KR101637900B1 - 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치 - Google Patents

터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치 Download PDF

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Abstract

터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법은 터치 입력 장치가 터치 패널을 통해 터치 입력을 감지하는 단계, 상기 터치 입력 장치가 상기 터치 패널 상에서 상기 터치 입력의 위치를 결정하는 단계, 상기 터치 입력 장치가 상기 터치 입력에 따른 압력의 세기에 대응하는 정전 용량의 변화 정도를 측정하는 단계 및 상기 터치 입력 장치가 상기 터치 입력의 위치에 따라 상기 압력의 세기를 보정하는 단계를 포함한다.

Description

터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치{CORRECTING METHOD FOR INTENSITY OF PRESSURE ON TOUCH INPUT APPARATUS BASED ON TOUCH POSITION AND TOUCH INPUT APPARATUS FOR SENSING INTENSITY OF PRESSURE BY TOUCH INPUT}
이하 설명하는 기술은 터치 입력의 압력 크기를 보정하는 기법에 관한 것이다.
스마트폰 등의 시장확대와 함께 다양한 터치 입력 장치가 등장하고 있다. 터치 입력 장치는 일반적으로 터치 입력의 유무 및 터치 입력의 위치를 입력 명령으로 사용한다. 나아가 최근 터치 입력 장치는 터치의 압력의 세기(터치의 강도)를 새로운 입력 명령의 유형으로 사용하기 시작했다.
한국공개특허 제10-2014-0017351호
터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치는 기구적 구조의 한계로 터치 위치에 따라 압력의 세기를 다르게 인식할 수 있다. 이하 설명하는 기술은 터치 입력 장치에서 터치 위치에 관계 없이 균일하게 압력의 세기를 감지하는 기법을 제공하고자 한다.
터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법은 터치 입력 장치가 터치 패널을 통해 터치 입력을 감지하는 단계, 상기 터치 입력 장치가 상기 터치 패널 상에서 상기 터치 입력의 위치를 결정하는 단계, 상기 터치 입력 장치가 상기 터치 입력에 따른 압력의 세기에 대응하는 정전 용량의 변화 정도를 측정하는 단계 및 상기 터치 입력 장치가 상기 터치 입력의 위치에 따라 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 단계를 포함한다.
터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치는 제1 절연막 상에 형성되고, 상기 제1 절연막에 평행한 방향으로 연장되는 제1 전극을 포함하는 제1 전극층, 제2 절연막 상에 형성되고, 상기 제2 절연막에 평행한 방향으로 연장되는 제2 전극을 포함하는 제2 전극층, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 위치하는 스페이서층 및 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량의 변화량을 측정하고, 터치 입력의 위치에 따라 상기 정전 용량의 변화량을 보정하는 컨트롤러 회로를 포함한다.
다른 측면에서 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치는 제1 절연막 상에 형성되고, 상기 제1 절연막에 평행한 방향으로 연장되는 제1 전극을 포함하는 제1 전극층, 전도성 금속 재질이고, 상기 제1 전극층에 평행한 방향으로 연장되는 금속층, 상기 제1 전극층과 상기 금속층 사이에 위치하는 스페이서층 및 상기 제1 전극층과 상기 금속층 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량의 변화량을 측정하고, 터치 입력의 위치에 따라 상기 정전 용량의 변화량을 보정하는 컨트롤러 회로를 포함한다.
이하 설명하는 기술은 동일한 세기의 압력으로 터치하는 경우 터치 위치에 따른 편차 없이 균일한 터치 인터페이스를 사용자에게 제공한다.
도 1은 터치 입력 장치의 단면도에 대한 예이다.
도 2는 도 1의 제1 전극 및 제2 전극에 대한 평면도의 예이다.
도 3은 터치 압력 패널의 단면도에 대한 예이다.
도 4는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치의 구성을 도시한 블록도의 예이다.
도 5는 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법에 대한 순서도의 예이다.
도 6은 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법에 대한 순서도의 다른 예이다.
도 7은 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 예이다.
도 8은 터치 입력 장치에서 따라 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 다른 예이다.
도 9는 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 또 다른 예이다.
도 10은 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 또 다른 예이다.
도 11은 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 또 다른 예이다.
도 12는 전극 패턴을 갖는 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 예이다.
도 13은 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 또 다른 예이다.
도 14는 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 또 다른 예이다.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하 설명하는 터치 입력 장치는 종래의 터치 입력의 세기(압력의 세기)까지 인식할 수 있는 장치이다. 이하 설명하는 터치 입력 장치는 종전 터치 입력 장치와 같이 터치의 유무 내지 터치의 위치를 결정하는 구성을 포함할 수 있다. 이하 종래 터치의 유무 내지 터치의 위치를 결정하는 구성을 터치 패널이라고 명명한다. 터치 패널은 터치를 감지하기 위한 전극층(터치 센서), 전극층에 신호를 인가하는 구동 회로 및 구동 회로를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 의미이다. 터치 패널은 정전방식, 저항막 방식(감압 방식) 등 다양한 방식이 사용될 수 있다. 스마트폰과 같은 장치에서는 주로 정전 방식을 많이 사용한다. 정전 방식은 대부분 투영형(PCAP, Projected Capacitive)을 사용한다. PCAP 방식은 자체 정전 용량을 이용하는 방식(Self-Capacitive)과 상호 정전 용량을 이용하는 방식(Mutual-Capacitive)으로 구분된다.
이하 설명하는 기술에서 터치 패널은 다양한 방식을 사용할 수 있다. 이하 설명하는 기술은 터치 압력의 세기의 정도를 측정하는 터치 입력 장치에 관한 것이다. 따라서, 이하 종래의 터치 패널에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하에서는 도면을 참조하면서 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법에 관하여 구체적으로 설명하겠다. 도 1은 터치 입력 장치(100)의 단면도에 대한 예이다. 도 1에서는 구동 회로, 제어회로 등을 도시하지 않았다.
도 1은 터치 입력 장치(100)에서 터치 압력의 세기를 측정하기 위한 기본적인 구성을 도시한 예이다. 도 1에서는 터치 입력 장치(100)에 주요 구성만을 도시한 것으로 디스플레이 패널은 도시하지 않았다. 도 1을 살펴보면 터치 입력 장치(100)는 터치 패널(110), 제1 전극층(120), 스페이서층(130) 및 제2 전극층(140)을 구비한다.
터치 패널(110)은 사용자의 터치 입력의 유무 및 터치 입력의 위치를 감지한다.
