from a transmitting element among the signals received through the receiving amplifier and filtering an external noise signal.
  • Reference numeral 480 denotes a DC signal converter for converting a high frequency signal passing through the narrowband filter 470 into a signal of a DC component
  • reference numerals 490 and 570 denote ADC converters for converting an analog signal into a digital signal (Analogue Digital). Converter).
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a principle of recognizing a touch point in a multi-touch screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of distinguishing a point actually touched and a touch point of a virtual image in the multi-touch screen device according to the second embodiment of the present invention.
  • the maximum value, that is, X max (k) and Y max (k) of the touch measurement signals transmitted from the transmitting device is measured using the receiving device of FIGS. 5 and 6 (step S701).
  • step S702 It is determined whether the measurement of X max (k) and Y max (k) is completed, and if it is completed (step S702), the flow moves on to step S703.
  • the measurement value is regarded as that no object interfering with infrared rays exists on the touch surface.
  • step S703 it is measured whether the touch measurement signal is received at the receiving element. That is, X (k) and Y (k) are measured at each receiving element.
  • step S704 If it is determined in step S704 that the measurement is complete, the flow advances to step S705.
  • n is the number of coordinates and diameters of the touch points obtained on the X axis
  • m is the number of coordinates and diameters of the touch points obtained on the Y axis
  • i is an index of the sensor part value X (k) of the X axis from 0.
  • N is the index of the sensor unit value Y (k) on the Y axis from 0 to M
  • S is the maximum resolution of the screen.
  • step S706 the equations (1) and (2) are calculated.
  • step S707 the normalized N x (k) and N y (k) are calculated, and the corresponding value for calculating the case where the value is larger than the first reference value T lower is moved to step S711. If it is not greater than the first reference value T lower , the flow proceeds to step S708.
  • step S708 it is determined whether the W and H values are zero, and when it is not zero, it is determined that there is a press on the touch, and the process moves to step S709 for final coordinate calculation. If zero, go to step S714.
  • step S709 W and H are initialized, and x (n) and y (n) are calculated using Equations 3 and 4 above.
  • step S710 W and H are initialized, and dx (n) and dy (n) are calculated by using Equations 5 and 6.
  • step S711 when the value of N x (k) and N y (k) measured in step S707 is greater than the first reference value T lower , it is determined that there is interference to the touch measurement signal, and the values of w and h are increased by one. Let's do it. This means that the determination of coordinates [x (n), y (n)] for the touch area is continued.
  • step S712 a condition in which the calculated coordinates and diameters are limited, for example, a condition in which a specific diameter is not recognized as a touch by one or more limitations is determined, and when the determination result is satisfied, the process moves to step S713.
  • the coordinate information is deleted and the process moves to step S714.
  • the condition measurement may be a determination condition as in Equations 7 and 8 above.
  • step S713 Index values of n and m are increased by one, and in step S714, the index values of i and j are increased by one.
  • the measurement of the touch measurement signal is completed at the coordinate of n ⁇ m, and only the coordinates of the actual touch point are distinguished by removing the virtual image from which the presence or absence of an object cannot be measured.
  • the coordinates are transmitted to the information apparatus and the process moves to step S703 in order to measure new coordinates (S718).
  • step S701 If the touch-up continues for a certain time, the process moves to step S701 to re-measure X max (k) and Y max (k), otherwise go to step S703.
  • FIG. 9 is another diagram for describing a principle of recognizing a touch point in the multi-touch screen device according to the second embodiment of the present invention.
  • N x (k) and N y (k) in step S707 of FIG. 8 may target only a touch area that satisfies the conditions of Equations 9 and 10 as shown in FIG. 9.
  • Sx (i) and Sy (i) are matching filters of a predefined matching touch pattern
  • I is a sampling number of the matching filters.
  • the reason for applying the matching filter as described above is to improve the recognition rate of the touch area by allowing only a specific touch pattern among the measured touch area values to be recognized as a touch.
  • the multi-touch screen device in which the receiving elements or the transmitting elements are continuously arranged has been described.
  • the continuous array of the transmitting elements and the receiving elements are arranged in a predetermined time interval rather than a method of continuously driving the transmitting elements or the receiving elements.
  • a method of allowing adjacent transmitting and receiving elements to alternately transmit and receive a touch measurement signal is possible.
  • the even number at any time t Or odd number Allow the sending device to emit touch measurement signals, alternately odd-numbered at times t + d after a predetermined time interval Or even
  • the originating element causes the touch measurement signal to originate.
  • the receiving element also allows the even-numbered or odd-numbered receiving element to receive the signal at any time t, and alternately the odd-numbered or even-numbered receiving element receives the signal alternately at the time t + d after a predetermined time interval. do.
  • FIG. 10 is another diagram for describing a principle of recognizing a touch point when a specific touch receiving / receiving module is faulty in the multi-touch screen device according to the present invention.
  • the following describes a method of removing a virtual image by determining the presence of an object in a transmission angle path of a transmitting element and measuring a third coordinate as shown in FIG. .
  • the virtual image removal method is processed in step S715 of FIG. 8.
  • the receiving element receiving the transmitted touch measurement signal measures X (k) by scanning at an oblique angle so as to be the k-th.
  • the receiving element measured by the radiated infrared ray is measured at an oblique angle so as to be the k + dth, and measures X (k + d).
  • k is the index of the center sensor in the region where the infrared path is obscured by the position of the nth object on the X axis.
  • j is the index of the center sensor in the region where the infrared path is obscured by the position of the n + 1th object on the X axis
  • W T S / d
  • S is the resolution on the X axis
  • d is the oblique angle Means the distance to determine the angle of the oblique angle.
  • the cause of the virtual image is because the presence of a plurality of touch objects is measured by a right-angle scan method.
  • the virtual image does not occur in theory and only the actual touch object is measured on the receiving element.
  • the receiving element scans the multi-touch object at right angles from the transmitting element. At this time, the receiving element is measured as a rectangular coordinate including not only the actual touch object but also its virtual image.
  • the receiving device scans the infrared rays actually transmitted from the transmitting device at an oblique angle (acute angle or obtuse angle). At this time, the receiver does not measure the virtual image coordinates, only the actual touch object is measured as the coordinates.
  • 3 Convert the real coordinates and virtual image coordinates measured by the rectangular scan from the above to the hypothetical oblique scan coordinates. This is converted for the purpose of contrasting the coordinates measured by the actual oblique scan at the same level.
  • the virtual oblique scan converted coordinates are compared with the coordinates measured by the actual oblique scan, and the mismatched coordinates are determined as virtual images. 5 Finally, the coordinates judged as virtual image are removed from the controller.
  • FIG. 12 shows that the receiving device scans the touch object at right angles and then sequentially scans the object in acute angle or obtuse order. That is, the scan is repeated in the order of right angle and acute angle or the scan is repeated in the order of right angle and obtuse angle.
  • the receiving device first measures the X and Y coordinates of the multi-point touch area by scanning the infrared signals transmitted radially from the transmitting device at right angles. If objects A, C, and D are placed on the touch surface, the Cartesian coordinates of A, B, C, and D are measured without distinguishing the virtual image B.
  • the infrared signal is radiated so as to be orthogonal between the X and Y axis light emitters and the light receiver, and when multi-touched diagonally, a virtual image generated by interaction of a plurality of different touch regions is generated. That is, it detects two on the X axis and two on the Y axis, and finally generates four touch signals including the virtual image.
  • This is a rectangular coordinate [x 0 (n), y 0 (m)] scanned by the receiving element at a right angle, and is converted into virtual oblique scan coordinates (X TC , Y TC ) using Equations 13 and 14. Since the rectangular scan coordinates include the virtual image, the virtual oblique scan coordinates (X TC , Y TC ) converted therefrom are also the virtual image coordinates. The bottom view of FIG. 13 illustrates this.
  • x 0 (n) and y 0 (m) are the Cartesian coordinates measured during the quadrature scan including the virtual image.
  • X c and Y c represent the number of touch measurement signal receivers used, and d is the This is a gradient factor created by the transmitting element and the line following the oblique angle scan, where n is the number of touch objects on the X axis and m is the number of touch objects on the Y axis).
  • TC , Y TC i.e., the hypothetical oblique conversion coordinates (X TC , Y TC ) and the touch object in the Cartesian coordinates if the distance difference between the actual oblique coordinates measured (X T, Y T ) or more than a certain threshold Remove the virtual image using the principle that the virtual image exists.
  • the coordinate is determined to correspond to the virtual image.
  • the specific limit value is determined in advance according to the density of the infrared receiver sensor used. Is the number of coordinates of the actual touch object measured by the acute angle scan, and m is the number of coordinates including the virtual image converted into Equations 13 and 14 in the orthogonal scan)
  • the coordinates of the touch area may be measured by scanning a bevel angle in the right direction, that is, the touch measurement signal has an obtuse angle on the bottom surface of the receiving element.
  • the rectangular scan coordinates are converted into equations 17 and 18 into virtual oblique scan (obtuse) conversion coordinates (X TC , Y TC ), and the virtual images are determined by equations 19 and 20. This is different in the case where the equations 13 to 16 are obtuse scans compared to the acute scans, and the rest is the same.
  • the receiving element continuously scans the touch measurement signal radially transmitted from the transmitting element in the order of right angle, oblique angle (obtuse angle or acute angle).
  • the virtual image generated by the rectangular scan may be removed by using the oblique scan.
  • a large infrared touch screen has a difficulty in detecting a touch object and removing a virtual image precisely in a momentary and complex motion because several people are multi-touching in multiple directions at the same time with multiple fingers at the same time.
  • a receiving module sequential scanning method in which a receiving module continuously scans a measurement signal transmitted radially from one transmitting module in the order of right angle, acute angle, and an obtuse angle.
  • the receiving module scans the measurement signal in a right angle, an obtuse angle, and an acute angle order, it may correspond to multiple touches of a complex operation type. That is, the plurality of receiving elements arranged at right and oblique positions with respect to one transmitting element sequentially scans the touch object toward the transmitting element in the order of right angle, acute angle, obtuse angle or right angle, obtuse angle, acute angle. It is a multi-touch screen device.
  • a transmission module sequential scanning method may be used in which a plurality of transmission modules sequentially emit measurement signals to one reception module. It is also possible for multiple originating modules to emit a measurement signal to one receiving module in right angle, acute angle, obtuse angle order or in right angle, obtuse angle, acute angle order. That is, the plurality of transmitting elements positioned at right angles and oblique angles with respect to one receiving element sequentially scan toward the receiving element in the order of right angle, acute angle, obtuse angle, or right angle, obtuse angle, acute angle. Device.
  • the firing is sequentially performed at right angles, acute angles, and obtuse angles, but as shown in FIG. 16, the transmitting module may sequentially fire the measurement signals in a right angle and a progressively decreasing or increasing angle with respect to the bottom surface of the receiving element.
  • the transmitting modules A, B, and C having the transmitting element sequentially emit touch measurement signals. Therefore, when there is no touch object (a, b, c), the receiving module (D) receives all the measurement signals of the source module A, B, C. When only the touch object (b) is present, only the measurement signal of B among the measurement signals of the outgoing modules A, B and C cannot be received. When only the touch object (a) is present, only the measurement signal of A among the measurement signals of the outgoing modules A, B, and C cannot be received. In addition, when only the touch object c is present, the measurement signal of C is not received among the measurement signals of the transmission modules A, B, and C. In this way, instead of scanning the touch object only in the receiving module, the outgoing module scans the touch object in various directions so that objects that are multi-touched simultaneously in multiple directions can be easily detected.
  • the receiving module positioned at various angles scans infrared rays emitted from the transmitting module including one transmitting element, or the receiving module at various angles with respect to one receiving module was sequentially examined.
