KR101060210B1 - 디지타이저의 접촉 검출 - Google Patents

디지타이저의 접촉 검출 Download PDF

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Abstract

센서에 대한 손가락 또는 유사한 신체부분에 의한 접촉을 검출하는 본 발명의 검출기는, 적어도 하나의 감지 도체, 일반적으로, 센서내부로 연장하는 이 도체의 그리드, 소정의 주파수에서 전기 에너지를 발진하는 발진 소스 그리고 상기 발진 전기 에너지가 인가될 때 감지 도체에 대한 용량성 영향을 검출하는 검출 회로를 구비한다. 검출기는 동일의 감지 도체가 접촉 감지와 전자기 스타일러스의 검출에 이용될 수 있는 점에 장점이 있다.
Figure R1020057014719
디지타이저, 스타일러스, 손가락 접촉, PDP

Description

디지타이저의 접촉 검출{TOUCH DETECTION FOR A DIGITIZER}
본 발명은, 접촉식 및 스타일러스 복합형 디지타이저(combined touch and stylus digitizer)에 관한 것으로 특히, 손가락 접촉에 의한 검출에만 적용되는 것은 아니다.
컴퓨터가 대중화됨에 따라 디지타이저와 접촉식 화면 분야에서 광범한 연구와 개발이 이루어지고 있다. 터치 패널을 기술하는 많은 발명이 있지만, 소수만이 같은 감지 장치를 이용하여 EM 스타일러스 및 손가락 접촉을 검출할 수 있는 디지타이저를 기술하고 있다. N-trig Ltd에 양도된 2000년 7월 7일자 미국특허출원 제09/629,334호의 "Physical Object Location Apparatus and Method and a Platform using the same" 그리고 역시 N-trig Ltd에 양도된 2003년 8월 28일자 미국특허출원 제 09/628,334호의 "Transparent Digitizer"는 평면 표시 장치상에 위치한 다수의 대상물(physical objects), 바람직하게는 스타일러스를 검출할 수 있는 위치지정 장치를 기술하고 있다.
N-trig Ltd에 양도된 2002년 10월 15일자 미국특허출원 제10/270,373호의 "Dual Function Input Device And Method"는 동일한 투명 센서를 사용하여 전자기적(電磁氣的) 대상물과 손가락 접촉을 검출할 수 있는 시스템을 기술하고 있다. 이 기술에 있어서, 손가락 접촉 검출은 EM 검출 패턴에 합쳐진 매트릭스 형상의 저항성 스트라이프(stripe)에 의해 실행된다. 도체층 사이에는 특정 분리층이 배치되어 동시에 스트라이프를 접촉할 수 있으며 EM 라인 사이의 접촉을 방지할 수 있다. 센서로부터 접촉 신호를 구동 및 판독하는데에는 추가의 전자장치가 필요한데, 이 방법의 주요한 단점은 센서와 전자 장치 모두를 더 복잡하게 하는 점이다.
미국특허 제3,944,740호는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부에 장착된 입력 패드를 이용하는데, 이 입력 패드는 매트릭스 형상의 도전성 로우 및 칼럼으로 되고, 이 로우 및 컬럼은, 도전성 팁을 구비한 스타일러스가 스타일러스 위치를 나타내는 로우 및 칼럼 전극을 통해 전도된 전류에 의해서 스타일러스의 접촉점에서 로우 전극 및 칼럼 전극을 단락시킬 수 있도록 배치되어 있다. 미국특허 제4,639,720호는 매트릭스 형상의 로우와 컬럼 대신 도전설 픽셀을 이용하는 유사한 아이디어를 이용하고 있다.
위의 두 특허의 주요한 단점은, 저 해상도의 스타일러스 검출 그리고 특히 전자기 타입 스타일러스를 검출할 수 없는 점이다. 두 개의 보조 라인/픽셀을 단축(shortcut)할 때만 스타일러스가 검출되므로, 스타일러스가 라인/픽셀 사이에 위치할 때는 스타일러스를 검출할 수 없다. 따라서 스타일러스 검출의 해상도는 라인/픽셀의 접근성으로 제한된다. 이 특허들에 개시된 바와 같이, 스타일러스 검출은 본 발명의 바람직한 실시예에 기술된 것과는 본질적으로 다르다. 미국특허 제6,239,389호는 각각의 도전 라인으로부터 제1 세트의 전압 값을 측정하고, 손가락의 지원 없이 생성된 샘플과 관련하여 상기 값의 가중 평균을 계산함으로써 손가락 검출을 행하는 방법을 기술하고 있다. 센서는 로우 및 칼럼으로 배치되고 도전 라인으로 접속된 일련의 플레이트로 구성된다. 이 방법의 주요한 단점은 샘플화된 값의 가중 평균을 계산하는 연산 장치가 필요하므로 EM 스타일러스를 검출할 수 없고 센서가 투명하지 않다는 점이다.
미국특허 제4,550,221호는 도전성 와이어로 접속된 일련의 도전성 플레이트/픽셀을 구비하는 센서 배열을 개시하고 있다. 손가락 접촉에 의해 주위의 접지에 대한 픽셀의 캐패시턴스를 변화시킨다. 이러한 변화가 검출, 변환되어 손가락의 위치를 나타낸다. 이 특허의 내용에 따르면 손가락의 검출과 함께 EM 스타일러스를 검출할 수 없다. 센서의 플레이트/픽셀은 투명하지 않으므로 표시 화면에 장착될 수 없다.
미국특허 제4,293,734호는 안테나의 각 단부를 통해 소정의 전류를 구동하는 2개의 전류원을 이용하고 있다. 손가락의 위치는 손가락을 통해 접지로 흐르는 누설 전류에 대하여 키르히호프 법칙(Kirchoff's law)을 이용하여 계산된다. 여기에 개시된 검출 시스템의 단점은 EM 스타일러스를 검출할 수 없다는 점이다. 대신 이 시스템은 도전 표면의 양단부에서의 전류 흐름을 필요로 하는데 이는 많은 전력을 소비하는 것으로 밝혀졌다. 또한 검출은 아날로그 값이고 비교적 복잡한 회로를 포함하고 있다.
미국특허 제6,452,514호는 2 이상의 전극을 이용하여 인접한 유전체를 통해 전송된 전계를 생성하는데, 이 전계는 도전성 물체에 접근에 의해 방해를 받을 수 있다. 물체의 존재를 판단하기 위한 전극중 하나에 전하 이동 측정 회로가 접속된다. 상기 특허는 각각의 전하 이동 측정 장치에 각각의 전극을 접속하는 것을 개시하고 있다. 이 특허 발명의 단점은 EM 스타일러스를 검출할 수 없는 점, 낮은 업데이트 속도 그리고 한정된 해상도이다.
미국특허 제6,583,676호는 주파수 변화의 응용에 기반하여 손가락에 의해 발생하는 캐패시턴스를 검출하는 방법을 기술하고 있다. 접근/접촉 검출기용의 조정 회로 및 방법에 의해 접근/접촉 검출기 부품, 섀시 효과(chassis effects) 그리고 주위 조건에 대한 자동 조정을 할 수 있어서 초기의 공장 조정 및 주기적 수동 조정이 불필요하다. 조정 회로는 무(free) 슈미트 트리거(Schmitt trigger) 구동 오실레이터의 입력 주파수를 변경하도록 캐패시턴스를 상기 오실레이터의 캐패시턴스로 절환한다. 캐패시턴스 센서는 입력 캐패시턴스의 일부를 형성한다. 손가락 등의 물체가 용량성 센서(capacitive sensor)를 접촉할 때 그리고 용량성 센서가 물체와 접촉에서 떨어졌을 때 생성된 입력 캐패시턴스에서의 차이와 관련된 주파수 이동을 주파수의 변화로 모의(simulate)한다. 이 발명의 가장 큰 단점은 추가의 하드웨어가 필요하고 EM 스타일러스를 검출할 수 없다는 점이다.
손가락 접촉 검출의 다른 방법을 미국특허 제6,587,093호, 제6,633,280호 그리고 제6,278,443호에서 볼 수 있는데, 위 특허들은 본 발명에 기술된 방법과는 본질적으로 다른 손가락 접촉 검출의 방법을 기술하고 있으며, 어느 것도 EM 스타일러스와 손가락 접촉을 감지하는 능력을 겸비하고 있지 못하다.
따라서 위의 제한을 회피하는 디지타이저 시스템에 대한 요구가 널리 인식되고 있으며, 그러한 시스템을 구비하는 것이 크게 바람직하다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 제2 종류의 위치 검출과 더불어 제1 종류의 위치 검출을 제공하는 검출기가 제공되는데, 상기 검출기는,
센서,
상기 센서 내부에서 연장하는 감지 도체의 패턴화된 배열, 그리고
상기 배열과 관련되고, 제1 종류의 위치 검출로부터 발생하는 신호와 제2 종류의 위치 검출로부터 발생하는 신호를 동일 감지 도체에서 검출하고 그로부터 센서의 위치를 검출하는 검출 회로를 구비한다.
바람직하게 제1 종류의 위치 검출은 공진 전자계(electromagnetic resonant field)를 생성할 수 있는 물체의 공진-기반 물체 검출을 포함한다.
바람직하게 제1 종류의 위치 검출은 용량성-기반 접촉 검출을 포함한다.
바람직하게 제1 종류의 위치 검출은 공진 전자계(electromagnetic resonant field)를 생성할 수 있는 물체의 공진-기반 물체 검출을 포함하고, 제2 종류의 위치 검출은 용량성-기반 접촉 검출을 포함한다.
바람직하게 검출 회로는 제1 종류의 상호작용과 제2 종류의 상호작용을 동시에 검출할 수 있다.
바람직하게 검출 회로는 제1 종류의 상호작용과 제2 종류의 상호작용을 독립적으로 검출할 수 있다.
바람직하게 센서는 검출 영역에 걸쳐 위치하고, 발진 신호를 제공하는 발진기, 전자기 스타일러스-타입 물체의 공진 회로를 여자(勵磁)할 수 있는 여자 신호를 제공하는 여자 회로를 구비하는데, 상기 패턴화된 배열은 검출 영역에 걸쳐 연장하는 도전 소자를 구비하고, 검출 회로는 손가락 접촉 등의 도전성 물체의 용량성 효과 그리고 적어도 하나의 도전 소자에서 전자기 스타일러스-타입 물체로부터 공진을 검출하도록 되어있다.
바람직하게 발진기는 여자 회로에 발진 신호를 제공하고 또한 용량성 기반 접촉 검출을 위한 여자 신호를 제공하도록 접속되어 있다.
바람직하게 센서는 실질적으로 투명하고 표시 화면상의 배치에 적합하다.
바람직하게 검출 영역은 표시 화면의 표면이고 적어도 하나의 도체 소자를 포함하는 센서는 실질적으로 투명하다.
검출기는 복수의 도전 소자를 포함할 수 있으며, 검출 회로는 감지 도체의 출력 사이의 차분을 검출하기 위한 감지 도체와 관련된 차분 검출기 배열을 구비할 수 있다.
바람직하게 감지 회로는 발진 신호의 전송을 받은 도전성 물체의 접촉에 의해 유도된 적어도 하나의 감지 도전 소자에서 신호를 감지하도록 구성된다.
바람직하게 센서 내부에 위치하고 상기 적어도 도전 소자와의 접합부를 갖는 적어도 제2 도전 소자가 설치되고, 발진기는 하나의 도전 소자에 적용되고 상기 접합부는 용량성 신체부분에 의한 접촉에 의해 교류 단락을 자신에서 유도하도록 구성되고, 상기 검출기는 제2 도전 소자에서의 결과 발진 신호를 검출하고 그로부터 접촉을 추정하도록 구성된다.
바람직하게 검출 회로는 다수의 접촉 물체로서 해석을 위해 적어도 제2 도전 소자에서 신호를 검출하도록 되어있다.
바람직하게 다수의 공진-기반 물체는 검출된 신호의 특성을 해석함으로써 검출될 수 있다.
바람직하게 다수의 도전성 물체는 검출된 신호의 특성을 해석함으로써 검출될 수 있다.
바람직하게 발진기는 기준 전압 레벨에 대하여 적어도 하나의 검출기, 검출기의 일부 그리고 적어도 하나의 도전 소자를 진동시켜 도전성 접촉 물체와 적어도 하나의 도체 사이에서 용량성 전류가 흐르게 하도록 접속되어 있다.
바람직하게 센서는 자신과 아래에 있는 표시 화면 사이에서 투명 매체를 배치하도록 구성된다.
바람직하게 투명 매체는 공극(air gap)을 포함한다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 표시 화면 위에 위치한 투명 센서와 용량성 접촉을 이루는 도전성 물체에 의한 접촉을 검출하기 위한 검출기가 제공되는데, 상기 검출기는,
상기 센서 내부로 연장하는 감지 도체의 패턴화된 배열,
소정 주파수에서 전기 에너지를 발진시키는 발진 소스, 및
발진 전기 에너지가 인가될 때 적어도 하나의 감지 도체에 대한 용량성 영향을 검출하는 검출 회로를 구비한다.
바람직하게 검출 회로는 도체의 출력 사이에서의 차분을 검출하는 감지 도체와 관련된 차분 검출기 배열을 구비한다.
바람직하게 전기 에너지 발진 소스는 도전성 물체에 전기 에너지를 전달하도록 구성되고, 상기 감지 도체는 전달된 발진 에너지를 받은 도전성 물체의 접촉에 의해 유도된 적어도 하나의 감지 도체 소자의 신호를 감지하도록 구성된다.
