KR101129665B1 - 가변 심도 센싱 요소를 구비한 전기용량성 센싱 장치 - Google Patents

가변 심도 센싱 요소를 구비한 전기용량성 센싱 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 하나의 실시예는 그의 길이에 따라 실질적으로 일정한 폭을 구비한 그리고 전기용량성 센싱 기준면의 첫 번째 축에 따라, 전기용량성 센싱 기준면에 가까운 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성된 첫 번째 센싱 요소를 포함하는 전기용량성 센서 장치를 포함한다. 첫 번째 센싱 요소의 길이는 첫 번째 축에 따라 향해진다. 전기용량성 센서 장치는 그의 길이에 따라 실질적으로 일정한 폭을 구비한 그리고 첫 번째 축에 따라 전기용량성 센싱 기준면에 가까운 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성된 두 번째 센싱 요소를 포함할 수 있다. 첫 번째와 두 번째 센싱 요소들은 전도성이고, 전기용량성 센싱 기준면의 첫 번째 축에 대한 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성된다.
전기용량성 센싱 장치(capacitive sensing apparatus), 센싱 요소(sensing element), 가변 전기용량성 커플링(varying capacitive coupling), 가변심도(varying depth), 전도성(conductive)

Description

가변 심도 센싱 요소를 구비한 전기용량성 센싱 장치{Capacitive Sensing Apparatus Having Varying Depth Sensing Elements}
본 발명은 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성된 센싱 요소들을 포함하는 전기용량성 센서 장치, 가변 심도를 구비한 센싱 요소들을 포함하는 전기용량성 센싱 장치, 사인파형을 포함하는 가변 심도를 구비한 센싱 요소들을 포함하는 전기용량성 센서와 연결된 프로세서를 포함하는 휴대용 전자장치, 그리고 위치-가변 전기용량성 커플링 설치 방법에 관한 것이다.
통상의 계산장치(computing device)는 사용자가 선정 또는 선택을 입력할 수 있는 몇 가지 방법들을 제공한다. 예를 들면, 사용자는 선정 또는 선택을 지적하기 위해 계산장치에 통신으로 연결되는 문자숫자식의 키보드의 하나 또는 그 이상의 키들을 사용할 수 있다. 게다가, 사용자는 선택을 나타내기 위해 계산장치에 통신으로 연결되는 커서 제어장치를 사용할 수 있다. 게다가, 터치-센싱 기술은 계산장치나 다른 전자장치에 입력선택을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
터치 센싱 기술의 넓은 범위 내에 전기용량성 센싱 터치 스크린과 터치 패드가 존재한다. 상업적으로 유용한 전기용량성 센싱 터치 패드 중에서, 센싱 요소들의 다양한 형태들이 있다. 이들 센싱 요소들의 전형은, 한 층은 x-축방향으로 작동하고 다른 한 층은 y-축 방향으로 작동하는, 두 층으로 형성된 트레이스(trace)들이다. 전기용량성 센싱 장치에 관하여 손가락 또는 다른 물체의 위치는 x-y 트레이스 신호들로부터 결정된다. 그러나, 이러한 트레이스들의 x와 y 형태의 2개층 형상과 관련된 불이익들이 있다. 예컨대, 불이익들 중의 하나는 x와 y 패턴이 x-트레이스와 y-트레이스가 접촉없이 교차할 것을 통상 요구한다는 것이다. 따라서, 제조과정은 작은 폼팩터(form factor)를 유지하기 위해 노력하는 동안 트레이스들의 분리를 유지하기 위하여 더 복잡하게 될 것이다. 트레이스들의 두 개 층을 구비한 터치패드의 제조에서 더 복잡성은 두 세트의 트레이스들의 배열에 대한 것이다.
다른 상업적으로 유용한 센싱 기술이 존재하고, 여기서 단일 층 트레이스들이 사용되고 각 트레이스가 터치패드 상의 하나의 지역에 연결되고 그 다음에 그 지역들은 세어진다(열거된다). 그러나, 이러한 상업적으로 유용한 센싱기술에 관련된 불이익들도 또한 있다. 예컨대, 불이익들 중의 하나는 센싱 정보에서 여분이 없고, 잡음에 대한 실질적인 취약성에 이르게 된다는 것이다.
다른 통상적인 센싱 기술은 삼각형 형상으로 형성된 센싱 전극의 사용을 포함하고 여기에서 삼각형 꼭지점 각각의 방향은 엇갈린다. 그러나, 이러한 기술에 관련된 불이익들이 있다. 예컨대, 불이익들 중의 하나는 손가락(또는 물체)이 첫 번째 삼각형 형상 전극의 폭이 넓은 말단과 두 번째 삼각형 형상 전극의 좁은 지점으로 움직임에 따라, 잡음 비율에 대한 고유한 신호 때문에 좁은 지점 전극은 양호한 신호를 제공하지 못한다는 것이다. 그러한 것으로서, 이것은 잡음 비율 관계에 대한 신호를 포함하는 센싱 기하학으로 언급될 수 있다.
본 발명은 상기의 문제의 하나 또는 그 이상을 언급하게 될 것이다.
본 발명에 대하여 상세하게 설명하기 위하여, 먼저 본 발명의 기술적 요지를 이루고 있는 개념들(Concepts)에 대하여 살펴보도록 한다.
-개 념(Concepts)-
개념 1.
그 길이에 따라 실질적으로 일정한 폭을 구비한 그리고 전기용량성 센싱 기준면의 첫 번째 축에 따라 상기 전기용량성 센싱 기준면에 가까운 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성된 첫 번째 센싱 요소, 여기에서 첫 번째 센싱 요소의 상기 길이는 상기 첫 번째 축에 따라 향하고 있음; 그리고
상기 첫 번째 축에 따라 향하고 있는 그 길이에 따라 실질적으로 일정한 폭을 구비한 그리고 상기 첫 번째 축에 따라 상기 전기용량성 센싱 기준면에 가까운 상기 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성된 두 번째 센싱 요소, 여기에서 상기 첫 번째 센싱 요소와 상기 두 번째 센싱 요소는 전도성이고, 상기 전기용량성 센싱 기준면의 상기 첫 번째 축에 대한 상기 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성됨;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 2.
개념 1에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소와 결합된 상기 전기용량성 커플링은 상기 전기용량성 기준면에 대한 상기 첫 번째 센싱 요소의 일부들의 가변 거리에 의하여 변하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 3.
개념 2에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 두 번째 센싱 요소와 결합된 상기 전기용량성 커플링은 상기 전기용량성 센싱 기준면에 대한 상기 두 번째 센싱 요소의 일부들의 가변 거리에 의하여 변하고, 상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 일부들의 상기 가변 거리는 상기 두 번째 센싱 요소의 상기 일부들의 상기 가변 거리와 다른 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 4.
개념 3에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소와 상기 두 번째 센싱 요소는 각각 긴 조각의 전도성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 5.
개념 4에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 긴 조각의 전도성 재료는 실질적으로 직선이고 상기 첫 번째 축에 따라 상기 전기용량성 기준면에 대한 거리가 감소하고,
상기 두 번째 센싱 요소의 상기 긴 조각의 전도성 재료는 실질적으로 직선이고 상기 첫 번째 축에 따라 상기 전기용량성 기준면에 대한 거리가 증가하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 6.
개념 4에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 긴 조각의 전도성 재료와 상기 두 번째 센싱 요소의 상기 긴 조각의 전도성 재료는 공통축에 대하여 꼬여 있는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 7.
개념 1에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 전기용량성 커플링은 첫 번째 파형을 포함하고; 그리고
상기 두 번째 센싱 요소의 상기 전기용량성 커플링은 두 번째 파형을 포함하는; 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 8.
개념 7에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 전기용량성 커플링은 첫 번째 위상을 포함하고; 그리고
상기 두 번째 센싱 요소의 상기 전기용량성 커플링은 상기 첫 번째 위상과 다른 두 번째 위상을 포함하는; 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 9.
개념 1에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 전기용량성 커플링과 상기 두 번째 센싱 요소의 상기 전기용량성 커플링은 각각 사인파형을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 10.
개념 1에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 전기용량성 커플링은 상기 전기용량성 센싱 기준면과 상기 첫 번째 센싱 요소의 일부들 사이의 유전상수의 변화에 의하여 변하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 11.
개념 10에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 두 번째 센싱 요소의 상기 전기용량성 커플링은 상기 전기용량성 센싱 기준면과 상기 두 번째 센싱 요소의 일부들 사이의 유전상수의 변화에 의해 변하고,
상기 첫 번째 센싱 요소용 유전상수의 상기 변화는 상기 두 번째 센싱 요소용 유전상수의 상기 변화와 다른 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 12.
개념 1에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소와 상기 두 번째 센싱 요소는 상기 물체의 상기 공간 위치에 상응하는 상기 정보를 개별적으로 제공하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 13.
개념 1에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 축에 따라 향하는 길이를 구비한 그리고 상기 전기용량성 센싱 기준면의 두 번째 축에 대한 상기 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성된 세 번째 센싱 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 14.
전기용량성 센싱 기준면에 대한 가변 심도를 구비한 첫 번째 센싱 요소;
상기 첫 번째 센싱 요소에 실질적으로 평행한, 그리고 상기 전기용량성 센싱 기준면에 대한 가변 심도를 구비한 두 번째 센싱 요소; 그리고
상기 첫 번째 센싱 요소에 실질적으로 평행한, 그리고 상기 전기용량성 센싱 기준면에 대한 가변 심도를 구비한 세 번째 센싱 요소, 여기에서 상기 첫 번째 센싱 요소, 두 번째 센싱 요소 및 세 번째 센싱 요소는 상기 전기용량성 센싱 기준면의 첫 번째 축에 따라 상기 전기용량성 기준면에 가까운 물체의 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성됨;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 15.
개념 14에 따른 전기용량성 센싱 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소의 일부들은 상기 물체에 대한 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성되고, 여기에서 상기 전기용량성 커플링은 상기 첫 번째 축에 따라 변함;
상기 두 번째 센싱 요소의 일부들은 상기 물체에 대한 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성되고, 여기에서 상기 전기용량성 커플링은 상기 첫 번째 축에 따라 변함; 그리고
상기 세 번째 센싱 요소의 일부들은 상기 물체에 대한 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성되고, 여기에서 상기 전기용량성 커플링은 상기 첫 번째 축에 따라 변하는; 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 16.
개념 14에 따른 전기용량성 센싱 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소는 파형을 포함하는 가변 심도를 구비하고;
상기 두 번째 센싱 요소는 상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 파형으로부터 삼분의 일(1/3)주기만큼 차감계산되는 파형을 포함하는 가변 심도를 구비하고; 그리고
상기 세 번째 센싱 요소는 상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 파형으로부터 삼분의 이(2/3)주기만큼 차감계산되는 파형을 포함하는 가변 심도를 구비하는; 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 17.
개념 14에 따른 전기용량성 센싱 장치에 있어서,
상기 위치는 상기 첫 번째 센싱 요소에 상응하는 신호, 상기 두 번째 센싱 요소에 상응하는 신호, 그리고 상기 세 번째 센싱 요소에 상응하는 신호를 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 18.
개념 17에 따른 전기용량성 센싱 장치에 있어서,
상기 위치는 삼각함수를 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 19.
개념 14에 따른 전기용량성 센싱 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소, 상기 두 번째 센싱 요소, 그리고 상기 세 번째 센싱 요소는 각각 전도성 트레이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 20.
개념 19에 따른 전기용량성 센싱 장치에 있어서,
상기 전도성 트레이스 각각은 기판 위에 배치되고, 여기에서 상기 기판의 일 측면은 가변 심도들의 채널들을 포함하고, 상기 가변 심도들은 상기 첫 번째, 두 번째, 그리고 세 번째 센싱 요소들 각각에 대한 특유한 심도 프로파일을 규정하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 21.
개념 14에 따른 전기용량성 센싱 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소, 두 번째 센싱 요소, 그리고 세 번째 센싱 요소 중의 적어도 하나는 상기 첫 번째 축에 실질적으로 수직하는 상기 두 번째 축에 따라 두 번째 위치를 결정하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 22.
개념 14에 따른 전기용량성 센싱 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소는 첫 번째 사인파형을 포함하는 가변 심도를 구비하고;
상기 두 번째 센싱 요소는 상기 첫 번째 사인파형으로부터 차감계산된 두 번째 사인파형을 포함하는 가변 심도를 구비하고; 그리고
상기 세 번째 센싱 요소는 상기 첫 번째 사인파형과 상기 두 번째 사인파형으로부터 차감계산된 세 번째 사인파형을 포함하는 가변 심도를 구비하는; 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 23.
개념 14에 따른 전기용량성 센싱 장치에 있어서,
상기 첫 번째 축에 평행하지 않은 두 번째 축에 따라 두 번째 위치를 결정하기 위해 사용되는 네 번째 센싱 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 24.