  • the source module sequential scanning method and the receiving module sequential scanning method may be configured in parallel.
  • the touch measurement signal of the k transmitting module is scanned at an oblique angle to the k + dth receiving module.
  • the touch measurement signal of the k + d1th source module is received at an oblique angle by the k receiving module so that the signals do not interfere with each other.
  • d is a factor that determines the angle of scanning the oblique angle when scanning at an oblique angle.
  • the d angle is the angle of the oblique angle between the receiving module sequential scanning method and the outgoing module sequential scanning method. That is, it is necessary to change the scan angle.
  • a plurality of the receiving elements positioned at right angles and oblique angles with respect to the one transmitting element sequentially scans the touch object toward the transmitting element in the order of right angle, acute angle, obtuse angle, or right angle, obtuse angle, acute angle, and one receiving Provided is a multi-touch screen device, characterized in that a plurality of the transmitting element located at right angles and oblique angles with respect to the element is sequentially scanned toward the receiving element in the order of right angle, acute angle, obtuse angle or in the right angle, obtuse angle, acute angle order.
  • the scan density of the matrix array formed by the infrared rays, the X and Y-axis measurement signals becomes higher, and thus the scan speed is improved to operate the complex touch object. Can be detected quickly. In addition, scanning from various angles can further prevent the occurrence of virtual images, allowing precise touch.
  • the touch measurement signal transmitted from the touch measurement signal transmitter 1160 is radially transmitted at a predetermined angle from the touch measurement signal transmitter 1160 and is defined at a predetermined acute angle, right angle, and obtuse angle.
  • Three touch measurement signal receivers 1140 located at the same time may measure the touch measurement signal.
  • the touch measurement signal receiver 1140 is modularized in a predetermined number unit, and then the receiver modules A, B, and C are bundled in a predetermined number unit to be the receiver module group unit 1110.
  • the touch measurement signal transmitter 1160 also forms a transmitter group unit 1120 by tying a predetermined number of touch measurement signal transmitters 1160.
  • the receiver modules A, B, and C convert the touch measurement signals received by the touch measurement signal receiver 1140 included in each receiver module into voltage signals by one receiver module signal converter 1131, 1132, and 1133, respectively. .
  • the receiver modules A, B, and C are respectively connected to the A / D converters 1150 for converting voltage signals, which are analog signals, into digital signals, respectively, and output the received values of the touch position measurement signals converted to digital values to the controller. .
  • the transmission driving clock outputs the transmission driver driving clock 1180 such that the touch measurement signal transmission unit 1160 of the same index included in the transmission group group 1120 is simultaneously driven.
  • the driving clock 1180 of the transmission driving clock unit is supplied to the transmission driver 1170 to drive the touch measurement signal transmitter 1160 to radiate the touch measurement signal radially at a predetermined angle.
  • the entire touch measurement signal receiver is divided into a predetermined number and divided into receiver module A, B, and C.
  • the receiver module bundled with A, B, and C is further configured by one receiver module group N and N + 1. Also grouped by a predetermined number is composed of the transmitter group unit R N and R N +1 as described above.
  • the source driver transmits the source of the same index of each source group group R N and R N + 1 specified by the driving clock, that is, R N ( In n) and R N + 1 (n), a touch measurement signal including an acute angle touch measurement signal R2, a right angle touch measurement signal R1, and an obtuse angle touch measurement signal R3 is radiated simultaneously.
  • the touch measurement signal transmitted radially from the touch measurement signal transmitter of one transmitter group unit is received in the touch measurement signal receiver constituting the receiver modules A, B, and C, and the controller is radiated from one transmitter.
  • the coordinates or the diameter of the touch are calculated using the touch measurement signal received by the receiver located at a predetermined predetermined angle, that is, obtuse, right angle, and acute angle, among the touch measurement signals.
  • the transmitter R N the foot of the (n) touch measurement signal sent out from the bride R N (n) in the position of the touch measurement signal and a right angle that is received from the touch measurement signal receiving section of the A module in the position of the acute angle to the
  • the controller calculates the coordinates or the diameter of the touch with the touch measurement signal using only the touch measurement signal received by the touch measurement signal receiver of the B module and the touch measurement signal received by the touch measurement signal receiver of the C module at an obtuse position.
  • the touch measurement signal received by each receiver by the above-described method measures the touch position by Equations 1 to 20 and Equations A and B.
  • the touch measurement signal is simultaneously transmitted from the touch measurement signal transmitter having the same index for each transmitter group group (R N, R N + 1 ) and the touch measurement signal receiver is also the receiver. Since at least one touch measurement signal is received for each module (A, B, C), not only can the touch position be measured more quickly, but the touch position can be measured more accurately, so that the touch position changes quickly and accurately. You can do it.
  • 19 is a view for explaining the principle that the receiver module is interlocked with each other in the adjacent receiver module group unit of the present invention.
  • an acute-angle touch measurement signal of the touch measurement signals transmitted by the touch measurement signal transmitters of the adjacent transmitter group units 1330 and 1340 of the present invention is a receiver of the adjacent receiver module group units 1310 and 1320.
  • the receiver module group unit may be received by the touch measurement signal receiver in the modules 1311 to 1313 and 1321 to 1323, regardless of which transmitter group unit 1330 or 1340 the touch measurement signal transmitter transmits.
  • the receiver module of some of the 1310 and 1320 may be configured to receive at least a touch measurement signal.
  • one receiver module group unit includes N receiver modules. Can be.
  • two receiver module group units are illustrated, two or more receiver module group units may be configured according to the configuration.
  • the present invention can be used in display related fields, such as mobile phones, monitors, TVs, game machines.

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Abstract

본 발명은 X축 또는 Y축 중 어느 하나에만 수발신 소자를 배치하여도 터치 영역의 x, y 직교좌표를 산출할 수 있는 멀티 터치 스크린 장치이다. 수발신 소자가 X축 및 Y축에 배치되어 적외선이 매트릭스 형식으로 터치영역을 스캔하는 것이 아니라, 적외선 수발신 소자를 X축 또는 Y축 중 어느 한축에만 배치하여 하나의 수신 모듈이 터치 영역을 직각 스캔 측정신호와 빗각 스캔 측정신호로 순차 스캔하는 방식이다. 이는 사용 수발신 소자를 줄일 수 있을 뿐 아니라 적외선을 사용하는 멀티 터치에서 발생하는 허상의 문제를 근본적으로 해결하는 멀티 터치스크린 장치이다.

Description

멀티 터치스크린 장치
X축 또는 Y축 중 어느 하나에만 수발신 소자를 배치하여도 터치 영역의 X, Y 직교좌표를 산출할 수 있는 적외선을 이용한 멀티 터치스크린 장치이다.
사용자의 순간 복합동작에서 정확히 터치 영역의 변화를 인식할 수 있도록 수신 모듈 순차 스캔과 발신 모듈 순차 스캔을 병행하거나 발신 모듈과 수신 모듈을 그룹화한 멀티 터치스크린 장치이다.
다중 터치 물체간 상호 간섭으로 허상이 생성되는데, 이를 쉽게 제거할 수 있는 멀티 터치스크린 장치이다.
종래의 일반적인 적외선 방식의 멀티 터치스크린 장치는 X, Y축에 수발신 소자를 배치하고, 터치 물체들이 적외선 발신신호를 차단하는지 여부를 바탕으로 물체의 직교좌표를 측정한다. 이는 X, Y축 모두에 수발신 소자를 사용하므로, 그 사용량을 증가시키는 요인으로 작용한다.
적외선 신호는 수십에서 수백 KHz의 교류 신호로서, 방사한 후 터치로 인한 자외선 차단 물체의 존재 유무에 따라 수집된 교류 신호를 평균하여 신호의 크기를 측정한다. 이러한 종래 방식은 수집된 교류 신호를 평균내기 위한 시간과 고주파 신호에 의한 적외선 송수신 소자들의 주파수 반응이 현저한 저하로 인해 감도 및 전체 반응 속도의 제약을 가져온다.
종래 방식은 발광부와 수광부에서 작동하는 다른 광원에 의해서 서로 간섭되어 수신 소자에서 정확한 신호의 수신을 기대할 수 없고 이로 인해 정확한 좌표를 산출해 낼 수 없었다.
종래에는 대형 적외선 터치스크린은 여러 사람이 다수의 손가락으로 동시에 빠르게 여러 방향에서 다중 터치하는 순간적인 복합동작에서 정밀하게 터치 물체를 감지하고 허상을 제거 하는데 어려움이 있었다.
또한, 종래 방식은 X, Y축 발광부와 수광부 사이에서 적외선 신호가 직교하도록 방사되는데, 대각선으로 멀티 터치되는 경우 서로 다른 복수 터치 영역의 상호 작용으로 만들어지는 허상이 생성되는 문제점이 있었다.
도 20은 제10-1018397호에 개시된 적외선 방식의 터치스크린 장치이다.
그런데 상기 제10-1018397호는 허상을 제거하기 위해서는 제1스캔 제어 모드를 수행한 후 멀티 터치가 감지는 되는 경우에는 제2스캔 제어모드를 별도로 수행하여야 하는데, 제1스캔 제어모드에서 실제 멀티 터치임에도 멀티터치로 인식되지 않는 경우가 발생하여 오동작할 뿐만 아니라 제1스캔 제어모드 수행 후 멀티 터치로 인식되는 경우에는 별도의 제2스캔 제어모드를 구동하여 멀티 터치 중 허상으로 판단되는 물체를 제거하므로 멀티 터치의 이동이 빈번한 경우, 제2스캔 제어모드가 수행되는 동안 새로운 멀티 터치가 발생되는 경우에는 새로운 멀티 터치에 대해 제1스캔 제어모드를 구동하여야 함에도 불구하고 이전의 멀티 터치에 대한 제2스캔 제어모드에 있으므로 새로운 멀티 터치를 정상적으로 인식하지 못하는 문제점이 있다.
또한 제10-1018397호는 X, Y축 모두에 수발신 소자를 배치하고 있으므로 여전히 많은 수발신 소자를 사용하는 문제점을 안고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, X축 또는 Y축 어느 한 축에만 수발신소자를 대응되게 배열해도 작동하는 멀티 스크린장치를 제공한다.
그리고 멀티 터치스크린 장치에서 다중 터치가 발생하는 경우에도 허상이 근본적으로 발생하지 않거나 발생되더라도 이를 쉽게 제거할 수 있는 멀티 터치스크린 장치를 제공하고자 한다.
사용자의 터치 위치가 빠르게 변화하더라도 이를 정확하게 인식할 수 있도록 수신 모듈 순차 스캔과 발신 모듈 순차 스캔을 병행하거나 발신 모듈과 수신모듈을 그룹화한 멀티 터치스크린 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 다양한 멀티 터치스크린 장치의 특성에 따라 최적화된 터치 위치를 측정하고 이를 보정하는 멀티 터치스크린 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 터치 위치 측정을 위한 터치 측정 신호를 발신하고 수신하는 장치를 최적으로 배치한 멀티 터치스크린 장치를 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티 터치스크린 장치는, 터치 측정 신호를 대향하는 수신 소자에 방사상으로 발신하는 발신 소자를 포함하는 X축 발신 모듈; 상기 발신 모듈에서 송출된 터치 측정신호를 직각 및 빗각으로 수신하는 수신 소자를 포함하는 X축 수신 모듈; Y축 발신 모듈과 Y축 수신모듈 없이, 상기 X축 수신 모듈에서 수신된 터치 측정 신호만으로 터치 영역의 x, y 좌표를 연산하는 제어부; 및 사용자로부터 터치 입력을 입력받는 터치 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치를 제공한다.
