WO2016195309A1 - 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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capacitance change
touch
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김태훈
윤상식
김세엽
김본기
문호준
곽선동
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주식회사 하이딥
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Definitions

  • the present invention relates to a method for compensating the sensitivity of a touch input device for sensing touch pressure and a computer readable recording medium. More particularly, the present invention relates to sensing touch pressure that can uniformly correct touch pressure sensitivity for a touch sensor panel. A method of correcting the sensitivity of a touch input device and a computer-readable recording medium recording a program for performing the same.
  • buttons, keys, joysticks, and touch screens have been developed and used.
  • the touch screen has various advantages such as ease of operation, miniaturization of a product, and simplification of a manufacturing process.
  • the touch screen may constitute a touch surface of a touch input device that includes a touch sensor panel, which may be a transparent panel having a touch-sensitive surface. Such a touch sensor panel can be attached to the front of the touch screen so that the touch-sensitive surface can cover the touch screen.
  • the user may operate the computing system by touching the touch screen with a finger or the like. Accordingly, the computing system recognizes whether the user touches the touch screen and the touch position and performs an operation according to the intention of the user.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a touch input device that senses touch pressure.
  • Sensitivity correction method for achieving the above object is a sensitivity correction method of a touch input device for detecting touch pressure, for a plurality of sets of touch input device, a plurality of touch sensor panel provided in the touch input device Defining a point of and detecting an amount of change in capacitance by applying pressure to the plurality of points; Generating row data for each point of capacitance change amount based on the detected capacitance change amount for each set; Extracting a maximum value in each set, dividing a data value in the set by the maximum value, and generating decimal data for each set; Calculating an average value for each point based on the set of decimal value data; Generating representative value data by calculating an average value of all points of the touch sensor panel based on the average value of each point; Calculating a balance coefficient based on the representative value data; And correcting the touch pressure sensitivity of the touch input device by using the calculated balance coefficient.
  • the method may further include calibrating an amount of capacitance change detected by the touch input device corrected in the correcting step by the formulas of Equations 3 to 7 to be described later.
  • the average value of the frame corresponding to the saturated section among the frame data measured at the plurality of defined points may be calculated to determine the capacitance change amount of the corresponding point.
  • the average value of the arbitrary points may be calculated by interpolating an arbitrary point other than the plurality of defined points based on the average value of the plurality of points. .
  • the pressure applied to the plurality of points defined above may be a pressure applied by 800 g 8 phi.
  • the plurality of points may include 45 points having an array of 5 horizontally and 9 vertically.
  • the balance coefficient may be calculated by multiplying the representative value data by a predetermined coefficient (A).
  • the balance coefficient may be calculated by multiplying the representative value data by a predetermined coefficient (A).
  • the sensitivity correction method of the touch input device for detecting the touch pressure, detecting the amount of change in capacitance according to the pressure applied to the touch input device; And calibrating the detected capacitance change amount by any one of Equations 3 to 7 to be described later.
  • the computer-readable recording medium for achieving the above object can record a program for executing the sensitivity correction method.
  • the sensitivity correction method and the computer-readable recording medium of the input device it is possible to correct the sensitivity of the touch input device so that the touch pressure is sensed with a uniform sensitivity in front of the display.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a touch input device to which the sensitivity correction method of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a touch input device configured to detect a touch position and a touch pressure to which a sensitivity correction method according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a view for explaining a process of generating raw data in the sensitivity correction method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating decimal value data in a sensitivity correction method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process of interpolating representative values of all nodes in a sensitivity correction method according to an embodiment of the present invention.
  • 6 and 7 are graphs for explaining the interpolation method used in the sensitivity correction method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph comparing the sensitivity of each node before the balancing process and the sensitivity of each node after the balancing process.
  • FIG. 10 is a graph illustrating a problem caused by multiplication calibration in a calibration process of a sensitivity correction method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph illustrating an effect of an addition method calibration in a calibration process of a sensitivity correction method according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 12 and 13 are graphs for explaining the effects of a hybrid calibration in a calibration process of a sensitivity correction method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a graph illustrating a calibration for supplementing a hybrid scheme in a calibration process of a sensitivity correction method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a touch input device to which the sensitivity correction method of the present invention is applied.
  • the touch sensor panel 100 of the present invention includes a plurality of driving electrodes TX1 to TXn and a plurality of receiving electrodes RX1 to RXm, for operation of the touch sensor panel 100.
  • the touch sensor panel 100 may include a plurality of driving electrodes TX1 to TXn and a plurality of receiving electrodes RX1 to RXm.
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm of the touch sensor panel 100 form an orthogonal array, the present invention is not limited thereto.
  • the driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm may have any number of dimensions and application arrangements thereof, including diagonal lines, concentric circles, and three-dimensional random arrays.
  • n and m are positive integers, which may have the same or different values, and may have different sizes.
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm may be arranged to cross each other.
  • the driving electrode TX includes a plurality of driving electrodes TX1 to TXn extending in the first axis direction
  • the receiving electrode RX includes a plurality of receiving electrodes extending in the second axis direction crossing the first axis direction. RX1 to RXm).
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm may be formed on the same layer.
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm may be formed on the same surface of the insulating film (not shown).
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm may be formed on different layers.
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm may be formed on both surfaces of one insulating film (not shown), or the plurality of driving electrodes TX1 to TXn may be formed.
  • One surface of one insulating film (not shown) and a plurality of receiving electrodes RX1 to RXm may be formed on one surface of a second insulating film (not shown) different from the first insulating film.
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm are made of transparent conductive material (eg, tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), or the like. Oxide) or ATO (Antimony Tin Oxide).
  • transparent conductive material eg, tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), or the like. Oxide) or ATO (Antimony Tin Oxide).
  • the driving electrode TX and the receiving electrode RX may be formed of another transparent conductive material or an opaque conductive material.
  • the driving electrode TX and the receiving electrode RX may include at least one of silver ink, copper, or carbon nanotube (CNT).
  • the driving electrode TX and the receiving electrode RX may be formed of a metal mesh or made of a silver silver material.
  • the driver 120 which is one component of the touch input device 100 according to an exemplary embodiment, may apply a driving signal to the driving electrodes TX1 to TXn.
  • a driving signal may be sequentially applied to one driving electrode from the first driving electrode TX1 to the nth driving electrode TXn at a time.
  • the driving signal may be repeatedly applied again. This is merely an example, and a driving signal may be simultaneously applied to a plurality of driving electrodes in some embodiments.
  • the sensing unit 110 provides information about the capacitance Cm 101 generated between the driving electrodes TX1 to TXn to which the driving signal is applied and the receiving electrodes RX1 to RXm through the receiving electrodes RX1 to RXm.
  • a sensing signal that includes a touch can detect whether the touch position.
  • the sensing signal may be a signal in which the driving signal applied to the driving electrode TX is coupled by the capacitance CM 101 generated between the driving electrode TX and the receiving electrode RX.
  • the process of detecting the driving signal applied from the first driving electrode TX1 to the nth driving electrode TXn through the receiving electrodes RX1 to RXm is referred to as scanning the touch sensor panel 100. can do.
  • the sensing unit 110 may include a receiver (not shown) connected to each of the receiving electrodes RX1 to RXm through a switch.
  • the switch is turned on in a time interval for detecting the signal of the corresponding receiving electrode RX, so that the detection signal from the receiving electrode RX can be detected at the receiver.
  • the receiver may comprise an amplifier (not shown) and a feedback capacitor coupled between the negative input terminal of the amplifier and the output terminal of the amplifier, i.e., in the feedback path. At this time, the positive input terminal of the amplifier may be connected to ground.
  • the receiver may further include a reset switch connected in parallel with the feedback capacitor. The reset switch may reset the conversion from current to voltage performed by the receiver.
  • the negative input terminal of the amplifier may be connected to the corresponding receiving electrode RX to receive a current signal including information on the capacitance CM 101 and integrate the converted signal into a voltage.
  • the sensing unit 110 may further include an analog to digital converter (ADC) for converting data integrated through a receiver into digital data. Subsequently, the digital data may be input to a processor (not shown) and processed to obtain touch information about the touch sensor panel 100.
  • the detector 110 may include an ADC and a processor.
  • the controller 130 may perform a function of controlling the operations of the driver 120 and the detector 110. For example, the controller 130 may generate a driving control signal and transmit the driving control signal to the driving unit 120 so that the driving signal is applied to the predetermined driving electrode TX at a predetermined time. In addition, the control unit 130 generates a detection control signal and transmits it to the detection unit 110 so that the detection unit 110 receives a detection signal from a predetermined reception electrode RX at a predetermined time to perform a preset function. can do.
  • the driving unit 120 and the sensing unit 110 may detect whether or not a touch is applied to the touch sensor panel 100 of the touch input device 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention. (Not displayed) can be configured.
  • the touch input device 1000 according to an embodiment of the present invention may further include a controller 130.
  • the touch input device 1000 including the touch sensor panel 100 may be integrated and implemented on a touch sensing integrated circuit (IC), which is a touch sensing circuit.
  • IC touch sensing integrated circuit
  • the driving electrode TX and the receiving electrode RX included in the touch sensor panel 100 may include, for example, a touch sensing IC through a conductive trace and / or a conductive pattern printed on a circuit board. It may be connected to the driving unit 120 and the sensing unit 110 included in the 150.
  • a capacitance C having a predetermined value is generated at each intersection of the driving electrode TX and the receiving electrode RX, and such an electrostatic discharge occurs when an object such as a finger approaches the touch sensor panel 100.
  • the value of the dose can be changed.
  • the capacitance may represent mutual capacitance Cm.
  • the sensing unit 110 may detect the electrical characteristic to detect whether the touch sensor panel 100 is touched and / or the touch position. For example, it is possible to detect whether and / or a position of the touch on the surface of the touch sensor panel 100 formed of a two-dimensional plane formed of a first axis and a second axis.