바람직하게 검출기는 다수의 접촉하는 도전성 물체에 관하여 적어도 하나의 도체에서 검출된 신호의 특성을 해석하도록 구성된다.
바람직하게 센서 내부에 위치하고 상기 적어도 하나의 도체 소자와의 접합부를 갖는 적어도 제2 도체가 설치되고, 전기 에너지 발진 소스는 하나의 도체에 적용되고 상기 접합부는 도전성 물체에 의한 접촉에 의해 자신에서 교류 단락을 유도하도록 구성되고, 상기 검출기는 제2 도체에서의 발진 신호를 용량성 효과로서 검출하여 접촉을 추정하도록 구성된다.
바람직하게 검출 회로는 검출된 신호의 특성을 대응하는 도체의 다수의 접촉으로서 해석하도록 구성되어있다.
검출기는 제1 방향에 정렬된 제1 센서들과, 제2 방향으로 정렬된 제2 센서들로 되고 이 제1 센서들과 제2 센서들 사이에 복수의 접합부를 구비한 매트릭스를 구비할 수 있다. 추가적으로 각 접합부에 대한 누설 캐패시턴스 값의 태뷸레이션(tabulation)이 제공될 수 있고, 상기 검출기는 상기 누설 캐패시턴스 값을 이용하여 각 도체에서의 판독값을 보정하도록 구성된다.
바람직하게 전기 에너지 발진 소스는 기준 전압 레벨에 대하여 적어도 하나의 검출기, 검출기의 일부 그리고 적어도 하나의 도체를 진동시켜 도전성 물체와 적어도 하나의 도체 사이에서 용량성 전류가 흐르게 하도록 접속되어 있다.
바람직하게 전기 에너지 발진 소스는 검출기의 제1 부분을 진동시키도록 접속되고, 상기 제1 부분은 통신 접속부를 통해 진동을 받지 않는 제2 부분에 접속되는데, 이 통신 접속부는 검출기의 제1 부분과 제2 부분 사이의 전위차에 의해 영향을 받지 않는다.
바람직하게 통신 접속부는 적어도 하나의 차동 증폭기를 구비한다.
바람직하게 센서는 자신과 표시 화면 사이의 투명 매체로 구성된다.
바람직하게 투명 매체는 공극을 포함한다.
바람직하게 센서는 그 일층 내부에 배치된 도체 그리드(grid)를 포함한다.
바람직하게 도체는 한 쌍씩 증폭기에 접속되어 있다.
바람직하게 증폭기는 각기 + 입력과 - 입력을 갖는 차동 증폭기이고, 도체쌍중 하나는 + 입력에 접속되고 다른 하나는 - 입력에 접속되어 있다.
검출기는 정적 노이즈(static noise)를 보상하기 위해 각 도체에서의 보상 값을 제공하는 보상 테이블을 구비할 수 있다.
검출기는 시스템 시동시에 보상 테이블을 업데이트하도록 구성될 수 있다.
검출기는 보상 테이블을 리프레시(refresh)하기 위한 트리거(trigger)로서 애매한 물체 검출을 사용하도록 구성될 수 있다.
바람직하게 검출된 신호의 수, 위상 및 위치 데이터의 임의의 조합이 물체 검출에 있어서 애매성을 정의하는데 사용된다.
본 발명의 제3 특징에 따르면, 전자 표시 화면 위의 투명 센서에 위치한 매트릭스 형상의 감지 도체에서 접촉을 감지하는 방법이 제공되는데, 이 방법은,
소정의 주파수에서 발진 신호를 제공하는 단계, 및
도체의 접촉에 의한 도체에의 용량 효과에 대해 도체를 측정하는 단계를 포함한다.
위의 방법은 접촉체 부분을 여자(energize)시키도록 외부 송신기에 발진 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 매트릭스는 제1 방향으로 정렬된 제1 도체와 제2 방향으로 정렬된 제2 도체를 구비하고, 상기 방법은, 제1 도체에 발진 신호를 제공하고 접촉하는 도전성 물체에 의해 생성된 용량성 링크를 상기 발진 신호가 통과한 제2 도체중 어느 하나에서 발진 신호를 감지하는 단계를 포함한다.
위 방법은 도전성 접촉체가 각 도체로부터 전류를 빼내도록 적어도 도체에 발진 신호를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
위 방법은 도체를 구비하는 검출 매커니즘을 진동시키도록 발진 신호를 사용하는 단계를 포함할 수 있는데, 상기 발진된 검출 매커니즘은 공통 접지로부터 동시에 절연된다.
위 방법은 검출 매커니즘의 제1 부분을 진동시키기 위해 발진 신호를 사용하는 단계를 포함하는데, 상기 제1 부분은 도체를 구비하고,
제1 부분을 제2 부분으로부터 절연시키는 단계, 그리고
외부 장치에 접촉 검출 출력을 전달하도록 절연된 제2 부분을 사용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제4 특징에 따르면, 전자 표시 화면을 위한 접촉 검출기를 제조하는 방법이 제공되는데, 이 방법은,
발진 신호 소스를 제공하는 단계;
적어도 하나의 투명 포일(foil; 箔)내에 투명 도체의 그리드를 매설하는 단계;
전자 표시 화면 위에 투명 포일을 배치하는 단계, 및
도체에 대한 용량성 효과를 검출하기 위해 검출 회로를 제공하는 단계를 포함한다.
위의 방법은 전자기 스타일러스를 여자하도록 전자 화면 근처을 중심으로 여자 장치를 사용하여 스타일러스의 위치가 투명 도체의 그리드에서 검출가능도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제5 특징에 따르면, 접촉 검출 장치가 제공되는데, 이 장치는,
적어도 하나의 감지 도체 소자를 구비하는 센서,
발진 신호를 제공하는 발진기,
상기 발진기와 관련하여 센서의 근처에 발진 신호를 전달하기 위한 송신기, 및
전달된 발진 신호를 받은 도전성 물체의 접촉에 의해 유도된 적어도 하나의 감지 도체 소자에서 신호를 감지하는 감지 회로를 구비한다.
본 발명의 제6 특징에 따르면, 접촉 검출 장치가 제공되는데, 이 장치는,
제1 감지 도체와 제2 감지 도체로 되고, 이들 사이의 접합부를 구비하는 그리드 배열을 포함하는 센서,
상기 제1 감지 도체에 발진 신호를 제공하는 발진기, 및
상기 접합부를 통해 제2 감지 도체에 발진 신호가 전달될 때 이 발진 신호를 검출하는 검출 회로를 포함하는데, 상기 전달은 각각의 접합부에서 센서를 접촉하는 도전성 물체의 접촉에 의해 유도된 용량성 결합을 나타낸다.
본 발명의 제7 특징에 따르면, 접촉 검출 장치가 제공되는데, 이 장치는,
적어도 하나의 감지 도전 소자를 구비하는 센서,
발진 신호를 제공하는 발진기를 구비하는데, 발진 신호는 적어도 하나의 감지 도전 소자를 구비하는 장치의 적어도 일부에 제공되고, 그리고
센서에 접촉하는 도전성 물체에 대한 용량성 접속에 의해, 상기 적어도 하나의 감지 도전 소자의 교류 접지를 검출하기 위한 검출 회로를 구비한다.
다르게 정의하지 않는 한, 여기에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 분야의 당업자가 공통적으로 이해하는 바의 의미를 가진다. 여기서 예시한 재료, 방법 및 예들은 예시의 목적일 뿐 제한하기 위함은 아니다.
본 발명의 방법 및 시스템의 실시는 임의의 선택된 태스크 또는 단계를 수동, 자동 또는 그 조합으로 실행 또는 완료하는 것을 포함한다. 또한, 본 발명의 방법 및 시스템의 바람직한 실시예의 실제적인 실시 및 장치에 따르면, 몇개의 선택 단계는 하드웨어나 임의의 펌웨어의 운영 체계상의 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 실시될 수 있다. 예를 들어, 하드웨어로서, 본 발명의 선택 단계들은 칩 또는 회로로서 실시될 수 있다. 소프트웨어로서, 본 발명의 선택된 단계들은 적합한 운영 체계를 이용하여 컴퓨터에 의해 실행되는 복수의 소프트웨어 명령으로서 실시될 수 있다. 임의의 경우에 본 발명의 방법 및 및 시스템의 선택된 단계는 복수의 명령을 실행하기 위한 컴퓨팅 플랫폼 등의 데이터 프로세서에 의해 실행되는 것으로 기술될 수 있다.
여기에서 본 발명은 첨부 도면과 관련하여 예로서만 기술된다. 이제 특히 도면을 참조하여 구체적으로 상세한 설명이 일례로서 개시되는데 본 발명의 바람직한 실시예의 예시적 목적으로서만 기술되고, 본 발명의 원리 및 개념적 특징에 대해 가장 유용하고 이해하기 쉽다고 인식되는 것을 제공할 목적으로 제공된다. 이와 관련하여 본 발명의 학문적 분석에 의한 구성에 대해서는 상세히 기술하지 않으며, 본 발명의 기본적 이해에 필요한 것을 기술하는데, 본 발명의 각 형태가 실제적으로 실현되는 방법은 도면과 관련한 설명으로부터 본 분야의 당업자에게 자명할 것이다.
도 1a는 본 발명의 일반적 실시예를 도시하는 개략 블록도이다.
도 1b는 발진 에너지가 손가락으로 전달되는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 접촉하는 손가락이 그리드 상의 감지 도체 사이에서 용량성 링크를 제공하는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 도 2의 실시예의 전기적 이론을 나타내는 회로도이다.
도 4는 검출 장치가 기준 신호에 대해 진동하는 신호를 이용하여 부동(浮動)되는(floated), 도체 상에 입사하는 손가락이 접지에 용량성 경로를 제공하는 본 발명의 실시예를 도시하는 개략도이다.
도 5는 도 4의 실시예의 일 버젼(version) 도시하는 회로도이다.
도 6은 도 4의 실시예의 일 변형예를 도시하는 회로도이다.
도 7은 도 4의 실시예의 다른 변형예로서, 도체가 직접적으로 진동되는 것을 나타내는 회로도이다.
도 8은 도 7의 실시예의 변형예로서, 도체가 그 원격 단부들로부터 진동되는 것을 나타내는 회로도이다.
도 9는 도 4의 실시예의 변형예로서, DC-DC 변환기에 의해 분리가 제공되는 것을 나타내는 블록도이다.
도 10a는 도 4의 실시예의 다른 변형예로서, 검출기의 두 부분 사이에서 DC-DC 변환기에 의한 분리가 제공되는 것을 나타내는 블록도이다.
도 10b는 검출기의 두 부분 사이의 통신을 허용하는 도 10a의 실시예의 변형예를 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 검출기의 코일 기반 분리를 나타내는 블록도이다.
도 12는 도 11의 실시예의 변형예로서, 코일 기반 분기가 검출기의 일 부분에 사용되는 것을 나타내는 블록도이다.
도 13은 양극 및 접지 전원 레일(rail) 상에 탠덤(tandem) 발진기를 배치함으로써 검출기의 부동(floating)을 나타내는 블록도이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스타일러스 및 손가락 접촉을 위해 동일 여자 회로가 사용될 수 있는 방법을 나타내는 개략 블록도이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에서의 접촉 측정에 영향을 미치는 정상 노이즈(steady state noise)의 소스를 나타내는 이론적 회로도이다.
도 16a 및 도 16b는 도체 그리드, 및 각 도체에 대한 노이즈 영향의 크기 및 위상 모두의 태뷸레이션을 나타내는 도면이다.
도 17은 접촉 판독을 정정하기 위해 도 16b의 태블래이션을 이용할 수 있는 접촉 검출 장치의 블록도이다.
도 18은 손가락 접촉을 나타내는 신호 패턴을 나타내는 개략도이다.
도 19는 본 발명에 따른 접촉 측정 절차를 나타내는 개략 플로우 차트이다.
본 발명의 실시예는 동일 감지 기반 구조(infrastructure)가 전자기(EM) 스타일러스 검출에 이용될 수 있는 방식으로 평면 표시 장치(flat panel display) 상에서 손가락 클릭 및 이동 검출이 가능한 디지타이저(digitizer)를 구비한다. 디지타이저는 패턴화된 투명 포일 시스템과 연계하여 동작하도록 설계되어 있는데, 상기 시스템에 의해 전자 표시 화면 표면상의 전자기 스타일러스의 위치를 검출할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일부의 실시예는 손가락 접촉 검출 방법으로서 센서 라인을 접속하는 손가락 유도 캐패시턴스를 사용한다. 본 실시예는 특히 2개의 다른 센서 안테나 사이의 차분 신호를 측정함으로써 손가락의 존재 및 위치를 식별하는 방법을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 전류가 안테나의 단부로부터 구동된 다음 정보가 감지되고 이하 상세히 기술하는 바와 같이 검출기를 이용하여 디지털화된다.
종래 기술은 각각의 전극에 각각의 전하 센서 등을 접속하는 것을 교시하고 있지만, 본 실시예는 2개의 전극 사이에서 생성된 차분 신호를 이용할 수 있다.
여기에 기술된 하나의 방법은 손가락이 접지에 용량성 단락 회로를 추가하는 것에 의한 전압 차를 측정하는 단계를 포함한다.
바람직한 실시예를 주로 이용하여 정확한 전자기 스타일러스의 동작과 별개로, 이것에 추가하여 또는 이것과 병행하여 태블릿(tablet) PC 등의 장치에서 "화상 키보드(on-screen-keyboard)"의 자연적이고 직관적인 동작을 할 수 있다.
