KR101166890B1 - 센서 장치 - Google Patents

Abstract

사용자 입력 수단을 지니는 전기 장치용 센서 장치는 센서를 포함한다. 센서는 사용자 입력 수단 영역에서 전기장을 생성하고 전기장에서 변화를 검출할 수 있다. 센서 장치는 또한 전도성 웹을 포함한다. 전도성 웹은 생성된 전기장의 볼륨에 초점을 맞추기 위해 센서와 사용자 입력 수단의 외부 표면 사이에 배치된다.

Description

센서 장치{Sensor Arrangement}

본 발명은 사용자 입력부를 지닌 전기 장치에서 센서 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 센서 장치를 포함하는 전기 장치, 사용자 입력 수단, 사용자 인터페이스 및 방법에 관한 것이다.

전기 장치의 사용자 입력부는 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
사용자 입력을 감지하는 한 가지 방법은 전기장을 생성시켜, 사용자로 인한 전기장의 변형을 감지하는 것이다.
전기장은 예를 들어 터치스크린 영역과 연관될 수 있다. 예를 들어 사용자의 손가락과 같이 일부 객체가 터치스크린에 닿는 지점에 따라 변형이 발생 될 수 있다. 따라서 변형정보를 파악함으로써 터치된 지점을 결정할 수 있다.
이러한 전기장을 생성시키고 모니터링 하기 위해 여러가지 센서 기술들이 사용될 수 있다. 이들은 예를 들어 용량성 검출기 또는 저항-용량성 검출기에 기초할 수 있다.
용량성 검출기는 적어도 하나의 전도성 판(plate)을 포함하고, 전도성 판은 적어도 하나의 다른 전도성판 또는 객체와 커패시턴스(capacitance)를 형성한다. 순수(pure) 용량성 검출기와 함께, 전기장이 야기되고, 사용자로 인한 전기장 교란 정도는 예를 들어 모니터링 되는 지점의 네 곳의 코너에서 네 개의 커패시터(capacitor)의 커패시턴스 값들을 모니터링함으로써 검출될 수 있다. 커패시턴스 값들은 검출기의 인접 주변에 어떤 객체가 있는지 여부를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 용량성 검출기 주변 그라운딩(grounding)은 근접한 곳 내의 다른 커패시턴스들로 인한 간섭을 줄이고 용량성 검출기 측면의 상호작용을 제한하기 위해 사용될 수 있다.
저항성-용량성(Resistive-capacitive) 검출기는 전기적으로 동종 또는 비-동종인 저항소자로서, 예를 들면 1-5 kOhm의 평방 저항이다. 이는 예를 들어 흑연 페이퍼로 구성되거나 또는 전도성의, 투명한 ITO(indium tin oxide)와 함께 플라스틱 포일로 구성될 수 있다. 저항성-용량성 검출기로, 다시 전기장은 야기될 수 있다. 하지만, 이 경우, 위치 계산시 다양한 저항이 사용될 수 있다. 저항의 변화는 전기 전류가 변화함에 따라 검출될 수 있다. 저항성-용량성 검출기는 예를 들어 슬라이더들, 터치패드들, 키패드들을 파악하기 위해 사용될 수 있다.
자유 대기에서 전기장 변형에 기초한 사용자 입력 기술들은 낮은 가격과 확실한 방식으로 구현될 수 있다. 하지만, 변형을 검출하는 것이 상대적으로 민감하여, 기술의 사용이 제한적이다.
전기장 세기는 모니터링 되는 지역에 걸쳐 균등하게 배포되지 않는다. 따라서, 민감성과 해상도는 필드의 다른 지역마다 상이하고, 이로 인해 센서를 정확한 위치를 계산하도록 조정하는 것이 어렵게 된다. 또한, 센 소스에 기초한 전기장은 더 멀리 도달하게 되고 필드의 전기력 선들이 휘어지게 된다. 따라서, 객체는 모니터링되는 지역의 원하는 지점에 다가갈 때 이미 필드를 변형시키게 되고, 신호는 근접도가 증가할수록 천천히 변하게 될 것이다. 이로 인해 터치를 검출하기 위해 스레쉬홀드 레벨을 설정하는 것이 어려워진다. 또한, 손가락의 크기와 장갑의 크기가 다를 경우 센서의 스레쉬홀드 값을 설정해야 할 필요에 놓이게 된다.
이러한 문제점들은 또한 대형 저항성-용량성 검출기와 같은 단일의 대형 센서가 키패드에서 여러 키들에 사용되는 경우와 관련되어 있다. 자유장(free field)은 변형이 검출된 것에 기초하여 사용자가 누르는 키를 결정하기 위해 사용되는 알고리듬과 얽혀있다. 따라서, 사용자가 키를 누르는 동작에 집중하지 않은 경우, 잘못된 키가 표시되게 되어 키패드의 사용을 현저히 낮추게 된다.