그리고 제어부는 터치 영역의 x 좌표는 X축 발신 모듈에서 발신된 직각 터치 측정신호의 경로를 방해하는 터치영역에 대응하는 X축 수신모듈이 수신하는 신호에 기초하여 연산하고, 터치 영역의 y좌표는 X축 발신 모듈에서 발신된 빗각 터치 측정신호의 경로를 방해하는 터치영역에 대응하는 X축 수신모듈이 수신하는 신호에 기초하여 연산한다.
또한 상기 제어부는 직각 및 빗각 측정신호의 경로를 방해하는 터치 영역의 x 좌표[ x0(n), xt(n)]를 수신된 터치신호의 크기를 정규화한 터치 측정신호 측정값에 기초하여 계산한다. 상기 정규화된 터치신호 측정값 중에서 제1기준값(Tlower)보다 큰 값은 터치 측정신호의 경로방해가 있는 것으로 판단하여 터치 영역의 좌표[x0(n), xt(n)]를 결정한다. 그리고 상기 정규화된 터치 측정신호의 측정값 중에서 소정의 제1기준값(Tlower)보다 작은 경우에 아래 W가 0이 아니면 터치 패널의 눌림이 존재하는 것으로 판단하여 터치영역의 좌표[x0(n), xt(n)]와 지름[d(n)]을 계산하여 조건에 부합하는 좌표의 유효성을 확인하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치를 제공한다.
더 나아가 k번째 수신 또는 발신 소자가 고장인 경우, k번째 터치 측정 신호의 측정값은 k-1번째 터치 측정 신호의 측정값으로 대체하며, 발신소자는 직각의 터치 측정신호와 빗각의 터치 측정신호를 함께 연속적으로 발신한다. 그리고 상기 발신소자와 상기 수신소자는 같은 축상에 서로 교대로 엇갈리게 배치되어 스캔될 수 있다. 상기 발신소자는 소정의 시간 간격을 두고 인접하는 발신소자와 교대로 터치 신호를 발신할 수도 있다.
상기 과제를 달성하기 위해 펄스를 포함하는 터치 측정 신호를 발신하는 발신 소자를 포함하는 발신 모듈; 상기 발신 모듈에서 송출된 상기 터치 측정 신호를 수신하는 수신 소자를 포함하는 수신 모듈; 상기 수신 모듈에서 수신된 터치 측정 신호로부터 터치 영역의 좌표를 연산하는 제어부; 및 사용자로부터 터치 입력을 입력받는 터치 패널을 포함하는 멀티 터치스크린 장치에 있어서, 하나의 발신 소자에 대하여 직각 및 빗각으로 대향한 복수의 상기 수신 소자들이 직각, 예각, 둔각 순으로 또는 직각, 둔각, 예각 순으로 상기 하나의 발신 소자를 향하여 터치물체를 순차 스캔하고, 또는/및 하나의 수신 소자에 대하여 직각 및 빗각으로 대향한 복수의 발신 소자들이 직각, 예각, 둔각 순으로 또는 직각, 둔각, 예각 순으로 상기 하나의 수신 소자를 향하여 순차 스캔하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치를 제공한다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티 터치스크린 장치는 X축 수신모듈 그룹부를 향하여 방사상으로 연속된 터치 측정 신호를 발신하는 터치 측정 신호 발신모듈을 그룹화한 X축 발신모듈 그룹부; 상기 X축 발신모듈 그룹부에서 발신되는 측정신호를 직각, 예각 및 둔각의 위치에서 각각 X축 수신모듈별로 동시에 수신하도록 적어도 3개 이상인 다수의 수신 모듈을 구비한 X축 수신모듈 그룹부; 상기 X축 발신모듈 그룹부에 포함된 동일한 인덱스의 X축 터치 측정 신호 발신모듈이 동시에 구동되도록 구동 클럭을 제공하는 X축 발신부 구동 클럭부; Y축 발신모듈 그룹부와 Y축 수신모듈 그룹부 없이, 상기 X축 수신모듈 그룹부에서 수신된 터치 측정 신호만으로 터치 영역의 x, y 좌표를 연산하는 제어부; 및 사용자로부터 터치 입력을 입력받는 터치 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치를 제공한다.
또한 터치 영역의 x 좌표는 X축 발신모듈 그룹부에서 발신된 직각 터치 측정신호의 경로를 방해하는 터치영역에 대응하는 X축 수신모듈 그룹부의 수신신호를 측정하는 것에 기초하여 연산하고, 터치 영역의 y좌표는 X축 발신모듈 그룹부에서 발신된 예각 또는 둔각 터치 측정신호의 경로를 방해하는 터치영역에 대응하는 X축 수신모듈 그룹부가 수신하는 신호에 기초하여 계산하는 제어부인 것을 특징으로 하는 멀티 터치 스크린 장치를 제공한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 멀티 터치스크린 장치는 하나의 축에만 수발신소자를 배치하고 다른 한축에는 수발신 소자를 배치하지 않고도 마치 매트릭스 형태로 배치된 것과 같이 터치영역의 X, Y 직교좌표를 측정할 수 있으므로 수발신소자의 사용을 1/2로 줄이는 것은 물론 제조공정, 부피 등을 축소할 수 있는 이점이 있다. 또한 멀티 터치스크린 장치에서 다중 터치시 허상이 발생하는 문제를 근본적으로 해결할 수 할 수 있다.
수발신 모듈을 그룹화하여 그룹 단위로 동시에 수발신하므로 사용자의 터치 위치가 빠르게 변화하더라도 이를 정확하게 인식할 수 있다.
수신 모듈이 직각, 예각, 둔각으로 순차 스캔하거나 또는 발신 모듈의 직각, 둔각, 예각으로 순차 스캔하가나 양자를 병행하여 동시에 스캔하면 스캔 밀도가 높아져 복잡한 터치물체의 동작을 빠르고 정확히 감지하며, 허상을 더욱 제거할 수 있다.
최적화된 터치 위치를 측정하고 이를 보정할 수 있음은 물론, 터치 측정 신호를 발신하고 수신하는 장치를 최적으로 배치하여 신뢰성과 품질 높은 멀티 터치스크린을 제공할 수 있다. 또한 수발신 쌍을 한 축에서 교대로 배치하는 것은 적외선 방사각에 의한 인접 쌍의 동시 스캔 시 측정에 교란하는 문제를 해결하여, 스캔 속도를 증가시키는 장점이 있다.
도 1은 본발명의 제1 실시예에 따라 X축 또는 Y축 어느 하나에만 수발신 소자를 배치한 경우에도 본발명의 멀티 터치스크린 장치가 작동하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수발신 소자를 한 축에 교대로 배치한 멀티 터치 스크린 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 동작 과정을 설명하기 위한 또 다른 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 터치 지점을 인식하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 실제로 터치되는 지점과 허상의 터치 지점을 구분하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 터치 지점을 인식하는 원리를 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 특정 터치 수발신 모듈이 고장인 경우 터치 지점을 인식하는 원리를 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 발신 소자의 발신각에 의하여 허상을 제거하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 발신 소자의 발신각에 의하여 허상을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 발신 소자가 직각으로 신호를 발신하는 경우에 허상을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 발신 소자가 직각과 왼쪽 방향에서 소정각으로 신호를 발신하는 경우에 허상을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 발신 소자가 직각과 오른쪽 방향에서 소정각으로 신호를 발신하는 경우에 허상을 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 발신 모듈 스캔 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 터치 측정 신호 수신부를 구성한 멍티 터치 스크린장치의 구성도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 터치 측정 신호 수신부를 구성한 멀티 터치 스크린장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 19은 본 발명의 제3 실시예에 따른 인접 수신부 모듈군에서 수신부 모듈이 서로 연동되는 원리를 설명하기 멀티 터치스크린장치의 도면이다.
[부호의 설명]
110: X축 수신 모듈 111: X축 수신소자 드라이버
120: X축 발신 모듈 121: X축 발신소자 드라이버
130: Y축 수신 모듈 131: Y축 수신소자 드라이버
140: Y축 발신 모듈 141: Y축 발신소자 드라이버
150: 제어부
410, 510: 발신 소자 드라이버 420, 520: 발신 구동 스위치
430, 530: 발신 소자 440, 540: 수신 소자
450, 550: 수신 구동 스위치 460, 560: 수신 증폭기
470: 협대역 필터 480: 직류 신호 변환부
490, 570: ADC 변환기
1110: 수신부 모듈 그룹부 1120: 발신부 그룹부
1131, 1132, 1133: 수신부 모듈 신호 변환부
1140: 터치 측정 신호 수신부 1150: A/D변환부
1160: 터치 측정 신호 발신부 1170: 발신부 드라이버부
1180: 발신부 구동 클럭
1310, 1320: 수신부 모듈 그룹부
1311~1313, 1321~1323: 수신부 모듈 신호 변환부
1331, 1332: 발신부 그룹부 1341, 1342: 발신부 드라이버부
1350: 발신부 구동 클럭
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "--그룹부", "--모듈", "--소자" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예를 설명한다.
일반적으로 X축과 Y축에 수발신 소자를 함께 배열하여, 발신소자에서 수신소자로 향하는 적외선 신호를 터치 장애물이 차단하는 교차점의 좌표를 읽어 들여 터치 좌표를 인식할 수 있었다. 그러나 본원발명 제1 실시예는 X 또는 Y 축 중 어느 하나의 축에만 수발신 소자를 배치하여 X축과 Y축 둘 다의 직교 좌표를 계산할 수 있는 멀티 터치스크린 장치를 제공한다.
한 축, 즉 X축의 일측에는 발신소자를 배치하고 대향하는 타측에는 수신소자를 배치한 후 하나의 발신소자가 수신소자를 향하여 방사상으로 적외선의 터치 측정신호를 발신한다. 터치 패널상의 터치 영역을 이루는 물체는 터치 측정신호를 차단하게 되는데, 이 때 직각에 위치한 수신 소자에 측정된 값의 여부에 따라 터치 영역의 X 직교좌표임은 판단한다.
상기에서 터치 측정 신호로 적외선 신호가 예시되어 있으나 RF신호 및 엘이디 발광 신호 역시 터치 측정 신호로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다.
여기서, 제2 실시예로서, 도면 2에 나타난 X축 수발신 모듈(110, 120), X축 수발신 모듈 드라이버(111, 121), 및 제어부(150)는 도면 1에 나타난 제1 실시예에도 그대로 적용된다.
도 2에 도시된 바와 같이, X축 수발신 모듈(110, 120)은 하나의 적외선 발생부와 하나의 적외선 수신 소자를 일정 개수 포함하여 구성될 수 있다. X축 발신 모듈 드라이버(121)는 X축에 배열된 도 5 또는 6에서 설명되는 터치 측정신호 발생부를 구동하여 터치 측정신호, 예로 적외선 신호를 터치 패널로 방사하고, X축 수신 모듈 드라이버(111)는 X축에 배열된 X축 수신 모듈(110)을 포함하며, 구체적으로 도 5 또는 6에서 설명되는 터치 측정신호 수신 소자를 구동하여 X축 발신 모듈(120)에서 방사된 적외선 신호 등을 수신한다.
그러면 본 발명의 제1 실시예의 핵심인 터치 영역의 Y 직교좌표를 도출하는 방법을 설명한다.
도 1은 X축 또는 Y축 어느 하나에만 수발신 소자를 배치한 경우에도 본발명의 멀티 터치 스크린 장치가 작동하는 원리를 설명하는 도면이다.
X축에만 수발신 소자를 배치하고 Y축에는 수발신 소자를 배치하지 않는다. 물론 이와 반대로 Y축에만 수발신 소자를 배치하고 X축에는 수발신 소자를 배치하지 않을 수 있다. 이것은 설명의 편의를 위한 것일 뿐 어느 한축에만 수발신 소자가 배치된다는 의미로 사용된다. 어느 배치를 선택하던 본 발명의 실시예에 속한다.
