KR20110138095A - 터치 시스템에서 좌표 보정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

터치 시스템의 터치 패널은 이상적인 것이 아니어서, 실제 터치된 좌표와 터치 시스템에서 획득되는 터치 좌표는 서로 다르게 되어 정확한 좌표를 반영하지 못하게 된다. 이러한 불일치를 없애기 위해 터치 좌표값을 미리 구성된 룩업 테이블을 통해 터치 좌표 및 터치되는 도전체의 크기를 파라미터로 하여 터치 좌표값을 보정하는데, 이 때 룩업 테이블을 다이렉트 룩업 테이블을 사용할 수 있고, 3차원 보간법을 위한 룩업 테이블이 사용될 수 있다.

Description

터치 시스템에서 좌표 보정 방법 및 장치{Method and apparatus for coordinate correction in touch system}

본 발명은 터치 패널을 채용하는 터치 디스플레이 시스템에 관련된다. 터치 패널을 채용하는 디스플레이 장치에서는 디스플레이 상의 픽셀 좌표와 터치 시스템에서 계산된 터치 좌표를 일치시키는 것이 중요하다. 이러한 터치 좌표의 정확성 향상은 다양한 사용자 인터페이스 프로그램을 보다 안정적으로 구동할 수 있게 한다.

최근 모바일 전자장치는 사용자의 요구에 맞추어 점점 소형화, 슬림화되어 가고 있다. 비단 모바일용의 소형 전자기기뿐 아니라 일반 ATM 기기, TV 및 일반 가전제품 등 소비자 밀착형 제품뿐 아니라 산업용 전자기기에서도 입력을 위한 키보드를 비롯한 버튼형 인터페이스 방식을 벗어나 디자인의 세련미를 위해서도 터치스크린을 이용한 방식이 광범위하게 사용되고 있는 추세이다. 특별히 인터페이스를 터치 방식으로 처리하는 모바일 기기에서는 스마트폰과 같은 집적도가 높으면서도 기기의 쓰임새가 다양한 새로운 제품에서 터치 방식이 필수 인터페이스 방식으로 자리잡고 있다. 스마트폰 뿐만 아니라 소형화가 더욱 요구되는 휴대용 전화기, PMP, PDA, e-book 등은 이동과 휴대에 용이하도록 그 크기가 점점 소형화되어가고 있고 따라서 터치 방식의 인터페이스 방법이 각광받고 있다. 이러한 방식을 위해서는 터치 패널의 터치를 인식하여 인터페이스가 가능한 터치스크린의 터치 인식 기술이 중요한 기술임은 두말할 것도 없다.

일반적으로, 터치스크린은 각종 디스플레이를 이용하는 정보통신기기와 사용자 간의 인터페이스를 구성하는 입력 장치 중 하나로 사용자가 손이나 펜 등의 입력도구를 이용하여 화면을 직접 접촉함으로써, 상기 정보통신기기 만으로 남녀노소 누구나 쉽게 사용할 수 있게 해준다. 터치스크린을 구비한 평판 디스플레이 장치로서는 액정 디스플레이 장치(LCD; liquid crystal device), 전계방출 디스플레이 장치(FED; fie이 emission display device), 유기 발광 디스플레이 장치(OLED; organic light emitting display), 플라즈마 디스플레이 장치(PDP; plasma display device) 등이 있다.

이러한 터치스크린은 저항막 방식(Resistive Overlay), 정전용량 방식(Capacitive Overlay), 표면초음파 방식(Surface Acoustic Wave), 적외선 방식(Infrared), 표면탄성파 방식, 인덕티브 방식 등 다양한 방식이 사용될 수 있다.

저항막 방식의 터치스크린은 유리나 투명 플라스틱판 위에 저항 성분의 물질을 코팅하고 그 위에 폴리에스테르 필름을 덮어씌운 형태로, 두 면이 서로 닿지 않도록 일정한 간격으로 절연봉이 설치되어 있는데 이 때 저항값이 변하게 되고 전압도 변하게 되는데 이러한 전압의 변화 정도로 접촉된 손의 위치를 인식한다. 저항막 방식은 필기체 입력이 가능하다는 장점이 있으나 낮은 투과율과 낮은 내구성, 다접점 감지가 불가한 문제점 등이 있다.

표면초음파 방식의 터치스크린은 음파를 발사하는 트랜스미터(transmitter)를 유리의 한쪽 모서리에 부착하고 일정한 간격으로 음파를 반사시키는 리플랙터(reflector)를 부착하고 그 반대쪽에 리시버(Receiver)를 부착한 형태로 구성되는데, 손가락 같이 음파를 방해하는 물체가 음파의 진행 경로를 방해하게 될 때 그 시점을 계산하여 터치 지점을 인식한다.

적외선방식의 터치스크린은 사람의 눈에 보이지 않는 적외선의 직진성을 이용하는 방법으로 발광 소자인 적외선 LED와 수광소자인 포토트랜지스터를 서로 마주보게 배치하여 매트릭스를 구성하고 이 매트릭스 안에 손가락과 같은 물체에 의해 빛이 차단되는 것을 감지하여 터치 지점을 인식하게 된다.

최근 휴대용 전자기기 장치에서는 멀티 터치를 이용한 사용자 인터페이스에 대한 연구가 활발해지면서 정전용량 방식의 터치스크린이 주목을 받고 있고 그 사용범위가 더욱 넓어지고 있다.