본 발명은 전기장의 변형을 검출에 기초하는 사용자 입력 장치의 사용을 활성화 시키기 위한 것을 목적으로 한다.
사용자 입력 수단을 구비한 전기 장치용 센서 장치가 제안된다. 센서 장치는 상기 사용자 입력 수단 영역 내에 전기장을 생성하고 상기 전기장의 에너지 변화를 검출할 수 있는 센서; 및 상기 센서와 상기 사용자 입력 수단의 외부 표면 사이에 배치되는 전도성 웹;을 포함한다.
또한, 이러한 센서장치와 사용자 입력 수단을 포함하는 전기 장치가 제안된다.
또한, 전기 장치용 사용자 입력 수단이 제안된다. 사용자 입력 수단은 상기 사용자 입력 수단의 외부 표면을 제공하는 부품(component)을 포함한다. 사용자 입력 수단은 또한 사용자 입력 수단 영역에서 전기장을 생성하고 상기 전기장의 에너지 변화를 검출할 수 있는 센서를 포함한다. 사용자 입력 수단은 또한 상기 센서와 상기 사용자 입력 수단의 상기 외부 표면 사이에 배치되는 전도성 웹을 포함한다.
마지막으로, 전기 장치 내에 센서를 배치하는 방법을 포함하는 방법이 제시된다. 상기 전기장치의 센서는 전기장을 생성하고 상기 전기장의 에너지 변화를 검출할 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 센서가 생성한 전기장이 상기 사용자 입력 수단 영역에서 생성되도록 상기 전기 장치 내에 사용자 입력 수단의 외부 표면을 제공하는 부품을 배치하는 배치단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 센서와 상기 사용자 입력 수단의 외부 표면 사이에 전도성 웹을 배치하는 배치단계를 포함한다.
사용자 입력 수단은 단순한 입력 수단에만 제한되는 것이 아님을 유의하여야 한다. 이들은 또한 예를 들어 입출력 기능을 제공하는 일반적인 사용자 인터페이스일 수 있다.
본 발명은 전기장에 배치된 전도성 구성요소(component)에 의해 변경될 수 있는 전기장을 고려하는 것에서 부터 시작된다. 따라서 전도성 웹은 센서 위에 제공되지만 센서와 접촉하지는 않는다. 이러한 전도성 웹은 주지된 방식으로 영속적으로 전기장 침투를 변경시킨다. 전도성 웹은 따라서 필드(field) 변조부로서 이용된다. 이는 센서와 인접한 곳 내의 전기장을 압축하고 센서의 민감성을 선형화하기에 적합하다.
본 발명의 이점은 사용자 입력 검출의 정확성을 증대시키고 전기장에서 검출되는 변화량에 대한 계산을 덜 복작하게 한다는 것이다.
결과적으로, 튼튼하고 저가의 센서들을 구현하기가 쉬우므로 이용도가 증가된다.
센서는 전기장을 생성하고 사용자 입력 검출을 위한 베이시스로 이 전기장의 변형, 예를 들어 에너지 변화,을 계산할 수 있는 유형이면 어느 것이든 될 수 있다. 센서는 예를 들어 기존의 저항성-용량성 검출기이거나 또는 기존의 용량성 검출기일 수 있다.
예를 들어, 저항성-용량성 검출기의 경우, 전도성 웹을 사용함으로써 원하는 대로 야기된 전기장을 형성할 수 있다. 예를 들어, 터치패드의 표면에 투영되는 Caresian 좌표 시스템에서 배치를 위한 x-y 배치에서 터치패드용 검출 민감도는 선형으로 만들어 질 수 있다. 검출 민감도는 터치패드 표면에서 거리가 멀어지는 방향을 나타내는 z-방향에서 객체에서 검출기까지 측정된 거리에 대한 의존도를 나타낸다. 또한, z-방향에서 조절된 민감도는 사라질 수 있다.
예를 들어, 용량성 검출기의 경우, 전도성 웹을 사용하는 것은 특히 교정(calibration)을 간략화 할 수 있다.
센서 배치는 다양한 사용자 입력 수단 유형을 통해 사용자가 입력하는데 적합하다. 입력 수단은 예를 들어 하나 또는 복수 개의 터치패드, 터치스크린, 슬라이더 및 키패드를 포함한다. 입력 수단이 슬라이더를 포함하는 경우, 슬라이더는 선형(line)으로 형성될 수 있지만, 예를 들어 원형, S-커브 또는 C-커브의 형태와 같은 다른 형태로도 제작될 수 있음을 유의하여야 한다.
예를 들어 터치-스크린과 키패드와 같은 경우 두 명 이상의 사용자 입력 수단에서 단일 센서가 사용되는 경우 특히 장치의 가격을 낮출 수 있다. 이 경우, 센서는 전기 장치의 복수의 사용자 입력 수단에서 전기장을 생성시키고, 각각의 전도성 웹은 각각의 사용자 입력 수단의 외부 표면과 각각 관련된 센서 부분 사이에 배치된다.