도 1에서, X축 상부에는 발신소자 k, k+1, k+d, k+2d 순으로 배치되어 있다. 또한 대향하는 X축 하부에는 수신소자가 XT(k), XT(k+d)···XT(k+n) 순으로 배치되어 있다. 여기서 d는 k 발신 소자에서 발신된 적외선이 최초로 도달하는 빗각에 위치한 수신소자의 대응 위치에 해당하는 발신소자의 위치로서, 발신되는 적외선의 기울기를 나타내는 빗각의 크기를 결정하는 요소이다.
도 1에 나타난 A, B, C는 터치 스크린상의 터치 영역으로서, A, B, C 중에서 하나를 선택하여 터치할 수 도 있고, 동시에 멀티 터치할 수도 있다.
다음은 X축에만 배치된 수발신 소자만으로 가상의 Y축 직교좌표[y(n)]를 산출해 내는 과정을 설명한다. X축에 배치된 특정의 발신소자가 적외선 터치신호를 발신하면, 특정의 발신 소자에 대향하여 X축의 직각, 예각, 둔각 위치에 나열된 복수의 수신소자들은 터치 물체에 차단된 터치신호를 순차적으로 스캔 한다. 물론 직각 측정신호로 X축 직교좌표[x(n)]를 측정할 수 있는 것은 앞서 설명한 바와 같다. 여기서 빗각 측정신호가 발생시키는 빗각 좌표[xt(n)]를 측정하고 이로부터 가상의 Y축 직교좌표[y(n)]를 제어부가 계산하게 되는데 그 과정을 설명한다.
k 발신소자의 측정신호는 k+d번째 떨어진 수신 소자에 수신되어 그 크기가 측정된다. A, B, C 터치 영역이 동일한 X축 상에서 A, B, C 순으로 이동 터치되거나 동시에 멀티 터치된 때 k+d 만큼 빗각으로 떨어진 위치의 수신소자가 빗각 측정신호를 수신하도록 한다. 빗각 측정신호가 A, B, C에 의해 차단되어 수신 소자에 수신되지 못한 때 그 측정 위치는 새로운 X축 빗각 좌표[xt(n)]가 된다.
도 1을 도시적으로 보더라도 동일한 X축 좌표를 따라 상하로 이동하는 A, B, C가 빗각 측정신호로 인해 야기하는 X축 빗각 좌표는 터치영역이 A인 때 최대이고, 터치영역이 C인 때 최소임을 알 수 있다. 즉 터치 영역의 이동에 따라 X축 빗각 좌표는 최대 점과 최소 점 사이의 범위가 됨을 쉽게 이해할 수 있다.
도 1에서 xt(n)은 A, B, C 터치 영역의 직교 터치 시작 점[x0(n) 또는 xS(n)]에 위치한 n번째 물체에 대하여 빗각 적외선 측정신호로 스캔 시 적외선의 가림에 의해서, 뒤에서 언급하게 될 수학식 (3) 또는 (4)로 좌표를 산출 한다. 이 빗각 스캔에 의해 얻어지는 빗각좌표 xt(n)은 Y축 직교좌표([y(n)]와 선형 관계에 있다. 이는 수학식 A로 나타낼 수 있으며 Y축 직교좌표([y(n)]를 측정 없이 계산식에 의해 X축 좌표로부터 환산할 수 있다.
[수학식 A]
Figure PCTKR2013002382-appb-I000001
여기서 y(n)은 직각 및 빗각 측정신호로부터 측정된 X축 좌표로부터 환산된 가상의 Y축 직교 좌표이다. x0(n)은 직각 측정신호로 측정된 n번째 위치한 터치 물체의 X축 직교좌표이다. xt(n)은 빗각 측정신호로 측정된 n번째 위치한 터치 물체의 X축 빗각좌표이다. 여기서 빗각 발사신호가 둔각 스캔인 경우 xt ≥ xo이고, 예각스캔인 경우 xo ≥ xt이다.
X축 직교좌표는 직각 발사신호에 의해 측정되고, Y축 직교좌표는 빗각 발사신호에 의해 측정된 X축 빗각 좌표에서 상기 X축 직교좌표를 뺀 나머지 값을 함수로한 가상의 Y 직각좌표로 나타낼 수 있다. 결국 n번째 터치 물체의 직교 좌표는 [x(n), y(n)]으로 된다.
계산된 Y좌표는 아래 수학식 B와 같이 일반식으로 계산될 수도 있다.
[수학식 B]
Figure PCTKR2013002382-appb-I000002
여기서 G는 임의의 상수(또는 스케일링 상수)로서,
Figure PCTKR2013002382-appb-I000003
의 관계로 결정된다.
여기서, W는 Y축의 논리적인 해상도(빗각 발사 신호 시 나타나는 최대 좌표인 A 터치영역으로 인한 터치의 맨 끝점에 해당하는 xe(n) 좌표의 논리적인 가상의 해상도 값)이다. 즉, A점에서 임의의 n에 해당하는 빗각 신호 터치 점은 최대 좌표 W로 결정된다. 반대로 C 점에서는
Figure PCTKR2013002382-appb-I000004
으로 결정됨으로 y(n)=0으로 계산된다.
따라서 다른 한 축에는 발신 모듈을 배치하지 않아도 정상적으로 작동하는 멀티 터치스크린 장치를 제공할 수 있다.
상기 계산이나 작동과정은 제2 실시예 또는 제3 실시예에 나타난 것과 특별히 반대되지 않는 한 제2 실시예 또는 제3 실시예의 그것이 적용된다.
다음은 멀티 터치시 발생하는 허상이 발생하지 않는 이유를 설명한다.
멀티 터치스크린에서 발생하는 허상은 X축과 Y축에 배치된 수발신 소자의 적외선이 매트릭스 형태로 스캔하는 구조에 기인하여 발생하고 있다. 즉 매트릭스 형태로 발신되는 적외선 스캔신호에서 대각선으로 복수의 터치 영역을 터치할 때 그 복수의 터치영역이 적외선을 차단하는 교차점은 실제 터치 영역뿐 아니라 다른 위치에도 그 이치상 만들어진다. 이는 적외선 스캔 방식에서 수발신 소자가 발신하는 적외선이 매트릭스 형태로 배열하는 구조로 인해 발생하는 것인바, 본원발명 제1 실시예는 수발신 소자에서 발신하는 적외선이 터치 물체를 직교 매트릭스 형태로 스캔하지 않으므로 근본적으로 허상이 발생하지 않는 효과가 있다. 따라서 본원발명은 허상이 발생하지 않음은 물론 수발신 소자의 사용량을 현저히 줄이고, 제조 공정도 간소화 할 수 있는 이점이 있다.
그리고 본 발명의 제1 실시예는 직각의 터치 측정신호와 빗각의 터치측정신호를 순차 스캔한다. k번째 수신 또는 발신 소자가 고장인 경우, k번째 터치 측정 신호의 측정값은 k-1번째 터치 측정 신호의 측정값으로 대체한다. 상기 발신소자와 상기 수신소자는 같은 축상에 서로 교대로 배치되어 스캔할 수도 있다. 상기 수신소자는 소정의 시간 간격을 두고 인접하는 수신소자와 교대로 터치 신호를 수신할 수도 있다. 발신소자나 수신 소자를 복수개 포함하는 발신 모듈 또는 수신 모듈과 복수의 발신모듈이나 복수의 수신 모듈로 구성된 발신 모듈그룹부 또는 수신 모듈 그룹부를 형성하여 배치할 수 있다. 모듈 단위 또는 그룹부 단위로 적외선 측정신호를 주고받음으로서, 사용자의 빠른 멀티 터치를 정확하고 신속히 인식할 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 제2 실시예, 제3 실시예를 포함한다.
다음은 제2 실시 예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 멀티터치 스크린 장치의 개략적인 구성도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 터치입력 장치는 X축 수발신 모듈(110, 120), X축 수발신 모듈 드라이버(111, 121), Y축 수발신 모듈(130, 140), Y축 수발신 드라이버(131, 141) 및 제어부(150)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, X/Y축 발신 모듈 드라이버(121, 141)는 X/Y축에 배열된 도 5 또는 6에서 설명되는 터치 측정신호 발생부를 구동하여 터치 측정신호, 일 예로 적외선 신호를 터치 패널로 방사하고, X/Y축 수신 모듈 드라이버(111, 131)는 X/Y축에 배열된 X/Y축 수신 모듈(110, 130)을 포함하며, 구체적으로 도 5 또는 6에서 설명되는 터치 측정신호 수신 소자를 구동하여 X/Y축 발신 모듈(120, 140)에서 방사된 적외선 신호와 태양광 등의 외부 신호 등을 수신한다.
도 2에서는 발신 모듈과 수신 모듈이 대향하여 배치되는 구조이나 필요로 발신 모듈과 수신 모듈을 교대로 양측에 배열하는 것도 가능함에 유의하여야 한다.
제어부(150)는 X축 수신 모듈(110) 및 Y축 수신 모듈(130)로부터 수신한 적외선 신호를 처리하여 사용자에 의해 터치 패널 상의 터치되는 지점의 좌표를 계산한다. 상기에서 터치되는 지점의 x축과 y축의 좌표뿐만 아니라 터치되는 지점의 크기 일 예로 지름도 계산할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
적외선 수발신 모듈은 가로축에 N개의 발신소자(230)와 세로축에 M개의 발신소자(220)를 그리고 가로축에 N개의 수신소자(210)와 세로축에 M개의 수신소자(240)을 포함한다.
구체적으로 서로 마주보는 수직축(X축)의 N번째 수신모듈의 수신 소자에서 수신된 적외선 광의 크기를 X(N)(216)으로 정의한다. 수평축(Y축) M번째 수신모듈의 수신 소자에서 수신된 적외선 광의 크기를 Y(M)(226)으로 정의한다.
멀티 터치스크린 장치에서 터치 입력을 인식하기 위해 발신 소자에서 발신된 터치측정 신호가 물체에 의해 간섭되었는지 여부를 확인하는 스캔 X(k)를 0에서 N번째 값까지 그리고 Y(k)를 M번째 값까지를 순차적으로 측정한다.
그럼으로, 한번의 스캔을 통해 X(k)와 Y(k)를 얻고 이를 통해 적외선의 경로를 방해하는 물체들의 다중좌표와 이 물체들의 지름을 구할 수 있는데 먼저 수학식 1 내지 2를 통하여 측정값을 정규화 한다.
수학식 1
Figure PCTKR2013002382-appb-M000001
여기서 n은 1 또는 2 등의 자연수로, 신호의 노이즈 성분의 반응 정도를 선형으로 할지 비선형으로 할지를 결정하는 것으로, n=1인 경우는 기저(Background) 노이즈 성분이 적은 신호를 계산하는데 유리하고, n > 1인 경우는 기저 노이즈 신호가 많은 경우 유리한 측정방식이다.
여기서 정규화란 데이터를 규격에 맞도록 비정규 데이터를 정규 데이터로 만드는 것이다.
G는 스케일링 값으로 일반적으로 1 또는 100으로 설정하며 수학식 1에서 구하여진 측정값은 X축에 대한 측정값의 정규화 값이다.
Y축 역시 X축과 동일한 방식으로 좌표를 구할 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2013002382-appb-M000002
수학식 2에 구하여진 측정값은 Y축에 대한 측정값의 정규화 값이다.
상기에서 Xmax와 Ymax는 각각 X축과 Y축에서 측정된 터치 신호 중 가장 큰 값으로 정의한다.