  • the position of the touch in the second axis direction may be detected by detecting the driving electrode TX to which the driving signal is applied.
  • the position of the touch in the first axis direction may be detected by detecting a change in capacitance from a received signal received through the receiving electrode RX when the touch is applied to the touch sensor panel 100.
  • the touch sensor panel for detecting whether a touch is present and the touch position in the touch input device 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • the self-capacitance method, surface capacitance method, projected capacitance method, resistive film method, surface acoustic wave method (SAW), infrared method, optical method other than the above-described method It may be implemented using any touch sensing method such as an imaging method, a dispersive signal technology, and an acoustic pulse recognition method.
  • the touch sensor panel 100 for detecting a touch position in the touch input device 1000 may be located outside or inside the display module 200.
  • the display module 200 of the touch input device 1000 may be a liquid crystal display (LCD).
  • LCD liquid crystal display
  • IPS In Plane Switching
  • VA Very Alignment
  • TN twisted nematic
  • the display module 200 of the touch input device 1000 according to an embodiment of the present invention may be a display panel included in a plasma display panel (PDP), an organic light emitting diode (OLED), or the like.
  • PDP plasma display panel
  • OLED organic light emitting diode
  • the display module 200 receives an input from a central processing unit (CPU) or an application processor (AP), which is a central processing unit on a main board, for the operation of the touch input device 100. It may include a control circuit for displaying the content.
  • CPU central processing unit
  • AP application processor
  • control circuit for operating the display panel 200 may include a display panel control IC, a graphic controller IC, and other circuits necessary for operating the display panel 200.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a touch input device configured to detect a touch position and a touch pressure to which a sensitivity correction method according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the touch sensor panel 100 and the pressure detection module 400 for detecting the touch position in the touch input device 1000 including the display module 200 may be attached to the front surface of the display module 200. Accordingly, the display screen of the display module 200 may be protected and the touch detection sensitivity of the touch sensor panel 100 may be increased.
  • the pressure detection module 400 may operate separately from the touch sensor panel 100 for detecting the touch position, for example, the pressure detection module 400 may be the touch sensor panel 100 for detecting the touch position. May be configured to detect pressure alone. In addition, the pressure detection module 400 may be configured to detect the touch pressure in combination with the touch sensor panel 100 for detecting the touch position. For example, at least one of the driving electrode TX and the receiving electrode RX included in the touch sensor panel 100 for detecting the touch position may be used to detect the touch pressure.
  • the pressure detection module 400 is combined with the touch sensor panel 100 to detect a touch pressure.
  • the pressure detection module 400 includes a spacer layer 420 spaced apart from the touch sensor panel 100 and the display module 200.
  • the pressure detection module 400 may include a reference potential layer spaced apart from the touch sensor panel 100 through the spacer layer 420.
  • the display module 200 may function as a reference potential layer.
  • the reference potential layer may have any potential to cause a change in the capacitance 101 generated between the driving electrode TX and the receiving electrode RX.
  • the reference potential layer may be a ground layer having a ground potential.
  • the reference potential layer may be a ground layer of the display module 200. In this case, the reference potential layer may have a plane parallel to the two-dimensional plane of the touch sensor panel 100.
  • the touch sensor panel 100 and the display module 200 which is a reference potential layer are spaced apart from each other.
  • the spacer layer 420 between the touch sensor panel 100 and the display module 200 may be implemented as an air gap according to a difference in the bonding method between the touch sensor panel 100 and the display module 200. Can be.
  • a double adhesive tape may be used to fix the touch sensor panel 100 and the display module 200.
  • each of the touch sensor panel 100 and the display module 200 has an overlapping area, and each side of the touch sensor panel 100 and the display module 200 is provided with a double-sided adhesive tape 430 in the edge region of the touch sensor panel 100 and the touch sensor panel 200.
  • Two layers may be bonded to each other, but the touch sensor panel 100 and the display module 200 may be spaced apart from each other by a predetermined distance d.
  • the capacitance 101 (Cm) between the driving electrode TX and the receiving electrode RX changes. That is, when the touch sensor panel 100 is touched, the mutual capacitance Cm 101 may be reduced compared to the basic mutual capacitance. This is because when an object, such as a finger, is close to the touch sensor panel 100, the object serves as a ground (GND), and the fringing capacitance of the mutual capacitance (Cm) 101 is absorbed into the object. to be.
  • the basic mutual capacitance is a value of mutual capacitance between the driving electrode TX and the receiving electrode RX when there is no touch on the touch sensor panel 100.
  • the touch sensor panel 100 may be bent when a pressure is applied when the object is touched with an upper surface that is a touch surface of the touch sensor panel 100. In this case, the value of the mutual capacitance 101 (Cm) between the driving electrode TX and the receiving electrode RX may be further reduced. This is because the touch sensor panel 100 is bent and the distance between the touch sensor panel 100 and the reference potential layer is reduced, so that the fringe capacitance of the mutual capacitance 101 (Cm) is absorbed not only by the object but also by the reference potential layer. Because it becomes. When the touch object is an insulator, the change in mutual capacitance Cm may be simply caused by a change in distance between the touch sensor panel 100 and the reference potential layer.
  • the touch input device 1000 including the touch sensor panel 100 and the pressure detection module 400 on the display module 200 the touch pressure as well as the touch position may be simultaneously detected. have.
  • the touch sensor is not disposed between the touch sensor panel 100 and the display module 200 for detecting the touch position, and the touch sensor is made of an adhesive such as an optically clear adhesive (OCA).
  • OCA optically clear adhesive
  • the configuration of the touch input device 1000 to which the sensitivity correction method is applied according to an embodiment of the present invention is described in order to explain the touch position and the touch pressure detection principle.
  • the sensitivity correction method according to the present invention can be applied to a touch input device having a structure different from that shown in FIGS. 1 and 2 as long as the touch input device is capable of touch pressure.
  • a sensitivity correction method of a touch input device that senses touch pressure includes a balance process and a calibration process.
  • the balance process is a process for making the positional deviation in the plurality of touch input device sets uniform.
  • the balance process may be performed using about 20 to 200 samples in the final pre-volume DVT step.
  • the balance process consists of four steps to be described later: (1) low data measurement (2) average value calculation (3) ratio to maximum value calculation (4) interpolation.
  • any one of these processes may be omitted, and other processes may be included.
  • the balance coefficients of 0 to 255 8-bit ranges (8 bit range) for each node are obtained, and the balance coefficients are applied to the touch input device, thereby touching the touch input device.
  • the sensitivity of the sensor panel is evenly compensated.
  • a process for acquiring raw data is performed.
  • a total of 45 points, consisting of 5 horizontal x 9 vertical, are measured using an 800 g 8 phi weight.
  • the number of points may be more or less depending on the size of the touch sensor panel. This may be appropriately selected according to the size of the touch sensor panel and the state of each set.
  • the pressure is applied using a weight of 800g, 8phi, to optimally model the index finger of a person.
  • the weight or radius of the weight can be set differently.
  • a device such as a key life tester or MUSASHI can be used to generate the capacitance change, ie, raw data, for positional pressure using an 800 g 8 phi weight. Can be.
  • Pressure is applied to the 45 points with a weight of 800 g 8 phi, and the amount of change in capacitance at each point is detected.
  • the detection of the capacitance change amount is as described above.
  • the process of calculating the capacitance change data checks the frame data measured at each point, detects the capacitance change amount over time, finds a sufficiently saturated section, and finds N pieces (N in the region). Is averaged to determine the amount of change in capacitance at that point.
  • the 3 shows frame data and saturated sections at one point.
  • the x-axis represents time and the y-axis represents the amount of capacitance change detected in each frame.
  • the unit of time may be about 5 ms per unit, but is not limited thereto and may be changed to another value.
  • the number of frames used to calculate the average value for determining the capacitance change amount is preferably 20 to 100. In the above manner, the average value of all points is obtained, and a total of 45 points of frame average data is generated.
  • Fig. 4 shows the set point decimal value data for 45 points obtained by dividing the frame average value data by the maximum value in the set and converting it to a decimal number.
  • each column represents a set name (set1, set2, set3 ...), and each row represents a point (p1, p2, p3, ..., p45).
  • an average value is calculated for each point. That is, the average value of the first points p1 is calculated by dividing the number of sets by adding the first point values in all sets.
  • the average value of the second points p2 is calculated by adding the second point values in all sets and dividing by the number of sets.
  • the representative value data includes the average value for each point in all sets.
  • the reason for calculating the ratio to the maximum value in the set is to equalize the ratio in which each set is reflected in the representative value.
  • the balance process aims to reduce the deviation of each set of positions.
  • the difference between each set is not very important, but the positional differences within the set are important.
  • the ratio of the maximum value is calculated.
  • the process of calculating the ratio to the maximum value may be omitted, in this case, the position where the capacitance change amount of 500 is detected when the maximum value is 3000 is the same as the position where the capacitance change amount of 500 is detected when the maximum value is 10,000 is the same. Since the average value is calculated, it is difficult to reduce the deviation for each position. In other words, if the ratio to the maximum value is calculated, the positional deviation can be effectively reduced.
  • each node means each cell of FIG. 5. That is, when all the cells of FIG. 5 are viewed from the touch sensor panel surface, each node may correspond to the same position.
  • the value measured at 45 points is interpolated by node and replaced with the value measured by node. At this time, the data of each point is brought to the node corresponding to the point measured using the pitch of the driving electrode Tx and the receiving electrode Rx.
  • 45 points correspond to Y points
  • a value corresponding to a node included in area B of FIG. 5 is calculated using Equation 1 below.
  • region Y, region B, region G, and region O are shown, where region Y includes a node corresponding to 45 points, region B includes a node existing between nodes of region Y.
  • the region G is immediately adjacent to the nodes of the region Y and the region B, the region including the nodes surrounding the region Y and the region B, and the region O includes the remaining nodes located outside the region G.