이하의 설명에 있어서, EM 스타일러스의 검출에 사용된 동일 검출기 장치 및 센서 그리드를 이용하여 접촉 센서를 실현하는 3가지 방법을 기술한다. 기술된 감지 방법은 주어진 환경 및 장치에 대한 조정을 필요로 할 수도 있는데, 이는 분 분야의 당업자에게는 자명한 것이다. 그러나 모든 방법은 미국 가 특허출원 제60/406,662호를 우선권 주장하는 2003년 8월 28일자 출원의 본원과 동일 양수인의 미국 특허출원 제10/649,708호에 개시된 것과 유사한 방식으로 EM 스타일러스의 동시 및 독립적 검출을 가능케 하도록 설계되어 있다. 손가락 접촉 및 EM 스타일러스의 검출은 독립적이며 동시에 또는 다른 시간에 실행될 수 있다. 한 종류의 상호작용만(즉, 손가락 접촉 또는 EM 스타일러스)을 위해 검출기를 이용하거나 두 종류의 상호작용의 검출을 위해 여기에 개시된 실시예를 사용할지 여부는 사용자가 판단할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 전자기 스타일러스가 평면 표시 장치의 표면에 접촉하거나 또는 그로부터 가까운 거리에 있는지와 무관하게 동일 검출기가 전자기 스타일러스로부터의 신호를 검출 및 처리할 수 있다. 예를 들어, 검출은 N-trig Ltd에 양도된 미국특허출원 제 09/628,334호의 "Physical Object Location Apparatus and Method and a Platform using the same" 그리고 역시 N-trig Ltd에 양도된 미국특허출원 제 09/628,334호의 "Transparent Digitizer"에 개시된 방식으로 실행될 수 있다. 동시에 검출기는 이하 기술하는 바와 같이 동일 디스플레이 상에 위치한 사용자의 손가락을 검출하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 손가락 검출은 단독으로 기능하거나 임의의 다른 입력 장치와 조합하여 기능한다.
본 발명에 따른 디지타이저의 원리 및 동작은 도면 그리고 수반하는 설명을 참조하면 보다 잘 이해될 것이다.
본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기 이전에, 본 발명은 이하의 설명 또는 도면에 도시된 부품의 배치 및 세부적 구성으로 이 출원이 제한되지 않음을 이해해야할 것이다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하거나 여러 가지 방식으로 실행 또는 실시될 수 있을 것이다. 또한 여기에 사용된 문체나 용어는 설명의 목적으로 한정의 목적이 아님을 이해해야할 것이다.
도 1a를 보면, 본 발명의 일반적 실시예를 나타내는 개략도가 도시되는데, 도 1a에 있어서 센서(2)는 적어도 하나의 전기 도체(4)를 구비한다. 통상의 경우에 있어서 1 이상의 도체가 사용되고, 이들 도체는 센서 위에 배열 또는 패턴으로 대부분은, 접촉 감지가 필요한 전자 화면 등의 표면 위에서 연장하는 그리드로서 설치된다. 검출기(6)는 도체로부터 출력을 취출한다. 발진기(8)는 센서와 검출기를 포함하는 시스템에 발진 즉 교류 에너지를 공급한다. 일 실시예에 있어서, 시스템은 최초에 교류 결합되어 있지 않다. 그러나 손가락 등의 신체부위를 포함하는 도전 물체가 용량성이므로 손가락 등의 접촉으로 시스템 내에서 교류 결합을 이루어 이러한 접촉이 감지될 수 있다. 또한 손가락에 의한 접촉은 소정의 도체에 대해 접지로의 교류 단락 회로를 제공하므로 역시 접촉을 감지할 수 있게 된다.
바람직한 실시예는 전술한 바와 같은 접촉을 검출하고 부가적으로 스타일러스 등의 물리적인 물체의 위치결정 및 식별을 할 수 있다. 물리적 물체의 위치는 바람직하게 디스플레이의 표면에 구성된 전자기 투명 디지타이저에 의해 감지되는데, 전자기 투명 디지타이저는 여기에 기술된 접촉식 디지타이저와 같은 부품을 사용하므로 이하 상세히 기술하는 바와 같이 2종류의 검출이 하나의 디지타이저에 통합될 수 있는 것이 일부 바람직한 실시예의 특징이다. 바람직한 전자기 투명 디지타이저의 구성은 미국특허출원 제09/628,334호에 기술되어 있는데, 이 출원은 평면 표시 장치의 표면에 위치한 다수의 물리적인 물체를 검출할 수 있는 감지 장치를 기술하고 있다.
투명 디지타이저의 각종 부품 및 기능의 사양은 다음과 같다.
a. 센서
위 출원들에서 참조되고 바람직한 실시예에 사용되는 것으로 위에서 기술한 바와 같이, 센서는 2개의 투명 포일을 구비하는데, 하나는 한 세트의 수직 도체를 그리고 다른 하나는 한 세트의 수평 도체를 구비한다. 도체 라인의 그리드는 예를 들어 PET 포일로 될 수 있는 투명 포일위에 패턴화된 도전성 물질로 만들어진다.
센서의 구성에 관한 추가적인 정보는 미국 가 특허출원 60/406,662호("센서"란 제목의 서브챕터 4.2) 그리고 2003년 8월 28일자 출원의 대응 미국특허출원 제10/649,708호로부터 얻을 수 있는데, 이 모든 출원은 N-Trig.Ltd.에 양도되었으며, 여기에서 그 내용을 참조하기로 한다.
b. 프론트 엔드(front end) 장치
위 출원들에서 기재되고 바람직한 실시예에 사용되는 바와 같이, 검출기는 센서 신호가 처리되는 제1 단계에 있는 프론트 엔드 장치를 구비한다.
프론트 엔드 장치의 기능은 다음과 같다.
차동 증폭기는 신호를 증폭해서 그 결과를 스위치로 전송한다. 스위치는 추가적 처리가 필요해 보이는 전송받은 입력을 선택한다. 다시 말해서 스위치는 동작을 일으키지 않는다고 생각되는 입력을 필터링한다. 선택된 신호는 샘플링 이전에 필터 및 증폭기 장치에 의해 증폭 및 필터링된다. 이어서 필터 및 증폭기 장치의 출력이 아날로그 디지털 변환기에 의해 샘플화되어 직렬 버퍼를 통해 디지털 장치로 전송된다.
추가적인 정보는 미국 가 특허출원 60/406,662호("프론트 엔드"란 제목의 서브챕터 4.3) 그리고 2003년 8월 28일자 출원의 대응 미국특허출원 제10/649,708호를 참조할 수 있는데, 이 모든 출원은 N-Trig.Ltd.에 양도되었으며, 여기에서 그 내용을 참조하기로 한다.
c. 디지털 장치
위 출원들에서 기재되고 바람직한 실시예에 사용되는 바와 같이, 다음의 기능을 하는 디지털 장치 즉, 마이크로프로세서가 제공된다.
프론트 엔드 인터페이스는 각종의 프론트 엔드 장치로부터 샘플화된 신호의 직렬 입력을 수신하고 이들을 병렬 표현으로 묶음(pack)한다.
상기 디지털 장치 처리를 실행하는, 디지털 신호 처리기(DSP) 코어(core)는 샘플화된 데이터를 판독하고, 처리해서 스타일러스 또는 손가락 등의 물리적 물체의 위치를 판단한다.
계산된 위치는 링크를 통해 호스트 컴퓨터로 전송된다.
추가적인 정보는 미국 가 특허출원 60/406,662호("디지털 장치"란 제목의 서브챕터 4.4) 그리고 2003년 8월 28일자 출원의 대응 미국특허출원 제10/649,708호를 참조할 수 있는데, 이 모든 출원은 N-Trig.Ltd.에 양도되었으며, 여기에서 그 내용을 참조하기로 한다. 전술한 출원은 전자기 EM 스타일러스로부터 들어오는 신호에 대한 신호 처리 및 위치 판단에 대해서 기술하고 있으나 손가락 접촉 검출에 대해서는 논의하고 있지 않다. 이하에 기술하는 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 손가락 접촉은 실질적으로 같은 방식으로 처리되는 동일 도체상에서 적합한 신호를 이용하여 검출될 수 있다. 신호들이 손가락 또는 스타일러스로부터 들어오는지 여부는 DSP 코어 또는 중간의(intervening) 전자장치에 실질적인 차이를 만들지 않는다.
d. 검출기
검출기는 전술한 바와 같이 디지털 장치 및 프론트 엔드 장치를 구성한다.
2. 스타일러스 검출
위 출원들에서 기재되고 바람직한 실시예에 사용되는 바와 같이, 스타일러스 또는 손가락 중 하나로부터의 동시 그리고 개별 입력이 검출될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 공진 회로를 포함하는 수동 EM 스타일러스를 이용한다. 센서를 둘러싸는 외부 여자 코일이 스타일러스내부의 공진 회로를 여자한다. 공진 회로는 도체에 의해 검출될 수 있는 방사선을 방출한다. 이어서 스타일러스의 정확한 위치 및 고유 아이디(ID)가 센서에 의해 감지된 신호의 처리 결과에 따라 검출기에 의해 판단될 수 있다.
추가적인 정보는 미국 가 특허출원 60/406,662호("스타일러스"란 제목의 서브챕터 4.5) 그리고 2003년 8월 28일자 출원의 대응 미국특허출원 제10/649,708호를 참조할 수 있는데, 이 모든 출원은 N-Trig.Ltd.에 양도되었으며, 여기에서 그 내용을 참조하기로 한다.
알고리즘
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 기본 검출 동작 사이클은, 평균화, 감쇠 보상, 윈도 기능(windowing), FFT/DFT, 피크 검출, 보간, 에러 보상, 필터링 및 평활화로 이루어진다. 이러한 사이클은 이하에 기술되는 바와 같이 노이즈 소스에 따라 적합한 에러 보상 타입이 달라지는 주목해야할 예외를 제외하고 손가락 접촉 또는 스타일러스가 검출되는 것과 무관하게 동일하다.
추가적인 정보는 미국 가 특허출원 60/406,662호("알고리즘"이란 제목의 서브챕터 4.6) 그리고 2003년 8월 28일자 출원의 대응 미국특허출원 제10/649,708호를 참조할 수 있는데, 이 모든 출원은 N-Trig.Ltd.에 양도되었으며, 여기에서 그 내용을 참조하기로 한다.
3. 손가락 접촉 검출
a. 제1 실시예
이 방법은 외부 소스로부터 또는 센서 부품에 의해 전송된 그리고 사용자 신체에 의해 수신된 전자기파를 이용한다. 사용자의 손가락이 센서를 접촉하는 경우 EM 에너지가 사용자로부터 센서로 전달된다. 검출기는 이 신호를 처리하고 손가락의 위치를 판단한다.
이제, 도 1b를 참조하는데, 이 도면은 본 발명에 따른 제1의 손가락 접촉 검출 장치의 일반적인 설명을 도시한다. 외부 장치(10)는 사용자의 신체에 의해 흡수되는 전자기파 에너지를 전송한다. 사용자가 센서(12)를 접촉하면, 손가락(4)과 센서 도체사이에 캐패시턴스가 형성된다. 수신된 신호는 일반적으로 형성된 레벨에서 이 신호가 상기 캐패시턴스를 통과할 수 있게 하는 주파수에 있으므로 수신된 신호가 사용자의 손가락으로부터 센서(12)에 전달된다. 감지된 신호를 처리하는 검출기(16)는 사용자의 손가락의 위치를 판단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 외부 에너지 소스가 전용 송신기를 사용하는 시스템에 의해 내부적으로 생성된다. 다른 실시예에 있어서, 에너지 소스는 DC-DC 변환기의 송신부 등의 시스템의 다른 부분의 부작용(side effect)이거나 전자 회로망 노이즈 등의 시스템에 전체적으로 관련되지 않은 배경 노이즈로 될 수도 있다.
바람직한 실시예에 있어서, EM 스타일러스를 감지하는데 사용되는 동일 센서 도체가 또한 사용자의 손가락에 의해 전송된 신호를 감지한다. 또한, 신호의 아날로그 처리 및 신호의 샘플링은 EM 스타일러스의 그것과 유사하고 이 명세서의 다른 부분에서 설명한 바와 같이 동일 하드웨어에 의해 실행된다. 다른 실시예에 있어서 손가락 및 스타일러스를 각각 감지하는데 다른 도체를 이용하는 것이 바람직하므로 손가락 신호를 처리 및 샘플링하는데 스타일러스 감지 장치와 함께 다른 전자 장치가 부가된다.
바람직한 실시예에 있어서, EM 스타일러스 신호 및 사용자 손가락 신호 모두 동시에 수신, 처리되므로 한번에 2 종류의 입력이 한번에 검출될 수 있다. 이는 다본 명세서의 다른 부분에서 설명한 바와 같이, 센서로부터 수신된 입력 신호의 종류가 실질적으로 같으므로 가능하다. 다른 실시예에 있어서 시스템은 손가락과 스타일러스의 검출을 교대할 수 있다.
센서는 기준 전압 레벨을 필요로 하며 편리한 기준은 접지이다. 그러나 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 센서 기준은 전자 회로망 접지와 분리된다. 그 이유는 접지가 사용되는 동안, 사용자 신체의 전기 전위는 센서 기준의 전위와 가까우며 이 결과 감지된 신호가 로우이기 때문이다. 기준이 접지로부터 이동하면, 감지되는 신호가 증가된다.
