JP6518339B2 - タッチ圧力を感知するタッチ入力装置の感度補正方法及びコンピュータ読取可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
本発明は、タッチ圧力を感知するタッチ入力装置の感度補正方法及びコンピュータ判読可能な記録媒体に関するもので、より詳しくは、タッチセンサパネルに対するタッチ圧力感度を均一に補正することができる、タッチ圧力を感知するタッチ入力装置の感度補正方法及びこれを遂行するプログラムを記録したコンピュータ判読可能な記録媒体に関する。
ボタン（button）、キー（key）、ジョイスティック（joystick）、タッチスクリーンなどのコンピューティングシステムを操作するための多様な種類の入力装置が開発及び用いられている。その中のタッチスクリーンは、操作の容易性、製品の小型化、製造工程の単純化などの多様な利点を有していて、最も大きい注目を受けている。
タッチスクリーンは、タッチ−感応表面（touch-sensitive surface）を備えた透明なパネルであり得るタッチセンサパネル（touch sensor panel）を含むタッチ入力装置のタッチ表面を構成することができる。このようなタッチセンサパネルは、タッチスクリーンの前面に付着され、タッチ−感応表面がタッチスクリーンを覆うことができる。ユーザは指などでタッチスクリーンをタッチしてコンピューティングシステムを操作することができる。これにより、コンピューティングシステムは、タッチスクリーンに対するタッチの有無及びタッチ位置を認識し、演算を遂行してユーザの意図に応じた動作を遂行する。
一方、操作の便宜性を高めるために、タッチ圧力まで感知する装置に対する必要性が台頭し、これに対する研究が進められているが、タッチ圧力を感知する場合には、ディスプレイ表面において均一な感度でタッチ圧力を感知することができないという問題がある。さらに、製造工程や製造環境の差によって、製造された製品ごとに相違した感度を示し得るため、これを補完するためのタッチ入力装置の感度補正が必要である。
本発明は上述した問題点を勘案して案出されたもので、本発明の目的は、タッチ圧力を感知するタッチ入力装置として、ディスプレイの全面において均一な感度でタッチ圧力が感知されるように、タッチ入力装置のタッチ圧力感度を補正することができるタッチ圧力を感知するタッチ入力装置の感度補正方法及びコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することにある。
前記目的を達成するための本発明による感度補正方法は、タッチ圧力を感知するタッチ入力装置の感度補正方法であって、複数のセットのタッチ入力装置に対し、タッチ入力装置に備えられたタッチセンサパネルに複数のポイントを定義し、前記複数のポイントに圧力を印加して静電容量の変化量を検出する段階と、前記検出した静電容量の変化量に基づいて、ポイント別の静電容量の変化量に対するローデータを、各セットごとに生成する段階と、各セット内の最大値を抽出し、前記最大値でセット内のデータ値を割って、各セットごとに小数値データを生成する段階と、前記各セットの小数値データに基づいて、ポイント別の平均値を算出する段階と、前記ポイント別の平均値に基づいて、前記タッチセンサパネルの全てのポイントに対する平均値を計算して、代表値データを生成する段階と、前記代表値データに基づいてバランス係数を算出する段階と、前記算出されたバランス係数を用いて、前記タッチ入力装置のタッチ圧力感度を補正する段階と、を含む。
また、前記補正する段階において補正された前記タッチ入力装置で検出される静電容量の変化量を後述する数式３〜７の数式でキャリブレーションする段階、をさらに含み得る。
また、前記ローデータを生成する段階は、前記定義された複数のポイントで測定されたフレームデータの中からサチュレーションされた区間に該当するフレームの平均値を計算し、該当ポイントの静電容量の変化量に決定することができる。
また、前記代表値データを算出する段階は、前記複数のポイントの平均値に基づいて、前記定義された複数のポイント以外の任意のポイントに対して補間することにより、前記任意のポイントに対する平均値を算出することができる。
また、前記定義された複数のポイントに印加される圧力は、８００ｇ ８ｐｈｉによって加えられる圧力であり得る。
また、前記複数のポイントは、横５個、縦９個の配列を有する４５個のポイントで構成され得る。
また、前記バランス係数を算出する段階は、前記代表値データに所定の係数Ａを掛けてバランス係数を算出することができる。
一方、前記目的を達成するための本発明による、タッチ圧力を感知するタッチ入力装置の感度補正方法は、前記タッチ入力装置に印加される圧力による静電容量の変化量を検出する段階と、前記検出された静電容量の変化量を後述する数式３〜数式７の何れか一つの数式でキャリブレーションする段階と、を含み得る。
一方、前記目的を達成するための本発明によるコンピュータ読取可能な記録媒体は、前記感度補正方法を実行するプログラムを記録することができる。
本発明による入力装置の感度補正方法及びコンピュータ読取可能な記録媒体によれば、ディスプレイの全面において均一な感度でタッチ圧力が感知されるようにタッチ入力装置の感度を補正できるようになる。
後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示として示す添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施するのに十分なように詳細に説明される。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互に排他的である必要はないことが理解されなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造及び特性は、一実施形態に関連して本発明の精神及び範囲を外れないながらも、他の実施形態で具現されてもよい。また、それぞれの開示された実施形態内の個別の構成要素の位置又は配置は、本発明の精神及び範囲を外れないながらも、変更されてもよいことが理解されなければならない。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味として取ろうとするのではなく、本発明の範囲は、適切に説明されるならば、その請求項が主張するのと均等なすべての範囲とともに添付された請求項によってのみ限定される。図面において類似の参照符号は様々な側面にわたって同一又は類似の機能を指し示す。
図１は、本発明の感度補正方法が適用されるタッチ入力装置の構成を示す概略図である。