  • X and Y are the values of the X node and the Y node
  • x and y are the position of the node
  • n is the distance between the node and the X node to calculate the value.
  • Equation 2 a value corresponding to a node included in region G of FIG. 5 is calculated.
  • X1 means the value of the node one column away from the node to be calculated
  • X2 means the value of the node two spaces apart. That is, the value reduced by half of the slope of the previous node and the previous node is determined as the node value.
  • the balance process is basically designed to be balanced based on the minimum value.
  • the standard of the value to be balanced is determined. In this case, if the maximum value is used as a reference, a value equal to or greater than 1 is multiplied by a value greater than 1, so that a graph as shown in 2 of FIG. If it is based on the values between them, it will appear as a straight line between the graphs of 1 and 2.
  • the balance coefficient for each node is finally obtained.
  • the range of 0 to 255 for obtaining the balance coefficient for each node may have a different range of values. For example, it may be set in the range of 0-1 or the range of 0-65535. In this regard, the present invention is not limited to a specific range.
  • the balance coefficient data of FIG. 8 to be described below is data obtained by multiplying the coefficient A by the inverse of each node value of FIG. 5, and the coefficient A is calculated by taking 8.4.
  • the 9 is a graph comparing the sensitivity of each node before the balancing process and the sensitivity of each node after the balancing process.
  • the x-axis represents the position (each point or node) on the touch sensor panel, and the y-axis is the capacitance change amount value.
  • the graph shown by the dotted line is a graph based on the data before balance
  • the graph shown by the solid line is a graph based on the data after balance.
  • the balance had different sensitivity at each position of the touch sensor panel, but after balance (solid line), the sensitivity was equal at all positions.
  • Calibration can be done simply by multiplication. That is, the calibration may be performed by multiplying the capacitance change value measured at all points of the touch sensor panel by a specific coefficient to uniformly adjust the value. In this case, Equation 3 below is used.
  • Z is the capacitance change amount after calibration
  • Diffsum is the capacitance change amount before calibration
  • Target is a target value
  • Center800g diff is the capacitance change amount of the center point (point located in the center of the touch sensor panel) before calibration.
  • the target value may be set to a value corresponding to 80% of the capacitance change amount according to the pressure applied with a force of 800 g, but the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the target value is set to fall within a different range. Can be. For example, in the case of the AP standard, 52428, which is a value corresponding to 80% of 0 to 65535, may be used as a target value.
  • 10 is a graph for explaining such a problem, and shows the amount of change in capacitance according to the weight for each position to which Equation 3 above is applied.
  • the x axis represents pressure (pressure according to weight), and the y axis represents capacitance change amount.
  • the target value is lower than the capacitance change amount of the set showing the lowest capacitance change amount, which is meaningful.
  • the calibration is performed to a value that is too low, and there is a problem of being vulnerable to noise.
  • Equation 4 may be used.
  • Z is the capacitance change amount after calibration
  • Diffsum is the capacitance change amount before calibration
  • Target is a target value
  • Center800g diff is the capacitance change amount of the center point (point located in the center of the touch sensor panel) before calibration.
  • FIG. 11 is a graph to which an additive calibration is applied. As shown in FIG. 11, when the addition-based calibration is used, the graph may be moved closer to the target value while maintaining the slope of the graph.
  • the difference between the remaining two points based on the average value of 200 is ⁇ 100. do.
  • the calibration used in the present invention is a complementary method to the multiplication method, and proposes a hybrid method that combines the advantages of multiplication and addition.
  • Equation 5 may be used.
  • Z is the capacitance change amount after calibration
  • Diffsum is the capacitance change amount before calibration
  • Target is a target value
  • Center800g diff is the capacitance change amount of the center point (point located in the center of the touch sensor panel) before calibration.
  • FIG. 12 illustrates a case of applying a hybrid calibration using Equation (5). As shown in Fig. 12, when the amount of change in capacitance is less than or equal to the target value, a multiplication calibration is applied, and when it is more than or equal to the target value, an addition calibration is applied.
  • 13 is a graph showing a result of performing a hybrid calibration at three location points.
  • the Z values after the calibration are 1000, 2000, and 2100, respectively. That is, the difference between the points becomes smaller, and in particular, even for values smaller than the target value, the data of the high pressure (pressure applied to the weight of 800g or more) exceeds 2000, which is the median value, and is switched to the addition method. The difference in capacity change is reduced.
  • the difference in position is sensitively sensed when a large force is applied, and the user feels that the sensitivity correction is well performed.
  • the target value is smaller than the capacitance change detected at the center point before calibration.
  • the target value is set to be larger than the capacitance change amount of the center point, but there may be other cases.
  • Equation 14 is a graph to which a hybrid calibration is applied when the target value is smaller than the capacitance change amount of the center point. As shown in FIG. 14, at low pressures (pressures weighing less than 500 g), a dead zone is created. In order to compensate for this, the following Equation 6 may be used in the present invention.
  • Z is the capacitance change amount after calibration
  • Diffsum is the capacitance change amount before calibration
  • Target is a target value
  • Center800g diff is the capacitance change amount of the center point (point located in the center of the touch sensor panel) before calibration.
  • Equation 7 in consideration of the fact that the force control is different for each person, by setting the offset value so that everyone can feel a similar sensitivity.
  • Equation 7 may be used.
  • Z is the change in capacitance after calibration
  • Diffsum is the change in capacitance before calibration
  • Target is the target value
  • Center800g diff is the change in capacitance at the center point (point located at the center of touch sensor panel) before calibration
  • Offset is the offset to be applied. Indicates a value.
  • Equation 7 it is possible to solve the offset problem that may occur in the above-described addition calibration.
  • the offset value (Offset) in the equation (7) is assuming that a very weak force is applied, can assume a value of about 5 to 10% of the total. That is, if the displayed pressure value is 0-65535, the value of 3277-6553 which is its 5-10% can be assumed.
  • the present invention is not limited to the above values, and in other embodiments, the offset values can be set in different ways.
  • the present invention can be implemented in the form of a computer-readable recording medium recording a program for executing each step included in the above-described sensitivity correction method.
  • At least one of a balance process and a calibration process may be performed by a program recorded on a recording medium according to an embodiment of the present invention.
  • Program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be those specially designed and constructed for the present invention, or may be known and available to those skilled in the computer software arts.
  • Computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. And hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • the program instructions may include not only machine code, such as produced by a compiler, but also high-level language code, which may be executed by a computer using an interpreter, and the like.
  • the hardware device may be configured to operate as one or more software modules to carry out the process according to the invention, and vice versa.

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Abstract

본 발명은, 복수의 세트의 터치 입력 장치에 대하여, 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법으로, 복수의 세트의 터치 입력 장치에 대하여, 터치 입력 장치에 구비된 터치 센서 패널에 정의된 복수의 포인트에 압력을 인가하여 정전용량 변화량을 검출하는 단계; 상기 검출한 정전용량 변화량에 기초하여, 상기 정의된 포인트의 정전용량 변화량에 대한 로우 데이터를, 각 세트마다 생성하는 단계; 세트 내의 최대값으로 세트 내의 데이터값을 나누어, 각 세트마다 소수값 데이터를 생성하는 단계; 상기 각 세트마다 생성된 소수값 데이터에 기초하여, 상기 정의된 포인트별 평균값을 산출하는 단계; 상기 포인트별 평균값에 기초하여, 상기 터치 센서 패널의 전체 포인트에 대응하는 값을 산출하여, 대표값 데이터를 생성하는 단계; 상기 대표값 데이터에 기초하여 밸런스 계수를 산출하는 단계; 및 상기 밸런스 계수를 이용하여, 상기 터치 입력 장치의 터치 압력 감도를 보정하는 단계;를 포함한다.

Description

터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
본 발명은 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 터치 센서 패널에 대한 터치 압력 감도를 균일하게 보정할 수 있는, 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법 및 이를 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
버튼(button), 키(key), 조이스틱(joystick) 및 터치 스크린 등 컴퓨팅 시스템을 조작하기 위한 다양한 종류의 입력 장치가 개발 및 이용되고 있다. 그 중 터치 스크린은, 조작의 용이성, 제품의 소형화 및 제조공정의 단순화 등 다양한 이점을 갖고 있어서, 가장 큰 주목을 받고 있다.
터치 스크린은 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널일 수 있는 터치 센서 패널(touch sensor panel)을 포함하는 터치 입력 장치의 터치 표면을 구성할 수 있다. 이러한 터치 센서 패널은 터치 스크린 전면에 부착되어 터치-감응 표면이 터치 스크린을 덮을 수 있다. 사용자는 손가락 등으로 터치 스크린을 터치하여 컴퓨팅 시스템을 조작할 수 있다. 이에 따라, 컴퓨팅 시스템은 터치 스크린에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 인식하고 연산을 수행하여 사용자의 의도에 따른 동작을 수행한다.
