KR101750395B1 - 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치 - Google Patents

터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101750395B1
KR101750395B1 KR1020160147581A KR20160147581A KR101750395B1 KR 101750395 B1 KR101750395 B1 KR 101750395B1 KR 1020160147581 A KR1020160147581 A KR 1020160147581A KR 20160147581 A KR20160147581 A KR 20160147581A KR 101750395 B1 KR101750395 B1 KR 101750395B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
touch input
capacitance
touch
electrode
input device
Prior art date
Application number
KR1020160147581A
Other languages
English (en)
Inventor
남성일
Original Assignee
(주)멜파스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)멜파스 filed Critical (주)멜파스
Priority to KR1020160147581A priority Critical patent/KR101750395B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101750395B1 publication Critical patent/KR101750395B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법은 터치 입력 장치가 터치 패널 상에 터치 입력이 감지되지 않는 상태에서 터치 압력의 세기를 측정하기 위한 수단을 이용하여 제1 정전 용량을 측정하는 단계, 상기 터치 입력 장치가 상기 터치 패널을 통해 터치 입력을 감지하는 단계 및 상기 터치 입력 장치가 상기 터치 패널에서 터치 입력을 감지하면 상기 수단을 이용하여 터치 압력의 세기를 측정하기 위한 제2 정전 용량을 측정하되, 상기 제1 정전 용량이 기준값 이상인 경우 상기 제2 정전 용량과 상기 제1 정전 용량의 차이를 기준으로 정전 용량의 변화량을 측정하는 단계를 포함한다.

Description

터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치{ESTIMATING METHOD FOR INTENSITY OF PRESSURE ON TOUCH INPUT APPARATUS AND TOUCH INPUT APPARATUS FOR SENSING INTENSITY OF PRESSURE BY TOUCH INPUT}
이하 설명하는 기술은 터치 압력의 세기를 측정하는 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
이하 설명하는 기술은 터치 입력 장치를 구성하는 재질의 물성 변화 또는 장치의 구조적 변화를 반영하여 터치 압력의 세기를 측정하는 터치 입력 장치를 제공하고자 한다.
터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법은 터치 입력 장치가 터치 패널 상에 터치 입력이 감지되지 않는 상태에서 터치 압력의 세기를 측정하기 위한 수단을 이용하여 제1 정전 용량을 측정하는 단계, 상기 터치 입력 장치가 상기 터치 패널을 통해 터치 입력을 감지하는 단계 및 상기 터치 입력 장치가 상기 터치 패널에서 터치 입력을 감지하면 상기 수단을 이용하여 터치 압력의 세기를 측정하기 위한 제2 정전 용량을 측정하되, 상기 제1 정전 용량이 기준값 이상인 경우 상기 제2 정전 용량과 상기 제1 정전 용량의 차이를 기준으로 정전 용량의 변화량을 측정하는 단계를 포함한다.
터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치는 사용자의 터치 입력을 감지하는 터치 패널, 상기 터치 패널 아래에 위치한 절연막 상에 형성되고, 상기 터치 패널에 평행한 방향으로 연장되는 제1 전극을 포함하는 제1 전극층, 상기 터치 패널 아래에 위치한 절연막 상에 형성되고, 상기 평행한 방향으로 연장되는 제2 전극을 포함하는 제2 전극층, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 위치하는 스페이서층 및 상기 터치 패널 상에 터치 입력이 감지되지 않는 상태에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 제1 정전 용량을 측정하고, 상기 터치 패널에서 터치 입력이 감지되는 경우 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 제2 정전 용량을 측정하고, 상기 제2 정전 용량과 상기 제1 정전 용량의 차이를 기준으로 터치 압력 세기 측정을 위한 정전 용량의 변화량을 측정하는 컨트롤러 회로를 포함한다.
다른 측면에서 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치는 사용자의 터치 입력을 감지하는 터치 패널, 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 터치 패널 상에 터치 입력이 감지되지 않는 상태에서 상기 제1 전극과 상기 금속층 사이의 제1 정전 용량을 측정하고, 상기 터치 패널에서 터치 입력이 감지되는 경우 상기 제1 전극과 상기 금속층 사이의 제2 정전 용량을 측정하고, 상기 제2 정전 용량과 상기 제1 정전 용량의 차이를 기준으로 터치 압력 세기 측정을 위한 정전 용량의 변화량을 측정하는 컨트롤러 회로를 포함한다.