상기 정규화된 측정값을 이용하여 터치 영역의 좌표를 구하는 공식은 하기의 수학식 3과 4와 같다.
n번째에 해당하는 X 좌표는 하기의 수학식 3에 의해서 구해지고, Y좌표는 하기의 수학식 4에 의해 구해진다.
수학식 3
Figure PCTKR2013002382-appb-M000003
수학식 4
Figure PCTKR2013002382-appb-M000004
상기에서 i는 0에서 N까지의 자연수이며, j는 0에서 M까지의 자연수이며, w: X축 터치영역 수신소자 개수, h: Y축 터치영역 수신소자 개수이다. 상기의 수학식에서 W=S/N이고 H=S/M으로, S, H는 화면의 최대 해상도이다.
즉, 터치 영역의 좌표[x(n), y(n)]는 수신된 터치신호의 크기[(X(k), Y(k)]를 정규화한 터치신호 측정값[Nx(k), Ny(k)]에 기초하여 계산하는 멀티 터치스크린 장치임을 알 수 있다.
한편 상기 정규화된 측정값을 이용하여 터치 영역의 지름을 구하는 공식은 하기의 수학식 5와 6과 같다.
즉, n번째에 해당하는 X좌표의 지름은 하기의 수학식 5에 의해서 구해지고, Y좌표의 지름은 하기의 수학식 6에 의해 구해진다.
수학식 5
Figure PCTKR2013002382-appb-M000005
수학식 6
Figure PCTKR2013002382-appb-M000006
상기에서 i는 0에서 N까지의 자연수이며, j는 0에서 M까지의 자연수이며, w: X축 터치영역 수신소자 개수, h: Y축 터치영역 수신소자 개수이다.
한편 본 발명의 멀티 터치 입력 위치 인식 장치에서는 터치 영역을 인식하기 위하여 터치 측정 신호 수신 소자에서 측정된 측정값을 정규화한 Nx(k)와 Ny(k)를 계산하여, 이 값이 제1기준값 Tlower보다 큰 경우를 측정하고, 이 값들 중 최소 1개 이상 값들이 제2기준값 Thigher > Nx(k), Ny(k)의 조건에 부합하는 연속적으로 얻어진 값으로부터 상기 수학식 3 내지 6을 통해 좌표와 지름을 구한다. 지름은 문제된 터치 신호가 조건에 맞는 유효한 데이터인지 확인하는데 사용한다.
다른 실시예로서, 터치된 영역에서의 확률밀도 값을 측정하여 터치 좌표의 유효성을 결정할 수 있다.
구체적으로 터치 영역의 확률밀도 측정값을 수학식 7과 8과 같이 정의하도록 한다.
수학식 7
Figure PCTKR2013002382-appb-M000007
수학식 8
Figure PCTKR2013002382-appb-M000008
상기 수학식 7과 8에 의하여 특정한 확률 밀도 함수에 의해 결정되는 값을 수학식 3 내지 6에 사용되는 제1기준 값 Tlower 및 제2기준 값 Thigher으로 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 변형된 실시 예로써 서로 마주보는 수발신의 쌍이 서로 교대로 엇갈리는 배치도 가능하고, 여기서 스캐닝은 서로 반대로 배치된 수발신쌍에서 각각 동시에 스캐닝을 실시할 수도 있다.
이와 같은 배치는 적외선의 방사각에 의한 인접 쌍의 동시 스캔 시 측정에 교란하는 문제를 해결하여, 기존 스캔 속도를 약 2배 증가시키는 장점을 가지고 있고, 또한 햇빛등과 같이 자연광에 의한 적외선 소자 측정 범위가 넘어가더라도, 즉 반대편의 센서부가 동작하지 않더라도 다른 반대편의 센서부만으로도 터치로써 동작이 가능하게 하는 수발신 배치 방법이다.
도 5 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 수발신 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 도 5의 변형된 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 수발신 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도면부호 410과 510은 터치 측정 신호를 발신하는 발신 소자(430, 530)를 구동하는 발신 소자 드라이버이며, 도면부호 420과 520은 발신 소자(430, 530)를 온/오프하여 제어하는 발신 구동 스위치이다.
도 5에서는 발신 소자에서 발신되는 터치 측정 신호가 구형파 형태의 신호(401)임이 특징이며, 도 5에서는 발신 소자에서 발신되는 터치 측정 신호가 펄스 형태의 신호(501)임이 특징이다.
도면부호 440과 540은 터치 측정 신호를 수신하는 수신 소자이며, 도면부호 450과 550은 수신소자를 온/오프하는 수신 구동 스위치이며, 도면부호 460과 560은 수신소자를 통해 수신된 신호를 증폭하는 수신 증폭기이다. 수신 증폭기(460)를 통과한 신호는 잡음 신호가 포함되어 있으며 도면부호 402는 구형파 형태의 터치 측정신호에 잡음 신호가 포함된 것이고, 도면부호 502는 펄스형 터치 측정신호에 잡음 신호가 포함된 것이다.
도면 470은 수신 증폭기를 통해 수신된 신호 중 발신 소자에서 발신된 주파수 대역의 신호만을 추출하고 외부의 잡음 신호를 필터링하기 위한 협대역 필터이다.
도면부호 480은 협대역 필터(470)를 통과한 고주파 형태의 신호를 직류 성분의 신호로 변환하는 직류 신호 변환부이며, 도면부호 490과 570은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 변환기(Analogue Digital Converter)이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 터치 지점을 인식하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예 따른 멀티 터치스크린 장치에서 실제로 터치되는 지점과 허상의 터치 지점을 구분하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 도 7과 도 8을 이용하여 본 발명에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 다중 영역을 인식하는 과정을 설명하도록 한다.
먼저 도 5 및 도 6의 수신 소자를 이용하여 발신 소자에서 발신된 터치 측정 신호 중 최대값 즉, Xmax(k)와 Ymax(k)에 해당하는 값을 측정한다(S701 단계).
Xmax(k)와 Ymax(k) 대한 측정이 완료되었는지 판단하고, 완료되었으면(S702 단계), S703 단계로 이동한다. S702 단계에서 측정값은 적외선을 방해하는 물체가 터치면에 존재하지 않는 것으로 간주한다.
S703 단계에서는 터치 측정 신호가 수신 소자에서 수신되는 지를 측정한다. 즉, 각 수신 소자에서 X(k)와 Y(k)를 측정한다.
S704단계에서 측정이 완료되었는지 판단하여 완료되었으면, S705 단계로 이동한다.
S705 단계에서는 터치 영역의 값 즉, 좌표와 지름 등을 측정하기 위해 사용되는 변수를 초기화한다. 즉, n=0, m=0, w=0, h=0, i=0, j=0으로 각 변수를 설정한다.
상기에서 n은 X축에서 얻어지는 터치 점의 좌표 및 지름의 개수이고, m은 Y축에서 얻어지는 터치 점의 좌표 및 지름의 개수이며, i는 X축의 센서부 값 X(k)의 인덱스로 0부터 N까지이며, j는 Y축의 센서부 값 Y(k)의 인덱스로 0부터 M까지이며, W=S/N이고 H=S/M이며, 이때 S는 화면의 최대 해상도이다.
S706 단계에서는 상기 수학식 1과 수학식 2를 계산한다.
S707 단계에서는 정규화한 Nx(k)와 Ny(k)를 계산하여, 이 값이 제1기준값 Tlower보다 큰 경우를 계산하는 부합하는 값에 대해서는 S711 단계로 이동한다. 제1기준값 Tlower보다 크지 않는 경우, S708 단계로 이동한다.
S708 단계에서는 W와 H값이 영인지를 판단하여 영이 아닌 경우는 터치에 눌림이 존재한 것으로 판단하여 최종 좌표 계산을 위하여 S709 단계로 이동한다. 만일 영인 경우 S714 단계로 이동한다.
S709 단계에서는 W와 H를 초기화하고, 상기의 수학식 3과 수학식 4를 이용하여 x(n)와 y(n)을 계산한다.
S710 단계에서는 W와 H를 초기화하고, 수학식 5과 수학식 6를 이용하여 dx(n)과 dy(n)을 계산한다.
S711 단계에서는 S707 단계에서 측정된 Nx(k)와 Ny(k)값 중 제1기준 값 Tlower보다 큰 경우, 터치 측정 신호에 대한 방해가 있는 것으로 판단하여 w와 h의 값을 하나씩 증가시킨다. 이는 터치 영역에 대한 좌표[x(n), y(n)] 결정을 계속 진행함을 의미한다.
S712 단계에서는 계산된 좌표 및 지름이 제한적인 조건, 예를 들어 특정지름이 하나 이상의 제한의 의해서 터치로 인정하지 않는 조건 등을 판단하여, 판단 결과 조건에 부합하면, 단계 S713으로 이동하고, 그렇지 않으면 좌표 정보를 삭제하고 S714 단계로 이동한다. 여기서 조건 측정은 상기의 수학식 7과 수학식 8과 같이 판단 조건일 수 있다.
S713 단계에서는: n과 m의 인덱스 값을 하나씩 증가시키고, S714 단계에서는 i와 j의 인덱스 값을 하나씩 증가한다.
S715 단계에서는 n×m의 좌표에서 터치 측정 신호에 대한 측정이 완료되고 이 좌표 중에서 물체의 존재 유무를 측정할 수 없는 허상의 제거하여 실제 터치점의 좌표만을 구분한다.
S716 단계에서 n=0, m=0 인 경우, 최소한 1점의 터치도 없는 터치업상태이면 S717 단계로 이동하고, n>0, m>0인 경우 즉, 터치다운 상태이면 S718 단계로 이동한다.
터치다운 상태가 되면 좌표를 정보기기로 전송하고 새로운 좌표를 측정하기 위해 S703 단계로 이동한다(S718).
S720 단계에서는 i=(N-1)가 j=(M-1)의 조건을 만족하는지 판단하여 만족하는 경우는 모든 터치 측정신호에 대한 측정값의 계산이 완료된 경우로 S715 단계로 이동하고, 그렇지 않으면 S706 단계로 이동하여 다음 번째 Nx(k)와 Ny(k)를 측정한다.
터치업이 일정시간 동안 계속되면, S701 단계로 이동하여, Xmax(k)와 Ymax(k)를 재측정하고, 그렇지 않으면 S703 단계로 이동한다.
도 9는 본 발명에 제2 실시 예에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 터치 지점을 인식하는 원리를 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 8의 S707 단계의 Nx(k), Ny(k)는 도 9에서와 같이 하기의 수학식 9과 10의 조건을 만족하는 터치 영역만을 대상으로 할 수 있다.
수학식 9
Figure PCTKR2013002382-appb-M000009
수학식 10
Figure PCTKR2013002382-appb-M000010
여기서 Sx(i)와 Sy(i)는 미리 정의된 매칭 터치 패턴의 매칭 필터이며, I은 매칭 필터의 샘플링 개수이다.
상기와 같이 매칭 필터를 적용하는 이유는 측정된 터치 영역 값 중 특정한 터치 패턴만을 터치로 인식하도록 함으로써 터치 영역의 인식율에 대한 향상을 기대할 수 있게 한다.
한편 상기에서는 수신 소자 또는 발신 소자가 연속적으로 배열된 멀티 터치스크린 장치에 대하여 설명하였으나, 발신 소자 또는 수신 소자를 연속적으로 구동하는 방식이 아닌, 연속 배열된 발신 소자 및 수신 소자가 소정의 시간 간격을 두고 인접하는 발신 소자 및 수신 소자가 교대로 터치 측정신호를 발신하고 수신하도록 하는 방법이 가능하다.