図１を参照すると、本発明のタッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎ及び複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含み、前記タッチセンサパネル１００の動作のために前記複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに駆動信号を印加する駆動部１２０、及びタッチセンサパネル１００のタッチ表面に対するタッチにより変化する静電容量の変化量に対する情報を含む感知信号を受信し、タッチ及びタッチ位置を検出する感知部１１０を含んでもよい。
図１に示されたように、タッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとを含んでもよい。図１においては、タッチセンサパネル１００の複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとが直交アレイを構成することが示されているが、本発明はこれに限定されず、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとが対角線、同心円、３次元ランダム配列などをはじめとする任意の数の次元、及びこの応用配列を有するようにすることができる。ここで、ｎ及びｍは、量の整数として互いに同じか、あるいは異なる値を有してもよく、大きさも互いに相違してもよい。
図１に示されたように、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、それぞれ互いに交差するように配列されてもよい。駆動電極ＴＸは、第１軸方向に延びた複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎを含み、受信電極ＲＸは、第１軸方向と交差する第２軸方向に延びた複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含んでもよい。
本発明の一構成であるタッチセンサパネル１００において、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、互いに同一の層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、絶縁膜（図示せず）の同一の面に形成されてもよい。また、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、互いに異なる層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、一つの絶縁膜（図示せず）の両面にそれぞれ形成されてもよく、又は複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎは第１絶縁膜（図示せず）の一面に、そして複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは前記第１絶縁膜と異なる第２絶縁膜（図示せず）の一面上に形成されてもよい。
複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、透明伝導性物質（例えば、酸化スズ（ＳｎＯ２）及び酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）等からなるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＡＴＯ（Antimony Tin Oxide））等から形成されてもよい。しかし、これは単に例示に過ぎず、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、他の透明伝導性物質または不透明伝導性物質から形成されてもよい。例えば、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、銀インク（silver ink）、銅（copper）又は炭素ナノチューブ（CNT：Carbon Nanotube）のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成されてもよい。また、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、メタルメッシュ（metal mesh）で具現されるか、あるいは銀ナノ（nano silver）物質で構成されてもよい。
本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００の一構成である駆動部１２０は、駆動信号を駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに印加することができる。本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００において、駆動信号は、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで順次一度に一つの駆動電極に対して印加されてもよい。このような駆動信号の印加は、再度反復して成されてもよい。これは単に例示に過ぎず、実施形態により多数の駆動電極に駆動信号が同時に印加されてもよい。
感知部１１０は、受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを介して駆動信号が印加された駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとの間に生成された静電容量Ｃｍ：１０１に関する情報を含む感知信号を受信することにより、タッチの有無及びタッチ位置を検出することができる。例えば、感知信号は、駆動電極ＴＸに印加された駆動信号が駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間に生成された静電容量Ｃｍ：１０１によってカップリングされた信号であってもよい。
このように、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで印加された駆動信号を受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを介して感知する過程は、タッチセンサパネル１００をスキャン（scan）すると指称すことができる。