이하 설명하는 기술은 터치 입력 장치가 노후화되어도 균일한 품질의 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 입력 장치에서 압력의 세기를 측정하는 구성 일부에 대한 단면도에 대한 예이다.
도 4는 터치 입력 장치에서 압력의 세기를 측정하는 구성 일부에 대한 단면도에 대한 다른 예이다.
도 5는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치의 구성을 도시한 블록도의 예이다.
도 6은 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법에 대한 순서도의 예이다.
도 7은 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법에 대한 순서도의 다른 예이다.
도 8은 터치 입력 장치에서 정전 용량 측정을 위한 시작값의 예이다.
도 9는 터치 입력 장치에서 터치 입력에 따른 정전 용량의 변화값과 변화된 시작값에 대한 예이다.
도 10은 터치 입력 장치에서 초기화된 시작값과 터치 입력에 따른 정전 용량의 변화값에 대한 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 터치 입력의 세기(압력의 세기)까지 인식할 수 있는 장치이다. 이하 설명하는 터치 입력 장치는 기본적으로 종전 터치 입력 장치와 같이 터치의 유무 내지 터치의 위치를 결정하는 구성을 포함한다. 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 방식의 터치 패널을 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 터치 압력의 세기를 측정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치에 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 핵심적인 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 입력 장치에서 압력의 세기를 측정하는 구성 일부에 대한 단면도에 대한 예이다. 도 3은 도 1에서 터치 압력 패널의 구성만을 도시한 예이다. 도 3(a)를 기준으로 터치 압력의 세기를 측정하는 기본적인 원리를 설명한다. 도 3(a)의 위쪽 도면은 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.
한편 터치 입력 장치(100)는 시간의 흐름에 따라 도 1에 도시한 적어도 하나의 구성에 대한 물성 변화 또는 물리적 구조 변화(노후화)를 겪을 수 있다. 도 3은 터치 입력 장치에서 터치 입력이 발생한 후 터치 압력 패널이 복원되는 예를 도시한다.
도 3(a)의 위쪽 도면은 설명한 바와 같이 P1이라는 압력으로 터치 패널을 터치한 예이다. 도 3(a)를 살펴보면, 터치 입력에 따라 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140)의 거리가 'L1'으로 가까워진다. 도 3(a)의 아래쪽 도면은 도 3(a)의 터치 입력이 사라진 후 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140)의 거리가 'L0'로 복원된 상태를 도시한다. 즉, 도 3(a)는 터치 입력 장치(100)의 구성에 물성 변화나 구조적 변화가 발생하지 않은 경우(이하 정상 상태)이다.
도 3(b)의 위쪽 도면은 도 3(b)와 같이 P1이라는 압력으로 터치 패널을 터치한 예이다. 도 3(b)를 살펴보면, 터치 입력에 따라 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140)의 거리가 'L1'으로 가까워진다. 도 3(b)의 아래쪽 도면은 도 3(b)의 터치 입력이 사라진 후 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140)의 거리가 'L2'로 복원된 상태를 도시한다. L2는 정상 상태일 때의 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140)의 거리인 'L0'보다 짧은 거리이다. L0 > L2> L1인 관계이다. 즉 도 3(b)는 터치 입력 장치(100)의 구성 중 적어도 일부에 물성 변화나 구조적 변화가 발생하여 제1 전극층(120)이 정상적으로 복원되지 않는 상태를 도시한다(이하 비정상 상태). 도 3(b)는 P1이라는 터치 입력 후에 터치 입력 장치(100)의 구성 중 적어도 일부에 물성 변화나 구조적 변화가 발생하여 제1 전극층(120)이 정상적으로 복원되지 않는 경우이다.
도 3(b)는 제1 전극층(120)과 금속층(150)의 거리가 'L2'로 가까워진 경우를 도시하였지만, 반대로 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140)의 거리가 'L0' 보다 큰 값으로 변경될 수도 있다.