터치 시스템에서 터치되는 데이터를 통해 계산되는 터치 좌표는 물리적/산술적 요인에 의해 실제의 좌표와 비교할 때 오차가 발생하지만, 크게는 터치 시스템에 접촉되는 도전체의 크기와 터치 전극의 형태에 따라서도 좌표 오류가 발생한다. 따라서, 터치 데이터를 통해 얻어진 터치 좌표 및 도전체의 크기를 반영하여 출력 좌표를 보정하여 터치 시스템의 동작 정확성을 높일 것이 요구된다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 터치 좌표 보정 방법은 터치 패널의 터치 좌표값 보정을 위한 룩업 테이블을 구성하는 단계, 터치 패널에서 상기 터치 도전체에 의해 터치된 터치 데이터를 획득하고 상기 획득된 터치 데이터로부터 터치 좌표값을 계산하는 단계, 및 터치 도전체의 크기를 구하는 단계, 상기 터치 좌표값과 상기 터치 도전체의 크기를 입력 파라미터로 하여 상기 룩업 테이블을 통해 상기 터치 좌표값을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 룩업 테이블은 상기 터치 패널의 개별 픽셀의 다이렉트 룩업 값으로 구성된 룩업 테이블이고 상기 터치 좌표값을 보정하는 방법은 상기 다이렉트 룩업 테이블을 통해 상기 터치 좌표값을 보정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 터치 좌표값을 보정하는 방법은 터치 좌표값과 도전체의 크기 별로 룩업 테이블을 미리 구성하여 상기 터치 좌표값과 도전체 크기를 파라미터로 하는 3차원 보간법을 통해 상기 터치 좌표값을 보정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 터치 도전체의 크기를 구하는 것은 상기 획득된 터치 데이터의 크기의 합을 통해서 상기 터치 도전체의 크기를 판별하여 구하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 터치 패널의 센싱 유닛의 크기를 얻어서 상기 센싱 유닛의 크기를 통해 상기 입력 파라미터 중 하나인 도전체의 상대적 크기를 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 터치 좌표값 보정 터치 콘트롤러 장치는 터치 패널의 터치 좌표값 보정을 위한 룩업 테이블을 저장하는 룩업 테이블 저장 유닛, 상기 터치 패널에서 터치가 발생하였을 시 터치 데이터를 획득하는 터치 데이터 획득 유닛, 상기 획득된 터치 데이터로부터 터치 좌표값을 계산하고 터치된 도전체의 크기를 계산하는 프로세서, 및 상기 터치 좌표값과 상기 도전체의 크기를 입력 파라미터로 하여 상기 룩업 테이블을 통해 상기 터치 좌표값을 보정하는 터치 좌표값 보정 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 룩업 테이블은 상기 터치 패널의 개별 픽셀의 다이렉트 룩업 값으로 구성된 룩업 테이블인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 룩업 테이블은 터치 좌표값과 도전체의 크기별로 구성되어 있고 상기 터치 좌표값 보정 유닛은 상기 터치 좌표값과 도전체 크기를 파라미터로 하여 3차원 보간법을 통해 상기 터치 좌표값을 보정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 프로세서는 상기 터치 데이터의 크기의 합을 통해서 상기 터치 도전체의 크기를 판별하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 터치 패널의 센싱 유닛의 크기를 통해 상기 입력 파라미터 중 하나인 도전체의 상대적 크기를 결정할 수 있도록 상기 터치 패널의 센싱 유닛의 크기를 획득하는 센싱유닛크기 획득 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 터치 좌표 보정 터치 시스템은 도전체의 터치를 인식하여 전기적 값으로 터치 좌표값을 변환하여 전송하는 터치 패널; 상기 터치 패널의 터치 좌표값 보정을 위한 룩업 테이블을 저장하는 메모리; 상기 터치 패널로부터 전송된 터치 좌표값과 상기 터치 좌표값으로부터 계산된 상기 도전체의 크기를 계산하는 터치 콘트롤러를 포함하되, 상기 터치 콘트롤러는 상기 터치 좌표값과 상기 도전체의 크기를 파라미터로 하여 상기 메모리의 룩업 테이블을 참조하여 보정된 터치 좌표값을 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 터치 좌표 보정 방법과 장치를 통해 터치 패널의 데이터로부터 터치 좌표와 도전체를 계산하고 미리 구성된 룩업 테이블을 통해 터치 좌표를 보정하여 좀더 정확한 터치 좌표를 생성할 수 있다.

도 1은 상호용량방식의 터치 패널을 사용하는 경우 터치를 센싱하는 개념을 설명한다.
도 2는 일반적인 터치 스크린 패널 및 터치 신호를 처리하기 위한 신호처리부를 나타낸다.
도 3은 터치 패널 상에서 도전체의 크기가 달라지는 경우 터치되는 셀 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 터치 패널 상에 터치가 발생할 때 터치되는 도전체의 크기에 따라 실제 좌표값과 시스템에서 획득한 좌표의 차이를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 도전체의 크기를 고려하여 터치 좌표값을 보정하는 방법은 단계적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 터치 패널의 픽셀별로 구성한 3차원 다이렉트 룩업 테이블이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 3차원 보간법을 적용하기 위한 룩업 테이블을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 좌표 보정 콘트롤러의 블럭도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 좌표 보정 기능이 구비된 터치 시스템의 블럭도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 터치 좌표 보정 콘트롤러가 포함된 터치 시스템을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 시스템이 탑재되는 다양한 제품의 응용 예를 나타낸다.