한편, 조작의 편의성을 높이기 위해 터치 압력까지 감지하는 장치에 대한 필요성이 대두되었고, 이에 대한 연구가 진행되고 있지만, 터치 압력을 감지하는 경우에는, 디스플레이 표면에서 균일한 감도로 터치 압력을 감지할 수 없다는 문제가 있다. 나아가, 제조공정이나 제조환경의 차이에 기인하여, 제조된 제품마다 상이한 감도를 보일 수 있기 때문에, 이를 보완하기 위한 터치 입력 장치의 감도 보정이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치로서, 디스플레이의 전면에서 균일한 감도로 터치 압력이 감지되도록, 터치 입력 장치의 터치 압력 감도를 보정할 수 있는 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 감도 보정 방법은, 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법으로, 복수의 세트의 터치 입력 장치에 대하여, 터치 입력 장치에 구비된 터치 센서 패널에 복수의 포인트를 정의하고, 상기 복수의 포인트에 압력을 인가하여 정전용량 변화량을 검출하는 단계; 상기 검출한 정전용량 변화량에 기초하여, 포인트별 정전용량 변화량에 대한 로우 데이터를, 각 세트마다 생성하는 단계; 각 세트 내의 최대값을 추출하고, 상기 최대값으로 세트 내의 데이터값을 나누어, 각 세트마다 소수값 데이터를 생성하는 단계; 상기 각 세트의 소수값 데이터에 기초하여, 포인트별 평균값을 산출하는 단계; 상기 포인트별 평균값에 기초하여, 상기 터치 센서 패널의 모든 포인트에 대한 평균값을 계산하여, 대표값 데이터를 생성하는 단계; 상기 대표값 데이터에 기초하여 밸런스 계수를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 밸런스 계수를 이용하여, 상기 터치 입력 장치의 터치 압력 감도를 보정하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 보정하는 단계에서 보정된 상기 터치 입력 장치에서 검출되는 정전용량 변화량을 후술하는 수학식 3 내지 7의 수식으로 캘리브레이션하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 로우 데이터를 생성하는 단계는, 상기 정의된 복수의 포인트에서 측정된 프레임 데이터 중에서 새츄레이션된 구간에 해당하는 프레임의 평균값을 계산하여, 해당 포인트의 정전용량 변화량으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 대표값 데이터를 산출하는 단계는, 상기 복수의 포인트의 평균값을 기초로, 상기 정의된 복수의 포인트 이외의 임의의 포인트에 대해 인터폴레이션함으로써, 상기 임의의 포인트에 대한 평균값을 산출할 수 있다.
또한, 상기 정의된 복수의 포인트에 인가되는 압력은, 800g 8phi에 의해 가해지는 압력일 수 있다.
또한, 상기 복수의 포인트는 가로 5개, 세로 9개의 배열을 가지는 45개의 포인트로 구성될 수 있다.
또한, 상기 밸런스 계수를 산출하는 단계는, 상기 대표값 데이터에 소정 계수(A)를 곱하여 밸런스 계수를 산출할 수 있다.
또한, 상기 밸런스 계수를 산출하는 단계는, 상기 대표값 데이터에 소정의 계수(A)를 곱하여 밸런스 계수를 산출할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법은, 상기 터치 입력 장치에 인가되는 압력에 따른 정전용량 변화량을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 정전용량 변화량을 후술하는 수학식 3 내지 7 중 어느 하나의 수식으로 캘리브레이션하는 단계;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 상기 감도 보정 방법을 실행하는 프로그램을 기록할 수 있다.
본 발명에 따른 입력 장치의 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 의하면, 디스플레이의 전면에서 균일한 감도로 터치 압력이 감지되도록 터치 입력 장치의 감도를 보정할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 감도 보정 방법이 적용되는 터치 입력 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 감도 보정 방법이 적용되는, 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있도록 구성된 터치 입력 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 감도 보정 방법에서, 로우 데이터를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 감도 보정 방법에서, 소수값 데이터를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 감도 보정 방법에서, 전체 노드에 대한 대표값을 인터폴레이션하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 감도 보정 방법에서 이용되는 인터폴레이션 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 모든 노드의 밸런스 계수를 나타내는 데이터이다.
도 9는 밸런스 과정이 이루어지기 전의 노드별 감도와 밸런스 과정이 이루어진 후의 노드별 감도를 비교하는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 감도 보정 방법의 캘리브레이션 과정에 있어서, 곱셈 방식의 캘리브레이션에 따른 문제점을 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 감도 보정 방법의 캘리브레이션 과정에 있어서, 덧셈 방식의 캘리브레이션이 갖는 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 감도 보정 방법의 캘리브레이션 과정에 있어서, 하이브리드 방식의 캘리브레이션이 갖는 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 감도 보정 방법의 캘리브레이션 과정에 있어서, 하이브리드 방식을 보완하기 위한 캘리브레이션을 설명하기 위한 그래프이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 감도 보정 방법이 적용되는 터치 입력 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 터치 센서 패널(100)은 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn) 및 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 포함하며, 상기 터치 센서 패널(100)의 동작을 위해 상기 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)에 구동신호를 인가하는 구동부(120), 및 터치 센서 패널(100)의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변화되는 정전용량 변화량에 대한 정보를 포함하는 감지신호를 수신하여 터치 및 터치 위치를 검출하는 감지부(110)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)은 복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 터치 센서 패널(100)의 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)이 직교 어레이를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)이 대각선, 동심원 및 3차원 랜덤 배열 등을 비롯한 임의의 수의 차원 및 이의 응용 배열을 갖도록 할 수 있다. 여기서, n 및 m은 양의 정수로서 서로 같거나 다른 값을 가질 수 있고, 크기도 서로 상이할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 구동전극(TX)은 제1축 방향으로 연장된 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)을 포함하고 수신전극(RX)은 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일구성인 터치 센서 패널(100)에서 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 동일한 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 절연막(미도시)의 동일한 면에 형성될 수 있다. 또한, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 하나의 절연막(미도시)의 양면에 각각 형성될 수도 있고, 또는 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)은 제1절연막(미도시)의 일면에 그리고 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 상기 제1절연막과 다른 제2절연막(미도시)의 일면상에 형성될 수 있다.
복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극 (RX1 내지 RXm)은 투명 전도성 물질(예를 들면, 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide)) 등으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 다른 투명 전도성 물질 또는 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다. 예컨대, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 은잉크(silver ink), 구리(copper) 또는 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 메탈 메쉬(metal mech)로 구현되거나 은나노(nano silver) 물질로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력 장치(100)의 일구성인 구동부(120)는 구동신호를 구동전극(TX1 내지 TXn)에 인가할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서, 구동신호는 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 순차적으로 한번에 하나의 구동전극에 대해서 인가될 수 있다. 이러한 구동신호의 인가는 재차 반복적으로 이루어질 수 있다. 이는 단지 예시일 뿐이며, 실시예에 따라 다수의 구동전극에 구동신호가 동시에 인가될 수도 있다.
감지부(110)는 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 구동신호가 인가된 구동전극(TX1 내지 TXn)과 수신전극(RX1 내지 RXm) 사이에 생성된 정전용량(Cm: 101)에 관한 정보를 포함하는 감지신호를 수신함으로써 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다. 예컨대, 감지신호는 구동전극(TX)에 인가된 구동신호가 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이에 생성된 정전용량(CM: 101)에 의해 커플링된 신호일 수 있다.
이와 같이, 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 인가된 구동신호를 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 감지하는 과정은 터치 센서 패널(100)을 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다.
예를 들어, 감지부(110)는 각각의 수신전극(RX1 내지 RXm)과 스위치를 통해 연결된 수신기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 스위치는 해당 수신전극(RX)의 신호를 감지하는 시간구간에 온(on)되어서 수신전극(RX)으로부터 감지신호가 수신기에서 감지될 수 있도록 한다. 수신기는 증폭기(미도시) 및 증폭기의 부(-)입력단과 증폭기의 출력단 사이, 즉 궤환 경로에 결합된 궤환 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 증폭기의 정(+)입력단은 그라운드(ground)에 접속될 수 있다. 또한, 수신기는 궤환 캐패시터와 병렬로 연결되는 리셋 스위치를 더 포함할 수 있다. 리셋 스위치는 수신기에 의해 수행되는 전류에서 전압으로의 변환을 리셋할 수 있다. 증폭기의 부입력단은 해당 수신전극(RX)과 연결되어 정전용량(CM: 101)에 대한 정보를 포함하는 전류 신호를 수신한 후 적분하여 전압으로 변환할 수 있다. 감지부(110)는 수신기를 통해 적분된 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 ADC(미도시: analog to digital converter)를 더 포함할 수 있다. 추후, 디지털 데이터는 프로세서(미도시)에 입력되어 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 정보를 획득하도록 처리될 수 있다. 감지부(110)는 수신기와 더불어, ADC 및 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(130)는 구동부(120)와 감지부(110)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(130)는 구동제어신호를 생성한 후 구동부(120)에 전달하여 구동신호가 소정 시간에 미리 설정된 구동전극(TX)에 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 감지제어신호를 생성한 후 감지부(110)에 전달하여 감지부(110)가 소정 시간에 미리 설정된 수신전극(RX)으로부터 감지신호를 입력받아 미리 설정된 기능을 수행하도록 할 수 있다.
도 1에서 구동부(120) 및 감지부(110)는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)의 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 검출 장치(미표시)를 구성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 제어부(130)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 터치 센서 패널(100)을 포함하는 터치 입력 장치(1000)에서 터치 센싱 회로인 터치 센싱 IC(touch sensing Integrated Circuit) 상에 집적되어 구현될 수 있다. 터치 센서 패널(100)에 포함된 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 예컨대 전도성 트레이스(conductive trace) 및/또는 회로 기판상에 인쇄된 전도성 패턴(conductive pattern)등을 통해서 터치 센싱 IC(150)에 포함된 구동부(120) 및 감지부(110)에 연결될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 구동전극(TX)과 수신전극(RX)의 교차 지점마다 소정 값의 정전용량(C)이 생성되며, 손가락과 같은 객체가 터치 센서 패널(100)에 근접하는 경우 이러한 정전용량의 값이 변경될 수 있다. 도 1에서 상기 정전용량은 상호 정전용량(Cm)을 나타낼 수 있다. 이러한 전기적 특성을 감지부(110)에서 감지하여 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지할 수 있다. 예컨대, 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면으로 이루어진 터치 센서 패널(100)의 표면에 대한 터치의 여부 및/또는 그 위치를 감지할 수 있다.
보다 구체적으로, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치가 일어날 때 구동신호가 인가된 구동전극(TX)을 검출함으로써 터치의 제2축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 이와 마찬가지로, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치시 수신전극(RX)을 통해 수신된 수신신호로부터 정전용량 변화를 검출함으로써 터치의 제1축 방향의 위치를 검출할 수 있다.