도 4는 터치 입력 장치에서 압력의 세기를 측정하는 구성 일부에 대한 단면도에 대한 다른 예이다. 도 4는 도 3(b)에 도시한 바와 같이 제1 전극층(120)의 복원력이 떨어진 경우에 대한 예이다. 도 4(a)는 터치 입력이 없는 상태에서도 특정 위치의 제1 전극층(120)과 금속층(150)의 거리가 'L2'인 상태를 도시한다.
도 4(b)는 도 4(a)의 상태에서 특정 위치에 P1 크기의 터치 압력이 가해진 상태를 도시한다. 도 4(b)를 살펴보면 이 경우 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리가 'L3'로 가까워진다. L2 > L3인 관계이다. 도 3(a)에서는 P1 크기의 압력을 가했을 때 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리가 L1이었고, 도 4(b)에서는 압력을 가했을 때 제1 전극층(120)과 제2 전극층(140) 사이의 거리가 L3가 되었다. 예컨대, 도 3(a)에서는 P1 크기의 압력에 따른 정전 용량의 변화량(ΔC)이 '-5'라고 측정되었다면, 도 4(b)에서는 동일한 P1 크기의 압력에 따른 정전 용량의 변화량(ΔC)이 '-8'로 측정될 수 있다. 여기서 ΔC에 대한 값은 하나의 예이다. 결국 터치 입력 장치(100)에서 터치 압력 패널의 복원력이 달라진 경우 터치 압력의 세기와는 다른 정전 용량의 변화량이 측정될 수 있는 것이다. 이하 이러한 문제점을 해결하기 위한 구성을 설명한다.
도 5는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치(200)의 구성을 도시한 블록도의 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 정전 용량의 변화를 측정하기 위한 시작값을 이용할 수 있다. 전술한 바와 같이 컨트롤러 회로(250)는 터치 입력이 없는 상태에서의 정전 용량에서 터치 입력을 감지한 시점 이후에 업데이트 내지 초기화된 시작값을 기준으로 변동하는 정전 용량을 측정하여 정전 용량의 변화량(ΔC)을 측정할 수 있다. 여기서 시작값은 전술한 기준 정전 용량(Cm)일 수 있다.
한편 컨트롤러 회로(250)는 터치 입력이 없는 상태에서 압력 측정 위치에 대한 기준 정전 용량을 측정하고, 기준 정전 용량을 저장할 수 있다. 메모리(260)가 기준 정전 용량을 저장할 수 있다. 이 경우 컨트롤러 회로(250)는 저장된 기준 정전 용량이 변경되는지를 모니터링하고, 기준 정전 용량이 변경된 경우 정전 용량의 변화량 측정을 위한 시작값을 업데이트 내지 초기화할 수도 있다.
이하 도 6 내지 도 7은 도 5에 도시한 자체 정전 용량 방식을 이용한 터치 입력 장치(200)를 기준으로 설명한다. 도 6는 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 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). 이후 터치 입력 장치(200)는 터치 입력이 발생한 위치(이하 터치 위치)에서 터치 입력이 사라지는지 여부를 모니터링한다(320). 터치 위치에서 터치 입력이 사라지면 터치 입력 장치(200)는 해당 터치 위치에 대응하는 압력 측정 위치에서 제1 전극(125)과 제2 전극(145) 사이의 정전 용량 측정을 위한 시작값을 업데이트 내지 초기화한다(330). 시작값을 업데이트 내지 초기화하는 예는 후술한다.
이후 터치 입력 장치(200)는 새로운 터치 입력을 감지한다(340). 새로운 터치 입력에 의해 제1 전극(125)과 제2 전극(145) 사이의 거리가 변화한다. 터치 입력 장치(200)는 제1 전극(125)과 제2 전극(145) 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량의 변화량(ΔC)을 측정한다(350). 터치 입력 장치(200)는 정전 용량의 변화량(ΔC)을 기준으로 터치 압력의 세기를 결정할 수 있다.
터치 입력 장치(200)는 주기적으로 터치 패널(210) 상의 터치 입력 발생을 모니터링하여 터치 입력이 없는 경우에 시작값을 업데이트 내지 초기화할 수 있다. 또는 터치 입력 장치(200)는 비주기적으로 시작값을 업데이트 내지 초기화할 수도 있다. 예컨대, 터치 입력 장치(200)는 최초 전력(전원)이 인가되는 시점에 시작값을 업데이트 내지 초기화할 수도 있다.