슬라이더의 경우,터치패드와 터치스크린 등의 경우, 본 발명은 이용도를 높여 상당히 이용하도록 전체 입력 영역에 대해 동일하게 잘 조절된 적합한 민감도를 제공하도록 제작된다.
키패드 또는 키보드 애플리케이션에서, 전도성 웹은 다른 키들의 검출 영역을 분리하도록 배치될 수 있고 그에 따라 키들 서로로 부터 키들을 보호한다. 변조된 전도성 웹을 키 영역들 간에 허용될 수 없는 신호 영역들을 생성한 이점을 이용하는 적합한 센서 알고리듬과 결합하여 잘못된 입력 가능성과 그로 인한 여러 에러 관련작업들을 낮출 수 있다.
전도성 웹은 격자의 형태를 지니지만, 입력 수단에 따라 다른 적합한 방식으로 제작될 수 도 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 전도성 웹은 접지된다. 전기장 압축 정도와 그에 따라 획득된 해상도는 그 후 웹에서 사용되는 물질의 저항을 변경함으로써, 웹의 피치를 변경함으로써, 그리고 또한 적합한 접지 저항을 선택함으로써 조절될 수 있다. 다른 방법으로 또는 부가적인 방법으로, 적용된 전압에 적합한 값을 선택함으로써 웹에 전압을 가하거나 전기장을 변경시키는 것도 가능할 수 있다. 전기장을 조절하기 위하여 접지 저항만을 이용하는 것은 상대적으로 가격이 낮아지는 이점을 지닌다. 컨덕티브 웹에 가해지는 변형을 조절하는 또 다른 이점은 센서와 전도성 웹간의 거리를 조절하는 것이고, 선택적으로 비균일 방식으로도 가능하다.
전도성 웹은 다른 물질들로 구성될 수 있다. 이는 예를 들어 메탈 와이어들이나 또는 탄소 필라멘트들로 구성될 수 있다. 또한, 전도성 플라스틱, 전도성 메탈 세라믹 또는 전도성 합성물질로 만들어질 수 있다. ITO 는 투명한 전도성 코딩 형태로 전도성 웹을 구현하는데 사용될 수 있다. 전도성 웹은 전도성 잉크로 균일하게 제작될 수 있다.
전도성 웹은 사용자 입력 수단의 부품으로 통합될 수 있다. 사용자 입력 수단 부품은 외부 표면을 제공한다. 터치스크린의 경우, 예를 들어 전기 장치의 디스플레이부의 쉴드(shield) 윈도우에 통합될 수 있고, 터치패드 또는 슬라이더의 경우 전기장치 커버의 일 부분으로 통합될 수 있다. 또 다른 일 실시예로서, 사용자 입력 수단의 외부 표면을 제공하는 사용자 입력 수단의 부품의 내부 표면에 배치될 수 있다. 내부 표면은 외부 표면에서 떨어져 바라보고 있으면 전기 장치 내부에 배치되는 표면이다. 이 대안적인 실시예에서, 전도성 웹은 예를 들어 쉴드 윈도우의 내부 표면 상의 부품에 예를 들어 전도성 잉크로 출력될 수 있다.
센서가 터치스크린용으로 사용되는 경우, 디스플레이에 표시되는 사용자 뷰(view)는 방해받아서는 안된다. 따라서, 전도성 웹은 사용자에게 보여져서는 안 된다. 이를 위해, 웹의 연결부들은 사람눈이 볼 수 있는 것보다 훨씬 더 가늘어야 한다. 또 다른 실시예로서, 전도성 웹은 투명 물질로 제작될 수 있다. 센서가 키패드용으로 사용되는 경우, 전도성 웹의 시각성은 두드러지게 문제가 되지는 않을 것이다.
센서 배치 또는 사용자 입력 수단 또는 전기 장치는 또한 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 사용자 입력 수단에 사용자가 터치한 지점을 결정하기 위해 전기장의 변화를 계산한다. 센서는 프로세서에 직접적으로 끝단이 연결될 수 있거나 또는 일부 매개적 측정 회로를 통해 프로세서로 전기장에서 검출된 변화에 대해 미리 가공된 정보를 제공할 수 있다.
전도성 웹은 또한 부가 센서로도 기능을 수행할 수 있다. 이는 이 끝단에 직접적으로 연결되거나 또는 일부 매개적 측정회로를 통해 프로세서에 연결될 수 있다. 이러한 접근 방식은 주요 센서의 측정 결과를 정제하고 정당성을 확인할 수 있도록 한다.
본 발명은 전기장을 생성하고 사용자 입력을 검출하기 위해 전기장 변형을 검출하는 적어도 하나의 센서를 지니는 전기 장치에서 이용될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1 은 저항성-용량성 검출기를 이용하는 종래 센서 장치가 초래하는 전기장을 도시한 개략도이다.