다른 실시예에 있어서, 특히 전용 송신기가 사용되는 경우라도 센서 기준은 전기 회로망의 접지에 접속될 수 있다. 즉, 전체적으로 시스템은 이 시스템이 접지에 접속 여부와 무관하게 동작될 수 있다. 그러나 시스템이 접지에 접속되는 경우, 전용 송신기를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 전용 송신기가 접지 시스템에서 사용되지 않으면, 손가락 접촉으로부터 발생하는 신호가 미약하므로 검출이 어렵기 때문이다.
이하에서 상세히 기술되는 바와 같이, 양 축상에서 검출되는 신호의 해당 크기(및 위상)를 처리함으로써 손가락 접촉 위치가 판단된다. 손가락 접촉점에 가까운 다른 도체에 의해 감지된 신호의 보간 타입 처리에 의해 정확한 위치결정이 계산된다.
바람직한 실시예에 있어서, 신호가 시간 영역으로부터 주파수 영역으로 변형된다. 사용자의 신체에 의해 수신된 에너지가 특정 주파수에 집중되는 경우, 이 특정 주파수에서 처리가 실행되고 다른 주파수는 간단히 무시된다. 그렇지 않은 경우, 주파수들의 그룹에 대해서 처리가 실행될 수도 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 다른 도체는 다른 타임 슬롯(time slot)에서 샘플화된다. 타임 슬롯의 크기는 신호의 특성이 몇 개의 타임 슬롯에서 변화되지 않도록 충분히 작게 선택된다. 그러나 그럼에도 신호가 손가락이 랜덤 노이즈를 수신하는 것과 같은 연속 측정치 사이에서 변화하면 이 실시예에 있어서 측정 절차가 변화하고 모든 도전 라인이 동시에 샘플화된다.
바람직한 실시예에 있어서, 에너지 전송 소스는 센서 외부에 있다. 다른 실시예에 있어서, 에너지는 예를 들어, 센서 여자 코일, 센서 매트릭스 또는 임의의 다른 도체 등의 센서 부품중 하나에 의해 전달되는데, 이들은 특히 에너지를 전달하도록 센서에 추가된다. 바람직한 실시예에 있어서 한 세트의 감지 도체와 직교하는 제1 송신기와 다른 세트의 도체와 직교하는 제2 송신기 사이에서 교대하는 에너지를 전달할 수 있다. 도체와 직교하는 송신기의 개념과 관련하여 하나의 도체 축에 직교하고 다른 도체 축에 나란한 안테나로부터 신호를 송신하는 경우, 나란한 도체상에서 수신된 신호는 아주 강하므로 손가락으로부터 유도된 신호는 검출되지 않는다. 그러나 송신 안테나에 직교하는 도체는 안테나에 의해 거의 방해받지 않는다. 따라서 손가락에 의해 유도된 신호는 송신 안테나에 직교하는 도체상에서 검출될 수 있다. 모든 바람직한 실시예에 있어서, 전자기(EM) 스타일러스 여자는 샘플링 이전에 실행되는 반면, 손가락 검출 에너지는 샘플링 동안 전송된다. 결론적으로 스타일러스 여자 및 손가락 여자 모두를 생성할 수 있다. 즉, 다시 말하면 통상 신호 발생기 등의 동일 하드웨어를 이용하여 송신, 즉 신호를 생성할 수 있다. 2개의 신호는 다른 타임 슬롯에서 같은 물리적 안테나에 의해 간단히 전송된다. 또한 스타일러스 샘플링 절차는 여자 기간 및 여자 기간에 수반하는 각 샘플링 기간을 포함한다. 따라서 스타일러스가 샘플링되는 동안 안테나는 이미 손가락 검출을 위한 신호의 생성을 시작할 수 있다. 따라서 2개의 물체가 손가락 여자 단계에서 감지될 수 있다. 이와는 다르게, 또한 스타일러스 여자 신호 발생기는 손가락 검출 신호 발생기와 별개의 장치로서 제공될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 검출기는 다수의 손가락 접촉을 동시에 검출할 수 있다. 다른 도체가 다른 손가락을 감지한다면, 다수의 손가락에 대한 검출은 하나의 손가락에 대한 검출과 유사하다. 그러나 하나 이상의 손가락이 동일 안테나에 의해 감지된다면, 각 안테나 상에서 강한 신호 크기가 샘플링된다. 검출기는 단순히 다수의 손가락 접촉을 구별하도록 신호의 크기를 처리할 필요가 있다.
제1 실시예의 단점은 다음과 같다.
● 시스템의 전원이 접지되는 경우 손가락에 의해 제공되는 신호가 현저히 감소된다. 이러한 단점으로 인해 시스템상에서 동작하는 디지타이저는 주로 배터리로 전력을 공급받는 장치 또는 접지로부터 고도로 분리된 소스에 의해 전력을 공급받는 장치에 적합하게 된다.
● 따라서 송신을 필요로 하고 따라서 다른 방비와 잠재적으로 간섭한다.
● 사용자로부터 송신기로의 거리 의존성; 송신기가 사용자로부터 멀어질 수 록 신호는 더 낮게 된다. 이 결과로 생기는 변동이 신뢰성 문제를 일으킬 수 있다.
b. 제2 실시예
제2 실시예는 사용자의 신체에 EM 신호를 전송할 필요가 없다. 대신, EM 신호의 영향이 없어도 사용자의 손가락은 2개의 직교 센서 라인을 접속하는 캐패시턴스를 부가한다.
이제 도 2를 참조하면, 이 도는 본 발명의 제2의, 손가락 검출 실시예의 일반적인 설명을 도시한다. 2차원 센서 매트릭스(20)가 전자 표시 장치 위에 투명 층에 놓여있다. 전자 신호(22)가 2차원 센서 매트릭스(20)에서 제1 도체 라인(24)에 인가된다. 2개의 도체의 각 접합부에서 임의의 최소량의 캐패시턴스가 존재한다. 손가락(26)은 임의의 위치에서 센서(20)와 접촉하여, 제1 도전 라인(24)과, 접촉 위치에 있거나 이 위치에 가장 근접하게 있는 직교 제2 도전 라인(28) 사이의 캐패시턴스를 증가시킨다. 신호가 교류이므로 신호는 손가락(26)의 캐패시턴스에 의해 제1 도전 라인(24)으로부터 직교 도전 라인(28)으로 신호가 교차하고 출력 신호(30)가 검출될 수 있다.
손가락의 크기 및 도체의 그물(meah)의 세밀성에 따라 임의수의 직교 도체가 임의의 용량성 신호 전달을 수신하고, 도체 사이의 신호의 보간은 측정의 정확성을 향상기키는데 이용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한 이러한 성질의 용량성 결합이 일반적으로 신호에서의 위상 천이를 초래함을 이해할 수 있을 것이다. 위상 천이의 중요성에 대해 이하 설명한다.
도 3을 참조하면, 도 2의 이론적 등가 전기회로도가 도시된다. 이전의 도면과 같은 부분은 같은 도면 부호가 부여되고 본 발명을 이해하는데 필요한 것을 제외하고 다시 언급하지 않는다. 송신 신호(22)가 수평 도체(24)에 인가된다. 센서에 접촉하는 손가락(26)은 수평 라인으로부터 손가락으로 그리고 손가락으로부터 수직 도체(28)로 신호를 전달하는 2개의 캐패시터 C1(40) 및 C2(42)를 생성한다. 출력 신호(30)는 손가락 접촉의 경우에 수직 도체의 연부에서 검출된다.
바람직한 실시예에 있어서, 스타일러스를 감지하는데 사용되는 도체의 2차원 매트릭스는 손가락을 감지하는데 사용되는 것과 동일하다. 각각의 도전 라인은 스타일러스 신호와 손가락 신호 모두를 수신하는데 사용된다. 라인 각각은 신호를 수신 또는 주입하는 역할을 할 수 있다. 검출기는 수신과 송신 모드 사이에서 센서 도체의 절환을 제어한다.
각각의 수평 도체는 각각의 수직 도체와 중첩되고 수평 및 수직 도체 사이의 중첩 영역은 임의 양의 기생 캐패시턴스를 발생시킨다. 또한 각각의 접합부는 다른 레벨의 캐패시턴스를 제공한다. 캐패시턴스에 의해 손가락이 존재하지 않는 경우에도 도체 사이에 소량의 신호 전달이 이루어진다. 바람직한 실시예에 있어서, 검출기는 실제적으로 각 접합부에 대한 기생 전류 전달량을 학습하고, 샘플화된 신호로부터 이값을 차감한다.
이 방법에 있어서 손가락 접촉 검출 알고리즘의 목표는 외부 손가락 접촉으로 인해 신호를 전달하는 모든 센서 매트릭스 접합부를 인식하는 것이다. 이 알고리즘은 바람직하게 한번에 하나의 손가락 접촉 이상을 검출할 수 있음은 유의할 필요가 있다.
검출을 위한 다수의 절차가 있을 수 있다. 가장 간단한 그리고 직접적인 방법은 한번에 한 라인씩 하나의 매트릭스 축의 매트릭스 라인의 하나에 신호를 제공하고, 직교 축 상의 하나의 매트릭스 라인에서 순서적으로 신호를 판독하는 것이다. 이 경우 신호는, 샘플링 하드웨어와 검출 알고리즘 범위 내의 임의의 주파수의 간단한 코사인 패턴일 수 있다. 유효한 검출 신호가 검출되는 경우, 이는 접합부와 접촉하는 손가락이 있음을 의미한다. 접촉되는 접합부는 입력으로 현재 여자되는 도체와 출력 신호가 검출되는 도체를 접속하는 부분이다. 이러한 직접 검출 방법의 단점은 거의 n*m 단계를 필요로 한다는 것인데, 여기서 n은 수직 라인의 수를 나타내고 m은 수평 라인의 수를 나타낸다. 실제적으로, 통상 제2 축에 대한 절차를 반복할 필요가 있으므로 위의 단계 수는 통상 2*n*m 단계 이상이다. 그러나 이 방법에 의해 다수의 손가락 접촉을 검출할 수 있다. 출력 신호가 1회 이상 검출되는 경우, 하나의 손가락 접촉 이상을 의미하는 하나의 도체가 존재한다. 접촉되는 접합부는 현재 여자되는 도체와 출력 신호를 나타내는 도체를 접속하는 부분이다.
간단한 방법은 한 축상의 도체의 그룹에 신호를 인가하는 것이다. 그룹은 그 축상의 모든 도체를 포함하는 임의의 서브세트(subset)를 포함하고, 다른 축상의 각 도체에서의 신호를 탐색한다. 이어서 입력 신호는 제2 축상의 한 그룹의 라인에 인가되고, 제1 축상의 하나의 도체에서 출력이 탐색된다. 이 방법은 최대 n+m 단계를 필요로 하고, 그룹이 전체 축상에 있는 경우, 단계 수는 2이다. 그러나 다수의 접촉이 위치의 특정 조합으로 동시에 발생하는 경우 이 방법은 드물지만 애매하게 되어 그룹이 커질수록 애매한 영역이 커지게 된다.
위의 간단한 방법으로 시작하여 가능한 애매성의 검출시 직접적인 방법으로 절환하는 선택적인 방법은 위의 방법들을 조합하는 것이다.
c. 제 3 실시예
제3 실시예는 손가락 위치를 판단하는데 사용자 손가락과 시스템 사이의 전위차를 사용한다.
이제 도 4를 참조하면, 이 도면은 본 발명의 손가락 접촉 검출의 제3 바람직한 실시예를 나타내는 개략도를 도시한다. 검출기(60)는 접지(62)에 접속되고, 검출기는 검출기 전위가 접지 전위에 대해 진동하게 하는 교류 신호를 제공하는 발진기(64)에 접속되어 있다. 발진 전위는 센서(66)에 인가된다.
동작에 있어서 검출기(62)는 공통 접지 전위에 대하여 진동한다. 사용자의 손가락(68)이 센서(66)를 접촉할 때, 손가락과 센서 도체 사이에 캐패시턴스가 형성된다. 이제 사용자의 신체 전위는 어스(접지)에 대하여 진동하지 않지만 센서의 전위는 공통 접지 전위에 대하여 진동한다. 따라서 센서와 사용자 사이의 교류 전위차가 형성된다. 따라서 교류가 센서로부터 손가락을 통과해서 접지로 들어간다. 전류는 사용자의 손가락으로부터 센서(66)로 지나가는 신호로서 반복된다. 검출기(62)는 감지된 전류를 처리하고 임의의 센서 도체 상의 크기 즉, 신호 레벨에 따라 사용자의 손가락의 위치를 판단한다. 특히 센서와 손가락 사이에는 전위차가 있고(이를 V라 함), 그리고 손가락 접촉 자체는 캐패시턴스 C를 포함하므로, 손가락과 도체사이에 크기 Q=C*V의 전하 이동이 있게 된다. 이 전하 이동은 도전 라인 상의 전류로부터 유도될 수 있다.
공통 접지는 전자 회로망 접지로 될 수 있지만, 상기 방법은 시스템이 실제적으로 접지에 접속되지 않고 평면 표시 장치, 태블릿 PC 등의 각 시스템의 공통 접지에 접속될 때 동작한다. 위의 시스템은 검출기가 공통 접지에 대하여 발진하게 하는 충분한 능력을 갖는다.
일부 실시예에 있어서 시스템은 공통 접지에 대하여 정상적으로 진동하지만, 바람직한 실시예에 있어서, 시스템은 일부의 시간에만 진동한다. 즉, 신호가 실제적으로 수신되고 검출기에 의해 처리될 때만 진동된다. 환언하면, 디지털화되는 인입 신호가 없는 경우, 시스템은 발진기를 동작시키지 않음으로써 에너지를 저장한다.