이하 본 명세서에서 기술되는 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있어서 반드시 직접 연결된 것이 아니라 공간적으로 떨어져 있거나 무선으로 연결되는 모든 형태의 연결이나 접속을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 위와 마찬가지로 해석되어야 한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하기 위한 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있음을 주지하여야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있고 복수로 표현되었다고 하더라도 단수를 지칭할 수도 있다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 일부 또는 이들의 조합이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 일부 또는 이들의 조합이 존재하거나 또는 부가될 수 있는 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다..

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

정전용량 터치 센싱 시스템(CTSS: Capacitive type Touch Sensing System)은 손가락, 도전봉 등 전도성 물질이 터치 패널에 접촉될 때 터치 패널에 배치된 전극에 형성하는 커패시턴스값 변화를 감지하여 디스플레이 좌표 상에 터치가 발생한 데이터를 추출하는 시스템이다. 이러한 터치 패널에는 자기용량방식과 상호용량방식 등이 존재한다. 이와 같이 터치 패널을 채용하는 디스플레이 장치에서는 디스플레이 상의 픽셀 좌표와 터치 시스템에서 계산된 터치 좌표를 일치시키는 것이 중요하다. 이러한 터치 좌표의 정확성 향상은 다양한 사용자 인터페이스 프로그램을 보다 안정적으로 구동할 수 있게 한다.

도 1은 상호용량방식의 터치 패널을 사용하는 경우 터치를 센싱하는 개념을 설명한다.

도 1을 참조하면, 상호용량방식(Mutual Capacitive method)은 구동전극(Drive electrode)에 일정한 전압펄스를 인가하고 수신전극(Receive electrode)에서 전압펄스에 대응되는 전하를 수집(Collected Charge)하게 된다. 이 때 사람의 손가락이 2개의 전극 사이에 놓이게 되는 경우 전기장(Field Coupling, 점선)이 변화한다.

터치 패널을 채용하는 시스템은 두 전극 간의 전기장 변화를 감지하고 이를 통해 어느 지점에서 터치가 이루어졌는지를 판단하여 디스플레이 장치에 표시하게 된다.

도 2는 일반적인 터치 스크린 패널 및 터치 신호를 처리하기 위한 신호처리부를 나타낸다. 도시된 바와 같이 도 2의 터치 시스템(200)은, 복수의 센싱 유닛을 포함하는 터치 패널(210)과 터치 패널(210)에 도전체(250)를 접근시켜 터치가 발생할 시 상기 터치 패널의 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 센싱하고 이를 처리하여 터치 데이터를 발생하는 신호처리부(220)를 구비한다.

터치 패널(210)은 로우(row) 방향으로 배치된 복수의 센싱 유닛과 칼럼(column) 방향으로 배치된 복수의 센싱 유닛을 포함한다. 이러한 도시된 바와 같이 터치 패널(210)은 센싱 유닛이 배치되는 복수 개의 로우를 구비하며, 각각의 로우에는 복수 개의 센싱 유닛이 배치된다. 각각의 로우에 배치되는 센싱 유닛들은 서로 전기적으로 연결되어 하나의 로우가 전극을 이루게 된다. 또한 터치 패널(210)은 센싱 유닛이 배치되는 복수 개의 칼럼을 구비하며, 각각의 칼럼에는 복수 개의 센싱 유닛이 배치된다. 각각의 칼럼에 배치되는 센싱 유닛들은 서로 전기적으로 연결된다.

신호 처리부(220)는 도전체(250)가 터치 패널(210)에 터치될 시 터치 패널(210)의 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 센싱하여 터치 데이터를 발생한다. 일예로서, 복수 개의 로우 및 복수 개의 칼럼으로부터의 커패시턴스 변화를 센싱함으로써, 상기 터치 패널(210) 상에서 도전체가 접촉되었는지 여부 및 접촉된 위치를 판단한다.

이러한 터치 패널(210)에 도전체(250)가 터치될 시 실제로 터치 패널(210)에 터치되는 지점과 신호 처리부(220)를 통해 추출되는 터치 좌표는 반드시 일치하는 것은 아니다. 즉, 터치 패널(210)의 픽셀의 형태와 조밀도, 노이즈 환경, 도전체(250)의 크기에 따라 실제 터치 좌표와 터치 시스템(200)에서 계산되는 좌표는 늘 차이가 발생할 수 밖에 없다.

일반적으로 CTSS(Capacitive type Touch Sensing system)에서 터치 좌표 추출을 위해 사용하는 기법은 가중평균 기법이 사용되며 좌표가 구해지는 식은 다음과 같다.

여기에서 p_i는 해당 전극의 물리좌표, c_i는 전극에서 감지된 터치 신호를 의미한다. 또한, N은 터치 전극 혹은 채널의 수로 정의된다. 위 수학식 1에서 X, Y 좌표는 c_i의 상대적인 비율에 의해 주로 결정됨을 알 수 있다.