도 2 는 저항성-용량성 검출기 및 그로 인한 전기장을 이용하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센서 장치의 개략도이다.

도 3 은 용량성 검출기를 이용하는 종래 센서 장치가 초래하는 전기장을 도시한 개략도이다.

도 4 는 용량성 검출기 및 그로 인한 전기장을 이용하는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 센서 장치의 개략도이다.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 장치의 개략도이다.

도 6 은 도 5의 전기 장치를 생성하는 방법의 바람직한 일 실시예를 도시한 흐름도이다.

도 7 은 본 발명의 추가적인 실시예에 따라 전기 장치의 개략도를 도시한다.

도 1 은 기존의 센서 장치(1)와 센서 장치(1)로 인해 초래되는 전기장을 나타낸 개략도이다.
센서 장치(1)는 센서로서 저항성-용량성 검출기를 포함한다. 저항성-용량성 검출기는 예를 들어 터치스크린용 저항 필름(11)을 포함할 수 있다. 바람직하게, 이는 슬라이더에 대한 와이어 또는 와이어들이 될 수 있다.
AC 전압이 저항 필름(11)에 걸려서 주지된 전기장이 발생된다. 전압은 원하는 구현 형태에 따라 저항 필름(11)의 한 코너, 여러 코너 또는 모든 코너에 걸릴 수 있다. 전압을 모든 코너에 적용시키는 것이 계산을 간략화 하므로 가장 구현이 용이하다.
와이어(12)는 저항 필름(11)을 측정회로(도시 안 됨)에 연결한다. 예를 들어 사용자가 터치스크린 또는 슬라이더에 접촉하는 이유로 전기장이 교란된 경우, 전류가 저항 필름(11)과 손가락 사이의 용량성-용량성(capacitive-capacitive) 연결을 통해 저항 필름(11)에서 사용자 신체로 흘러간다. 그로 인해 손가락은 측정 회로의 임피던스를 변화시키고, 이는 측정회로에 기록될 수 있다. 이는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있는, 임피던스와 임피던스 변화를 측정하는 방법의 여러가지 방법들이다.
저항 필름(11)으로 생성된 전기장의 전기력선(20)은 균등하게 배치되거나 휘어지지 않은 채 멀리까지 도달하는 것을 볼 수 있다. 이러한 모든 특성으로 인해 저항성-용량성 검출기(1)의 이용이 줄어들게 된다.
도 2 는 터치된 지점을 더 잘 검출할 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 장치(2)를 도시한 개념도이다.
센서 장치(2)는 저항 필름(11)을 포함하는 저항성-용량성 검출기를 다시 포함한다. 저항성-용량성 검출기는 도 1 의 경우와 동일할 수 있다.
또한, 터치스크린 또는 슬라이더의 스크린일 수 있는 패널(13)이 도시된다. 이러한 패널 역시 도 1의 센서 장치(1)에도 나타낼 수 있다. 패널(13)은 저항 필름(11)과 동일 편명상에서 가까운 거리에 배치된다. 하지만, 저항 필름(11)과 패널(13) 간의 거리 역시 조절을 위한 목적으로도 사용될 수 있고, 이 범위에서, 거리는 또한 검출기의 다른 부분들에서 다를 수 있음을 유의하여야 한다.
도 1 의 센서 장치(1)와 달리, 매우 얇은, 전도성 메탈 와이어들의 격자가 저항 필름(resistor film,11)을 마주보고 있는 패널(13)의 측면에 적용된다. 전도성 웹(14)은 평면도(top view)에서 센서 장치(2) 위에 부가로 표시된다.
패널(13)이 터치스크린의 패널인 경우, 와이어들의 두께는 사람 눈의 해상도보다 상당히 낮아야 한다. 대안적으로, 와이어들은 이상에서 언급한 ITO 또는 다른 물질들 중 하나와 같은 전도성의 투명 물질로 구성될 수 있다.
전도성 웹(14)은 또한 패널(13) 이내에 통합될 수 있음을 유의하여야 한다. 또한, 메탈 와이어들 대신, 탄소 필라멘트들로 구성될 수 있다. 또한, 전도성 잉크와 함께 패널에 프린트될 수도 있다.
전도성 웹(14)은 접지(grounding) 저항(16)을 통해 그라운드(15)에 연결된다. 접지된 전도성 웹(14)으로 인해, 저항 필름(11)이 야기한 전기장은 전기력선(force lines,21)으로 표시된 바와 같이 격자의 눈들(eyes) 주변에 몰리게 된다. 와이어(12)를 통해 기록된 전기장 교란은 어떤 경우든지 이제는 저항 필름(11)의 제한된 지역과- 즉 전도성 웹(14)의 특정 교차지점(17)- 명확하게 연관될 수 있다. 또한, 전도성 웹(14)이 현저한 힘을 지닌 패널(13)을 넘어서까지 전기장이 도달되는 것을 막음으로써, 패널(13)까지 거리에서는 객체들에 대한 센서 장치(2)의 민감도가 줄어들게 된다.
전기장에 적용되는 변형의 자세한 특징들은 전도성 웹(14)의 피치, 즉, 전도성 웹(14)의 메쉬 눈들(mesh eyes)(18)의 크기, 전도성 웹(14)의 와이어들의 저항 및 접지 저항(16)의 값을 조정함으로써 조율할 수 있다. 전도성 웹(14)의 피치는 특히 저항성-용량성 검출기의 x-y 위치로부터 및 z-거리로부터의 민감도에 대한 의존도를 결정한다.
도 3 은 기존 센서 장치(3) 및 이러한 센서 장치(3)로 인해 초래되는 전기장을 나타내는 개략도이다.