例えば、感知部１１０は、それぞれの受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとスイッチを介して連結された受信機（図示せず）を含んで構成されてもよい。前記スイッチは、該受信電極ＲＸの信号を感知する時間区間にオン（on）になって受信電極ＲＸから感知信号が受信機で感知され得るようにする。受信機は、増幅器（図示せず）及び増幅器の負（−）入力端と増幅器の出力端との間、すなわち帰還経路に結合された帰還キャパシタを含んで構成されてもよい。この時、増幅器の正（＋）入力端は、グランド（ground）に接続されてもよい。また、受信機は、帰還キャパシタと並列に連結されるリセットスイッチをさらに含んでもよい。リセットスイッチは、受信機によって遂行される電流から電圧への変換をリセットすることができる。増幅器の負入力端は、該受信電極ＲＸと連結されて静電容量Ｃｍ：１０１に対する情報を含む電流信号を受信した後、積分して電圧に変換することができる。感知部１１０は、受信機を介して積分されたデータをデジタルデータに変換するＡＤＣ（図示せず：analog to digital converter）をさらに含んでもよい。その後、デジタルデータはプロセッサ（図示せず）に入力され、タッチセンサパネル１００に対するタッチ情報を取得するように処理されてもよい。感知部１１０は受信機とともに、ＡＤＣ及びプロセッサを含んで構成されてもよい。
制御部１３０は、駆動部１２０と感知部１１０の動作を制御する機能を遂行することができる。例えば、制御部１３０は、駆動制御信号を生成した後、駆動部１２０に伝達して駆動信号が所定時間にあらかじめ設定された駆動電極ＴＸに印加されるようにすることができる。また、制御部１３０は、感知制御信号を生成した後、感知部１１０に伝達して感知部１１０が所定時間にあらかじめ設定された受信電極ＲＸから感知信号の入力を受けて、あらかじめ設定された機能を遂行するようにすることができる。
図１において、駆動部１２０及び感知部１１０は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００のタッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及びタッチ位置を検出することができるタッチ検出装置（図示せず）を構成することができる。本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００は制御部１３をさらに含んでもよい。本発明の一実施形態においては、タッチセンサパネル１００を含むタッチ入力装置１０００において、タッチセンシング回路であるタッチセンシングＩＣ（touch sensing Integrated Circuit）上に集積されて具現されてもよい。タッチセンサパネル１００に含まれた駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、例えば伝導性トレース（conductive trace）及び／又は回路基板上に印刷された伝導性パターン（conductive pattern）等を介してタッチセンシングＩＣに含まれた駆動部１２０及び感知部１１０に連結されてもよい。
以上で詳しく見たように、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸの交差地点ごとに所定値の静電容量Ｃが生成され、指のような客体がタッチセンサパネル１００に近接する場合、このような静電容量の値が変更され得る。図１において、前記静電容量は、相互静電容量Ｃｍを表わすことができる。このような電気的特性を感知部１１０で感知し、タッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及び／又はタッチ位置を感知することができる。例えば、第１軸と第２軸とからなる２次元平面からなるタッチセンサパネル１００の表面に対するタッチの有無及び／又はその位置を感知することができる。
より具体的に、タッチセンサパネル１００に対するタッチが生じる時、駆動信号が印加された駆動電極ＴＸを検出することによって、タッチの第２軸方向の位置を検出することができる。これと同様に、タッチセンサパネル１００に対するタッチの際に受信電極ＲＸを介して受信された受信信号から静電容量の変化を検出することによって、タッチの第１軸方向の位置を検出することができる。
以上で、タッチセンサパネル１００として相互静電容量方式のタッチセンサパネルが詳細に説明されたが、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチの有無及びタッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００は、前述の方法以外の自己静電容量方式、表面静電容量方式、プロジェクテッド（projected）静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式（SAW：surface acoustic wave）、赤外線（infrared）方式、光学的イメージング方式（optical imaging）、分散信号方式（dispersive signal technology）、音声パルス認識（acoustic pulse recognition）方式等の任意のタッチセンシング方式を用いて具現されてもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００は、ディスプレイモジュール２００の外部又は内部に位置し得る。
本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイモジュール２００は、液晶表示装置（LCD：Liquid Crystal Display）であってもよく、この時、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、及びＴＮ（Twisted Nematic）方式のいずれの方式のディスプレイパネルであっても構わない。また、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイモジュール２００は、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、有機発光表示装置（Organic Light Emitting Diode：OLED）等に含まれたディスプレイパネルであってもよい。これにより、ユーザは、ディスプレイパネルに表示された画面を視覚的に確認しつつタッチ表面にタッチを遂行し、入力行為を遂行することができる。
この時、ディスプレイモジュール２００は、タッチ入力装置１０００の作動のためのメインボード（main board）上の中央処理ユニットであるＣＰＵ（central processing unit）又はＡＰ（application processor）等から入力を受けて、ディスプレイパネルに所望する内容をディスプレイするようにする制御回路を含んでもよい。