이상에서 터치 센서 패널(100)로서 상호 정전용량 방식의 터치 센서 패널이 상세하게 설명되었으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 터치 여부 및 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)은 전술한 방법 이외의 자체 정전용량 방식, 표면 정전용량 방식, 프로젝티드(projected) 정전용량 방식, 저항막 방식, 표면 탄성파 방식(SAW: surface acoustic wave), 적외선(infrared) 방식, 광학적 이미징 방식(optical imaging), 분산 신호 방식(dispersive signal technology) 및 음성 펄스 인식(acoustic pulse recognition) 방식 등 임의의 터치 센싱 방식을 이용하여 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)은 디스플레이 모듈(200) 외부 또는 내부에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 모듈(200)은 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display)일 수 있고, 이때 IPS(In Plane Switching)방식, VA(Vertical Alignment)방식 및 TN(Twisted Nematic)방식 중 어느 방식의 디스플레이 패널이어도 무방하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 모듈(200)은 PDP(Plasma Display Panel), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode: OLED) 등에 포함된 디스플레이 패널일 수도 있다. 이에 따라, 사용자는 디스플레이 패널에 표시된 화면을 시각적으로 확인하면서 터치 표면에 터치를 수행하여 입력 행위를 수행할 수 있다.
이때, 디스플레이 모듈(200)은 터치 입력 장치(100)의 작동을 위한 메인보드(main board) 상의 중앙 처리 유닛인 CPU(central processing unit) 또는 AP(application processor) 등으로부터 입력을 받아 디스플레이 패널에 원하는 내용을 디스플레이하도록 하는 제어회로를 포함할 수 있다.
이때, 디스플레이 패널(200)의 작동을 위한 제어회로는 디스플레이 패널 제어 IC, 그래픽 제어 IC(graphic controller IC) 및 기타 디스플레이 패널(200) 작동에 필요한 회로를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 감도 보정 방법이 적용되는, 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있도록 구성된 터치 입력 장치의 단면도이다.
디스플레이 모듈(200)을 포함하는 터치 입력 장치(1000)에서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100) 및 압력 검출 모듈(400)은 디스플레이 모듈(200)의 전면에 부착될 수 있다. 이에 따라 디스플레이 모듈(200)의 디스플레이 스크린을 보호하고 터치 센서 패널(100)의 터치 검출 민감도를 높일 수 있다.
이때, 압력 검출 모듈(400)은 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 별개로 동작할 수도 있는바, 예컨대, 압력 검출 모듈(400)은 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 독립적으로 압력만을 검출하도록 구성될 수 있다. 또한, 압력 검출 모듈(400)은 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 결합하여 터치 압력을 검출하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)에 포함된 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 중 적어도 하나의 전극은 터치 압력을 검출하는데 이용될 수 있다.
도 2에서 압력 검출 모듈(400)은 터치 센서 패널(100)과 결합하여 터치 압력을 검출할 수 있는 경우를 예시한다. 도 2에서 압력 검출 모듈(400)은 상기 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200) 사이를 이격시키는 스페이서층(420)을 포함한다. 압력 검출 모듈(400)은 스페이서층(420)을 통해 터치 센서 패널(100)과 이격된 기준 전위층을 포함할 수 있다. 이때, 디스플레이 모듈(200)은 기준 전위층으로서 기능할 수 있다.
기준 전위층은 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이에 생성된 정전용량(101)에 변화를 야기할 수 있도록 하는 임의의 전위를 가질 수 있다. 예컨대, 기준 전위층은 그라운드(ground) 전위를 갖는 그라운드 층일 수 있다. 기준 전위층은 디스플레이 모듈(200)의 그라운드(ground) 층일 수 있다. 이때, 기준 전위층은 터치 센서 패널(100)의 2차원 평면과 평행한 평면을 가질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)과 기준 전위층인 디스플레이 모듈(200)은 이격되어 위치한다. 이때, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200)의 접착 방법의 차이에 따라 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200) 사이의 스페이서층(420)은 에어갭(air gap)으로 구현될 수 있다.
이때, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200)을 고정하기 위해서 양면 접착 테이프(430: DAT: Double Adhesive Tape)가 이용될 수 있다. 예컨대, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200)은 각각의 면적이 포개어진 형태이고, 터치 센서 패널(100)과 터치 센서 패널(200) 각각의 가장자리 영역에서 양면 접착 테이프(430)를 통해서 두 개의 층이 접착되되 나머지 영역에서 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200)이 소정 거리(d)로 이격될 수 있다.
일반적으로, 터치 센서 패널(100)의 휘어짐 없이 터치 표면을 터치하는 경우라도 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이의 정전용량(101: Cm)이 변화한다. 즉, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치시에 상호 정전용량(Cm: 101)이 기본 상호 정전용량에 비해 감소할 수 있다. 이는 손가락과 같은 도체인 객체가 터치 센서 패널(100)에 근접한 경우, 객체가 그라운드(GND) 역할을 하여 상호 정전용량(Cm: 101)의 프린징 정전용량(fringing capacitance)이 객체로 흡수되기 때문이다. 기본 상호 정전용량은 터치 센서 패널(100)에 대한 터치가 없는 경우에 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이의 상호 정전용량의 값이다.
터치 센서 패널(100)의 터치 표면인 상부 표면을 객체로 터치시 압력이 가해진 경우 터치 센서 패널(100)이 휘어질 수 있다. 이때, 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이의 상호 정전용량(101: Cm)의 값은 더 감소할 수 있다. 이는, 터치 센서 패널(100)이 휘어져 터치 센서 패널(100)과 기준 전위층 사이의 거리가 감소함으로써 상기 상호 정전용량(101: Cm)의 프린징 정전용량이 객체뿐 아니라 기준 전위층으로도 흡수되기 때문이다. 터치 객체가 부도체인 경우에는 상호 정전용량(Cm)의 변화는 단순히 터치 센서 패널(100)과 기준 전위층 사이의 거리 변화에만 기인할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 디스플레이 모듈(200) 상에 터치 센서 패널(100) 및 압력 검출 모듈(400)을 포함하여 터치 입력 장치(1000)를 구성함으로써, 터치 위치뿐 아니라 터치 압력을 동시에 검출할 수 있다.
하지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)뿐 아니라 압력 검출 모듈(400)까지 디스플레이 모듈(200) 상부에 배치시키는 경우, 디스플레이 모듈의 디스플레이 특성이 저하되는 문제점이 발생한다. 특히, 디스플레이 모듈(200) 상부에 에어갭(420)을 포함하는 경우에 디스플레이 모듈의 시인성 및 빛 투과율이 저하될 수 있다.
따라서, 이러한 문제점이 발생되는 것을 방지하기 위해서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200) 사이에 에어갭을 배치하지 않고, OCA(Optically Clear Adhesive)와 같은 접착제로 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 모듈(200)이 완전 라미네이션(lamination)될 수 있다.
도 1 및 도 2와 관련한 상기 설명에서는, 터치 위치 및 터치 압력 검출 원리를 설명하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 감도 보정 방법이 적용되는 터치 입력 장치(1000)의 구성을 특정하여 설명하였지만, 본 발명에 따른 감도 보정 방법은, 터치 압력이 가능한 터치 입력 장치라면, 도 1 및 도 2에 도시된 구조와 다른 구조를 갖는 터치 입력 장치에도 적용 가능하다.
이하에서는, 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법은, 밸런스(balance) 과정과 캘리브레이션(calibration) 과정을 포함한다.
먼저, 밸런스 과정을 설명한다. 밸런스 과정은 복수의 터치 입력 장치 세트(set) 내의 위치별 편차를 균일하게 만들기 위한 과정으로, 한 세트의 최종 양산전 DVT 단계에서 약 20∼200개의 샘플을 이용하여 진행될 수 있다.
밸런스 과정은 후술할 4개의 단계, 즉, (1) 로우 데이터 측정 (2) 평균값 산출 (3) 최대값 대비 비율 계산 (4) 인터폴레이션(interpolation)으로 이루어진다. 물론, 이 중 어느 하나의 과정이 생략될 수도 있고, 그 밖의 다른 과정이 포함될 수도 있다.
(1)에서 (4)의 과정이 모두 진행되면, 각 노드별 0∼255개의 8비트 영역(8bit range)의 밸런스 계수가 획득되고, 밸런스 계수를 터치 입력 장치에 적용함으로써, 터치 입력 장치의 터치 센서 패널의 감도를 균등하게 보정하게 된다.
먼저, 로우 데이터를 획득하기 위한 과정이 이루어진다. 본 설명에서는, 가로 5개×세로 9개로 이루어진, 총 45개의 포인트(point)를 800g 8phi 무게추를 이용하여 측정한다.
포인트의 개수와 관련하여, 5인치(inch)를 기준으로 가로 3개×세로 5개의 포인트로 측정하여 획득된 밸런스 계수를 적용할 경우, 포인트와 포인트 사이가 선형적(linear)이지 않다.
또한, 45개보다 많은 개수의 포인트로 밸런스 과정을 진행하면, 인접하는 포인트들이 서로 겹치게 되어, 밸런스 계수를 인터폴레이션할 때 어떤 노드(node)에서 나온 값인지를 확인하기 어렵게 된다. 따라서, 본 발명에서는, 가로 5개×세로 9개로 이루어진, 총 45개의 포인트(point)를 이용한다.
다만, 터치 센서 패널의 크기에 따라 포인트의 개수가 더 많거나 적을 수 있다. 이는, 터치 센서 패널의 크기와 각 세트의 상태에 따라 적절히 선택될 수 있을 것이다.
한편, 800g, 8phi의 무게추를 이용하여 압력을 가하는 것은, 사람의 검지손가락을 최적으로 모델링하기 위함이다. 다만, 누르는 힘이나 손가락의 크기가 사람마다 다르기 때문에, 무게추의 무게나 반지름도 달리 설정될 수 있다.