개념 14에 따른 전기용량성 센싱 장치에 있어서,
가변 심도를 구비한 네 번째 센싱 요소;
가변 심도를 구비한 다섯 번째 센싱 요소;
가변 심도를 구비한 여섯 번째 센싱 요소, 여기에서 상기 네 번째, 다섯 번째, 및 여섯 번째 센싱 요소들은 상기 첫 번째 센싱 요소에 실질적으로 평행하고, 상기 첫 번째 축에 따라 상기 위치를 결정하기 위해 형성됨;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 25.
개념 24에 따른 전기용량성 센싱 장치에 있어서,
상기 첫 번째, 두 번째, 세 번째, 네 번째, 다섯 번째, 그리고 여섯 번째 센싱 요소들 중의 적어도 하나는 상기 첫 번째 축에 평행하지 않은 두 번째 축에 따라 두 번째 위치를 결정하기 위해 형성되는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 26.
개념 14에 따른 전기용량성 센싱 장치에 있어서,
상기 첫 번째, 두 번째, 및 세 번째 센싱 요소들은 전기용량성 터치패드장치의 일부로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
개념 27.
휴대용 전자장치에 있어서,
전기용량성 센서와 연결된 프로세서를 포함하고, 여기에서 상기 전기용량성 센서는:
사인(sine)(θ)파형을 포함하는 가변 심도를 구비한 첫 번째 센싱 요소;
상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 사인(sine)(θ)파형으로부터 2π/3 라디안만큼 위상천이된 사인(sine)(θ)파형을 포함하는 가변 심도를 구비한 두 번째 센싱 요소; 그리고
상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 사인(sine)(θ)파형으로부터 4π/3 라디안만큼 위상천이된 사인(sine)(θ)파형을 포함하는 가변 심도를 구비한 세 번째 센싱 요소, 여기에서 상기 첫 번째 센싱 요소, 두 번째 센싱 요소, 그리고 세 번째 센싱 요소는 각각 전도성이고 실질적으로 첫 번째 축에 평행하고, 여기에서 상기 첫 번째 센싱 요소, 두 번째 센싱 요소 그리고 세 번째 센싱 요소는 상기 첫 번째 축에 따른 첫 번째 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성됨;을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자장치.
개념 28.
개념 27에 따른 휴대용 전자장치에 있어서, 상기 첫 번째 센싱 요소, 두 번째 센싱 요소, 그리고 세 번째 센싱 요소 중의 적어도 하나는 상기 첫 번째 축에 평행하지 않는 두 번째 축에 따라 두 번째 위치를 결정하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자장치.
개념 29.
개념 27에 따른 휴대용 전자장치에 있어서,
상기 첫 번째 축에 따른 상기 첫 번째 위치는 상기 첫 번째 센싱 요소, 상기 두 번째 센싱 요소, 그리고 상기 세 번째 센싱 요소로부터의 신호들을 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자장치.
개념 30.
개념 27에 따른 휴대용 전자장치에 있어서,
상기 첫 번째 축에 따른 상기 첫 번째 위치는 삼각함수를 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자장치.
개념 31.
개념 27에 따른 휴대용 전자장치에 있어서,
상기 첫 번째 축에 실질적으로 수직하는 두 번째 축에 따라 두 번째 위치를 결정하기 위해 사용되는 네 번째 센싱 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자장치.
개념 32.
전기용량성 센싱 기준면에 가까운 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성된 첫 번째 센싱 요소; 그리고
상기 전기용량성 센싱 기준면에 가까운 상기 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성된 두 번째 센싱 요소, 여기에서 상기 첫 번째 센싱 요소와 상기 두 번째 센싱 요소는 전도성이고, 상기 전기용량성 센싱 기준면 상의 곡선에 가까운 상기 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성됨;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 33.
개념 32에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소와 상기 두 번째 센싱 요소는 실질적으로 선형적인 방법으로 향해지는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 34.
개념 32에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소와 상기 두 번째 센싱 요소는 비선형적인 방법으로 향해지는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 35.
개념 34에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 비선형적인 방법은 곡선을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 36.
개념 34에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 비선형적인 방법은 루프(loop)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 37.
개념 32에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소와 결합된 상기 전기용량성 커플링은 상기 전기용량성 센싱 기준면에 대한 상기 첫 번째 센싱 요소의 일부들의 가변 거리에 의하여 변하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 38.
개념 37에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 두 번째 센싱 요소와 결합된 상기 전기용량성 커플링은 상기 전기용량성 센싱 기준면에 대한 상기 두 번째 센싱 요소의 일부들의 가변 거리에 의하여 변하고, 상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 일부들의 상기 가변 거리는 상기 두 번째 센싱 요소의 상기 일부들의 상기 가변 거리와 다른 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 39.
개념 32에 따른 전기용량성 센서 장치에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소와 상기 두 번째 센싱 요소는 각각 긴 조각의 전도성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센서 장치.
개념 40.
전기용량성 센싱 기준면에 가까운 전도성 물체와 전도성 트레이스 사이에 위치-가변 전기용량성 커플링을 설치하기 위한 방법에 있어서,
기판에 심도가 변하는 다수의 채널 패턴을 제공하는 단계; 그리고
첫 번째 센싱 요소와 두 번째 센싱 요소를 형성하기 위해 상기 채널 패턴들 상에 전도성 재료를 두는 단계. 여기에서 상기 첫 번째 센싱 요소와 두 번째 센싱 요소는 전도성이고 실질적으로 첫 번째 방향에 따라 놓여있고, 상기 첫 번째 센싱 요소와 두 번째 센싱 요소 각각은 상기 첫 번째 방향에 따른 첫 번째 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성됨;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
개념 41.
개념 40에 따른 방법에 있어서,
상기 첫 번째 방향은 실질적으로 선형인 것을 특징으로 하는 방법.
개념 42.
개념 40에 따른 방법에 있어서,
상기 첫 번째 방향은 비선형인 것을 특징으로 하는 방법.
개념 43.
개념 40에 따른 방법에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소는 첫 번째 파형을 포함하고; 그리고
상기 두 번째 센싱 요소는 두 번째 파형을 포함하는; 것을 특징으로 하는 방법.
개념 44.
개념 40에 따른 방법에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소를 재료로 되메우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
개념 45.
개념 40에 따른 방법에 있어서,
상기 첫 번째 센싱 요소와 상기 두 번째 센싱 요소는 각각 루프의 적어도 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
본 발명에 따른 하나의 실시예는 그 길이에 따라 실질적으로 일정한 폭을 구비한 그리고 전기용량성 센싱 기준면의 첫 번째 축에 따라, 전기용량성 센싱 기준면에 가까운 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 갖기 위해 형성된 첫 번째 센싱 요소를 포함하는 전기용량성 센서 장치를 포함할 수 있다. 첫 번째 센싱 요소의 길이는 첫 번째 축에 따라 향하게 될 수 있다. 전기용량성 센서 장치는 그 길이에 따라 일정한 폭을 구비한 그리고 첫 번째 축에 따라 전기용량성 센싱 기준면에 가까운 물체에 대하여 가변 전기용량성 커플링을 갖도록 형성된 두 번째 센싱 요소를 포함할 수 있다. 두 번째 센싱 요소의 길이는 첫 번째 축에 따라 향하게 될 수 있다. 첫 번째와 두 번째의 센싱 요소들은 전도성이고, 그리고 전기용량성 센싱 기준면의 첫 번째 축에 대한 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성된다.
명세서는 뒤따르는 도면들에서 예시되는 예들인, 본 발명의 실시예로 상세하게 구성될 것이다. 본 발명은 실시예와 결합하여 설명될 것이지만, 이러한 본 발명이 실시예들에 제한하려는 것이 아니라고 해석될 것이다. 반대로, 본 발명은, 첨부된 청구항들에 의해 한정되는 것으로서 본 발명의 범위 내에 포함되어 질 수 있는, 대안들, 변경들 및 균등물들을 포함하도록 의도된다. 게다가, 본 발명에 따른 실시예들의 뒤따르는 상세한 설명에서, 다수의 특정한 세부사항들은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 제시된다. 그러나, 본 발명은 그러한 특정한 세부사항들 없이도 실시될 수도 있다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 자명할 것이다. 다른 경우에, 주지의 방법들, 절차들, 성분들, 그리고 회로들은 불필요하게 본 발명의 관점을 애매하게 하지 않도록 상세하게 기재되지 않는다.
도 1은 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시예들을 포함하도록 실시될 수 있는 대표적인 전기용량성 터치 스크린 장치.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 전기용량성 센서 패턴의 측단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 전기용량성 센서 패턴의 측단면도.
도 3의 3A, 3B, 3C, 3D, 및 3E는 도 3의 전기용량성 센서 패턴의 본 발명의 실시예에 따른 일반적인 횡단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 전기용량성 센서 패턴의 측단면도.
도 4의 4A, 4B, 4C, 4D, 및 4E는 도 4의 전기용량성 센서 패턴의 본 발명의 실시예에 따른 일반적인 횡단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 전기용량성 센서 패턴의 측단면도.
도 5의 5A, 5B, 5C, 5D, 및 5E는 도 5의 전기용량성 센서 패턴의 본 발명의 실시예에 따른 일반적인 횡단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 극좌표로 변환과 함께 대표적인 신호세기 차트를 나타냄.
도 7A는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 전기용량성 센서 패턴의 측단면도.
도 7B, 7C, 7D, 및 7E는 도 7A의 전기용량성 센서 패턴의 본 발명의 실시예에 따른 세로의 횡단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 전기적 연결을 포함하는 대표적인 전기용량성 센서 패턴의 평면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 센서 패턴의 평면도.
도 10A와 10B는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 전기용량성 센서 패턴의 측단면도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 루프 전기용량성 센서 패턴의 평면도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 루프 전기용량성 센서 패턴의 평면도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 루프 전기용량성 센서 패턴의 평면도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 루프 전기용량성 센서 패턴의 평면도.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 "피쉬본(fishbone)" 전기용량성 센서 패턴의 평면도.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도.
이 명세서에서 언급되는 도면들은 특별히 지적되지 않는 한 스케일에 따라 그려진 것으로 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시예들을 포함하도록 실시될 수 있는 대표적인 단일 층 전기용량성 센서 장치(100)의 평면도이다. 전기용량성 센서 장치(100)는 사용자 입력(예컨대, 사용자의 손가락 또는 탐침을 사용하는 것)을 계산장치(computing device) 또는 다른 전자장치에 연결시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 전기용량성 센서 장치(100)는 사용자를 장치와 접속시킬 수 있도록 계 산장치나 다른 전자장치에 형성된 전기용량성 터치 패드 장치로써 실시될 수 있다. 본 발명에 따른 하나 또는 그 이상의 실시예들은 전기용량성 센서 장치(100)과 유사한 전기용량성 터치패드장치와 통합될 수 있다고 언급된다.
터치패드로써 실시되는 때의 전기용량성 센서 장치(100)는 첫 번째 세트의 전도성 커플링 트레이스(104)와 그 위에 본떠서 만들어진(또는 형성된) 두 번째 세트의 전도성 커플링 트레이스(106)를 구비한 기판(102)을 포함할 수 있다. 전기용량성 센서 장치(100)의 기판(102)은 전기용량성 터치패드장치용 기판으로서 사용되는 하나 또는 그 이상의 불투과성 물질들을 가지고 실시될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다. 전도성 커플링 트레이스들(104 및/또는 106)은 센싱 회로소자(110)와 함께 센싱 영역(108)을 형성하여 전기용량성 센서 장치(100)의 작동을 가능하게 할 수 있는 어떤 센싱 요소들(도시되지 않음)을 연결하기 위해 사용될 수 있다. 전도성 커플링 트레이스들(104와 106)은 각각 하나 또는 그 이상의 전도성 커플링 요소들 또는 트레이스들을 포함할 수도 있다. 본 발명에 따른 센싱 요소 패턴들의 실시예들은 센싱 영역(108)을 형성하기 위해 실시될 수 있도록 여기에서 설명되어 진다.
도 1에 있어서, 전기용량성 센서 장치(100)는 전기용량성 터치 스크린장치로서 또한 실시될 수 있다. 예를 들면, 전기용량성 센서 장치(100)의 기판(102)는 전기용량성 터치스크린장치용 기판으로서 사용되는 하나 또는 그 이상의 실질적으로 투과성 물질들을 가지고 실시될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 대표적인 전기용량성 센서 패턴(200)의 측단면도이다. 상세하게는, 센서 패턴(200)은 터치패드, 그러나 그것에 한정되지 않는, 같은 전기용량성 센서 장치(예컨대, 100)의 일부로서 사용될 수 있는 센싱 요소들(206과 208)을 포함한다. 센싱 회로소자(예컨대, 110)에 전기적으로 연결된 때, 센서 패턴(200)은 센싱 요소가 물체(예컨대, 사용자의 손가락, 탐침, 등등)를 탐지하는 것과 센싱 요소들(206 및 208) 위의 신호들의 비례하는 세기로부터 유도될 수 있는 포지션닝(positioning) 정보를 제공한다.