예를 들어, 도전체가 터치 패널을 터치한 일시점에서 x축 상으로 획득된 터치 데이터가 c^(x) = {0, 5, 15, 7, 0}이고 각각의 위치에서의 물리적 좌표값은 순서대로 p^(x) = {10, 20, 30, 40, 50}이라고 가정해보자. 이때 x 축 상으로 고려해야할 의미있는 터치 데이터 5, 15, 7 만을 고려할 때 N = 3이 되고, 수학식 1을 적용하면 x 축상의 터치 좌표는 x = 20 x (5/27) + 30 x (15/27) + 40 x (7/27) = 30.74이다. 즉, 물리적 좌표 30 근방에서 가장 터치 좌표값의 크기가 크고 x 축 상으로 물리적 좌표 30의 양쪽 (20, 40)의 좌표값이 거의 비슷하게 (5, 7)이므로 위의 결과값은 x 축 상의 좌표값이 대략 30 정도가 나올 것이라는 예측과 일치한다.

만약, 전극의 형태와 정렬 형태(alignment)에 따라 위 수학식 1로부터 추출된 좌표를 다시 보정하는 경우 도전체의 접촉 크기가 달라지는 것을 고려하지 않으면 좌표값을 보정한다 하더라도 정확히 보정되지 않을 수 있다. 이러한 경우를 나타내는 것이 아래의 도 3이다.

도 3은 터치 패널 상에서 도전체의 크기가 달라지는 경우 터치되는 셀 변화를 나타내는 도면이다. 도 3에서 전극의 형태는 X, Y축 모두 다이아몬드 형태이다.

도 3a의 경우 도전봉(310)이 중앙에 위치한 픽셀에 가장 넓게 터치되고 있는 것을 알 수 있다. 따라서 중앙 픽셀을 통해 획득되는 터치 데이터 값이 가장 클 것이다. 다음으로는 X1 전극(electrode) 상하에 걸쳐 도전봉이 닿는 면적이 넓다.

도 3b의 경우 도전봉(320)은 도 3a의 도전봉(310)보다 크기가 큰 것을 알 수 있다. 도 3a와 도 3b의 센싱유닛의 크기는 동일하다고 가정한다. 도 3b에서는 도전봉(320)이 중앙의 센싱유닛을 모두 덮고 있다. 그리고 X1 전극(electrode) 상하에 걸쳐 도전봉이 닿는 면적은 도 3a의 경우보다 넓음을 알 수 있다.

도 3a과 도 3b와 같이 도전체의 터치되는 중심 좌표를 고정시키고 도전봉을 크게 하면 c1/c2와 c1'/c2' 값은 서로 다르게 되고 따라서 추출되는 좌표값도 달라지게 됨을 알 수 있다. 도 3a와 도 3b를 통해 알 수 있듯이 c2'는 c2에 비해 2배 이상 증가하지만, c1'은 c1에 비해 2배 이상 증가하지 않기 때문이다. 따라서, 도전봉이 터치되는 접촉 면적에 따라 좌표 보정값도 변화해야 한다. 다르게 표현하면, 좀더 정확한 터치 좌표 보정을 위해서는 터치되는 도전체의 크기도 같이 고려되어야 함을 알 수 있다.

도 4는 터치 패널 상에 터치가 발생할 때 터치되는 도전체의 크기에 따라 실제 좌표값과 시스템에서 획득한 좌표의 차이를 나타내는 도면이다.

예를들면 도 4a의 터치 패널(410)에서 도전체(도시되지 않음)가 411 지점으로부터 413 지점으로 연속되는 터치로 옮겨간다고 가정해보자. x 축 상으로는 x 전극채널 x1 ~ x6이 있고 y 축 상으로는 y 전극채널 y1 ~ y8이 있다. 도 4a에서 411 시작 시점의 실제 x 좌표값은 5, y 좌표값은 4의 값이고, 최종 지점 413 지점의 실제 x 좌표값이 7, y 좌표값은 6의 값을 가진다.

도전체가 연속되는 터치로 옮겨갈 경우 생성되는 터치 좌표값을 나타낸 것이 도 4b이다. "real" 값은 실제 좌표가 옮겨가는 값을 나타내고 실제(real) 대비 도전체 크기 1~10까지 생성되는 좌표값이 도시되어 있다. 도전체 크기는 정규화된 값으로 나타낸 것으로 서로 간의 정규화된 값 간의 비교값으로 이해하면 될 것이다. 터치 좌표값이 실제(real) 좌표값과 가장 가까울수록 터치 성능이 좋다는 것은 쉽게 이해될 수 있다.

도 4b에서 알 수 있는 바와 같이 도전체의 크기가 가장 작은 1일 때 생성되는 터치 좌표값은 x 축 상으로만 5 -> 6 -> 7로 이동할 뿐 y 축 상으로는 변화가 없다. 도전체의 크기가 작다보니 y축 상의 값을 실제에 가깝게 반영하지 못하고 있음을 알 수 있다. 물론 도전체의 터치 지점에 따라 y축 값을 잘 반영할 수는 있으나 그 경우 x 축 값을 제대로 반영하지 못할 가능성이 클 것이다.