この時、ディスプレイパネル２００の作動のための制御回路は、ディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ（graphic controller IC）、及びその他のディスプレイパネル２００の作動に必要な回路を含んでもよい。
図２は、本発明の一実施形態による感度補正方法が適用される、タッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成されたタッチ入力装置の断面図である。
ディスプレイモジュール２００を含むタッチ入力装置１０００において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００及び圧力検出モジュール４００は、ディスプレイモジュール２００の前面に付着されてもよい。これにより、ディスプレイモジュール２００のディスプレイスクリーンを保護し、タッチセンサパネル１００のタッチ検出の感度を高めることができる。
この時、圧力検出モジュール４００は、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００と別個に動作することもできるところ、例えば、圧力検出モジュール４００は、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００と独立して圧力のみを検出するように構成されてもよい。また、圧力検出モジュール４００は、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００と結合してタッチ圧力を検出するように構成されてもよい。例えば、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００に含まれた駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのうちの少なくとも一つの電極は、タッチ圧力を検出するのに用いられてもよい。
図２において、圧力検出モジュール４００は、タッチセンサパネル１００と結合してタッチ圧力を検出することができる場合を例示する。図２において、圧力検出モジュール４００は、前記タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間を離隔させるスペーサ層４２０を含む。圧力検出モジュール４００は、スペーサ層４２０を介してタッチセンサパネル１００と離隔された基準電位層を含んでもよい。この時、ディスプレイモジュール２００は基準電位層として機能することができる。
基準電位層は、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間に生成された静電容量１０１に変化を引き起こすことができるようにする任意の電位を有し得る。例えば、基準電位層は、グランド電位を有するグランド層であってもよい。基準電位層は、ディスプレイモジュール２００のグランド層であってもよい。この時、基準電位層は、タッチセンサパネル１００の２次元平面と平行した平面を有してもよい。
図２に示されたように、タッチセンサパネル１００と基準電位層であるディスプレイモジュール２００は、離隔されて位置する。この時、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００の接着方法の相違により、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間のスペーサ層４２０はエアギャップ（air gap）で具現されてもよい。
この時、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００を固定するために両面接着テープ（DAT：Double Adhesive Tape）４３０が用いられてもよい。例えば、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００はそれぞれの面積が重なった形態であり、タッチセンサパネル１００とタッチセンサパネル２００のそれぞれの端領域において両面接着テープ４３０を介して二つの層が接着されるものの、残りの領域においてタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００が所定の距離ｄで離隔されてもよい。
一般的に、タッチセンサパネル１００の撓み無しにタッチ表面をタッチする場合でも、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の静電容量１０１：Ｃｍが変化する。すなわち、タッチセンサパネル１００に対するタッチ時に相互静電容量Ｃｍ：１０１が基本相互静電容量に比べて減少し得る。これは、指のような導体である客体がタッチセンサパネル１００に近接した場合、客体がグランドＧＮＤの役割をして、相互静電容量Ｃｍ：１０１のフリンジング静電容量（fringing capacitance）が客体に吸収されるためである。基本相互静電容量は、タッチセンサパネル１００に対するタッチがない場合に駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の相互静電容量の値である。
タッチセンサパネル１００のタッチ表面である上部表面を客体でタッチ時に圧力が加えられた場合、タッチセンサパネル１００が撓み得る。この時、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の相互静電容量１０１：Ｃｍの値はさらに減少し得る。これは、タッチセンサパネル１００が撓んでタッチセンサパネル１００と基準電位層との間の距離が減少することによって、前記相互静電容量１０１：Ｃｍのフリンジング静電容量が客体だけでなく基準電位層にも吸収されるためである。タッチの客体が不導体である場合には、相互静電容量Ｃｍの変化は単純にタッチセンサパネル１００と基準電位層との間の距離変化にのみ起因し得る。
以上で詳しく見てみたように、ディスプレイモジュール２００上にタッチセンサパネル１００及び圧力検出モジュール４００を含んでタッチ入力装置１０００を構成することにより、タッチ位置だけでなくタッチ圧力を同時に検出することができる。
しかし、図２に示されたように、タッチセンサパネル１００だけでなく圧力検出モジュール４００までディスプレイモジュール２００の上部に配置させる場合、ディスプレイモジュールのディスプレイ特性が低下する問題点が発生する。特に、ディスプレイモジュール２００の上部にエアギャップ４２０を含む場合に、ディスプレイモジュールの視認性及び光透過率が低下し得る。
したがって、このような問題点が発生することを防止するために、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間にエアギャップを配置せずに、ＯＣＡ（Optically Clear Adhesive）のような接着剤でタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００とが完全ラミネーション（lamination）されてもよい。