각 센싱 요소(206 및 208)는 그것의 길이를 따라 실질적으로 일정한 폭을 가질 수 있고 기준면(202)의 첫 번째 축(예컨대, X-축)을 따라 전기용량성 센싱 기준면(202)에 가까운 물체에 대하여 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성될 수 있다. 각 센싱 요소(206 및 208)는 첫 번째 축에 따라 향하게 될 수 있다는 것에 유의하라. 센싱 요소들(206 및 208)은 전도성이고, 그리고 전기용량성 센싱 기준면(202)의 첫 번째 축에 대한 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 제공하도록 배치될 수 있다. 센싱 요소들(206 및 208)은 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 개별적으로 제공할 수 있음을 유의하라.
도 2에 있어서, 각각의 센싱 요소들(206 및 208)은 실질적으로 직선이고 첫 번째 축에 따라 전기용량성 센싱 면(202)에 비례하여 거리가 줄어들는 긴 조각의 전도성 재료를 포함할 수 있다. 그러므로, 센싱 요소(206)가 센싱 회로소자(예컨대, 110)와 연결된 때, 센싱 요소는 물체가 센싱 요소(206)의 길이를 따라 움직임에 따라 센싱 기준면(202)에 가까운 물체에 대하여 가변 전기용량성 거플링을 가질 수 있다. 그러한 것으로서, 다른 신호 세기는 그 길이를 따라 각 장소 또는 위치와 결합되는 센싱 요소(206)에 의해 제공된다. 센싱 요소(208)는 센싱 회로소자(예컨대, 110)와 연결된 때, 상기에서 기술된 바와 같이. 센싱 요소(206)와 유사한 방법으로 작동할 것이라고 인정된다.
상세하게는, 센서 패턴(200)의 센싱 요소들(206 및 208)은 기판재료(예컨대, 102) 내에 파묻혀질 수 있다. 센싱 요소(206)가 전기용량성 센싱 기준면(202)로부터 떨어진 거리는 센싱 요소(206)의 길이에 따라 변한다. 예를 들면, 센싱 요소(206)가 전기용량성 센싱 기준면(202)에 대한 거리(또는 심도)(212)는 가장 가까운 반면에 센싱 요소(206)의 상부면이 기준면(202)로부터의 거리(또는 심도)(218)는 가장 멀다. 센싱 요소(206)의 상부면은 전기용량성 센싱 기준면(202)로부터 점차적으로 기울어진다. 게다가, 센싱 요소(208)가 전기용량성 센싱 기준면(202)로부터 떨어진 거리도 또한 그 길이에 따라 변한다. 예를 들면, 센싱 요소(208)가 전기용량성 센싱 기준면(202)에 대한 거리(또는 심도)(216)는 가장 가까운 반면에 센싱 요소(208)의 상부면이 기준면(202)로부터의 거리(또는 심도)(210)는 가장 멀다. 센싱 요소(208)의 상부면은 전기용량성 센싱 기준면(202)로부터 점차적으로 기울어진 다.
도 2에 있어서, 센싱 요소(206)의 거리들(212 및 210)은 센싱 요소(208)의 거리들(216 및 218)과 각각 다르다는 것에 유의하라. 그러한 것으로서, 센싱 요소들(206 및 208)이 센싱 회로소자(예컨대, 110)와 연결된 때, 그들에 의해 제공된 신호들의 비례하는 세기는 센싱 기준면(202)에 가까이 위치한 물체가 센싱 요소들(206 및 208)의 길이를 따라 이동함에 따라 독특하다. 그러므로, 센싱 회로소자는 전기용량성 센싱 기준면(202)의 첫 번째 축에 비례하여 물체의 공간 위치를 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 전기용량성 센서 패턴(300)의 측단면도이다. 상세하게는, 센서 패턴(300)은 터치패드, 그러나 그것에 한정되지 않는, 같은 전기용량성 센서 장치(예컨대, 100)의 일부로서 사용될 수 있는 센싱 요소들(310 및 320)을 포함한다. 센싱 회로소자(예컨대, 110)에 전기적으로 연결된 때, 센서 패턴(300)은 센싱 요소가 물체(예컨대, 사용자의 손가락, 탐침, 등등)를 탐지하는 것과 센싱 요소들(310 및 320) 위의 신호들의 비례하는 세기로부터 유도될 수 있는 포지션닝(positioning) 정보를 제공한다.
센싱 요소들(310 및 320)은 공통 축에 대하여 꼬여 있을 수 있다. 예를 들면, 도 3의 3A는 센싱 요소(320) 위에 위치된 센싱 요소(310)를 나타내는 단면 3A- 3A에서의 통상의 횡단면도이고 반면에 도 3의 3B는 센싱 요소(320)의 좌측에 위치된 센싱 요소(310)를 나타내는 단면 3B-3B에서의 일반적인 횡단면도이다. 게다가, 도 3의 3C는 센싱 요소(320) 아래에 위치된 센싱 요소(310)를 나타내는 단면 3C-3C에서의 통상의 횡단면도이고 반면에 도 3의 3D는 센싱 요소(320)의 우측에 위치된 센싱 요소(310)를 나타내는 단면 3D-3D에서의 통상의 횡단면도이다. 마지막으로, 도 3의 3E는 센싱 요소(320) 위에 위치된 센싱 요소(310)를 나타내는 단면 3E-3E에서의 통상의 횡단면도이다. 단면 3A-3A와 3E-3E는 동일하게 위치해 있는 센싱 요소들(310 및 320)을 나타내기 때문에, 센서 패턴(300)의 다른 두 위치에 상응하는 유사한 세기 신호들을 센싱 회로소자가 수신할 가능성을 제거하기 위하여 전기용량성 센싱 장치의 센싱 영역(예컨대, 108) 밖에 이러한 단면들의 하나를 구비하는 것이 바람직할 수도 있다는 것에 유의하라.
도 3에 있어서, 각각의 센싱 요소들(310 및 320)은 실질적으로 그 길이에 따라 일정한 폭을 가질 수 있고 그리고 기준면(302)의 첫 번째 축(예컨대, X 축)을 따라 전기용량성 센싱 기준면(302)에 가까운 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성되어 있다. 센싱 요소들(310 및 320) 각각의 길이는 첫 번째 축에 따라 향해질 수 있다는 것을 유의하라. 센싱 요소들(310 및 320)은 전도성일 수 있고, 전기용량성 센싱 기준면(302)의 첫 번째 축에 대한 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성되어 있다. 센싱 요소들(310 및 320)은 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 개별적으로 제공할 수 있다.
센싱 요소(310)와 결합된 전기용량성 커플링은 전기용량성 센싱 기준면(302)에 대한 센싱 요소(310)의 일부들의 가변 거리에 의하여 변할 수 있다. 게다가, 센싱 요소(320)와 결합된 전기용량성 커플링은 전기용량성 센싱 기준면(302)에 대한 센싱 요소(320)의 일부들의 가변 거리에 의하여 변할 수 있다. 센싱 요소(310)의 일부의 가변 거리는 센싱 요소(320)의 일부의 가변 거리와 다르다는 것에 유의하라. 센싱 요소(310)의 전기용량성 커플링은 첫 번째 파형(예컨대, 사인파형)을 포함할 수 있고 반면에 센싱 요소(320)의 전기용량성 커플링은 두 번째 파형(예컨대, 사인파형)을 포함할 수 있다. 센싱 요소(310)의 전기용량성 커플링은 첫 번째 위상을 포함할 수 있고 반면에 센싱 요소(320)의 전기용량성 커플링은 첫 번째 위상과 다른 두 번째 위상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 요소(310)의 전기용량성 커플링은 센싱 요소(320)의 전기용량성 커플링과 위상이 180°차이 날 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에 대하여 여기에서 언급된 어떠한 파형도 광범위한 방법으로 실시될 수 있다는 것에 유의하라. 예를 들면, 파형은 사인파형, 삼각파형, 기타 등등으로 실시될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다. 이러한 대표적인 파형들은 결코 본 발명에 따른 실시예의 일부로서 실시될 수 있는 파형들의 모든 목록이 아니라고 인정된다. 모든 계속적인 함수는 본 발명의 실시예에 따른 파형이 될 수 있다고 언급된다.
도 3에 있어서, 센싱 요소들(310 및 320) 각각은 긴 조각의 전도성 재료를 포함할 수 있다. 게다가, 센싱 요소(310)의 긴 조각의 전도성 재료와 센싱 요소(320)의 긴 조각의 전도성 재료는 공통 축에 대하여 꼬여 있을 수 있다. 그러므로, 센싱 요소(310)가 센싱 회로소자(예컨대, 110)와 연결된 때, 물체가 센싱 요소(310)의 길이에 따라 움직임에 따라 센싱 요소는 센싱 기준면(302)에 가까운 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비할 수 있다. 그러한 것으로서, 다른 신호 세기는 그 길이에 따라 각 장소 또는 위치에 결합된 센싱 요소(310)에 의하여 제공된다. 센싱 요소(320)가 센싱 회로소자(예컨대, 110)에 연결된 때, 상기에서 기술된 바와 같이, 그것은 센싱 요소(310)와 유사한 방법으로 작동할 것이라고 해석된다.
상세하게는, 센서 패턴(200)의 센싱 요소들(310 및 320)은 기판재료(예컨대, 304) 내에 파묻혀질 수 있다. 센싱 요소(310)가 전기용량성 센싱 기준면(302)로부터 떨어진 거리(또는 심도)(340)는 센싱 요소(310)의 길이에 따라 변한다. 게다가, 센싱 요소(320)가 전기용량성 센싱 기준면(302)로부터 떨어진 거리(또는 심도)(330)는 센싱 요소(320)의 길이에 따라 변한다.
도 3에 있어서, 센싱 요소들(310 및 320)의 전도성의 긴 조각은 공통 축에 대하여 꼬여 있기 때문에, 센싱 요소(310)의 위치에 의존하여, 그것은 센싱 요소(320)의 물체에 대한 전기용량성 커플링을 방해할 수 있다(역(逆)도 또한 같음) 고 언급된다. 예를 들면, 만일 물체가 단면 3A-3A에서 기준면(302)에 가까이 위치된다면, 센싱 요소(310)는 센싱 요소(310)가 센싱 요소(320)와 물체 사이에 위치해 있기 때문에 센싱 요소(320)가 물체에 대해 구비할 전기용량성 커플링을 막을(또는 제한할) 것이다. 대안적으로, 만일 물체가 단면 3C-3C에서 기준면(302)에 가까이 위치된다면, 센싱 요소(320)는 센싱 요소(320)가 센싱 요소(310)와 물체 사이에 위치해 있기 때문에 센싱 요소(310)가 물체에 대해 구비할 전기용량성 커플링을 막을(또는 제한할) 것이다.
도 4는 본 발명의 일시시예에 따른 대표적인 전기용량성 센서 패턴(400)의 측단면도이다. 상세하게는, 센서 패턴(400)은 터치패드, 그러나 그것에 한정되지 않는, 같은 전기용량성 센서 장치 또는 기구(예컨대, 100)의 일부로서 사용될 수 있는 센싱 요소들(410, 420 및 430)을 포함한다. 센싱 회로소자(예컨대, 110)에 전기적으로 연결된 때, 센서 패턴(400)은 센싱 요소가 물체(예컨대, 사용자의 손가락, 탐침, 등등)를 탐지하는 것과 센싱 요소들(410, 420 및 430) 위의 신호들의 비례하는 세기로부터 유도될 수 있는 포지션닝(positioning) 정보를 제공한다.
센싱 요소들(410, 420 및 430)은 공통 축에 대하여 꼬여 있을 수 있다. 예를 들면, 도 4의 4A는 센싱 요소들(420 및 430) 위에 위치된 센싱 요소(410)와 센싱 요소(420)의 좌측에 위치된 센싱 요소(430)를 나타내는 단면 4A-4A에서의 통상의 횡단면도이다. 도 4의 4B는 센싱 요소들(410 및 420) 아래에 위치된 센싱 요 소(430)와 센싱 요소(420)의 좌측에 위치된 센싱 요소(410)를 나타내는 단면 4B-4B에서의 통상의 횡단면도이다. 게다가, 도 4의 4C는 센싱 요소들(410 및 430) 위에 위치된 센싱 요소(420)와 센싱 요소(430)의 좌측에 위치된 센싱 요소(410)를 나타내는 단면 4C-4C에서의 통상의 횡단면도이다. 도 4의 4D는 센싱 요소들(420 및 430) 아래에 위치된 센싱 요소(410)와 센싱 요소(430)의 좌측에 위치된 센싱 요소(420)를 나타내는 단면 4D-4D에서의 통상의 횡단면도이다. 도 4의 4E는 센싱 요소들(410 및 420) 위에 위치된 센싱 요소(430)와 센싱 요소(410)의 좌측에 위치된 센싱 요소(420)를 나타내는 단면 4E-4E에서의 통상의 횡단면도이다. 도 4의 4F는 센싱 요소들(410 및 430) 아래에 위치된 센싱 요소(420)와 센싱 요소(410)의 좌측에 위치된 센싱 요소(430)를 나타내는 단면 4F-4F에서의 통상의 횡단면도이다. 마지막으로, 도 4의 4G는 센싱 요소들(420 및 430) 위에 위치된 센싱 요소(410)와 센싱 요소(420)의 좌측에 위치된 센싱 요소(430)를 나타내는 단면 4G-4G에서의 통상의 횡단면도이다. 단면 4A-4A와 4G-4G는 동일하게 위치해 있는 센싱 요소들(410, 420 및 430)을 나타내기 때문에, 센서 패턴(400)의 다른 두 장소(또는 위치)에 상응하는 유사한 세기 신호들을 센싱 회로소자(예컨대, 110)가 수신할 가능성을 제거하기 위하여 전기용량성 센싱 장치(예컨대, 100)의 센싱 영역(예컨대, 108) 밖에 이러한 단면들의 하나를 구비하는 것이 바람직할 수도 있다는 것에 유의하라.