도 7은 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법(400)에 대한 순서도의 다른 예이다. 도 7은 터치 입력 장치(220)가 기준 정전 용량을 관리하는 경우에 대한 예이다.
터치 입력 장치(200)는 터치 입력이 발생하지 않은 상태에서 복수의 압력 측정 위치에 대한 정전 용량(기준 정전 용량)을 측정한다(410). 터치 입력 장치(200)는 기준 정전 용량을 측정하고(410), 이전에 측정한 기준 정전 용량과 비교하여 기준 정전 용량에 변화가 생겼는지 판단한다(420). 기준 정전 용량이 변화하였다면, 터치 입력 장치(200)는 정전 용량 측정을 위한 시작값을 초기화할 수 있다(430). 즉 변경된 기준 정전 용량을 시작값으로 사용할 수 있다.
이후 터치 입력 장치(200)는 새로운 터치 입력을 감지한다(440). 터치 입력 장치(200)는 제1 전극(125)과 제2 전극(145) 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량의 변화량(ΔC)을 측정한다(450). 터치 입력 장치(200)는 정전 용량의 변화량(ΔC)을 기준으로 터치 압력의 세기를 결정할 수 있다.
터치 입력 장치(200)는 주기적으로 터치 패널 상의 기준 정전 용량을 측정하여 기준 정전 용량의 변화를 모니터링(410~420)할 수 있다. 또는 터치 입력 장치(200)는 비주기적으로 기준 정전 용량의 변화를 모니터링(410~420)할 수도 있다.
도 8은 터치 입력 장치에서 정전 용량 측정을 위한 시작값의 예이다. 이하 설명의 편의를 위해 터치 입력 장치는 시작값을 0을 사용한다고 가정한다. 도 8은 스마트폰과 같은 터치 입력 장치를 예로 도시한 것이다. 도 8에 도시된 그리드는 제1 전극과 제2 전극을 이용하여 정전 용량의 변화량을 측정할 수 있는 지점들을 도시한다. 즉 도 8은 복수의 지점에서 정전 용량의 변화량을 개별적으로 측정할 수 있는 예이다. 도 8은 압력 측정 위치 중 점선으로 도시한 A 영역의 압력 측정 위치에 대한 시작값을 도시한다. A 영역에 대한 시작값은 모두 '0'이다. 물론 경우에 따라 다양한 값을 갖는 시작값이 사용될 수 있다. 터치 입력 장치(200)는 모든 압력 측정 위치에 대한 시작값이 동일하면 정전 용량의 변화량을 측정할 수 있다.
터치 입력 장치는 복수의 지점에서 개별적으로 정전 용량의 변화량을 측정할 수 있는 경우, 정전 용량의 변화량을 측정할 수 있는 복수의 지점에 대한 시작값을 개별적으로 관리할 수 있다. 예컨대, 도 7의 420 과정에서 터치 입력 장치가 복수의 지점별로 기준 정전 용량의 변화가 있는지를 모니터링하고, 기준 정전 용량이 변경된 지점에 대한 시작값을 초기화할 수 있다.
도 9은 터치 입력 장치에서 터치 입력에 따른 정전 용량의 변화값과 변화된 시작값에 대한 예이다. 도 9(a)는 도 8의 터치 입력 장치에서 두 개의 지점에 대해 터치 입력이 발생한 예이다. 도 9(a)는 TA(Touch Area) 1 및 TA 2로 표시한 지점에 터치 입력이 발생한 예이다. TA 1에서는 터치 입력으로 '-4'라는 정전 용량의 변화량이 발생하였고, TA 2에서는 터치 입력으로 '-5'라는 정전 용량의 변화량이 발생하였다. 터치 입력 장치(200)에서 구동 전극(220) 또는 수신 전극(230)이 휘어지면서 해당 위치에서 정전 용량의 변화가 발생한 것이다.