즉, 임의의 시간 t에서는 짝수 번째
Figure PCTKR2013002382-appb-I000005
또는 홀수 번째
Figure PCTKR2013002382-appb-I000006
발신 소자가 터치 측정 신호를 발신하도록 하고, 소정의 시간 간격 후인 t+d의 시간에서는 교대로 홀수 번째
Figure PCTKR2013002382-appb-I000007
또는 짝수 번째
Figure PCTKR2013002382-appb-I000008
발신 소자가 터치 측정 신호를 발신하도록 한다.
수신 소자 역시 상기와 같이 임의의 시간 t에서는 짝수 번째 또는 홀수 번째 수신 소자가 신호를 수신하도록 하고, 소정의 시간 간격 후인 t+d의 시간에서는 교대로 홀수 번째 또는 짝수 번째 수신 소자가 신호를 수신하도록 한다.
도 10은 본 발명에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 특정 터치 수발신 모듈이 고장인 경우 터치 지점을 인식하는 원리를 설명하기 위한 다른 도면이다. 일반적으로 적외선 수발신 소자가 불량이 발생하면 터치 유무를 판단할 수 없다. 그럼으로 이 같은 소자 고장에 의한 신호 측정이 불가능을 해결하기 위해서, 도면 8의 S706에서 도면 10에서와 같이 k번째 수발신 소자가 고장인 경우, 즉 Xmax(k)=0와 Ymax(k)=0인 경우, Nx(k)=Nx(k-1)와 같이 Nx(k), Ny(k)를 각각 Nx(k-1), Ny(k-1)값으로 대체하여 좌표를 계산함으로써, 고장에 의한 터치스크린의 오동작을 방지할 수 있다.
다음은, 매트릭스 형식으로 배치된 터치스크린에서 멀티 좌표의 허상들을 제거하기 위해 도 11과 같이 발신 소자의 발신각 경로에서 물체 유무를 판단하고 제3의 좌표를 측정하여 허상을 제거하는 방법을 기술한다. 허상 제거 방법은 도 8의 S715 단계에서 처리한다.
도 12에서 k+d 번째 발신 소자에서 터치 측정 신호가 발신되면, 발신된 터치 측정신호를 수신하는 수신소자는 k번째가 되도록 빗각으로 스캔하여 X(k)를 측정한다.
마찬가지로 k번째 발신 소자에서 터치 측정 신호가 발신되면, 이 방사 적외선이 측정하는 수신소자는 k+d 번째가 되도록 빗각으로 스캔하여 X(k+d)를 측정한다.
이 경우, 도 12에서 X축을 기준으로 둔각 기울기 스캔시 예로서, n번째, n+1 번째 터치 물체의 기울기 스캔에 의한 좌표 측정을 통한 Y축 물체의 위치 값을 y(n), y(n+1)(도 12에 yT(n), yT+1(n)이라 도시되어 있다)할 때 각각 하기의 수학식 11과 12에 의하여 구하여진다.
수학식 11
Figure PCTKR2013002382-appb-M000011
(여기서 k는 X축의 n번째 물체의 위치에 의해서 적외선 경로가 가려지는 영역에서 중심센서의 인덱스를 의미한다.)
수학식 12
Figure PCTKR2013002382-appb-M000012
(여기서 j는 X축의 n+1번째 물체의 위치에 의해서 적외선 경로가 가려지는 영역에서 중심센서의 인덱스를 의미한다, WT=S/d이고 S는 X축의 해상도이며, d는 빗각으로 스캔할 때 빗각의 각도를 결정하는 거리를 의미한다.)
허상(Ghost Image)를 제거하기 위해서는 다음과 같은 단계를 통해 실현된다.
여기서, 허상이 발생하는 원인은 복수인 터치 물체의 존재여부를 직각 스캔방식으로 측정하기 때문이며, 반면에 복수 터치 물체라도 빗각 스캔하는 경우에는 이론상 허상이 발생하지 않고 실체 터치 물체만 수신 소자에 측정되는 점에 유의하여야 한다.
그러므로 허상을 제거하기위해 ①수신소자는 발신소자로부터 직각으로 다중 터치물체를 스캔한다. 이 때 ②수신소자는 실제 터치 물체는 물론 그 허상까지 포함하여 직교좌표로서 측정된다. 다음으로 수신소자는 발신소자로부터 실제 발신된 적외선을 빗각(예각 또는 둔각)으로 스캔한다. 이 때 수신소자는 허상 좌표는 측정되지 않고 실제 터치 물체만이 좌표로서 측정된다. ③위에서 직각 스캔으로 측정된 실물 좌표 및 허상 좌표를 빗각으로 스캔한 것으로 가정한 가상의 빗각 스캔 좌표로 환산한다. 이는 실제 빗각 스캔으로 측정된 좌표와 동일레벨에서 대비하기 위한 목적에서 환산한 것이다. ④따라서 상기 가상의 빗각 스캔 환산 좌표와 상기 실제 빗각 스캔으로 측정된 좌표를 비교하여, 이 중 일치하지 않는 좌표를 허상으로 판단한다. ⑤결국 허상으로 판단한 좌표는 제어부에서 제거된다.
도 12는 수신소자가 터치물체를 직각으로 스캔한 다음에 예각, 또는 둔각 순으로 순차 연속 스캔하는 것을 보여주고 있다. 즉 직각, 예각 순으로 반복하여 스캔하거나 직각, 둔각 순으로 반복하여 스캔한다.
먼저 도 13의 상부 도면에서 먼저 수신소자는 발신 소자에서 방사상으로 발신된 적외선 신호를 직각으로 스캔하여 다 점 터치 영역의 X, Y좌표를 측정한다. 물체 A, C, D가 터치 면에 놓여있다면, 허상 B를 구분하지 못하는 상태로 A, B, C와 D의 직교 좌표를 측정하게 된다. 이는 X, Y축 발광부와 수광부 사이에서 적외선 신호가 직교하도록 방사되는데, 대각선으로 멀티 터치되는 경우 서로 다른 복수 터치 영역의 상호 작용으로 만들어지는 허상이 생성된다. 즉 X축에 2개를 Y축에 2개를 감지하여 결국 허상을 포함하여 4개의 터치신호를 발생 시킨다.
이것은 수신소자가 직각으로 스캔한 직교좌표[ x0(n), y0(m)]로서 이를 수학식 13, 14를 이용하여 가상의 빗각 스캔 좌표(XTC, YTC)로 환산한다. 직각 스캔 좌표는 허상을 포함하고 있으므로 이로부터 환산한 가상의 빗각 스캔 좌표(XTC, YTC) 역시 허상을 포함한 좌표이다. 도 13의 하단 도면이 이를 나타내고 있다.
여기서, XTC, YTC는 직각 스캔으로 측정되는 실상은 물론 허상의 직교좌표 를 가상의 빗각 스캔으로 환산한 것이다. 즉, 실제 빗각 스캔한 측정값이 아니고, 허상을 포함한 직각 스캔 값을, 허상이 측정되지 않은 실제 빗각 스캔 측정값과 동일 레벨에서 대비하기 위해 제어부가 산술식으로 환산한 터치 물체가 존재할 것으로 예상되는 가상의 좌표 값이란 점을 명확히 이해하여야 한다. 이는 직각 스캔에 의한 직교좌표[ x0(n), y0(m)]로 부터 가상의 빗각 스캔의 기울기에 비례하여 이격된 위치의 좌표로 환산된다. 즉 빗각 스캔시 XTC는 y0(m)과 YTC는 x0(n)과 선형관계에 있음을 이용해 환산한다.
수학식 13
Figure PCTKR2013002382-appb-M000013
수학식 14
Figure PCTKR2013002382-appb-M000014
(여기서 x0(n)과 y0(m) 은 허상을 포함한 직각 스캔시 측정된 직교좌표이다. Xc와 Yc는 사용된 터치 측정 신호 수신소자의 개수를 의미하고, d는 수신소자가 빗각 스캔시 발신소자와 이어지는 선이 만드는 기울기 인자로서 상수이다. n은 X축상의 터치 물체의 수이고, m은 Y축상의 터치물체의 수이다).
다음은 허상을 판단하는 방법을 구체적으로 설명한다.
터치 물체를 수신소자가 직각으로 실제 스캔한 때 측정된 좌표 영역[ x0(n)과 y0(m)]을 가상으로 빗각 스캔한 때도 터치 물체가 존재할 것으로 예상되는 영역인 빗각 환산 좌표(XTC, YTC), 즉 가상의 빗각 환산 좌표(XTC, YTC)와 터치 물체를 실제 빗각으로 측정된 좌표(XT, YT)와 거리 차이가 있거나 특정 임계값 이상일 경우 직교 좌표상에 허상이 존재할 것으로 판단하는 원리를 이용하여 허상을 제거한다.
앞서 설명한 바와 같이 도 13에서 직각 스캔의 경우 터치 물체가 3개(A, C, D)만 존재하여도 허상(B)을 포함하여 터치물체로서 4개의 직교좌표가 측정되는데, 이는 가상의 빗각 스캔 환산 좌표(XTC, YTC), 역시 X, Y축상의 터치물체 수로서 4개로 환산한다. 그러나 빗각(예각) 스캔시에는 실제 터치 물체로서 3개(A, C, D)만 존재하는 것으로 XT, YT 좌표를 측정한다. 그러므로 직각 스캔 측정으로부터 환산된 가상의 빗각 환산 좌표(4개)에서 예각 스캔하여 측정된 실제 좌표(3개)와 비교하여 거리 차이가 있는 허상 1개를 골라 낼 수 있다. 허상을 도출하는 산술식은 수학식 15 및 16에 의하여 계산된다.
수학식 15
Figure PCTKR2013002382-appb-M000015
수학식 16
Figure PCTKR2013002382-appb-M000016
(만일 Dxr(n), Dyr(n)이 특정한 한계 값보다 크면, 좌표는 허상에 해당하는 것으로 판단한다. 상기에서 특정한 한계 값은 사용한 적외선 수신소자 센서의 밀도에 따라 미리 결정된다. n은 예각 스캔에 의해서 측정된 실체 터치물체의 좌표의 개수이고, m은 직각 스캔에서 수학식 13, 14로 환산된 허상을 포함한 좌표의 개수이다)
한편 도 15에서와 같이 오른쪽 방향으로 빗각을 가지도록 즉, 터치 측정 신호가 수신 소자 하부면에 둔각을 가지도록 스캔하여 터치 영역의 좌표를 측정할 수 있다. 여기서 직각 스캔 좌표를 가상의 빗각 스캔(둔각) 환산 좌표(XTC, YTC)로 수학식 17 및 18로 변환하고, 이를 수학식 19, 20로 허상을 판단한다. 이는 수학식 13 내지 16이 예각 스캔인 것에 비해 둔각 스캔인 경우에 차이가 있을 뿐 나머지 이치는 동일한 것이다.
수학식 17
Figure PCTKR2013002382-appb-M000017
수학식 18
Figure PCTKR2013002382-appb-M000018
수학식 19
Figure PCTKR2013002382-appb-M000019
수학식 20
Figure PCTKR2013002382-appb-M000020
상기에서 도 14와 도 15의 빗각으로 스캔 하는 경우에, 발신 소자에서 방사상으로 송출되는 터치 측정 신호를 수신소자가 직각, 빗각(둔각 또는 예각) 순으로연속 스캔함에 주의하여야 한다. 이와 같이 직각 스캔으로 인해 발생된 허상을 빗각 스캔을 이용하여 허상을 제거할 수 있다.
또 다른 실시 형태를 설명한다.
일반적으로 대형 적외선 터치스크린은 여러 사람이 다수의 손가락으로 동시에 빠르게 여러 방향에서 다중 터치하고 있으므로 순간적이고 복합적인 동작에서 정밀하게 터치 물체를 감지하고 허상을 제거 하는데 어려움이 있었다.
