KR101389815B1 - 디스플레이 장치용 전극 구조 - Google Patents

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토마스 칸드지오라
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마이크로칩 테크놀로지 저머니 Ⅱ 게엠베하 운트 콤파니 카게
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Abstract

본 발명은 물체의 위치 및/또는 접근을 검출하기 위한 용량성 센서 장치 및 용량성 센서용의 전극 구조를 제공한다. 상기 전극 구조는 센서 전극 및 제1 차폐 전극을 구비하고, 센서 전극은 제1 면 및 제2 면을 갖는 실질적으로 평판형의 기판의 제1 면에 배치되고 제1 차폐 전극은 기판의 제2 면에 배치되어 센서 전극에 의해 방사되는 교류 전기장을 접지에 대해 차폐하는 기능을 수행한다. 본 발명은 또한 본 발명에 의한 전극 구조를 구비하는 박막과 본 발명에 의한 전극 구조를 갖는 디스플레이 장치를 제조하는 방법도 제공한다.

Description

디스플레이 장치용 전극 구조{ELECTRODE ARRANGEMENT FOR DISPLAY DEVICE}
본 발명은 물체(object)의 위치 및/또는 접근을 검출하는 용량성 센서 장치(capacitive sensor device) 및 용량성 센서(capacitive sensor)용 전극 구조에 관한 것이다. 본 발명은 특히 본 발명에 의한 전극 구조를 이용하여 디스플레이 장치에 대한 물체의 위치 및/또는 접근을 검출하기 위한 디스플레이 장치용 전극 구조에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 시스템의 구성 요소 특히 전극들이 배치되는 박막(foil)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 접촉-감응 스크린(touch-sensitive screen)과 본 발명에 의한 박막을 사용하는 접근-감응 디스플레이 장치(proximity-sensitive display device)를 제조하는 방법에 관한 것이다.
스크린 또는 디스플레이, 특히 모니터, 휴대용 통신 장치 또는 네비게이션 장치의 경우, 스크린으로의 접근 또는 스크린 근처에서의 제스처를 검출하여 스크린을 접촉하지 않고 스크린상에서 전자 문서(electronic documents)의 브라우징(browsing) 및/또는 회전 등과 같은 이미지 움직임(image movement)을 수동으로 조작할 수 있도록 함으로써 스크린의 기능성을 확장시키기 위한 요망이 있다.
이른바 용량성 시스템(capacitive system)에 의해 이러한 해결 방법 중 하나가 제공되고 있다. 그러나 이러한 종래의 알려진 방법들은 매우 작은 감도(sensitivity)를 가지므로 제스처의 부정확한 검출이 가능할 뿐이라는 단점을 가지고 있다. 더욱이, 사무실의 워크스테이션(office workstations) 등과 같은 곳에서 사용되는 대형 스크린의 경우, 스크린의 중앙부 영역에서의 용량성 시스템에 기초한 제스처의 검출은 스크린의 중앙부 영역에 별도로 배치된 별도의 용량성 센서에 의해서만 가능한데 이는 평가 작업의 수고로움을 추가적으로 증가시키게 된다는 단점이 있다.
또한, 접근 또는 제스처 검출의 기능에 의해 접촉-감응 스크린(touch-sensitive screen)의 기능을 확장시켜서, 접촉-감응 스크린의 경우에도 접촉 없이 어플리케이션을 수동으로 제어 또는 조작할 수 있도록 하고자 하는 요망도 있다.
본 발명은 물체 특히 손 또는 손가락의 위치 및/또는 접근을 검출하는 용량성 센서 장치 및 용량성 센서용 전극 구조로서, 상기한 바와 같은 문제점을 적어도 부분적으로 해결하고 용량성 센서 장치 또는 용량성 센서의 감도를 개선시키며 또한 접근-감응 기능성 또는 제스처 기능성에 의해 디스플레이 장치, 특히 접촉 감응 디스플레이 장치의 기능성을 확장시킬 수 있는 전극 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적은, 본 발명에 의한 독립항들의 구성에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 각각의 종속항들에 나타나 있다.
본 발명에 의하면 물체의 위치 및/또는 접근을 검출하는 용량성 센서 장치(capacitive sensor device) 및 용량성 센서(capacitive sensor)를 위한 전극 구조(electrode arrangement)가 제공되는데, 상기 전극 구조는 센서 전극(sensor electrode) 및 제1 차폐 전극(first shield electrode)을 구비하고, 상기 센서 전극은 제1 면(first side) 및 제2 면(second side)을 갖는 실질적으로 평평한 기판(substrate)의 제1 면에 배치되고, 상기 제1 차폐 전극은 상기 기판의 제2 면에 배치되어 센서 전극에 의해 방사되는 교류 전기장을 접지(ground)로부터 차폐하는 기능을 수행한다.