도 9(b)는 A 영역(TA1 및 TA2)에 대한 터치 입력이 사라진 상태를 도시한다. 도 9(b)를 살펴보면 TA 1에서는 터치 입력이 사라지면서 휘어진 구동 전극(220) 또는 수신 전극(230)이 복원되고, 정전 용량도 시작값으로 복원되었다. 그러나 도 9(b)를 살펴보면 TA 2에서는 터치 입력이 사라진 상태에서도 휘어진 제1 전극(125) 또는 제2 전극(145)이 완전하게 복원되지 못하여 정전 용량이 '-2'라는 값을 갖는다. 즉 도 9(b)에서 TA 2 위치에서는 도 3(b)와 같은 비정상 상태가 발생한 것이다. 도 9(b)에서 터치 입력이 사라진 상태에서 측정되는 정전 용량 '-2'는 이후 터치 입력이 발생한 상태에서 측정되는 정전 용량의 기준이 될 수 있다.
도 9의 경우를 가정하여 터치 압력의 세기를 측정하는 예를 설명한다. 터치 입력 장치(200)는 이후 터치 패널에서 터치 입력을 감지한다. 터치 입력 장치(200)는 TA 2에서 정전 용량을 측정하는데 '-7'이라는 크기의 값을 측정하였다고 가정한다. 이 경우 터치 입력 장치(200)는 터치 없는 상태에서 측정한 정전 용량의 값과 터치가 발생한 이후 측정한 정전 용량의 값의 차이를 터치 압력의 세기로 산출할 수 있다. 즉, 터치 입력 장치(200)는 '5'라는 정도의 터치 압력 세기를 산출할 수 있다. 터치 압력의 세기를 측정하기 위한 시작값은 터치 입력이 없는 상태에서 측정되는 정전 용량의 값이 된다. 이 경우 도 5 내지 도 7에서 설명한 시작값을 업데이트 내지 초기화한다는 의미는 시작값을 터치 입력이 없는 상태에서 측정되는 정전 용량값으로 변경한다는 의미에 해당한다. 터치 입력 장치(200)는 주기적으로 또는 전원이 인가되는 시점에 시작값에 해당하는 정전 용량(터치 입력이 없는 상태)을 측정할 수 있다.
도 10은 터치 입력 장치에서 초기화된 시작값과 터치 입력에 따른 정전 용량의 변화값에 대한 예이다. 도 10(a)는 도 9(b)와 같이 TA 2 위치에서 제1 전극(125) 또는 제2 전극(145)이 복원되지 못한 상황에서 시작값을 초기화하는 예에 해당한다. 도 10(a)를 살펴보면, TA 2에 대한 시작값이 '0'으로 초기화되었다. 도 10(b)는 도 10 (a)에서 시작값이 초기화된 상태에서 TA 1 및 TA 2에 터치 입력이 발생한 예이다. 도 10(b)는 TA 1 및 TA 2에 도 9(a)와 동일한 세기의 터치 입력이 발생한 상태를 도시한다. 도 10(b)를 살펴보면, TA 1에서는 터치 입력으로 '-4'라는 정전 용량의 변화량이 발생하였고, TA 2에서는 터치 입력으로 '-5'라는 정전 용량의 변화량이 발생하였다. 결국 제1 전극(125)과 제2 전극(145) 사이의 거리가 초기값과 달라진 상태에서도, 터치 입력 장치(200)는 정확한 정전 용량의 변화량을 측정할 수 있다. 다른 말로 설명하면 터치 입력 장치(200)는 복수의 압력 측정 위치에 대한 기준 정전 용량이 서로 다른 상태에서도, 터치 압력에 따른 정전 용량의 변화량을 정확하게 측정할 수 있다.
도 10의 경우를 가정하여 터치 압력의 세기를 측정하는 예를 설명한다. 터치 입력 장치(200)는 터치 입력이 없는 상태에서 정전 용량을 측정한다. 도 9(b)와 같이 정전 용량이 TA 2에서 '-2'로 측정되었다고 가정한다. 이제 터치 입력 장치(200)는 도 10(a)와 같이 시작값으로 모두 '0'으로 변경한다. 터치 입력 장치(200)는 이제 초기화한 시작값을 이용하여 이후 터치 압력에 따른 정전 용량을 측정한다. 터치 입력 장치(200)는 도 10(b)와 같이 TA 2에서 '-5'라는 정전 용량의 크기를 측정한다. 터치 입력 장치(200)는 터치 입력에 따른 압력의 세기를 '-5'라고 측정할 수 있다. 도 10과 같은 방식은 터치 입력 장치(200)가 터치 위치에 따른 시작값을 별도로 관리하는 경우에 해당한다. 터치 입력 장치(200)는 시작값에 해당하는 데이터를 별도로 저장하는 것이다.