도 4에 있어서, 각각의 센싱 요소들(410, 420 및 430)은 전기용량성 센싱 기준면(402)에 대하여 가변 심도를 가지고 실질적으로 서로 평행하다. 예를 들면, 센 싱 요소(420 및 430)는 실질적으로 센싱 요소(410)와 평행하다. 각각의 센싱 요소들(410, 420 및 430)은 기준면(402)에 대한 가변 심도(또는 거리)를 가질 수 있고 그 각각은 파형을 포함할 수 있다. 그러나, 센싱 요소(420)의 파형은 센싱 요소(410)의 파형으로부터 1/3 주기만큼 차감계산될 수 있다. 또한, 센싱 요소(430)의 파형은 센싱 요소(410)의 파형으로부터 2/3 주기만큼 차감계산될 수 있다. 센싱 요소들(410, 420 및 430)은 전기용량성 센싱 기준면(402)에 가까운 물체의 위치에 상응하는 정보를 (예컨대, 회로소자로) 제공하기 위해 형성될 수 있다. 센싱 요소들(410, 420 및 430)은 각각 전도성 트레이스를 포함한다. 센싱 요소들(410, 420 및 430) 각각의 부분들은 물체에 관련된 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성될 수 있고 여기에서 전기용량성 커플링은 첫 번째 축에 따라 변한다.
물체의 위치는 센싱 요소(410)에 상응하는 신호, 센싱 요소(420)에 상응하는 신호 그리고 센싱 요소(430)에 상응하는 신호를 사용하여 결정될 수 있다는 것에 유의하라. 센싱 요소들(410, 420 및 430)은 센싱 요소들(410, 420 및 430)에 따라 다른 위치에서 실질적으로 일정한 누적적인 출력신호를 제공할 수 있다. 각각의 센싱 요소들(410, 420 및 430)은 긴 조각의 전도성 재료를 포함할 수 있다. 게다가, 센싱 요소(410)의 긴 조각의 전도성 재료, 센싱 요소(420)의 긴 조각의 전도성 재료 그리고 센싱 요소(430)의 긴 조각의 전도성 재료는 공통 축에 대하여 꼬여 있을 수 있다. 그러므로, 센싱 요소(410)가 센싱 회로소자(예컨대, 110)에 연결된 때, 그것은 물체가 센싱 요소(410)의 길이에 따라 움직임에 따라 센싱 기준면(402)에 가까운 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비할 수 있다. 그러한 것으로서, 다른 신호 세기는 그 길이에 따라 각 장소 또는 위치에 결합된 센싱 요소(410)에 의하여 제공된다. 센싱 요소들(420 및 430)이 센싱 회로소자(예컨대, 110)에 연결된 때, 상기에서 기술된 바와 같이, 그들은 센싱 요소(410)와 유사한 방법으로 작동할 것이라고 인정된다.
센싱 요소들(410, 420 및 430)에 의해 출력된 신호들을 사용하여 센서 패턴(400)의 길이에 관련된 물체의 위치(또는 장소)를 결정하기 위한 광범위한 방법들이 있다. 예를 들면, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 극좌표로의 변환과 함께 대표적인 신호 세기 챠트(602)를 나타내고 있다. 예를 들면, 신호 "A"는 센싱 요소(410)(도 4)와 연결되고, 신호 "B"는 센싱 요소(420)와 연결되고, 그리고 신호 "C"는 센싱 요소(430)과 연결되는다고 가정하라. 그러한 것으로서, 챠트(602) 내에 도시된 신호 세기에 근거하여, 물체는 센서(400)를 따라 위치해 있고 여기에서 센싱 트레이스(420)는 센싱 면(402)에 가장 가까이 있고, 센싱 트레이스(410)는 센싱 면(402)에 두 번째로 가까이 있고, 그리고 센싱 트레이스(430)는 센싱 면(402)으로부터 가장 멀리 떨어져 있도록 결정될 수 있다. 그러므로, 이러한 예들에서, 물체는 센서 패턴(400)의 단면 4C-4C의 우측에 위치해 있다.
더욱 상세하게는, 앞서 언급된 것과 같이, 신호 "A"는 센싱 요소(410)와 상응하고, 신호 "B"는 센싱 요소(420)와 상응하고, 그리고 신호 "C"는 센싱 요 소(430)과 상응한다고 가정하라. 그리고 나아가, 어떠한 물체도 센서 패턴(400)에 또는 근처에 존재하지 않는 때, 센싱 요소들(또는 트레이스들)(410, 420 및 430)은 제각기 값 A0, B0 및 C0 로 주어지는 것으로 알려졌다고 가정하자. 그러한 것으로서,
a = A - A0,
b = B - B0, 그리고
c = C - C0 로 놓는다.
그 결과, 신호 A, B 그리고 C에 관련된 극좌표 "h", "r" 그리고 각 θ의 해답은 구할 수 있다.
도 6에 있어서, 값 "h"는 점 606, 608 및 610이 위치해 있을 수 있는 원(604)의 중심의 높이에 대응한다고 언급된다. 점들(606, 608 및 610)은 제각기 신호들(A, B 및 C)에 관련되어 있다. 값 "r"은 원(604)의 반경에 상응한다. 각 θ는 센서 패턴(400)의 길이에 대한 관계(또는 접근)에서 물체의 선형의 위치(또는 장소)를 확인하기 위해 사용될 수 있다. 상세하게는, 높이 "h"의 값은 다음의 관계식을 사용하여 결정될 수 있다:
h = (a + b + c)/3
일단 "h"가 결정되었다면, 반경 "r"은 그 다음에 다음의 관계식을 이용하여 결정될 수 있다:
r = sqrt((2/3) × [(a - h)2 + (b - h)2 +(c - h)2])
여기서 "sqrt"는 제곱근함수를 나타낸다. 일단 "r"이 결정되었다면, 각 θ는 그때 다음의 관계식 중의 하나를 사용하여 결정될 수 있다:
θ = sin-1((a-h)/r)
또는
θ = sin-1((b-h)/r)
또는
θ = sin-1((c-h)/r)
일단 각 θ가 결정되었다면, 그때 그것은 그것의 끝점들(end points) 중 하나로부터 센서 패턴(400)의 길이를 따라 측정된 선형의 위치에 상응하는 거리로 전환될 수 있다. 예를 들면, 각 θ의 각각의 정도는 센서 패턴(400)의 끝점들 중의 하나로부터 특정한 거리(예컨대, 미터 또는 인치의 특정한 수치)와 같을 수도 있다. 대안적으로, 색인표는 결정된 θ에 상응하는 거리를 확인하기 위해 사용될 수도 있다. 각 θ는 센서 패턴(400)을 따라 물체의 중심의 위치를 제공할 수 있는 반면 "h" 및 "r"은 물체의 크기에 관한 정보를 제공할 수 있다.
상기에 기재된 방법으로 센서 패턴(400)의 첫 번째 축(예컨대, X 축)을 따라 위치를 결정하는 것의 이점들 중의 하나는 공통형 잡음(common-mode noise)은 "r" 및 θ의 결정에 영향을 주지 않는다는 것이다.
도 6에 있어서, 각 θ는 다음의 관계식을 이용하여 대안적으로 결정될 수 있다는 것이 언급된다:
cosθ = a - (b + c)/2
sinθ = sqrt(3)/2 (b-c)
θ = ATAN2(cosθ, sinθ)
여기에서 "ATAN2"는 아크탄젠트함수를 나타낸다. 상기 세 관계식은 더 소형의 마이크로프로세서를 가지고 사용하는데 더욱 편리할 수도 있다.
도 4에 있어서, 센서 패턴(400)의 센싱 요소들(410, 420 및 430)은 기판재료(예컨대, 404) 내에 파묻혀질 수 있다. 예를 들면, 센싱 요소(420)가 전기용량성 센싱 기준면(402)으로부터 떨어진 거리(또는 심도)(440)는 센싱 요소(420)의 길이에 따라 변한다. 게다가, 센싱 요소(430)가 전기용량성 센싱 기준면(402)으로부터 떨어진 거리(또는 심도)(450)는 센싱 요소(430)의 길이에 따라 변한다. 센싱 요소(410)는 센싱 요소들(420 및 430)과 유사한 방법으로 실시될 수 있다는 것에 유의하라.
센싱 요소들(410, 420 및 430)은 공통 축에 대하여 꼬여 있기 때문에, 그들의 위치에 의존하여, 그들 중 둘은 나머지 센싱 요소의 물체에 대한 전기용량성 커 플링을 방해할 수 있다고 언급된다. 예를 들면, 만일 물체가 단면 4D-4D에서 기준면(302)에 가까이 위치된다면, 센싱 요소들(420 및 430)은 센싱 요소들(420 및 430)이 센싱 요소(410)와 물체 사이에 위치해 있기 때문에 센싱 요소(410)가 물체에 대해 구비할 전기용량성 커플링을 막을(또는 제한할) 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 전기용량성 센서 패턴(500)의 측단면도이다. 상세하게는, 센서 패턴(500)은 터치패드, 그러나 그것에 한정되지 않는, 같은 전기용량성 센서 장치(예컨대, 100)의 일부로서 사용될 수 있는 센싱 요소들(510 및 520)을 포함한다. 센싱 회로소자(예컨대, 110)에 전기적으로 연결된 때, 센서 패턴(500)은 센싱 요소가 물체(예컨대, 사용자의 손가락, 탐침, 등등)를 탐지하는 것과 센싱 요소들(510 및 520) 위의 신호들의 비례하는 세기로부터 유도될 수 있는 포지션닝(positioning) 정보를 제공한다.
센싱 요소들(510 및 520)은 그들에게 공통 축을 제공하는 맨드럴(주축)(520)에 대하여 꼬여 있을 수 있다. 예를 들면, 도 5의 5A는 센싱 요소(530) 위에 위치된 멘드럴(520) 위에 위치된 센싱 요소(510)를 나타내는 단면 5A-5A에서의 통상의 횡단면도이다. 도 5의 5B는 맨드럴(520)의 좌측에 위치된 센싱 요소(510)와 맨드럴(520)의 우측에 위치된 센싱 요소(530)를 나타내는 단면 5B-5B에서의 통상의 횡단면도이다. 게다가, 도 5의 5C는 센싱 요소(530) 아래에 위치된 맨드럴(520)의 아래에 위치된 센싱 요소(510)를 나타내는 단면 5C-5C에서의 통상의 횡단면도이다. 도 5의 5D는 맨드럴(520)의 우측에 위치된 센싱 요소(510)와 맨드럴(520)의 좌측에 위치된 센싱 요소(530)를 나타내는 단면 5D-5D에서의 통상의 횡단면도이다. 도 5의 5E는 센싱 요소(530) 위에 위치된 맨드럴(520) 위에 위치된 센싱 요소(510)를 나타내는 단면 5E-5E에서의 통상의 횡단면도이다. 단면 5A-5A와 5E-5E는 동일하게 위치해 있는 센싱 요소들(510 및 530)과 맨드럴(520)을 나타내기 때문에, 센서 패턴(500)의 다른 두 위치에 상응하는 유사한 세기 신호들을 센싱 회로소자(예컨대, 110)가 수신할 가능성을 제거하기 위하여 전기용량성 센싱 장치(예컨대, 100)의 센싱 영역(예컨대, 108) 밖에 이러한 단면들의 하나를 구비하는 것이 바람직할 수도 있다는 것에 유의하라.
도 5에 있어서, 각각의 센싱 요소들(510 및 530)은 실질적으로 그 길이에 따라 일정한 폭을 가질 수 있고 그리고 기준면(502)의 첫 번째 축(예컨대, X 축)을 따라 전기용량성 센싱 기준면(502)에 가까운 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성되어 있다. 센싱 요소들(510 및 530) 각각의 길이는 첫 번째 축(예컨대, 맨더럴(520))을 따라 향해질 수 있다는 것을 유의하라. 센싱 요소들(510 및 530)은 전도성일 수 있고, 전기용량성 센싱 기준면(502)의 첫 번째 축에 대한 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성되어 있다. 센싱 요소들(510 및 530)은 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 개별적으로 제공할 수 있다.