제1 전극층(120)은 터치 패널(110)의 아래에 위치한다. 제1 전극층(120)은 제1 절연막(121) 및 제1 전극(125)을 구비한다. 제1 절연막(121)은 전류가 전도되지 않는 절연 물질로 구성된다. 제1 절연막(121)은 PET(Polyethylene terephthalate)과 같은 플라스틱 재질의 얇은 투명 필름(film)으로 이루어 질 수 있다. 제1 전극(125)는 일례로 일체로 형성된 1개의 전극을 포함할 수 있다. 제1 전극(125)은 다른 예로 일 방향(제1 방향)으로 형성된 복수의 전극을 포함할 수 있다. 제1 전극(125)는 전류가 전도되는 물질로 구성된다. 제1 전극(125)는 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 균일한 두께의 투명 전도막(ITO: Indium Tin Oxide), 은잉크(silver ink), 구리(copper) 또는 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
제2 전극층(140)은 제1 전극층(120)의 아래에 위치한다. 제2 전극층(140)은 제2 절연막(141) 및 제2 전극(145)을 구비한다. 제2 절연막(141)은 전류가 전도되지 않는 절연 물질로 구성된다. 제2 절연막(141)은 PET(Polyethylene terephthalate)과 같은 플라스틱 재질의 얇은 투명 필름(film)으로 이루어 질 수 있다. 제2 전극(145)는 일례로 일체로 형성된 1개의 전극을 포함할 수 있다. 제2 전극(145)은 다른 예로 제1 방향과 다른 방향(제2 방향)으로 형성된 복수의 전극을 포함할 수 있다. 제2 전극(145)는 전류가 전도되는 물질로 구성된다. 제2 전극(145)는 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 균일한 두께의 투명 전도막(ITO: Indium Tin Oxide), 은잉크(silver ink), 구리(copper) 또는 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
스페이서층(130)은 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이에 위치한다. 스페이서층(130)는 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이에 일정한 공간을 확보하기 위한 구성이다. 스페이서층(130)은 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140)을 지지하는 내부 격벽(131)을 포함할 수 있다. 스페이서층(130)은 유전체(dielectric substance)로 채워질 수 있다. 유전체는 오픈 셀 발포제(open cell foam), 젤(gel), 경결합 중합체(lightly linked polymer) 등과 같은 물질을 포함한다. 예컨대, 스페이서층(130)은 공기(air)로 채워질 수도 있다.
터치 압력의 세기를 측정하기 위한 주요 구성은 제1 전극층(120), 스페이서층(130) 및 제2 전극층(140)이다. 설명의 편의를 위해 이하 제1 전극층(120), 스페이서층(130) 및 제2 전극층(140)을 포함하는 패널을 "터치 압력 패널"이라고 명명한다.
터치 입력 장치의 내부 구성은 도 1에 도시한 바와 다를 수도 있다. 예컨대, 터치 패널(110), 제1 전극층(120), 제2 전극층(140)은 도 1에 도시한 상하 순서와 다른 순서로 적층될 수도 있다. 또한 터치 압력 패널을 구성하는 각 층의 적층 순서도 달라질 수 있다. 다만 스페이서층(130)은 항상 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이에 위치해야 한다. 나아가 제1 전극층(120) 또는 제2 전극층(140)은 터치 패널(110)에 포함된 전극층을 사용할 수도 있다. 이 경우 터치 입력의 위치를 결정하는 터치 패널(110)과 터치 압력의 세기를 결정하는 터치 압력 패널이 일부 구성을 공유하게 된다.
도 2는 도 1의 제1 전극 및 제2 전극에 대한 평면도의 예이다. 도 2는 도 1의 제1 전극(125) 및 제2 전극(145)의 다양한 예들을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에서 125A ~ 125F는 제1 전극(125)의 다양한 평면도들을 나타내는 도면이고, 145A~145D, 145E1, 145E2, 145F1 및 145F2는 제2 전극(145)의 다양한 평면도들을 나타내는 도면이다.
도 2(a)를 참조하면, 제1 전극(125A)는 일체로 형성된 1개의 전극을 가지며, 제2 전극(145A)도 일체로 형성된 1개의 전극을 가진다. 제1 전극(125A) 및 제2 전극(145A) 중 하나의 전극에는 입력 신호가 인가된다. 입력신호는 일례로 기준 전압일 수 있다. 기준 전압은 일례로 접지 전압일 수 있다. 입력신호는 다른 예로 정현파, 구현파, 삼각파 또는 계단 함수일 수 있다. 제1 전극(125A) 및 제2 전극(145A) 중 나머지 전극은 출력 신호를 출력하며, 제1 전극(125A)과 제2 전극(145A) 사이의 정전 용량의 변화의 측정에 사용된다. 압력에 의하여 제1 전극(125A) 및 제2 전극(145A)이 서로 가까워지면 정전 용량이 증가한다. 제1 전극(125A) 및 제2 전극(145A)이 각각 일체로 형성되었으므로, 압력의 위치가 측정될 수 없다.
도 2(b)는 제1 전극(125B)에 구멍이 형성된 점을 제외하고는 도 2(a)와 동일하다. 동일한 압력이 중심부에 가해졌을 때에 동일한 압력이 주변부에 가해졌을 때보다 정전 용량의 변화가 훨씬 클 수 있다. 제1 전극(125B)의 중심부에 형성된 구멍은 중심부의 상대적으로 큰 정전 용량의 변화를 완화시키는 기능을 수행한다. 도면에서는 1개의 구멍이 형성된 예가 도시되어 있으나, 구멍은 여러 개 형성될 수도 있다. 도면에는 제1 전극(125B)에 구멍이 형성된 예가 도시되어 있으나, 도면과 달리 구멍은 제2 전극(145B)에 형성될 수도 있으며, 제1 전극(125B) 및 제2 전극(145B) 모두에 형성될 수도 있다.
도 2(c)는 제2 전극(145C)이 복수로 구획된 점을 제외하고는 도 2(a)와 동일하다. 제1 전극(125C)에는 입력 신호가 인가된다. 제2 전극(145C)은 제1 전극(125C)과 제2 전극(145C) 사이의 정전 용량의 변화의 측정에 사용된다. 제2 전극(145C)은 6개의 영역으로 구획되어 있으므로, 6개의 출력 신호를 가진다. 6개의 출력 신호에 기반하여 압력의 세기뿐만 아니라 압력의 위치도 측정될 수 있다. 도면에는 제2 전극(145C)이 구획된 예가 표현되어 있으나, 도면과 달리 제1 전극(125C)이 구획될 수도 있으며, 제1 및 제2 전극들(125C 145C) 모두가 구획될 수도 있다. 도면에는 6개로 구획된 예가 표현되어 있으나, 도면과 달리 6개 초과 또는 미만으로 구획될 수도 있다.
도 2(d)를 참조하면, 제1 전극(125D) 및 제2 전극(145D) 모두가 복수의 영역으로 구획되어 있다. 제1 전극(125D)는 제1 방향 일례로 가로 방향으로 형성된 복수의 전극을 제2 전극(145D)는 제2 방향 일례로 세로 방향으로 형성된 복수의 전극을 구비한다. 제1 전극(125D)에 입력 신호가 인가되고, 제2 전극(145D)으로 출력 신호를 출력되거나, 제2 전극 (145D)에 입력 신호가 인가되고, 제1 전극(125D)으로 출력 신호가 출력될 수 있다. 입력 신호는 일례로 정현파, 구현파, 삼각파 또는 계단 함수일 수 있다. 제1 전극(125D) 및 제2 전극(145D)이 각각 복수의 영역으로 구획되어 있으므로, 압력의 세기뿐만 아니라 압력의 위치도 측정될 수 있다.