다만 경우에 따라서는 터치 입력 장치(200)가 시작값을 초기화한 후 압력의 세기에 대응하는 정전 용량의 변화량이 정확하게 측정되지 않을 수도 있다. 따라서 터치 입력 장치(200)는 시작값을 업데이트 내지 초기화한후 터치 입력에 따른 정전 용량의 변화 정도가 정상적으로 측정되는지 모니터링할 필요가 있다.
예컨대, 터치 입력이 가해지는 경우 일반적으로 일정하게 정전 용량이 변화하게 된다. 정전 용량이 변화하는 시간이 달라질 수 있겠지만, 일반적으로 터치 입력에 따라 정전 용량은 선형적으로 변경될 가능성이 높다. 따라서 터치 입력 장치(200)는 터치 입력 이후에 정전 용량의 변화량이 기준 범위 내에서 변하는지 모니터링할 수 있다. 예컨대, 터치 입력 장치(200)는 정전 용량의 변화되는 속도가 기준 범위에 속하는지 모니터링할 수 있다. 또한 터치 입력 장치(200)는 정전 용량의 변화되는 정도가 일정한 기준 범위에서 선형적으로 변하는지 모니터링할 수도 있을 것이다. 터치 입력 장치(200)는 정전 용량이 너무 극단적으로 변화하는 경우 초기화한 시작값이 적절하지 않다고 판단할 수 있다.
또한 터치 입력 장치(200)는 정전 용량 측정을 위한 시작값을 초기화한 후 터치 입력이 없는데도 정전 용량의 값이 변경되는지 여부를 모니터링할 수도 있다. 터치 입력이 없는데도 정전 용량의 값이 변경되었다면 경우에 따라서 터치 입력 장치(200)는 시작값을 이전 값으로 복구할 수도 있을 것이다.
또한 터치 입력 장치(200)는 시작값을 초기화한 후 일정한 시간이 경과한 후부터 터치 압력의 세기를 측정할 수도 있다. 예컨대, 터치 압력 패널의 복원력이 떨어진 경우 휘어짐이 복원되는데 소요되는 시간이 일정한 시간 걸릴 수 있기 때문이다.
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 : 컨트롤러 회로
260 : 메모리

Claims (10)

  1. 터치 입력 장치가 터치 패널 상에 터치 입력이 감지되지 않는 상태에서 터치 압력의 세기를 측정하기 위한 수단을 이용하여 제1 정전 용량을 측정하는 단계;
    상기 터치 입력 장치가 상기 터치 패널을 통해 터치 입력을 감지하는 단계; 및
    상기 터치 입력 장치가 상기 터치 패널에서 터치 입력을 감지하면 상기 수단을 이용하여 터치 압력의 세기를 측정하기 위한 제2 정전 용량을 측정하되, 상기 제1 정전 용량이 기준값 이상인 경우 상기 제2 정전 용량과 상기 제1 정전 용량의 차이를 기준으로 정전 용량의 변화량을 측정하는 단계를 포함하는 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 입력 장치는 주기적으로 또는 상기 터치 입력 장치에 전원이 인가되는 시점에 상기 제1 정전 용량을 측정하는 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치 입력 장치가 상기 제2 정전 용량의 변화량이 기준 범위 내에서 변화하는지 결정하는 단계를 더 포함하는 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 입력 장치가 터치 입력이 없는 상태에서 상기 제2 정전 용량의 변화가 발생하는지 모니터링하는 단계를 더 포함하는 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법.