센싱 요소(510)와 결합된 전기용량성 커플링은 전기용량성 센싱 기준면(502)에 대한 센싱 요소(510)의 일부들의 가변 거리에 의하여 변할 수 있다. 게다가, 센싱 요소(530)와 결합된 전기용량성 커플링은 전기용량성 센싱 기준면(502)에 대한 센싱 요소(530)의 일부들의 가변 거리에 의하여 변할 수 있다. 센싱 요소(510)의 일부의 가변 거리는 센싱 요소(530)의 일부의 가변 거리와 다르다는 것에 유의하라. 센싱 요소(510)의 전기용량성 커플링은 첫 번째 파형(예컨대, 사인파형)을 포함할 수 있고 반면에 센싱 요소(530)의 전기용량성 커플링은 두 번째 파형(예컨대, 사인파형)을 포함할 수 있다. 모든 연속적인 함수는 파형이 될 수 있다는 것에 유의하라. 센싱 요소(510)의 전기용량성 커플링은 첫 번째 위상을 포함할 수 있고 반면에 센싱 요소(530)의 전기용량성 커플링은 첫 번째 위상과 다른 두 번째 위상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 요소(510)의 전기용량성 커플링은 센싱 요소(530)의 전기용량성 커플링과 위상이 180°차이 날 수 있으나, 그것에 한정되지는 않는다.
도 5에 있어서, 센싱 요소들(510 및 530) 각각은 긴 조각의 전도성 재료를 포함할 수 있다. 게다가, 센싱 요소(510)의 긴 조각의 전도성 재료와 센싱 요소(530)의 긴 조각의 전도성 재료는 맨더럴(주축)(520)에 대하여 꼬여 있을 수 있다. 그러므로, 센싱 요소(510)가 센싱 회로소자(예컨대, 110)과 연결된 때, 물체가 센싱 요소(510)의 길이에 따라 움직임에 따라 그것은 센싱 기준면(502)에 가까운 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비할 수 있다. 그러한 것으로서, 다른 신 호 세기는 그 길이에 따라 각 장소 또는 위치에 결합된 센싱 요소(510)에 의하여 제공된다. 센싱 요소(530)가 센싱 회로소자(예컨대, 110)에 연결된 때, 상기에서 기술된 바와 같이, 그것은 센싱 요소(510)와 유사한 방법으로 작동할 것이라고 해석된다.
상세하게는, 센서 패턴(500)의 센싱 요소들(510 및 530)은 기판재료(예컨대, 508) 내에 파묻혀질 수 있다. 센싱 요소(510)가 전기용량성 센싱 기준면(502)로부터 떨어진 거리(또는 심도)(506)는 센싱 요소(510)의 길이에 따라 변한다. 게다가, 센싱 요소(530)가 전기용량성 센싱 기준면(502)으로부터 떨어진 거리(또는 심도)(504)는 센싱 요소(530)의 길이에 따라 변한다.
도 5에 있어서, 센싱 요소들(510 및 530)의 전도성의 긴 조각은 맨더럴(520)에 대하여 꼬여 있기 때문에, 센싱 요소(510)의 위치에 의존하여, 그것과 맨더럴(520)은 센싱 요소(530)의 물체에 대한 전기용량성 커플링을 방해할 수 있다(역(逆)도 또한 같음)고 언급된다. 예를 들면, 만일 물체가 단면 5A-5A에서 기준면(502)에 가까이 위치된다면, 센싱 요소(510)와 맨더럴(520)은 센싱 요소(510)와 맨더럴(520)은 센싱 요소(530)와 물체 사이에 위치해 있기 때문에 센싱 요소(530)가 물체에 대해 구비할 전기용량성 커플링을 막을(또는 제한할) 것이다. 대안적으로, 만일 물체가 단면 5C-5C에서 기준면(502)에 가까이 위치된다면, 센싱 요소(530)와 맨더럴(520)은 센싱 요소(530)와 맨더럴(520)이 센싱 요소(510)와 물체 사이에 위치해 있기 때문에 센싱 요소(510)가 물체에 대해 구비할 전기용량성 커플링을 막을(또는 제한할) 것이다.
도 7A-7E는 본 발명의 실시예에 따라, 대표적인 전기용량성 센서 패턴(700a)의 더 나은 이해를 제공하기 위하여 결합형태로 기술된다. 상세하게는, 도 7A는 본 발명의 실시예에 따른 전기용량성 센서 패턴(700a)의 횡단면도이다. 게다가, 도 7B, 7C, 7D, 7E는 제각기 본 발명의 실시예에 따른 전기용량성 센서 패턴(700a)의 세로의 측단면도 700b, 700c, 700d, 및 700e이다.
센서 패턴(700a)은 터치패드, 그러나 그것에 한정되지 않는, 같은 2차원 전기용량성 센서 장치(예컨대, 100)의 일부로서 사용될 수 있는 센싱 요소들(706, 708, 710, 및 712)을 포함한다. 전기적으로 연결된 때, 센서 패턴(700a)은 실질적으로 교차하지 않고 평행한 트레이스들(또는 요소들)을 구비한 센서 패턴으로부터 포지션닝 정보를 제공한다. 포지션닝 정보는 센싱 요소 또는 요소들이 센싱 기준면(702)에 가까운 물체(예컨대, 사용자의 손가락, 탐침, 등등)를 탐지하는 것과 센싱 요소들(706, 708, 710 및 712) 위의 신호들의 비례하는 세기로부터 유도될 수 있다.
상세하게는, 전기용량성 센서 패턴(700a)은 물체(예컨대, 사용자의 손가락, 탐침, 기타 등등)가 거기에 접촉하거나 가까이 위치될 수 있는 실질적으로 매끄럽 고 평면의 전기용량성 센싱 기준면(702)을 구비한 절연 기판재료(704)를 포함할 수 있다. 기판(704)은 실질적으로 평행한 채널들(또는 홈들)(730, 732, 734 및 736)을 포함한다. 각각의 채널들(730, 732, 734 및 736)의 길이에 따라 기준면(702)으로부터의 거리(또는 심도)가 변하는 파동치는 파형면을 포함한다. 게다가, 채널들(730, 732, 734 및 736)은 세 가지 위상을 포함하여 수행될 수 있다. 그러나, 홈(730)의 길이에 따라, 기준면(702)으로부터의 그것의 거리는 실질적으로 일정하게 될 수 있다. 전도성 재료는 제각기 센싱 요소들(706, 708, 710 및 712)을 제조하기 위해 채널들(730, 732, 734 및 736) 내에 놓여질 수 있다. 그러므로, 센싱 요소들(710, 712 및 708)은 각각 도 7B, 7C 및 7D에서 보여지는 바와 같이 기준면(702)으로부터의 거리가 변하는 파형을 각각 포함할 수 있다. 센싱 회로소자(예컨대, 110)에 연결된 때, 센싱 요소들(또는 트레이스들)(708, 710 및 712)은 센싱 기준면(702)의 첫 번째 축(예컨대, X 축)에 대한 물체의 위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있고 반면에 센싱 요소(706)는 기준면(702)의 두 번째 축(예컨대, Y 축)에 대한 물체의 위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 두 번째 축은 첫 번째 축에 평행하지 않게(예컨대, 실질적으로 수직하게) 될 수도 있을 것이다.
도 7A-7E에 있어서, 전도성 재료는 각기 센싱 요소들(706, 708, 710 및 712)을 제조하기 위하여 채널들(730, 732, 734 및 736) 내에 놓여질 수 있다. 하나의 실시예에 있어서, 센싱 요소들(708, 710 및 712) 각각은 기판(704) 위에 배치될 수 있고, 여기에서 체널들(732, 734 및 736)의 가변 심도는 제각기 센싱 요소들(708, 710 및 712) 각각에 대한 특유한 심도(또는 거리) 프로파일을 규정한다. 전도성 재료의 내려놓기(deposition)는 광범위한 방법들(예컨대, 프린팅, 스프레잉, 페인팅, 기타 등등)로 실시될 수 있다. 센싱 요소들(706, 708, 710 및 712)은 어떤 하나의 전도성 재료의 내려놓기에 의해 형성될 수 있고 또는 블랙 크롬, 알루미늄, 티타늄, 기타 등등과, 그러나 그것에 한정되지 않는, 같은 전도성 재료들의 층들을 포함할 수도 있을 것이다. 비록 앞서 언급한 재료들은 특별하게 언급되었지만, 제각기 센싱 요소들(706, 708, 710 및 712)을 형성하기 위해 채널들(730, 732, 734 및 736)로 놓여질 수 있는 어떠한 전도성 재료도 사용될 수 있다고 이해된다.
센싱 요소들(또는 트레이스들)(708, 710 및 712)은 센싱 기준면(702)에 대하여 제각기 가변 심도들(722, 724 및 726)을 구비한다. 그러나, 센싱 요소(또는 트레이스)(706)는 센싱 기준면(702)에 대하여 실질적으로 일정한 심도(720)를 갖는다. 하나의 실시예에 따라, 센싱 요소들(708, 710 및 712)은 각각 다른 위상을 갖는, 기준면(702)으로부터 가변 심도(또는 거리)를 구비한 파형을 포함한다. 예를 들면, 본 실시예에 있어서, 만일 전도성 트레이스(708)의 파형이 실질적으로 sinθ 와 같다면, 그때 전도성 트레이스(710)의 파형은 실질적으로 sin(θ+120°) 와 같게 될 것이고, 반면에 전도성 트레이스(712)의 파형은 실질적으로 sin(θ+240°) 와 같게 될 것이다. 대안적으로, 센싱 요소(710)의 파형은 전도성 트레이스(708)의 파형으로부터 2π/3 라디안만큼 차감계산(또는 위상천이)될 수 있을 것이고 반면에 센싱 요소(712)의 파형은 전도성 트레이스(708)의 파형으로부터 4π/3 라디안만큼 차감계산(또는 위상천이)될 수 있을 것이다. 다른 실시예에 있어서, 센싱 요소(710)의 파형은 전도성 트레이스(708)의 파형으로부터 1/3 주기만큼 차감계산될 수 있을 것이고 반면에 센싱 요소(712)의 파형은 전도성 트레이스(708)의 파형으로부터 2/3 주기만큼 차감계산될 수 있을 것이다. 그러나, 센싱 요소들(708, 710 및 712)의 파형의 위상과 모양은 결코 본 실시예 또는 인용된 실시예들에 한정되지 않는다.
도 7A-7E에 있어서, 물체의 위치는 센싱 요소(708)에 상응하는 신호, 센싱 요소(710)에 상응하는 신호, 그리고 센싱 요소(712)에 상응하는 신호를 이용하여 결정될 수 있다고 이해된다. 센싱 요소들(708, 710 및 712)은 센싱 요소들(708, 710 및 712)을 따라 다른 위치에서 실질적으로 일정한 누적하는 출력신호를 제공할 수 있다. 센싱 요소들(708, 710 및 712)에 의해 출력된 신호들을 사용하여 센서 패턴(700a)의 길이에 관련된 물체의 위치(또는 장소)를 결정하기 위한 광범위한 방법들이 있다. 예를 들면, 센서 패턴(700a)의 길이에 관련된 물체의 위치(또는 장소)를 결정은 도 4 및 6을 참조하여 여기에서 기술된 것과 유사한 방법으로 수행될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
전기용량성 센서 패턴(700a)은 아래에 기술된 도 16의 공정(1600)을 이용하여, 또는 다른 공정들(예를 들면, 바랐던 심도 변화를 갖는 절연 재료를 규격화하는 것을 포함할 수도 있는 공정)에 의해 제조될 수도 있을 것이라는 것에 유의하 라.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 전기적 연결을 포함하는 대표적인 전기용량성 센서 패턴(800)의 평면도이다. 상세하게는, 센서 패턴(800)은 센싱 요소들(706, 708, 710 및 712)의 세트들을 4번 반복하는 것을 포함한다. 센싱 요소들(708, 710 및 712)은 각각 센싱 기준면(도시되지 않음)으로부터 가변 심도(또는 거리)를 가질 수 있고 반면에 센싱 요소(706)은 센싱 기준면으로부터 실질적으로 일정한 심도(또는 거리)를 가질 수 있다. 센싱 요소들(708, 710 및 712)은 세 가지 위상을 포함하는 파형들을 포함할 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
본 실시예에 있어서, 각각의 센싱 요소들(708)은 전기적 트레이스(810)와 연결되고, 각각의 센싱 요소들(710)은 트레이스(820)와 연결되고, 그리고 각각의 센싱 요소들(712)은 트레이스(830)와 연결된다. 그러나, 각각의 센시요소들(706)은 트레이스(840)와 독립하여 연결된다. 트레이스들(810, 820, 830 및 840)은 도 1의 트레이스들(104 및/또는 106)과 연결될 수 있다. 이 같은 방법으로 연결된 때, 센서 패턴(800)은 센싱 영역(108)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 센싱 요소들(708, 710 및 712)은 센서 패턴(800)과 관련된 물체(예컨대, 손가락, 탐침, 철필, 기타)의 x-위치, 또는 첫 번째 축 위치,를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 센싱 요소(706)는 센서 패턴(800)과 관련된 물체(예컨대, 손가락, 탐침, 철필, 기타)의 y-위치, 또는 두 번째 축 위치,를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 각각의 센싱 요소들(708, 710 및 712)은 센싱 회로소자(예컨대, 110)와 별개로 연결되고, 이 경우에 물체의 y-위치는 각 트레이스로부터 직접적으로 결정될 수 있다. 그러한 것으로서, 각 센싱 요소(706)는 센서 패턴(800)으로부터 배제될 수 있을 것이다. 만일 센싱 요소들의 수가 많다면 센서 패턴(800)의 각 트레이스들(708, 710 및 712)을 전기적으로 연결하는 방법은 하나 이상의 주문형반도체(ASIC)를 포함할 수도 있을 것이고, 반면에, 동일한 가변 심도와 위상을 갖는, 그때 y-위치를 결정하기 위해 중간 센싱 요소들(706)을 사용하는 모든 센싱 요소들을 서로 연결시키는 방법은 센싱 요소들의 많은 수가 단독 ASIC와 함께 사용되도록 허용한다.