図１及び図２と関連した前記説明においては、タッチ位置及びタッチ圧力検出の原理を説明するために、本発明の一実施形態による感度補正方法が適用されるタッチ入力装置１０００の構成を特定して説明したが、本発明による感度補正方法は、タッチ圧力が可能なタッチ入力装置であれば、図１及び図２に示された構造と異なる構造を有するタッチ入力装置にも適用可能である。
以下では、タッチ圧力を感知するタッチ入力装置の感度補正方法について詳細に説明することにする。
本発明の一実施形態によるタッチ圧力を感知するタッチ入力装置の感度補正方法は、バランス（balance）過程とキャリブレーション（calibration）過程を含む。
まず、バランス過程を説明する。バランス過程は、複数のタッチ入力装置のセット（set）内の位置別の偏差を均一にさせるための過程で、１セットの最終量産前のＤＶＴ段階で約２０〜２００個のサンプルを用いて進めることができる。
バランス過程は、後述する４つの段階、すなわち、（１）ローデータ測定、（２）平均値算出、（３）最大値比の比率計算、（４）補間（interpolation）からなる。もちろん、この中のいずれか一つの過程が省略されてもよく、その他の別の過程が含まれてもよい。
（１）から（４）の過程がすべて進められれば、各ノード別の０〜２５５個の８ビット領域（8bit range）のバランス係数が取得され、バランス係数をタッチ入力装置に適用することにより、タッチ入力装置のタッチセンサパネルの感度を均等に補正することになる。
まず、ローデータを取得するための過程がなされる。本説明では、横５個×縦９個からなる、合計４５個のポイント（point）を８００ｇ ８ｐｈｉの重りを用いて測定する。
ポイントの個数と関連し、５インチ（inch）を基準として横３個×縦５個のポイントで測定して取得されたバランス係数を適用する場合、ポイントとポイントとの間が線形的（linear）でない。
また、４５個より多い個数のポイントでバランス過程を進めれば、隣接するポイントが互いに重なるようになり、バランス係数を補間する時、どんなノード（node）から出た値なのかを確認するのが難しくなる。したがって、本発明では、横５個×縦９個からなる、合計４５個のポイント（point）を用いる。
ただし、タッチセンサパネルの大きさにより、ポイントの個数がさらに多かったり又は少なかったりする。これは、タッチセンサパネルの大きさと各セットの状態に応じて適切に選択され得るだろう。
一方、８００ｇ、８ｐｈｉの重りを用いて圧力を加えることは、人の人差し指を最適にモデリングするためである。ただし、押圧する力や指の大きさが人ごとに異なるため、重りの重さや半径も異なって設定されてもよい。
合計４５個のポイントに、８００ｇ ８ｐｈｉの重りを用いて、位置別の圧力に対する静電容量の変化量、すなわち、ローデータを生成するために、キーライフテスター（key life tester）やムサシ（MUSASHI）のような装置を用いることができる。
４５個のポイントに８００ｇ ８ｐｈｉの重りで圧力を印加し、各ポイントにおける静電容量の変化量を検出する。静電容量の変化量の検出は、上で説明したところと同じである。
静電容量の変化量のデータを算出する過程は、各ポイントで測定されたフレームデータ（frame data）を確認し、時間別の静電容量の変化量を検出した後、十分にサチュレーション（saturation）した区間を探し、その領域内においてＮ個（Ｎは自然数）のフレームを平均して、そのポイントの静電容量の変化量を求める。
図３は、１個のポイントにおけるフレームデータ及びサチュレーションされた区間を示す。ｘ軸は時間を示し、ｙ軸は各フレーム（frame）で検出された静電容量の変化量を示す。ここで、時間の単位は１単位当たり５ｍｓ程度であってもよいが、これに限定されず、他の値に変更されてもよい。
図３は、１個のポイントにおけるフレームデータ及びサチュレーションされた区間を示す。ｘ軸は時間を示し、ｙ軸は各フレーム（frame）で検出された静電容量の変化量を示す。ここで、時間の単位は１単位当たり５ｍｓ程度であってもよいが、これに限定されず、他の値に変更されてもよい。
図３のグラフでは、６１．５ｓ（12295*5ms）以後の区間Ｓでサチュレーションしたことが分かる。Ｓ区間に属した５個のフレームの平均を算出すれば、該ポイントの静電容量の変化量が決定される。
フレームデータを用いて、ポイントそれぞれの静電容量の変化量の値を決定するようになれば、ジッター（jitter）による測定誤差を減少させることができる。この時、静電容量の変化量を決定するための平均値を算出するのに用いられるフレームの個数は、２０〜１００個が好ましい。上のような方式で、すべてのポイントに対する平均値を求め、合計４５個のポイントのフレーム平均値データを生成する。
フレーム平均値データが生成されれば、セット内の最大値（max）で割って０〜１の範囲の小数に換算する。この過程が終われば、０〜１の範囲の各セット別の４５ポイント データを取得する。
図４は、フレーム平均値データを、セット内の最大値で割って小数に換算した、４５ポイントに対するセット別の小数値データを示す。図４において、各列はセット名（set1、set2、set3・・・）を示し、各行はポイント（p1、p2、p3、・・・、p45）を示す。
図４に示されたセット別のデータは、ポイント別に平均値が算出される。すなわち、第１ポイント（p1）の平均値は、すべてのセットにおける第１ポイント値を足した後、セットの個数で割って算出される。
同様に、第２ポイント（p2）の平均値は、すべてのセットにおける第２ポイント値を足した後、セットの個数で割って算出される。
このように、第４５ポイント（p45）の平均値まで算出すれば、一つの代表値データが生成される。すなわち、代表値データは、すべてのセットにおけるポイント別の平均値を含む。
上の説明において、セット内で最大値比の比率を計算する理由は、各セットが代表値に反映される比率を同一にするためである。バランス過程は、各セットの位置別の偏差を減らすことに目的がある。したがって、各セット間の差は大きく重要ではないが、セット内の位置別の差は重要である。これを確認するために、最大値比の比率を計算することになる。
最大値比の比率を計算する過程が省略されてもよいが、この場合、最大値が３０００であるが５００の静電容量の変化量が検出される位置と、最大値が１０,０００であるが５００の静電容量の変化量が検出される位置とを同一であると判断して、平均値が計算されるので、位置別の偏差を減らしことが難しくなる。すなわち、最大値比の比率を計算することになれば、位置別の偏差を効果的に減らすことができるようになる。