이제 도 5를 참조하는데, 도 4에 도시된 본 발명의 실시예의 실시의 회로도가 도시된다. 도 4와 같은 부분은 같은 참조 번호를 부여하고 실시예의 동작의 이론을 설명하는데 필요할 때만 참조한다. 도 5에 있어서, 발진기(64)는 접지(62)와 검출기(60)사이에 접속되어 있다. 발진기(64)는 검출기(60) 그리고 2개의 센서(70,72)를 포함하는 검출기 프론트 엔드를 진동시키고, 2개의 도체는 차동 증폭기(74)의 차동 입력에 각각 접속되어 있다. 전술한 바와 같이, 모든 진동은 공통 접지 전위(62)에 대하여 일어난다. 센서 도체 즉 도체(70)의 사용자의 손가락에 의한 접촉에 의해 캐패시턴스(76)를 일으킨다. 도체(70)와 사용자 사이에 전위차가 있는 경우, 전류는 도체(70)로부터 손가락을 통해서 접지로 들어간다. 임피던스(78)는 손가락의 임피던스를 나타낸다. 결론적으로 도체(70)와 도체(72) 사이에서 전위차가 발생한다. 바람직하게 같은 차동 증폭기에 접속된 2개의 도체(70,72) 사이의 거리는 필요한 전위차가 형성될 수 있도록 손가락의 폭보다 크다. 차동 증폭기(74)는 전위차를 증폭하고, 검출기(60)는 증폭된 신호를 처리해서 사용자 손가락의 위치를 판단한다. 다른 실시예에 있어서 센서는 차동 증폭기 보다는 표준 증폭기에 접속됨을 유의할 필요가 있다.
발진기가 사용되지 않고 직류 전류가 생성되면, 손가락 접촉은 캐패시턴스를 유도하고 직류 전류에 영향을 주지 않으므로 측정가능한 전위차는 손가락의 접촉에 의해 생성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 전술한 바와 같이, 전체 검출기는 공통 접지에 대하여 진동된다. 이 선택의 단점은 호스트 컴퓨터에 대한 직렬 통신 등의 검출기와 외계(outside world) 사이의 임의의 통신은 검출기와 외계 사이의 전위차를 보상하도록 되어야 하고 공통 접지를 사용할 수 없다는 것이다. 서로 격리되어야 하는 부품 사이에서 통신하는 다수의 방법이 있는데, 예를 들어 격리된 통신을 제공하는 방법에 대한 일례는 선택 링크를 사용하는 것에 있다. 선택 링크는 전기 신호를 빛으로 변환하고, 이어서 다시 전기 신호로 복귀하므로 분리 레벨은 매우 높다. 그러나 분리의 필요는 검출기의 일부에만 발진을 인가함으로써 또한 극복될 수 있다.
도 6을 참조하면, 진동이 부분적으로 제공되는 검출기를 나타내는 이론적 회로도가 도시되는데, 이전의 도면과 같은 부분은 같은 도면 부호가 부여되고 본 발명을 이해하는데 필요한 것을 제외하고 다시 참조하지 않는다. 검출기(80)는 2개의 장치(82,84)로 분할되는 것을 제외하고는 검출기(60)와 동일하다. 발진기(86)는 검출기(80)내의 2개의 장치(82,84) 사이에 위치한다.
검출기 부품의 발진 상태는 다음과 같다.
1) 검출기(80)의 장치(82)는 공통 접지에 대하여 진동하지 않는다.
2) 검출기의 장치(84)는 공통 접지에 대하여 발진한다. 장치(84)는 검출기의 프론트 엔드를 포함하고, 또한 검출기의 다른 부품을 포함할 수 있다.
센서 장치(88)는 또한 장치(84)의 일부인 검출기 프론트 엔드에 접속되는 것에 의해 공통 접지에 대하여 발진한다. 도면에 있어서 센서 장치는 센서의 매트릭스를 포함하는 투명 필름으로 된다.
검출기의 2개의 장치로의 분할을 수반하는 도 6의 실시예의 이용은 효율성, 편의성 및 비용과 관련하여 임의의 주어진 환경에서 선택되는 당업자가 활용할 수 있는 선택이다.
사용자의 손가락이 센서 장치(82)내의 센서 도체를 접촉할 때, 전술한 바와 같이 캐패시턴스(76)가 생성된다. 센서는 다른 센서 도체상에서 사용자의 손가락에 의해 유도된 신호를 검출한다. 검출기 장치(82,84)를 포함하는 검출기(80)는 감지된 신호를 처리하고, 사용자의 손가락의 위치를 판단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 검출기(80)의 고정 부분(82)은 임의의 절연을 필요로 하지 않고 외계와 소통을 실행한다.
본 실시예의 추가적인 장점은 발진을 이용하여 전력 소비를 증가시키는 점이다. 따라서 진동의 부분적인 인가에 의해 시스템 내에서 전체적으로 낮은 전력 소비가 일어난다.
본 발명의 요건은 전술한 바와 같이 하나가 다른 것에 대하여 진동하므로 검출기의 2개의 장치 사이의 통신을 제공하는 것이다. 이러한 문제는 예를 들어 이하의 선택을 이용하여 여러 가지 방식으로 해결될 수 있다.
1. 데이터가 2개의 병렬 라인 상에서 출력되도록 다른 신호를 이용하는 것인데, 하나는 신호이고 다른 하나는 기준이 된다. 신호와 그 기준 모두 진동하지만 데이터는 사실상 이 둘 사이의 차분에서 지지(carry)된다. 이 실시예는 "시스템 부동(floating the system)"이란 제목으로 이하, 도 10b를 참조하여 상세히 기술된다.
2. 광-절연체(photo-isolators) 등, 검출기내에서 전기 분리한 통신을 이용.
3. 프론트 엔드 부분이 시스템의 다른 부분에 대하여 진동하지 않거나 2개가 균형을 이룰 때 진동단계에 있는 타임 슬롯에 대한 통신의 제한.
이제 도 7을 참조하는데, 이 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 개략 이론 회로도이다. 도 7의 실시예에 있어서, 발진이 센서 특히 센서의 도체에 인가되고 검출기에는 인가되지 않는다.
도 7에 있어서, 발진기(90)는 접지(92)에 대하여 발진 신호를 제공한다. 이 발진 신호는 기준 신호 Vref로서 센서에 제공되고 특히 센서내의 각 도체에 제공되는데, 즉 Vref가 각 도체에 각각 제공된다.
도면에 있어서, 2개의 센서(96,98)는 단일 차동 증폭기(100)의 차동 입력에 접속되는 것으로 도시된다. 캐패시터(102,104)는 각각의 센서 라인과 대응의 차동 입력사이에 접속되어 있다. 이어서 손가락(106)이 도체중 하나에 적용된다.
도 7의 실시예에 있어서, 기준 신호 Vref는 출력단에서 즉, 차동 증폭기에의 접속부에서 그리고 보다 상세하게는 분리 캐패시터(102,104)의 증폭기 측에서 각 도체에 인가된다. 따라서 여자 및 샘플링이 차동 증폭기에의 입력인 도체의 동일 단부에서 실행된다.
사용에 있어서, 센서에 인가된 기준 준압 Vref를 진동시킴으로써 센서 도체에 진동이 인가된다.
발진기(90)는 공통 접지(92)에 대하여 Vref(94)를 진동시킨다. 따라서 도체(96,98) 또한 회로망 접지에 대하여 진동한다. 캐패시터(102,104)는 도체(96,98)로부터 무관계의 저 주파수를 필터링한다. 사용자가 센서를 접촉하지 않는 한, 차동 증폭기의 두 입력으로 수신된 신호는 유사하므로 출력이 생성되지 않는다. 사용자의 손가락(106)이 도체(98)를 접촉하면, 사용자의 손가락(106)과 도체(98) 사이에는 전과 같이 캐패시턴스가 생성된다. 접촉 도체를 통해 전파하는 신호의 진폭 및 위상은 부가된 캐패시턴스로 인해 변경된다. 도체(98)와 도체(96) 사이의 전위차는 차동 증폭기(100)에 의해 증폭된 다음 사용자의 손가락의 위치를 판단하도록 검출기에 의해 처리된다.
도 8을 보면, 도 7의 변형을 나타내는 개략도가 도시되는데, 도 7과 같은 부분은 같은 도면 부호가 부여되고 본 발명을 이해하는데 필요한 것을 제외하고 다시 참조하지 않는다. 도 8의 실시예는 2개의 기준 신호가 사용되고, 발진 기준 신호 Va가 검출이 실행되는 대향의 센서쪽으로 연장하는 양 단부상의 도체에 인가되는데, 이 신호는 차동 증폭기로의 입력으로부터 이격되어 있는 점에서 도 7과 다르다. 직류 기준 신호가 도체의 출력쪽에 인가되고 도전 라인 용의 높은 기준 레벨을 생성하는데 이용된다. 다른 실시예는 별개의 직류 기준 신호 Vref를 포함하지 않으며, Va 만에 의존한다. Vref는 본 실시예에서 사용되며 도체용의 높은 기준 레벨을 생성한다. 즉, 증폭기에 대한 입력저항이 매우 높으므로 도체는 외부로부터의 노이즈에 민감하다. 높은 기준 레벨에 도체를 접속함으로써 노이즈를 취하는 성향을 제거하거나 적어도 감소시킨다. 도 7의 실시예에 있어서, Vref 신호는 도전 라인을 진동시키고 DC 레벨을 설정하는데 사용된다. 도 8의 실시예에 있어서, 진동이 도체의 검출 단부에 반대로 인가될 수 있으며, 발진 및 직류 기준 신호가 분리될 수 있는 점은 명확하다. 또한, 별개의 Vref 신호를 사용하지 않고 Va를 인가할 수 있는 점을 유의해야 한다.
사용에 있어서, 센서에 인가된 기준 전압 Va(110)을 진동시킴으로써 센서 도체에 발진이 인가된다.
발진기(90)는 공통 접지(92)에 대하여 Va(110)를 진동시킨다. 따라서 도체(96,98)는 또한 회로망 접지에 대하여 진동한다. 캐패시터(102,104)는 도체(96,98)로부터 상관없는 저 주파수를 각각 필터링한다. 사용자가 센서와 접촉하지 않는 한, 차동 증폭기의 두 입력에 수신된 신호는 유사하므로 출력이 생성되지 않는다. 사용자의 손가락(106)이 도체(98)와 접촉하는 경우, 사용자의 손가락(106)과 도체(98) 사이에는 전과 같이 캐패시턴스가 생성된다. 접촉 도체를 통해 전파하는 신호의 진폭 및 위상은 부가된 캐패시턴스로 인해 변경된다. 도체(98)와 도체(96) 사이의 전위차는 차동 증폭기(100)에 의해 증폭된 다음 사용자의 손가락의 위치를 판단하도록 검출기에 의해 처리된다.
시스템 부동(floating the system)
공통 접지에 대하여 시스템 또는 그 일부를 진동시키기 위하여 시스템 또는 그 일부는 바람직하게 접지로부터의 특정 분리 레벨을 가진다. 분리 레벨이 양호할수록 진동으로 인한 전력 손실은 더 낮아진다.
이제 도 9를 참조하면, DC-DC 변환기를 이용하는 본 발명의 검출 시스템을 부동시키기 위한 배열을 나타내는 개략도가 도시되는데, 도 9에 있어서, 검출기 (120)는 절연된 DC-DC 변환기(124)를 통해 접지(122)에 접속되어 있다. 발진기(126)는 절연된 검출기(120)를 발진시키도록 그에 기준 전압을 제공한다.
DC-DC 부동 방법은 접지에 대하여 하나의 검출기만을 진동시키도록 변형될 수 있다. 이러한 변형의 2가지를 도 10a와 도 10b에 도시한다. 도 10a를 보면, 검출기(120)는 2개의 장치(131,134)를 포함하고, 절연된 DC-DC 부품(136)으로 인해 검출기 부품(134)은 접지에 대하여 부동하고, 발진기(138)는 공통 접지(140)에 대하여 검출기 장치(134)를 진동시킨다.
하나의 검출기 장치(134)가 진동하는 반면 다른 검출기 장치(136)는 진동하지 않으므로 2개의 검출기 장치(132,134) 사이에 통신 문제가 발생한다.
도 10b를 보면, 전술한 통신 문제를 해소할 수 있는 해결책이 도시된다. 도 10a와 같은 부분은 같은 도면 부호가 부여되고 본 발명을 이해하는데 필요한 것을 제외하고 다시 참조하지 않는다. 검출기 장치(134)는 접지에 대하여 부동하고 발진기(136)에 의해 진동한다. 검출기 장치(134)의 출력 신호는 발진기(136)와 동일 위상에서 진동한다. 검출기 장치(134)로부터의 출력 신호(142) 및 발진기 출력(144)은 차동 증폭기(146)로 입력된다. 신호(142)와 신호(144) 사이의 전위차는 차동 증폭기(146)에 의해 증폭된다. 차동 증폭기(146)의 출력 신호는 신호(142)의 정상 신호 표시이다. 따라서 검출기 장치(132,134)는 통신 장치 또는 채널로서 역할을 하는 차동 증폭기(146)를 통해 통신할 수 있다.