도 2(e)를 참조하면, 제1 전극(125E)는 일체로 형성된 1개의 전극을 가지며, 제2 전극(145E)는 서로 인접하게 형성된 2개의 전극들(145E1, 145E2)을 가진다. 제1 전극(125E)로는 제1 입력신호가 인가된다. 제1 입력신호는 기준전압 일례로 접지전압일 수 있다. 2개의 전극들(145E1, 145E2) 중 하나에는 제2 입력신호가 인가된다. 제2 입력신호는 일례로 정현파, 구형파, 삼각파 또는 계단 함수일 수 있다. 2개의 전극들(145E1, 145E2) 중 나머지에는 출력신호를 출력한다. 압력에 의하여 제1 전극(124E)과 제2 전극(145E) 사이의 거리가 감소하면, 2개의 전극들(145E1, 145E2) 사이의 상호 정전용량(mutual capacitance)이 감소한다. 출력신호는 상호 정전용량의 변화의 측정에 사용된다. 도면에는 제1 전극(125E)가 일체로 형성되고, 제2 전극(145E)가 2개의 전극들(145E1, 145E2)를 가지는 예가 표현되어 있으나, 도면과 달리 제1 전극(125E)가 2개의 전극들을 가지고, 제2 전극(145E)가 일체로 형성될 수 있다. 도면에는 제1 전극(125E)이 구멍을 가지고 있지 아니하나, 도면과 달리 제1 전극(125E)가 하나 또는 그 이상의 구멍들을 가질 수 있다. 도면에는 제2 전극(145E)가 2개의 전극들(145E1, 145E2)을 가지는 예가 표현되어 있으나, 도면과 달리 제2 전극(145E)가 복수의 영역으로 구획되고, 각 영역이 2개의 전극들을 가질 수 있다. 이 경우, 영역의 개수만큼의 출력신호들이 있으므로, 압력의 위치도 계산될 수 있다.
도 2(f)를 참조하면, 제1 전극(125F)은 일체로 형성된 1개의 전극을 가지며, 제2 전극(145F)은 제1 방향 일례로 세로 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F1)과 제2 방향 일례로 가로 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F2)을 구비한다. 제1 전극(125F)으로는 제1 입력신호가 인가된다. 제1 입력신호는 기준전압 일례로 접지전압일 수 있다. 제1 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F1)에 제2 입력신호가 인가되고 제2 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F2)로부터 출력신호가 출력되거나, 제2 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F2)에 제2 입력신호가 인가되고 제1 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F1)로부터 출력신호가 출력된다. 제2 입력신호는 일례로 정현파, 구형파, 삼각파 또는 계단 함수일 수 있다. 압력에 의하여 제1 전극(125F)과 제2 전극(145F) 사이의 거리가 감소하면, 제1 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F1)과 제2 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F2) 사이의 상호 정전용량(mutual capacitance)이 감소한다. 출력신호는 상호 정전용량의 변화의 측정에 사용된다. 도면에는 제1 전극(125F)가 일체로 형성되고, 제2 전극(145F)가 전극들(145F1, 145F2)를 가지는 예가 표현되어 있으나, 도면과 달리 제1 전극(125F)가 전극들을 가지고, 제2 전극(145F)가 일체로 형성될 수 있다. 도면에는 제1 전극(125F)이 구멍을 가지고 있지 아니하나, 도면과 달리 제1 전극(125F)가 하나 또는 그 이상의 구멍들을 가질 수 있다.
도 3은 터치 압력 패널의 단면도에 대한 예이다. 도 3(a)는 도 1에서 터치 압력 패널의 구성만을 도시한 예이다. 도 3(a)를 기준으로 터치 압력의 세기를 측정하는 기본적인 원리를 설명한다. 도 3(a)는 터치 압력 패널의 중심 영역에 P1이라는 세기의 터치 입력이 가해지는 예이다.
사용자가 터치 패널(110)을 누르면, 터치의 압력에 의해 제1 전극층(120)이 물리적으로 일정하게 휘어지게 된다. 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이에 스페이서층(130)이 위치하기 때문에 더욱 제1 전극층(120)은 잘 휘어질 수 있다. 제1 전극층(120)이 휘어지면 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리가 가까워진다. 도 1을 살펴보면 터치 입력이 없는 상태에서 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리는 'L0'이다. 도 3(a)를 살펴보면 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리가 터치 입력에 의해 가까워졌다. 도 3(a)에서 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리는 'L0'보다 작은 'L1'이다.
제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리가 가까워지면 출력신호로부터 측정되는 정전용량에 변화가 생긴다. 도 2의 (a) 내지 (d)에 해당하는 예의 경우, 제1 전극층과 제2 전극층 사이의 거리가 가까워질수록 제1 전극층과 제2 전극층 사이의 정전용량이 증가한다. 도 2의 (e) 내지 (f)에 해당하는 예의 경우, 제1 전극층과 제2 전극층 사이의 거리가 가까워질수록 제2 전극층의 구획된 전극들 사이의 정전용량이 감소한다. 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리가 가까워질수록 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 정전 용량의 변화량이 커진다. 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리가 멀어질수록 정전 용량의 변화량이 작아진다.
터치 입력이 없는 상태에서 출력신호로부터 측정되는 정전 용량을 기준 정전 용량(Cm)이라고 명명한다. 터치 압력의 세기는 기준 정전 용량에 비해 정전 용량의 변화(ΔCm)가 얼마나 큰지를 측정하면 알 수 있다. 즉 터치 압력의 세기는 터치가 시작된 순간부터 정전 용량이 변화하는 정도로 결정된다.
제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리는 동일한 압력이 가해진 경우에도 터치 입력이 발생한 위치에 따라 달라질 수 있다. 도 3(b)는 도 1에서 터치 압력 패널의 구성만을 도시한 예이다. 도 3(b)는 도 3(a)와는 달리 터치 압력 패널의 가장자리(edge)에 P1이라는 세기의 터치 입력이 가해지는 경우이다. 도 3(b)는 도 3(a)와 같은 세기(P1)의 터치 압력이 가해지는 경우이다.
스페이서층(130)의 가장 자리에는 격벽(131)이 존재한다. 격벽(131)은 다양한 기구적 구성을 가질 수 있다. 격벽(131) 주변에서 터치 입력이 발생하면 격벽(131)이라는 물리적은 구조로 인하여 터치 압력의 방향과 반대 방향으로 일정한 반발력이 발생한다. 따라서 터치 압력 패널의 가장 자리에 P1이라는 세기의 터치 압력이 가해져도, 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리는 도 3(a)와는 다를 수 있다. 도 3(b)를 살펴보면 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리는 'L1'보다 긴 'L2'이다. L1 < L2 < L0의 관계를 갖는다.
사용자가 동일한 세기의 터치 입력을 가해도 터치 입력의 위치에 따라 터치 입력 장치는 동일하지 않은 세기로 인식할 수 있다. 이하 설명하는 기술은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것이다. 즉, 이하 설명하는 기술은 터치 입력의 위치에 따라 측정된 터치 압력의 세기를 일정하게 보정하기 위한 것이다. 이하 설명하는 기술은 동일한 세기의 터치 입력이라면, 터치의 위치에 관계없이 동일한 크기로 보정할 수 있다.
나아가 터치 압력 패널의 물리적인 구성에 따라 격벽(131) 외에 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140)을 지지하는 다른 구성이 있을 수도 있다. 예컨대, 터치 압력 패널의 중심부에 기둥과 같은 구조가 있을 수도 있다. 이하 설명의 편의를 위해 도 1에서 도시한 격벽(131)과 같은 구성이 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이에 있다고 가정한다.
이하 설명하는 압력의 세기를 보정하는 기법은 전술한 정전 용량을 측정하기 위한 터치 압력 패널에 적용할 수 있다.