총 45개 포인트에, 800g 8phi 무게추를 이용하여, 위치별 압력에 대한 정전용량 변화량, 즉, 로우 데이터를 생성하기 위하여, 키 라이프 테스터(key life tester)나 무사시(MUSASHI)와 같은 장치를 이용할 수 있다.
45개의 포인트에 800g 8phi의 무게추로 압력을 인가하고, 각 포인트에서의 정전용량 변화량을 검출한다. 정전용량 변화량의 검출은 위에서 설명한 바와 같다.
정전용량 변화량 데이터를 산출하는 과정은, 각 포인트에서 측정된 프레임 데이터(frame data)를 확인하고, 시간별 정전용량 변화량을 검출한 뒤, 충분히 새츄레이션된 구간을 찾아, 그 영역 내에서 N개(N은 자연수)의 프레임을 평균내어, 그 포인트의 정전용량 변화량을 구한다.
도 3은 1개의 포인트에서의 프레임 데이터(frame data) 및 새츄레이션(saturation)된 구간을 나타낸다. x축은 시간을 나타내고, y축은 각 프레임(frame)에서 검출된 정전용량 변화량을 나타낸다. 여기서, 시간의 단위는 1단위당 5ms 정도일 수 있지만, 이에 한정되지 않고 다른 값으로 변경될 수 있다.
도 3의 그래프에서는, 61.5s(12295*5ms) 이후의 구간(S)에서 새츄레이션 되었음을 알 수 있다. S 구간에 속한 5개의 프레임의 평균을 산출하면, 해당 포인트의 정전용량 변화량이 결정된다.
프레임 데이터를 이용하여, 포인트 각각의 정전용량 변화량 값을 결정하게 되면, 지터(jitter)에 의한 측정 오차를 감소시킬 수 있다. 이때, 정전용량 변화량을 결정하기 위한 평균값을 산출하는데 이용되는 프레임의 개수는 20∼100개가 바람직하다. 위와 같은 방식으로, 모든 포인트에 대한 평균값을 구하고, 총 45개 포인트의 프레임 평균값 데이터를 생성한다.
프레임 평균값 데이터가 생성되면, 세트 내의 최대값(max)으로 나누어 0∼1 범위의 소수로 환산한다. 이 과정이 끝나면, 0∼1 범위의 각 세트별 45포인트 데이터를 획득한다.
도 4는 프레임 평균값 데이터를, 세트 내의 최대값으로 나누어 소수로 환산한, 45포인트에 대한 세트별 소수값 데이터를 나타낸다. 도 4에서 각 열은 세트명(set1,set2,set3…)을 나타내고, 각 행은 포인트(p1,p2,p3,…,p45)를 나타낸다.
도 4에 도시된 세트별 데이터들은, 포인트별로 평균값이 산출된다. 즉, 제1 포인트(p1)의 평균값은, 모든 세트에서의 제1 포인트값을 더한 뒤 세트의 개수로 나누어 산출된다.
마찬가지로, 제2 포인트(p2)의 평균값은, 모든 세트에서의 제2 포인트값을 더한 뒤 세트의 개수로 나누어 산출된다.
이렇게, 제45 포인트(p45)의 평균값까지 산출하면, 하나의 대표값 데이터가 생성된다. 즉, 대표값 데이터는, 모든 세트에 있어서의 포인트별 평균값을 포함한다.
위의 설명에서, 세트 내에서 최대값 대비 비율을 계산하는 이유는, 각 세트가 대표값에 반영되는 비율을 동일하게 하기 위함이다. 밸런스 과정은, 각 세트의 위치별 편차를 줄이는 데 목적이 있다. 따라서, 각 세트간의 차이는 크게 중요하지 않지만, 세트 내의 위치별 차이는 중요하다. 이를 확인하기 위해서, 최대값 대비 비율을 계산하게 된다.
최대값 대비 비율을 계산하는 과정이 생략될 수는 있지만, 이 경우, 최대값이 3000인데 500의 정전용량 변화량이 검출되는 위치와, 최대값이 10,000인데 500의 정전용량 변화량이 검출되는 위치를 동일하다고 판단하여, 평균값이 계산되므로, 위치별 편차를 줄이기 어렵게 된다. 즉, 최대값 대비 비율을 계산하게 되면, 위치별 편차를 효과적으로 줄일 수 있게 된다.
위의 과정까지 이루어지면, 0∼1 범위의 45포인트 대표값 데이터가 획득된다. 대표값 데이터는 0∼255의 값을 가지는 노드별 밸런스 계수를 구하는 데 이용된다. 여기서, 노드는 도 5의 각각의 셀을 의미한다. 즉, 도 5의 전체 셀을 터치 센서 패널면으로 보았을 때, 동일한 위치에 각각의 노드가 대응될 수 있다.
45포인트에서 측정된 값을 노드별로 인터폴레이션하여 노드별로 측정된 값으로 바꾼다. 이때, 구동전극(Tx)과 수신전극(Rx)의 피치(pitch)를 이용하여 측정된 포인트에 해당하는 노드에, 각 포인트의 데이터를 가져온다.
도 5에서 Y영역은 45개의 포인트가 대응되며, 아래의 수학식 1을 이용하여, 도 5의 B영역에 포함된 노드에 해당하는 값을 산출한다. 도 5에는 Y영역, B영역, G영역 및 O영역이 도시되어 있는데, Y영역은 45포인트에 대응하는 노드가 포함되는 영역, B영역은 Y영역의 노드들 사이에 존재하는 노드가 포함되는 영역, G영역은 Y영역과 B영역의 노드와 바로 인접하여, Y영역 및 B영역을 둘러싸는 노드가 포함되는 영역, O영역은 G영역 밖에 위치하는 나머지 노드들을 포함하는 영역을 의미한다.
Figure PCTKR2016005505-appb-M000001
여기서, X와 Y는 X노드와 Y노드의 값을, x와 y는 노드의 위치를, n은 값을 산출하고자 하는 노드와 X노드 사이의 거리다. 또, 아래의 수학식 2를 이용하여, 도 5의 G영역에 포함된 노드에 해당하는 값을 산출한다.
Figure PCTKR2016005505-appb-M000002
여기서, X1은 계산될 노드에서 1칸 떨어진 노드의 값을 의미하고, X2는 2칸 떨어진 노드의 값을 의미한다. 즉, 전 노드와 전전 노드의 기울기의 절반만큼 감소한 값이 노드의 값으로 결정된다.
O영역에 대해서는 G영역의 값들과 동일한 값을 가지도록 한다. O영역에 대한 값을 이런 방식으로 채우는 것은 최소값(min)과 최대값(max)의 차이를 줄이기 위한 것이다.
만약, 수학식 2에서 1/2을 적용하지 않고, O영역까지 확장하면, 기울기에 따라 다르겠지만 음수가 나올 수 있기 때문에, 이런 방식으로 O영역까지 확장하기는 어렵다. 또한, 음수가 나오지 않는다 하더라도, 전체 데이터에서 최소값과 최대값의 차이가 클 수 있다. 그와 같은 경우, 로우 데이터에서 가장자리 부분의 오차가 커지고, 밸런스 계수가 너무 크거나 작아지는 결과를 낳게 된다. 따라서, 작은 힘으로도 새츄레이션되어 버리거나, 너무 둔감하게 적용되어 세게 눌러도 반응하지 않는 현상이 생기게 된다.
레졸루션 문제도 있을 수 있다. 밸런스 과정은 기본적으로 최소값을 기준으로 밸런스되도록 설계된다. 밸런스 과정에서는 밸런스될 값의 기준이 정해진다. 이때, 최대값을 기준으로 한다면, 그 이상인 값들에 1 이하의 계수를 곱해, 도 6의 ②와 같은 그래프가 될 것이다. 만약, 그 사이의 값을 기준으로 한다면, ①과 ②의 그래프 사이에 직선으로 나타나게 될 것이다.
최대값을 기준으로 밸런스되지 않는 이유는 레졸루션 문제 때문인데, 여기서 말하는 레졸루션이란, 무게별 정전용량 변화량에 대한 레졸루션을 말한다. 실제의 정전용량 변화량으로 표시되는 무게별 데이터는 도 7과 같다.
즉, 하나의 압력, 예를 들어, 800g의 무게에 의한 압력에 대응하는 데이터만 볼 때에는, 도 6과 같은 그래프가 되지만, 0∼800g의 무게에 의한 압력에 대응하는 데이터를 함께 표시하면, 적분된 값을 가지므로, 도 7과 같은 2차원 도형으로 나타나게 된다.
이를 고려하면, 도 6의 ①과 ②의 그래프는 큰 차이를 가지는 것을 알 수 있다. 그 이유는, 밸런스 과정이 아날로그(analog)적으로 진행되지 않고, 디지털(digital)적으로 진행되기 때문에, ①과 ②의 그래프에서 밀도차가 생기기 때문이다.
①의 그래프와 같이 최대값을 기준으로 밸런스 과정을 진행하는 경우, 최소값 부분에서 없는 부분을 채워야 하므로, 무게별 정전용량 변화량에서 밀도가 옅어져 1,3,5,7,9 식으로 진행되는 밀도가 옅은 데이터를 만들고, 레졸루션(resolution)이 낮아지는 결과를 낳는다.
반대로 최소값을 기준으로 밸런스 과정을 진행하는 경우, 밀도가 높아지게 되어 0.8, 1.6, 2.4, 3.2, 4.0 식으로 진행되는 데이터가 최대값 부분에서 만들어지게 된다. 이 경우에는 자세하게 표현될 뿐, 문제점이 없다.
하지만, 다시 처음으로 돌아가서 최소값과 최대값의 차이가 매우 크게 되면, 최대값의 데이터가 필요 이상으로 너무 촘촘해지고, 캘리브레이션 과정을 통해 소실되는 데이터가 생기게 된다. 따라서, 최소값과 최대값 차이가 매우 클 경우에는, 레졸루션이 손해를 입게 된다.