이제 도 11을 참조하면, 시스템을 분리하기 위해 코일을 이용하는 실시예가 도시되는데, 일반적으로 코일은 저 주파수에 대해서는 저 임피던스를 고 주파수에 대해서는 고 임피던스를 갖는다. 전원은 직류에 가까운 저 주파수를 이용하는 분리된 부분에 제공되지만, 코일은 검출기를 진동시키는데 사용되는 것들과 같은 고 주파수의 분리를 관리한다. 도 11에 있어서, 검출기(150)는 2개의 코일(156,158)을 사용하여 그 전원 및 공통 접지(152)로부터 분리된다. 발진기(154)는 공통 접지에 대하여 검출기(150)를 진동시킨다.
이제 도 12를 보면, 여기서는 하나의 검출기만이 공통 접지에 대하여 진동하도록 부동 코일 방식이 실시되는데, 검출기는 2개의 장치(162,164)로 분할된다. 장치(162)는 2개의 코일(168,170)을 사용하여 그 전원 및 공통 접지(166)로부터 분리되고, 발진기는 공통 접지에 대하여 장치(162)를 진동시킨다.
도 13을 보면, 공통 접지에 대하여 시스템 및 그 일부에 진동을 인가하는 추가적인 방법이 도시되는데, 도 13의 실시예에 있어서, 검출기(180)는 제1 발진기(182) 및 제2 발진기(184)에 접속되어 있다. 제1 발진기는 + 전원선에 접속되고, 제2 발진기는 접지선에 접속된다. 사용에 있어서 진동이 인가되는 검출기 장치는 분리되어 있지 않으며, 또한 부동하지 않은 채로 있다. 대신 제2 발진기(184)는 공통 접지에 대하여 시스템(VSS)의 저 전위에서 진동하고, 제1 발진기(182)는 전원 직류 레벨에 대하여 시스템(VCC)의 고 전위에 대하여 진동한다. 2개의 발진기가 위상 및 크기에서 동기화되지 않는 한, 검출기 또는 하나의 검출기는 공통 접지에 대하여 진동한다.
발진기
전술한 바와 같이, 본 발명의 여러 바람직한 실시예는 송신 신호를 제공하는데 발진기를 이용하고, 검출기 하나의 검출기 또는 일부 또는 모든 센서 도체를 발진시킨다. 이하의 부분은 이러한 발진기의 실시를 위한 몇 가지 선택을 설명한다.
바람직한 일 실시예는 독립형(stand-alone) 발진기를 이용한다. 이러한 독립형 발진기는 단일 주파수 또는 가변 주파수에서 진동할 수 있으며, 후자의 경우 가변 주파수는 디지털 시스템과 관련된 디지털 장치의 DSP 부품에 의해 결정된다.
추가의 실시예는 발진을 생성하는데 DSP 자체를 이용한다. 이 방법의 장점은 진동 위상이 샘플링을 위해 용이하게 동기화될 수 있는 점이다. 이 경우, DSP 신호 값이 D2A(디지털-아날로그) 부품 또는 임의의 동등의 장치에 제공된 다음 아날로그 값이 필터링되고 필요에 따라 증폭된다. 이러한 실시의 다른 변형은, 진동의 생성을 위해 스타일러스의 여자를 위해 사용되는 것과 같은 부품을 사용할 수 있다. 스타일러스의 여자에 대한 상세한 것은 미국 가 특허출원 60/406,662호의 도 9와 "Stylus"란 제목의 대응 설명을 참조할 수 있다. 위의 도면 및 대응의 설명을 여기에서 참조하기로 한다.
스타일러스 여자 및 손가락 샘플링을 위해 동일 부품을 사용할 수 있는 이유는 다음과 같다.
●손가락은 전용 샘플링 기간 동안에만 검출되고, 그리고
●이 전용 샘플링 기간에는 여자가 실행되지 않는다.
이제 도 14를 참조하면, 발진기를 실현하기 위해 스타일러스 여자 부품에 대한 전술한 사용을 나타내는 개략도가 도시되는데, DSP(190)는 디지털 신호를 생성하고, D/A 변환기(192)는 이 신호를 아날로그 표시로 변환한다. D/A 변환기의 하류에 접속된 증폭기(194)는 아날로그 신호를 증폭하고, 스위치(196)는 이 신호를 각각의 실시형태의 필요에 따라 스타일러스 여자를 위해 여자 코일(198)에 또는 각 실시예에 필요한 발진 신호를 제공하기 위한 발진 출력(200)에 공급한다. 증폭/출력 임피던스의 다른 레벨이 2가지 태스크를 위해 필요한 경우 상기 스위치는 증폭기 앞에 위치할 수 있음을 유의한다.
무관계 "정상 노이즈" 문제 및 그 해결법
표시 패널에 무관계의 "정상 노이즈"문제
도 15를 참조하면 표시 패널 신호 문제로서 참조되는 것을 나타내는 개략도가 도시되는데, 2개의 센서 도체(210,212)가 전술한 실시예에 의해 접지(214)에 대하여 진동한다. 전술한 바와 같이, 센서는 전자 디스플레이 위에 위치한다. 캐패시턴스(216,218)가 도체(210,212)와 디스플레이 패널(220) 사이에서 생성된다. 저항(220)에 의해 전기적으로 표현되는 디스플레이 패널은 공통 접지(214)에 대하여 진동하지 않으므로, 진동 누설 전류로서 간주될 수 있는 2개의 신호 Sa, Sb가 각각 도체(210,213)에 제공된다.
진동 위상 및 크기가 변화하지 않는 한, Sa, Sb는 경시적으로 동일하게 유지된다. 따라서 여기서 Sa 및 Sb를 정상 노이즈라 한다. 센서와 디스플레이 상의 기생 캐패시턴스가 또한 환경 조건 등으로 인해 변화할 수 있음에 유의해야 하고 이 변화가 또한 신호에 영향을 미칠 수 있다.
이상적 환경에서, Sa=Sb 이고 따라서 사용자의 손가락이 도체와 접촉하지 않은 한 2개의 센서(210,212) 사이에 접속되는 차동 증폭기(222)에 의해 증폭되는 신호 차분은 없다. 그러나 실제에 있어서, 거리, 중첩 영역, 화면 구조, 매개 물질, 온도 등에서 약간의 차이가 있어서 Sa ≠Sb이고 따라서 "정상 노이즈" Sa-Sb가 생성된다. 이 정상 노이즈는 차동 증폭기(222)에 의해 증폭된다. 이러한 Sa 및 Sb에 기반한 "정상 노이즈"는 차동 증폭기에 의해 접속된 2개의 센서 도체상에 존재하므로 Sa-Sb에 대한 유사한 차분이 시스템에서 센서 도체를 접속하는 임의의 차동 증폭기에 의해 증폭된다. 이 결과 시간적으로 일정하지만 검출기에 의해 검출되는 여러 가지 증폭된 정상 노이즈가 존재하게 된다. 이러한 정상 노이즈에 의해 사용자 손가락의 위치를 검출할 수 있는 정확도의 레벨이 낮아지게 된다.
매핑 해결법
이제 도 16을 참조하는데, 도 16은 센서 라인(232)의 그리드(230)로서 디스플레이 패널을 나타내는 윗부분인 16a를 포함하며 각 쌍의 센서 라인은 차동 증폭기(234)에 접속되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 전술한 문제에 대한 해결은 여러가지 패널 디스플레이 증폭 신호 차분을 매핑하는 것이다. 도 16b에 도시한 바와 같이, 정상 노이즈 값은 각 쌍의 센서 도체에 대해 결정 및 매핑된다. 이러한 매핑은 바람직하게 다음과 같이 이루어진다.
Sa는 평면 표시 장치에 의해 증폭기의 양극에 접속된 센서 도체 상에서 생성 된 "정상 노이즈"이고, Sb는 평면 표시 장치에 의해 증폭기의 음극에 접속된 제2 센서 도체 상에서 생성된 "정상 노이즈"이다. 차동 증폭기는 2개의 도체를 접속한다. Sa와 Sb사이의 차분은 차동 증폭기에 의해 증폭된다.
1. 증폭된 신호는 A/D에 의해 디지털 표시로 변환된다.
2. DSP는 디지털 신호에서 FFT/DFT를 실행한다.
3. 동작 1-3은 소정의 횟수(예를 들어 20회) 동안 반복된다. 이어서 평균화가 실행된다. 평균화는 측정의 일시적 왜곡을 제공할 수 있는 가변 노이즈를 최소화한다. 이어서 평균값이 차분 맵에 저장된다.
4. 동작 1-4는 차동 증폭기에 의해 접속된 각 쌍의 도체에 대해 실행된다.
이 결과가 맵이고 이 맵은 여기서 차분 맵이라 하고, 각 센서 쌍에 대해 기록된 차분 신호의 크기 및 위상을 포함하는 도 16b로 표시된다. 각 기록된 크기와 위상의 쌍은 차동 증폭기에 의해 접속된 각 쌍의 센서 도체의 디스플레이 패널 "정상 노이즈"를 나타낸다. 크기 및 위상은 특정 발진 주파수에 이용된다.
바람직한 실시예에 있어서, 시스템은 손가락 접촉 검출을 위해 단일 주파수를 이용하지만, 추가의 실시예에 있어서, 하나 이상의 주파수가 이용될 수 있으며, 시스템은 주파수 사이에서 절환하고, 하나 이상의 주파수에서도 동시에 발진할 수 있다. 하나 이상의 주파수가 사용되는 경우, 하나 이상의 맵이 생성된다. 바람직하게 각 주파수에 대해 하나의 맵이 생성된다.
차분 맵이 메모리에 저장되면, 이는 디스플레이 패널 신호 정상 노이즈 현상을 보상하는데 사용될 수 있다. 이제 정상 노이즈 현상을 나타내는 2개의 도체 센 서 배열을 도시하는 개략도인 도 17을 참조한다. 디스플레이 패널은 센서 도체(240,242) 상에서 각기 "정상 노이즈" Sa 및 Sb를 생성한다. 사용자의 손가락은 Sf 신호를 생성하는데, 이 신호는 측정에 요구되는 신호이다. 2개의 센서 도체 상의 신호의 합 사이의 차동 증폭기(244)에 의해 결정된 전체 차분은 {(Sa+Sf)-Sb}이다. 전체 차분은 차동 증폭기(244)에 의해 증폭되고, 검출기(246)에 의해 샘플화된다. DSP 부품(248)은 차분 맵내에 저장된 차분(Sa-Sb)을 판독한다. DSP(250)는 샘플화된 신호로부터 차분을 차감한다. (Sa+Sf)-Sb-(Sa-Sb)=Sf 일 때, DSP는 손가락 신호를 분리 및 식별하고 손가락의 위치를 식별할 수 있다.
이러한 매핑 프로세스는 패널 디스플레이에 의해 주입된 정상 노이즈의 문제를 해소하도록 본 발명의 바람직한 실시예에 사용된다. 임의 종류의 정상 노이즈 문제를 해소하는데 본 발명의 동일 및 다른 실시예에 상기 방법이 사용될 수 있다. 예로서 정상 노이즈의 잠재적 발생원으로 입력 임피던스의 차이, 입력 캐패시턴스의 차이, 불충분한 공통 모드 제거 등을 포함한다.
매핑 프로세스에 의한 시그널링 물체 검출 문제 및 그 해결책
매핑 프로세스는 다음의 문제를 생성한다.
물체 통상, 디스플레이 패널 상에 위치한 손가락, 손 또는 손가락과 손의 조합은 매핑 프로세스 동안 신호를 생성한다. 손이 제거된 경우, 차분 맵내에 최초로 저장된 값들의 차이가 생성된다. 이러한 차이는 DSP(248)에 의해 손가락 신호 등의 상관 신호로 잘못 해석될 수도 있다.
설명의 간략화를 위해, 반대의 경우가 취해지는데 사용자의 손가락은 실제의 매핑 프로세스동안 디스플레이 패널상에 위치할 수 있다. 손가락은 전과 같이 센서 도체(242)에 신호 F1s를 입력한다. 다른 센서 도체(240)가 디스플레이 패널로부터 정상 노이즈 신호 D2s를 수신한다. 이 2개의 센서 도체는 동일 차동 증폭기(244)에 접속되어 있다. 다른 센서 도체(240)는 디스플레이 패널로부터 정상 노이즈 신호 D2s를 생성한다. 이 2개의 센서 도체는 동일 차동 증폭기(244)에 접속되어 있다. 차동 증폭기에 의해 수신 그리고 증폭된 차분은 (D1s+F1s)-(D2s)이다. 때로 매핑 프로세스가 종료한 후 손가락이 제거된다. 증폭된 새로운 차분은 D1s-D2s이다. DSP는 새로운 값으로부터 차분 맵내에 저장된 값을 차감한다. 이 결과는 (D1s-D2s)-{(D1s+F1s)-D2s}=-F1s이다. 실제적으로 F1s는 크기를 나타내고, - 부호는 위상을 나타낸다. 이 결과가 정확히, 손가락이 제2 센서 도체 상에 위치하고, 그리고 손가락이 제1 매핑 프로세스동안 제1 센서에 위치하지 않는다고 가정할 때, 예상되는 차분이다. DSP는 손가락이 실제적으로 디스플레이 패널상에 위치하지 않아도 손가락이 검출된 것처럼 응답한다.
본 발명의 일 실시예는 제조 프로세스 동안 매핑 프로세스를 1회 실시하는 전술한 실시예를 이용한다. 전술한 매핑 프로세스 문제를 통해 시그널링 물체의 검출을 생성하는 예상한 시그널링 물체가 사용자의 손가락(들), 손바닥, 주먹 등이고 제조 환경이 사용자가 없는 환경일 때, 문제가 해결된다.