도 4는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치(200)의 구성을 도시한 블록도의 예이다. 도 4는 정전 용량의 변화량으로 터치 압력의 세기를 측정하는 터치 입력 장치(200)에 대한 예이다.
터치 입력 장치(200)는 터치 패널(210), 제1 전극(125), 제1 전극 회로(225), 제2 전극(145), 제2 전극 회로(245), 컨트롤러 회로(250) 및 메모리(260)를 포함한다.
터치 패널(210)은 복수의 구동 전극과 복수의 수신 전극을 이용하여 터치 입력의 위치를 감지한다. 도면에서 터치 패널(210)에 대한 자세한 구성은 도시하지 않았다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 제1 전극(125)은 제1 절연막(121) 상에 형성되고, 제2 전극(145)은 제2 절연막(141) 상에 형성된다. 나아가 제1 전극(125) 또는 제2 전극(145)는 일정한 절연막 상에 형성되지 않고, 하나의 금속층으로 형성될 수도 있다.
제1 전극 회로(225)가 입력신호(T1)를 제1 전극(125)에 인가한다. 제1 전극(125)이 도 2의 (a)~(c), (e), (f)에 표현된 바와 같은 모양을 가지는 경우, 제1 전극(125)은 일체로 형성된 하나의 전극이다. 이 경우 제1 전극 회로(225)는 하나의 신호 (T1)를 제1 전극(125)에 전달한다. 입력신호(T1)는 일례로 기준 전압일 수 있다. 기준 전압은 일례로 접지전압일 수 있다. 입력신호(T1)는 다른 예로 정현파, 구형파, 삼각파 또는 계단 함수일 수 있다. 도 2의 (d)의 경우, 제1 전극(125)은 제1 방향으로 형성된 복수의 전극들을 가진다. 이 경우 제1 전극 회로(225)는 복수의 전극들에게 순차적으로 제공되는 신호(T1)를 제1 전극(125)에 전달한다. 입력신호(T1)는 일례로 정현파, 구형파, 삼각파 또는 계단 함수일 수 있다.
제2 전극 회로(245)는 출력신호(R1)를 제2 전극(145)으로부터 수신한다. 제2 전극(145)이 도 2의 (a) 및 (b)와 같은 모양을 가지는 경우, 제2 전극(145)은 하나의 신호(R1)를 출력한다. 제2 전극(145)이 도 2의 (c) 및 (d)와 같은 모양을 가지는 경우, 제2 전극(145)은 복수의 신호들(R1)을 출력한다. 제2 전극(145)이 도 2의 (e)와 같은 모양을 가지는 경우, 제2 전극(145)은 2개로 전극들(145E1, 145E2)로 구획되며, 그들 중 하나의 전극에는 추가적인 입력신호가 인가되며, 나머지 하나의 전극으로부터 출력신호(R1)가 출력된다. 추가적인 입력신호는 일례로 정현파, 구형파, 삼각파 또는 계단 함수일 수 있다. 제2 전극(145)이 도 2의 (f)와 같은 모양을 가지는 경우, 제2 전극은 제1 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F1) 및 제2 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F2)을 가진다. 제1 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F1)에 추가적인 입력신호가 인가되고, 제2 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F2)으로부터 출력신호(R1)가 출력되거나, 제2 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F2)에 추가적인 입력신호가 인가되고, 제1 방향으로 형성된 복수의 전극들(145F1)으로부터 출력신호(R1)가 출력된다. 추가적인 입력신호는 일례로 정현파, 구형파, 삼각파 또는 계단 함수일 수 있다.
제1 전극 회로(225)가 입력신호(T1)를 제1 전극(125)에 인가하면, 제2 전극 회로(245)가 출력신호(R1)를 수신한다. 제2 전극 회로(245)는 제1 전극(125)과 제2 전극(145) 사이의 정전 용량 또는 제2 전극(145)의 구획된 전극들 간의 정전 용량을 연산할 수 있다. 제2 전극 회로(245)가 정전 용량을 연산한 경우 컨트롤러 회로(250)에 측정한 정전 용량 또는 정전 용량의 변화량을 전달한다. 나아가 컨트롤러 회로(250)가 제2 전극 회로(245)로부터 신호를 받아 정전 용량의 변화량을 연산할 수도 있다. 정전 용량의 변화량은 기준 정전 용량에서 변화한 정도를 의미한다. 제2 전극 회로(245) 또는 컨트롤러 회로(250)는 터치가 입력 시작되는 시점의 정전 용량을 기준으로 정전 용량의 변화량을 측정할 수 있다.
컨트롤러 회로(250)는 제1 전극 회로(225) 및 제2 전극 회로(245)를 제어할 수 있다. 나아가 컨트롤러 회로(250)는 터치 패널(210)로부터 터치 입력의 위치를 수신하고, 제2 전극 회로(245)로부터 일정한 수신 신호 또는 정전 용량(정전 용량의 변화량)을 수신할 수 있다. 컨트롤러 회로(250)는 터치의 위치에 따라 터치 압력의 세기를 보정하는 데이터를 맵핑한 보정 테이블을 참조하여, 정전 용량의 변화량(터치 압력의 세기)을 보정한다. 메모리(260)는 보정 테이블을 사전에 저장한다.
예컨대, 컨트롤러 회로(250)는 터치의 위치(x1, y5)에 해당하는 보정값 '5'를 측정한 정전 용량 '10'에 합산하여 정전 용량을 보정(5+10=15)할 수 있다. 여기서 수치는 설명의 편의를 위하여 임의의 자연수를 사용한 것이다.
나아가 컨트롤러 회로(250)는 일정한 보정 함수를 사용하여 정전 용량의 변화를 보정할 수 있다. 보정 함수는 터치 입력의 위치를 변수로 일정한 보정값을 연산하는 함수일 수 있다. 또한 보정 함수는 터치 입력의 위치와 측정된 정전 용량의 변화값을 변수로 이용하여 보정된 정전 용량의 변화값을 연산하는 함수일 수도 있다. 메모리(260)가 보정 함수에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 또는 컨트롤러 회로(250)가 보정 함수를 임베디드된 형태로 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 터치 입력 장치(200)는 터치 입력의 위치에 따라 터치 압력의 세기를 보정한다. 따라서 터치 입력 장치(200)는 터치 입력의 위치를 획득해야 한다. 터치 입력 장치(200)는 터치 패널(210)을 이용하여 터치 입력의 위치를 획득하였다. 그러나 반드시 터치 입력 장치(200)가 터치 패널(210)을 이용하여 터치 입력의 위치를 획득해야 하는 것은 아니다. 예컨대, (1) 터치 입력 장치(200)는 복수의 압력 센서를 이용하여 터치 위치를 획득할 수 있다. 예로서, 제1 전극(125) 및 제2 전극(145)이 도 2의 (c), (d) 및 (f)에 표현된 바와 같은 구조를 가지는 경우에 터치 입력 장치(200)는 입력신호(T1)과 수신신호(R1)을 이용하여 압력의 세기뿐만 아니라 압력의 위치도 검출할 수 있다. (2) 터치 입력 장치(200)는 적외선 센서와 같은 광학 센서를 이용하여 터치 입력의 위치를 획득할 수도 있다. (3) 터치 입력 장치(200)는 카메라로 수집한 영상을 분석하여 터치 입력의 위치를 획득할 수도 있다.
