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KR20100022059A - 터치 센서 및 터치 센서를 작동시키기 위한 방법 - Google Patents

터치 센서 및 터치 센서를 작동시키기 위한 방법 Download PDF

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Publication number
KR20100022059A
KR20100022059A KR1020097026462A KR20097026462A KR20100022059A KR 20100022059 A KR20100022059 A KR 20100022059A KR 1020097026462 A KR1020097026462 A KR 1020097026462A KR 20097026462 A KR20097026462 A KR 20097026462A KR 20100022059 A KR20100022059 A KR 20100022059A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive layer
electrodes
conductive
electrode
sensing
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Abandoned
Application number
KR1020097026462A
Other languages
English (en)
Inventor
미카 안틸라
테에무 라뫼
마르코 카르히니에미
Original Assignee
노키아 코포레이션
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 노키아 코포레이션 filed Critical 노키아 코포레이션
Publication of KR20100022059A publication Critical patent/KR20100022059A/ko
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Abstract

제1 및 제2 전극들을 포함하는 제1 도전층, 제3 전극을 포함하는 제2 도전층, 및 제1 도전층을 제2 도전층으로부터 공간적으로 이격시키는 스페이서(spacer)를 포함하며, 제1 전극들은 적어도 용량성 접촉 감지를 위하여 실장되고, 제2 및 제3 전극들은 저항성 접촉 감지를 위하여 실장되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 내의 접촉 감지.

Description

터치 센서 및 터치 센서를 작동시키기 위한 방법{Touch sensor and method for operating a touch sensor}
본 출원은 접촉 감지를 위한 장치, 터치 센서, 터치 감응식 디스플레이, 터치 센서를 포함하는 멀티미디어 장치는 물론 이러한 장치를 작동시키기 위한 방법에 관련된다.
통신 기기뿐만 아니라 개인용 컴퓨터 및 멀티미디어 장치들은 사용자와의 상호작용을 위하여 사용자 인터페이스(UI)를 제공한다. 사용자 인터페이스는 사용자로 하여금 그의 필요에 따라 기기를 조작할 수 있도록 허용한다. 사용자 인터페이스를 통하여 기기를 조작하기 위하여, 입력 수단이 제공될 필요가 있다. 이러한 입력 수단을 통하여, 사용자는 문자와 숫자뿐만 아니라 단순한 연산 명령과 같은 정보를 입력할 수 있다.
당업계에 공지된 입력 장치들 중 한 종류는 터치 패널인데, 이 장치는 간단하고 소지가 간편하며 동작에 신뢰성이 있다고 알려지며 문자 및 숫자의 입력 뿐만 아니라 간단한 동작 명령도 입력시킬 수 있다. 터치 패널의 다른 종류들도 공지되는데, 예를 들어 저항성 터치 패널, 용량성 터치 패널, 전자기 타입(electro magnetic type) 터치 패널, 광학 또는 음향학(acoustic) 타입 터치 패널들이다.
저항성 타입의 터치 패널은 전압 변화도(voltage gradient)를 검출하기 위하여 두 개의 이격된 도전층들 중 상위 서브스트레이트 또는 하위 서브스트레이트 상에 실장되는 전극을 이용한다.
용량성 타입의 터치 패널은, 등전위면의 도전층을 가지는 상위 서브스트레이트가 도전성 피스(piece), 즉, 사용자의 손가락 또는 도전성 스타일러스 펜과 접촉되거나 이와 근접할 때 형성되는 전압 변화에 기반하여 접촉점의 위치를 검출할 수 있도록 허용한다.
전자기 타입 터치 패널들은 코일 또는 전자적 스타일러스 펜 내에 유도되는 전류를 측정함으로써 접촉점의 위치를 검출한다.
용량성 타입 터치 패널을 사용하는 것은 도전성 입력 장치에만 한정된다. 도전성이 아닌 스타일러스 펜들은 용량성 타입 터치 패널에 정보를 입력할 수 없다. 저항성 타입 터치 패널들은 일반적으로 스타일러스 펜과 함께 이용되도록 의도되는데, 그 이유는 그 해상도가 높고 이들을 사용자의 손가락과 함께 이용하는 것이 부정확한 입력을 야기하지 않기 때문이다. 더 나아가, 저항성 타입 터치 패널들은 접촉점을 감지하기 위하여 더 큰 힘을 요구하는데, 이것은 되면 손가락의 사용을 감소시키고 스타일러스 펜에 의한 이용에 장점을 제공한다.
이용하기 쉽고 다목적인 입력 장치를 제공하기 위하여, 본 발명에 의한 애플리케이션은 제1 및 제2 전극들을 포함하는 제1 도전층, 제3 전극을 포함하는 제2 도전층, 및 상기 제1 도전층을 상기 제2 도전층으로부터 공간적으로 이격시키는 스페이서(spacer)를 포함하며, 상기 제1 전극들은 적어도 용량성 접촉 감지를 위하여 실장되고, 상기 제2 및 제3 전극들은 저항성 접촉 감지를 위하여 실장되는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.
용량성과 저항성 터치 검출을 조합하는 것은 터치 센서의 사용 가능 경우의 수를 늘린다는 것이 공지된다. 저항성 터치 검출은 펜 사용을 지원하도록 제공하고, 접촉의 검출지점에 대한 양호한 해상도를 제공하며, 압력 인식(force recognition) 기능을 제공한다. 예를 들면, 접촉점은 높은 공간적 해상도로 위치 추적될 수 있다. 더 나아가, 얼마나 큰 힘으로 제1 및 제2의 전도층이 서로에 대해서 눌리는지가 근사화될 수 있다. 용량성 터치 센싱은 감지를 위해 다중 터치를 제공한다. 더 나아가, 근접 검출(proximity detection)이 가능하기 때문에, 제1 도전층과 물리적으로 접촉될 필요가 없다. 근접 검출은 손가락과 같은 도전성 피스가 제1 도전층과 공간적으로 근접할 때 이를 감지하도록 허용하는데, 그 이유는 사전에 공간적 근접성이 용량성 센서로 하여금 전기적 전위 내의 변화를 감지하도록 야기하기 때문이다. 더 나아가, 용량성 터치 검출이 제1 도전층 상에 거의 힘이 가해지지 않거나 또는 아무 힘이 가해지지 않아도 되도록 허용하기 때문에, 스크롤 바 등을 사용자 인터페이스 상에서 손가락 또는 사용자의 손을 단지 움직임에 의하여 "휘두르는(swipe)"것이 가능하다.
제1과 제2의 전도층 만을 제공하는 것은 공지된 터치 센서에 비하여 더 감소된 두께, 가격, 및 복잡성이라는 장점을 제공한다. 제2 전극을 제1 도전층 상에 제공하고 제3 전극을 제2 도전층에 제공함으로써 제2 및 제3 전극들을 연결하기 위하여 오직 5개의 와이어만을 가지는 저항성 접촉 감지 기법을 허용할 수 있다. 제1 도전층이 제2 도전층 상에 눌려지면, 전압 변화량이 제1 도전층 상의 제2 전극에 의하여 측정될 수 있다. 전압은 이미 제2 도전층 상에 제3 전극에 의하여 인가된 후, 도전층들을 서로 누르면 제1 도전층으로 전달되고, 이후에 제2 전극에 의하여 검출되도록 하는 것이 가능하다.
일 실시예에 따르면, 제1의 전극은 제1의 전도층 상의 대향 위치에 실장된다. 제1 도전층에 등전위면(equal potential plane)이 제공되는 경우에는 용량성 접촉 감지가 최적이라는 것이 밝혀졌다. 그러므로, 제1 전극은 제1 도전층 상에서 서로에게 근접하지 않도록 공간적으로 실장될 수 있다.
제1 전극을 제1 도전층의 구석에 실장하면 전극들 간의 최적 공간 거리가 제공된다. 예를 들면, 제1 전도층이 직사각형 외형을 가질 때, 제1 전극은 4 개의 전극일 수 있고, 제1 전도층의 네 개의 구석 내에 실장될 수 있다.
제1 도전층은 적어도 제1 활성화 서브 영역 및 제2 활성화 서브 영역을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 활성화 서브 영역 내에 아이콘 메뉴 등과 같은 제1 종류의 어플리케이션이 디스플레이될 수 있으며, 반면에 제2 활성화 서브 영역에는 가상 전송 및 종료 키 등과 같은 중요한 키들이 제공될 수 있다. 본 출원의 다른 변형예에 따르면, 두 개 이상의 활성화 서브 영역이 유사하거나 다른 어플리케이션을 위해 제공될 수 있는 것이 이해될 것이다.