도 8에 있어서, 센서 패턴(800)은 "상부"에서 보호 트레이스(guard trace)(850) 그리고 센서 패턴(800)의 "바닥"에서 보호 트레이스(852)를 가지고 또한 실시될 수 있고, 그것에 의하여 그들 가까이 위치된 "가장자리(edge)" 센싱 요소들을 센서 패턴(800) 내에 더 중심으로 위치해 있는 그 센싱 요소들과 유사한 방법으로 작동하도록 할 수 있다. 보호 트레이스들(850 및 852)은 본 발명의 실시예들에 따라 실질적으로 고정된 또는 일정한 포텐셜에서 전기적으로 구동되고, 접지되고 그리고/또는 유지될 수도 있을 것이다.
예를 들면, 도 8의 보호 트레이스들(850 및 852)은 제각기 트레이스들(854 및 856)을 경유하여 접지하도록 연결될 수도 있을 것이다: 이러한 방법에서, 보호 트레이스들(850 및 852)는 접지된 트레이스들로서 작용한다. 대안적으로, 보호 트레이스들(850 및 852)은 제각기 트레이스들(854 및 856)을 경유하여 일정한 포텐셜 신호에 연결될 수도 있을 것이다: 이러한 방법에서, 보호 트레이스들(850 및 852)는 일정한 포텐셜 트레이스들로서 작용한다. 보호 트레이스들(850 및 852)은 또한 제각기 트레이스들(854 및 856)을 경유하여 실제로 구동될 수도 있을 것이다: 이러한 방법에서, 보호 트레이스들(850 및 852)은 구동된 보호 트레이스들로서 작용한다. 보호 트레이스들(850 및 852)은 광범위한 방법으로 실시될 수 있을 것이라고 이해된다.
보호 트레이스들(850 및 852)에 유사한 하나 또는 그이상의 보호 트레이스들(또는 접지된 또는 고정된 포텐셜 트레이스들)은 또한 여기에서 기술된 어떤 센싱 패턴과 또는 그 일부로서 포함될 수도 있을 것이라는 것에 유의하라.
비록 도 8의 센서 패턴(800)은 센서 패턴(800)에 관련된 물체의 x-위치(예컨대, 첫째 축)를 결정하기 위하여 세 가지 센싱 요소들의 반복 세트를 사용하는 것을 나타내지만, 적절한 수학 관계식을 사용하여, 물체의 x-위치를 식별하기 위해 센싱 요소들의 다른 수가 사용될 수 있을 것이라고 이해되어야 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 센서 패턴(900)의 평면도이다. 센 서 패턴(900)은 센싱 요소들(708, 710 및 712)의 6번 반복된 패턴들을 포함한다. 상세하게는, 센싱 요소들(708, 710 및 712)은 센싱 기준면(도시되지 않음)으로부터 각각 가변 심도(또는 거리)를 구비할 수 있다. 센싱 요소들(708, 710 및 712)은 세 가지 위상을 구비하는 파형들을 포함할 수 있다. 센싱 요소들(708, 710 및 712)은 터치패드, 그러나 그것에 한정되지 않는, 같은 단일 층 전기용량성 센서 장치(예컨대, 100)의 일부로서 사용될 수 있다. 전기적으로 연결된 때, 센서 패턴(900)은 실질적으로 교차가 없는 평행 트레이스들(또는 센싱 요소들)을 갖는 2차원 포지션닝 정보를 제공할 수 있다. 센서 패턴(900)은 여기에서 기술된 것과 유사한 어떠한 방법으로도 사용될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
센싱 요소들(708, 710 및 712)의 6번 반복된 패턴들은 여기에서 언급된, 도 8의 센서 패턴(800)의 센싱 요소들(708, 710 및 712)에 유사한 어떤 방법으로도 작동할 수 있다.
도 10A 및 10B는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 전기용량성 센서 패턴(1000)의 측단면도이다. 상세하게는, 센서 패턴(1000)은 터치패드, 그러나 그것에 한정되지 않는, 같은 전기용량성 센서 장치(예컨대, 100)의 일부로서 사용될 수 있는 센싱 요소들(1020 및 1022)을 포함한다. 센싱 회로소자(예컨대, 110)와 전기적으로 연결된 때, 센서 패턴(1000)은 센싱 요소가 물체(예컨대, 사용자의 손가락, 탐침, 등등)를 탐지하는 것과 센싱 요소들(1020 및 1022) 위의 신호들의 비례하는 세기로부터 유도될 수 있는 포지션닝 정보를 제공한다.
각각의 센싱 요소들(1020 및 1022)은 실질적으로 그 길이에 따라 일정한 폭을 가질 수 있고 그리고 기준면(1002)의 첫 번째 축(예컨대, X 축)을 따라 전기용량성 센싱 기준면(1002)에 가까운 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성되어 있다. 상세하게는, 센싱 요소(1020)의 전기용량성 커플링은 전기용량성 센싱 기준면(1002)과 센싱 요소(1020)의 일부들 사이의 유전상수의 변화(variations)에 의하여 변할 수 있다. 게다가, 센싱 요소(1022)의 전기용량성 커플링은 전기용량성 센싱 기준면(1002)과 센싱 요소(1022)의 일부들 사이의 유전상수의 변화(variations)에 의하여 변할 수 있다. 센싱 요소(1020)용 유전상수에서의 변화는 센싱 요소(1022)용 유전상수에서의 변화와 다를 수 있다고 여겨진다. 그러므로, 센싱 요소들(1020 및 1022)은 각각 센싱 기준면(1002)으로부터 실질적으로 일정한 심도(또는 거리)를 갖을 수 있고, 반면 각각은 센싱 기준면(1002)에 가까운 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성될 수 있다.
도 10A 및 10B에 있어서, 센싱 요소들(1020 및 1022)의 각각의 길이는 첫 번째 축에 따라 향해질 수 있다. 센싱 요소들(1020 및 1022)은 전도성일 수 있고, 전기용량성 센싱 기준면(1002)의 첫 번째 축에 대한 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성되어 있다. 센싱 요소들(1020 및 1022)은 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 개별적으로 제공할 수 있다는 것에 유의하라.
센싱 요소들(1020 및 1022)의 각각은 첫 번째 축에 따라 실질적으로 직선인 긴 조각의 전도성 재료를 포함할 수 있다. 상세하게는, 도 10A에 있어서, 센싱 요소(1020)는 기판(1008) 위에 배치되고, 반면에 유전물질(1006)은 센싱 요소(1020) 위에 배치되고, 유전물질(1004)은 유전물질(1006) 위에 배치된다. 유전물질(1006)의 상부면은 전기용량성 센싱 기준면(1002)으로부터 점차적으로 기울어진다는 것에 유의하라. 유전물질(1004)이 유전물질(1006) 보다 더 낮은 유전상수를 구비하고 센싱 요소(1020)가 센싱 회로소자(예컨대, 110)에 연결된다고 주어지면, 센싱 요소(1020)는 오른쪽으로 가까운 때보다 전기용량성 센싱 기준면(1002)의 왼쪽에 가까운 물체에 대한 더 강한 전기용량성 커플링을 구비할 수 있다. 그러므로, 센싱 요소(1020)는 센싱 회로소자(예컨대, 110)와 연결된 때, 물체가 센싱 요소(1020)의 길이를 따라 움직임에 따라 센싱 기준면(1002)에 가까이 위치한 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비할 수 있다. 그러한 것으로서, 다른 신호 세기가 그 길이를 따라 각 장소 또는 위치에 연결된 센싱 요소(1020)에 의해 제공된다.
도 10B에 있어서, 센싱 요소(1022)는 기판(1008) 위에 배치되고, 반면에 유전물질(1010)은 센싱 요소(1022) 위에 배치되고, 유전물질(1012)은 유전물질(1010) 위에 배치된다. 유전물질(1010)의 상부면은 전기용량성 센싱 기준면(1002)으로부터 점차적으로 기울어진다는 것에 유의하라. 유전물질(1010)이 유전물질(1012) 보다 더 낮은 유전상수를 구비하고 센싱 요소(1022)가 센싱 회로소자(예컨대, 110)에 연 결된다고 주어지면, 센싱 요소(1022)는 오른쪽으로 가까운 때보다 전기용량성 센싱 기준면(1002)의 왼쪽에 가까운 물체에 대한 더 강한 전기용량성 커플링을 구비할 수 있다. 그러므로, 센싱 요소(1022)는 센싱 회로소자(예컨대, 110)와 연결된 때, 물체가 센싱 요소(1022)의 길이를 따라 움직임에 따라 센싱 기준면(1002)에 가까이 위치한 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비할 수 있다. 그러한 것으로서, 다른 신호 세기가 그 길이를 따라 각 장소 또는 위치에 연결된 센싱 요소(1022)에 의해 제공된다.
도 10A 및 10B에 있어서, 유전물질들(1004, 1006, 1010 및 1012)은 다른 유전상수들을 충족시킬 수 있다는 것에 유의하라. 그러한 것으로서, 센싱 요소들(1020 및 1022)이 센싱 회로소자(예컨대, 110)와 연결된 때, 센싱 기준면(1002)에 가까이 위치된 물체가 센싱 요소들(1020 및 1022)의 길이에 따라 움직임에 따라 그들에 의해 제공된 비례하는 세기 신호들은 독특할 수 있다. 그러므로, 센싱 회로소자는 전기용량성 센싱 기준면(1002)의 첫 번째 축에 대한 물체의 공간 위치를 확인할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 루프 전기용량성 센서 패턴(1100)의 평면도이다. 상세하게는, 센서 패턴(1100)은 세 가지 위상을 가지는 파형을 포함할 수 있는 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a)의 세 세트의 동심의 루프 패턴을 포함하고 있다. 센서 패턴(1100)은 터치패드, 그러나 그것에 한정되지 않 는, 같은 단일 층 전기용량성 센서 장치(예컨대, 100)의 일부로서 사용될 수 있다. 전기적으로 연결된 때, 센서 패턴(1100)은 교차하지 않고 가변 심도를 갖는 센싱 요소들을 갖는 연속적인 2차원 포지션닝 정보를 제공할 수 있다. 센서 패턴(1100)은 여기에서 기술된 것과 유사한 방법으로 사용될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
상세하게는, 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a) 각각은 센싱 기준면(도시되지 않음)으로부터 가변 심도(또는 거리)를 갖고 실질적으로 원형(또는 루프) 패턴을 형성한다. 루프패턴은 어떠한 폐쇄 루프 센서 패턴 형상(예컨대, 원, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 다각형, 래디얼 아크 센서 패턴, 곡선, 반원 센서 패턴, 및/또는 실질적으로 직선이 아니고 또는 비선형의 방식인 어떠한 센서 패턴)도 포함할 수도 있을 것이라는 것에 유의하라. 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a)은 2차원 공간에서 실질적으로 원형 패턴(예컨대, 루프)에 대한 물체의 각도 φ를 결정하기 위하여 서로서로 중첩되지 않도록 한다. 각도φ는 센서 패턴(1100)과 연결되는 임의 위치에 위치될 수 있는 기준(1102)에서 시작하는 것으로 언급된다. 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a)은 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a)에 따라 다른 위치들에서 실질적으로 일정한 누적되는 출력신호를 제공할 수 있다.
도 11에 있어서, 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a)은 각각 전도성 트레이스를 포함할 수 있다. 게다가, 각 세트의 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a)은 2차원 공간에서 루프에 대한 물체의 반지름 "R"을 결정하는 것에 사용될 수 있다.
센서 패턴(1100)의 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a) 각각은 전도성 커플링 트레이스들(예컨대, 104 및/또는 106)을 사용하는 센싱 회로소자(예컨대, 110)와 개별적으로 연결될 수 있다. 이러한 방법으로 연결된 때, 센서 패턴(1100)은 센싱 영역(예컨대, 108)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 이러한 방법으로 연결된 때, 센서 패턴(1100)은 각도φ와 반지름"R"에 따라 포지션닝 정보를 제공할 수 있다.