상기 전극 구조는, 제2 차폐 전극를 더 구비할 수 있고, 상기 제2 차폐 전극은 기판의 제1 면에 배치되고, 센서 전극은 기판의 제1 면에 배치된 컨덕터 경로(conductor path)에 의해 평가 회로(evaluation electronics)와 결합될 수 있으며, 제2 차폐 전극은 센서 전극과 컨덕터 경로 사이에 센서 전극과 컨덕터 경로과 거리를 두고 배치되어 센서 전극에 의해 방사되는 교류 전기장을 컨덕터 경로에 대해 차폐하는 기능을 수행하고, 센서 전극, 제2 차폐 전극 및 컨덕터 경로는 각각 줄무늬형태(stripe-shaped)이고, 제2 차폐 전극은 컨덕터 경로보다 크게 할 수 있다.
상기 센서 전극은 컨덕터 경로보다 클 수 있다.
상기 센서 전극은 제2 차폐 전극보다 클 수 있다.
이러한 전극 구조는, 종래의 용량성 센서 시스템과 비교할 때 용량성 센서 시스템의 감도(sensitivity) 개선을 달성할 수 있다는 점에서 특별한 특징을 갖는다. 제1 차폐 전극에 의하여 센서 전극의 전기장은 스크린의 접지 전위에 대해 차폐될 수 있는데 이는 감도를 상당히 개선시키게 된다. 제2 차폐 전극은 컨덕터 경로에 비해 크기 때문에 센서 전극에 대한 컨덕터 경로의 영향은 감소 또는 매우 낮게 유지될 수 있다. 컨덕터 경로를 차폐하기 위한 별도의 수단이 불필요한데 이는 전극 구조의 제조와 대상 시스템으로 전극 구조의 통합을 단순화시킬 수 있다. 센서 전극은 컨덕터 경로보다 크기 때문에 센서 전극의 높은 감도를 달성할 수 있다.
또한, 상기 전극 구조는, 제3 차폐 전극을 더 구비할 수 있고, 상기 제3 차폐 전극은 컨덕터 경로와 거리를 두고 기판의 제1 면에 배치되고, 컨덕터 경로는 제2 차폐 전극과 제3 차폐 전극 사이에 배치될 수 있다. 이러한 유리한 방식으로 센서 전극에 대한 측면 효과가 보다 더욱 감소되거나 제거될 수 있다.
센서 전극, 제2 차폐 전극 및 컨덕터 경로는 서로 실질적으로 평행하도록 배치될 수 있다. 이러한 방식으로 센서 전극에 대한 컨덕터 경로의 영향은 컨덕터 경로를 따라 변경되지 않게 되는데 이는 센서 전극과 컨덕터 경로 사이에 배치된 제2 차폐 전극의 구성을 보다 단순화할 수 있게 한다.
또한, 제1 차폐 전극은 도전성(conductive) 재료 및 상당한 정도의 투명재료(to a great extent transparent material)로 형성될 수 있다. 제1 차폐 전극은 센서 전극, 제2 차폐 전극, 제3 차폐 전극 및 컨덕터 경로의 전체 폭보다 크게 형성될 수 있으므로, 도전 코팅(electric conductive coatings)을 갖지 않는 디스플레이 장치에 대해서도 특히 민감한 검출이 이루어질 수 있다.
제1 차폐 전극은 도전성 및 상당한 정도의 투명재료와 직류 결합(DC-coupled) 또는 용량성 결합(capacitively coupled)될 수 있다. 따라서, 기존의 접촉 감응 스크린에 제스처 또는 접근 검출 기능을 추가시킬 수 있는데, 여기에서 접촉 감응 스크린의 도전 코팅(electric conductive coating)은 스크린의 접지에 대해 전극 구성을 차폐하는데 사용될 수 있다.
또한, 센서 전극은 공진 회로(resonance circuit)와 결합(coupled)될 수 있는데, 여기에서 센서 전극과 공진 회로를 포함하여 형성되는 시스템에는 전압이 인가될 수 있고, 상기 인가되는 전압에 대한 공진 회로의 전압의 위상 변화(phase shift)는 센서 전극에서의 물체의 접근 및/또는 위치를 나타낸다.