상기 방법의 단점은 단일 매핑 프로세스의 신뢰성이다. 시스템의 이동성, 온도 변화, 기계적 변화 등으로 인해, 차동 증폭기에 접속된 2개의 센서 도체에서 디스플레이 패널에 의해 생성된 신호 사이의 차분은 시간에 따라 변화될 수 있어 이미 기록된 차분 맵은 무효로 된다(obsolete). 엄격하게 제어된 제조 프로세스가 그러한 변화가 일어나지 않게 함으로써 위의 단점을 해소할 수 있지만 이러한 프로세스는 비용을 증가시킨다. 한편, 시스템의 단일 동작 사이클(즉, 컴퓨터의 기동으로부터 셧 다운까지) 동안 환경적 조건의 극심한 변화가 일어나지 않을 것이라고 믿는 것이 타당하다. 따라서 시스템 초기화시 매핑 프로세스를 초기화하는 것이 대부분의 경우 충분하다.
본 발명의 일 실시예는 각 시스템 초기화동안 매핑을 실행하는 것을 포함한다. 초기화 동안 사용자는 디스플레이 패널 상의 캡션에 의해 또는 다른 방식으로 디스플레이 패널을 접촉하지 않도록 경고를 받을 수 있다. 예상한 시그널링 물체가 일반적인 사용자의 손가락(들), 손바닥, 주먹 등 일 때, 위의 경고가 상기 문제를 해소한다. 변형예에 있어서, 각각의 초기화에서 매핑이 실행될 뿐만 아니라, 또한 항상 다른 맵의 유효성에 관한 의심이 있게 된다. 이러한 의심을 확인할 수 있도록 지정된 방법을 이하 기술한다.
차분 맵의 유효성에 대한 의심을 식별하는 방법
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 하나 이상의 손가락 패턴에 대한 동시 식별은 다른 맵의 타당성에 대한 의심을 식별하는데 이용된다.
따라서 DSP가 하나 이상의 손가락 패턴을 검출할 때마다, 차분 맵의 타당성에 대한 의심이 생기고 DSP는 새로운 매핑 프로세스를 기동한다.
도 18을 보면, 위 프로세스의 일례의 절차가 도시된다. 3라인의 2그룹이 도시되는데, 제1 그룹을 Fs라고 하고 제2 그룹을 PFs라고 한다. 각각의 라인은 동일 차동 증폭기에 접속된 2개의 센서 도체를 나타낸다. 라인들은 또한 전술한 바와 같이 바람직하게, 디스플레이 패널 정상 노이즈 등의 임의의 소스로부터의 정상 노이즈를 차감한 후 센서 도체 축방향 신호 검출을 나타낸다. 각 라인의 높이는 신호의 크기를 나타낸다. Fs 및 PFs는 손가락 신호 패턴이다. 사용자가 매핑 프로세스 동안 디스플레이 패널상에 손가락을 놓으면, 전술한 바와 같이 일단 손가락이 치워질 때만 손가락 신호 패턴 PFs가 검출된다. 실제적으로 사용자가 손가락을 놓으면, 다른 손가락 신호 패턴 Fs가 검출된다. 같은 축상에서 2개의 손가락 신호 패턴이 검출되면, 차분 맵의 유효성에 대한 의심이 발생하고 DSP는 새로운 매핑 프로세스를 기동시킨다.
하나 이상의 손가락을 식별할 뿐만 아니라 주먹이나 손바닥 등의 손가락보다 큰 하나의 물체를 확인하는데에도 동일 방법이 사용될 수 있음에 유의한다. 이러한 물체 신호 패턴의 검출로 바로 다른 맵의 유효성에 대한 의심이 생기게 된다.
●의심에도 불구하고 재초기화하는 전술한 방법의 단점은 계속되는 재초기화 사이클에 진입하는데 있다. 따라서 도 18에 도시된 예에 있어서, 새로운 매핑 프로세스가 기동되지만, 첫 번째 위치에서 신호 패턴 Fs를 생성한 손가락은 디스플레이 패널상의 그 위치에 있게 된다.
●추가적인 단점은 시스템이 하나의 손가락 접촉 검출을 할 수 있는 시스템에 단독으로 사용될 수 있는 점이다. 시스템이 하나 이상의 접촉을 검출하도록 설 계되면, 다수의 접촉은 올바른 입력 신호가 되고 재초기화를 요구하는 표시로서 취급될 수 없다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 검출기는 신호의 위상 정보를 이용함으로써 다른 맵의 타당성에 대한 의심을 확인한다. 전술한 바와 같이, "의사" 손가락에 의해 생성된 신호의 위상은 동일 위치에 놓인 실제의 손가락에 의해 생성된 신호의 위상과 반대(180도)이다. 따라서 바람직한 실시예에 있어서, 시스템은 위상과 위치 사이의 모순을 검출함으로써 의심을 확인한다. 그러나 차동 증폭기는 2개의 입력 즉, 음과 양의 입력을 가지므로, 증폭기의 다른 입력상에 위치한 실제의 손가락은 또한 반대 위상으로 될 수 있다. 따라서 애매성을 해소하기 위해, 시스템은 위상 정보를 사용하지 않고 손가락의 위치를 확인한다.
이러한 방법은 미국 가 특허출원 제60/406,662호에 개시되어 있는데, 증폭기 입력(음 또는 양)은 인접 도체에 의해 수신된 신호의 크기를 이용하여 판단된다.
위의 방법은 또한 다음과 같이 설명되어 있다. 사용자가 매핑 프로세스 동안 디스플레이 패널에 손가락을 놓은 다음 제거하면, 전술한 바와 같이 손가락 신호 패턴이 검출된다. 이 방법은 다음의 방식으로 디스플레이 패널상에 놓인 실제의 손가락으로부터 신호 패턴을 구분한다. 때로 매핑 프로세스 이후에 소정의 차동 증폭기가 그가 접속하는 2개의 도체의 신호에서의 차분을 증폭한다. 이러한 차분의 패턴은 손가락 패턴의 크기에 적합하다.
위의 패턴은 다음 시나리오로 귀결된다.
1. 사용자의 손가락은 매핑 프로세스를 통해 디스플레이 패널 위에 위치된 다. 이 손가락은 차동 증폭기의 + 입력에 접속된 센서 도체를 통해 신호를 전송하므로 신호 F1s가 차동 증폭기 N에 전송된다. 센서 도체는 또한 디스플레이 패널로부터 정상 노이즈 신호 D1s를 수신한다. 결론적으로 차동 증폭기에 의해 수신 및 증폭된 차분은 (D1s+F1s)-D2s이다. 이제 손가락이 제거되고, 손가락의 제거시 증폭된 차분 신호는 D1s-D2s이다. 이제 DSP는 새로운 값으로부터 차분 맵에 저장된 값을 차감한다. 이 결과는 (D1s-D2s)- {(D1s+F1s)-D2s}= -F1s이다. 실제적으로 F1s 값은 크기를 나타내고 - 부호는 위상 천이를 나타낸다.
2. 패턴(크기 및 위상)은 차동 증폭기의 - 입력에 접속된 센서 도체를 통해 현재 신호를 전송하는 실제의 손가락의 결과이다.
수신된 신호 크기, 인접 도체 그리고 미국 가 특허출원 제60/406,662호의 서브챕터 4.6에 개시된 방법을 이용하여 DSP는 소스가 차동 증폭기의 - 입력 또는 차동 증폭기의 + 입력인지를 검출하는데, 상기 서브챕터는 참고로 여기에 통합된다.
● 신호원이 차동 증폭기의 + 입력에 접속된 센서 도체이어서 시나리오 번호 1이 적용되는 경우, 차분 맵은 무효로 되고 새로운 매핑 프로세스 또는 초기화가 기동된다.
● 신호원이 차동 증폭기의 - 입력에 접속된 센서 도체이어서 전술한 시나리오 번호 1이 발생하지 않는 경우 매핑은 유효로 되어 결론적으로 DSP는 손가락을 검출한다.
이 방법은 다음의 2개의 선택이 있을 때 같은 방식으로 기능한다.
1. 차동 증폭기의 - 입력에 접속된 센서 도체를 통해 손가락이 신호를 전송 하고 이어서 이 손가락이 제거된다.
2. 차동 증폭기의 + 입력에 접속된 센서 도체를 통해 손가락이 현재 신호를 전송한다.
매핑에서의 의심 검출의 신뢰성을 향상시키기 위해서, 위상 정보를 이용하거나 다른 방법을 이용하는 경우에, 시스템은 그러한 의심이 소정의 최소 지속시간 동안 존재하는 경우에만 재학습 정상 노이즈의 초기화를 제한한다. 의사 손가락에 의해 생성된 신호는 안정이어서 시간에 따라 변하지 않으므로, 경시적인 안정성은 실제와 가상 신호 사이의 추가적인 구분 팩터이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 손가락에 의해 유도된 신호는 정상 노이즈 신호보다 훨씬 크다. 따라서 정상 노이즈로부터 손가락의 존재를 항상 구분할 수 있어서 정확한 매핑 프로세스를 실행할 수 있다. 예를 들어, 도 15로 돌아가서, 캐패시터(216,218)가 손가락 유도 캐패신터스보다 낮은 캐패시턴스를 가지면, 손가락 접촉에 의해 생성된 신호는 캐패시터(216,218)로부터 발생하는 차분 신호보다 크다. 따라서 센서 배열과 디스플레이 화면의 결합으로부터 발생하는 정상 노이즈는 손가락 접촉으로 오인될 수 없다. 검출된 신호는 수신된 신호가 정상 노이즈보다 현저히 큰 경우에만 손가락 접촉으로 해석된다. 이러한 조건에서 정확한 차분 맵을 생성하도록 센서 평면에 손가락이 존재하지 않는 상태를 식별하는 것은 매우 간단하다.
위의 조건을 생성할 수 있는 방법은, 센서의 도전 라인과 디스플레이 화면 사이에 공극(air gap)을 확보하는 것이다. 위의 위치에 공극을 둠으로써 센서와 디스플레이 화면 사이의 결합 캐패시턴스를 손가락 신호가 정상 노이즈보다 훨씬 큰 레벨로 감소시킬 수 있다. 다른 방법은, 센서 평면을 사용자의 손가락에 근접하게 위치시킴으로써 손가락 유도 신호가 정상 노이즈 이상을 확보하는 것이다.
이제 도 19를 참조하면, 본 발명의 3가지 원리의 실시예를 요약하는 개략 플로우 차트가 도시되는데, 도 19에 있어서, 단계 1은 발진 전기 신호를 제공하는 단계이다. 일 실시예에 있어서, 발진 신호가 전송되어 접촉을 행하는 손가락 등에 의해 수집되게 된다. 제2 실시예에 있어서, 발진 신호가 2그룹의 도체중 하나에 제공된다. 발진 신호는 손가락의 존재시 제2 그룹의 도체에 용량적으로 결합될 수 있지만 손가락이 없으면 그렇지 않다. 제3 실시예에 있어서, 검출 장치 또는 도체는 발진 신호에 의해 부동하고 손가락 접촉은 접지에의 교류 단락을 제공한다.
단계 S2에서 그리드에서 도체를 모니터함으로써 용량성 효과가 검출된다. 실시예에 따라 용량성 효과는 손가락으로부터의 신호일 수 있고, 다른 세트의 도체로부터 접속된 신호 또는 손가락 접속에 의해 제공된 교류 단락으로 인한 전압 강하일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 임의의 다른 용량성 효과가 사용될 수 있다.
단계 S3에서 신호가 필터링되고, 실시예에 따라 필터링 단계는 다른 형태로 될 수 있는데, 그 일부를 위에서 상세히 논의했다. 단계 S4에서 필터링된 신호는 그리드 위에서 접촉이 일어나는지 여부를 식별하는데 사용된다.
이 특허의 기간 동안 많은 관련 이메이징 장치 및 시스템이 개발되리라고 예상되며, 여기서 사용된 용어 특히, "스타일러스" 및 "투명 도전성 재료"의 범위는 추측적으로 모든 새로운 기술을 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명의 추가의 목적, 장치 및 특징은 이하의 예의 시험에서 당업자에게 자명하게 될 것인데, 이 예들은 제한의 목적은 아니다. 또한, 전술하고 이하의 청구범위에 청구되는 각각의 여러 실시예 및 본 발명의 특징은 이하의 예를 지지한다.
명료화를 위해 각각의 실시예와 관련하여 기술된 본 발명의 임의의 특징은 하나의 실시예의 조합으로 될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 역으로 간략화를 위해 일 실시예와 관련하여 기술된 본 발명의 여러 가지 특징들은 개별적으로 제공되거나 임의의 적합한 부 조합으로 될 수 있을 것이다.
본 발명을 특정 실시예와 관련하여 기술하였지만 여러 대안, 수정 및 변경은 본 분야의 당업자에게 명확하다. 따라서 모든 그러한 대안, 수정 및 변경은 이하의 부속 청구범위의 사상 및 영역에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 이 명세서에서 참조한 모든 공보, 특허 및 특허출원의 전체 내용은, 각각의 개별 공보, 특허 또는 특허출원에 대해 여기서 특히 그리고 개별적으로 참조로 포함되는 것으로 나타낸 정도까지 본 명세서에 참조로 포함된다. 또한 이 출원에서의 임의의 참조문헌의 인용 또는 표시는 그러한 참조문헌을 본 발명의 종래기술로서 활용할 수 있도록 허가하는 것으로 해석되지는 않는다.