더욱이, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 전극은 활성화 서브 영역들 중 적어도 하나 내에 실장될 수 있고, 제2 전극들은 활성화 서브 영역들 중 적어도 하나 내에 실장될 수 있다. 제1 활성화 서브 영역에서 제1 및 제2 전극들이 용량성 및 저항성 접촉 감지를 위하여 실장되고, 제2 활성화 서브 영역에서는 용량성 접촉 감지를 위한 제1 전극이 또는 저항성 접촉 감지를 위한 제2 전극만이 실장될 수 있다는 것도 가능하다. 또한, 제1 제1 활성화 서브 영역이 오직 제1 전극만을 포함하고, 제2 활성화 서브 영역이 오직 제2 전극만을 포함하거나, 또는 그 반대인 경우도 가능하다. 이러한 실시예 또는 활성화 서브 영역 내의 특정 종류의 전극이 이용되지 않은 실시예는 디스플레이의 상이한 서브 영역들의 활성화를 위한 요구 조건 및 해당 서브 영역 내에 디스플레이된 콘텐츠들이 서로 상이할 수 있다는 사실을 야기한다. 또한, 모든 활성화 서브 영역들이 제1 및 제2 전극을 모두 포함할 수 있다는 점도 이해될 것이다.
더 나아가, 스페이서는 적어도 스페이서 프레임과 적어도 복수 개의 스페이서 도트를 포함한다. 스페이서 프레임은 도전층의 모서리(edge)에 배치될 수 있다. 스페이서 도트는 프레임 내에서 구현될 수 있다. 스페이서 도트들은 제2층 상에 상호 선결된 거리로 프린트될 수 있으며, 여기서 이 거리는 1mm 내지 50mm의 범위에 있을 수 있다. 그러므로, 스페이서 도트는 5μm 내지 l00μm, 바람직하게는 대략 40 μm 사이에서 직경을 가질 수 있다. 제1 및 제2 도전층 사이의 요구되는 거리가 보장될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 스페이서 도트들은, 상기 제1 활성화 서브 영역이 상기 제2 활성화 서브 영역과는 상이한 스페이서 도트의 밀도를 가지도록 실장될 수 있다. 스페이서 도트의 밀도, 또는 다른 말로 말하면 인접 스페이서 도트들 사이의 거리는 적어도 두 개의 활성화 서브 영역에서 상이할 수 있다. 저항성 접촉 감지를 위한 특정 활성화 서브 영역 내에 필요한 활성화 힘(activation force)은 스페이서 도트의 밀도에 따라 다르다. 더 상세하게는, 스페이서 도트의 밀도가 높아질수록 필요한 활성화 힘이 커진다. 상이한 활성화 서브 영역들의 민감도는 간단한 방식으로 설정될 수 있고, 특정 활성화 서브 영역 내에 디스플레이된 콘텐츠에 따라서 적응될 수 있다.
제2 도전층은 물론, 제 1 도전층은 평면이거나 만곡될 수 있다. 특히, 디스플레이를 가지는 사용자 인터페이스에 대해서는, 제1 및 제2 도전층들은 평면이다. 예를 들어, 제1과 제2 도전층이 디스플레이 앞에서 배치될 수 있다. 디스플레이는 평면일 수 있고, 제1 및 제2 도전층들 역시 평면일 수 있다.
제1 및 제2 도전층들은 스페이서에 의하여 공간적으로 이격되도록 배치된다. 스페이서와 함께 제1 및 제2 도전층들이 예를 들어 유리 또는 레진판(resin plate)과 같이 적층된 제1 및 제2 도전층 및 스페이서를 운반하는 지지면(supporting plane) 상에 지지될 수 있다. 또한, 스페이서 도트들이 도전층들 사이에서 실장되어 그들이 외부로부터 인가되는 힘 없이는 접촉하지 않도록 하는 것도 가능하다. 이러한 스페이서 도트들은 도전층의 전체면 상에 실장될 수 있다.
제1 도전층 상에 등전위면을 제공하기 위하여, 제1 전극들에는 본 발명의 실시예에 따라서 등 전위가 공급될 수 있다. 제1 전극들은 동일한 전위를 공급하는 센서에 연결될 수 있다. 그러므로, 제1 도전층 상에는 실질적으로 동일한 전위가 인가될 수 있다. 이와 같이 실질적으로 동일한 전위가 접촉 지점의 정확한 측정을 가능하게 한다.
전위를 제1 전극에 인가하는 센서들은 더 나아가 본 발명의 실시예에 따르는 전류 센서로서 실장될 수 있다. 전류 센서들은 전극 내의 전류 변화를 감지하도록 허용한다. 예를 들어, 손가락이 제1 전극들 각각으로부터 등거리인 지점에서 제1 도전층에 접촉하면, 이러한 전극들 모두를 통해서 흐르는 전류는 동일하고, 따라서 손가락이 모든 전극들과 등거리인 지점에서 제1 도전층을 접촉했다는 결론이 도출될 수 있다. 예를 들어, 전극들 중 하나를 통한 전류가 다른 하나를 통한 전류보다 더 크다면, 제1 도전층이 더 큰 전류가 감지된 전극에 비하여 더 가까이 접촉되었다는 결론이 도출될 수 있다. 제1 도전층의 모든 전극들의 전류를 감지함으로써, 제1 도전층에 접촉한 정확한 위치가 도출될 수 있다.
적은 전선 필요성(wiring needs)을 가지는 제2 전극을 이용한 저항성 접촉 감지를 허용하기 위하여, 본 발명의 실시예들은 오직 하나의 전극으로서 제2 전극을 제공한다. 제2 전극이 제1 도전층 상에 배치될 수 있고, 두 개의 도전층들이 물리적으로 접촉되면 제2 도전층은 제2 도전층의 전위에 의하여 제1 도전층 상에 유도되는 전류를 감지할 수 있다.
제1 전극의 용량성 접촉 감지 및 제2 전극의 저항성 접촉 감지 사이의 간섭을 방지하기 위하여, 본 발명의 실시예들은 제2 전극이 제1 도전층 상에서 제1 전극으로부터 공간적으로 이격되도록 배치하는 방식을 제공한다. 간섭을 방지하기 위한 다른 가능성으로는, 저항성 접촉 감지 및 용량성 접촉 감지의 신호들을 구별하는 알고리즘을 제공하는 것일 수 있다. 두 타입의 감지를 위한 계층들 상에 적용된 신호들은 구조가 상호 다를 수 있으며, 따라서 이들을 서로 구별할 수 있도록 할 수 있다.
제2 도전층에 의하여 제1 도전층 상에 유도된 전류를 측정하기 위한 향상된 방법이, 본 발명의 실시예에 따라서 제2 전극이 제1 전극의 모서리에 실장되면 가능하다. 전극들을 구석(corner) 및 모서리(edge)에 실장하면 스페이서로 하여금 제1 및 제2 전극을 제3 전극으로부터 격리시키는 것은 물론 제1 도전층을 제2 도전층으로부터 격리시킬 수 있다. 스페이서는, 이것이 적어도 부분적으로 제1, 제2, 및 제3 전극의 위치에서 제1 및 제2 도전층 간에서 배치되도록 실장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제2 전류 센서에 연결된 제2 전극들은 제1 및 제2 도전층 사이의 접촉이 있을 경우 제3 전극에 의하여 제2 도전층 상에 인가되는 전압을 감지하도록 실장된다. 제2 전류 센서는 제3 및 제2 전극을 통하여 제2 도전층으로부터 제1 도전층으로 인가되는 전압을 측정할 수 있다. 제2 도전층 상에서, 제3 전극에 의하여 인가되는 전위는 전극들 중 적어도 하나로부터 전극들 중 다른 하나로 변하는 변이(gradient)를 가진다. 그러므로, 제2 도전층 상의 전기력선에 수직인 등전위 선들은 등전위의 평면을 정의한다. 이러한 등전위선들에 의하여, 제2 도전층 상의 상이한 전위를 가지는 전극들 사이의 거리가 정의될 수 있다.
제2 도전층 상에 정밀한 위치 감지를 허용하는 전기장을 제공하기 위하여, 본 발명의 실시예는 제3 전극들을 제2 도전층 상의 대향 위치에 실장하는 방법을 제공한다. 제2 전극은 제1 도전층의 모서리에 실장되는 하나의 전극을 포함할 수 있다. 용량성 접촉 감지를 위하여, 제1 도전층 상의 적어도 네 개의 전극들은 센서와 연결되어 결과적으로 적어도 네 개의 와이어(wire)가 될 필요가 있다. 저항성 용량 감지는 제2 및 제3 전극들이 센서에 연결됨으로써, 추가적으로 적어도 다섯 개의 와이어를 형성할 것을 요구한다. 용량성 및 저항성 접촉 감지 모두를 위하여 제2 전극을 이용하는 것도 가능하다. 본 어플리케이션의 실시예에 따르는 용량성 및 저항성 접촉 감지는 적어도 9개의 와이어가 센서에 연결될 것을 요구할 수 있다.
실시예에 따르면, 제2 전극들은 전극 내의 전류 변화를 감지하도록 실장되는 제1 전류 센서에 연결될 수 있다. 제2 전극들은 용량성 및 저항성 접촉 감지를 위하여 이용될 수 있다. 제2 전극들은 제1 전극의 일부일 수 있다. 제2 전극들은 제1 전극들 중 적어도 하나일 수 있다.
실시예에 따르면, 제1 전극 또는 제2 전극 또는 제1 및 제2 전극 모두는 전극 내의 전류 변화 또는 제1 및 제2 도전층 간의 접촉시에 제3 전극에 의하여 제2 도전층에 인가되는 전압을 선택적으로 감지하도록 실장되는 센서에 연결될 수 있다. 전극 내의 전류 변화 또는 제1 및 제2 도전층 간의 접촉시 제3 전극에 의하여 제2 도전층 상에 인가되는 전압 중 하나를 감지하는 동작을 스위칭, 시퀀싱(sequencing) 등을 하는 것은, 용량성 및 저항성 접촉 감지 모두를 위하여 적어도 제2 전극을 이용하도록 허용한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 도전층이 제2 도전층보다 더 넓음으로써, 용량성 접촉 감지의 영역이 저항성 접촉 감지의 영역에 중첩되도록 한다. 이러한 경우에, 저항성 입력이 오직 디스플레이 영역 상에서만 필요하다는 조건이 필요할 수 있다. 용량성 측정은 여전히 디스플레이 영역 외부에 연장됨으로써, 추가적 슬라이더 또는 버튼 기능성을 제공할 수 있다.
제1 및 제2 도전층의 전체 표면을 통한 도전성 및 저항성 측정을 허용하기 위하여, 본 발명의 실시예들은 동일한 형태를 가지는 제1 및 제2 도전층들을 제공한다.
저항성 접촉 감지를 위하여, 제1 및 제2 도전층 사이의 접촉점의 위치를 측정할 필요가 있다. 이러한 동작은, 예를 들어, 제1 방향(즉 x-방향)에서의 접촉점의 제1 위치를 측정하고, 후속하여 제2 방향(즉, y-방향)에서 측정함에 의하여 수행될 수 있다. 이러한 이유에 따라서, 우선 제3 전극들의 제1 집합에 제1 전압을 공급하고, 제3 전극들의 제2 집합에 매스(mass), 접지, 또는 공통 전위와 같은 제2 전압을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 제3 전극들 중 전극들의 제1 집합은 제2 도전층의 한 모서리의 구석에 실장될 수 있고, 전극들의 제2 집합은 제2 도전층의 대향 모서리에 실장될 수 있다. 그러면, 전극들 간의 전기력선에 직교하는 등전위선들이 접촉점의 거리 및 전극들의 제1 및 제2 집합을 정의한다. 이를 통하여 x-방향에서 위치 측정이 가능할 수 있다.
전극들의 제1 집합의 모서리에 직교하는 모서리 상에 실장된, 시간적으로 연속적으로 전극들의 다른 집합에 동일한 전압을 공급하면, 접촉점을 y-방향에서 측정하도록 허용한다. y-방향에서 모서리 상에 실장된 전극들의 집합 및 x-방향에서 실장된 전극들의 집합들 사이에서 시간적으로 연속적인 순서로 스위칭하면(즉, 밀리초와 같은 1초 이하의 간격에서), 접촉점의 x 및 y 축들이 단시간 내에 측정될 수 있다.
전기력선이 실질적으로 x-방향 또는 y-방향으로 진행하도록 허용하기 위하여 제1 모서리의 구석에 위치한 전극들에는 동일한 전압이 제공될 수 있으며, 이에 의하여 제1 모서리와 직교하는 제2 모서리에 실장된 전극들에는 동일한 전압이 제공될 수 있다.
접촉 감지 기능을 가지는 사용자 인터페이스를 작동시키도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들은 제1 및 제2 도전층을 투명층으로 제공한다. 투명층들은 LCD 또는 OLED 디스플레이, 또는 LED 디스플레이, 또는 플라즈마 디스플레이, 또는 다른 모든 디스플레이와 같은 디스플레이의 전면에 배치될 수 있다.
도전층은, 그들이 도전층 상에 실장된 전극들을 단락시키지 않도록 구성되어야 한다. 그러므로, 도전층들은 낮은 저항을 가질 수 있다. 또한, 도전층들이 용량성 접촉 감지를 위하여 전체적으로 도전성인 것도 가능하다. 용량성 접촉 감지는 제곱당 90킬로옴 이상의 저항과 함께 동작할 수 있다. 또한, 도전층은 제곱당 1 내지 90 킬로옴 사이의 저항값을 가질 수 있다. 계층들의 저항은 서로 상이할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 이것은 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide) 또는 안티몬-주석-산화물(Antimony-Tin-Oxide), 또는 유사한 물질을 이용하여 제공될 수 있는데, 이것을 이용하여 제1 및 제2 도전층이 생산된다. 도전층들은 필름이거나, ITO 코팅된 유리와 같은 더 단단한 물질일 수도 있다.
용량성 접촉 감지는 예를 들어 손가락과 같은 도전성 피스가 제1 도전층의 근방에 접근하거나 제1 도전층과 접촉할 것을 요청한다. 예를 들어, 제1 도전층은 제2 도전층 상부에 위치됨으로써, 용량성 접촉 감지를 개선할 수 있다.
양호한 저항성 접촉 감지를 제공하기 위하여, 제1 및 제2 도전층들이 도전층들 상에 압력이 인가될 때 상호 물리적으로 접촉되도록 하는 것이 필요하다. 제1 도전층으로 하여금 용이하게 제2 도전층 상에 눌려지도록 허용하기 위하여, 본 발명의 실시예들은 제1 도전층을 가요층(flexible layer)으로서 제공한다.
제2 도전층으로 하여금 제1 도전층에 비하여 상대적으로 옮겨지는 것을 방지하기 위하여, 본 발명의 실시예들은 제2 도전층을 안정층(stable layer)으로서 제공한다. 안정층은 단단한 표면을 가진 층일 수 있다.
본 어플리케이션의 다른 측면은, 제1 및 제2 전극들을 포함하는 제1 도전층, 제3 전극을 포함하는 제2 도전층, 및 상기 제1 도전층을 상기 제2 도전층으로부터 공간적으로 이격시키는 스페이서(spacer)를 포함하며, 상기 제1 전극들은 적어도 용량성 접촉 감지를 위하여 실장되고, 상기 제2 및 제3 전극들은 저항성 접촉 감지를 위하여 실장되는 것을 특징으로 하는 장치를 포함하는 디스플레이 패널이다.
본 어플리케이션의 다른 측면은 메모리, 프로세서, 디스플레이, 및 제1 및 제2 전극들을 포함하는 제1 도전층, 제3 전극을 포함하는 제2 도전층, 및 상기 제1 도전층을 상기 제2 도전층으로부터 공간적으로 이격시키는 스페이서(spacer)를 포함하며, 상기 제1 전극들은 적어도 용량성 접촉 감지를 위하여 실장되고, 상기 제2 및 제3 전극들은 저항성 접촉 감지를 위하여 실장되는 것을 특징으로 하는 장치를 포함하는 이동식 멀티미디어 장치이다.
본 어플리케이션의 다른 측면은, 제1 전극들을 포함하는 제1 도전층 상에 제1 전위를 인가하는 단계, 제3 전극들을 포함하는 제2 도전층 상에 제2 전위를 인가하는 단계, 상기 제1 도전층 상의 제1 전극들을 이용하여 용량성 접촉 감지를 제공하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 도전층 간의 접촉을 감지하기 위하여 상기 제1 도전층 상에 실장되는 제2 전극들을 적어도 이용하여 저항성 접촉 감지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
용량성 접촉 감지를 위하여 이용되는 도전층에 그 전체 표면에 걸쳐 동일한 전위가 제공된다면, 용량성 접촉 감지는 양호한 결과를 제공한다. 그러므로, 본 발명의 실시예는 제1 도전층에 정전 전위(electrostatic potential)를 인가하는 것을 제공한다.
저항성 접촉 감지는 적어도 두 개의 방향에서 층들 사이의 접촉점을 측정할 것을 요구한다. 이러한 이유에서, 본 발명의 실시예는 제2 도전층에 변동하거나 요동(pulsating)하는 전위를 인가하는 것을 제공한다. 이와 같이 변동하는 전위는 서로 실질적으로 직교하는 전기력선을 제공할 수 있다. 전기력선은 우선 실질적으로 y-방향에 있으며, 그 이후에는 실질적으로 x-방향으로 존재할 수 있는데, x-방향은 y-방향과 직교한다. 전기력선의 다른 방향들도, 전기력선의 방향이 도전층 사이의 접촉점의 좌표를 결정하도록 허용하기만 한다면 역시 본 어플리케이션의 기술적 범위 내에 있다.
본 발명의 실시예들은 제2 도전층에 인가된 전위가 제2 도전층 상의 전기장의 전기력선의 방향을 변동하도록 함으로써, 제1 전기력선들이 실질적으로 시간적으로 후속하는 제2 전기력선들과 직교하도록 한다.
예를 들어, 본 발명의 장치가 멀티미디어 장치, 이동 전화기 등에서 이용된다면, 사용자 인터페이스는 장치가 이용되지 않을 때에는 비활성화될 수 있다. 도전성 피스를 제1 도전층의 근방에 이동시키는 것에 기인한 전류 변화가 감지되면, 사용자 인터페이스는 본 발명의 실시예에 따라서 활성화될 수 있다. 그러므로, 사용자가 손가락을 디스플레이된 패널의 근방으로 이동시키면, 사용자 인터페이스는 활성화될 수 있다.
사용자 인터페이스 상에 디스플레이된 콘텐츠를 브라우징하려면, 오직 접촉점의 위치의 근사치만 알면 된다. 사용자 인터페이스를 통한 브라우징은 오직 용량성 접촉 감지 기능만을 가진 제1 도전층을 이용하여 수행될 수 있다. 비록 위치 검출 동작이 저항성 접촉 감지보다 부정확하지만, 용량성 접촉 감지는 어느 힘도 표면에 인가될 것을 요구하지 않고, 따라서 메뉴를 용이하게 네비게이션하도록 한다.
실제로 제1 도전층을 제2 도전층에 누른 상태로, 사용자는 사용자 인터페이스 상에 디스플레이된 특정 콘텐츠를 선택하고자 할 수 있다. 해당 콘텐츠를 선택하기 위하여, 잘못된 선택을 방지하기 위하여 정확한 위치 검출이 필요하다. 본 발명의 실시예들은 제1 및 제2 도전층들이 해당 층을 제2 도전층 상에 누름으로써 서로 접촉할 경우 저항성 접촉 감지를 활성화하도록 제공한다. 더 나아가, 제1 도전층 상의 제2 전극을 통한 전류의 절대값을 감지함으로써, 어떤 힘으로 두 개의 도전층들이 서로 눌려지는지가 결정될 수 있다. 전류량은 접촉점의 크기에 비례할 수 있다. 도전층들을 상호 누르도록 하는 힘이 더 클수록, 접촉점의 크기가 더 커지고 제2 전극 내의 전류가 더 커질 수 있다.
저항성 접촉 감지가 활성화되면, 용량성 접촉 감지는 비활성화될 수 있다. 이러한 이유에서, 본 발명의 실시예는 제2 도전층으로부터 제1 도전층 상에 인가되는 전압을 감지하면, 즉, 제2 전극 내의 전류를 감지하면 제1 도전층에 인가되는 전압을 스위칭하는 것을 제공한다. 제1 도전층이 제2 도전층에 접촉되면, 이 전류가 감지된다.
또한, 기본값으로 저항성 접촉 감지가 활성화되는 것도 가능하다. 이러한 구성에서, 도전층들이 서로 눌려지는지 여부만이 점검될 수 있고, 그러면 장치는 완전히 활성화될 수 있는데, 즉, 디스플레이는 스위치 온되는 등의 동작이 수행될 수 있다. 저항성 접촉 감지는 더 적은 에너지를 소비할 수 있으며, 이러한 이유로 이 감지 모드가 해당 장치가 최초로 활성화될 때의 검출 모드로서 선택될 수 있다.
다른 실시예들은 제2 전극 내에 제2 도전층으로부터의 전류가 0으로 감지되는 경우 제1 도전층에 인가되는 전압을 스위치 온하는 것을 제공한다. 예를 들어, 0의 전류는 제1 도전층으로부터의 압력이 제거되어 결과적으로 제1 도전층 및 제2 도전층 사이에 다른 접촉이 없게 될 경우에 발생한다. 사용자는 특정 콘텐츠를 선택했을 수 있고, 정밀한 위치 검출이 더 이상 필요하지 않다. 0의 전류 검출 동작은 시간 지연(time lag)에 연결될 수 있다. 0의 전류가 특정 시간 동안에 측정되는 경우에만, 저항성 접촉 감지가 비활성화될 수 있고 용량성 접촉 감지가 재활성화될 수 있다.
본 어플리케이션의 다른 측면은 제1 및 제2 전극들을 포함하는 제1 도전층을 형성하도록 실장되는 제1 도전성 수단, 제3 전극들을 포함하는 제2 도전층을 형성하도록 실장되는 제2 도전성 수단, 및 상기 제1 도전성 수단을 상기 제2 도전성 수단으로부터 공간적으로 이격시키도록 실장되는 스페이서 수단을 포함하고, 상기 제1 전극들은 적어도 용량성 접촉 감지를 위하여 실장되고, 및 상기 제2 및 제3 전극들은 저항성 접촉 감지를 위하여 실장되는 것을 특징으로 하는 장치로서 예를 들어 터치 센서와 같은 것이다. 본 어플리케이션의 이러한 측면 및 다른 측면들이 이하 제공되는 발명의 상세한 설명을 참조하여 명확하게 이해되고 진술될 것이다. 본 어플리케이션의 기술적 특징 및 전술된 바와 같은 그 전형적인 실시예들은 이들의 모든 가능한 조합 내에서 역시 개시되는 것으로서 이해된다.
첨부된 도면에서,
도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 터치 센서의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 터치 센서를 포함하는 디스플레이 패널의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 신호를 터치 센서에 공급하기 위한 회로의 블록도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따르는 도전층 상의 전기력선들의 예시이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따르는 도전층 상의 전기력선들의 예시이다.
도 5는 이동식 멀티미디어 장치의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따르는 방법의 제1 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따르는 방법의 제2 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따르는 방법의 제3 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따르는 디스플레이 패널의 다른 단면도이다.
도 10은 이동식 멀티미디어 장치의 다른 평면도이다.
도 1은 제1 도전층(2), 스페이서(4), 및 제2 도전층(6)을 도시한다. 제1 도전층(2)은 가요성 재료로 만들어질 수 있다. 제1 도전층(2)은 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide)로 만들어질 수 있다. 제1 도전층(2)은 가요성 매트릭스로서 실장될 수 있다. 제2 도전층(6)은 안정 재료로 만들어질 수 있다. 제2 도전층(6)은 인듐-주석-산화물로 만들어질 수 있다. 제2 도전층(6)은 안정 서브스트레이트에서 또는 안정 매트릭스 내에 실장될 수 있다. 스페이서(4)는 절연 재료로 만들어질 수 있다. 제1 도전층(2)은 스페이서(4) 상에 배치될 수 있다. 그리고 스페이서(4)는 제2 도전층(6) 위에 배치될 수 있다. 도면은 본 발명의 실시예에 따르는 장치의 전개도이다.
터치 센서를 작동시키기 위하여, 제1 도전층(2), 스페이서(4) 및 제2 도전층(6)은 각자의 상부에 적층되어 모노리틱(monolithic) 구조를 제조한다.
제1 도전층(2)은 그 구석에 네 개의 제1 전극(8)을 가지며, 그 모서리에 제1 도전층(2)의 구석으로부터 공간적으로 이격되어 배치된 제2 전극(10)을 포함한다. 제1 전극(8) 및 제2 전극(10)들은, 그들이 제1 도전층(2) 상의 전류 및 전압을 감지하는 것은 물론 전압 및 전류를 제1 도전층 상에 인가할 수 있도록 실장될 수 있 다.
제1 전극(8)과 제2 전극(10)의 영역 내에, 스페이서(4)가 실장될 수 있다. 스페이서(4)는 링-모양을 가질 수 있으며, 따라서 제2 도전층(2)의 모든 모서리 주위에 캐리어(carrier)를 형성할 수 있다. 그러나, 스페이서(4)는 제1 전극(8) 및 제2 전극(10)의 영역 내에만 위치되도록 형상화될 수 있다.
제2 도전층(6)은, 제3 전극(12)들이 그 구석에 실장되도록 구현될 수 있다. 제3 전극(12)은 제2 도전층(6) 내의 전류를 감지하는 것은 물론 제2 도전층(6) 상에 전압 및 전류를 인가하도록 허용한다.
제1 도전층(2)은, 전술된 바와 같이 가요성 재료로 형성될 수 있다. 사용자는 자신의 손가락 또는 스타일러스 펜을 이용하여 제1 도전층(2)을 변형시킴으로써 이것이 제2 도전층(6)과 접촉되도록 할 수 있다. 제1 도전층 및 제2 도전층 사이의 접촉점이 터치 센서에 대하여 평가될 필요가 있는데, 이에 대해서는 이하 후술하는 바와 같다.
도 2는 간략화된 형태로서 터치 센서를 가지는 디스플레이의 단면도를 도시한다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 도전층(2)은 제1 전극(8)을 가지고, 제2 전극(10)은 스페이서(4) 상에 배치된다. 스페이서(4)는 제1 도전층(2)의 하부면 및 제2 도전층(6)의 상부면 사이의 공간적 거리를 제공한다. 제2 도전층(6) 하부에, 예를 들어 유리와 같은 지지 서브스트레이트(14)가 제2 도전층(6)을 지지하기 위하여 배치될 수 있다. 지지 서브스트레이트(14) 하부에, 디스플레이 장치(16)가 배열될 수 있다. 제1 도전층(2) 및 제2 도전층(6)은 물론 지지 서브스 트레이트(14)가 투명할 수 있기 때문에, 디스플레이 장치(16) 상에 디스플레이된 이미지는 층들(2, 4, 14)을 통하여 보여질 수 있다.
동작하면, 디스플레이 장치(16)는 도 5에 도시될 바와 같이 사용자 인터페이스를 예시할 수 있다.
제1 도전층(2)은 제1 전극(8)을 이용한 용량성 접촉 감지를 위하여 이용될 수 있다. 제2 도전층(6)과 함께 제1 도전층(2)이 제2 전극(10) 및 제3 전극(12)을 이용한 저항성 접촉 감지를 위하여 이용될 수 있다. 결합된 용량성 및 저항성 접촉 감지를 위하여, 제1 전극(8)은 네 개의 와이어를 통하여 연결될 필요가 있고, 제2 전극(10) 및 제3 전극(12)은 적절한 측정 유닛(즉, 전류 및/또는 전압을 인가하기 위한 드라이버를 이용하여 전류 및/또는 전압을 감지하기 위한 수단)을 가지는 다섯 개의 추가적 와이어에 의하여 연결될 필요가 있다. 그러므로, 전체적으로 9개의 와이어가 용량성 및 저항성 접촉 감지를 제공한다. 용량성 및 저항성 접촉 감지를 위하여, 전극들(8, 10, 12)에는 적합한 신호가 급전되어야 하는데, 이것은 도 3과 관련하여 설명될 것이다.
도 3은 개념적으로 제1 도전층(2) 및 제2 도전층(6)의 와이어 연결을 도시한다. 후술되는 바와 같이, 제1 도전층(2)은 제1 전극(8)을 포함한다. 제1 전극(8)들은 전류를 감지하고 전위를 네 개의 와이어를 통하여 제1 전극(8)으로 인가하기 위한 드라이버(18)에 연결된다. 더 나아가, 제1 도전층(2) 상의 제2 전극(10)은 전류를 감지하고 전위를 전극(10)을 통하여 인가하기 위한 드라이버(20e)에 연결된다.
제2 전극(10)이 저항성 접촉 감지용으로 이용되기 때문에, 제3 전극(12)들과 밀접하게 연계 동작할 필요가 있는데, 제3 전극(12)들은 전류를 감지하고 전위를 전극(20a 내지 20d)을 통하여 인가하기 위한 드라이버(20a 내지 20d)에 연결된다.
드라이버(20)는 물론 드라이버(18)도 드라이버(18, 20)의 드라이버를 독출해 내는 것은 물론 전류를 전극(8, 10, 12)으로 급전하기 위하여 마이크로프로세서(22)와 같은 신호 프로세서에 의하여 동작된다. 드라이버(18, 20)들은 전압을 전극에 인가하고 전극 내의 전압 및 전류를 감지하기 위한 전자적 또는 전기 회로로서 이해될 수 있다. 드라이버(18, 20)는 전압원, 전류원, 전류 센서 및/또는 전압 센서를 포함할 수 있다. 드라이버(18, 20)는 전기적으로 연결된 전극 내의 전압 및 전류를 결정할 수 있다.
용량성 접촉 감지를 위하여, 드라이버(18)는 등전위를 전극(8) 상에 인가한다. 등전위를 제1 전극(8)에 인가함으로써, 제1 도전층(2)은 특정 전위로 정전적으로(electro-statically) 충전된다.
손가락 또는 도전성 스타일러스 펜과 같은 도전성 피스를 가지고 제1 도전층에 접근하면, 전하들이 도전성 피스에 의하여 유도되고, 따라서 제1 도전층(2) 상에 전류가 유도된다. 이러한 전류는 드라이버(18)에 의하여 감지될 수 있다. 제1 도전층에 접촉하면, 전류가 이 도전성 피스를 통하여 제1 전극(8)으로부터 매스-전위(mass-potential)로 흐른다. 제1 도전층이 접촉되거나 도전성 피스가 제1 도전층(2)의 근방에 위치하는 위치에 따라서, 제1 전극(8)을 통한 전류가 상이하다. 접촉점이 도전성 피스 및 제1 전극(8) 사이에 더 가까울수록, 이러한 특정 제1 전 극(8)을 통한 전류가 더 커진다. 전극(8a-8d)들을 통한 전류를 감지하고 드라이버(18) 내의 전류를 구별함으로써, 마이크로프로세서(22)를 이용하여 도전성 피스 및 제1 도전층(2) 사이에서 어디에 접촉점이 있는지 평가하는 것이 가능하다.
예를 들어, 제1 도전층(2)이 위치 24a에서 접촉되면, 전극(8a)을 통한 전류는 가장 크다. 다음으로 작은 전류는 전극 8c를 통한 전류이고, 그 다음에 전극 8b를 통한 전류인데, 전극 8c가 위치 24a로부터 가장 멀리 떨어져 있기 때문에, 전극 8d를 통한 전류가 가장 작다. 마이크로프로세서(22) 내의 드라이버(18)에 의하여 감지되는 제1 전극(8)을 통한 전류를 평가함으로써, 위치 24a가 어디인지가 도출될 수 있다. 제1 도전층(2)은, 전술된 바와 같이 용량성 접촉 감지가 가능하다. 접촉점의 위치(24a)는 물론 제1 도전층(2)의 근방에 위치한 도전성 피스를 검출하는 것이 가능하다.
저항성 접촉 감지를 위하여, 제1 도전층(2) 및 제2 도전층(6)이 상호 접촉하는 것이 필요하다. 이러한 접촉은 제1 도전층(2)을 예를 들어 스타일러스 펜 또는 손가락을 이용하여 제2 도전층(6) 상에 누름으로써 이루어질 수 있다. 제1 도전층(2)을 제2 도전층(6)과 물리적 접촉하도록 함으로써, 제2 도전층(6) 상에 제3 전극(12)에 의하여 인가되는 제2 전극(10) 내의 전류를 측정하는 것이 가능한데, 이에 대해서는 이하 후술되는 바와 같다.
저항성 접촉 감지를 위하여, y-방향 및 x-방향에 대하여 도전층(2, 6)들 사이의 접촉점의 위치(24b)의 좌표를 검출하는 것이 필요하다. 이러한 이유에서, 도 4에 도시되는 바와 같이, 전압이 전극(12)에 인가됨으로써 전기력선이 실질적으로 상호 직교되도록 한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 전극 12a 및 12b에는 드라이버(20a, 20b)에 의하여 +5V 전위가 제공되고, 전극 12c 및 12d에는 드라이버 20c 및 20d에 의하여 매스 전위가 제공된다. 전기력선(26)들이 도시되는데, 이것들은 제3 전극(12a, 12b) 및 제3 전극(12c, 12d) 사이에서 설정된다. 전기력선을 따라서, 전압 변위가 생성되는데, 이것은 +5V부터 매스 전위까지이다. 등전위선(미도시)들은 동일한 전위의 위치를 정의하는 전기력선(26)에 직교한다.
위치 24b를 측정할 때, 제3 전극(12)에는 도 4a에 도시된 바와 같은 전압이 제공된다. 위치 24b에서, 전압은 y-방향으로의 등전위선을 정의하는 특정 값을 가진다. 제2 전극(10) 및 고입력 저항 A/D 변환기를 이용하여 감지하면, 접촉점을 통하여 오직 낮은 전류만이 제2 도전층으로부터 제1 도전층으로 흐른다. 제2 전극(10)을 이용하여 제1 도전층(2) 상에서 측정된 전압은 접촉점에서의 전압일 수 있다. 위치 24b에서의 제1 도전층(2) 및 제2 도전층(6) 사이의 접촉점에서의 이러한 전압이 위치(26)의 y-위치를 결정하도록 허용한다. 전압은 높거나 낮아지는데, 즉, 위치 26이 y-방향으로 제3 전극(12a, 12b)으로부터 더 가깝게 또는 멀게 위치하였는지에 따라 변한다.
전압을 도 4a에 따라서 공급하는 것에 후속하여, 마이크로프로세서(22)는 드라이버(20)로 하여금 전압을 도 4b에 예시된 것과 같이 제3 전극(12)에 인가하도록 지시한다. +5V 전위가 제3 전극(12a, 12b)으로부터 제3 전극(121, 12c)으로 스위칭된다. 매스 전위는 제3 전극(12c, 12d)으로부터 제3 전극(12b, 12d)으로 스위칭 된다. 전기력선이 다시 도시되는데, 이 경로는 전극(12a, 12c)으로부터 제3 전극(12b, 12d)으로이다. 전기력선(26)에 직교하도록 동일한 전위의 평면을 정의하는 등전위선(미도시)들이 존재한다. 위치 24b에서의 접촉점에서, x-방향으로 양호하게 정의된 전위가 생성된다. 위치 24b의 지점에서, 드라이버(20e)를 통하여 제2 전극(10) 내에 전압이 감지될 수 있다. 접촉점의 x-방향에서의 위치(24b)를 측정하는 것이 가능하다.
도 4a 및 도 4b에 따라서 전압을 짧은 간격으로(예를 들어 밀리초 단위로) 인가하는 동작 사이에서 후속하여 스위칭함으로써, 접촉점의 위치(24b)를 x-방향 및 y-방향 모두에서 신속히 결정하는 것이 가능하다. 그러므로, 저항성 접촉 감지를 제공하는 것이 가능하다.
전극(10) 내의 전류의 절대값을 측정할 때, 도전층(2, 6)을 상호 붙도록 하는 힘의 강도를 결정하는 것도 가능할 수 있다. 전류의 값은 실질적으로 접촉 영역의 크기에 비례한다는 것이 발견되었다. 압력이 더 클수록 접촉 영역도 커진다. 접촉 영역이 더 크면 전류도 커진다. 드라이버(20e)는 전류의 값을 측정할 수 있다. 이 값으로부터, 마이크로프로세서는 도전층(2, 6)들이 상호 밀착되는 힘을 결정할 수 있다. 이것은 저항성 접촉 감지를 이용한 힘 감지를 가능하게 한다.
도 5는 통신 유닛(38)은 물론 메모리(32), CPU(34), 디스플레이 드라이버(36)를 가지는 이동 전화기(30)를 예시한다. 더 나아가, 이동 전화기(30)는 디스플레이(40)를 포함하는데, 이것은 투명 레진과 같은 보호층을 포함할 수 있다. 디스플레이는 제1 도전층(2), 스페이서(4), 제2 도전층(6), 유리 서브스트레이 트(14), 및 디스플레이 장치(16)를 포함한다. 디스플레이(40)를 이용하면, 사용자 인터페이스를 이동 전화기(30)의 사용자에게 보이도록 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 사용자 인터페이스는 특정 번호를 다이얼하기 위한 번호 및 버튼을 표시할 수 있다. 예를 들어 MP3 재생 목록을 표시하거나, 메뉴를 통한 브라우징을 하거나, 인터넷 브라우징을 하거나, 전화 번호부 브라우징을 하거나, 달력 브라우징을 하거나, 메시징 서비스 등을 이용하기 위한 다른 사용자 인터페이스들이 디스플레이(40) 상에 표시될 수 있다. 사용자는 버튼 또는 슬라이더의 위치에서 디스플레이에 접촉함으로써 디스플레이(40)를 작동시킬 수 있다. 디스플레이(40)를 접촉함으로써, CPU(34)는 이동 전화기(30)의 사용에 대한 정보를 수신할 수 있고 이동 전화기(30)를 그에 따라서 작동시킬 수 있다. 디스플레이 드라이버(36)는 사용자 인터페이스를 사용자의 작동에 따라서 디스플레이(40)로 제공할 수 있다. 메모리(32)로부터, 사용자 인터페이스가 로딩되고 디스플레이(40) 상에 디스플레이될 수 있다. 전화 콜(phone call)을 설정하는 것을 선택하거나, 다른 통신 링크의 설정을 선택하면, CPU(34)는 통신 유닛(38)으로 하여금 이러한 연결을 설립하도록 지시할 수 있다.
도 5에 예시된 바와 같은 이동 전화기(30)의 동작이 도 6 내지 도 8에 도시된다.
디스플레이 드라이버(36)는 디스플레이(40)를 구동하여, 제1 도전층(2)에 정적 전위가 제공(42)되도록 하는데, 이는 도 3과 관련하여 설명된 바와 같다. 더 나아가, 제2 도전층(6)에는 도 3 및 도 4에 설명된 바와 같이 전극(12)들 사이에서 스위칭되는 요동하는 전위가 제공된다.
그러면, 제1 도전층(2)이 제2 도전층(6) 상에 눌려지는지 여부가 감지(46)된다. 제1 도전층(2)이 제2 도전층(6)에 눌려지는 힘에 따라서, 접촉점의 크기가 커지고, 제2 전극(10) 내의 전류가 증가한다. 만약 도전층(2, 6)들이 상호 눌리는 힘(즉 전극(10) 내의 감지된 전류)이 특정 문턱치(46a)보다 작다면, 감지 동작(46)이 계속된다.
그 대신에, 전류가 특정 문턱치 레벨(46b) 이상으로 증가하면, 사용자 인터페이스는 활성화된다(48). 이를 통하여, 사용자 인터페이스를 활성화하기 위하여 힘 감지 기법을 이용하는 것이 가능하다. 디스플레이(40)가 약하게 접촉된다면, 이러한 힘은 제2 전극(10)을 통한 전류가 문턱 레벨 이상으로 증가하도록 하기에 충분하지 않다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 방법을 예시한다. 정적 및 요동하는 전위를 제공(42, 44)한 이후에, 제1 도전층(2)이 용량성 접촉 감지를 위하여 이용된다. 도전성 피스가 제1 도전층(2)에 접근하는지가 측정(50)되고, 따라서 전극(8) 내에 전류가 유도되는지 측정된다. 만일 도전성 피스가 도전층(2)의 근방에서 검출되면, 디스플레이 드라이버(46)에 의하여 디스플레이(40) 상에 제공되는 사용자 인터페이스는 손가락 사용에 최적화된다. 예를 들어, 손가락을 이용하는 것은 스타일러스 펜을 이용하는 것만큼 정밀하지 않다. 토치 버튼은 그 크기가 증가될 수 있다. 더 나아가, MP3 목록 또는 다른 콘텐츠를 통하여 슬라이드하기 위하여 슬라이드 바를 표시하는 것도 가능하다. 용량성 접촉 감지를 위하여 사용자 인 터페이스를 최적화(52)한 이후에, 사용자 인터페이스는 손가락 입력에 의하여 작동(54)될 수 있다.
사용자 인터페이스가 손가락 사용에 따라서 작동되는 동안에, 제2 전극(10) 내의 전류를 측정함으로써 디스플레이(40)에 압력이 인가되는지 여부가 연속적으로 감지(56)된다. 만일 제2 전극(10) 내의 전류가 특정 문턱치 이하(56a)라면, 사용자 인터페이스는 그 상태를 유지한다. 그렇지 않으면, 만일 감지된 압력(56)이 특정 문턱치 이상(56b)이라면, 즉, 제1 도전층(2) 및 제2 도전층(6) 사이의 접촉점의 크기가 증가된 압력에 따라서 증가되고 그에 따라 전극(10)을 통한 전류가 증가된다면, 저항성 접촉 감지가 활성화된다(58).
저항성 접촉 감지에서, 사용자 인터페이스는 디스플레이 드라이버(36)에 의한 접촉 검출을 위하여 최적화(60)된다. 이것은 사용자가 손가락 동작으로부터 스타일러스 동작으로 스위칭하는 경우에 해당할 수 있다. 스타일러스 펜은 디스플레이(40) 내에 특정 버튼 및 콘텐츠를 더 정밀하게 선택하도록 허용하므로, 사용자 인터페이스는 더 작아질 수 있고 더 많은 선택가능한 아이템을 포함할 수 있다.
저항성 접촉 감지를 위하여 사용자 인터페이스를 최적화(60)하는데 더하여, 용량성 접촉 감지가 턴오프된다(62). 이것은 용량성 접촉 감지가 저항성 접촉 감지와 간섭을 일으키는 것을 방지한다.
저항성 접촉 감지가 이루어지는 동안에, 위치(24b)가 연속적으로 감지(64)되는데, 이것은 도 3 및 도 4와 관련하여 전술된 바와 같다.
저항성 접촉 감지 모드 동안에, 제1 도전층(2)이 여전히 제2 도전층(6)과 접 촉한 상태인지가 연속적으로 감지(66)된다. 만일 제1 도전층(2)이 오직 짧은 시간(66a) 동안에만 단절된다면, 저항성 접촉 감지 모드가 여전히 동작 상태로 유지될 수 있다는 것이 가정된다. 제1 도전층(2)을 제2 도전층(6)으로부터 연결해제 시키는 시간이 특정 문턱치(66b) 이상으로 증가하면, 저항성 접촉 감지가 비활성화되어야 한다고 결정된다.
저항성 접촉 감지는 스위치 오프(68)되고, 용량성 접촉 감지가 다시 턴온되며, 다시금 도전성 피스가 제1 도전층(2)의 근방에 접근하는지 여부가 감지된다(50).
도 8은 본 발명의 실시예에 따르는 다른 동작을 예시한다. 통신 유닛(38)에 의하여 이동 전화기(30) 내에 전화 통화가 수신(70)되면, 사용자가 단지 자신의 손을 디스플레이(40) 상에서 휘두르고(swipe) 디스플레이(40)를 접촉하는지 여부가 감지(70)된다. 사용자가 자신의 손을 디스플레이(40) 상에 휘저으면, 용량성 접촉 감지는 제1 도전층(2)의 근방에서 도전성 피스를 감지하는데, 이러한 상태는 통화를 거절(78)하는 것으로서 해석될 수 있다. 그렇지 않으면, 사용자가 능동적으로 제1 도전층(2) 상을 누름으로써 이것이 제2 도전층(6)과 접촉되도록 한다면, 저항성 접촉 감지가 활성화된다. 이것은 통화에 응답(74)하는 것으로서 해석될 수 있다. 통화(74)에 응답하면, 사용자가 전화기(30)를 자신의 귀로 이동시킨다고 가정한다. 이러한 이유로, 사용자가 자신의 귀를 이용하여 사용자 인터페이스 상의 특정 아이템을 의도하지 않은 채로 선택하는 것을 방지하기 위하여 용량성 접촉 감지가 비활성화된다.
다른 동작 방법들도 가능하고 본 어플리케이션의 특정 관심 대상(subject matter) 내에 속한다. 용량성 및 저항성 접촉 감지를 오직 하나의 추가적 와이어를 이용하여 결합시킴으로써, 드라이버(18, 20)에 오직 약간의 변형만 가하고도 사용예를 다양화하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예에 따르는 접촉 감지법은 공지된 접촉 감지법에 비하여 내구성이 좋다. 더 나아가, 접촉 감지는 전용 ASIC은 물론 표준 제어기를 이용해도 동작될 수 있다. 더 나아가 디스플레이(40)가 손가락 또는 스타일러스 펜 중 어느 것에 의하여 접촉되었는지를 검출하는 것도 가능한데, 그 이유는 손가락이 디스플레이에 접촉할 경우 용량성 접촉 감지가 그 근방에서 도전성 피스를 검출하는 반면에, 스타일러스가 디스플레이(40)의 표면에 접촉하면 용량성 측정법이 그것을 검출할 수 없기 때문이다. 그러므로, 펜을 이용하는 것과 손가락을 이용하는 것은 용이하게 서로 구별될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르는 장치 및 방법들은 터치 센서의 사용법을 증가시킨다.
또한, 도 9는 본 발명의 실시예에 따르는 디스플레이 패널의 다른 단면도를 도시한다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 도전층(2), 스페이서(4), 제2 도전층(6), 및 지지 서브스트레이트(14)는 서로의 상부에 실장된다. 스페이서(4)는 스페이서 프레임(80) 및 복수 개의 스페이서 도트(82)들을 포함하는데, 이것들은 예를 들어 100 mm의 거리만큼 서로 떨어져서 실장될 수 있다. 저항성 접촉 감지가 전술된 방식으로 수행될 수 있다.
다른 실시예들에 따르면(미도시), 스페이서 도트(82)는 제1 활성화 서브 영역에서 스페이서 도트(82)의 밀도가 적어도 하나의 다른 활성화 서브 영역 내의 밀 도와 비교하여 상이할 수 있도록 실장될 수 있다. 예시적인 목적에서, 스페이서 도트(82)의 밀도가 특정 활성화 서브 영역 내에서 높다면, 즉, 인접 스페이서 도트(82)들 간의 거리(84)가 작다면(예를 들어 5mm), 제1 도전층(2) 및 제2 도전층(6) 모두 사이의 접촉을 야기하는데 필요한 활성화 힘도 역시 높아질 수 있다. 다른 경우에, 만일 스페이서 도트(82)의 밀도가 낮다면(즉, 인접 스페이서 도트 사이의 거리(84)가 10 mm일 경우에), 요구되는 활성화 힘은 이러한 서브 영역 내에서는 더 낮을 수 있다.
도 10은 이동식 멀티미디어 장치(30a)의 다른 평면도를 도시한다. 도시된 멀티미디어 장치(30a)는 디스플레이 영역(40)을 포함하는데, 현재의 디스플레이 영역(40)은 세 개의 활성화 서브 영역들(84, 86, 88)로 분할된다. 제1 활성화 서브 영역(84)에서 일반 아이콘 메뉴 또는 어플리케이션 뷰가 도시되고, 제2 활성화 서브 영역(86)에서는 슬라이더 요소 등이 디스플레이될 수 있다. 제3 활성화 서브 영역(88)은 가상 전송 및 종료 키와 같은 중요 키들(90, 92, 94)를 포함할 수 있다. 위에 도시된 실시예에서는 통화 키(90), 메뉴 키(92), 및 종료 키(94)가 실장된다.
세 개의 활성화 서브 영역(84, 86, 88)들이 접촉 감지의 측면에서 상이한 민감도를 포함할 수 있는 것이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 상이한 어플리케이션들이 상이한 요구 조건을 가질 수 있는 세 개의 활성화 서브 영역(84, 86, 88)들 내에 도시되기 때문이다. 예를 들어, 제3 활성화 서브 영역(88) 내의 세 개의 키들(90, 92, 94)의 활성화가 중요할 수 있다. 그러므로, 이 영역에 대한 무작위의 간단한 접촉이 어떤 동작을 야기하기에는 충분하지 않아야 한다는 것이 바람직할 수 있다. 이 영역(88) 내의 스페이서 도트(82)들의 개수 및 스페이서 도트(82)들의 밀도는, 이러한 기능들의 불필요한 활성화를 적어도 방지하기 위하여 사용자로부터 인가되는 활성화 힘이 더 강해지도록 선택될 수 있다. 제1 활성화 서브 영역(84)에서, 표준 활성화 힘이 제공될 수 있다. 특히, 스페이서 도트(82)들의 밀도는 제3 활성화 서브 영역(88) 내에서의 경우보다 더 작을 수 있다. 더 나아가, 제1 및 제2 전극(8, 10)들은 이미 전술된 방식으로 실장될 수 있다.
슬라이더 요소에 따른 요구 사항들도 다시 한번 상이할 수 있다. 사용자가 손가락을 이용하여 슬라이더 요소를 작동시키는 경우에, 호일(foil)이 손가락 밑에서 휘지 않는 것이 바람직할 수 있다. 사용자는 더 나은 조작감을 가질 수 있다. 이러한 이유에서, 제1 도전층(2)의 제2 활성화 서브 영역(86) 내에 제1 전극(8)만을 실장함으로써, 제2 활성화 서브 영역(86) 내에는 오직 용량성 접촉 감지만이 가능해질 수 있다. 디스플레이(40)가 적합한 방식으로 개별 영역 내에 도시된 어플리케이션들에 적응될 수 있는 더 많거나 적은 활성화 서브 영역을 포함할 수 있다는 점이 이해될 수 있다. 예를 들어, 어느 활성화 서브 영역 내에서는 오직 저항성 접촉 감지만이 가능할 수 있다.
본 발명은 전형적인 실시예들을 이용하여 상세히 전술되었다. 당업자들에게 다른 방식들 및 변형예들이 명백하게 이해될 수 있으며 첨부된 청구의 범위의 기술적 사상 및 범위로부터 벗어나지 않은 범위에서 구현될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
더 나아가, 전술된 상세한 설명에서 제공된 흐름도 및 알고리즘 단계들은 물론 개념적 블록도 내의 논리적 블록들이 당업자에게는 적어도 부분적으로는 전자적 하드웨어 및/또는 컴퓨터 소프트웨어로서 구현될 수 있다는 점이 용이하게 이해될 것인데, 여기서 논리적 블록, 흐름도 단계, 알고리즘 단계, 및 개별 장치에 부가된 설계 한정 사항에 의존하며, 이러한 한정 사항은 어느 정도의 수준에서 논리적 블록, 흐름도 단계, 또는 알고리즘 단계들이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있느냐에 대한 것이다. 제공된 논리적 블록, 흐름도 단계, 및 알고리즘 단계들은 예를 들어 하나 또는 그 이상의 디지털 신호 프로세서, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit), 전기장 프로그램 가능 게이트 어레이 또는 다른 프로그램 가능 장치 내에 실장될 수 있다. 컴퓨터 소프트웨어는 전기적, 자기적, 전기-자기적, 또는 광학 타입의 다양한 저장 매체에 저장될 수 있으며, 예를 들어 마이크로프로세서와 같은 프로세서에 의하여 독출되고 실행될 수 있다. 이러한 목적에서, 프로세서 및 저장 매체는 정보를 교환하기 위하여 연결될 수 있고, 또는 저장 매체는 프로세서 내에 포함될 수 있다.
본 발명은 접촉 감지를 위한 장치, 터치 센서, 터치 감응식 디스플레이, 터치 센서를 포함하는 멀티미디어 장치는 물론 이러한 장치를 작동시키기 위한 방법에 적용될 수 있다.

Claims (42)

  1. - 제1 및 제2 전극들을 포함하는 제1 도전층,
    - 제3 전극을 포함하는 제2 도전층, 및
    - 상기 제1 도전층을 상기 제2 도전층으로부터 공간적으로 이격시키는 스페이서(spacer)를 포함하며,
    - 상기 제1 전극들은 적어도 용량성 접촉 감지를 위하여 실장되고,
    - 상기 제2 및 제3 전극들은 저항성 접촉 감지를 위하여 실장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극들은 상기 제1 도전층상에서 대향 위치에 실장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극들은 상기 제1 도전층의 구석(corner)에 실장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전층은 제1 활성화 서브 영역(activation sub area) 및 적어도 하나의 제2 활성화 서브 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전극들이 활성화 서브 영역들 중 적어도 하나에 실장되고,
    상기 제2 전극들이 활성화 서브 영역들 중 적어도 하나에 실장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스페이서는 적어도 하나의 스페이서 프레임 및 복수 개의 스페이서 도트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제7항에 있어서,
    상기 스페이서 도트들은, 상기 제1 활성화 서브 영역이 상기 제2 활성화 서브 영역과는 상이한 스페이서 도트의 밀도를 가지도록 실장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전층이 만곡되거나 평면인 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극에는 동일한 전위가 공급되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극들은, 상기 전극들 내의 전류 변화를 감지하도록 실장되는 제1 전류 센서들에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극들은, 상기 전극들 내의 전류 변화를 감지하도록 실장되는 제1 전류 센서들에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및/또는 제2 전극들은, 전극들 내의 전류 변화 또는 상기 제1 및 제2 도전층 간의 접촉시 상기 제2 도전층 상에 상기 제3 전극들에 의하여 인가되는 전압 중 하나를 선택적으로 감지하기 위하여 실장되는 센서에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극들은 하나의 전극인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극들은 상기 제1 도전층 상에서 상기 제1 전극들과는 공간적으로 이격되도록 실장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극들은 상기 제1 도전층의 모서리(edge)에 실장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 상기 제1 및 제2 도전층 간의 접촉시 상기 제2 도전층 상에 상기 제3 전극들에 의하여 인가되는 전압을 감지하기 위하여 실장되는 제2 전류 센서에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제3 전극들은 상기 제2 도전층상에서 대향 위치에 실장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제3 전극들은 상기 제2 도전층의 구석에 실장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전층은 상기 제2 도전층보다 큼으로써, 용량성 접촉 감지를 위한 상기 영역이 저항성 접촉 감지를 위한 상기 영역과 중첩되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전층은 상기 제1 도전층과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제3 전극들은 스위칭 유닛에 연결됨으로써, 상기 제2 도전층 상의 전기장의 전기력선들이 연속적으로 실질적으로 상호 직교하도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 제3 전극들은 스위치에 연결됨으로써, 상기 제3 전극들의 집합들이 연속적으로 동일한 전위를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 제3 전극들은 스위치에 연결됨으로써, 상기 제3 전극들의 제1 집합이 제1 전위를 가지고 상기 제3 전극들의 제2 집합이 제2 전위를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전층들은 투명한 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전층들은:
    A) 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide),
    B) 안티몬-주석-산화물(Antimony-Tin-Oxide),
    C) 페돗(PEDOT),
    D) 오르가콘(Orgacon),
    E) 도전성 유기 물질,
    F) 도전성 잉크,
    G) 탄소 나노튜브 코팅,
    H) 도전성 플라스틱,
    I) 도전성 페인트, 및
    J) 금속 메시(metal mesh) 중 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전층은 상기 제2 도전층의 상부에 실장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전층 및/또는 상기 제2 도전층은 가요층(flexible layer)인 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전층은 안정층(stable layer)인 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제1항에 따르는 장치를 포함하는 접촉 감응식 디스플레이 패널.
  30. 메모리, 프로세서, 디스플레이, 및 제1항에 따르는 장치를 포함하는 이동식 멀티미디어 장치.
  31. - 제1 전극들을 포함하는 제1 도전층 상에 제1 전위를 인가하는 단계,
    - 제3 전극들을 포함하는 제2 도전층 상에 제2 전위를 인가하는 단계,
    - 상기 제1 도전층 상의 제1 전극들을 이용하여 용량성 접촉 감지를 제공하는 단계, 및
    - 상기 제1 및 제2 도전층 간의 접촉을 감지하기 위하여 상기 제1 도전층 상에 실장되는 제2 전극들을 적어도 이용하여 저항성 접촉 감지를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 제2 도전층에는 정전 전위(electro static potential)가 인가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 제2 도전층에는 시각적으로 변동하는 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제31항에 있어서,
    상기 제2 도전층에 인가된 전위는 전기장의 전기력선의 방향을 시각적으로 변경시킴으로써, 제1 전기력선들이 시각적으로 후속하는 제2 전기력선에 실질적으로 직교하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제31항에 있어서,
    전류 변화에 기인하여 상기 제1 도전층에 인접한 도전성 피스(conductive piece)를 감지하면 디스플레이 패널의 사용자 인터페이스를 활성화하는 것을 특징 으로 하는 방법.
  36. 제31항에 있어서,
    상기 제1 도전층은 사용자 인터페이스를 통한 브라우징을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제31항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전층들이 접촉하는 것을 감지하면 디스플레이 패널의 사용자 인터페이스를 활성화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제31항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전층들이 상기 제1 도전층을 상기 제2 도전층 상에 누름으로써 접촉되면, 저항성 접촉 감지가 활성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제31항에 있어서,
    사용자 인터페이스의 아이들 모드(idle mode)에서는 오직 저항성 접촉 감지만이 활성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제31항에 있어서,
    상기 제1 도전층에 인가되는 전압은, 상기 제2 도전층으로부터 상기 제1 도 전층 상으로 인가되는 전압이 감지되면 스위치 오프되는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제31항에 있어서,
    상기 제1 도전층에 인가되는 전압은, 상기 제2 도전층으로부터 상기 제1 도전층으로 어느 전압도 인가되지 않는다는 것이 감지되면 스위치 온되는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제1 및 제2 전극들을 포함하는 제1 도전층을 형성하도록 실장되는 제1 도전성 수단,
    - 제3 전극들을 포함하는 제2 도전층을 형성하도록 실장되는 제2 도전성 수단, 및
    - 상기 제1 도전성 수단을 상기 제2 도전성 수단으로부터 공간적으로 이격시키도록 실장되는 스페이서 수단을 포함하고,
    - 상기 제1 전극들은 적어도 용량성 접촉 감지를 위하여 실장되고, 및
    - 상기 제2 및 제3 전극들은 저항성 접촉 감지를 위하여 실장되는 것을 특징으로 하는 장치.
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