또한, 센서 전극(E)과 공진 회로를 포함하여 형성되는 상기 시스템의 출력은 증폭 회로(amplifying circuit)에 의하여 3개의 차폐 전극 중 적어도 하나로 스위치되어 3개의 차폐 전극 중 적어도 하나가 센서 전극의 전위와 실질적으로 동일하게 되도록 할 수 있다.
일실시예에서, 센서 전극 및 공진 회로를 포함하여 구성되는 시스템의 출력은 드라이버 회로(driver circuit)에 의해 3개의 전극 모두에 대해 스위치되어 3개의 전극 모두가 센서 전극의 전위와 실질적으로 동일하게 되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 증폭 회로는 드라이버 회로(driver circuit)로 형성될 수 있다. 상기 드라이버 회로는 적어도 하나의 차폐 전극들에 전류를 구동(drive)하고 또한 적어도 하나의 차폐 전극에 센서 전극의 전극 전압과 같은 위상의 전압을 공급하고, 상기 공급되는 전압은 센서 전극의 전극 전압보다 바람직하게는 작게 하도록 구성될 수 있다.
이러한 방식으로, 센서 전극과 차폐 전극 사이에 거의 무전기장 공간(field-free space)이 생성될 수 있는데 이는 용량성 센서 시스템의 감도에 긍정적인 영향을 미친다.
또한, 센서 전극과 제1 차폐 전극 사이에 적어도 하나의 결합 전극(coupling electrode)이 배치되어 제1 차폐 전극과 결합될 수 있다. 적어도 하나의 용량성 센서의 출력은 드라이버 회로에 의해 결합 전극에 스위치되어 결합 전극과 제1 차폐 전극을 센서 전극의 전위와 실질적으로 동일하게 하도록 할 수 있다.
상기 드라이버 회로는, 결합 전극에 전류를 구동하고 결합 전극에 센서 전극의 전압과 같은 위상의 전압을 공급하며, 상기 공급되는 전압은 센서 전극의 전압보다 작도록 구성할 수도 있다.
차폐 전극과 결합 전극들은 용량성으로 결합(capacitively coupled)될 수 있다.
복수개의 센서 전극들은 멀티플렉서에 의해 드라이버 회로와 결합될 수 있다.
공진 회로의 유도성 요소(inductive component)는 자이레이터(gyrator)에 의해 형성될 수 있다.
상기 자이레이터는, 용량성 센서의 입력에서 가상 인덕턴스(virtual inductance)로서 작용하는 커패시터(capacitor)에 의해 피드백되는 연산 증폭기(operational amplifier)를 구비할 수 있고, 상기 가상 인덕턴스는 용량성 센서의 입력에 연결되는 센서 전극과 접지에 대한 그 부하 커패시턴스와 함께 병렬 공진 회로(parallel resonant circuit)를 구성할 수 있다.
연산 증폭기의 출력은 증폭 회로와 결합가능하며 연산 증폭기의 출력에는 바람직하게는 옴 전압 분배기(ohmic voltage divider)인 감쇄기(attenuator)가 배치될 수 있다.
또한, 디스플레이 장치(display device)에 대한 물체의 위치 및/또는 접근을 검출하는 디스플레이 장치용 전극 구성(electrode configuration)로서, 본 발명에 의한 전극 구조(electrode arrangement)중 적어도 하나를 구비하는 전극 구성에 있어서, 상기 전극 구조는, 기판의 제2 면이 디스플레이 장치 쪽으로 향해 있고, 제1 차폐 전극은 센서 전극에 의해 방사되는 교류 전기장을 접지된 디스플레이 장치로부터 차폐하도록, 디스플레이 장치에 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 전극 구성이 제공된다.
제1 차폐 전극은 디스플레이 장치 앞쪽에 배치되는 도전성 및 상당한 정도의 투명층과 직류 결합 또는 용량성 결합될 수 있다.
제1 차폐 전극은 디스플레이 장치 앞쪽에 배치되는 도전성 및 상당한 정도의 투명층에 의해 형성될 수 있다.
상기 전극 구조는, 디스플레이 장치 주변의 가장 자리의 주변을 따라 배치될 수 있는데, 여기에서 센서 전극은 서로 분리된 적어도 4개의 센서 전극에 의해 형성될 수 있으며 상시 센서 전극들은 각각 평가 회로와 결합될 수 있다. 또한, 각각의 분리된 센서 전극들은 디스플레이 장치의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 이러한 방식으로 접근하는 손가락의 X 및 Y 좌표가 결정될 수 있다.
또한, 디스플레이 장치에서의 물체의 제스처, 위치 및/또는 접근을 검출하는 장치로서, 본 발명에 의한 전극 구조를 구비하는 장치에 있어서, 제1 차폐 전극은 디스플레이 장치 내에 배치될 수 있는 투명 보호재(transparent protective material) 내에 삽입되고, 제1 차폐 전극은 센서 전극의 전기장을 접지된 디스플레이 장치로부터 차폐하도록 기능하는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
제1 차폐 전극 및 적어도 하나의 센서 전극은 각각 기판에 삽입되고 기판은 투명 보호재의 디스플레이 장치의 대향면에 배치될 수 있다. 상기 기판은 투명 기판일 수 있다.
또한, 디스플레이 장치는 접촉-감응 스크린(touch-sensitive screen)일 수 있으며, 제1 차폐 전극은 접촉-감응 스크린의 도전 구조(conductive structures)에 의해 형성되고 상기 접촉-감응 스크린의 도전 구조는 접촉 검출용 평가 유닛 및 접근 검출용 평가 유닛과 시간 분할 방식(time division)으로 결합될 수 있다. 이러한 방식으로, 스크린의 앞쪽에서 이루어지는 접촉 및 접근 또는 검출 모두를 검출할 수 있는 스크린이 제공될 수 있다.
또한, 상기 장치는, 디스플레이 장치로부터의 물체의 거리가 미리 설정해 둔 제1 거리 이상인 디스플레이 장치에 대한 물체의 움직임을 평가하도록 구성될 수 있다.
또한, 접근 검출용 평가 유닛은 디스플레이 장치로부터의 물체의 거리가 제1 거리 보다 작은 경우 비활성화될 수 있다.
또한, 상기 장치는, 디스플레이 장치로부터의 물체의 거리가 미리 설정해 둔 제2 거리 이하인 물체에 의한 디스플레이 장치와의 접촉을 평가하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 거리는 제1 거리보다 큰 것이 유리하다.
또한, 제1 면과 제2 면을 갖는 박막으로서, 상기 박막의 제1 면에는 센서 전극 또는 복수개의 센서 전극이 배치되고, 상기 제1 면에는 적어도 하나의 제2 차폐 전극이 배치되고, 상기 제1 면에는 센서 전극을 평가 회로와 연결하기 위한 컨덕터 경로가 배치되는 박막에 있어서, 제2 차폐 전극은 컨덕터 경로와 센서 전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 박막이 제공된다. 박막의 제2 면에는 적어도 하나의 제1 차폐 전극이 배치된다.
또한, 접촉-감응 스크린(touch-sensitive screen)을 갖는 접근-감응 디스플레이 장치(proximity-sensitive display device)를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 접촉-감응 스크린은 접촉을 검출하기 위한 도전성 구조(conductive structure)를 구비하는 방법에 있어서, 본 발명에 의한 박막을 접촉-감응 스크린에 부착하는 단계를 포함하되, 적어도 하나의 결합 전극은 스크린쪽으로 향해 있고 적어도 하나의 결합 전극은 접촉-감응 스크린의 도전성 구조와 용량성 결합(capacitive coupling)될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
상기 박막 커넥터와 접촉-감응 스크린의 도전성 구조는 접근 검출용 평가 유닛과 결합되고, 상기 도전성 구조는 시간 분할 방식에 의하여 접근 검출용 평가 유닛 및 접촉 검출용 평가 유닛과 결합될 수 있다.
본 발명의 기타 장점 및 유리한 실시예들은 상세한 설명, 도면 및 청구범위의 기재에 의해 알 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 전극 구조의 2개의 전극층을 갖는 층 구조를 나타낸 것으로서, 여기에서 전극 층의 하나는 디스플레이 장치의 도전층과 직류 결합되어 있다.
도 2는 본 발명에 의한 2개의 층을 갖는 전극 구조의 층 구조를 나타낸 것으로서 여기에서 전극 중 하나는 디스플레이 장치의 도전층과 용량성 결합되어 있다.
도 3은 본 발명에 의한 디스플레이 장치용 전극 구성의 평면도를 나타낸 것이다.
도 4는 도 3에 나타낸 전극 구성의 상세도이다.