센서 장치(3)는 용량성 검출기를 센서로 포함한다. 용량성 검출기는 서로 적당한 기울기를 지닌 채 떨어지게 배치된 두 개의 판들(31)을 포함한다. 용량성 검출기는 예를 들어 터치스크린의 검출기일 수 있고, 판들(31)은 터치스크린의 양쪽 테두리에 배치될 수 있다. '+' 및 '-'로 표시된 극성을 지닌 두 개의 와이어들(32)을 통해 두 개의 판들(31)에 전압이 걸리고, 이들 간에 알려진 전기장이 형성된다. 예를 들어 사용자가 터치스크린을 터치하는 경우와 같이 전기장이 교란될 때, 이는 용량의 변화로 기록될 수 있다.
용량성 검출기는 단순한 기하학을 지니고, 이러한 용량성 검출기는 비선형이다. 이는 전기장의 전기력선(40)이 균일하게 배치되거나 휘어지지 않은 채 다시 멀리까지 도달하는 것으로부터 알 수 있다. 그 결과, 해상도와 민감도 역시 상당히 비-선형이 된다. 이는 용량성 검출기 사용을 상당히 낮추게 된다.
도 4 는 터치 지점을 보다 잘 검출할 수 있는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 센서 장치(4)를 나타내는 개략도이다.
센서 장치(4)는 두 개의 판들(31)을 포함하는 용량성 검출기를 다시 포함한다. 용량성 검출기는 도 3의 경우와 동일할 수 있다.
또한, 터치스크린의 스크린일 수 있는 패널(33)이 도시되었다. 이러한 패널은 또한 도 3의 센서 장치(3)에도 도시될 수 있다. 패널(33)은 용량성 검출기의 판들(31) 위쪽에 짧은 거리에 배치된다.
도 3 의 센서 장치(3)와 대조적으로, 매우 얇고, 전도성 메탈 와이어들의 전도성 웹(34)이 용량성 검출기를 마주보고 있는 패널(33)의 측면에 적용된다. 전도성 웹(34)은 도 2의 일 실시예에 도시된 바와 같은 다양한 기술들을 이용하여 다른 전도성 물질들로 만들어 질 수 있다. 전도성 웹(34)은 접지 저항(도시 안 됨)을 통해 그라운드에 다시 연결된다.
전도성 웹(34)으로 인해, 용량성 검출기의 판들(31)은 전기장을 유발하고, 그에 따라 용량성 검출기의 검출량은 특정 메쉬에 인접한 곳에 몰리게 된다.
전기장 교란은 어느것이던지 이제는 용량성 검출기의 제한된 지역, 즉 전도성 웹(34)의 특정 교차지역과 연관된 지역과 연관된다.
자세한 변경 특징들은 전도성 웹(34)의 피치, 전도성 웹(34)의 와이어들의 저항 및 접지 저항값을 조정함으로써 다시 조절될 수 있다. 따라서, 검출기 민감도는 다른 용도들에 따라 적합하게 설정될 수 있다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 장치(50)의 개략도를 도시한다.
일 실시예로서, 전기 장치(50)는 휴대용 단말기일 수 있다. 휴대용 단말기(50)는 패널(51)과 키패드(52)를 포함한다. 패널(51)은 장치(50)의 디스플레이의 차폐 윈도우이고, 터치 스크린에 속한다. 패널(51)상에서, 어느 지점에서든지 연속적으로 터치가 검출될 것이다. 키패드(52)에서는, 단지 각각의 키가 터치된 지점만이 검출될 것이다.
단일 저항성-용량성 검출기는 패널(51) 또는 키패드(52)를 통해 사용자 입력을 검출하는데 사용된다.
보다 구체적으로, 저항 필름(53)은 패널(51)에 가깝게 거리를 조정하는 방식으로 배치된다. 저항 필름(53)은 저항(54)을 통해 컨덕터들(56)로 상호 연결된 저항들의 직렬 연결에 연결된다. 직렬 연결(56)의 두 저항들 사이의 각 컨덕터(56)는 키패드(52)의 다른 키(57)와 연관되고 그 밑에 배치된다. 저항 필름(53), 저항(54) 및 저항(55)들의 직렬 연결은 단일 저항성-용량성 센서에 속한다. 이러한 단일 검출기(53-55)로 인해, 장치(50)의 단가가 감소된다.
저항들(55)의 직렬 연결에서 마지막 저항은, 마지막으로, 단일 증폭기(58)를 통해 프로세서(59)에 직접적으로 또는 측정회로(미 도시)를 통해 연결된다.
키들(57)이 다른 것 옆에 하나 표시되는 동안, 키들은 실질적으로 공통 키패드에서와 같이 복수 개의 열들로 배치된다.
패널(51)은 접지 저항(62)을 통해 그라운드(63)에 연결된 전도성 웹(61)을 포함한다. 도 2에서 관련하여 기술된 바와 같이, 전도성 웹(61)은 패널(51)에 통합되거나 또는 저항(53)을 바라보는 패널(51)의 표면상에 배치될 수 있다. 또한, 충격 흡수기가 패널(51)의 표면상에 박판으로 씌워질 수 있다.
추가 전도성 웹(64)이 직렬 연결된 저항들(55) 위쪽에 그리고 키패드(52)의 아래쪽 또는 내부에 배치된다. 이 전도성 웹(64)도 그라운드(63)에 동일하게 연결된다. 전도성 웹(64)의 와이어들은 전도성 웹(61)의 와이어들이 얇아야 하는 만큼 얇을 필요는 없다. 왜냐하면, 이들은 키패드(52)의 아래나 내부에 있으므로 보이지 않기 때문이다. 이들은 장치(50)의 두께를 증가시키기 위해 편평해야만 하지만, 이들의 넓이는 키들을 적당히 분리하기 위해 키들 간의 전체 공간을 채울 수 있어야 한다.