전술한 바와 같이 터치 압력 패널은 상호 정전 용량의 변화량을 측정하는 방식과 자체 정전 용량의 변화량을 측정하는 방식이 있다. 또한 각각의 방식에 대해 터치 입력 장치(200)는 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해 자체 정전 용량의 변화량을 측정하는 방식을 기준으로 설명한다.
도 5은 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법(300)에 대한 순서도의 예이다.
사용자는 터치 입력 장치(200)의 터치 패널을 터치한다. 다른 말로 하면 터치 입력 장치(200)는 터치 입력을 감지한다(310). 터치 입력에 의해 제1 전극(125)과 제2 전극(145) 사이의 거리가 변화한다.
터치 입력 장치(200)는 터치 입력의 위치에서 제1 전극(125)과 제2 전극(145) 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량의 변화를 측정한다(330). 터치 입력 장치(200)는 기준 정전 용량과 터치 입력이 발생한 후의 정전 용량을 비교하여 정전 용량의 변화량을 연산한다.
터치 입력 장치(200)는 터치 입력이 발생하면(310) 터치 입력의 위치를 수신한다(340). 다양한 방식을 이용할 수 있지만, 예컨대, 터치 입력 장치(200)는 터치 패널로부터 터치 입력의 위치를 수신할 수 있다.
이후 터치 입력 장치(200)는 터치 입력의 위치에 따라 터치 입력이 발생한 위치의 정전 용량(또는 정전 용량의 변화량)을 보정한다(350).
터치 입력 장치(200) 내지 컨트롤러 회로(250)는 보정 테이블을 사용하여 정전 용량의 변화량을 보정할 수 있다. 전술한 바와 같이 터치 입력 장치(200)가 측정한 정전 용량의 변화 정도에 터치 입력의 위치에 따른 보정 데이터를 합산하여 정전 용량의 변화 정도를 보정할 수 있다. 나아가 터치 입력 장치(200)는 정전 용량의 변화 정도에 터치 입력의 위치에 따른 보정 데이터를 곱하여 정전 용량의 변화 정도를 보정할 수도 있다.
나아가 터치 입력 장치(200) 내지 컨트롤러 회로(250)는 일정한 보정 함수를 사용하여 정전 용량의 변화를 보정할 수 있다. 보정 함수는 터치 입력의 위치를 변수로 일정한 보정값을 연산하는 함수일 수 있다. 또한 보정 함수는 터치 입력의 위치와 측정된 정전 용량의 변화값을 변수로 이용하여 보정된 정전 용량의 변화값을 연산하는 함수일 수도 있다. 메모리(260)가 보정 함수에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 또는 컨트롤러 회로(250)가 보정 함수를 임베디드된 형태로 포함할 수 있다.
도 6는 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법(400)에 대한 순서도의 다른 예이다. 터치 입력 장치(200)를 구성하는 물질은 환경(온도 내지 습도 등)의 변화, 장치의 노후화 등에 따라 휨 정도가 달라지거나, 휨 특성이 변경될 수 있다. 이 경우 터치 입력 장치(200)는 정전 용량의 변화량을 결정하는데 기준이 되는 기준 정전 용량을 모니터링할 필요가 있다.
도 6를 살펴보면, 터치 입력 장치(200)는 터치 입력이 발생하지 않은 상태에서 제1 전극과 제2 전극 사이의 자체 정전 용량(기준 정전 용량)을 측정한다(410). 터치 입력 장치(200)는 기준 정전 용량을 측정하고, 기준 정전 용량을 저장한다.
터치 입력 장치(200)는 기준 정전 용량을 측정하고(410), 이전에 측정한 기준 정전 용량과 비교하여 기준 정전 용량에 변화가 생겼는지 판단한다(420). 터치 입력 장치(200)는 기준 정전 용량이 변경된 경우, 터치 압력의 세기를 측정하는 과정에 변경된 기준 정전 용량에 해당하는 값을 반영해야 한다. 터치 입력 장치(200)는 기준 정전 용량의 변화 정도에 따라 보정 테이블을 업데이트할 수 있다(430). 예컨대, 터치 입력 장치(200)는 보정 테이블 전체의 데이터를 일정한 값만큼 더하거나 뺄 수 있다. 또한 터치 입력 장치(200)는 위치에 따른 보정 테이블의 데이터를 서로 다른 값만큼 더하거나 뺄 수도 있다.
터치 입력 장치(200)는 주기적으로 기준 정전 용량의 변화를 측정할 수 있다. 또한 터치 입력 장치(200)는 터치 입력 장치(200)에 전원이 인가되는 시점에 기준 정전 용량의 변화를 측정할 수도 있다.
터치 입력 장치(200)는 터치 입력을 감지한다(440). 터치 입력에 의해 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 변화한다(450). 터치 입력 장치(200)는 터치 입력의 위치에서 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량의 변화를 측정한다(460). 터치 입력 장치(200)는 터치 입력이 발생하면(440) 터치 입력의 위치를 수신한다(470). 예컨대, 터치 입력 장치(200)은 터치 입력의 위치를 터치 패널로부터 수신할 수 있다. 이후 터치 입력 장치(200)는 보정 테이블을 기준으로 터치 입력의 위치에 따라 터치 입력이 발생한 위치의 정전 용량(또는 정전 용량의 변화량)을 보정한다(480).
도 6은 터치 입력 장치(200)가 보정 테이블을 이용하여 정전 용량의 변화량을 보정하는 예에 관한 것이다. 도 6에 도시한 바와 달리 터치 입력 장치(200)는 전술한 보정 함수를 사용하여 정전 용량의 변화량을 보정할 수도 있다. 이 경우 터치 입력 장치(200)는 430 단계에서 보정 함수를 기준 정전 용량의 변화에 대응하게 수정할 수 있다. 예컨대, 터치 입력 장치(200)는 보정 함수에 사용되는 상수를 정정하거나, 보정 함수에 변수 또는 상수값을 추가할 수 있다.
한편 터치 압력 패널을 사용하는 터치 입력 장치(200)는 복수의 지점에 대한 기준 정전 용량을 측정할 수 있다. 이 경우 터치 입력 장치(200)는 복수의 지점에 대한 기준 정전 용량이 서로 같지 않은 경우 보정 테이블을 업데이트할 수 있다. 터치 입력 장치(200)는 복수의 지점에서 기준 정전 용량을 측정하고, 복수의 지점에 대하여 기준 정전 용량이 서로 동일하지 않은지 판단하여, 보정 테이블을 업데이트할 수도 있다. 이 경우 터치 입력 장치(200)는 기준 정전 용량이 다른 지점과 다른 특정 지점에 대한 보정 데이터만을 업데이트 할 수 있다.
도 6은 터치 입력 장치(200)가 하나의 보정 테이블을 관리하는 예이다. 나아가 터치 입력 장치(200)는 복수의 보정 테이블을 사용할 수 있다. 복수의 보정 테이블은 기준 정전 용량 값에 따라 사전에 결정된 테이블이다. 이 경우 터치 입력 장치(200)는 기준 정전 용량을 측정하고, 해당 기준 정전 용량의 값에 대응하는 보정 테이블을 사용하여 정전 용량의 변화 정도를 보정할 수 있다.