도전체의 크기가 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5로 커질수록 획득되는 터치 좌표값은 점점 실제(real) 값과 가까와지는 것을 알 수 있다. 이와 같이 직관적으로는 도전체의 크기가 커지면 터치 좌표의 정확성은 증가할 것 같지만, 실제로는 전극 형태에 따라 전도체가 커진다고 하여 반드시 좌표의 정확성(accuracy) 및 선형성(linearity)이 커지는 것은 아니다. 실제로 도 4b에서도 도전체의 크기가 9, 10 인 경우보다는 6인 경우가 실제(real) 터치 좌표에 근접한 것을 확인할 수 있다. 이는 결국 도전체가 터치 패널의 센싱 유닛보다 상대적으로 지나치게 큰 경우 도전체가 다수의 센싱 유닛 전체 면적을 터치하게 되고 이에 따라 정확히 전체 면적을 터치한 센싱 유닛 중 어느 센싱 유닛이 도전체의 중심점인지 분간하기 어려워지기 때문이다. 따라서, 터치 좌표값을 보정하기 위해서는 센싱 유닛에 대한 도전체의 상대적 크기를 판별하는 것이 필요하다.

도 4b를 통해 도전체 크기가 8 인 경우 실제(real) 좌표에 대해 도전체 크기가 8인 좌표 집합이 좌표 축 상에서 실제(real)값의 집합들과 얼마나 떨어져 있는지를 알 수 있기 때문에 도전체 크기(8)를 알고 있다면 그 도전체 크기에 맞게 각 경우의 좌표를 실제(real)값에 사상(mapping)시켜 보상할 수 있을 것이다.

도 4c는 도 4b를 통한 도전체 크기별 터치 좌표값의 변화를 실제 터치 패널 위에 중첩시켜 보여주는 도면이다. 도 4a에서 411 시점에서 413 시점으로 옮겨가는 과정을 도 4b와 합쳐서 보여주고 있다. 도 4a의 411시점은 x3 전극 중 하단 시점으로, x 좌표값은 5, y 좌표값은 4이다. 또 413 시점은 x4 전극 중 상단 시점에서 종료되고 있는데, 이 때 x 좌표값은 7, y 좌표값은 6이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 도전체의 크기를 고려하여 터치 좌표값을 보정하는 방법을 단계적으로 나타내는 흐름도이다.

우선, 터치 좌표값 보정을 위한 룩업 테이블이 마련되어야 한다(S510). 룩업 테이블은 도전체의 크기와 획득된 터치 데이터로부터 계산된 터치 좌표값을 통해 새로이 보정된 값이 어떤 값인지 실험적으로 미리 마련되어야 한다. 이 룩업 테이블은 미리 터치 시스템 중 빠른 속도로 액세스 가능한 메모리 영역에 저장해 두어 매 터치가 발생할 때 터치 콘트롤러에서 참조하여 보정된 터치 좌표를 생성할 수 있도록 한다. 룩업 테이블은 차후에 상세히 설명할 것이나, 도전체 크기에 따라 센싱유닛 하나하나 마다 보정된 값을 지정하는 다이렉트 룩업 테이블로 구성될 수 있다. 그런데 이러한 룩업 테이블의 경우 데이터 양이 커지므로 터치 시스템의 메모리에 부담이 될 수 있다.

터치 시스템의 메모리 부담을 줄이기 위해서 일정한 해상도와 도전체 사이즈 간격을 룩업 테이블로 구성한 후, 중간값에 대해서는 보간법(interpolation)을 통해 구할 수 있다. 이 때 2차원 터치 좌표값과 도전체 사이즈별로 룩업 테이블이 구성되므로 3차원 보간법이 적용되어야 할 것이다. 이러한 보간법을 사용하는 경우는 터치 시스템의 메모리 부담은 줄어들 수 있으나, 보간법을 터치 데이터마다 계산하여야 하는 프로세서의 연산부담이 늘어날 수 있다.

다음으로 실제로 터치가 발생할 시 터치 콘트롤러는 터치 데이터를 터치 패널로부터 가져온다(S520).

다음으로는, 센싱유닛의 크기를 측정하고(S530) 터치 패널에 터치되는 도전체나 도전봉의 터치 크기를 측정하는 것이 요구된다(S540). 도전체나 도전봉의 크기는 터치 데이터를 통해서 측정할 수 있다. 예를 들어 물리적인 좌표값이 p = {10, 20, 30, 40, 50}에 대해서 획득된 터치 데이터가 x1 = {0, 3, 11, 4, 0} 인 경우와 x2 = {0, 7, 17, 9, 0} 인 경우를 비교해 보면 x1과 x2 모두 물리적 좌표값이 30인 지점에 터치 중심점이 있을 것으로 예상되지만 두 경우의 도전체의 크기는 분명히 다름을 알 수 있다. x1의 경우 터치 좌표값의 합은 3+11+4 = 18이고 x2의 경우 7+17+9 = 33 이다. 즉, 두 경우에 있어서 도전체의 크기는 x1 < x2 임을 쉽게 알 수 있다.

단순히 x1의 경우나 x2의 단일 데이터를 통해 도전체의 크기를 결정짓는 것 보다는 터치 방향이 다양할 수 있다는 관점에서 복수의 데이터를 통해 도전체의 크기를 결정하는 것이 바람직할 것이다. 또한 이에 더하여 미리 도전체가 터치되는 터치 패널의 센싱유닛의 크기 자체를 알고 있으면 도전체와 센싱유닛 간의 상대적 크기를 고려하여 룩업 테이블이 구성될 수 있을 것이다. 따라서, 도전체와 센싱유닛 간의 상대적 크기를 고려하기 위해서는 센싱유닛의 크기도 미리 측정해 놓을 필요가 있다. 하지만, 위에서 살펴본 바와 같이 터치 데이터로부터 도전체의 크기는 유추될 수 있으므로 센싱유닛의 크기를 측정하는 단계(S520)는 필수적인 것은 아니다.