대안적으로, 센서 패턴(1100)의 모든 유사한 센싱 요소들(예컨대, 712a)은 도 8에서 나타난 바와 같이 함께 연결될 수 있고 전도성 커플링 트레이스(예컨대, 104 또는 106)를 사용하는 센싱 회로소자(예컨대, 110)와 연결될 수 있다. 이러한 방법으로 연결된 때, 센서 패턴(1100)은 포지션닝 정보를 각도φ, 그러나 반지름"R"이 아닌,에 상응하는 센싱 회로소자에 제공할 수 있다. 반지름"R"은 여기에서 기술된 것처럼, 두 번째 축 위치가 결정될 수 있는 방법과 유사한 어떠한 방법으로도 결정될 수 있다고 여겨진다.
센서 패턴(1100)은 본 실시예에서 나타난 것보다 센싱 요소들의 수를 많게 하거나 또는 적게하여 실시될 수 있다. 예를 들면, 센서 패턴(1100)은 단독세트의 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a)을 구비하여 실시될 수 있다. 대안적으로, 센서 패턴(1100)은 다수세트의 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a)을 구비하여 실시될 수 있다. 센서 패턴(1100)과 그 센싱 요소들은 여기에서 기술된 것과 유사한 어떠한 방법으로도 수행될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
도 11에 있어서, 센서 패턴(1100)의 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a)의 각 세트는 센서 패턴(1100)에 관하여 물체(예컨대, 사용자의 손가락, 탐침, 철필, 기타 등등)의 각도φ에 상응하는 포지션닝 정보를 제공하기 위하여 여기에 기술된 것과 유사한 어떤 방법으로도 작동할 수 있다. 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a)은 상기 전기용량성 센싱 기준면(도시되지 않음) 상의 곡선에 가까운 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 6을 참조하여 여기에서 기술된 것과 유사한 방법으로서, 한 세트의 센싱 요소들(708a, 710a 및 712a)과 결합된 신호들의 각 세트는 위상각θ를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일단 위상각θ가 결정되었다면, 그것은 기준(1102)에 대한 기하학적 위치 각φ로 변환될 수 있을 것이라는 것에 유의하라. 이러한 방법에서, 물체의 각도φ는 센서 패턴(1100)에 대하여 결정될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 루프 전기용량성 센서 패턴(1200)을 나타내고 있다. 상세하게는, 센서 패턴(1200)은 센싱 요소들(706b, 708b, 710b 및 712b)의 세 세트의 동심의 루프 패턴을 포함하고 있다. 센싱 요소들(708b, 710b 및 712b)은 센싱 기준면(도시되지 않음)으로부터 가변 심도(또는 거 리)를 각각 구비할 수 있고 반면에 센싱 요소(706b)는 기준면으로부터 실질적으로 일정한 심도를 구비할 수 있다는 것에 유의하라. 센싱 요소들(708b, 710b 및 712b)은 세 가지 위상들을 갖는 파형들을 포함할 수 있다. 센서 패턴(1200)은 터치패드, 그러나 그것에 한정되지 않는, 같은 단일 층 전기용량성 센서 장치(예컨대, 100)의 일부로서 사용될 수 있다. 전기적으로 연결된 때, 센서 패턴(1200)은 교차하지 않고 가변 심도를 갖는 센싱 요소들을 갖는 연속적인 2차원 포지션닝 정보를 제공할 수 있다. 센서 패턴(1200)은 여기에서 기술된 것과 유사한 어떠한 방법으로도 사용될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
상세하게는, 센싱 요소들(706b, 708b, 710b 및 712b)은 실질적으로 원형(또는 루프) 패턴을 형성한다. 루프패턴은 어떠한 폐쇄 루프 센서 패턴 형상(예컨대, 원, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 다각형, 래디얼 아크 센서 패턴, 곡선, 반원 센서 패턴, 및/또는 실질적으로 직선이 아닌 어떠한 센서 패턴)도 포함할 수도 있을 것이라는 것에 유의하라. 센싱 요소들(706b, 708b, 710b 및 712b)은 2차원 공간에서 실질적으로 원형 패턴(예컨대, 루프)에 대한 물체의 각도 φ와 반지름"R"을 결정하기 위하여 서로서로 중첩되지 않도록 한다. 각도φ는 센서 패턴(1100)과 연결되는 임의 위치에 위치될 수 있는 기준(1202)에서 시작한다. 센싱 요소들(708b, 710b 및 712b)은 센싱 요소들(708b, 710b 및 712b)에 따라 다른 위치들에서 실질적으로 일정할 수 있는 누적되는 출력신호를 제공한다.
도 12에 있어서, 센싱 요소들(706b, 708b, 710b 및 712b)은 각각 전도성 트레이스를 포함할 수 있다. 센서 패턴(1200)의 유사한 가변 심도 센싱 요소들(예컨대, 708b)는 도 8에서 나타낸 바와 같이, 함께 연결될 수 있고 전도성 커플링 트레이스(예컨대, 104 또는 106)를 사용하여 센싱 회로소자(예컨대, 110)와 연결될 수 있다. 이러한 방법으로 연결된 때, 센서 패턴(1200)은 각도φ, 그러나 반지름"R"이 아닌,에 상응하는 센싱 회로소자로 포지션닝 정보를 제공할 수 있다. 반지름"R"은 여기에서 기술된 것과 같이, 두 번째 축 위치가 결정될 수 있는 방법과 유사한 어떠한 방법으로도 센서들(706b)로부터 결정될 수 있다고 여겨진다.
센서 패턴(1200)은 본 실시예에서 나타낸 것보다 센싱 요소들의 수를 많게 하거나 또는 적게 하여 실시될 수 있다. 예를 들면, 센서 패턴(1200)은 단독세트의 센싱 요소들(706b, 708b, 710b 및 712b)을 구비하여 실시될 수 있다. 대안적으로, 센서 패턴(1200)은 다수세트의 센싱 요소들(706b, 708b, 710b 및 712b)을 구비하여 실시될 수 있다. 센서 패턴(1200)과 그 센싱 요소들은 여기에서 기술된 것과 유사한 어떠한 방법으로도 수행될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
도 12에 있어서, 센서 패턴(1200)의 센싱 요소들(706b, 708b, 710b 및 712b)의 각 세트는 센서 패턴(1200)에 관하여 물체(예컨대, 사용자의 손가락, 탐침, 철필, 기타 등등)의 각도φ에 상응하는 포지션닝 정보를 제공하기 위하여 여기에 기술된 것과 유사한 어떤 방법으로도 작동할 수 있다. 예를 들면, 도 6을 참조하여 여기에서 기술된 것과 유사한 방법으로서, 한 세트의 센싱 요소들(708b, 710b 및 712b)과 결합된 신호들의 각 세트는 위상각θ를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일단 위상각θ가 결정되었다면, 그것은 기준(1202)에 대한 기하학적 위치 각φ로 변환될 수 있을 것이라는 것에 유의하라. 이러한 방법에서, 물체의 각도φ는 센서 패턴(1200)에 대하여 결정될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 루프 전기용량성 센서 패턴(1300)의 평면도이다. 상세하게는, 센서 패턴(1300)은 센싱 요소들(708c, 710c 및 712c)의 세 세트의 동심의 루프 패턴을 포함하고 있다. 센싱 요소들(708c, 710c 및 712c)은 센싱 기준면(도시되지 않음)으로부터 가변 심도 또는 거리를 각각 구비할 수 있다. 센싱 요소들(708c, 710c 및 712c)은 세 가지 위상들을 갖는 파형들을 포함할 수 있다. 센서 패턴(1300)은 터치패드, 그러나 그것에 한정되지 않는, 같은 단일 층 전기용량성 센서 장치(예컨대, 100)의 일부로서 사용될 수 있다. 전기적으로 연결된 때, 센서 패턴(1300)은 교차하지 않고 가변 심도를 갖는 센싱 요소들을 갖는 연속적인 2차원 포지션닝 정보를 제공할 수 있다. 센서 패턴(1300)은 여기에서 기술된 것과 유사한 어떠한 방법으로도 사용될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
센서 패턴(1300)은 도 11의 센서 패턴(1100)과 유사한 어떤 방법으로도 작동할 수 있다는 것에 유의하라. 센서 패턴(1300)은 본 실시예에서 나타낸 것보다 센 싱 요소들의 수를 많게 하거나 또는 적게 하여 실시될 수 있다. 센서 패턴(1300)과 그 센싱 요소들은 여기에서 기술된 것과 유사한 어떠한 방법으로도 수행될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 루프 전기용량성 센서 패턴(1400)의 평면도이다. 상세하게는, 센서 패턴(1400)은 센싱 요소들(706d, 708d, 710d 및 712d)의 두 세트의 동심의 루프 패턴을 포함하고 있다. 센싱 요소들(708d, 710d 및 712d)은 센싱 기준면(도시되지 않음)으로부터 가변 심도 또는 거리를 각각 구비할 수 있고 반면에 센싱 요소(706d)는 기준면으로부터 실질적으로 일정한 심도 또는 거리를 구비할 수 있다. 센싱 요소들(708d, 710d 및 712d)은 세 가지 위상들의 파형들을 포함할 수 있다. 센싱 요소들(706d, 708d, 710d 및 712d)은 터치패드, 그러나 그것에 한정되지 않는, 같은 전기용량성 센서 장치(예컨대, 100)의 일부로서 사용될 수 있다. 전기적으로 연결된 때, 센서 패턴(1400)은 교차하지 않고 가변 심도를 갖는 센싱 요소들을 갖는 연속적인 2차원 포지션닝 정보를 제공할 수 있다. 센서 패턴(1400)은 여기에서 기술된 것과 유사한 어떠한 방법으로도 사용될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
센서 패턴(1400)은 센서 패턴들(도 11의 1100 및/또는 도 12의 1200)과 유사한 어떤 방법으로도 작동할 수 있다고 이해된다. 센서 패턴(1400)은 본 실시예에서 나타낸 것보다 센싱 요소들의 수를 많게 하거나 또는 적게 하여 실시될 수 있다. 센서 패턴(1400)과 그 센싱 요소들은 여기에서 기술된 것과 유사한 어떠한 방법으로도 수행될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 대표적인 "피쉬본(fishbone)" 전기용량성 센서 패턴(1500)의 평면도이다. 상세하게는, 센서 패턴(1500)은 터치패드, 그러나 그것에 한정되지 않는, 같은 전기용량성 센서 장치(예컨대, 100)의 일부로서 사용될 수 있는 한 세트의 센싱 요소들(708e, 710e 및 712e)을 포함하고 있다. 센싱 요소들(708e, 710e 및 712e)은 센싱 기준면(도시되지 않음)으로부터 가변 심도 또는 거리를 각각 구비할 수 있다는 것에 유의하라. 전기적으로 연결된 때, 센서 패턴(1500)은 교차하지 않고 실질적으로 평행한 트레이스들(또는 센싱 요소들)을 갖는 2차원 포지션닝 정보를 제공할 수 있다. 센서 패턴(1500)은 도 7A-7E, 8 및 9를 참조하여 여기에서 기술된 것과 유사한 어떠한 방법으로도 사용될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다. 더욱이, 센서 패턴(1500)은 여기에서 기술된 것과 유사한 어떤 방법으로도 사용될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
상세하게는, 센싱 요소(708e)는 서로 실질적으로 평행하고 센싱 요소(708e)의 첫 번째 축에 실질적으로 수직인 다수의 연장부(1502)를 포함할 수 있다. 센싱 요소(710e)는 서로 실질적으로 평행하고 센싱 요소(710e)의 첫 번째 축에 실질적으로 수직인 다수의 연장부(1504)를 포함할 수 있다. 센싱 요소(712e)는 서로 실질적으로 평행하고 센싱 요소(712e)의 첫 번째 축에 실질적으로 수직인 다수의 연장 부(1506)를 포함할 수 있다.
도 15에 있어서, 센싱 요소(708e)의 다수의 연장부(1502)는 센싱 요소(710e)의 다수의 연장부(1504)와 서로 맞물리게 될 수 있다. 더욱이, 센싱 요소(712e)의 다수의 연장부(1506)는 센싱 요소(710e)의 다수의 연장부(1504)와 서로 맞물리게 될 수 있다.
센싱 요소들(708e, 710e 및 712e)은 2차원 공간의 첫 번째 축에 따라 센서 패턴(1500)에 관하여 물체(예컨대, 사용자의 손가락, 탐침, 철필, 기타 등등)의 첫 번째 위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 게다가, 센싱 요소들(708e, 710e 및 712e)의 반복된 세트(도시되지 않음)는 2차원 공간의 첫 번째 축과 두 번째 축에 따라 센서 패턴(1500)에 관하여 물체의 첫 번째 및 두 번째 위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있고, 여기에서 두 번째 축은 실질적으로 첫 번째 축에 평행하지 않는다(또는 실질적으로 수직이다).