이하 터치 입력 장치(200)가 터치 압력의 세기(정전 용량의 변화량)의 보정하는데 사용하는 보정 테이블에 대해 설명한다. 전술한 바와 같이 콘트롤러 회로(250)가 보정 테이블을 관리하고, 메모리(260)에 보정 테이블을 저장한다. 보정 테이블은 정전 용량을 측정하는 지점(위치)별로 일정한 보정값을 맵핑할 것이다. 터치 입력이 발생하면 터치 입력 장치(200)는 보정 테이블에서 터치 입력의 위치에 대응하는(또는 근접한) 지점을 검색하고, 해당 보정값을 추출하여 측정된 정전 용량을 보정한다. 보정 테이블은 다양한 형태가 이용될 수 있다. (1) 터치 입력 장치의 생산자는 터치 입력 장치의 물리적 구성에 대한 휘어짐 특성 내지 에지 부위의 구조적 특성을 고려하여 사전에 보정 테이블을 생성할 수 있다. (2) 또는 생산자가 터치 입력 장치의 제조 과정에서 복수의 위치에 대한 휘어짐 정도를 측정하고, 측정된 결과를 반영한 보정 테이블을 생성할 수도 있다. (3) 나아가 터치 입력 장치의 물리적 특정 및 구조적 특성을 반영하여 일정한 영역에 대해서는 사전에 보정값을 결정하고, 나머지 영역에 대해서만 제조 과정에서 휘어짐 정도를 측정하고, 측정된 결과를 반영한 보정 테이블을 생성할 수도 있다. 예컨대, 터치 패널의 중심 영역은 일반적으로 휨 정도가 일정하다. 따라서 터치 패널의 중심 영역에 대해서는 일정한 보정값을 사전에 설정하고, 터치 패널의 에지 부분에 대해서만 실제 장치마다 휘어짐 정도를 측정하여 보정 테이블을 생성할 수 있다.
보정 테이블은 일반적으로 터치 패널의 중심 영역에 대해서는 보정을 하지 않거나, 작은 값으로 보정하기 위한 데이터를 저장할 것이다. 또한 보정 테이블은 일반적으로 터치 패널의 에지 영역에 대해서는 측정된 정전 용량보다 더 큰 값으로 보정하기 위한 데이터를 저장할 것이다.
이하 보정 테이블에 대해 설명한다. 설명의 편의를 위해 스마트폰과 같은 터치 입력 장치에서 특정 영역 내지 위치에 따라 어떤 보정값이 사용되는지 설명한다. 도 7는 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 예이다. 도 7에서 점선 원으로 도시한 영역(A1)은 터치 패널(또는 터치 압력 패널)의 중심 영역을 의미한다. 중심 영역은 측정한 정전 용량에 대해 별도의 보정이 필요하지 않은 영역일 수 있다. 물론 중심 영역의 크기나 모양은 도 7와 다를 수 있다. 터치의 위치는 터치 압력 패널을 기준으로 설명할 수도 있지만, 설명의 편의를 위해 이하 터치 패널을 기준으로 터치의 위치를 설명한다.
도 7(a)는 터치 패널의 중심 위치(C) 및 중심 위치(C)으로부터 터치 패널의 가장 자리 영역에 이른 방향을 화살표로 표시한 예이다. 도 7(b)는 보정 테이블의 값을 일부 도시한 예이다. 터치 입력 장치는 실제 테이블 형태로 보정 테이블을 관리하지만, 도 7(b)는 설명의 편의를 위해 터치 패널의 위치를 기준으로 보정값을 도시한 것이다. 도 7(b)는 중심 영역을 기준(referece)로 삼고, 나머지 역역에 대한 압력의 세기를 보정하는 예이다. 도 7(b)는 중심 영역에서는 측정한 정전 용량을 보정하지 않고, 터치 패널의 중심 위치(C)에서 가장 자리 방향으로 갈수록 큰 보정값을 사용한 예이다. 도 7(b)를 살펴보면 중심 영역에서는 보정값이 '0'이다. 보정값이 '0'인 경우 측정한 정전 용량을 보정하지 않는다는 의미이다. 도 7(b)를 살펴보면 중심 영역을 지나면서 터치 패널의 가장 자리 방향에 이를 수록 보정값이 커진다. 즉 터치 패널의 가장 자리에 가까울 수록 보다 큰 보정값을 반영하여, 실제 측정된 정전 용량의 크기를 보정한다. 보정값이 1 이상인 경우 터치 입력 장치는 보정값에 비례하여 구동 전극과 수신 전극의 거리가 보다 가까운 것으로 보정하는 것이다. 도 7(b)에서는 몇 개의 방향만을 예로 도시한 것이다.
도 8은 터치 입력 장치에서 따라 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 다른 예이다. 도 8에서 점선 원으로 도시한 영역(A1)은 터치 패널의 중심 영역을 의미한다. 도 8(a)는 터치 패널의 중심 위치(C) 및 중심 위치(C)으로부터 터치 패널의 가장 자리 영역에 이른 방향을 화살표로 표시한 예이다. 도 8(b)은 사실 도 7(b)와 동일한 효과를 갖는 보정 테이블에 해당한다. 도 7(b)에서는 터치 패널의 중심 위치(C)에서 가장 자리 방향으로 갈 수록 양으로 큰 보정값을 사용했고, 도 8(b)에서는 터치 패널의 가장 자리에서 중심 위치 방향으로 갈 수록 음으로 큰 보정값을 사용하였다. 도 8(b)에서 도신 보정 테이블을 사용하면, 터치 입력 장치는 터치 패널의 가장 자리에서 측정된 정전 용량을 보정하지 않고, 반대로 가장 자리가 아닌 나머지 영역에서 측정한 정전 용량을 보정한다. 예컨대, 도 8(b)는 가장 가장자리에 있는 지점을 기준(reference)로 나머지 영역에 대한 압력의 세기를 보정한 예이다. 도 8에서 기준 지점 중 하나를 실선 원으로 표시하였다. 이하 설명의 편의를 위해 도 7(b)와 같이 양의 보정값을 사용하는 것을 전제로 설명한다.
도 9은 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 또 다른 예이다. 도 9(a)는 터치 패널의 영역을 구분한 예이다. 도 9(a)에서 A2는 중심 영역을 의미하고, A3는 가장 자리 영역을 의미한다. 도 9(b)는 도 9(a)에서 구분한 영역에 대한 보정값을 도시한 예이다. 도 9(b)를 살펴보면 A2는 '0'이라는 보정값을 갖고, A3는 일괄적으로 '1'이라는 보정값을 갖는다. 즉 터치 입력 장치의 구조적 특성을 고려하여 사전에 일정한 보정값을 사용하는 예이다.
도 10은 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 또 다른 예이다. 도 10(a)는 터치 패널의 영역을 구분한 예이다. 도 10(a)를 살펴보면, A4는 터치 패널의 중심 영역을 나타내고, A5 및 A6는 가장 자리 영역을 나타낸다. 터치 입력 장치는 중심 영역에 대해서는 측정한 정전 용량을 보정하지 않고, 가장 자리 영역에 대해서는 측정한 정전 용량을 보정한다. A5 및 A6는 가장 자리 영역을 추가로 구분한 서브 영역에 해당한다. 터치 입력 장치는 A6 영역에 대해 A5 영역보다 큰 보정값을 적용하여 측정한 정전 용량을 보정할 수 있다. 각 영역의 보정값은 A4 > A5 > A6 관계를 갖는다.