저항(53)은 도 2와 관련하여 기술한 바와 같이 접지된 전도성 웹(61)이 변형시킨 알려진 전기장을 생성하고, 저항들(55)은 이에 대응하는 방식으로 접지된 전도성 웹(61)이 변형시킨 알려진 전기장을 생성한다. 저항들(53-55)을 통해 호송된 전류는 신호 증폭기(58)에서 증폭되고 프로세서(59)에서 값이 구해진다. 접지된 전도성 웹들(61, 64)에 따라, 프로세서(59)는 전기장들의 교란이 검출될 때, 패널(51)상의 어느 지점에서의 터치와 키패드들(57)상의 어느 지점에서 터치 사이를 구분하도록 쉽게 조정될 수 있다. 선택적으로, 신호 증폭기(58)에 연결된 측정 회로는 전류를 미리 처리하여 대응되는 측정 결과값을 가능하게는 디지털 형태로도 추가적인 계산 수행을 위해 프로세서(59)에 제공할 수 있다.
기존의 키패드 애플리케이션들에서, 저항들은 키들 영역에 배치되었다. 이러한 저항들이 컨덕터들로 대체되고, 저항들이 제안된 전도성 웹에 연결되지 않은 채 전도성 웹 아래에 배치될 경우, 센서의 해상도는 전적으로 다른 키들을 분리하기 위해 사용될 것이다. 이 경우, 센서 다이내믹이 제대로 사용되고 있으므로, 단일 센서(53-55)를 지닌 이용도가 높은 터치-민감형 패널(51)과 키패드(52)를 구현하는 것이 가능하다. 터치-민감형 패널(51) 영역들에서, 저항 필름(53)은 적합한 피치를 지닌 전도성 웹(61)을 통해 "보여진다". 하지만, 키패드(52) 영역 내에서, 다른 것에서 키들(57)을 구분하는 저항(55)들은 전도성 웹 아래에 있고, 컨덕터(56)는 키 위치들에서 "보여진다".
도 6 은 도 5의 전기 장치(50)를 제작하기 위한 일 실시 과정을 도시한 흐름도이다.
준비 단계로서, 전도성 웹은 외부 표면을 제공하는 사용자 인터페이스의 구성요소(component)와 결합 된다(71). 예를 들어, 터치스크린용 패널(51)은 제 1 통합 전도성 웹(61)을 포함하도록 제작되고 제 2 통합 전도성 웹(64)은 이용가능한 키패드(52) 상에 프린트된다. 전도성 웹들(61, 64)은 원하는 필드 변경에 적합하게 제작된다. 접지 저항(62)은 전도성 웹들(61,64) 중 하나 또는 전부에 연결될 수 있다. 접지 저항(62)의 값은 원하는 필드 변경에 적합하게 선택된다.
또한, 센서는, 예를 들어 추가적인 저항(54, 55)들의 직렬연결과 저항 필름(53)을 결합함으로써 조립된다(72). 센서는 증폭기(58)에 연결되고 별도의 측정 회로에도 연결이 가능하다.
조립된 센서는 이제 프로세서(59)를 포함하는 전기 장치(50)에서 이미 조립되어 있는 기존의 구성요소들에 부가되어 전기 장치(50) 내에 배치된다(73). 센서는 증폭기(58) 또는 측정 회로의 출력이 프로세서(59)에 연결되도록 배치된다.
외부 표면을 제공하는 사용자 인터페이스의 준비된 구성은 그 후 센서 위에(on top of) 배치된다(74). 전도성 웹들(61, 64)은 이미 조립된 구성성분들에 의해 제공되는 접지 터미널(63)에 직접적으로 또는 제공된 접지 저항(62)을 통해 연결되도록 배치된다.
본 발명에 따른 전기 장치의 추가 실시예에서, 전기장을 공간적으로 변조하기 위해 사용되는 전도성 웹은 제 2 검출기로서 부가적으로 이용된다. 이러한 실시예의 예가 도 7에 도시되었다.
도 7 은 사용자 인터페이스(81)를 지닌 전기 장치(80)를 도시한다. 사용자 인터페이스(81)는 사용자 인터페이스(81)의 외부 표면을 제공하는 구성성분(82)을 포함한다. 외부 표면을 제공하는 구성성분(82)은 예를 들어 키패드일 수 있다. 이는 전도성 웹(83)과 함께 제공된다. 전도성 웹(83)은 측정 회로(84) 및 접지 저항(85)을 통해 그라운드(86)에 연결된다. 사용자 입력 수단(81)은 추가로 키패드(82) 밑에 배치되는 용량성 검출기(87)를 포함한다. 용량성 검출기(87)도 동일하게 측정 회로(88)에 연결된다.
두 개의 측정 회로(84, 88) 출력은 사용자 인터페이스(81)의 내부나 외부에 있을 수 있는 프로세서(89)에 연결된다. 프로세서(89)는 예를 들어 전기 장치(80)의 일반적인 프로세서(89)일 수 있다.
용량성 검출기(87)가 키패드(82) 영역에서 전기장을 생성하고, 사용자가 이 전기장을 교란시킬 때, 이는 용량성 검출기(87)와 연관된 측정 회로(88) 측의 한쪽 손과 전도성 웹(83)과 연관된 측정 회로(84)쪽은 다른쪽 손에서 검출된다. 측정 회로(84)에서 정보와 측정 회로(88)에서 정보를 결합함으로써, 프로세서(89)는 특히, 버튼들을 포함하는 사용자 인터페이스의 경우 사용자 입력을 추가로 명확히 구별할 수 있다. 따라서, 이러한 접근 방식으로 전기 장치(80)의 컨텍스트 인식이 개선될 수 있고, 용량성 센서(87)와 연관된 측정 회로(88)에서 불명료한 입력은 거부될 수 있다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
또한, 본 발명에 보다 더 충실하도록 하기 위해서, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자 수준의 변경이나 변형이 있을 수 있음을 명기하는 바이다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 모든 구성요소들 및/또는 본 발명의 개념 내에서 실질적으로 동일한 결과를 얻기 위해 동일한 기능을 수행하는 방법 단계들은 모두 조합이 가능하다는 것을 명시한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (35)