도 15에 있어서, 센서 패턴(1500)은 도 7A-7E의 센서 패턴들(700a-700e)과 유사한 어떤 방법으로도 작동할 수 있다. 게다가, 센서 패턴(1500)은 본 실시예에서 나타낸 것보다 센싱 요소들의 수를 많게 하거나 또는 적게 하여 실시될 수 있다. 센서 패턴(1500)과 그 센싱 요소들은 여기에서 기술된 것과 유사한 어떠한 방법으로도 수행될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따라 전기용량성 센싱 기준면에 가까운 전도성 물체와 전도성 트레이스 사이의 위치-가변 전기용량성 커플링을 설치하기(establishing) 위한 방법(1600)의 흐름도이다. 비록 특정한 실시들이 방법(1600)으로 개시되지만, 그러한 실시들은 대표적이다. 즉, 방법(1600)은 도 16에 의해 설명되는 실시들 모두를 포함하지 못할 수 있을 것이다. 대안적으로, 방법(1600)은 다양한 다른 실시들 및/또는 도 16에 의해 나타낸 실시들의 변동들을 포함할 수도 있을 것이다.
상세하게는, 다수의 채널 패턴들은 기판에 제공(또는 형성)될 수 있다. 채널 패턴들은 심도가 변하는 것에 유의하라. 전도성 재료는 첫 번째 센싱 요소와 두 번째 센싱 요소를 형성하기 위해 채널 패턴들 상에 놓여질 수 있다. 첫 번째 센싱 요소와 두 번째 센싱 요소는 전도성이고 실질적으로 첫 번째 방향에 따라 놓여있을 수 있다. 게다가, 첫 번째 센싱 요소와 두 번째 센싱 요소 각각은 첫 번째 방향에 따른 첫 번째 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성될 수 있다.
도 16의 운용단계(1610)에서, 가변 심도를 갖는 다수의 채널(또는 홈) 패턴들은 기판에 제공(또는 형성)될 수 있다. 기판은 광범위한 방법으로 실시될 수 있다고 이해된다. 예를 들면, 기판은 플라스틱 또는 크리스탈 재료를 포함하도록 실시될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다. 게다가, 기판은 정보 디스플레이장치 또 는 휴대용 계산장치(computing device)의 구성요소로서 실시될 수 있다. 예를 들면, 기판은 정보 디스플레이장치 또는 휴대용 계산장치의 전방 커버 또는 케이싱의 일부로서 실시될 수 있다. 채널 패턴들은 파형들 또는 파형들의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 채널 패턴들은 하나 또는 그 이상의 사인파형들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 채널 패턴들은 사인파형의 하나 또는 그 이상의 일부를 포함할 수 있다.
도 16의 운용단계(1620)에서, 전도성 재료는 전도성이고 실질적으로 첫 번째 방향에 따라 놓여있는 첫 번째 센싱 요소와 두 번째 센싱 요소를 형성하기 위하여 채널(또는 홈) 패턴들 상에 놓여질 수 있다. 두개 이상의 센싱 요소들이 운용단계(1620)에서 형성될 수 있다는 것에 유의하라. 첫 번째 센싱 요소와 두 번째 센싱 요소 각각은 첫 번째 방향에 따른 첫 번째 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성될 수 있다. 첫 번째 방향은 다양한 방법으로 실시될 수 있다는 것에 유의하라. 예를 들면, 첫 번째 방향은 실질적으로 선형일 수 있다. 대안적으로, 첫 번째 방향은 비선형일 수 있다. 첫 번째와 두 번째 센싱 요소들은 광범위한 방법으로 실시될 수 있다. 예를 들면, 첫 번째 센싱 요소는 첫 번째 파형을 포함할 수 있고 반면에 두 번째 센싱 요소는 두 번째 파형을 포함할 수 있다. 게다가, 첫 번째 파형과 두 번째 파형은 다르거나 또는 유사할 수 있다. 첫 번째 파형과 두 번째 파형은 각각 하나 또는 그 이상의 사인파형들 또는 사인파형의 일부를 포함할 수 있다. 더욱이, 첫 번째 파형과 두 번째 파형은 각각 다른 위상을 가질 수 있다. 첫 번째 센 싱 요소와 두 번째 센싱 요소는 루프 또는 곡선의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
도 16의 운용단계(1630)에서, 첫 번째 센싱 요소는 재료(material)로 되메워질 수 있다. 두 번째 센싱 요소도 또한 운용단계(1630)에서 재료로 되메워질 수도 있다는 것을 유의하라. 재료 되메우기는 광범위한 방법으로 실시될 수 있음에 유의하라. 예를 들면, 재료는 기판을 형성하는 재료, 절연재료, 및/또는 전기차단재료로서 실시될 수 있으나, 그것에 한정되지 않는다. 이러한 임의의 되메우기 재료는 하나 또는 그 이상의 센싱 요소들에게 물리적 보호를 제공할 수 있다. 게다가, 되메우기 재료는 전기차단을 제공함으로써 하나 또는 그 이상의 센싱 요소들이 기판의 양쪽 대신에, 기판의 바랐던 기준 센싱면 상에 커패시턴스를 맞출 수 있도록 한다. 더욱이, 되메우기 재료는 소정의 환경에서 바람직할 수도 있는 기판에 부드러운 뒷면을 제공할 수 있다.
도 16에 나타낸 방법으로 전기용량성 센서 패턴들 제조함으로써, 단지 단일 층의 전도성 재료가 사용되고, 센싱 요소들에 있어서 교차가 없기 때문에 실패비율은 줄어들 수 있다. 게다가, 전기용량성 센서 패턴은 채널 패턴들을 랩탑 컴퓨터 또는 다른 전자장치의 케이스로 몰딩함으로써 그리고 채널 패턴들 상에 전도성 재료를 놓아둠(또는 프린팅 또는 스프레잉)으로써 매우 값싸게 제조될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 센서 패턴들은 잡음비 관계에 대한 신호(signal to noise ratio concerns)를 야기하지 않는다는 것에 유의하라.
본 발명의 특정한 실시예들의 앞선 설명들은 예시와 설명의 목적으로 제시되었다. 그들은 소모적인 것이라거나 본 발명을 개시된 정확한 형상으로 제한하는 것으로 의도되지 않고, 그리고 자명하게 많은 변경들과 변화들이 상기 지적에 비추어서 가능하게 된다. 실시예들은 본 발명의 원리와 그 실제적인 적용을 바람직하게 설명하기 위하여 기술되고 선택되었고, 그리하여 당해 기술분야에서 숙련된 사람들이 고려된 실제적인 용도에 적합한 것으로서 다양한 변경들을 가지고 다양한 실시예들과 본 발명을 바람직하게 활용할 수 있도록 한다. 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구항들과 그들의 균등물들에 의해 한정되어야 하는 것으로 의도된다.
본 발명의 실시예에 따른 센서 패턴들은 잡음비 관계에 대한 신호를 야기하지 않는다.
본 발명에 따른 방법으로 전기용량성 센서 패턴을 제조함으로써, 단지 단일 층의 전도성 재료가 사용되고 센싱 요소들에 있어서 교차가 없기 때문에, 실패비율은 줄어들 수 있다. 게다가, 전기용량성 센서 패턴은 채널 패턴들을 랩탑 컴퓨터 또는 다른 전자장치의 케이스로 몰딩함으로써 그리고 채널 패턴들 상에 전도성 재료를 놓음(또는 프린팅 또는 스프레잉)으로써 매우 값싸게 제조될 수 있을 것이다.

Claims (45)

  1. 첫 번째 길이에 따라 첫 번째 실질적으로 일정한 폭을 구비한 그리고 전기용량성 센싱 기준면의 첫 번째 축에 따라 상기 첫 번째 길이를 따라 물체가 움직이는 상기 전기용량성 센싱 기준면에 가까운 물체에 대한 첫 번째 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성된 첫 번째 센싱 요소, 여기에서 상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 첫 번째 길이는 상기 첫 번째 축에 따라 향하고 있고, 여기에서 상기 첫 번째 센싱 요소의 상기 첫 번째 가변 전기용량성 커플링은 첫 번째 파형을 포함하며; 그리고
    상기 첫 번째 축에 따라 향하고 있는 두 번째 길이에 따라 두 번째 실질적으로 일정한 폭을 구비한 그리고 상기 첫 번째 축에 따라 상기 두 번째 길이를 따라 물체가 움직이는 상기 전기용량성 센싱 기준면에 가까운 상기 물체에 대한 두 번째 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성된 두 번째 센싱 요소, 여기에서 상기 두 번째 센싱 요소의 상기 두 번째 가변 전기용량성 커플링은 상기 첫 번째 파형에 대한 값에 의해 위상 편이된(shifted) 두 번째 파형을 포함하며, 여기에서 상기 첫 번째 센싱 요소와 상기 두 번째 센싱 요소는 전도성이고, 상기 전기용량성 센싱 기준면의 상기 첫 번째 축에 대한 상기 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성됨;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기용량성 센싱장치는,
    상기 첫 번째 축에 따라 향하고 있는 그 길이에 따라 실질적으로 일정한 폭을 구비한 그리고 상기 첫 번째 축에 따라 상기 전기용량성 센싱 기준면에 가까운 상기 물체에 대한 가변 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성된 세 번째 센싱 요소, 여기에서 상기 세 번째 센싱 요소는 상기 전기용량성 센싱 기준면의 상기 첫 번째 축에 대한 상기 물체의 공간 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성됨;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 첫 번째 센싱 요소와 결합된 상기 전기용량성 커플링은 상기 전기용량성 기준면에 대한 상기 첫 번째 센싱 요소의 일부들의 가변 거리에 의하여 변하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
  4. 전기용량성 센싱 기준면에 대한 첫 번째 가변 심도를 구비한 첫 번째 센싱 요소로, 상기 첫 번째 가변 심도는 첫 번째 파형을 포함하며;
    상기 첫 번째 센싱 요소에 실질적으로 평행한, 그리고 상기 전기용량성 센싱 기준면에 대한 두 번째 가변 심도를 구비한 두 번째 센싱 요소로, 상기 두 번째 가변 심도는 상기 첫 번째 파형에 대한 값에 의해 위상 편이된 두 번째 파형을 포함하며; 그리고
    상기 첫 번째 센싱 요소에 실질적으로 평행한, 그리고 상기 전기용량성 센싱 기준면에 대한 세 번째 가변 심도를 구비한 세 번째 센싱 요소를 포함하되,
    여기에서 상기 첫 번째 센싱 요소, 상기 두 번째 센싱 요소, 및 상기 세 번째 센싱 요소는 상기 전기용량성 센싱 기준면의 첫 번째 축에 따라 상기 전기용량성 기준면에 가까운 물체의 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성되고, 상기 세 번째 가변 심도는 상기 첫 번째 센싱 요소, 상기 두 번째 센싱 요소 및 상기 세 번째 센싱 요소가 세 개의 서로 다른 위상들의 파형들을 포함하도록 상기 첫 번째 파형에 대한 두 번째 값에 의해 위상 편이된 세 번째 파형을 포함하며,
    여기에서 상기 첫 번째 센싱 요소의 부분들은 상기 첫 번째 축에 따라 가변되는, 상기 물체에 대한 첫 번째 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성되며,
    여기에서 상기 두 번째 센싱 요소의 부분들은 상기 첫 번째 축에 따라 가변되는, 상기 물체에 대한 두 번째 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성되고,
    여기에서 상기 세 번째 센싱 요소의 부분들은 상기 첫 번째 축에 따라 가변되는, 상기 물체에 대한 세 번째 전기용량성 커플링을 구비하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센싱 요소 각각은 기판 위에 배치되고, 여기에서 상기 기판의 일 측면은 가변 심도들의 채널들을 포함하고, 상기 가변 심도들은 상기 센싱 요소들 각각에 대한 특유한 심도 프로파일을 규정하는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 첫 번째 센싱 요소와 상기 두 번째 센싱 요소 중 적어도 하나는 상기 첫 번째 축에 실질적으로 수직하는 상기 두 번째 축에 따라 두 번째 위치를 결정하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 전기용량성 센싱 장치.
  7. 전기용량성 센싱 기준면에 가까운 전도성 물체와 전도성 트레이스 사이에 위치-가변 전기용량성 커플링을 설치하기 위한 방법에 있어서,
    기판에 심도가 변하는 다수의 채널 패턴을 제공하는 단계;
    첫 번째 센싱 요소와 두 번째 센싱 요소를 형성하기 위해 상기 채널 패턴들 상에 전도성 재료를 두는 단계. 여기에서 상기 첫 번째 센싱 요소와 두 번째 센싱 요소는 전도성이고 실질적으로 첫 번째 방향에 따라 놓여있고, 상기 첫 번째 센싱 요소와 두 번째 센싱 요소 각각은 상기 첫 번째 방향에 따른 첫 번째 위치에 상응하는 정보를 제공하기 위해 형성됨;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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