도 10(b)는 터치 패널의 영역을 구분한 다른 예이다. 도 10(b)는 도 10(a)에서 A6 서브 영역을 추가로 구분한 예이다. 터치 입력 장치는 A6b 영역에 대해 A6a 영역보다 큰 보정값을 적용하여 측정한 정전 용량을 보정할 수 있다. 각 영역의 보정값은 A4 > A5 > A6a > A6b의 관계를 갖는다.
도 11는 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 또 다른 예이다. 전술한 바와 같이 터치 압력 패널은 가장 자리에 제1 전극층과 제2 전극층을 지지하는 구조가 존재할 수 있다. 이 경우 가장 자리 부분이 중심 영역보다 덜 휘어진다. 나아가 가장 자리 부분 중에서도 모서리 부분은 다른 가장 자리 부분보다 더 덜 휘어질 가능성이 높다. 제1 전극층과 제2 전극층을 지지하는 구조(격벽 등)가 서로 만나는 지점이기 때문이다.
도 11에서 A7은 터치 패널의 중심 영역을 나타내다. 도 11에서 A8, A9 및 A10은 터치 패널의 가장 자리 영역을 나타낸다. A9은 A8보다 큰 보정값을 갖는다. 모서리 영역인 A10은 A9보다 더 큰 보정값을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 각 영역의 보정값은 A7 > A8 > A9 > A10의 관계를 갖는다.
정리하면 보정 테이블은 터치 압력 패널이 터치 위치에 따라 덜 휘어지는 정도를 보정하기 위한 것이다. 결국 보정 테이블은 터치 입력 장치를 구성하는 재료의 물성 및 터치 입력 장치의 구조를 모두 고려하는 것이 바람직하다. 터치 입력 장치의 구조 중에서는 기본적으로 제1 전극층과 제2 전극층을 지지하는 구조가 가장 큰 영향을 미친다고 볼 수 있다. 나아가 제1 전극층 또는 제2 전극층에 형성된 패턴이 제1 전극층 또는 제2 전극층의 휘어짐 정도에 영향을 줄 수도 있을 것이다.
도 12은 전극 패턴을 갖는 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 예이다. 도 12(a)는 터치 압력 패널에서 터치 입력에 따라 휘어지는 제1 전극층 또는 제2 전극층에 형성된 패턴이 예를 도시한 것이다. 도 12(b)는 제1 전극층 또는 제2 전극층에 형성된 패턴의 구조를 고려한 보정 테이블에 대한 예이다. 도 12(b)에서 점선이 패턴의 위치를 도시한다. 도 12(b)를 살펴보면 패턴이 위치하는 영역이 다른 영역보다 덜 휠것이라는 가정하에 패턴이 위치하는 영역에 '1'이라는 보정값을 설정하였다. 터치 패널의 가장 자리 영역에 해당하는 영역에도 '1'이라는 보정값을 설정하였다. 터치 패널의 나머지 영역에는 '0'이라는 보정값을 설정하였다.
제1 전극층 또는 제2 전극층에 형성된 패턴이 휘어짐 정도에 주는 영향은 미미할 수 있다. 도 12은 터치 입력 장치를 구성하는 구조를 고려한 보정 테이블에 대한 하나의 예이다. 예컨대, 가장 자리의 격벽외에 제1 전극층 및 제2 전극층을 지지하는 구조가 다른 영역에 존재한다면, 해당 구조를 고려하여 보정 테이블을 생성해야 할 것이다.
도 13은 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 또 다른 예이다. 도 13은 터치 입력 장치의 제조 과정에서 제작자가 일정한 중심 영역에 대해서는 보정값을 설정하지 않고, 나머지 영역에 대해서만 제조 과정에서 터치 압력 패널의 휘어짐 정도를 측정하여 보정 테이블을 마련하는 예에 해당한다. 도 13(a)는 터치 패널의 중심 영역(A11)과 나머지 영역을 구분한 예이다. 도 13(b)는 도 13(a)에서 구분한 영역에 대한 보정 테이블의 예이다. 도 13(b)를 살펴보면, 중심 영역인 A11에 대해서는 보정을 수행하지 않는다는 의미로 '0'이라는 보정값을 설정하였다. 도 13(b)를 살펴보면, 중심 영역을 제외한 나머지 영역은 실제 휘어짐 정도를 측정하며 보정값을 마련한 예이다. 도 13(b)를 살펴보면 기본적으로 가장 자리 부분이 나머지 위치에 비해 보정값이 큰 것을 알 수 있다.
도 14는 터치 입력 장치에서 압력 세기를 보정하기 위한 보정값의 또 다른 예이다. 도 14는 터치 입력 장치의 제조 과정에서 정전 용량의 측정이 가능한 모든 위치에서 휘어짐 정도를 측정하여 보정 테이블을 마련한 예이다. 도 14를 살펴보면, 도 13과는 도 13의 중심 영역에 해당하는 영역에서도 일부 보정값이 설정되었다. 도 14에서는 정전 용량을 측정할 수 있는 위치에 대한 가로축(x)와 세로축(y)에 대한 좌표를 추가로 도시하였다. 터치 입력 장치는 정전 용량을 측정할 수 있는 위치와 해당 위치에 대한 보정값을 맵핑한 보정 테이블을 저장하고 관리한다.
도 7 내지 도 14는 보정 테이블에 대한 설명이다. 터치 입력 장치가 보정 함수를 사용하는 경우에는 도 7 내지 도 14와 같이 터치 입력의 위치를 고려하여 보정 함수를 마련하여야 한다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
100 : 터치 입력 장치
110 : 터치 패널
120 : 제1 전극층
121 : 제1 절연막
125 : 제1 전극
130 : 스페이서층
131 : 격벽
140 : 제2 전극층
141 : 제2 절연막
145 : 제2 전극
200 : 터치 입력 장치
210 : 터치 패널
125 : 제1 전극
225 : 제1 전극 회로
145 : 제2 전극
245 : 제2 전극 회로
250 : 콘트롤러 회로
260 : 메모리

Claims (34)

  1. 터치 입력 장치는 터치 입력이 없는 상태에서의 정전 용량인 기준 정전 용량을 측정하는 단계;
    상기 터치 입력 장치가 터치 패널을 통해 터치 입력을 감지하는 단계;
    상기 터치 입력 장치가 상기 터치 패널 상에서 상기 터치 입력의 위치를 결정하는 단계;
    상기 터치 입력 장치가 상기 터치 입력에 따른 압력의 세기에 대응하는 정전 용량의 변화 정도를 측정하는 단계; 및
    상기 터치 입력 장치가 상기 터치 입력의 위치에 따라 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 단계를 포함하되,
    상기 터치 입력 장치는 상기 기준 정전 용량의 변화를 고려하여 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는데 사용하는 함수 또는 보정 테이블에 저장된 데이터를 변경하고, 상기 함수 또는 상기 보정 테이블을 사용하여 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 입력 장치는 상기 터치 입력의 위치가 상기 터치 패널의 가장 자리 영역에 있는 경우 상기 정전 용량의 변화 정도가 기준값만큼 증가하도록 보정하는 데이터를 포함하는 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치 입력 장치는 상기 터치 입력의 위치가 상기 터치 패널의 중심 영역인 경우 상기 정전 용량의 변화 정도가 기준값만큼 감소하도록 보정하는 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 입력 장치는 상기 터치 입력의 위치가 상기 터치 패널의 중심 위치에서 상기 터치 패널의 가장 자리 방향으로 갈수록 상기 정전 용량의 변화 정도가 증가하도록 보정하는 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치 입력 장치는 상기 터치 패널 상의 위치를 모서리 영역(A1), 가장 자리 영역(A2) 및 중심 영역(A3)으로 구분하고, 동일한 정전 용량의 변화 정도가 A1 > A2 > A3인 관계가 되도록 상기 터치 입력에 따른 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 터치 입력 장치는 복수의 영역으로 구분되는 상기 터치 패널 상의 위치에 따라 서로 다른 정도로 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 터치 입력 장치는 복수의 위치에서 상기 기준 정전 용량이 동일하지 않은 경우 상기 복수의 위치에 대한 기준 정전 용량이 동일하도록 상기 함수 또는 상기 보정 테이블에 저장된 데이터를 정정하는 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 터치 입력 장치는 상기 측정한 기준 정전 용량이 이전에 측정한 기준 정전 용량과 동일하지 않은 경우 기준 정전 용량의 차이값을 고려하여 상기 함수 또는 상기 보정 테이블에 저장된 데이터를 정정하는 단계를 더 포함하는 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는
    상기 터치 입력 장치가 복수의 보정 테이블 중 상기 기준 정전 용량에 대응하는 어느 하나의 보정 테이블을 결정하는 단계; 및
    상기 어느 하나의 보정 테이블을 사용하여 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 단계를 포함하는 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 함수 또는 상기 보정 테이블은 동일한 세기의 입력을 상기 터치 입력 장치에 가하고, 터치 입력의 위치에 따라 측정되는 압력의 세기에 따라 사전에 마련되는 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법.