이를 감안하여 위에서 설명한 바와 같은 인터폴레이션 과정이 수행되는 것이다.
0∼1 범위의 노드별 대표값(도 5 참조)의 전체 노드값에 계수 A를 곱하여 0∼255의 범위를 갖도록 하면, 최종적으로 노드별 밸런스 계수가 획득된다. 이때, 노드별 밸런스 계수를 획득하기 위한, 상기 0~255의 범위는 다른 범위의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 0~1의 범위 혹은 0~65535의 범위 등으로 설정될 수 있다. 이와 관련하여 본 발명은 특정 범위에 한정되지 않는다.
구체적으로, 아래에서 설명할 도 8의 밸런스 계수 데이터는, 도 5의 각 노드 값의 역수에 계수 A를 곱해서 획득된 데이터로서, 계수 A는 8.4를 취하여 계산되었다.
도 8은 최종적으로 완성된, 모든 노드의 밸런스 계수를 나타내는 데이터이다. 도 8의 밸런스 계수를 터치 센서 패널에 적용하면, 모든 노드에서 균등한 감도를 도모할 수 있다.
도 9는 밸런스 과정이 이루어지기 전의 노드별 감도와 밸런스 과정이 이루어진 후의 노드별 감도를 비교하는 그래프이다. x축은 터치 센서 패널상의 위치(각 포인트 또는 노드)를 나타내고, y축은 정전용량 변화량 값이다. 또한, 점선으로 표시된 그래프는 밸런스가 이루어지기 전의 데이터에 기초한 그래프이고, 실선으로 표시된 그래프는 밸런스가 이루어진 후의 데이터에 기초한 그래프이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 밸런스 전에는 터치 센서 패널의 각 위치마다 다른 감도를 가졌지만, 밸런스 후(실선)에는 전 위치에서 균등한 감도를 갖게 되었다.
위에서 설명한 밸런스 과정이 완료되면, 이어서 캘리브레이션 과정이 진행된다.
캘리브레이션은 단순히 곱셈을 통해 이루어질 수 있다. 즉, 터치 센서 패널의 모든 포인트에서 측정된 정전용량 변화량 값에 특정 계수를 곱해 값을 일정하게 맞추는 방식의 캘리브레이션이 이루어질 수 있고, 이때, 아래의 수학식 3이 이용된다.
Figure PCTKR2016005505-appb-M000003
여기서, Z는 캘리브레이션 후의 정전용량 변화량, Diffsum은 캘리브레이션 전 정전용량 변화량, Target은 목표값, Center800g diff는 캘리브레이션 전 중심포인트(터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)의 정전용량 변화량을 나타낸다. 목표값은 800g의 힘으로 인가한 압력에 따른 정전용량 변화량의 데이터가, 80%에 해당하는 값으로 설정될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 다른 실시예에서는 이와 다른 범위에 해당하도록 목표값이 설정될 수 있다. 예를 들면, AP 규격의 경우, 0~65535 의 80%에 해당하는 값인 52428을 목표값으로 이용할 수 있다.
이때, 밸런스 과정에서는 샘플들의 평균으로 밸런스를 수행하기 때문에, 단순히 곱셈을 이용해 캘리브레이션하는 경우 아래와 같은 문제점이 있을 수 있다. 도 10은 그와 같은 문제점을 설명하기 위한 그래프로, 위의 수학식 3을 적용한 위치별 무게에 따른 정전용량 변화량을 나타낸다.
도 10에서 x축은 압력(무게에 따른 압력)을 나타내고, y축은 정전용량 변화량을 나타낸다.
캘리브레이션 이전에 소정 압력(800g에 의해 가해지는 압력)을 인가하여 검출된 정전용량 변화량이 3개의 포인트(a,b,c)에서 각각 100,200,300이었다고 하면, 평균값인 200을 기준으로 나머지 두 포인트의 차이는 ±100이 된다.
이를 10배인 2000을 기준으로 곱셈 방식의 캘리브레이션을 수행했다고 가정하면, 각 포인트에 대한 그래프의 기울기가 이동하고(a',b',c'), 이때의 Z값은 각각 1000,2000,3000이 되며, 평균값인 2000을 기준으로 나머지 두 포인트를 보았을 때, 그 차이는 ±1000로 훨씬 커지게 된다. 이를 보완할 필요가 있고, 그 방법으로 2가지 방식을 이용할 수 있다.
첫 번째로, 목표값(target)을 캘리브레이션 전의 값보다 낮게 정의하는 것이다. 예를 들어, 위의 설명에서, 200의 1/2인 100을 기준으로 캘리브레이션한다면 50,100,150이 되어 ±50이 되어 감도가 더욱 향상된다. 하지만, 이 경우에는, 가장 낮은 정전용량 변화량을 보이는 세트의 정전용량 변화량보다 목표값이 낮아야만 의미가 있고, 이때에는 너무 낮은 값으로 캘리브레이션이 이루어지게 되어, 노이즈에 취약해지는 문제점이 있다.
두 번째로, 각각의 세트에 상이한 밸런스 계수를 적용하는 방법이다. 하지만, 동일한 값을 적용하여 위치별 편차를 줄인다는 밸런스 과정의 본래 취지를 벗어나게 되고, 세트 각각의 위치별 데이터가 필요하게 되므로, 양산 과정에서 너무 많은 포인트를 타공해야 한다는 문제점이 있다.
이를 해소하기 위하여, 본 발명에서는 캘리브레이션을 수행함에 있어, 단순히 곱셈 형식이 아닌 덧셈 방식의 캘리브레이션을 제시한다. 이때, 아래의 수학식 4를 이용할 수 있다.
Figure PCTKR2016005505-appb-M000004
여기서, Z는 캘리브레이션 후의 정전용량 변화량, Diffsum은 캘리브레이션 전 정전용량 변화량, Target은 목표값, Center800g diff는 캘리브레이션 전 중심포인트(터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)의 정전용량 변화량을 나타낸다.
도 11은 덧셈 방식의 캘리브레이션이 적용된 그래프이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 덧셈 방식의 캘리브레이션을 이용하면 그래프의 기울기를 그대로 유지한 채로 목표값에 가깝게 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 캘리브레이션 이전 소정 압력(800g에 의해 가해지는 압력)을 인가하여 검출된 정전용량 변화량이 3개의 포인트에서 각각 100,200,300이었다고 하면, 평균값인 200을 기준으로 한 나머지 두 포인트의 차이는 ±100이 된다.
이때, 덧셈 방식의 캘리브레이션을 수행했다고 가정하면, Z값은 각각 1900,2000,2100이 되므로, ±100의 차이를 그대로 유지한다. 따라서, 위와 같은 문제점을 해소할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 이용되는 캘리브레이션은 곱셈 방식을 보완하는 방식으로, 곱셈과 덧셈의 장점을 혼합한 하이브리드 방식을 제시한다. 이때, 아래의 수학식 5가 이용될 수 있다.
Figure PCTKR2016005505-appb-M000005
여기서, Z는 캘리브레이션 후의 정전용량 변화량, Diffsum은 캘리브레이션 전 정전용량 변화량, Target은 목표값, Center800g diff는 캘리브레이션 전 중심포인트(터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)의 정전용량 변화량을 나타낸다.
수학식 5를 이용한, 하이브리드 방식의 캘리브레이션을 적용하는 경우를 도 12에 도시하였다. 도 12에 도시된 바와 같이, 정전용량 변화량이 목표값 이하일 때에는, 곱셈 방식의 캘리브레이션이 적용되고, 목표값 이상일 때에는, 덧셈 방식의 캘리브레이션이 적용된다.
나아가, 도 13은 3개의 위치점에서 하이브리드 방식의 캘리브레이션이 수행된 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 캘리브레이션 전의 소정 압력(800g에 의해 인가된 압력)을 인가하여 검출된 정전용량 변화량이 3개의 위치점에서 각각 100,200,300이라고 하면, 평균값인 200을 기준으로 나머지 두 포인트의 차이는 ±100이 된다.
만약, 하이브리드 방식의 캘리브레이션을 수행했다고 가정하면, 캘리브레이션 후의 Z값은 각각 1000,2000,2100이 된다. 즉, 포인트 사이에서 더욱 작은 차이를 보이게 되고, 특히, 목표값보다 작은 값에 대해서도, 높은 압력(800g 이상의 무게로 인가되는 압력)의 데이터에서는 중간값인 2000을 넘게 되어 덧셈 방식으로 전환되므로, 정전용량 변화량의 차이가 줄어들게 된다.
또한, 하이브리드 방식의 캘리브레이션을 이용하면, 큰 힘을 가했을 때 위치별 차이가 민감하게 감지되므로, 사용자는 감도 보정이 잘 이루어졌다고 느끼게 된다.
한편, 목표값이 캘리브레이션 전 중심포인트에서 감지된 정전용량 변화량보다 작은 경우에는 문제가 될 수 있다. 일반적인 경우라면, 목표값을 중심포인트의 정전용량 변화량보다 크게 설정하게 되지만, 그렇지 않은 경우도 있을 수 있다.
도 14는 목표값이 중심포인트의 정전용량 변화량보다 작을 때, 하이브리드 방식의 캘리브레이션을 적용한 그래프이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 낮은 압력(500g 미만의 무게로 가한 압력)에서는 압력을 감지하지 못하는 영역(dead zone)이 생기게 된다. 이를 보완하기 위하여, 본 발명에서는 아래 수학식 6을 이용할 수 있다.
Figure PCTKR2016005505-appb-M000006
여기서, Z는 캘리브레이션 후의 정전용량 변화량, Diffsum은 캘리브레이션 전 정전용량 변화량, Target은 목표값, Center800g diff는 캘리브레이션 전 중심포인트(터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)의 정전용량 변화량을 나타낸다.