그래서 도 12에 나타낸 바와 같이 하나의 발신 모듈에서 방사상으로 발신되는 측정신호를 수신모듈이 직각, 예각, 둔각 순서로 계속 반복하여 스캔하는 수신모듈 순차 스캔 방법을 제안한다. 반대로, 직각, 둔각, 예각 순서로 수신모듈이 측정신호를 스캔하더라도 복합적인 동작 형태의 다중 터치에 대응할 수 있다. 즉, 하나의 상기 발신 소자에 대하여 직각 및 빗각 위치에 나열된 복수의 상기 수신 소자들이 직각, 예각, 둔각 순으로 또는 직각, 둔각, 예각 순으로 상기 발신 소자를 향하여 터치물체를 순차 스캔하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치이다.
또한, 도 16에서와 같이 하나의 수신모듈에 복수의 발신 모듈이 순차적으로 측정신호를 발사하는 발신모듈 순차 스캔방법이 사용될 수도 있다. 이것 또한 직각, 예각, 둔각 순서로 또는 직각, 둔각, 예각 순서로 다수의 발신 모듈들이 하나의 수신모듈에 측정신호를 발사할 수 있다. 즉, 하나의 상기 수신 소자에 대하여 직각 및 빗각에 위치한 복수의 상기 발신 소자가 직각, 예각, 둔각 순으로 또는 직각, 둔각, 예각 순으로 상기 수신 소자를 향하여 순차 스캔하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치이다.
여기서 직각, 예각, 둔각으로 순차 발사한다고 하였지만 같은 도 16의 도시와 같이, 직각, 그리고 점진적으로 수신소자 하부면에 대하여 각도를 줄이거나 늘리는 순서로 발신모듈이 측정신호를 순차 발사 할 수 도 있다.
도 16은 먼저 발신 소자를 구비한 발신모듈인 A, B, C가 순차로 터치 측정신호를 발사한다. 따라서 터치 물체(a, b, c)가 없을 때 수신모듈(D)은 발신모듈 A, B, C의 측정신호를 모두 수신한다. 터치물체(b)만 존재할 때 발신모듈 A, B, C의 측정신호 중 B의 측정신호만 수신하지 못한다. 터치물체(a)만 존재할 때 발신모듈 A, B, C의 측정신호 중 A의 측정신호만 수신하지 못한다. 또한 터치물체(c)만 존재할 때 발신모듈 A, B, C의 측정신호 중 C의 측정신호는 수신하지 못한다. 이와 같이 수신모듈에서만 터치물체를 스캔하는 것이 아니라 발신 모듈에서도 터치물체를 다양한 방향에서 스캔하도록 하여 여러 방향에서 동시에 멀티 터치하는 물체를 용이하게 감지할 수 있다.
위에서, 하나의 발신 소자를 포함한 발신 모듈에서 나오는 적외선을 다양한 각도에 위치한 수신모듈이 순차 스캔하거나, 하나의 수신모듈에 대하여 다양한 각도의 발신모듈이 순차 스캔하는 것에 대하여 살펴보았다.
위에서 다수의 수신 모듈이 순차 스캔하는 경우와 다수의 발신 모듈이 순차 스캔하는 방법을 구분하였으나, 발신 모듈 순차 스캔 방법과 수신 모듈 순차 스캔방법을 병행하여 구성할 수도 있다. 이를 위해 복수의 수신 모듈이 예각, 둔각 등 빗각으로 하나의 발신신호를 순차 스캔할 때 k 발신모듈의 터치측정신호는 k+d번째 수신모듈에 빗각으로 스캔되는데, 반대로 발신 모듈이 둔각, 예각으로 순차 스캔할 때, k+d1번째 발신 모듈의 터치 측정신호가 k 수신모듈에 빗각으로 수신되도록 하여 신호가 서로 간섭하지 않도록 한다. 여기서 d는 빗각으로 스캔할 때 스캔하는 빗각의 각도를 결정하는 인자로 스캔하는 기울기의 정도를 나타낸 것인바 결국 수신 모듈 순차 스캔방법과 발신 모듈의 순차 스캔방법을 병행하는 경우에는 서로의 빗각의 각도, 즉 스캔 각도를 달리하는 것이 필요하다.
하나의 상기 발신 소자에 대하여 직각 및 빗각에 위치한 복수의 상기 수신 소자가 직각, 예각, 둔각 순으로 또는 직각, 둔각, 예각 순으로 상기 발신 소자를 향하여 터치물체를 순차 스캔하고, 및 하나의 상기 수신 소자에 대하여 직각 및 빗각에 위치한 복수의 상기 발신 소자가 직각, 예각, 둔각 순으로 또는 직각, 둔각, 예각 순으로 상기 수신 소자를 향하여 순차 스캔하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치를 제공한다.
이와 같이 수신 모듈의 순차 스캔과 발신 모듈의 순차 스캔방법을 병행하는 경우에는 X, Y축의 측정신호인 적외선이 형성하는 매트릭스 배열의 스캔 밀도가 더욱 높아지고, 결국 스캔 속도를 향상시켜 복잡한 터치물체의 동작을 빠르게 감지할 수 있다. 또한 다양한 각도에서 스캔하므로 허상의 발생을 더욱 방지하여 정밀한 터치를 할 수 있다.
다음은 제3 실시에를 설명한다.
도 17에 따른 멀티 터치스크린 장치에서 터치 측정 신호 발신부(1160)에서 송출되는 터치 측정 신호는 터치 측정 신호 발신부(1160)에서 소정의 각도로 방사상으로 송출되고 미리 정의된 예각, 직각, 둔각에 위치한 3개의 터치 측정 신호 수신부(1140)에서 상기 터치 측정 신호를 동시에 측정하도록 한다. 여기서 소정의 개수 단위로 터치 측정 신호 수신부(1140)를 모듈화한 후 수신부 모듈(A, B, C)을 소정 개수 단위로 묶어 수신부 모듈 그룹부(1110)가 되도록 한다.
한편 터치 측정 신호 발신부(1160) 역시 소정 개수의 터치 측정 신호 발신부(1160)를 묶어 발신부 그룹부(1120)를 구성한다.
수신부 모듈 A, B, C는 각각 하나의 수신부 모듈 신호 변환부(1131, 1132, 1133)에 의해 각 수신부 모듈에 포한된 터치 측정 신호 수신부(1140)에서 수신된 터치 측정 신호를 전압 신호로 변환한다.
상기 수신부 모듈 A, B, C에는 각각 아날로그 신호인 전압 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부(1150)가 각각 연결되어 제어부에 디지털 값으로 변환된 터치 위치 측정 신호의 수신 값을 출력한다.
한편 도면에는 미도시되어 있으나 발신 구동 클럭부는 상기 발신부 그룹부(1120)에 포함된 동일한 인덱스의 터치 측정 신호 발신부(1160)가 동시에 구동되도록 발신부 구동 클럭(1180)을 출력한다.
상기 발신 구동 클럭부의 구동 클럭(1180)은 발신부 드라이버(1170)에 공급되어 터치 측정 신호 발신부(1160)를 구동하여 터치 측정 신호가 소정의 각도로 방사상으로 송출되도록 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제3 실시예에 따른 멀티 터치 스크린장치의 동작을 도 18을 참고하여 설명한다.
터치 측정 신호 수신부 전체를 소정 개수로 묶어 수신부 모듈 A, B, C로 나누고 상기 A, B, C 묶인 수신부 모듈을 다시 하나의 수신부 모듈 그룹부 N과 N+1로 구성되고, 터치 측정 신호 발신부 역시 소정 개수로 묶어 발신부 그룹부 RN과 RN+1로 구성됨은 상기에서 설명한 바와 같다.
발신 구동 클럭부의 구동 클럭, CLK가 발신부 드라이버에 공급되면 발신부 드라이버는 구동 클럭에 의해 지정된 각각의 발신부 그룹부(RN과 RN+1)의 동일 인덱스의 발신부 즉, RN(n)과 RN+1(n)에서 예각의 터치 측정 신호(R2), 직각의 터치 측정 신호(R1) 및 둔각의 터치 측정 신호(R3)가 포함된 터치측정 신호가 방사상으로 동시에 송출된다.
이때 하나의 발신부 그룹부의 터치 측정 신호 발신부에서 방사상으로 송출되는 터치 측정신호는 상기 수신부 모듈(A, B, C)을 구성하는 터치 측정 신호 수신부에 수신되는데 제어부는 하나의 발신부에서 방사되는 터치 측정 신호 중 미리 정해진 소정의 각도 즉, 둔각, 직각, 예각에 위치에 있는 수신부에서 수신되는 터치 측정 신호로 터치의 좌표 또는 지름을 연산한다.
즉, 발신부 RN(n)에서 송출되는 터치 측정 신호 중 상기 발신부 RN(n)에 대해 예각의 위치에 있는 A모듈의 터치 측정 신호 수신부에서 수신되는 터치 측정 신호와 직각의 위치에 있는 B모듈의 터치 측정 신호 수신부에서 수신되는 터치 측정 신호와 둔각의 위치에 있는 C모듈의 터치 측정 신호 수신부에서 수신되는 터치 측정 신호만을 가지고 제어부는 터치 측정 신호로 터치의 좌표 또는 지름을 연산한다.
상기의 방식에 의해 각 수신부에 의해 수신된 터치 측정 신호는 상기 제 1실시예 및 제2 실시 예에서 설명한 것과 같이 수학식 1 내지 수학식 20, 수학식 A, B에 의하여 터치 위치를 측정한다.
상기와 같은 방식에 따라 본 발명의 제3 실시예는 발신부 그룹부별(RN, RN+1) 동일 인덱스를 가지는 터치 측정 신호 발신부에서 터치 측정 신호가 동시에 송출되고 터치 측정 신호 수신부 역시 수신부 모듈(A, B, C)별로 적어도 하나의 터치 측정 신호가 수신되므로 더 빠르게 터치 위치를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 터치 위치를 더 정확하게 측정할 수 있게 되어 터치 위치가 빠르게 변화되더라고 이를 빠르고 정확하게 측정할 수 있게 된다.
도 19는 본 발명의 인접 수신부 모듈그룹부에서 수신부 모듈이 서로 연동되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 19에서 보는 바와 같이 본 발명의 인접한 발신부 그룹부(1330, 1340)의 터치 측정 신호 발신부에서 송출되는 터치 측정신호 중 예각의 터치 측정 신호는 인접한 수신부 모듈 그룹부(1310, 1320)의 수신부 모듈(1311~1313, 1321~1323) 내의 터치 측정 신호 수신부에서 수신될 수 있으므로 어떠한 발신부 그룹부(1330, 1340)의 터치 측정 신호 발신부에서 터치 측정 신호가 송출되는지에 무관하게 수신부 모듈 그룹부(1310, 1320)의 일부의 수신부 모듈은 적어도 터치 측정 신호를 수신할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기의 예에서 수신부를 그룹화한 예를 A, B, C의 세개의 예에 대해서 설명하였으나, 전체 수신부를 소정 개수로 단위로 그룹화하는 경우 하나의 수신부 모듈 그룹부 내에 N개의 수신부 모듈이 포함되도록 할 수 있다.
또한 상기의 예에서 수신부 모듈 그룹부는 2개를 예시하였으나, 구성에 따라 2 이상의 수신부 모듈 그룹부가 되도록 할 수 있다.
구체적으로 전체 수신부를 M개의 수신부 모듈 그룹부로 분할하고 하나의 수신부 모듈 그룹부를 N개의 수신부 모듈로 분할하며 하나의 수신부 모듈에는 C개의 수신부가 포함되도록 할 수 있다. 이에 따라 X축의 전체 수신부의 개수를 X라 하면 X = N ×M ×C가 성립한다.