1. 센서 장치로서(sensor arrangement),

   전기 장치의 사용자 입력 장치 영역 내에 전기장을 생성하고 상기 전기장의 에너지 변화를 검출할 수 있도록 구현되는 센서; 및

   상기 센서와 상기 사용자 입력 장치의 외부 표면 사이에 배치되는 전도성 웹;을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서는 저항성-용량성 센서인 것을 특징으로 하는 센서장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서는 용량성 센서인 것을 특징으로 하는 센서장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 센서장치는

   터치패드;

   터치스크린;

   슬라이더; 및

   키패드; 중 적어도 하나를 포함하는 사용자 입력 장치를 통해 사용자 입력을 구현할 수 있도록 구현되는 것을 특징으로 하는 센서장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 전도성 웹은 접지되는 것을 특징으로 하는 센서장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 웹은

   메탈 와이어들;

   금속 산화물(ITO, indium tin oxide);

   탄소 필라멘트들;

   전도성 플라스틱;및

   전도성 잉크;중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 센서장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 전도성 웹은 투명한 것을 특징으로 하는 센서장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 웹은

   상기 외부 표면을 제공하는 상기 사용자 입력 장치의 구성요소에 통합되거나; 그리고

   상기 외부 표면을 제공하는 상기 사용자 입력 장치의 구성요소의 내부 표면에 배치되고, 이 경우 상기 구성요소의 내부표면은 상기 구성요소의 상기 외부표면과 떨어져 마주보고 있도록 배치되는 것 중 하나인 것을 특징으로 하는 센서장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서는 전기 장치의 복수의 사용자 입력 장치들 영역에서 전기장을 생성하고, 이 경우 각각의 전도성 웹은 상기 사용자 입력 장치들 각각의 외부 표면과 상기 센서에서 각각의 연관된 부분 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    사용자가 터치한 지점을 결정하기 위해 상기 전기장에서 변화를 계산하도록 구현되는 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 프로세서는 상기 센서 및 상기 전도성 웹 중 적어도 하나와 링크되는 것을 특징으로 하는 센서장치.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 센서는

    저항들의 직렬 연결에 연결되고, 상기 저항들은 컨덕터들에 의해 상호 연결되어 있고, 상기 컨덕터들은 키패드의 키들과 연관되고 그 밑에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서장치.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 웹은 추가 센서를 형성하기 위해 측정 회로를 통해 프로세서에 연결되도록 구현되는 것을 특징으로 하는 센서장치.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 장치의 상기 사용자 입력 장치의 또 다른 영역 내에 전기장을 생성하고 상기 전기장의 에너지 변화를 검출할 수 있도록 구현되는 추가 센서를 포함하고, 상기 전도성 웹은 상기 추가 센서와 상기 사용자 입력 장치의 외부 표면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서장치.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 웹은

    제 1 연장 전도성 인터코넥트들 중 제 1의 복수의 제1 연장 전도성 인터코넥트들과 제 2 연장 전도성 인터코넥트들 중 제 2의 복수의 제2 연장 전도성 인터코넥트들을 포함하고, 상기 제 1 연장 전도성 인터코넥트들 중 제 1의 복수의 제1 연장 전도성 인터코넥트들 각각은 상기 제 2 연장 전도성 인터코넥트들 중 제 2의 복수의 제2 연장 전도성 인터코넥트들과 상호연결되며, 상기 제 1 연장 전도성 인터코넥트들 중 제 1의 복수의 제1 연장 전도성 인터코넥트들과 상기 제 2 연장 전도성 인터코넥트들 중 제 2의 복수의 제2 연장 전도성 인터코넥트들은 제 3 복수의 오프닝들(opening)을 정의하고, 상기 제 3 복수의 오프닝들 각각은 인접한 제 1 연장 전도성 인터코넥트들의 쌍의 부분들과 인접한 제 2 연결 전도성 인터코넥트들의 쌍의 부분들과 상호연결되는 것을 특징으로 하는 센서장치.
16. 전기 장치용 사용자 입력 장치로서, 상기 사용자 입력 장치는