上の過程まで成されれば、０〜１の範囲の４５ポイント代表値データが取得される。代表値データは０〜２５５の値を有するノード別のバランス係数を求めるのに用いられる。ここで、ノードは、図５のそれぞれのセルを意味する。すなわち、図５の全体セルをタッチセンサパネル面と見た時、同一の位置にそれぞれのノードが対応し得る。
４５ポイントで測定された値をノード別に補間し、ノード別に測定された値に変える。この時、駆動電極Ｔｘと受信電極Ｒｘのピッチ（pitch）を用いて測定されたポイントに該当するノードに、各ポイントのデータを持ってくる。
図５において、Ｙ領域は４５個のポイントが対応し、下の数式１を用いて、図５のＢ領域に含まれたノードに該当する値を算出する。図５にはＹ領域、Ｂ領域、Ｇ領域及びＯ領域が示されているが、Ｙ領域は４５ポイントに対応するノードが含まれる領域、Ｂ領域はＹ領域のノードの間に存在するノードが含まれる領域、Ｇ領域はＹ領域とＢ領域のノードと間近に隣接し、Ｙ領域及びＢ領域を囲むノードが含まれる領域、Ｏ領域はＧ領域の外に位置する残りのノードを含む領域を意味する。
Ｏ領域に対してはＧ領域の値と同一の値を有するようにする。Ｏ領域に対する値をこのような方式で満たすのは、最小値（min）と最大値（max）の差を減らすためである。
もし、数式２で２分の１を適用せずに、Ｏ領域まで拡張すれば、傾きによって異なるが、負数が出るかもしれないため、このような方式でＯ領域まで拡張することは難しい。また、負数が出ないとしても、全体データにおいて最小値と最大値の差が大きいかもしれない。そのような場合、ローデータにおいて端部分の誤差が大きくなり、バランス係数があまりに大きかったり又は小さかったりする結果を産むことになる。したがって、小さい力でもサチュレーションして捨てたり、又は、あまりに鈍感に適用されて強く押圧しても反応しない現象が生じることになる。
レゾリューション問題もあり得る。バランス過程は、基本的に最小値を基準としてバランスが成されるように設計される。バランス過程では、バランスが成される値の基準が決まる。この時、最大値を基準とするならば、それ以上である値に１以下の係数を掛けて、図６の（２）のようなグラフになるだろう。もし、その間の値を基準とするならば、（１）と（２）のグラフの間に直線で示されることになるだろう。
最大値を基準としてバランスが成されない理由は、レゾリューション問題のためであるが、ここでいうレゾリューションとは、重さ別の静電容量の変化量に対するレゾリューションをいう。実際の静電容量の変化量で表示される重さ別のデータは、図７の通りである。
すなわち、一つの圧力、例えば、８００ｇの重さによる圧力に対応するデータだけを見る時には、図６のようなグラフになるが、０〜８００ｇの重さによる圧力に対応するデータを共に表示すれば、積分された値を有するので、図７のような２次元図形で示されることになる。
これを考慮すれば、図６の（１）と（２）のグラフは大きい差を有することが分かる。その理由は、バランス過程がアナログ（analog）的に進まずに、デジタル（digital）的に進むため、（１）と（２）のグラフにおいて密度差が生じるためである。
（１）のグラフのように、最大値を基準としてバランス過程を進める場合、最小値部分において無い部分を満たさなければならないので、重さ別の静電容量の変化量において密度が浅くなり、１、３、５、７、９のように進む密度が浅いデータを作って、レゾリューション（resolution）が低くなる結果を産む。
逆に最小値を基準としてバランス過程を進める場合、密度が高まることになり、０．８、１．６、２．４、３．２、４．０のように進むデータが最大値部分で作られることになる。この場合には、詳しく表現されるだけで、問題点はない。
しかし、再び初めに戻って最小値と最大値の差が非常に大きくなれば、最大値のデータが必要以上にあまりに細かくなり、キャリブレーション過程を介して消失するデータが生じることになる。したがって、最小値と最大値の差が非常に大きい場合には、レゾリューションが損害を被ることになる。
これを勘案し、上で説明したような補間過程が遂行されるわけである。
０〜１の範囲のノード別の代表値（図５参照）の全体ノード値に係数Ａを掛けて０〜２５５の範囲を有するようにすれば、最終的にノード別のバランス係数が取得される。この時、ノード別のバランス係数を取得するための、前記０〜２５５の範囲は、他の範囲の値を有してもよい。例えば、０〜１の範囲あるいは０〜６５５３５の範囲などに設定されてもよい。これと関連し、本発明は特定の範囲に限定されない。
具体的に、下で説明する図８のバランス係数データは、図５の各ノード値の逆数に係数Ａを掛けて取得されたデータとして、係数Ａは８．４を取って計算された。
図８は、最終的に完成された、すべてのノードのバランス係数を示すデータである。図８のバランス係数をタッチセンサパネルに適用すれば、すべてのノードにおいて均等な感度を図ることができる。
図９は、バランス過程が成される前のノード別の感度とバランス過程が成された後のノード別の感度とを比較するグラフである。ｘ軸はタッチセンサパネル上の位置（各ポイント又はノード）を示し、ｙ軸は静電容量の変化量の値である。また、点線で表示されたグラフは、バランスが成される前のデータに基づいたグラフであり、実線で表示されたグラフは、バランスが成された後のデータに基づいたグラフである。
図９に示されたように、バランス前にはタッチセンサパネルの各位置ごとに異なる感度を有したが、バランス後（実線）には全位置で均等な感度を有するようになった。
上で説明したバランス過程が完了すると、続けてキャリブレーション過程が進められる。
キャリブレーションは、単純に掛け算を通じて成されてもよい。すなわち、タッチセンサパネルの全てのポイントで測定された静電容量の変化量の値に特定係数を掛けて値を一定に合わせる方式のキャリブレーションが成されてもよく、この時、下の数式３が用いられる。
この時、バランス過程においてはサンプルの平均でバランスを遂行するため、単純に掛け算を用いてキャリブレーションする場合、下のような問題点があり得る。図１０は、そのような問題点を説明するためのグラフであり、上の数式３を適用した位置別の重さに応じた静電容量の変化量を示す。
図１０において、ｘ軸は圧力（重さに応じた圧力）を示し、ｙ軸は静電容量の変化量を示す。
キャリブレーション以前に所定の圧力（８００ｇにより加えられる圧力）を印加して検出された静電容量の変化量が３個のポイント（ａ、ｂ、ｃ）でそれぞれ１００、２００、３００だったとすると、平均値である２００を基準として残りの二ポイントの差は±１００になる。