  5. 사용자의 터치 입력을 감지하는 터치 패널;
    상기 터치 패널 아래에 위치한 절연막 상에 형성되고, 상기 터치 패널에 평행한 방향으로 연장되는 제1 전극을 포함하는 제1 전극층;
    상기 터치 패널 아래에 위치한 절연막 상에 형성되고, 상기 평행한 방향으로 연장되는 제2 전극을 포함하는 제2 전극층;
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 위치하는 스페이서층; 및
    상기 터치 패널 상에 터치 입력이 감지되지 않는 상태에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 제1 정전 용량을 측정하고, 상기 터치 패널에서 터치 입력이 감지되는 경우 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 제2 정전 용량을 측정하되, 상기 제1 정전 용량이 기준값 이상인 경우 상기 제2 정전 용량과 상기 제1 정전 용량의 차이를 기준으로 터치 압력 세기 측정을 위한 정전 용량의 변화량을 측정하는 컨트롤러 회로를 포함하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 주기적으로 또는 상기 터치 입력 장치에 전원이 인가되는 시점에 상기 제1 정전 용량을 측정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 터치 입력이 없는 상태에서 상기 제2 정전 용량의 변화가 발생하는지 모니터링하는 터치 입력 장치.
  8. 사용자의 터치 입력을 감지하는 터치 패널;
    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 터치 패널 상에 터치 입력이 감지되지 않는 상태에서 상기 제1 전극과 상기 금속층 사이의 제1 정전 용량을 측정하고, 상기 터치 패널에서 터치 입력이 감지되는 경우 상기 제1 전극과 상기 금속층 사이의 제2 정전 용량을 측정하되, 상기 제1 정전 용량이 기준값 이상인 경우 상기 제2 정전 용량과 상기 제1 정전 용량의 차이를 기준으로 터치 압력 세기 측정을 위한 정전 용량의 변화량을 측정하는 컨트롤러 회로를 포함하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 주기적으로 또는 상기 터치 입력 장치에 전원이 인가되는 시점에 상기 제1 정전 용량을 측정하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 시작값을 초기화한 후 터치 입력이 없는 상태에서 상기 제2 정전 용량의 변화가 발생하는지 모니터링하는 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
KR1020160147581A 2016-11-07 2016-11-07 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치 KR101750395B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160147581A KR101750395B1 (ko) 2016-11-07 2016-11-07 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160147581A KR101750395B1 (ko) 2016-11-07 2016-11-07 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150180887 Division 2015-12-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101750395B1 true KR101750395B1 (ko) 2017-07-03

Family

ID=59357469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160147581A KR101750395B1 (ko) 2016-11-07 2016-11-07 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101750395B1 (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101637900B1 (ko) 터치 입력 장치에서 입력 위치에 따라 압력의 세기를 보정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치
US9377898B2 (en) Method of calibrating sensitivity of a touch input device and touch input device employing the same
US10120506B2 (en) Multi-touch capacitive sensing surface
JP5656666B2 (ja) タッチパネル装置
US9229592B2 (en) Shear force detection using capacitive sensors
KR20110100565A (ko) 터치스크린
US20120113047A1 (en) Capacitive touch system using both self and mutual capacitance
US9007334B2 (en) Baseline capacitance calibration
JP2015520455A (ja) ユーザインターフェース及び方法
CN102473044A (zh) 电容式触控面板
US9569050B2 (en) Apparatus and/or method for sensing touch input
US10254873B2 (en) System and method for determining user input using dual baseline modes
EP3679462B1 (en) Displacement sensing
KR101750395B1 (ko) 터치 입력 장치에서 터치 압력의 세기를 측정하는 방법 및 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치
CN104516608A (zh) 触摸屏面板
TWI537807B (zh) 電容式感測裝置及其方法
KR101776601B1 (ko) 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 측정하는 방법 및 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치
KR20110103287A (ko) 저항막식 터치스크린의 멀티터치 식별방법
US20170052626A1 (en) Touch Sensing Device Capable of Detecting Speed
KR101578036B1 (ko) 용량성 터치입력장치를 이용한 압력감지방법
EP2624108B1 (en) Touch recognition method, touch key structure and touch device
KR101655430B1 (ko) ３차원 터치 패널 및 그 압력 감지 레이어
US20140354578A1 (en) Method for setting driving signals for electrode of touch panel and driving method for touch panel
KR101690941B1 (ko) 충/방전 시정수 변화를 감지하는 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템 및 방법
US20150091863A1 (en) Device integrating capacitive touch and resistive touch and operation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant