KR101226354B1 - 공유 전극 패턴 전계 효과 센서 및 이를 구비한 조이스틱 - Google Patents

공유 전극 패턴 전계 효과 센서 및 이를 구비한 조이스틱 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치에 관한 것이다. 이 장치는, 이격된 제1 및 제2 전극 패턴들을 포함하며, 각 패턴은 내부 전극과 외부 전극을 구비한다. 내부 전극은 일차 감지 영역을 정의하는 일차부 및 적어도 하나의 이차부를 포함한다. 적어도 2개의 패턴의 이차부들은 인접하여 배치되며, 이차 감지 영역들을 정의한다. 펄스 발생 회로 및 검출 회로는 각 패턴에 전기적으로 결합된다. 일차 감지 영역에 가깝게 물체가 존재함으로써 하나의 검출 회로가 기동된다. 이차 감지 영역에 가깝게 물체가 존재함으로써 2개의 검출 회로가 기동된다. 검출 회로들로 통신하는 컨트롤러는 검출 회로들의 기동을 감지한다. 바람직한 일실시예에서, 이 장치는 항법 제어 장치이다. 터치 센서 전계 효과 신호들을 처리하는 방법도 개시한다.
공유 전극 패턴, 터치 센서, 감지 영역, 항법 제어 장치

Description

공유 전극 패턴 전계 효과 센서 및 이를 구비한 조이스틱{SHARED ELECTRODE PATTERN FIELD EFFECT SENSOR AND JOYSTICK THEREWITH}
관련 기술에 대한 상호 참조
본 출원은, 2004년 12월 23일자로 제출한 미국 특허 가출원번호 60/638,200 및 60/638,197의 명세서를 참고로 포함하며 그 우선권을 주장한다. 또한, 본 출원은, 2005년 12월 22일자로 제출한 미국 특허 출원번호 11/315,719의 명세서를 참고로 포함한다.
본 발명은 공유 전극 패턴을 이용하는 전계 효과 터치 센서 장치에 관한 것이다.
컴퓨터 소프트웨어와 함께 사용되는 조이스틱과 같은 항법 제어 장치는 당해 기술에 알려져 있다. 종래의 조이스틱은, X- 및 Y-축 데이터를 생성하는 전자기계적 스위치를 기동하도록 고정점에 대하여 피봇팅되는 사용자 위치지정(user-positioned) 액추에이터 핸들을 구비하는 하우징을 포함할 수 있다. 일부 조이스틱에서는, 스프링을 이용하여 액추에이터 핸들을 중심 위치로 복귀시킬 수 있다. 이러한 종래의 조이스틱에서는, 전형적으로 하우징에서 액추에이터 핸들이 연장되 는 일부 유형의 개구부를 필요로 한다. 스위치 자체에서의 개구부뿐만 아니라 그 개구부로 인해 먼지, 물, 다른 오염물이 하우징으로 유입되어 스위치 내부가 막힐 수 있다. 소정의 환경에서는 개구부를 통과할 수 있는 상당량의 오염물을 함유하고 있어서, 부품에 단락이나 손상을 야기하게 된다. 게다가, 전자기계적 스위치는, 기계적 장치가 이동부를 구비하는 것과 같은 자신의 성질로 인해 마모, 기계 고장, 및 느린 반응 시간의 영향을 받는다.
기계적 스위치에 대한 다양한 대체안이 당해 기술에 알려져 있으며, 예를 들어, 광학 인코더, 스위치 어레이, 압전 트랜듀서, 유도 결합 장치, 자석 장치가 있다. 그러나, 조이스틱에 이러한 부품들을 통합하는 것은 소비자 지향 데이터 입력 응용을 위해 비용 효율적이라고 증명되지 않았다. 게다가, 이러한 부품들은 액추에이터 움직임을 과도하게 제한할 수 있어서, 사용자의 느낌을 열화시킨다.
전계 효과 터치 센서는 많은 응용에 대하여 특별한 이점을 갖는 것으로 증명되었다. 이러한 전계 효과 터치 센서는, Caldwell의 미국 특허번호 제5,594,222호 및 제6,320,282호에 개시되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 그러나, 알려져 있는 터치 센서에서는 감지점마다 하나의 전극 패턴을 이용한다. 게다가, 미국 특허번호 제632,282호에 개시된 전계 효과 센서는, 전극 패턴마다 하나의 집적 제어 회로도 필요로 하고, 이에 따라 감지점마다 하나의 집적 제어 회로를 필요로 한다. 이처럼, 이러한 설계들은 비용 효율적이지 못하며 또는 항법 제어 장치나 슬라이드 제어 장치와 같은 많은 감지점을 필요로 하는 일부 장치들과 함께 사용시 실용적이지 못하다.
전계 효과 센서 응용에 있어서 집적 제어 회로들 및 전극 패턴들의 수를 줄이고, 이에 따라 부품 비용 및 제조 비용을 줄이고 신뢰성을 개선하는 장치가 필요하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공유 전극 패턴 전계 효과 센서의 평면도이다.
도 2는 도 1의 장치의 센서 기판 상의 구성요소들 간의 전기적 접속을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 장치에서 선분 3-3을 따라 절취하여 화살표 방향에서 본 단면도로서, 파선은 전기 선속을 나타낸다.
도 4는 제2 실시예에 따른 공유 전극 패턴 전계 효과 센서 장치의 평면도이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 공유 전극 패턴 전계 효과 센서 장치의 평면도이다.
도 6은 제4 실시예에 따른 공유 전극 패턴 전계 효과 센서 장치의 평면도이다.
도 7은 도 6의 장치의 센서 기판 상의 구성요소들 간의 전기적 접속을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 제5 실시예에 따른 공유 전극 패턴 전계 효과 센서 장치의 평면도이다.
도 9는 도 8의 장치의 센서 기판 상의 구성요소들 간의 전기적 접속을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 제5 실시예에 따른 내부 전극의 평면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 공유 전극 패턴 전계 효과 센서 장치(10)의 바람직한 제1 실시예를 도시한다. 이 장치(10)는 유전 기판(12) 상에 배치된 제1 및 제2 도전성 전극 패턴들(14, 16)을 포함한다.
각 전극 패턴은 대응 펄스 발생 회로 및 대응 검출 회로에 전기적으로 결합된다. 바람직하게, 펄스 발생 및 검출 회로들은 대응 전극 패턴들(14, 16) 근처의 기판(12) 상에 배치되는 집적 제어 회로들(18, 20)로서 구현된다. 컨트롤러(C)는 각 검출 회로로부터 출력 신호를 수신하지만, 기판(12) 상에 배치될 필요는 없다. 특정 응용에 따라, 기판(12)은 단단하거나 유연할 수 있으며, 대략 균일한 두께 또는 오목부나 함몰부를 포함하는 가변되는 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 유리 기판(12)은 약 1.1mm 내지 약 5mm의 두께를 가질 수 있다. 폴리머 기판(12)은 1mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 기판(12)의 두께는, 세기가 추가로 필요한 곳에서 더욱 두꺼운 기판을 이용할 수 있는 것처럼 특정 응용에 따라 가변될 수 있다. 게다가, 기판(12)은 센서 장치(10)가 비평면 형상에 맞춰야 하는 응용에서 사용되도록 유연성 재료로 제조될 수 있다. 바람직하게, 기판(12)에는 전극 패턴들(14, 16) 및 대응 감지 영역들 근처에 관통부가 없으며, 이에 따라 기판(12)의 일면 상에 존재하는 오염물이 기판(12)의 다른 일면으로 쉽게 이동하지 않는다.
각 전극 패턴(14, 16)은 바람직하게 내부 전극(22)과 내부 전극(22)을 부분적으로 둘러싸는 외부 전극(24)을 구비한다. 각 내부 전극(22)은 점선(26)으로 나타낸 바와 같이 일차 감지 영역을 정의한다. 전극 패턴(14)의 내부 전극(22)의 일부분은 전극 패턴(16)의 내부 전극(22)의 일부분에 인접한다. 전극 패턴들(14, 16)의 내부 전극들(22)의 인접하는 부분들은 점선(28)으로 나타낸 바와 같이 이차 감지 영역을 정의한다. 바람직하게, 외부 전극(24)은 인접하는 전극 패턴들(14, 16)의 내부 전극들(22) 간의 영역 내로 연장되지 않는다. 전극 패턴들(14, 16)의 내부 전극들(22)은, 이차 감지 영역(28)이 인접하는 패턴들(14, 16)의 각 일차 감지 영역(26)의 일부분에 부분적으로 중첩되도록 배열되고 이격된다.
내부 전극들(22)은 도 1에서 대략 직사각형으로 외부 전극들(24)은 선형 세그먼트들을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 내부 및 외부 전극들(22, 24)에 대하여 다른 외형을 이용하여도 된다. 그러나, 내부 전극(22)의 도전성 물질 표면 영역은 외부 전극(24)의 도전성 물질 표면 영역과 상이할 필요가 없다. 전극들(22, 24)은 예를 들어 구리, 인듐 주석 산화물과 같은 임의의 적절한 도전성 물질, 및 당업자가 인식할 수 있다면 다른 물질들로 형성될 수 있다.
집적 제어 회로들(18, 20)은, 바람직하게 미국 일리노이즈 Wheaton에 소재하는 TouchSensor Technologies, LLC가 제조한 집적 회로인 TS-100 ASIC이다. TS-100 ASIC의 동작 원리는 Caldwell의 미국 특허번호 제6,320,282호에 기재되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 도면에 도시한 바와 같은 집적 회로들(18, 20)의 핀아웃(pin-out)은 TS-100 ASIC의 그것에 대응하며, 여기서 입력 전 력(+5 전압) 접속은 핀(1)을 통해, 접지 접속은 핀(2)을 통해, 신호 출력 접속은 핀(3)을 통해, 외부 전극(24) 접속은 핀(4)을 통해, 여기 신호 접속은 핀(5)을 통해, 내부 전극(22) 접속은 핀(6)을 통해 이루어진다.
도 1과 도 2를 참조하면, 집적 제어 회로(18)는 바람직하게 저항(R1, R2)을 통해 각각 전극 패턴(14)의 내부 및 외부 전극들(22, 24)에 접속된다. 유사하게, 집적 제어 회로(20)는 저항(R3, R4)을 통해 각각 전극 패턴(16)의 내부 및 외부 전극들(22, 24)에 접속된다. 예시한 실시예에서, 저항(R1 내지 R4)은 집적 제어 회로들(18, 20) 외부에 위치하며 이 회로들에 접속된다. 다른 실시예들에서, 저항(R1 내지 R4)은 집적 제어 회로들(18, 20) 내부에 제공될 수 있다.
동작시, 여기 신호들은 집적 제어 회로들(18, 20)의 핀(5)으로부터 대응 전극 패턴들(14, 16)의 각각의 내부 및 외부 전극들(22, 24)에 제공된다. 바람직하게, 오실레이터 출력 펄스 트레인 또는 구형파 신호는 핀(5)에서 내부 전극(22) 및 외부 전극(24) 모두에게 제공된다. 오실레이터 신호는 약 32kHz의 주파수로 0 내지 +5볼트에서 발진하는 구형파일 수 있다. 다른 방법으로, 오실레이터 또는 스트로브 신호는, 사용하는 검출 회로부에 따라 최대 200kHz의 주파수 또는 200kHz를 초과하는 주파수를 가질 수 있다. 게다가, 스트로브 신호는, 0 내지 +3볼트, 0 내지 12볼트, 0 내지 +24볼트, -5볼트 내지 +5볼트, 또는 다른 임의의 전압 범위에서 발진할 수 있다.
각 전극 패턴(14, 16)의 내부 및 외부 전극들(22, 24)에 인가되는 여기 신호들은 내부 및 외부 전극들(22, 24)에 대하여 전계를 발생한다. 도 3에서 점선으로 도시한 바와 같이, 전기 선속들은 기판(12)을 통해 내부 및 외부 전극들(22, 24)로부터 방사되며, 각 내부 및 외부 전극(22, 24)에 대응하는 이러한 전계는 일차 감지 영역(26) 및 이차 감지 영역(28)으로부터 방사된다. 도면에 도시하진 않았지만, 전기 선속은 (기판을 통하지 않고) 기판(12)으로부터 멀어지는 방향으로 내부 및 외부 전극들(18, 20)로부터 반대 방향으로 방사될 수 있다. 그러나, 전기 선속 집중은, 당업자가 이해하듯이 전기 선속 집중이 유전 기판을 통해 배가된다고 할 때, 전극 패턴들 반대편의 기판(12)의 일측 상의 감지 영역들(26, 28) 근처에서 더욱 크다. 포팅(potting) 물질과 같은 절연체는, 바람직하게 기판(12)의 전극 패턴측에 부착되어 기판(12)으로부터 멀어지는 방향으로 방사되는 전계를 차폐하거나 방산한다. 다른 실시예들에서, 공극 또는 거품 고무나 플라스틱의 배킹(backing)을 제공할 수 있다. 이러한 절연 구조물은, 의도하지 않은 센서 동작을 야기하는, 감지 영역(26, 28) 반대편의 기판(12)측의 자극 가능성을 줄인다. 이러한 절연 구조물은 기판의 양측으로부터 감지가 필요한 실시예에서는 생략된다.
바람직하게, 내부 및 외부 전극들(22, 24)은, 이 전극들로부터 방사되는 모든 전계가 동일한 극성을 갖도록 충전된다. 전계는 내부 및 외부 전극들(22, 24)로부터 바깥쪽으로 연장된다. 자계 세기는 전극들(22, 24)(및 이에 따라 기판(12))에 가까울수록 커지며 전극들(22, 24)로부터 멀어지도록 방산된다. 바람직하게, 전계들의 세기는 대략 대응 감지 영역들(26, 28)에 가까운 기판(12)의 외면으로부터 약 25mm의 거리에서 방산된다. 전압 입력은 더욱 강한 전계가 필요하다면 증가할 수 있다.
집적 제어 회로들(18, 20) 및 관련 저항(R1 내지 R4)은 각 전극(22, 24)에 대하여 소정의 세기를 갖는 전계를 발생하도록 구성된다. 집적 제어 회로들(18, 20)에 구현된 검출 회로들은 내부 및 외부 전극들(22, 24)에 대하여 발생한 전계들의 세기들을 감지하고 비교한다. 사물이나 자극, 예를 들어, 사용자의 손가락이나 도전성 덩어리가 감지 영역(26) 가까이 있는 경우, 대응하는 내부 및 외부 전극들(22, 24)과 관련된 전계들은 교란된다(전계 세기가 바람직하게 거리가 멀어질수록 상당히 방산된다고 할 때, 바람직하게, 자극은 감지 영역(26)에 대하여 25mm에 있거나 감지 영역에 더욱 가깝게 존재하여 전계를 교란한다). 바람직하게, 각 집적 제어 회로(18, 20)는, 대응하는 내부 전극(22)에 대한 전계 교란이 대응하는 외부 전극(24)에 대한 전계 교란을 소정의 정도로 초과하는 것을 감지할 때에만 터치를 가리키는 출력 신호를 생성한다. 이 출력 신호는 후술하는 바와 같이 추가 처리를 위해 컨트롤러(C)에 전송된다.
전형적으로, 오염물 및 파편은 내부 및 외부 전극들(22, 24)에 대한 전계에 동등하게 영향을 끼친다. 집적 제어 회로(18, 20)가 의도적 터치를 가리키는 신호를 출력하기 위해 적어도 전계 교란에서의 상술한 임계차를 얻어야 하기 때문에, 오염물로 인해 야기된 의도하지 않은 응답들이 최소화된다. 유사하게, 내부 전극(22)에 대한 전계보다 외부 전극(24)에 대한 전계를 더욱 크게 교란하는 감지 영역(26)의 주변에 가까운 자극으로부터 발생하는 의도하지 않은 응답들이 최소화된다.
전극 패턴들(14, 16)은, 일차 감지 영역(26)에 가깝게 존재하는 자극이 대응 전극 패턴들(14, 16)과 관련된 전계에 영향을 끼치도록 배치되며, 이에 따라 대응하는 집적 제어 회로들(18, 20)이 의도적인 터치를 가리키는 신호(터치 신호)를 출력하게 된다. 이차 감지 영역(28)에 가깝게 존재하는 물체는 전극 패턴들(14, 16) 모두의 내부 전극(22)과 관련된 전계에 대응하는 외부 전극(24)과 관련된 전계보다 더 큰 정도로 영향을 끼치며, 이에 따라 집적 제어 회로들(18, 20)이 실질적으로 터치 신호를 동시에 출력하게 된다. 집적 제어 회로들(18, 20)로부터 수신하는 터치 신호에 기초하여, 컨트롤러(C)는, 감지 영역들(26, 28) 중 어느 영역이 터치되는지 또는 소정의 시간에 자극을 받는지를 결정할 수 있다. 이에 응답하여, 컨트롤러(C)는 대응 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(C)는, 집적 제어 회로(18)로부터 수신한 터치 신호에만 응답하는 제1 제어 신호와, 집적 제어 회로(20)로부터 수신한 터치 신호에만 응답하는 제2 제어 신호와, 집적 제어 회로들(18, 20) 모두로부터 동시에 수신한 터치 신호들에 응답하는 제3 제어 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 단지 2개의 감지 전극 패턴들(14, 16) 및 대응하는 집적 제어 회로들(18, 20)로부터 수신되는 입력에 기초하여 컨트롤러가 3개의 개별적이며 특정한 제어 신호들을 생성할 수 있다.
바람직한 일실시예에서, 전극 패턴들(14, 16)은, 일차 감지 영역(26)이 인간의 손가락을 수용하는 데 충분한 크기를 갖도록 구성된다. 예를 들어, 일차 감지 영역(26)은 약 8mm 내지 약 10mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 유사하게, 이차 감지 영역(28)은 손가락을 수용하는 데 충분한 크기를 갖는다. 제1 및 제2 패턴들(14, 16)의 내부 전극들(22)은, 사용자의 손가락이 이차 감지 영역(28) 내에 있 을 때 이 손가락이 패턴들(14, 16) 모두와 관련된 내부 전극들(22)과 중첩되도록 배치된다. 다른 실시예들에서, 감지 영역들(14, 16)은 특정 응용에 따라 필요한 만큼 크기를 가질 수 있다.
특정 응용에 따라 전극 패턴들(14, 16)의 다양한 구성 및 배치를 제공할 수 있다. 게다가, 3개 이상의 전극 패턴들은, 자극이 2개 이상의 전극 패턴들에 의해 한정되는 대응 이차 감지 영역에 가깝게 동시에 있을 때 적어도 2개의 대응 검출 회로들이 동시에 트리거될 수 있도록 구성될 수 있다. 이하, 공유 전극 패턴들의 다양한 예시적인 실시예들을 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 공유 감지 전극 패턴 터치 센서 장치(40)는 도 4에 도시되어 있다. 이 장치(40)는 기판(12) 상에 배치된 3개의 선형 이격 전극 패턴들(42, 44, 46)을 포함한다. 각 패턴(42, 44, 46)은 관련 펄스 발생 및 검출 회로에 전기적으로 결합되며 이 회로는 바람직하게 상술한 바와 같이 (도시하지 않은) 집적 제어 회로 상에 배치된다. 각 패턴(42, 44, 46)은 내부 전극(48) 및 외부 전극(50)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 여기 신호는 내부 및 외부 전극들(48, 50)의 각각에 인가되어, 내부 및 외부 전극들(48, 50)의 각각에 전계를 생성하게 된다.
각 내부 전극(48)은 점선(26a)으로 나타낸 바와 같이 본질적으로 일차 감지 영역을 정의하는 일차 부분(48A)을 포함한다. 패턴들(42, 46)의 내부 전극들(48)도 본질적으로 이차 감지 영역의 일부분을 정의하는 이차 부분(48B)을 포함한다. 패턴(44)의 내부 전극(48)은 2개의 이차 부분(48B)을 포함하고, 이 중 하나는 전극 패턴(42)의 이차 부분(48B)에 인접하고 나머지 하나는 전극 패턴(46)의 이차 부분(48B)에 인접한다. 인접하는 이차 부분들(48B)은 점선(28a)으로 나타낸 바와 같이 제1 및 제2 이차 감지 영역들을 정의한다.
따라서, 전극 패턴들(42 내지 46)과, 일차 및 이차 감지 영역들(26a, 28a)은 도면에 도시한 바와 같이 선형 배치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전극 패턴들 및 감지 영역들은, 당업자가 인식할 수 있듯이, 예를 들어, 내부 및 외부 전극들의 외형을 수정함으로써 비선형으로 구성될 수 있다. 일차 및 이차 감지 영역들(26a, 28a)은 자극, 예를 들어, 사람의 손가락을 수용하는 데 충분한 크기를 가져야 한다. 자극이 일차 감지 영역들(26a)중 하나에 가깝게 도입되면, 대응하는 전극 패턴들(42, 44, 46)의 내부 전극(48)의 일차 부분들(48A)에 대한 전계가 교란되며, 상술한 바와 같이 대응하는 검출 회로가 터치 신호를 출력한다. 자극이 이차 감지 영역들(28a)중 하나에 가깝게 도입되면, 대응하는 전극 패턴들(42, 44, 46)의 내부 전극들(48)의 이차 부분들(48B)에 대한 전계가 교란되며, 상술한 바와 같이 대응하는 검출 회로들 모두는 터치 신호를 출력한다.
상술한 제1 실시예처럼, 각 전극 패턴과 관련된 검출 회로는 컨트롤러(도시하지 않음)에 전기적으로 결합되며, 이것은 기판(12) 상에 또는 다른 곳에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 컨트롤러는 전극 패턴들(42, 44, 46)에 대응하는 검출 회로들로부터 수신하는 터치 신호에 기초하여 제어 신호를 생성한다. 따라서, 장치(40)는, 단지 3개의 전극 패턴을 이용하여 5개의 입력점 즉 감지 영역들(3개의 일차 감지 영역 및 2개의 이차 감지 영역임) 및 3개의 관련 집적 제어 회로들을 제 공한다. 바람직한 일실시예에서, 장치(40)는 5개의 커맨드점 즉 계조 레벨들을 갖는 디지털 슬라이더 제어 장치로서 사용된다.
제3 실시예에 따른 공유 감지 전극 패턴 터치 센서 장치(60)가 도 5에 도시되어 있다. 이 장치(60)는, 기판(12) 상에 선형으로 배치된 5개의 전극 패턴들(62, 64, 66, 68, 70)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 상술한 바와 같이 전극 패턴들(62 내지 70)은 비선형 패턴으로 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 각 전극 패턴(62 내지 70)은, 바람직하게 집적 제어 회로 상에 구현되는 관련 펄스 발생 및 검출 회로(도시하지 않음)에 전기적으로 결합된다. 전극 패턴들(62, 70)은 이 선형 구성에서 마주 보는 단부들에 배치된다. 각 단부 패턴(62, 70)은 내부 전극(72) 및 외부 전극(74)을 포함한다. 패턴들(64, 66, 68)은 단부 패턴들(62, 70) 사이에 배치된다. 각 중간 패턴(64, 66, 68)은 내부 전극(72A)과 제1 및 제2 외부 전극들(74A, 74B)을 포함한다. 상술한 다른 실시예들처럼, 여기 신호는 모든 내부 및 외부 전극들(72, 72A, 74, 74A, 74B)에 인가되어, 이러한 전극들로부터 방사되는 전계가 생성된다. 이 전계들은, 바람직하게 전계들이 무한대를 향하여 바깥쪽으로 연장되며 서로 반발하도록 동일한 극성을 갖는다.
각 내부 전극(72, 72A)은 점선(26b)으로 나타낸 바와 같이 일차 감지 영역을 정의한다. 내부 전극들(72, 72A)의 인접하여 배치된 부분들은 점선(28b)으로 나타낸 바와 같이 이차 감지 영역들을 정의한다. 예를 들어, 단부 패턴(62)의 내부 전극(72) 및 중간 패턴(64)의 내부 전극(72A)의 인접하는 부분들은 제1 이차 감지 영역(28b)을 정의하고, 중간 패턴들(64, 66)의 내부 전극들(72A)의 인접하는 부분들 은 제2 이차 감지 영역(28b)을 정의한다. 따라서, 5개의 일차 감지 영역(26b) 및 4개의 이차 감지 영역(28b)이 제공된다.
일차 및 이차 감지 영역들(26b, 28b)은 감지 영역들(26b, 28b)에 대한 전계를 교란하는 데 사용될 특정 자극, 예를 들어, 사람의 손가락을 수용하도록 충분한 크기를 가져야 한다. 자극이 일차 감지 영역들(26b)중 하나에 가까운 경우, 대응하는 내부 전극(72, 72A)으로부터 방사되는 전계는 교란되고, 이에 따라 대응하는 검출 회로를 트리거하게 된다. 자극이 이차 감지 영역들(28b)중 하나에 가까운 경우, 2개의 대응하는 전극 패턴들(62 - 70)의 내부 전극들(72, 72A)로부터 방사되는 전계가 교란되며, 이에 따라 2개의 대응하는 검출 회로를 트리거하게 된다.
상술한 실시예들처럼, 각 전극 패턴과 관련된 검출 회로는 컨트롤러(도시하지 않음)와 전기적으로 결합되며, 이것은 기판(12)상에 또는 다른 곳에 배치될 수 있다. 컨트롤러는 상술한 바와 같이 검출 회로들로부터 수신하는 터치 신호에 기초하여 제어 신호를 생성한다. 따라서, 장치(60)는 5개의 전극 패턴만을 이용하는 9개의 입력점 및 5개의 관련된 집적 제어 회로를 제공한다. 바람직한 일실시예에서, 장치(60)는 9개의 커맨드 점 또는 계조 레벨들을 갖는 디지털 슬라이더 제어 장치로서 사용된다.
제4 실시예에 따른 공유 감지 전극 패턴 터치 센서 장치(80)가 도 6에 도시되어 있다. 이 장치(80)는, 기판 상에 배치된, 4개의 주변 이격 전극 패턴(82, 84, 86, 88)과, 하나의 중심 전극 패턴(90)을 포함한다. 주변 패턴들(82 내지 88)은 원형으로 배치되며, 중심 전극(90)은 원형의 중심에 제공된다.
각 주변 패턴(82 내지 88)은 내부 전극(92) 및 외부 전극(94)을 포함한다. 각 내부 전극(92)은 본질적으로 일차 감지 영역(26c)을 정의하는 일차부와, 본질적으로 이차 감지 영역의 일부를 정의하는 이차부를 포함한다. 외부 전극들(94)은 바람직하게 원형 주위에서 주변 이격되며 대응하는 일차 감지 영역(26c)과 방사상으로 정렬된다.
중심 패턴(90)은, 일차 감지 영역(26c')을 정의하는 하나의 일차부 및 내부 전극들(82 내지 88)의 각각의 이차분들에 인접하여 4개의 이차 감지 영역(28c)을 정의하는 4개의 이차부를 구비하는 내부 전극(92A)을 포함한다. 또한, 중심 패턴(90)은 내부 전극(92A) 근처에 외부 전극(94A)을 포함한다.
상술한 다른 실시예들처럼, 각 전극 패턴은 펄스 발생 회로 및 검출 회로에 결합되고, 이 회로들은 바람직하게 TS-100 ASIC 또는 다른 집적 제어 회로 상에 구현된다. 여기 신호는 모든 내부 및 외부 전극들(92, 92A, 94, 94A)에 인가되어, 이 전극들로부터 방사되는 전계들을 생성하게 된다. 이 전계들은 바람직하게 서로 반발하도록 동일한 극성을 갖고, 무한대를 향하여 바깥쪽으로 연장된다.
일차 감지 영역들(26c, 26c')은 손가락과 같은 자극을 수용하도록 충분한 크기를 갖는다. 자극이 일차 감지 영역들 중 하나(26c 또는 26c')에 가까울 때, 대응 패턴(82 내지 90)의 내부 전극(92 또는 92A)으로부터 방사되는 전계는 교란되며, 이에 따라 대응 검출 회로가 터치 신호를 출력하게 된다. 자극이 이차 감지 영역들(28c) 중 하나에 가까울 때, 주변 패턴들(82 내지 88) 중 대응하는 하나의 인접하는 내부 전극들(94, 94A)로부터 방사되는 전계들은 교란되며, 이에 따라 대 응하는 검출 회로들이 터치 신호들을 출력하게 된다.
상술한 실시예들과 유사하게, 각 전극 패턴과 관련된 검출 회로는 컨트롤러(C')에 전기적으로 결합되고, 이것은 기판(12) 상에 또는 다른 곳에 배치될 수 있다. 컨트롤러는 상술한 바와 같이 검출 회로들로부터 수신하는 터치 신호들에 기초하여 제어 신호를 생성한다.
장치(80)는 도 7에 개략적으로 도시한 바와 같이 기판(12) 상에 배치된 발광 다이오드(L1 내지 L5) 또는 다른 광원을 포함할 수도 있다. 발광 다이오드(L1 내지 L5)는 바람직하게 대응 검출 회로가 터치 신호를 출력할 때 조명된다.
바람직한 일실시예에서, 장치(80)는 관련된 디스플레이를 구비하는 마이크로프로세서(C')와 함께 사용하기 위한 항법 제어 장치이다. 장치(80)는 바람직하게 장치(80)의 전극들 및 전기적 구성요소들을 수용하기 위한 베이스를 포함한다. 전극 패턴들(82 내지 90) 및 관련 구성요소들(95)은 투명 기판(12)의 후면(12A) 상에 제공될 수 있고, 이에 따라 대향하는 정면(12B)이 사용자를 위한 터치면으로 기능한다. 터치면은 일차 및 이차 감지 영역들(26c, 26c', 28c)과 정렬된 그래픽 설계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방향 화살표 및 중심 버튼이 터치면 상에 제공될 수 있다. 다른 방법으로, 이러한 그래픽 설계를 포함하는 필름과 같은 박층을 터치면(12B)에 부착할 수 있다.
장치(80)를 이용하여 예를 들어 디스플레이에 대한 X-, Y- 좌표에서 디스플레이에서 물체를 이동시키는 방향 제어 커맨드를 제공할 수 있다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 전극 패턴(82)에 대응하는 일차 감지 영역(26c)에 가까운 터치(또는 다른 자극)로 인해 (대응 집적 제어 회로(95)에 구현된) 대응 검출 회로가 터치 신호를 컨트롤러(C')에 출력하게 된다. 이에 응답하여, 컨트롤러(C')는 화살표 U로 나타낸 바와 같이 "상향"을 위한 방향 커맨드를 생성한다. 유사하게, 전극 패턴(84, 86, 88)에 대응하는 일차 감지 영역(26c)에 가까운 터치로 인해 대응 검출 회로들이 터치 신호들을 컨트롤러(C')에 출력하게 된다. 이에 응답하여, 컨트롤러(C')는 화살표 R, D, L로 나타낸 바와 같이 "우향", "하향", "좌향"을 위한 방향 커맨드를 각각 생성한다.
전극 패턴들(82, 90)에 대응하는 이차 감지 영역(28C)에 가까운 터치로 인해 대응하는 검출 회로들이 터치 신호들을 컨트롤러(C')에 출력하게 된다. 이에 응답하여, 컨트롤러(C')는 화살표 U-R로 나타낸 바와 같이 "대각선 상향 및 우향"을 위한 방향 커맨드를 생성한다. 유사하게, 전극 패턴들(84, 90), 전극 패턴들(86, 90), 전극 패턴들(86, 90), 전극 패턴들(88, 90)에 대응하는 이차 감지 영역들(28c)에 가까운 터치들로 인해, 컨트롤러(C')가 화살표 D-R로 나타낸 바와 같은 "대각선 하향 및 우향"을 위한 커맨드, 화살표 D-L로 나타낸 바와 같은 "대각선 하향 및 좌향"을 위한 커맨드, 화살표 U-L로 나타낸 바와 같은 "대각선 상향 및 좌향"을 위한 커맨드를 각각 생성하게 된다. 감지 영역(26c')에 가까운 터치로 인해 중심 전극 패턴(90)에 대응하는 검출 회로만이 터치 신호를 출력하게 되며, 이것은 컨트롤러(C')가 예를 들어 움직임 시작 또는 정지 커맨드로서 해석할 수 있다. 제5 실시예에 따른 공유 감지 전극 패턴 터치 센서 장치(100)는 도 8에 도시되어 있다. 이 장치(100)는, 기판(12) 상에 배치되며 원형으로 배열된 4개의 주변 이격 전극 패턴(102, 104, 106, 108)을 포함한다. 각 패턴(102 내지 108)은, 상술한 바와 같이 그리고 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이 바람직하게 TS-100 ASIC 또는 다른 집적 제어 회로로서 구현되는 펄스 발생 회로 및 검출 회로에 전기적으로 결합된다.
각 패턴(102 내지 108)은 내부 전극(11) 및 외부 전극(112)을 포함한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 각 내부 전극(110)은 일차부(114), 제1 및 제2 측부(116, 118), 중심부(120)를 포함한다. 각 외부 전극(112)은, 도 8에 도시한 바와 같이, 원형 둘레에서 주변 이격되며, 대응하는 일차부(114)와 방사상 정렬된다.
내부 전극들(110)은 패턴들(102 내지 108)중 하나의 제1 측부(116)가 패턴들(102 내지 108)중 다른 하나의 제2 측부(118)에 인접하도록 배치된다. 패턴들(102 내지 108)의 각각의 중심부들(120)은 원형의 중심부에 배치된다. 일차부들(114)은 점선 원형(26d)으로 도시한 바와 같이 하나의 일차 감지 영역을 정의한다. 인접하는 측부들(116, 118)의 각 쌍은 점선 원형(28d)으로 도시한 바와 같이 하나의 이차 감지 영역을 정의한다. 중심부는 점선 원형(122)으로 도시한 바와 같이 삼차 감지 영역을 정의한다. 각 감지 영역(26d, 28d, 122)은 사람의 손가락과 같은 자극을 수용하도록 충분한 크기를 갖는다.
