KR20140024237A - 정전용량방식 터치 센서에 있어서의 힘 및 실제 정전용량 터치 측정 기술들 - Google Patents
정전용량방식 터치 센서에 있어서의 힘 및 실제 정전용량 터치 측정 기술들 Download PDFInfo
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Abstract
Description
도 2는 터치 센서를 위한 행 및 열의 어레이의 다른 예를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 측정된 정전용량대 터치 센서에 의해 수신된 감지된 터치 힘 또는 접근 신호의 그래프도.
도 4는 터치 센서를 위한 행 및 열의 어레이를 도시한 도면.
도 5는 도 4의 터치 센서의 행 및 열 주위에 존재하는 프린징 필드(fringing field)를 예시한 도면.
도 6은 측정된 정전용량대 센서에 의해 수신된 감지된 터치 힘 또는 접근 신호를 도시한 도면.
도 7은 하이브리드 터치 센서를 도시한 도면.
도 8은 터치 센서를 위한 행 및 열의 어레이로서, 행 및 열이 다이아몬드 패턴을 갖는 어레이를 도시한 도면.
여러 도면에서 유사한 참조번호 및 지칭은 유사한 구성요소를 나타낸다.
Claims (40)
- 정전용량방식 터치 센서(capacitive touch sensor)로서,
행들(rows)로 배열된 전도체들의 제 1 어레이 -상기 제 1 어레이 내의 전도체들은 실질적으로 서로 평행하게 배열됨- 와;
열들(columns)로 배열된 전도체들의 제 2 어레이 -상기 제 2 어레이 내의 전도체 열들은 실질적으로 서로 평행하게 배열되고, 상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 상기 전도체들의 제 1 어레이 아래에 위치하며, 상기 제 2 어레이 내의 전도체 열들은 상기 제 1 어레이 내의 전도체 행들의 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 배열됨- 와;
변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트(sheet) -상기 시트는 상기 전도체들의 제 2 어레이 아래에 위치함- 와;
상기 시트 아래에 위치하는 접지판(ground plane)을 포함하되,
상기 제 1 및 제 2 어레이는 상기 센서의 사용자 쪽으로의 제 1 방향 및 상기 접지판 쪽으로의 제 2 방향으로 연장되는 전기장선(electric field line)을 갖는 전기장을 생성하도록 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭이 상기 제 1 어레이의 2개의 인접 행의 인접한 가장자리들 사이에서 측정된 각 전도체들 사이의 이격 거리보다 더 작고,
상기 제 2 어레이 내의 단일 열을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭이 상기 제 2 어레이 내의 2개의 인접한 열의 인접한 가장자리들 사이에서 측정된 각 전도체들 사이의 이격 거리보다 더 작은
정전용량방식 터치 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 접지판은 상기 제 2 방향으로 연장되는 상기 전기장선의 일부를 부분적으로 끊도록(terminate) 위치하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 센서는 상기 제 1 방향으로의 상기 전기장선의 방해(interruption)를 검출하도록 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 4 항에 있어서,
상기 센서는 상기 제 1 방향의 전기장선 내에서 상기 센서 근처에 위치해 있는 물체(object)로 인한 상기 전기장선의 방해를 검출하도록 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 5 항에 있어서,
상기 물체는 상기 센서의 사용자의 신체 부분(human body part)을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 6 항에 있어서,
상기 물체는 상기 센서의 사용자의 손가락을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 6 항에 있어서,
상기 센서는 송신기 및 수신기를 포함하고,
상기 센서는
상기 송신기를 이용하여, 상기 전도체들의 제 1 또는 제 2 어레이 상에서 적어도 2개의 상이한 주파수의 신호를 송신하고,
상기 수신기를 이용하여, 상기 전도체들의 제 1 또는 제 2 어레이 중 다른 쪽에서 적어도 상기 2개의 상이한 주파수의 신호를 수신하고,
상기 수신된 신호를 사용하여 상기 2개의 상이한 주파수 각각에서의 정전용량 값을 평가하고,
상기 2개의 주파수에서의 상기 평가된 정전용량 값이 2배 이상 다른 경우, 상기 물체가 상기 사용자의 신체 부분이라고 판정하고,
상기 2개의 주파수에서의 상기 평가된 정전용량 값이 2배 이상 다르지 않은 경우, 상기 물체가 실제 정전용량 터치 신호(true capacitive touch signal)를 생성할 수 있는 물체가 아니고 상기 센서의 작동이 측정된 힘에 의한 것으로 판정하도록 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 센서는 상기 센서를 터치하거나 또는 누르는 것으로부터 외부 힘을 수신하도록 구성되고,
상기 센서는 상기 외부 신호 수신 시에 상기 제 1 및 제 2 어레이 내의 상기 전도체들을 상기 접지판 쪽으로 압축하도록 구성되며,
상기 센서는 상기 외부 힘이 상기 센서에 가해질 때 상기 센서의 정전용량을 감소시키도록 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 9 항에 있어서,
상기 센서는, 물체가 상기 센서 근방에 위치할 때로부터 상기 물체가 상기 센서를 터치하여 누를 때까지 측정된 정전용량의 레벨이 단조 증가하는 정전용량 특징을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 10 항에 있어서,
상기 접지판은 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 투명 전도체의 시트를 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 접지판은 액정 디스플레이(LCD) 상에 형성된 와이어 또는 금속을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 센서는 상기 접지판 및 제 2 재료 시트 중 하나가 상기 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 상기 시트 아래에 형성되도록 구성되고, 상기 제 2 재료 시트는 상기 변형가능한 유전체 재료의 유전 상수보다 더 높은 유전 상수를 갖는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 센서는 상기 접지판이 상기 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 상기 시트 아래에 형성되거나 또는 제 2 재료 시트가 상기 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 상기 시트 위에 형성되도록 구성되고, 상기 제 2 재료 시트는 상기 변형가능한 유전체 재료의 시트보다 더 높은 유전 상수를 갖는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 상에 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 또는 플라스틱 기판 상에 불투명한 금속 트레이스를 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전도체는 상기 전도체들의 제 1 및 제 2 어레이 사이에 프린징 전기장을 생성하기 위한 패턴으로 배열된 투명한 전도성 재료를 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 17 항에 있어서,
상기 행들 및 열들은 상기 제 1 제 2 어레이 내의 전도체들의 비교차 영역(non-intersecting location)에 다이아몬드 형상의 패턴을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 상기 전도체들의 제 1 어레이와 상기 변형가능한 유전체 사이에 위치하고, 상기 변형가능한 유전체는 상기 제 2 어레이 내의 전도체들과 상기 접지판 사이에 위치하는
정전용량방식 터치 센서.
- 정전용량방식 터치 센서로서,
행들(rows)로 배열된 전도체들의 제 1 어레이 -상기 제 1 어레이 내의 전도체 행들은 실질적으로 서로 평행하게 배열되고, 상기 제 1 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭은 상기 제 1 어레이의 2개의 인접 행의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작음- 와;
열들(columns)로 배열된 전도체들의 제 2 어레이 -상기 제 2 어레이 내의 전도체 열들은 실질적으로 서로 평행하게 배열되고, 상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 상기 제 1 어레이 내의 전도체들 아래에 위치하며, 상기 제 2 어레이 내의 전도체 열들은 상기 제 1 어레이 내의 전도체 행들의 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 배열되고, 상기 제 2 어레이 내의 단일 열을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭은 상기 제 2 어레이 내의 2개의 인접 열의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 더 큼- 와;
변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트(sheet) -상기 시트는 상기 전도체들의 제 2 어레이 아래에 위치함- 와;
행들로 배열된 전도체들의 제 3 어레이 -상기 제 3 어레이 내의 전도체 행들은 실질적으로 서로 평행하게 배열되고, 상기 제 3 어레이 내의 전도체들은 상기 시트 아래에 위치하며, 상기 제 3 어레이 내의 전도체 행들은 상기 제 2 어레이 내의 전도체 열들의 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 배열되고, 상기 제 3 어레이의 단일 행을 가로질러 측정된 전도체들의 폭이 상기 제 3 어레이 내의 2개의 인접 행들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 큼- 를 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 20 항에 있어서,
상기 센서는 힘 감지 센서 및 실제 정전용량방식 터치 센서를 포함하고,
상기 실제 정전용량방식 터치 센서는 상기 제 1 및 제 2 어레이의 전도체들을 포함하며,
상기 힘 감지 센서는 상기 제 2 및 제 3 어레이의 전도체들 및 상기 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 상기 시트를 포함하고,
상기 힘 감지 센서는 상기 제 2 및 제 3 어레이의 전도체들의 교차점들 사이의 평행판 정전용량에 대한 제 1 정전용량의 제 1 측정을 위해 구성되며,
상기 실제 정전용량방식 터치 센서는 상기 전도체들의 제 1 및 제 2 어레이 사이의 프린징 전기장과 관련된 제 2 정전용량의 제 2 측정을 위해 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 20 항에 있어서,
상기 센서는 프린징 전기장에 의해, 물체가 상기 센서를 터치하는 근방에(within proximity of touching the sensor) 있는지를 검출하도록 구성되고,
상기 센서는 또한 물체가 상기 센서를 터치하거나 또는 상기 센서에 힘을 가하는 지를 검출하도록 구성되며,
상기 센서는 상기 물체가 상기 센서를 터치하기 위해 상기 센서 가까이로 이동함에 따라 상기 제 2 정전용량의 레벨을 감소시키도록 구성되고,
상기 센서는 상기 물체가 상기 센서를 터치하고 힘을 가함에 따라 상기 제 1 정전용량의 레벨을 증가시키도록 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 20 항에 있어서,
상기 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 상에 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 20 항에 있어서,
상기 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 또는 플라스틱 기판 상에 불투명한 금속 트레이스를 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 20 항에 있어서,
상기 전도체들은 상기 전도체들의 제 1 및 제 2 어레이 사이에 프린징 전기장을 생성하기 위한 패턴으로 배열된 투명한 전도체 재료를 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
- 제 20 항에 있어서,
상기 제 2 어레이 내의 상기 전도체들은 상기 전도체들의 제 1 어레이와 상기 변형가능한 유전체 사이에 위치하고, 상기 변형가능한 유전체는 상기 전도체들의 상기 제 2 어레이 및 제 3 어레이 내의 전도체들 사이에 위치하는
정전용량방식 터치 센서.
- 정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법으로서,
상기 센서는 행들로 배열된 전도체들의 제 1 어레이, 상기 제 1 어레이 내의 전도체 행들과 실질적으로 직교하는 열들로 배열된 전도체들의 제 2 어레이, 상기 전도체들의 제 1 또는 제 2 어레이 내의 전도체들에 연결된 적어도 하나의 송신기 및 상기 전도체들의 제 1 또는 제 2 어레이 중 다른 쪽의 전도체들에 연결된 적어도 하나의 수신기를 포함하고,
상기 방법은,
상기 적어도 하나의 송신기에 의해, 상기 제 1 어레이 내의 전도체들 중 적어도 하나와 상기 제 2 어레이 내의 전도체들 중 적어도 하나 사이에 전기장을 발생하는 적어도 2개의 상이한 주파수의 신호를 송신하는 단계 -상기 제 1 및 제 2 어레이는 상기 센서의 사용자 쪽으로 연장되는 프린징 전기장을 생성하고 상기 센서 근방 내에 위치하는 물체로 인한 전기장의 방해를 검출할 수 있도록 구성됨- 와;
상기 적어도 하나의 수신기에 의해, 상기 적어도 2개의 상이한 주파수를 갖는 신호를 수신하는 단계와;
상기 수신된 신호를 사용하여 상기 적어도 2개의 상이한 주파수에서의 정전용량 값을 평가하는 단계와;
상기 적어도 2개의 상이한 주파수 각각에서의 상기 평가된 정전용량 값이 약 2배 이상 상이한지를 판정하는 단계와;
상기 평가된 정전용량 값들 사이의 차(difference) 또는 비(ratio)를 계산하는 단계와;
상기 차 또는 비를 임계치와 비교하는 단계와;
상기 물체가 실제 정전용량 터치 신호를 생성할 수 있는지 여부 및 상기 적어도 2개의 주파수에서의 평가된 정전용량 값들 사이의 차 또는 비와 상기 임계치와의 비교의 결과에 기초하여 상기 센서의 작동이 측정된 힘에 의한 것인지의 여부를 판정하는 단계를 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
- 제 27 항에 있어서,
2개의 주파수에서의 상기 평가된 정전용량 값이 약 2배 상이하면 상기 물체가 상기 터치 센서의 사용자의 신체 부분임을 판정하는 단계를 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
- 제 28 항에 있어서,
상기 신체 부분은 손가락인
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
- 제 27 항에 있어서,
상기 제 1 어레이 내의 전도체들은 실질적으로 서로 평행하게 배열되고,
상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 실질적으로 서로 평행하게 배열되며,
상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 상기 제 1 어레 내의 전도체들 아래에 위치하고,
상기 제 1 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭은 상기 제 1 어레이의 2개의 인접 행들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작으며,
상기 제 2 어레이 내의 단일 열을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭은 상기 제 2 어레이의 2개의 인접 열들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작은
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
- 제 30 항에 있어서,
상기 센서는
변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트 -상기 시트는 전도체들의 제 2 어레이 아래에 위치함- 와,
상기 시트 아래에 위치하는 접지판을 더 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
- 제 27 항에 있어서,
상기 2개의 상이한 주파수는 약 4:1의 비로 상이한
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
- 제 27 항에 있어서,
상기 센서는 실제 정전용량방식 터치 센서를 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
- 제 27 항에 있어서,
상기 센서는 힘 감지 센서 및 실제 정전용량방식 터치 센서를 포함하고,
상기 실제 정전용량방식 터치 센서는 상기 제 1 및 제 2 어레이 내의 전도체들을 포함하며,
상기 힘 감지 센서는 상기 제 2 어레이 내의 전도체들, 제 3 어레이 내의 전도체들 및 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트를 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
- 제 34 항에 있어서,
상기 제 1 어레이 내의 전도체들은 실질적으로 서로 평행하게 배열되고,
상기 제 1 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 상기 제 1 어레이의 2개의 인접 행들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작으며,
상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 실질적으로 서로 평행하게 배열되고,
상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 상기 제 1 어레이의 전도체들 아래에 위치하며,
상기 제 2 어레이 내의 단일 열을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 상기 제 2 어레이의 2개의 인접 열들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 열들 내의 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 크고,
상기 시트는 상기 제 2 어레이의 전도체들 아래에 위치하며,
상기 제 3 어레이의 전도체들은 행들로 배열되고,
상기 제 3 어레이 내의 전도체들은 실질적으로 서로 평행하게 배열되며,
상기 제 3 어레이 내의 전도체들은 상기 시트 아래에 위치하고,
상기 제 3 어레이 내의 전도체들은 상기 제 2 어레이 내의 전도체들의 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 배열되며,
상기 제 3 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 상기 제 3 어레이 내의 2개의 인접 행들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 큰
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
- 제 27 항에 있어서,
상기 2개의 상이한 주파수는 제 1 주파수 및 제 2 주파수를 포함하고,
상기 제 1 주파수는 상기 제 2 주파수보다 높으며,
상기 방법은 상기 적어도 하나의 수신기에서 상기 제 1 주파수에 대해 수신된 신호보다 높은 전류를 갖는 상기 제 2 주파수에 대한 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
- 제 27 항에 있어서,
상기 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 상에 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 또는 플라스틱 기판 상에 불투명한 금속 트레이스를 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
- 제 27 항에 있어서,
상기 전도체는 상기 제 1 및 제 2 어레이 사이에 프린징 전기장을 생성하기 위한 패턴으로 배열된 투명한 전도체 재료를 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
- 제 39 항에 있어서,
상기 행들 및 열들은 상기 제 1 및 제 2 어레이의 전도체들의 비교차 영역에서 다이아몬드형 패턴을 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
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