これを１０倍である２０００を基準として掛け算方式のキャリブレーションを遂行したと仮定すると、各ポイントに対するグラフの傾きが移動し（ａ’、ｂ’、ｃ’）、この時のＺ値はそれぞれ１０００、２０００、３０００になり、平均値である２０００を基準として残りの二ポイントを見た時、その差は±１０００とはるかに大きくなる。これを補完する必要があり、その方法として二つの方式を用いることができる。
第１に、目標値（target）をキャリブレーション前の値より低く定義することである。例えば、上の説明で、２００の２分の１である１００を基準としてキャリブレーションするならば、５０、１００、１５０になり、±５０になって感度がさらに向上する。しかし、この場合には、最も低い静電容量の変化量を示すセットの静電容量の変化量より目標値が低くなってこそ意味があり、この時には非常に低い値でキャリブレーションが成されることになり、ノイズに脆弱になる問題点がある。
第２に、それぞれのセットに相違したバランス係数を適用する方法である。しかし、同一の値を適用して位置別の偏差を減らすというバランス過程の本来の趣旨を外れることになり、セットそれぞれの位置別のデータが必要になるので、量産過程で非常に多くのポイントを穿孔しなければならないという問題点がある。
これを解消するために、本発明ではキャリブレーションを遂行するにあたって、単純に掛け算形式でない、足し算方式のキャリブレーションを提示する。この時、下の数式４を用いることができる。
図１１は、足し算方式のキャリブレーションが適用されたグラフである。図１１に示されたように、足し算方式のキャリブレーションを用いると、グラフの傾きをそのまま維持したまま目標値に近く移動させることができる。
例えば、キャリブレーション以前の所定の圧力（８００ｇにより加えられる圧力）を印加して検出された静電容量の変化量が３個のポイントでそれぞれ１００、２００、３００だったとすると、平均値である２００を基準とした残りの二ポイントの差は±１００になる。
この時、足し算方式のキャリブレーションを遂行したと仮定すると、Ｚ値はそれぞれ１９００、２０００、２１００になるので、±１００の差をそのまま維持する。したがって、上のような問題点を解消できるようになる。
また、本発明に用いられるキャリブレーションは、掛け算方式を補完する方式として、掛け算と足し算の長所を混合したハイブリッド方式を提示する。この時、下の数式５を用いることができる。
数式５を用いた、ハイブリッド方式のキャリブレーションを適用する場合を図１２に示した。図１２に示されたように、静電容量の変化量が目標値以下である時には、掛け算方式のキャリブレーションが適用され、目標値以上である時には、足し算方式のキャリブレーションが適用される。
さらに、図１３は、３個の位置点でハイブリッド方式のキャリブレーションが遂行された結果を示すグラフである。
図１３に示されたように、キャリブレーション前の所定の圧力（８００ｇにより印加された圧力）を印加して検出された静電容量の変化量が３個の位置点でそれぞれ１００、２００、３００とすると、平均値である２００を基準として残りの二ポイントの差は±１００になる。
もし、ハイブリッド方式のキャリブレーションを遂行したと仮定すると、キャリブレーション後のＺ値はそれぞれ１０００、２０００、２１００になる。すなわち、ポイントの間でさらに小さい差を示すことになり、特に、目標値より小さい値に対しても、高い圧力（８００ｇ以上の重さで印加される圧力）のデータでは中間値である２０００を超えることになって足し算方式に切り換えられるので、静電容量の変化量の差が減ることになる。
また、ハイブリッド方式のキャリブレーションを用いれば、大きい力を加えた時、位置別の差が敏感に感知されるので、ユーザは感度補正がうまく成されたと感じることになる。
一方、目標値がキャリブレーション前の中心ポイントで感知された静電容量の変化量より小さい場合には、問題になり得る。一般的な場合であれば、目標値を中心ポイントの静電容量の変化量より大きく設定することになるが、そうでない場合もあり得る。
図１４は、目標値が中心ポイントの静電容量の変化量より小さい時、ハイブリッド方式のキャリブレーションを適用したグラフである。図１４に示されたように、低い圧力（５００ｇ未満の重さで加えた圧力）では、圧力を感知できない領域（dead zone）が生じることになる。これを補完するために、本発明では下の数式６を用いることができる。
すなわち、目標値が中心ポイントの静電容量の変化量より大きい場合にはハイブリッド方式のキャリブレーションが用いられ、目標値が中心ポイントの静電容量の変化量より小さければ、掛け算方式のキャリブレーションが用いられる。
さらに、本発明では、人ごとに力の調節が異なるという点を勘案し、オフセット値を設定して全ての人が類似の感度を感じられるようにする。この時は、下の数式７が用いることができる。
前記数式７を用いれば、上で説明した足し算方式のキャリブレーションで生じ得るオフセット問題を解決することができる効果を有する。
ここで、数式７のオフセット値（Offset）は、非常に弱い力が加えられた時を前提とするもので、全体の５〜１０％程度の値を想定することができる。すなわち、表示される圧力値が０〜６５５３５であれば、その５〜１０％である３２７７〜６５５３の値を想定することができる。もちろん、本発明が前記値に限定されるわけではなく、他の実施形態では相違した方式でオフセット値を設定することができる。
一方、本発明は、上述した感度補正方法に含まれた各段階を実行するプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体の形態で具現されてもよい。
すなわち、本発明の一実施形態による記録媒体に記録されたプログラムによって、バランス過程とキャリブレーション過程のうちの少なくとも一つが成されてもよい。
前記コンピュータで読取可能な記録媒体に記録されるプログラム命令語は、本発明のために特別に設計されて構成されたものであるか、あるいはコンピュータソフトウェア分野の当業者に公知されて使用可能なものであってもよい。
コンピュータで読取可能な記録媒体は、ハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスク（floptical disk）のような磁気−光媒体（magneto-optical media）、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令語を格納して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含んでもよい。
プログラム命令語は、コンパイラによって作られるような機械語コードだけでなく、インタープリタなどを使用してコンピュータによって実行され得る高級言語コードなどを含んでもよい。
前記ハードウェア装置は、本発明による処理を実行するために、一つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成されてもよく、その逆も同様である。