    상기 사용자 입력 장치의 외부 표면을 제공하는 부품(component);

    상기 사용자 입력 장치 영역에서 전기장을 생성하고 상기 전기장의 에너지 변화를 검출할 수 있는 센서;및

    상기 센서와 상기 사용자 입력 장치의 외부 표면 사이에 배치되는 전도성 웹;을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 입력 장치.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 전도성 웹은

    상기 사용자 입력 장치의 상기 외부 표면을 제공하는 상기 부품에 통합되거나; 그리고

    상기 사용자 입력 장치의 상기 외부 표면을 제공하는 상기 부품의 내부 표면에 배치되고, 이 경우 상기 부품의 내부표면은 상기 사용자 입력 장치의 외부표면과 떨어져 마주보고 있도록 배치되는 것;중 하나인 것을 특징으로 하는 사용자 입력 장치.
18. 전기 장치용 사용자 인터페이스로서, 상기 사용자 입력 인터페이스는

    상기 사용자 인터페이스의 외부 표면을 제공하는 부품;

    상기 사용자 인터페이스 영역에서 전기장을 생성하고 상기 전기장의 에너지 변화를 검출할 수 있도록 구현되는 센서; 및

    상기 센서와 상기 사용자 인터페이스의 상기 외부표면 사이에 배치되는 전도성 웹;을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 인터페이스.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 전도성 웹은

    상기 사용자 인터페이스의 상기 외부 표면을 제공하는 상기 부품에 통합되거나; 그리고

    상기 사용자 인터페이스의 상기 외부 표면을 제공하는 상기 부품의 내부 표면에 배치되고, 이 경우 상기 부품의 내부표면은 상기 사용자 인터페이스의 상기 외부표면과 떨어져 마주보고 있도록 배치되는 것;중 하나인 것을 특징으로 하는 사용자 인터페이스.
20. 사용자 입력 장치 및 센서 장치를 포함하는 전기 장치로서, 상기 센서 장치는

    상기 사용자 입력 장치 영역에서 전기장을 생성하고 상기 전기장의 에너지 변화를 검출할 수 있도록 구현되는 센서; 및

    상기 센서와 상기 사용자 입력 장치의 외부표면 사이에 배치되는 전도성 웹;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
21. 전기 장치 내에 센서를 배치하는 단계로서, 상기 전기장치의 센서는 전기장을 생성하고 상기 전기장의 에너지 변화를 검출할 수 있도록 구현되는, 배치단계;

    상기 전기 장치 내에 사용자 입력 장치의 외부 표면을 제공하는 부품을 배치하여 상기 센서가 생성한 전기장이 상기 사용자 입력 장치 영역에서 생성되는, 배치단계; 및

    상기 센서와 상기 사용자 입력 장치의 외부 표면 사이에 전도성 웹을 배치하는 배치단계;를 포함하는 방법.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 센서를 직렬 연결된 저항들에 연결하는 단계를 더 포함하고, 상기 저항들은 컨덕터들에 의해 상호 연결되고, 상기 컨덕터들은 키패드의 키들과 연관되고 그 밑에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제 21 항에 있어서, 상기 전도성 웹을 추가 센서를 형성하기 위해 측정 회로를 통해 프로세서에 연결하는 단계;를 더 포함하는 방법.
24. 제 21 항에 있어서, 상기 전기 장치의 상기 사용자 입력 장치의 또 다른 영역 내에 전기장을 생성하고 상기 전기장의 에너지 변화를 검출할 수 있도록 구현되는 추가 센서를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 전도성 웹은 상기 추가 센서와 상기 사용자 입력 장치의 외부 표면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 삭제
26. 제 1 항에 따른 센서 장치와 상기 사용자 입력 장치를 포함하는 장치.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 사용자 입력 장치는

    상기 사용자 입력 장치의 외부 표면을 제공하는 구성요소를 포함하는 장치.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 전도성 웹은

    상기 외부 표면을 제공하는 상기 사용자 입력 장치의 구성요소에 통합되거나; 그리고

    상기 사용자 입력 장치의 상기 외부 표면을 제공하는 상기 구성요소의 내부 표면에 배치되고, 이 경우 상기 구성요소의 내부표면은 상기 사용자 입력 장치의 상기 외부표면과 떨어져 마주보고 있도록 배치되는 것 중 하나인 장치.
29. 제 26 항에 있어서, 사용자 인터페이스를 포함하고,

    상기 사용자 인터페이스는 상기 사용자 입력 장치를 포함하는 장치.
30. 제 26 항에 있어서, 상기 장치는 휴대용 단말기인 장치.
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제
34. 삭제
35. 삭제

Images