Claims (85)

  1. 센서 상의 위치 검출을 위한 제1 종류의 상호작용을 상기 센서 상의 위치 검출을 위한 제2 종류의 상호작용과 더불어 제공하는 검출기로서,
    센서,
    상기 센서 내로 연장하는 감지 도체의 패턴화된 배열, 그리고
    상기 배열과 관련되고, 상기 제1 종류의 상호 작용의 위치 검출로부터 발생하는 신호와 제2 종류의 상호작용의 위치 검출로부터 발생하는 신호를 동일 감지 도체에서 검출하고 이로부터 상기 센서의 위치를 검출하는 검출 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 검출기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제1 종류의 상호작용의 상기 위치 검출은 전자기 신호를 생성할 수 있는 물체의 전자기-기반 물체 검출을 포함하는 것을 특징으로 하는 검출기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제1 종류의 상호작용의 상기 위치 검출은 용량성-기반 접촉 검출을 포함하는 것을 특징으로 하는 검출기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제1 종류의 상호작용의 상기 위치 검출은 전자기 신호를 생성할 수 있는 물체의 전자기-기반 물체 검출을 포함하고, 제2 종류의 상호작용의 상기 위치 검출은 용량성-기반 접촉 검출을 포함하는 것을 특징으로 하는 검출기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 회로는 상기 제1 종류의 상호작용의 상호작용과 상기 제2 종류의 상호작용의 상호작용을 동시에 검출할 수 있는 것임을 특징으로 하는 검출기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 회로는 상기 제1 종류의 상호작용의 상호작용과 상기 제2 종류의 상호작용의 상호작용을 독립적으로 검출할 수 있는 것임을 특징으로 하는 검출기.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 감지 도체에 발진 신호를 제공하는 적어도 하나의 발진기 및 상기 전자기 기반 물체를 여자(勵磁)할 수 있는 여자 신호를 제공하는 여자 회로를 포함하고, 상기 검출 회로는 손가락 등의 도전성 물체의 용량성 효과 그리고 상기 적어도 하나의 감지 도체에서 상기 전자기-기반 물체로부터 신호를 검출하도록 되어있는 것임을 특징으로 하는 검출기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전자기 기반 물체는 공진 회로를 포함하고, 상기 여자 신호는 상기 공진 회로를 여자하도록 되어 있음을 특징으로 하는 검출기.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 물체는 스타일러스인 것을 특징으로 하는 검출기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 표시 화면 위에 장착에 적합하도록 투명한 것을 특징으로 하는 검출기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 센서는 검출 영역 위에 배치되고, 상기 검출 영역은 상기 표시 화면의 표면인 것을 특징으로 하는 검출기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 회로는 감지 도체의 출력 신호 사이의 차분을 검출하기 위한 감지 도체와 관련된 차분 검출기 배열을 구비하는 것을 특징으로 하는 검출기.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 검출 회로는 발진 신호의 전달을 받은 도전성 물체의 접촉에 의해 유도된 적어도 하나의 감지 도체에서 신호를 감지하도록 구성됨을 특징으로 하는 검출기.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 감지 도체는 적어도 하나의 제1 감지 도체 및 상기 적어도 하나의 제1 감지 도체와의 접합부를 갖는 적어도 하나의 제2 감지 도체를 포함하고, 상기 발진 신호가 상기 제1 감지 도체에 인가되고, 상기 검출 회로는 상기 제2 감지 도체에서 결과적으로 생기는 발진 신호를 검출하도록 구성되고, 상기 결과 신호는 접합부에서 도전 물체의 접촉에 의해 유도되고, 그로부터 상기 접촉을 추정하는 것을 특징으로 하는 검출기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 검출 회로는 다수의 접촉 물체로서 해석을 위해 상기 적어도 하나의 제2 감지 도체에서 신호를 검출하도록 되어있음을 특징으로 하는 검출기.
  16. 제 2 항에 있어서,
    제1 종류의 유저 상호작용의 위치 검출은 다수의 물체의 전자기-기반 물체 검출을 포함하고, 상기 물체들 각각은 전자기 신호를 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는 검출기.
  17. 제 3 항에 있어서,
    다수의 접촉이 상기 검출된 신호를 기반으로 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 검출기.
  18. 제 7 항에 있어서,
    상기 발진기는 기준 전압 레벨에 대하여 검출기, 검출기의 일 부분 그리고 적어도 하나의 감지 도체중 적어도 하나를 진동시켜 도전성 접촉 물체와 적어도 하나의 감지 도체 사이에서 용량성 전류 흐름을 가능하게 하도록 접속되어 있음을 특징으로 하는 검출기.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 자신과 아래의 표시 화면 사이에서 투명 매체를 구비하도록 구성됨을 특징으로 하는 검출기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 투명 매체는 공극(air gap)을 포함하는 것을 특징으로 하는 검출기.
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  56. 사이의 접합부와 함께 그리드를 형성하는 제1 및 제2 세트의 도체 라인들을 포함하는 센서;
    상기 제1 또는 제2 세트의 도체 라인들 중 하나로부터의 도체 라인들에 신호들을 인가하도록 동작하는 회로를 포함하는 멀티 접촉 검출 장치에 있어서,
    적어도 하나의 도체 라인에 인가된 신호에 응답하여 상기 다른 세트의 도체 라인들로부터의 도체 라인들에서 출력을 검출하도록 동작하고, 상기 출력의 각각은 신호가 인가되는 적어도 하나의 도체 라인 및 출력이 검출되는 도체 라인들 사이에 형성된 결합 용량의 한 레벨을 나타내게 한 회로;
    상기 출력을 기초로 동시에 하나 이상의 손가락 접 촉 사이를 구별하도록 동작하는 검출기를 구비하며,
    상기 센서는 전기 디스플레이 위에서의 위치결정에 적합하도록 투명한 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 센서와 관련한 하나 이상의 손가락 접촉의 위치를 결정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  58. 제 56 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 세트의 도체 라인들은 그 적어도 하나의 층 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  59. 제 56 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 도체 라인들의 적어도 한 부분을 가지면서 패턴화된 적어도 하나의 투명 포일로 구성되는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  60. 제 56 항에 있어서,
    상기 센서는 제1 세트의 도체 라인들로 형성된 제1 층 및 제2 세트의 도체 라인들로 형성된 제2 층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 층은 서로 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  62. 제 56 항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 회로, 및 출력이 검출되는 상기 다른 세트의 도체 라인들에 의해 인가된 신호들을 수신하기 위해 상기 제1 또는 제2 세트의 도체 라인들 중 하나를 선택하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  63. 제 56 항에 있어서,
    상기 도체 라인에 인가된 신호는 발진 신호인 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  64. 제 56 항에 있어서,
    상기 검출기는 각 접합부에 대한 기생 전류 전달량을 검출해서 검출된 출력으로부터 상기 전달량을 차감하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  65. 제 56 항에 있어서,
    각 접합부에 대한 누설 캐패시턴스 값의 태뷸레이션(tabulation)을 포함하고, 상기 검출기는 상기 누설 캐패시턴스 값을 이용하여 상기 도체 라인들로부터 검출된 출력을 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  66. 제 56 항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 제1 또는 제2 세트의 도체 라인들로부터 한번에 한 도체 라인에 신호의 인가를 개시하고, 상기 다른 세트의 도체 라인들로부터 복수의 도체 라인들에서 인가된 각 신호에 응답하여 출력의 검출을 개시하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  67. 제 56 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 세트의 도체 라인들 각각으로부터의 도체 라인들은 서로 나란한 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  68. 제 56 항에 있어서,
    상기 접합부의 각각에 대해 캐패시턴스 값들에 의해 발생된 누설 신호의 태뷸레이션을 더 포함하고, 상기 검출기는 상기 접합부 각각에서의 판독을 보정하도록 상기 누설 신호를 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  69. 제 56 항에 있어서,
    기생 캐패시턴스 값들로부터 초래되는 누설 신호를 보상하기 위해 상기 도체 라인들 중 적어도 하나에 대한 보상 값을 제공하는 보상 테이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  70. 제 69 항에 있어서,
    시스템 시동시 상기 보상 테이블을 업데이트하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 장치.
  71. 사이의 복수의 접합부들와 함께 그리드를 형성하는 제1 및 제2 세트의 도체 라인들을 포함하는 센서를 제공하는 단계;
    상기 제1 세트의 도체 라인들로부터 적어도 하나의 도체 라인에 신호를 인가하는 단계를 포함하는 다 접촉 검출 방법으로서,
    상기 인가된 신호에 응답하여 상기 제2 세트의 도체 라인들로부터의 도체 라인들에서 출력을 검출하되, 상기 출력의 각각은 상기 제1 세트로부터의 적어도 하나의 도체 라인 및 상기 제2 세트로부터의 도체 라인 사이에 형성된 용량성 결합의 레벨에 응답하게 되는 출력 검출 단계; 및
    상기 출력을 기초로 동시에 상기 센서와 상호작용하는 하나 이상의 손가락 접촉을 구별하는 단계를 포함하고,
    상기 센서의 검출 영역은 전기 디스플레이 위에서의 위치결정에 적합하도록 투명한 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 방법.
  72. 제 71 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도체 라인에 인가된 신호는 발진 신호이고, 상기 도체 라인들로부터 검출된 출력은 발진 신호들인 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 방법.
  73. 제 71 항에 있어서,
    각 접합부에 대한 기생 전류 전달량을 결정해서 검출된 출력들로부터 상기 전달량을 차감하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 방법.
  74. 제 71 항에 있어서,
    각 접합에 대해 누설 캐패시턴스 값들의 태뷸레이션을 결정하는 단계; 및
    상기 누설 캐패시턴스 값들에 기초하여 상기 도체 라인들로부터 검출된 출력들을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 방법.
  75. 제 71 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 세트의 도체 라인들로부터 한번에 한 도체 라인에 신호를 인가하고, 다른 세트의 도체 라인들로부터의 복수의 도체 라인들에서 인가된 각 신호에 응답하여 출력을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다 접촉 검출 방법.
  76. 전자 표시 화면 위의 투명 센서에 위치한 매트릭스 형상의 감지 도체에서 접촉을 감지하는 방법으로서, 상기 방법은,
    적어도 하나의 감지 도체에 발진 신호를 제공하는 단계,
    접촉하는 도전성 물체를 여자시키도록 외부 송신기에 상기 발진 신호를 제공하는 단계, 및
    상기 감지 도체들 중 적어도 하나의 도체에의 접촉으로 인한 상기 적어도 하나의 도체에의 용량성 효과를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 방법.
  77. 제 76 항에 있어서,
    상기 센서는 제1 방향으로 정렬된 제1 감지 도체와 직교 방향으로 정렬된 제2 감지 도체를 구비하고, 상기 방법은, 제1 감지 도체중 적어도 하나에 발진 신호를 제공하고 그리고 접촉하는 도전성 물체에 의해 생성되는 용량성 링크에 의해 상기 발진 신호가 통과한 임의의 제2 감지 도체에서 상기 발진 신호를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 방법.
  78. 제 76 항에 있어서,
    도전성 접촉 신체가 각 감지 도체로부터 전류를 유도하도록 적어도 상기 감지 도체중 상기 적어도 하나에 발진 신호를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 방법.
  79. 제 78 항에 있어서,
    상기 감지 도체를 구비하는 검출 매커니즘을 발진시키도록 발진 신호를 사용하는 단계를 포함하는데, 상기 발진된 검출 매커니즘은 공통 접지로부터 동시에 절연됨을 특징으로 하는 접촉 감지 방법.
  80. 제 78 항에 있어서,
    검출 매커니즘의 제1 부분을 발진시키기 위한 발진 신호를 사용하는 단계를 포함하는데, 상기 제1 부분은 감지 도체중 적어도 일 부분을 포함하고;
    제1 부분을 제2 부분으로부터 분리시키는 단계; 그리고
    외부 장치에 접촉 검출 출력을 전달하도록 분리된 제2 부분을 사용하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 방법.
  81. 감지 도체의 패턴화된 배열을 포함하는 센서를 제공하는 단계;
    상기 감지 도체에서 신호를 검출하는 단계;를 포함하는 제1 종류의 상호작용의 위치 검출을 제2 종류의 상호작용의 위치 검출과 더불어 제공하는 방법으로서,
    상기 제1 종류의 상호작용과 상기 제2 종류의 상호작용의 위치 검출로부터 발생하는 신호의 검출이 같은 감지 도체에서 수행되는 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.
  82. 제 81 항에 있어서,
    제1 종류 상호작용의 상기 위치 검출은 전자기 신호를 생성할 수 있는 물체의 전자기-기반 물체 검출을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.
  83. 제 81 항에 있어서,
    상기 제2 종류의 상호작용의 상기 위치 검출은 용량성-기반 접촉 검출을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.
  84. 제 81 항에 있어서,
    상기 제1 종류의 상호작용의 상기 위치 검출은 전자계를 생성할 수 있는 물체의 전자기 검출을 포함하고, 상기 제2 종류의 상호작용의 상기 위치 검출은 용량성-기반 접촉 검출을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.
  85. 전자 표시 화면을 위한 접촉 검출기를 제조하는 방법으로서,
    발진 신호 소스를 제공하는 단계;
    적어도 하나의 투명 포일(foil; 箔)내에 투명 도체의 그리드를 매설하는 단계;
    전자 표시 화면 위에 투명 포일을 배치하는 단계,
    도체에의 용량성 효과를 검출하기 위한 검출 회로를 제공하는 단계, 및
    전자기 스타일러스를 여자시키도록 상기 전자 화면을 중심으로 여자 장치를 적용하여 상기 스타일러스의 위치가 상기 투명 도체의 그리드에서 검출가능하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 검출기 제조 방법.
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