이제 터치 좌표값 보정을 위한 도전체의 크기, 2차원 터치 좌표값이 확보되었다. 다음으로는 터치 좌표로부터 좌표값을 계산한다(S550). 터치 좌표값을 계산하는 방법은 수학식 1과 같이 가중평균(weighted average)를 이용하여 구할 수 있을 것이다.

이제 터치 시스템은 S550에서 구해진 터치 좌표값과 도전체의 크기를 입력 파라미터로 하여 룩업 테이블을 참조하여 터치 좌표값 보정을 수행한다(S560). 구체적인 터치 좌표값 보정 수행방법의 일실시예는 다음 도 6과 도 7을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 터치 패널의 픽셀별로 구성한 3차원 다이렉트 룩업 테이블이다.

도 6에서의 3차원 다이렉트 룩업 테이블(611, 621)은 터치 패널의 매 픽셀별로, 그리고 도전체의 크기별로 데이터 값을 산출하여 미리 작성된 룩업 테이블이다. 현재 도 6에서는 도전체가 정규화(normalized)된 크기 8을 가질 때의 x(611)와 y(621) 축 상의 룩업 테이블이다. 만일 도전체가 정규화된 크기 9, 10을 가질 때는 x 테이블은 각각 613, 615 테이블이 터치 데이터 보정을 위해 사용될 것이고 y 테이블은 각각 623, 625 테이블이 터치 데이터 보정을 위해 사용될 것이다.

3차원 룩업 테이블 611에서 계산된 터치 좌표가 x=27, y=27, 도전체의 크기가 8인 경우 보정된 터치 좌표는 x축값은 611 테이블에서 x=27, y=27에 대응되는 값 35가되고, y축값은 621 테이블에서 x=27, y=27에 대응되는 값 33이 되어 보정된 터치 테이터는 (35, 33)이 된다. 기본적으로, 본 발명에 따른 보정 함수의 일반적인 형태는 (x, y)_{( corrected )} = f(x, y, φ)로 나타낼 수 있다. 여기서 φ는 도전체의 크기이다. 하나의 예를 더 들어보자. 도 6에 따른 3차원 다이렉트 룩업 테이블에 따르면, (x, y)_{( corrected )} = f(x = 32, y = 33, φ = 8) = (39, 42)가 된다.

룩업 테이블은 이렇게 해상도에 따라 픽셀별 값을 직접 대응시키는 3차원 다이렉트 룩업 테이블 뿐만 아니라 보간법을 이용하는 방법도 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 3차원 보간법을 적용하기 위한 룩업 테이블을 나타낸다.

x, y 좌표값은 25와 50에 대해 x축 룩업 테이블이 도전체 φ = 6(711), 8(721)에 대해 구비되어 있다. y축 룩업 테이블은 도전체 φ = 6(713), 8(723)에 대해 각각 구비되어 있다. 물론 이는 준비된 룩업 테이블 전체의 일부이다.

도 7에 따른 3차원 룩업 테이블이 시스템에 구비되어 있다고 가정하자. 그리고, 계산된 터치 좌표는 (x, y) = (32, 45)이고 도전체의 크기 φ = 7이라고 하자. 현재의 3차원 룩업 테이블에는 정확히 대응되는 값이 없으므로 주변값을 이용하여 보간법을 사용한다. x = 32 이므로 25와 50 사이에 들어가고 y = 45 이므로 역시 25와 50 사이에 속하며 φ = 7 이므로 현재 도 7에 따른 룩업 테이블이 사용되면 가장 적절하다. 일반적인 3차원 보간법에 대입하기 위한 값을 구하기 위해 다음과 같은 식을 이용한다.

여기서 xmin, ymin, φmin 은 도 7의 룩업 테이블에서 보간법이 사용되기 위한 범위의 하한값으로서, 현재 도 7에서는 (25, 25, 6)이다. xd, yd는 룩업 테이블 상에서 보간법을 적용하기 위한 기준 데이터가 되는 값들 간의 차이로서 도 7의 경우 x축, y축 모두 50 - 25 = 25가 되고 마찬가지로 φd = 8 - 6 = 2 가 된다.

수학식 2에 의해 구해진 Xf, Yf, φf와 도 7의 룩업 테이블 V(x), V(y)로 보정된 좌표는 다음 수학식 3에 의해 구해질 수 있다.

마찬가지의 보간법을 적용하면 Y' = 49.3560 이 구해진다.

보간법은 다양한 방식이 있기 때문에 수학식 3에 의한 보간법은 하나의 일실시예일 뿐이며, 상황에 따라 터치 좌표 보정을 위한 적절한 보간법이 사용될 수 있을 것이다. 위의 보간법에 따라 획득된 터치 좌표 (32, 45)는 보정에 의해 (36.8560, 49.3560)이 된다.

도 7에 의한 보간법은 도 6의 경우보다 계산량이 많아질 수 있지만, 도 6의 경우보다 미리 저장하여야 할 룩업 테이블의 데이터양은 적은 장점이 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 좌표 보정 콘트롤러(800)의 블럭도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치 좌표 보정 콘트롤러(800)는 터치 데이터 획득 유닛(810), 룩업 테이블 저장 유닛(820), 프로세서(830), 터치 좌표 보정 유닛(840), 및 센싱유닛 크기 획득 유닛(850)으로 구성된다.