본원발명은 핸드폰, 모니터, TV, 게임기 등의 디스플레이 관련분야에서 사용 가능하다.

Claims (27)

  1. 터치 측정 신호를 대향하는 수신 소자들에 방사상으로 발신하는 발신 소자를 포함하는 X축 발신 모듈;
    상기 발신 모듈에서 발신된 터치 측정신호를 직각, 빗각 순으로 순차 수신하는 수신 소자를 포함하는 X축 수신 모듈;
    Y축 발신 모듈과 Y축 수신모듈 없이,
    상기 X축 수신 모듈에서 수신된 터치 측정 신호만으로 터치 영역의 x, y 좌표를 연산하는 제어부; 및
    사용자로부터 터치 입력을 입력받는 터치 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 영역의 x 좌표는 X축 발신 모듈에서 발신된 직각 터치 측정신호의 경로를 방해하는 터치영역에 대응하는 X축 수신모듈이 수신하는 신호에 기초하여 연산하고,
    터치 영역의 y좌표는 X축 발신 모듈에서 발신된 빗각 터치 측정신호의 경로를 방해하는 터치영역에 대응하는 X축 수신모듈이 수신하는 신호에 기초하여 연산하는 제어부인 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치 영역의 y 좌표는 수학식
    Figure PCTKR2013002382-appb-I000009
    또는
    Figure PCTKR2013002382-appb-I000010
    에 의해 연산되는 제어부인 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
    (여기서 y(n)은 직각 및 빗각 측정신호로 측정된 x축 좌표로부터 환산된 y축 직교 좌표이다. x0(n)은 직각 터치신호로 측정된 n번째 위치한 물체의 x축 직교좌표이다. xt(n)은 빗각 터치신호로 측정된 n번째 위치한 물체의 x축 빗각 좌표이다. 여기서 빗각 신호가 둔각 스캔인 경우 xt ≥ x0이고, 예각 스캔인 경우 x0 ≥ xt이다.)
    (여기서 G는 임의의 상수 또는 스케일링 상수로서,
    Figure PCTKR2013002382-appb-I000011
    의 관계로 결정된다. W는 Y축의 논리적인 해상도, 즉빗각 발사신호시 나타나는 최대 좌표 점의 터치영역으로 인한 터치의 맨 끝점에 해당하는 xe(n) 좌표의 논리적인 가상 해상도 값이다.)
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부에서, 직각 및 빗각 측정신호의 경로를 방해하는 터치 영역의 x 좌표[x0(n), xt(n)]는 수신된 터치신호의 크기를 정규화한 터치 측정신호 측정값에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정규화된 터치신호 측정값 중에서 제1기준값(Tlower)보다 큰 값은 터치 측정신호의 경로방해가 있는 것으로 판단하여 터치 영역의 좌표[x0(n), xt(n)]를 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정규화된 터치 측정신호의 측정값 중에서 소정의 제1기준값(Tlower)보다 작은 경우에 아래 W가 0이 아니면 터치 패널의 눌림이 존재하는 것으로 판단하여 터치영역의 좌표[x0(n), xt(n)]와 지름[d(n)]을 계산하여 조건에 부합하는 좌표의 유효성을 확인하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
    (여기서, W=S(화면 최대 해상도)/N 또는 M(수평 또는 수직축에 배열된 발신소자의 개수).
  7. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    k번째 수신 또는 발신 소자가 고장인 경우,
    k번째 터치 측정 신호의 측정값은 k-1번째 터치 측정 신호의 측정값으로 대체하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  8. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발신소자와 상기 수신소자의 쌍이 같은 축상에 서로 교대로 엇갈리게 배치되어 스캔하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  9. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발신소자 및 수신소자는 소정의 시간 간격을 두고 인접하는 발신소자 및 수신소자와 교대로 터치 신호를 발신하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  10. 터치 측정 신호를 송출하는 발신 소자를 포함하는 발신 모듈; 상기 발신 모듈에서 송출된 상기 터치 측정 신호를 수신하는 수신 소자를 포함하는 수신 모듈; 상기 수신 모듈에서 수신된 터치 측정 신호로부터 터치 영역의 좌표를 연산하는 제어부; 및 사용자로부터 터치 입력을 입력받는 터치 패널을 포함하는 멀티 터치스크린 장치에 있어서,
    하나의 상기 발신 소자에 대하여 직각 및 빗각으로 대향하고 있는 복수의 상기 수신 소자들이 직각, 예각, 둔각 순으로 또는 직각, 둔각, 예각 순으로 상기 적외선 발신 소자를 향하여 터치물체들을 순차 스캔하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  11. 터치 측정 신호를 송출하는 발신 소자를 포함하는 발신 모듈; 상기 발신 모듈에서 송출된 상기 터치 측정 신호를 수신하는 수신 소자를 포함하는 수신 모듈; 상기 수신 모듈에서 수신된 터치 측정 신호로부터 터치 영역의 좌표를 연산하는 제어부; 및 사용자로부터 터치 입력을 입력받는 터치 패널을 포함하는 멀티 터치스크린 장치에 있어서,
    하나의 상기 수신 소자에 대하여 직각 및 빗각으로 대향하고 있는 복수의 적외선 발신 소자 들이 직각, 예각, 둔각 순으로 또는 직각, 둔각, 예각 순으로 상기 하나의 수신 소자를 향하여 터치 물체들을 순차 스캔하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  12. 터치 측정 신호를 송출하는 발신 소자를 포함하는 발신 모듈; 상기 발신 모듈에서 송출된 상기 터치 측정 신호를 수신하는 수신 소자를 포함하는 수신 모듈; 상기 수신 모듈에서 수신된 터치 측정 신호로부터 터치 영역의 좌표를 연산하는 제어부; 및 사용자로부터 터치 입력을 입력받는 터치 패널을 포함하는 멀티 터치스크린 장치에 있어서,
    하나의 상기 발신 소자에 대하여 직각 및 빗각으로 대향하고 있는 복수의 상기 수신 소자들이 직각, 예각, 둔각 순으로 또는 직각, 둔각, 예각 순으로 상기 하나의 적외선을 발신하는 발신소자를 향하여 터치물체를 순차 스캔하고, 및
    상기 하나의 수신 소자에 대하여 직각 및 빗각으로 대향하고 있는 복수의 상기 발신 소자들이 직각, 예각, 둔각 순으로 또는 직각, 둔각, 예각 순으로 상기 하나의 수신 소자를 향하여 순차 스캔하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 수신소자들이 터치 물체를 순차 스캔하는 경우의 스캔 각도와, 동시에 복수의 상기 발신소자들이 터치 물체를 스캔하는 경우의 스캔 각도를 서로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  14. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부에서, 터치 영역의 좌표는 수신된 터치신호의 크기를 정규화한 터치신호 측정값에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  15. 제14항 있어서,
    상기 정규화된 터치신호 측정값 중에서 제1기준값(Tlower)보다 큰 값은 터치 측정신호의 경로방해가 있는 것으로 판단하여 터치 영역의 좌표를 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 정규화된 터치 측정신호의 측정값 중에서 소정의 제1기준값(Tlower)보다 작은 경우에 아래 W가 0이 아니면 터치 패널의 눌림이 존재하는 것으로 판단하여 터치영역의 좌표와 지름을 계산하여 조건에 부합하는 좌표의 유효성을 확인하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
    (여기서, W=S(화면 최대 해상도)/N 또는 M(수평 또는 수직축에 배열된 발신소자의 개수).
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 제1기준값(Tlower)는 좌표의 유효성으로서, 터치영역의 확률밀도 함수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  18. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 측정된 터치 물체에 대한 허상 여부를 판단함에 있어,
    터치 물체의 직각, 빗각(예각 또는 둔각) 순서로 순차 스캔한 측정 좌표에 기초하여 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제어부는 측정된 터치 물체에 대한 허상 여부를 판단함에 있어,
    터치 물체의 직각 스캔 측정 좌표[ x0(n)과 y0(m) ]를 가상의 빗각 스캔 환산좌표(XTC, YTC)로 환산한 좌표에 기초하여 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제어부는 측정된 터치 물체에 대한 허상 여부를,
    가상의 빗각스캔 환산좌표(XTC, YTC)와 빗각(예각 또는 둔각)으로 측정한 빗각스캔 좌표(XT, YT)와의 거리 차이에 기초하여 계산하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  21. 제20항에서,
    상기 제어부는 상기 거리차이를 수학식
    Figure PCTKR2013002382-appb-I000012
    ,
    Figure PCTKR2013002382-appb-I000013
    에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
    (n은 예각 또는 둔각스캔에 의해서 측정된 실체 터치물체의 좌표의 개수이고, m은 직각 스캔에서 수학식 13, 14로 환산된 허상을 포함한 좌표의 개수이다.)
  22. 제19항에서
    상기 제어부는 가상의 빗각 스캔 환산좌표(XTC, YTC)를 수학식
    Figure PCTKR2013002382-appb-I000014
    ,
    Figure PCTKR2013002382-appb-I000015
    에 의해서,
    연산하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
    (여기서 x0(n)과 y0(m)은 허상을 포함한 직각 스캔시 측정된 직교좌표이다. Xc와 Yc는 사용된 터치 측정 신호 수신소자의 개수를 의미하고, d는 수신소자가 빗각 스캔시 발신소자와 이어지는 선이 만드는 기울기 인자로서 상수이다. n은 X축상의 터치 물체의 수이고, m은 Y축상의 터치물체의 수이다).
  23. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    k번째 수신 또는 발신 소자가 고장인 경우,
    k번째 터치 측정 신호의 측정값은 k-1번째 터치 측정 신호의 측정값으로 대체하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  24. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발신소자와 상기 수신소자의 쌍이 같은 축상에 서로 교대로 엇갈리게 배치되어 스캔하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  25. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발신소자 및 수신소자는 소정의 시간 간격을 두고 인접하는 발신소자 및 수신소자와 교대로 터치 신호를 발신하고 수신하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  26. X축 수신모듈 그룹부를 향하여 방사상으로 연속된 터치 측정 신호를 발신하는 터치 측정 신호 발신모듈을 그룹화한 X축 발신모듈 그룹부;
    상기 X축 발신모듈 그룹부에서 발신되는 측정신호를 직각, 예각 및 둔각의 위치에서 각각 X축 수신모듈별로 동시에 수신하도록 적어도 3개 이상인 다수의 수신 모듈을 구비한 X축 수신모듈 그룹부;
    상기 X축 발신모듈 그룹부에 포함된 동일한 인덱스의 X축 터치 측정 신호 발신모듈이 동시에 구동되도록 구동 클럭을 제공하는 X축 발신부 구동 클럭부;
    Y축 발신모듈 그룹부와 Y축 수신모듈 그룹부 없이,
    상기 X축 수신모듈 그룹부에서 수신된 터치 측정 신호만으로 터치 영역의 x, y 좌표를 연산하는 제어부; 및
    사용자로부터 터치 입력을 입력받는 터치 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    터치 영역의 x 좌표는 X축 발신모듈 그룹부에서 발신된 직각 터치 측정신호의 경로를 방해하는 터치영역에 대응하는 X축 수신모듈 그룹부의 수신신호를 측정하는 것에 기초하여 연산하고,
    터치 영역의 y좌표는 X축 발신모듈 그룹부에서 발신된 예각 또는 둔각 터치 측정신호의 경로를 방해하는 터치영역에 대응하는 X축 수신모듈 그룹부가 수신하는 신호에 기초하여 계산하는 제어부인 것을 특징으로 하는 멀티 터치스크린 장치.
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