각 검출 회로의 출력은 도 9에 도시되어 있듯이 바람직하게 컨트롤러(C")에 결합된다. 컨트롤러(C")는 출력 신호를 다양한 검출 회로들로부터 수신하는 터치 신호들의 함수로서 생성한다. 장치(100)는 제4 실시예에서 제공된 것과 같은 발광 다이오드를 포함할 수도 있다.
바람직한 일실시예에서, 장치(100)는 관련 디스플레이를 구비하는 마이크로프로세서(C")와 함께 사용하기 위한 항법 제어 장치이다. 이 장치(100)는, 상술한 바와 같이, 바람직하게 전기적 부품들을 하우징하기 위한 베이스, 방향 화살표들을 갖는 기판(12), 및 터치 표면 상의 중심 버튼을 포함한다.
도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 4개의 전극 패턴과 4개의 구성요소를 이용하여 9개의 커맨드 점들을 제공한다. 방향 정보를 제공하는 제어 컨맨드들은 디스플레이에 대하여 X-, Y- 좌표에서 물체를 이동하거나 디스플레이 상의 이미지들의 방위를 변경할 수 있다. 각 내부 전극(110)이 중심부(120)를 포함하고 있기 때문에, 제4 실시예에서 제공된 것과 같이 중심에 배치된 별도의 전극 패턴이 필요하지 않다.
도 8을 참조하면, 이차 감지 영역들(28d)중 하나에 가까운 사용자의 손가락이나 다른 자극으로 인해 대응하는 검출 회로들이 터치 신호들을 컨트롤러(C")에 출력하게 된다. 이에 응답하여, 컨트롤러(C")는, 화살표 U, R, D, L로 각각 대응하는 방향 커맨드, "상향", "우향", "하향", "좌향"을 생성한다. 일차 감지 영역들(26d)중 하나에 가까운 사용자의 손가락으로 인해 하나의 대응 검출 회로만이 터치 신호를 컨트롤러(C")에 출력하게 된다. 이에 응답하여, 컨트롤러(C")는 화살표 U-R, D-R, D-L, U-L로 각각 대응하는 방향 커맨드인, "대각선 상향 우향", "대각선 하향 우향", "대각선 하향 좌향", "대각선 상향 좌향"을 생성한다. 삼차 감지 영역(122)에 가까운 사용자의 손가락으로 인해 모든 4개의 전극 패턴들에 대응하는 검출 회로들이 터치 신호를 컨트롤러(C")에 출력하게 된다. 응답시, 컨트롤러(C")는 예를 들어, "이동 시작" 또는 "이동 정지" 커맨드를 생성한다.
본 명세서에서 설명하는 실시예들은 예일 뿐이며 본 발명이 이에 한정되지 않는다는 점을 이해하길 바란다. 본 발명은 다른 다양한 응용을 위해 이용될 수 있다. 게다가, 다양한 제어 신호들은 관련 컨트롤러에 의해 생성될 수 있다. 또한, 실시예들 중 하나의 양태는 그 실시예들의 다른 하나 내로 포함될 수 있다. 본 발명의 공유 전극 패턴들에 의하면 다중 감지점들을 위해 필요한 구성 요소 수가 감소되며, 이에 따라 제조 비용을 줄이게 된다. 게다가, 본 발명은 제한된 공간을 갖는 응용에 증가한 기능성을 제공한다.
따라서, 본 발명의 사상 또는 정신으로부터 벗어나지 않고서 본 발명의 다양한 수정 및 구성이 가능하다. 예를 들어, 공유 전극 패턴은 3개 초과의 이차 부분들을 갖는 내부 전극을 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 이러한 모든 수정 및 변동이 다음에 따르는 청구범위 및 그 등가 내에 속한다면 이들을 포함하는 것이다.

Claims (47)

  1. 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치로서,
    유전 기판,
    상기 기판 상에 배치되고 이격된 적어도 제1 및 제2 전극 패턴들 - 상기 패턴들의 각각은 내부 전극과 외부 전극을 갖고, 상기 내부 전극은 일차 감지 영역을 정의하는 일차부와 적어도 하나의 이차부를 갖고, 상기 제1 및 제2 전극 패턴들의 이차부들은 인접하여 배치되며 이차 감지 영역을 정의함 - ,
    상기 기판 상에 배치된 적어도 제1 및 제2 집적 제어 회로(ICC)들 - 상기 ICC들의 각각은 상기 패턴들 중 대응하는 패턴에 전기적으로 결합되고, 상기 내부 및 외부 전극들은 상기 일차 감지 영역들 중 하나에 근접하여 물체가 존재하면 상기 ICC들 중 대응하는 ICC가 터치 신호를 출력하고, 상기 이차 감지 영역에 근접하여 물체가 존재하면 상기 ICC들 각각이 터치 신호를 출력하도록 배치됨 - , 및
    상기 제1 및 제2 ICC들과 통신하는 컨트롤러 - 상기 컨트롤러는 상기 터치 신호들을 수신하고, 상기 제1 ICC에 의해 출력되는 터치 신호, 상기 제2 ICC에 의해 출력되는 터치 신호 또는 상기 제1 및 제2 ICC들의 각각에 의해 출력되는 터치 신호들이 상기 컨트롤러에서 존재하는 것을 나타내는 제어 신호를 출력하도록 구성됨 -
    를 포함하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 ICC들의 각각은 오실레이터 신호선을 통해 대응하는 전극들에 전기적으로 결합되는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내부 및 외부 전극들의 각각으로부터 전계가 방사되도록 상기 전극들을 활성화하기 위해 스트로브 신호가 상기 오실레이터 선들의 각각에 인가되는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 ICC들의 각각은 그에 대응하는 상기 전계들에서의 교란들을 감지하고, 상기 ICC들의 각각은, 상기 내부 전극 및 상기 외부 전극 및 상기 외부 전극과 관련된 상기 대응하는 전계들 간의 세기의 임계차(threshold difference)가 감지되면 터치 신호를 출력하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 기판 상에 배치되며 상기 제1 및 제2 패턴들로부터 이격된 제3 전극 패턴 및 상기 제3 전극 패턴에 전기적으로 결합되는 제3 ICC를 포함하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 기판 상에 배치되며 상기 제1, 제2, 제3 패턴들로부터 이격된 제4 전극 패턴을 적어도 포함하고, 상기 제4 전극 패턴에 제4 ICC가 전기적으로 결합되는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패턴들의 각각의 상기 내부 전극은 제1, 제2, 제3 이차부들을 포함하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 패턴들 중 하나의 각각의 이차부는 상기 패턴들 중 또다른 하나의 대응하는 이차부에 인접하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 패턴들은 상기 기판 상에 원형 구성으로 배치되는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 패턴들 중 하나의 상기 제1 이차부는 상기 패턴들 중 또다른 하나의 상기 제1 이차부에 인접하고, 상기 패턴들 중 하나의 상기 제2 이차부는 상기 패턴들 중 또다른 하나의 상기 제2 이차부에 인접하며, 상기 인접하는 이차부들의 쌍들의 각각은 대응하는 이차 감지 영역을 정의하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이차 감지 영역들 중 하나에 대응하는 상기 ICC들의 각각은 상기 이차 감지 영역들 중 상기 하나에 물체가 근접할 때 터치 신호를 출력하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 이차부들의 각각은 상기 원형 구성의 중심부에 배치되고, 상기 제3 이차부들은 집합적으로 삼차 감지 영역을 정의하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 삼차 감지 영역에 대응하는 상기 ICC들 각각은 상기 삼차 감지 영역에 물체가 근접할 때 터치 신호를 출력하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 장치는, 마이크로프로세서 및 동작가능하게 관련된 디스플레이와 함께 사용하기 위한 항법 제어 장치인 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 ICC들 중 하나의 ICC로부터 수신되는 터치 신호에 응답하여, 상기 컨트롤러는 상기 디스플레이 상에 표시되는 이미지를 "상향", "우향", "하향", 및 "좌향" 방향 중 하나로 이동시키기 위한 제어 신호를 생성하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 ICC들 중 2개의 ICC로부터 수신되는 터치 신호들에 응답하여, 상기 컨트롤러는 상기 디스플레이 상에 표시되는 이미지를 "대각선 상향 및 우향", "대각선 하향 및 우향", "대각선 하향 및 좌향", 및 "대각선 상향 및 좌향" 방향 중 하나로 이동시키기 위한 제어 신호를 생성하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 ICC들의 각각으로부터 수신되는 터치 신호들에 응답하여, 상기 컨트롤러는 상기 디스플레이 상에 표시되는 이미지의 이동을 시작 또는 정지하기 위한 제어 신호를 생성하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  19. 제7항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 기판 상에 배치되며 상기 제1, 제2, 제3, 제4 패턴들로부터 이격된 제5 감지 전극 패턴을 적어도 포함하고, 상기 제5 전극 패턴에 제5 ICC가 전기적으로 결합되는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 패턴들 중 적어도 3개의 패턴들의 각각은 제1 및 제2 이차부들을 포함하고, 상기 패턴들 중 하나의 패턴의 상기 이차부들 각각은 상기 패턴들 중 다른 패턴의 대응하는 이차부에 인접하고, 인접하는 2차부들의 각각의 쌍은 대응하는 이차 감지 영역을 정의하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 이차 감지 영역들 중 하나의 이차 감지 영역에 근접하여 물체가 존재하면 상기 이차 감지 영역에 대응하는 상기 ICC들 각각이 터치 신호를 출력하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 ICC들에 의해 출력되는 터치 신호들에 응답하여, 상기 컨트롤러가 특정 제어 신호를 생성하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3, 제4 패턴들은 원형 구성으로 배치되는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제5 패턴은 일차부 및 4개의 이차부를 포함하고, 상기 제5 패턴의 이차부들의 각각은 상기 패턴들 중 또다른 하나의 대응하는 이차부에 인접하며, 인접하는 이차부들의 각 쌍은 대응하는 이차 감지 영역을 정의하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제5 패턴의 일차부는 상기 원형 구성의 중심부에 배치되는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 장치는 마이크로프로세서 및 동작가능하게 관련된 디스플레이와 함께 사용하기 위한 항법 제어 장치인 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3, 제4 패턴들 중 하나와 관련된 상기 ICC들 중 하나의 ICC로부터 수신되는 터치 신호들에 응답하여, 상기 컨트롤러는 상기 디스플레이 상에 표시되는 이미지를 "상향", "우향", "하향", 및 "좌향" 방향 중 하나로 이동시키기 위한 제어 신호를 생성하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 ICC들 중 2개의 ICC로부터 수신되는 터치 신호들에 응답하여, 상기 컨트롤러는 상기 디스플레이 상에 표시되는 이미지를 "대각선 상향 및 우향", "대각선 하향 및 우향", "대각선 하향 및 좌향", 및 "대각선 상향 및 좌향" 방향 중 하나로 이동시키기 위한 제어 신호를 생성하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제5 ICC로부터 수신되는 터치 신호에 응답하여, 상기 컨트롤러는 상기 디스플레이 상에 표시되는 이미지의 이동을 시작 또는 정지하기 위한 제어 신호를 생성하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  30. 방향 정보를 디스플레이와 동작가능하게 관련된 관련 마이크로프로세서에 전송하기 위한 항법 제어 장치로서,
    유전 물질로 형성된 베이스,
    상기 베이스 상에 배치되고 원형 구성으로 배치된 복수의 이격된 내부 전극 - 상기 내부 전극들의 각각은 일차부 및 적어도 하나의 측부를 갖고, 상기 내부 전극들의 적어도 2개의 측부들은 인접하여 배치됨 - ,
    상기 베이스 상에 배치된 복수의 이격된 외부 전극 - 상기 외부 전극들의 각각은 상기 내부 전극들 중 하나와 관련되고, 상기 외부 전극은 상기 일차부와 근접함 - ,
    상기 내부 및 외부 전극들의 각각에 전기 신호들을 제공하는 신호선 - 제공되는 신호들에 응답하여 상기 내부 및 외부 전극들의 각각으로부터 전계가 발생되고, 상기 내부 및 외부 전극들은 상기 일차부에 근접하여 물체가 존재하면 대응하는 하나의 내부 전극의 전계에 영향을 끼치고 상기 인접하는 측부들에 근접하는 물체는 대응하는 적어도 2개의 내부 전극의 전계에 영향을 끼치도록 배열됨 - ,
    상기 베이스 상에 배치된 복수의 검출 회로 - 상기 검출 회로들의 각각은 대응하는 관련 내부 및 외부 전극들과 전기적으로 결합되며, 상기 검출 회로들 중 하나는 상기 일차부로부터의 전계가 영향을 받을 때 기동되며 상기 검출 회로들 중 적어도 2개는 상기 인접하는 측부들로부터의 전계가 영향을 받을 때 기동됨 - , 및
    상기 검출 회로들과 통신하며, 상기 검출 회로들의 기동을 감지하고 감지한 기동에 응답하여 제어 신호를 생성하며, 상기 제어 신호를 상기 관련 마이크로프로세서에 전송하기 위한 출력을 갖는 컨트롤러
    를 포함하는 항법 제어 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 제어 장치는 4개의 원주 이격 내부 전극들을 포함하고, 상기 내부 전극들의 각각은 적어도 2개의 측부들을 갖고, 상기 일차부는 상기 측부들 중간에 존재하는 항법 제어 장치.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 내부 전극들 중 하나의 상기 측부는 상기 내부 전극들의 또다른 하나의 대응하는 측부에 인접하는 항법 제어 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 내부 전극들의 각각은 상기 원형 구성의 중간부에 배치된 중심부를 더 포함하고, 상기 내부 전극들의 각각의 대응하는 전계는 상기 중심부에 근접하여 물체가 존재할 때 영향을 받고, 이에 따라 대응하는 검출 회로들 모두를 기동하는 항법 제어 장치.