우선 터치 데이터 획득 유닛(810)은 터치 데이터를 획득한다. 그리고 터치 좌표 보정 콘트롤러(800)는 룩업 테이블을 미리 룩업 테이블 저장 유닛(820)에 저장하여 둔다. 룩업 테이블은 3차원 다이렉트 룩업 테이블을 사용할 수도 있고 보간법을 사용하기 위한 3차원 룩업 테이블을 저장할 수도 있다. 적용된 보간법에 따라서 다양한 형태의 룩업 테이블을 구성할 수 있다.

프로세서(830)는 터치 데이터 획득 유닛(810)을 통해 획득된 터치 데이터를 계산하여 터치 좌표값을 생성하고, 필요에 따라서는 터치 데이터를 통해 도전체의 크기도 측정할 수 있다.

센싱유닛의 크기를 획득하는 센싱유닛 크기 획득 유닛(850)을 통해서 센싱유닛도 터치 좌표값 보정을 위해 사용될 수 있다. 터치 좌표값과 도전체의 값을 입력 파라미터로 하여 터치 좌표값 보정 유닛(840)에서는 좌표값을 보정한다. 선택적으로는 센싱유닛의 크기도 터치 좌표값 보정의 입력 파라미터로 활용될 수 있다. 센싱유닛의 크기는 도전체의 크기를 결정하는데 참조가 될 수 있다. 터치 좌표값 보정 유닛(840)은 보정에 의해 보정 터치 좌표(corrected coordinate)를 출력한다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 좌표 보정 기능이 구비된 터치 시스템(900)의 블럭도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치 시스템(900)은 터치 패널(910)로부터 터치 데이타가 생성되면 이는 보정을 위해 터치 콘트롤러(920)에 보내진다. 터치 콘트롤러(920)는 내부 메모리(도시되지 않음) 또는 외부 메모리(930)에 이미 저장되어 있는 룩업 테이블(LUT)을 참조한다. 터치 콘트롤러(920)는 터치 패널(910)에서 보내어진 터치 데이터로부터 터치 좌표를 계산하고, 또한 터치 데이터로부터 도전체의 크기도 측정한다. 터치 좌표와 도전체의 크기를 파라미터로 하고 룩업 테이블을 참조하여 보정된 터치 좌표(corrected touch data)를 출력하여 이를 디스플레이(940)에 반영한다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 터치 좌표 보정 콘트롤러가 포함된 터치 시스템(1000)을 나타내는 도면이다.

터치 시스템(1000)은 윈도우 글라스(1010), 터치 패널(1020) 및 디스플레이 (1040)를 구비할 수 있다. 또한 터치 패널(1020)과 디스플레이(1040) 사이에는 광학적 특성을 위해 편광판(1030)이 더 배치될 수도 있다.

터치 좌표 보정 콘트롤러(1221)는 터치 패널에서 메인보드로 연결되는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) COB(chip on board) 형태로 실장될 수 있다. 이는 일실시예일 뿐 터치 좌표 보정 콘트롤러(1021)는 그래픽 시스템의 메인보드 상에 실장될 수도 있다.

윈도우 글라스(1010)는 일반적으로 아크릴이나 강화유리 등의 소재로 제작되어, 외부 충격이나 반복적인 터치에 의한 긁힘으로부터 모듈을 보호한다. 터치 패널(1220)은 유리기판이나 PET(Polyethylene Terephthlate) 필름 위에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 이용하여 전극을 패터닝하여 형성된다. 터치 콘트롤러(1221)는 각각의 전극으로부터의 커패시턴스 변화를 감지하여 터치 좌표를 추출하고 적응적 디지털 필터링을 수행한 후 필터링 된 터치 데이터를 호스트 콘트롤러로 제공한다. 디스플레이(1040)는 일반적으로 상판과 하판으로 이루어진 두 장의 유리를 접합하여 형성된다. 또한 일반적으로 모바일용 디스플레이 패널에는 디스플레이 구동회로(1041)가 COG(Chip on Glass) 형태로 부착된다. 또는 다른 예로서, 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부가 하나의 반도체 칩에 집적된 경우도 있을 수 있다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 시스템이 탑재되는 다양한 제품의 응용 예를 나타낸다.

현재 터치스크린 방식의 제품은 폭넓은 분야에서 사용되고 있고, 공간 상의 이점으로 빠르게 버튼 방식의 기기들을 대체하고 있다. 가장 폭발적인 수요는 역시 스마트폰이 주도하고 있는 휴대폰 분야라고 할 수 있다. 특히 휴대폰에서는 그 편의성 뿐만 아니라 단말의 크기가 민감한 분야라서 별도의 키를 마련하지 않거나 키를 최소화하는 터치 폰 방식이 요즘 크게 각광을 받고 있는 것이 주지의 사실이다. 따라서 본 발명에 따른 터치 시스템(1100)은 휴대폰(1110)에 채용할 수 있음을 물론이고, 터치스크린을 채용한 TV(1120), 은행의 현금 입출납을 자동적으로 대행하는 ATM기(1130), 엘리베이터(1140), 지하철 등에서 사용되는 티켓 발급기(1150), PMP(1160), e-book(1170), 네비게이션(1180) 등에 폭넓게 사용될 수 있다. 이 외에도 사용자 인터페이스가 필요한 모든 분야에서 터치 디스플레이 장치는 빠르게 기존의 버튼식 인터페이스를 대체해가고 있고, 터치 데이터가 좀더 정확하게 반영되기 위해서는 본 발명에 따른 터치 좌표 보정이 상당히 유용하게 적용될 수 있을 것이다.