以上において、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の一つの実施形態に含まれ、必ずしも一つの実施形態にのみ限定される訳ではない。さらに、各実施形態において例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野における通常の知識を有する者によって、他の実施形態に対しても組み合わせ又は変形されて実施可能である。したがって、このような組み合わせや変形に関係した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきであろう。
また、以上において、実施形態を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎず、本発明を限定する訳ではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性を外れない範囲で、以上に例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施形態に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の特許請求の範囲において規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきであろう。
１００ タッチセンサパネル
１１０ 感知部
１２０ 駆動部
１３０ 制御部
２００ ディスプレイモジュール
１０００ タッチ入力装置
１１０ 感知部
１２０ 駆動部
１３０ 制御部
２００ ディスプレイモジュール
１０００ タッチ入力装置
Claims (12)
- タッチ圧力を感知するタッチ入力装置の感度補正方法であって、
複数のタッチ入力装置のセットそれぞれに備えられたタッチセンサパネルに定義された複数のポイントに同一の圧力を印加して静電容量の変化量を検出する段階と、
前記検出した静電容量の変化量に基づいて、前記定義されたポイントの静電容量の変化量に対するローデータを、各セットごとに生成する段階と、
前記各セットごとに生成された前記ローデータに基づいて、前記定義された複数のポイント別の平均値を算出する段階と、
前記複数のポイント別の平均値に基づいて、前記タッチセンサパネルの全体ポイントに対応する値を算出し、代表値データを生成する段階と、
前記代表値データに基づいてバランス係数を算出する段階と、
前記バランス係数をタッチ入力装置のタッチセンサパネルに適用して前記タッチ入力装置のタッチ圧力感度を補正するキャリブレーション段階と、を含む、感度補正方法。 - 前記補正する段階において補正された前記タッチ入力装置で検出される静電容量の変化量を下の数式でキャリブレーションする段階、をさらに含む、請求項１に記載の感度補正方法。
（Ｚ：該当ポイントのキャリブレーション後の値、Diffsum：キャリブレーション前の該当ポイントで検出された静電容量の変化量、Target：目標値、Center800g diff：キャリブレーション前の中心ポイント（前記タッチセンサパネルの中心に位置するポイント）で検出された静電容量の変化量） - 前記補正する段階において補正された前記タッチ入力装置で検出される静電容量の変化量を下の数式でキャリブレーションする段階、をさらに含む、請求項１に記載の感度補正方法。
（Ｚ：該当ポイントのキャリブレーション後の値、Diffsum：キャリブレーション前の該当ポイントで検出された静電容量の変化量、Target：目標値、Center800g diff：キャリブレーション前の中心ポイント（前記タッチセンサパネルの中心に位置するポイント）で検出された静電容量の変化量） - 前記補正する段階において補正された前記タッチ入力装置で検出される静電容量の変化量を下の数式でキャリブレーションする段階、をさらに含む、請求項１に記載の感度補正方法。
（Ｚ：該当ポイントのキャリブレーション後の値、Diffsum：キャリブレーション前の該当ポイントで検出された静電容量の変化量、Target：目標値、Center800g diff：キャリブレーション前の中心ポイント（前記タッチセンサパネルの中心に位置するポイント）で検出された静電容量の変化量） - 前記補正する段階において補正された前記タッチ入力装置で検出される静電容量の変化量を下の数式でキャリブレーションする段階、をさらに含む、請求項１に記載の感度補正方法。
（Ｚ：該当ポイントのキャリブレーション後の値、Diffsum：キャリブレーション前の該当ポイントで検出された静電容量の変化量、Target：目標値、Center800g diff：キャリブレーション前の中心ポイント（前記タッチセンサパネルの中心に位置するポイント）で検出された静電容量の変化量） - 前記補正する段階において補正された前記タッチ入力装置で検出される静電容量の変化量を下の数式でキャリブレーションする段階、をさらに含む、請求項１に記載の感度補正方法。
（Ｚ：該当ポイントのキャリブレーション後の値、Diffsum：キャリブレーション前の該当ポイントで検出された静電容量の変化量、Target：目標値、Center800g diff：キャリブレーション前の中心ポイント（前記タッチセンサパネルの中心に位置するポイント）で検出された静電容量の変化量、Offset：オフセット値） - 前記ローデータを生成する段階は、
前記定義された複数のポイントで測定されたフレームデータの中からサチュレーションされた区間に該当するフレームの平均値を計算し、該当ポイントの静電容量の変化量に決定する、請求項１に記載の感度補正方法。 - 前記代表値データを算出する段階は、
前記定義された複数のポイントの平均値に基づいて、前記複数のポイント以外の任意のポイントに対して補間することにより、前記任意のポイントに対する平均値を算出する、請求項１に記載の感度補正方法。 - 前記定義された複数のポイントに印加される圧力は、８００ｇ ８ｐｈｉによって加えられる圧力である、請求項１に記載の感度補正方法。
- 前記定義された複数のポイントは、横５個、縦９個の配列を有する４５個のポイントで構成される、請求項１に記載の感度補正方法。
- 前記バランス係数を算出する段階は、前記代表値データに所定の係数Ａを掛けてバランス係数を算出する、請求項１に記載の感度補正方法。
- 請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載された感度補正方法を実行するプログラムを記録した、コンピュータ読取可能な記録媒体。
Applications Claiming Priority (3)
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