  34. 제30항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 4개의 원주 이격 내부 전극들 및 상기 원형 구성의 중심부에 배치된 제5 내부 전극을 포함하는 항법 제어 장치.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 원주 이격 내부 전극들의 각각은 하나의 측부를 포함하는 항법 제어 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 제5 내부 전극은 4개의 측부들을 포함하고, 상기 제5 내부 전극의 측부들의 각각은 상기 원주 이격 내부 전극들 중 하나의 상기 측부에 인접하는 항법 제어 장치.
  37. 터치 센서 전계 효과 신호들을 처리하는 방법으로서,
    유전 기판을 제공하는 단계,
    상기 기판 상에 배치되고 이격된 적어도 제1 및 제2 감지 전극 패턴들을 제공하는 단계 - 상기 패턴들의 각각은 내부 전극 및 외부 전극을 갖고, 상기 내부 전극은 일차 감지 영역을 정의하는 일차부 및 적어도 하나의 이차부를 갖고, 상기 제1 및 제2 패턴들의 이차부들은 인접하여 배치되고 이차 감지 영역을 정의함 - ,
    상기 전극들의 각각으로부터 전계가 방사하도록 상기 내부 및 외부 전극들의 각각에 신호를 인가하는 단계, 및
    상기 이차 감지 영역에 근접하여 자극을 가하고 이에 따라 상기 제1 및 제2 패턴들과 관련된 상기 전계들을 동시에 변경하는 단계
    를 포함하는 터치 센서 전계 효과 신호의 처리 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 기판 상에 배치되는 적어도 제1 및 제2 검출 회로들을 제공하는 단계 - 상기 패턴들의 각각은 상기 검출 회로들 중 대응하는 검출 회로에 전기적으로 결합됨 - ,
    상기 자극을 가하는 단계 동안 상기 전계들이 변경될 때 상기 검출 회로들 둘다를 동시에 기동하는 단계
    를 더 포함하는 터치 센서 전계 효과 신호의 처리 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    기동된 검출 회로들의 각각으로부터 원격 장치로 커맨드 신호를 전송하는 단계, 및
    상기 커맨드 신호에 응답하여 제어 신호를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 터치 센서 전계 효과 신호의 처리 방법.
  40. 제5항에 있어서,
    상기 제3 전극 패턴은 일차부 및 이차부를 포함하고, 상기 제3 패턴의 일차부는 일차 감지 영역을 정의하고, 상기 제2 전극 패턴은 제2 이차부를 더 포함하고, 상기 제2 이차부 및 상기 제3 패턴의 이차부는 제2 이차 감지 영역을 정의하고, 상기 제3 패턴의 일차 감지 영역에 근접하여 물체가 존재하면 상기 제3 ICC가 터치 신호를 출력하고, 상기 제2 이차 감지 영역에 근접하여 물체가 존재하면 상기 제3 ICC 및 상기 제2 패턴에 대응하는 ICC 각각이 터치 신호를 출력하고, 상기 컨트롤러는 상기 제3 ICC로부터의 터치 신호를 수신하고, 상기 제3 ICC에 의해 출력되는 터치 신호 또는 상기 제3 ICC 및 상기 제2 패턴에 대응하는 상기 ICC 각각에 의해 출력되는 터치 신호들이 존재하는 것을 나타내는 제어 신호를 출력하도록 더 구성되는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 패턴의 일차 감지 영역들 및 상기 제1 및 제2 이차 감지 영역들은 실질적으로 공동 선형(collinear)인 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  42. 제40항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 패턴들은 실질적으로 공동 선형인 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  43. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 패턴의 일차 감지 영역들 및 상기 이차 감지 영역은 실질적으로 공동 선형인 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  44. 제19항에 있어서,
    상기 일차 감지 영역들 및 상기 이차 감지 영역들 모두는 실질적으로 공동 선형인 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  45. 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치로서,
    유전 기판,
    상기 기판 상에 배치되고 이격된 적어도 제1 및 제2 전극 패턴들 - 상기 패턴들의 각각은 내부 전극 및 외부 전극을 갖고, 상기 제1 및 제2 패턴들의 상기 내부 전극들의 각각은 일차 감지 영역을 정의하고, 상기 제1 및 제2 패턴들의 상기 내부 전극들의 인접부들은 제1 이차 감지 영역을 정의함 - ,
    상기 기판 상에 배치된 적어도 제1 및 제2 집적 제어 회로(ICC)들 - 상기 ICC들의 각각은 상기 패턴들 중 대응하는 패턴에 전기적으로 결합되고, 상기 내부 및 외부 전극들은 상기 일차 감지 영역들 중 하나에 근접하여 물체가 존재하면 상기 ICC들 중 대응하는 ICC가 터치 신호를 출력하고, 상기 이차 감지 영역에 근접하여 물체가 존재하면 상기 ICC들 각각이 터치 신호를 출력하도록 배치됨 - , 및
    상기 제1 및 제2 ICC들과 통신하는 컨트롤러 - 상기 컨트롤러는 상기 터치 신호들을 수신하고, 상기 제1 ICC에 의해 출력되는 터치 신호, 상기 제2 ICC에 의해 출력되는 터치 신호 또는 상기 제1 및 제2 ICC들의 각각에 의해 출력되는 터치 신호들이 상기 컨트롤러에 존재하는 것을 나타내는 제어 신호를 출력하도록 구성됨 -
    를 포함하는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 기판 상에 배치되는 제3 전극 패턴 - 상기 제3 패턴은 내부 전극 및 외부 전극을 갖고, 상기 제3 패턴의 상기 내부 전극들은 일차 감지 영역을 정의하고 상기 제2 및 제3 패턴들의 상기 내부 전극들은 집합적으로 제2 이차 감지 영역을 정의함 - ; 및
    상기 기판 상에 배치된 제3 ICC - 상기 제3 ICC는 상기 제3 패턴에 전기적으로 결합되고, 상기 제3 패턴의 상기 내부 및 외부 전극들은, 상기 제3 패턴의 일차 감지 영역에 근접하여 물체가 존재하면 상기 제3 ICC가 터치 신호를 출력하고, 상기 제2 이차 감지 영역에 근접하는 물체가 존재하면 상기 제2 및 제3 ICC들 각각이 터치 신호를 출력하도록 배열됨 -
    를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 제3 ICC로부터 터치 신호들을 수신하고, 상기 제3 ICC에 의해 출력되는 터치 신호 또는 상기 제2 및 제3 ICC들 각각에 의해 출력되는 터치 신호들이 상기 컨트롤러에 존재하는 것을 나타내는 제어 신호를 출력하도록 더 구성되는 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 패턴의 일차 감지 영역들 및 상기 제1 및 제2 이차 감지 영역은 실질적으로 공동 선형인 공유 전극 패턴 전계 효과 터치 센서 장치.
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