이상으로 도면과 명세서를 통해 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이행할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

200; 터치 시스템
210; 터치 패널 220; 신호처리부
250; 도전체
800; 터치 좌표 보정 콘트롤러
810; 터치 데이터 획득 유닛 820; 룩업 테이블 저장 유닛
830; 프로세서 840; 터치 좌표 보정 유닛
850; 센싱유닛 크기 획득 유닛
900; 터치 시스템
910; 터치 패널 920; 터치 콘트롤러
930; 메모리 940; 디스플레이

Claims (11)

1. 터치 패널의 터치 좌표값 보정을 위한 룩업 테이블을 구성하는 단계;
   터치 패널에서 상기 터치 도전체에 의해 터치된 터치 데이터를 획득하고 상기 획득된 터치 데이터로부터 터치 좌표값을 계산하는 단계; 및
   터치 도전체의 크기를 구하는 단계;
   상기 터치 좌표값과 상기 터치 도전체의 크기를 입력 파라미터로 하여 상기 룩업 테이블을 통해 상기 터치 좌표값을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 시스템에서 터치 좌표값 보정방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 룩업 테이블은 상기 터치 패널의 개별 픽셀의 다이렉트 룩업 값으로 구성된 룩업 테이블이고 상기 터치 좌표값을 보정하는 방법은 상기 다이렉트 룩업 테이블을 통해 상기 터치 좌표값을 보정하는 것을 특징으로 하는 터치 시스템에서 터치 좌표값 보정방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 터치 좌표값을 보정하는 방법은 터치 좌표값과 도전체의 크기 별로 룩업 테이블을 미리 구성하여 상기 터치 좌표값과 도전체 크기를 파라미터로 하는 3차원 보간법을 통해 상기 터치 좌표값을 보정하는 것을 특징으로 하는 터치 시스템에서 터치 좌표값 보정방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 터치 도전체의 크기를 구하는 것은 상기 획득된 터치 데이터의 크기의 합을 통해서 상기 터치 도전체의 크기를 판별하여 구하는 것을 특징으로 하는 터치 시스템에서 터치 좌표값 보정방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 터치 패널의 센싱 유닛의 크기를 얻어서 상기 센싱 유닛의 크기를 통해 상기 입력 파라미터 중 하나인 도전체의 상대적 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 터치 시스템에서 터치 좌표값 보정방법.
6. 터치 패널의 터치 좌표값 보정을 위한 룩업 테이블을 저장하는 룩업 테이블 저장 유닛;
   상기 터치 패널에서 터치가 발생하였을 시 터치 데이터를 획득하는 터치 데이터 획득 유닛,
   상기 획득된 터치 데이터로부터 터치 좌표값을 계산하고 터치된 도전체의 크기를 계산하는 프로세서, 및
   상기 터치 좌표값과 상기 도전체의 크기를 입력 파라미터로 하여 상기 룩업 테이블을 통해 상기 터치 좌표값을 보정하는 터치 좌표값 보정 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 좌표값 보정 터치 콘트롤러.
7. 제6항에 있어서, 상기 룩업 테이블은 상기 터치 패널의 개별 픽셀의 다이렉트 룩업 값으로 구성된 룩업 테이블인 것을 특징으로 하는 터치 좌표값 보정 터치 콘트롤러.
8. 제6항에 있어서, 상기 룩업 테이블은 터치 좌표값과 도전체의 크기별로 구성되어 있고 상기 터치 좌표값 보정 유닛은 상기 터치 좌표값과 도전체 크기를 파라미터로 하여 3차원 보간법을 통해 상기 터치 좌표값을 보정하는 것을 특징으로 하는 터치 좌표값 보정 터치 콘트롤러.
9. 제6항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 터치 데이터의 크기의 합을 통해서 상기 터치 도전체의 크기를 판별하는 것을 특징으로 하는 터치 좌표값 보정 터치 콘트롤러.
10. 제6항에 있어서, 상기 터치 패널의 센싱 유닛의 크기를 통해 상기 입력 파라미터 중 하나인 도전체의 상대적 크기를 결정할 수 있도록 상기 터치 패널의 센싱 유닛의 크기를 획득하는 센싱유닛크기 획득 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 좌표값 보정 터치 콘트롤러.
11. 도전체의 터치를 인식하여 전기적 값으로 터치 좌표값을 변환하여 전송하는 터치 패널;
    상기 터치 패널의 터치 좌표값 보정을 위한 룩업 테이블을 저장하는 메모리;
    상기 터치 패널로부터 전송된 터치 좌표값과 상기 터치 좌표값으로부터 계산된 상기 도전체의 크기를 계산하는 터치 콘트롤러를 포함하되, 상기 터치 콘트롤러는 상기 터치 좌표값과 상기 도전체의 크기를 파라미터로 하여 상기 메모리의 룩업 테이블을 참조하여 보정된 터치 좌표값을 생성하는 것을 특징으로 하는 터치 좌표 보정 터치 시스템.

Images