  13. 제1 절연막 상에 형성되고, 상기 제1 절연막에 평행한 방향으로 연장되는 제1 전극을 포함하는 제1 전극층;
    제2 절연막 상에 형성되고, 상기 제2 절연막에 평행한 방향으로 연장되는 제2 전극을 포함하는 제2 전극층;
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 위치하는 스페이서층; 및
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량의 변화량을 측정하고, 터치 입력의 위치에 따라 상기 정전 용량의 변화량을 보정하는 컨트롤러 회로를 포함하되,
    상기 컨트롤러 회로는 터치 입력이 없는 상태에서의 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이의 정전 용량인 기준 정전 용량을 측정하고, 상기 기준 정전 용량의 변화를 고려하여 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는데 사용하는 함수 또는 보정 테이블에 저장된 데이터를 변경하고, 상기 함수 또는 상기 함수 또는 상기 보정 테이블을 사용하여 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 터치 입력의 위치가 터치 패널의 가장 자리 영역에 있는 경우 상기 정전 용량의 변화 정도가 기준값만큼 증가하도록 보정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 터치 입력의 위치가 터치 패널의 중심 영역인 경우 상기 정전 용량의 변화 정도가 기준값만큼 감소하도록 보정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 복수의 영역으로 구분되는 터치 패널 상의 위치에 따라 서로 다른 정도로 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 터치 패널 상의 위치를 모서리 영역(A1), 가장 자리 영역(A2) 및 중심 영역(A3)으로 구분하고, 동일한 정전 용량의 변화 정도가 A1 > A2 > A3인 관계가 되도록 상기 터치 입력에 따른 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  18. 삭제
  19. 제13항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 압력의 세기를 측정하는 복수의 위치에서 상기 터치 입력이 없는 상태에서 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이의 정전 용량인 기준 정전 용량을 측정하고, 상기 복수의 위치에서 상기 기준 정전 용량이 동일하지 않은 경우 상기 복수의 위치에 대한 기준 정전 용량이 동일하도록 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는데 사용되는 함수 또는 보정 테이블을 정정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 측정한 기준 정전 용량이 이전에 측정한 기준 정전 용량과 동일하지 않은 경우 기준 정전 용량의 차이값을 고려하여 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는데 사용되는 함수 또는 보정 테이블을 정정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  21. 제13항에 있어서,
    복수의 보정 테이블을 저장하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 기준 정전 용량에 대응하는 어느 하나의 보정 테이블을 사용하여 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  22. 삭제
  23. 제13항에 있어서,
    상기 함수 또는 상기 보정 테이블은 상기 제1 전극층, 상기 제2 전극층 및 상기 스페이서층을 포함하는 그룹 중 적어도 하나의 층에 대한 구조를 고려하여 생성되는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  24. 제1 절연막 상에 형성되고, 상기 제1 절연막에 평행한 방향으로 연장되는 제1 전극을 포함하는 제1 전극층;
    전도성 금속 재질이고, 상기 제1 전극층에 평행한 방향으로 연장되는 금속층;
    상기 제1 전극층과 상기 금속층 사이에 위치하는 스페이서층; 및
    상기 제1 전극층과 상기 금속층 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량의 변화량을 측정하고, 터치 입력의 위치에 따라 상기 정전 용량의 변화량을 보정하는 컨트롤러 회로를 포함하되,
    상기 컨트롤러 회로는 터치 입력이 없는 상태에서의 상기 제1 전극층과 상기 금속층 사이의 정전 용량인 기준 정전 용량을 측정하고, 상기 기준 정전 용량의 변화를 고려하여 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는데 사용하는 함수 또는 보정 테이블에 저장된 데이터를 변경하고, 상기 함수 또는 상기 함수 또는 상기 보정 테이블을 사용하여 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 터치 입력의 위치가 터치 패널의 가장 자리 영역에 있는 경우 상기 정전 용량의 변화 정도가 기준값만큼 증가하도록 보정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 터치 입력의 위치가 터치 패널의 중심 영역인 경우 상기 정전 용량의 변화 정도가 기준값만큼 감소하도록 보정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 복수의 영역으로 구분되는 터치 패널 상의 위치에 따라 서로 다른 정도로 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 터치 패널 상의 위치를 모서리 영역(A1), 가장 자리 영역(A2) 및 중심 영역(A3)으로 구분하고, 동일한 정전 용량의 변화 정도가 A1 > A2 > A3인 관계가 되도록 상기 터치 입력에 따른 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  29. 삭제
  30. 제24항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 압력의 세기를 측정하는 복수의 위치에서 상기 터치 입력이 없는 상태에서 상기 제1 전극층과 상기 금속층 사이의 정전 용량인 기준 정전 용량을 측정하고, 상기 복수의 위치에서 상기 기준 정전 용량이 동일하지 않은 경우 상기 복수의 위치에 대한 기준 정전 용량이 동일하도록 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는데 사용되는 함수 또는 보정 테이블을 정정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  31. 제24항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 측정한 기준 정전 용량이 이전에 측정한 기준 정전 용량과 동일하지 않은 경우 기준 정전 용량의 차이값을 고려하여 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는데 사용되는 함수 또는 보정 테이블을 정정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  32. 제24항에 있어서,
    복수의 보정 테이블을 저장하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 기준 정전 용량에 대응하는 어느 하나의 보정 테이블을 사용하여 상기 정전 용량의 변화 정도를 보정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  33. 삭제
  34. 제24항에 있어서,
    상기 함수 또는 상기 보정 테이블은 상기 제1 전극층, 상기 금속층 및 상기 스페이서층을 포함하는 그룹 중 적어도 하나의 층에 대한 구조를 고려하여 생성되는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
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