즉, 목표값이 중심포인트의 정전용량 변화량보다 큰 경우에는 하이브리드 방식의 캘리브레이션이 이용되고, 목표값이 중심포인트의 정전용량 변화량보다 작으면, 곱셈 방식의 캘리브레이션이 이용된다.
나아가, 본 발명에서는, 사람마다 힘 조절이 다르다는 점을 감안하여, 오프셋 값을 설정하여 모든 사람이 유사한 감도를 느낄 수 있도록 한다. 이때는, 아래의 수학식 7이 이용될 수 있다.
Figure PCTKR2016005505-appb-M000007
여기서, Z는 캘리브레이션 후의 정전용량 변화량, Diffsum은 캘리브레이션 전 정전용량 변화량, Target은 목표값, Center800g diff는 캘리브레이션 전 중심포인트(터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)의 정전용량 변화량, Offset은 적용될 오프셋값을 나타낸다.
상기 수학식 7을 이용하면, 위에서 설명한 덧셈 방식의 캘리브레이션에서 생길 수 있는 오프셋 문제를 해결할 수 있는 효과를 가진다.
여기서, 수학식 7의 오프셋값(Offset)은 매우 약한 힘이 가해졌을 때를 전제로 하는 것으로, 전체의 5∼10% 정도의 값을 상정할 수 있다. 즉, 표시되는 압력값이 0~65535라면 그의 5~10%인 3277~6553의 값을 상정할 수 있다. 물론, 본 발명이 상기 값에 한정되는 것은 아니고, 다른 실시예에서는 상이한 방식으로 오프셋값을 설정할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 감도 보정 방법에 포함된 각 단계를 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 형태로 구현될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 매체에 기록된 프로그램에 의하여, 밸런스 과정과 캘리브레이션 과정 중 적어도 하나가 이루어질 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
프로그램 명령어는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드 등을 포함할 수 있다.
상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 실행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법으로,
    복수의 세트의 터치 입력 장치에 대하여, 터치 입력 장치에 구비된 터치 센서 패널에 정의된 복수의 포인트에 압력을 인가하여 정전용량 변화량을 검출하는 단계;
    상기 검출한 정전용량 변화량에 기초하여, 상기 정의된 포인트의 정전용량 변화량에 대한 로우 데이터를, 각 세트마다 생성하는 단계;
    세트 내의 최대값으로 세트 내의 데이터값을 나누어, 각 세트마다 소수값 데이터를 생성하는 단계;
    상기 각 세트마다 생성된 소수값 데이터에 기초하여, 상기 정의된 포인트별 평균값을 산출하는 단계;
    상기 포인트별 평균값에 기초하여, 상기 터치 센서 패널의 전체 포인트에 대응하는 값을 산출하여, 대표값 데이터를 생성하는 단계;
    상기 대표값 데이터에 기초하여 밸런스 계수를 산출하는 단계; 및
    상기 밸런스 계수를 이용하여, 상기 터치 입력 장치의 터치 압력 감도를 보정하는 단계;를 포함하는, 감도 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보정하는 단계에서 보정된 상기 터치 입력 장치에서 검출되는 정전용량 변화량을 아래의 수식으로 캘리브레이션하는 단계;를 더 포함하는, 감도 보정 방법.
    Figure PCTKR2016005505-appb-I000001
    (Z: 해당 포인트의 캘리브레이션 후의 값, Diffsum: 캘리브레이션 전 해당 포인트에서 검출된 정전용량 변화량, Target: 목표값, Center800g diff: 캘리브레이션 전 중심포인트(상기 터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)에서 검출된 정전용량 변화량)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보정하는 단계에서 보정된 상기 터치 입력 장치에서 검출되는 정전용량 변화량을 아래의 수식으로 캘리브레이션하는 단계;를 더 포함하는, 감도 보정 방법.
    Figure PCTKR2016005505-appb-I000002
    (Z: 해당 포인트의 캘리브레이션 후의 값, Diffsum: 캘리브레이션 전 해당 포인트에서 검출된 정전용량 변화량, Target: 목표값, Center800g diff: 캘리브레이션 전 중심포인트(상기 터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)에서 검출된 정전용량 변화량)
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보정하는 단계에서 보정된 상기 터치 입력 장치에서 검출되는 정전용량 변화량을 아래의 수식으로 캘리브레이션하는 단계;를 더 포함하는, 감도 보정 방법.
    Figure PCTKR2016005505-appb-I000003
    (Z: 해당 포인트의 캘리브레이션 후의 값, Diffsum: 캘리브레이션 전 해당 포인트에서 검출된 정전용량 변화량, Target: 목표값, Center800g diff: 캘리브레이션 전 중심포인트(상기 터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)에서 검출된 정전용량 변화량)
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보정하는 단계에서 보정된 상기 터치 입력 장치에서 검출되는 정전용량 변화량을 아래의 수식으로 캘리브레이션하는 단계;를 더 포함하는, 감도 보정 방법.
    Figure PCTKR2016005505-appb-I000004
    (Z: 해당 포인트의 캘리브레이션 후의 값, Diffsum: 캘리브레이션 전 해당 포인트에서 검출된 정전용량 변화량, Target: 목표값, Center800g diff: 캘리브레이션 전 중심포인트(상기 터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)에서 검출된 정전용량 변화량)
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보정하는 단계에서 보정된 상기 터치 입력 장치에서 검출되는 정전용량 변화량을 아래의 수식으로 캘리브레이션하는 단계;를 더 포함하는, 감도 보정 방법.
    Figure PCTKR2016005505-appb-I000005
    (Z: 해당 포인트의 캘리브레이션 후의 값, Diffsum: 캘리브레이션 전 해당 포인트에서 검출된 정전용량 변화량, Target: 목표값, Center800g diff: 캘리브레이션 전 중심포인트(상기 터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)에서 검출된 정전용량 변화량, Offset: 오프셋값)
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로우 데이터를 생성하는 단계는,
    상기 정의된 복수의 포인트에서 측정된 프레임 데이터 중에서 새츄레이션된 구간에 해당하는 프레임의 평균값을 계산하여, 해당 포인트의 정전용량 변화량으로 결정하는, 감도 보정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 대표값 데이터를 산출하는 단계는,
    상기 정의된 복수의 포인트의 평균값을 기초로, 상기 복수의 포인트 이외의 임의의 포인트에 대해 인터폴레이션함으로써, 상기 임의의 포인트에 대한 평균값을 산출하는, 감도 보정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 정의된 복수의 포인트에 인가되는 압력은, 800g 8phi에 의해 가해지는 압력인, 감도 보정 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 정의된 복수의 포인트는 가로 5개, 세로 9개의 배열을 가지는 45개의 포인트로 구성되는, 감도 보정 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 밸런스 계수를 산출하는 단계는, 상기 대표값 데이터에 소정의 계수(A)를 곱하여 밸런스 계수를 산출하는, 감도 보정 방법.
  12. 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법으로,
    상기 터치 입력 장치에 인가되는 압력에 따른 정전용량 변화량을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 정전용량 변화량을 아래의 수식으로 캘리브레이션하는 단계;를 포함하는, 감도 보정 방법.
    Figure PCTKR2016005505-appb-I000006
    (Z: 해당 포인트의 캘리브레이션 후의 값, Diffsum: 캘리브레이션 전 해당 포인트에서 검출된 정전용량 변화량, Target: 목표값, Center800g diff: 캘리브레이션 전 중심포인트(상기 터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)에서 검출된 정전용량 변화량)
  13. 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법으로,
    상기 터치 입력 장치에 인가되는 압력에 따른 정전용량 변화량을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 정전용량 변화량을 아래의 수식으로 캘리브레이션하는 단계;를 포함하는, 감도 보정 방법.
    Figure PCTKR2016005505-appb-I000007
    (Z: 해당 포인트의 캘리브레이션 후의 값, Diffsum: 캘리브레이션 전 해당 포인트에서 검출된 정전용량 변화량, Target: 목표값, Center800g diff: 캘리브레이션 전 중심포인트(상기 터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)에서 검출된 정전용량 변화량)
  14. 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법으로,
    상기 터치 입력 장치에 인가되는 압력에 따른 정전용량 변화량을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 정전용량 변화량을 아래의 수식으로 캘리브레이션하는 단계;를 포함하는, 감도 보정 방법.
    Figure PCTKR2016005505-appb-I000008
    (Z: 해당 포인트의 캘리브레이션 후의 값, Diffsum: 캘리브레이션 전 해당 포인트에서 검출된 정전용량 변화량, Target: 목표값, Center800g diff: 캘리브레이션 전 중심포인트(상기 터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)에서 검출된 정전용량 변화량)
  15. 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법으로,
    상기 터치 입력 장치에 인가되는 압력에 따른 정전용량 변화량을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 정전용량 변화량을 아래의 수식으로 캘리브레이션하는 단계;를 포함하는, 감도 보정 방법.
    Figure PCTKR2016005505-appb-I000009
    (Z: 해당 포인트의 캘리브레이션 후의 값, Diffsum: 캘리브레이션 전 해당 포인트에서 검출된 정전용량 변화량, Target: 목표값, Center800g diff: 캘리브레이션 전 중심포인트(상기 터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)에서 검출된 정전용량 변화량)
  16. 터치 압력을 감지하는 터치 입력 장치의 감도 보정 방법으로,
    상기 터치 입력 장치에 인가되는 압력에 따른 정전용량 변화량을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 정전용량 변화량을 아래의 수식으로 캘리브레이션하는 단계;를 포함하는, 감도 보정 방법.
    Figure PCTKR2016005505-appb-I000010
    (Z: 해당 포인트의 캘리브레이션 후의 값, Diffsum: 캘리브레이션 전 해당 포인트에서 검출된 정전용량 변화량, Target: 목표값, Center800g diff: 캘리브레이션 전 중심포인트(상기 터치 센서 패널의 중심에 위치하는 포인트)에서 검출된 정전용량 변화량, Offset: 오프셋값)
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 감도 보정 방법을 실행하는 프로그램을 기록한, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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