도 5는 본 발명에 의한 소형 디스플레이 장치용 전극 구성을 나타낸 것으로서 도전층을 갖지 않는 경우를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 의한 전극 구조의 또 다른 실시예로서, 여기에서 하나의 전극은 디스플레이 장치의 도전층에 의해 형성되어 있다.
도 7은 센서 전극과 차폐 전극을 갖는 용량성 센서에 대한 용량성 등가 회로도이다.
도 8은 본 발명에 의한 시스템 또는 복수개의 용량성 센서를 갖는 회로 구성의 기본 배치도이다.
도 9는 도 8의 용량성 센서에 대한 용량성 등가 회로도이다.
도 10은 용량성 센서로 접근하는 손가락과 함께 용량성 센서에 대한 용량성 등가 회로를 나타낸 것이다.
도 11은 용량성 센서의 공진 회로의 자이레이터로 설계된 유도성 구성 요소를 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명에 의한 시스템의 전극들의 프레임형 배치를 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명에 의한 시스템의 전극들의 도 12에 나타낸 프레임형 배치의 층 구조를 나타낸 것이다.
도 14는 저항성 접촉-감응 스크린의 기본 구조이다.
도 15는 접촉 검출용 평가 유닛과 함께 접촉-감응 스크린의 회로를 나타낸 것이다.
도 16은 접촉 검출용 평가 장치와 접근 검출용 평가 장치와 함께 본 발명에 의한 접촉-감응 스크린의 회로를 나타낸 것이다.
도 17은 접촉-감응 스크린으로부터의 물체의 거리에 따른 접근 및 접촉 검출의 예를 나타낸 것이다.
도 18은 본 발명에 의한 전극 구조용 차폐 전극으로서 접촉-감응 스크린의 도전층을 사용한 경우를 나타낸 것으로서 여기에서 전극들은 프레임 형으로 배치되어 있다.
도 19는 본 발명에 의한 시스템용 차폐 전극으로서 접촉-감응 스크린의 도전층을 사용한 경우를 나타낸 것으로서 여기에서 센서 전극들은 도전 박막으로서 형성되어 있다.
도 1은 본 발명에 의한 예컨대 손 또는 손가락과 같은 물체(object)의 위치 및/또는 접근을 검출하기 위한 용량성 센서 장치 또는 용량성 센서용 전극 구조(electrode arrangement)의 층 구조(layer structure)를 나타낸 것이다. 전극 구조는 적어도 하나의 제1 차폐 전극(shield electrode, SE1), 제2 차폐 전극(SE2) 및 센서 전극(sensor electrode, E)를 구비한다.
기판(substrate, TM)의 상면에는 센서 전극(E)과 제2 차폐 전극(SE2)이 배치된다. 기판(TM)의 제2 면 즉, 기판의 하면에는 제1 차폐 전극(SE1)이 배치된다. 센서 전극(E)을 평가 회로(evaluation electronics, A, 도 3 참조)와 결합시키는 컨덕터 경로(conductor path, L) 또한 제1 면 즉, 기판(TM)의 상면에 배치된다. 기판(TM)의 상면에는 제3 차폐 전극(SE3)이 또한 배치된다. 기판(TM)의 상면에 배치되는 전극(E, SE2, SE3)들의 배치와 컨덕터 경로(L)의 배치는, 제2 차폐 전극(SE2)이 센서 전극(E)과 컨덕터 경로(L) 사이에 연장되고 컨덕터 경로(L)가 제2 차폐 전극(SE2)과 제3 차폐 전극(SE3) 사이에 연장되도록 선택된다.
기판(TM)으로서는 모든 비도전성 재료를 사용할 수 있다. 바람직하게는 기판(TM)으로서 박막(foil)이 사용된다. 이러한 방식으로 기판(TM)에 의해서만 서로 분리되는 2개의 전극 층만으로 구성되는 전극 구조가 유용하게 제공될 수 있다. 이러한 2-파트 전극 구조의 제조는 효율적인 비용으로 이루어질 수 있다. 또한 기판(TM)을 포함하는 전극의 전체적인 설계를 매우 평평하게 할 수 있어서 예컨대 스크린과 같은 대상 시스템(target system)으로의 기계적인 통합(mechanic integration)을 매우 단순화시킬 수 있도록 하는 것을 보장해 준다.
기판(TM)의 하면에 배치되는 제1 차폐 전극(SE1)은 도전층(conductive layer, ITOS)와 직류-결합된다(DC-coupled). 본 발명에 의한 전극 구조를 접촉-감응 스크린(touch-sensitive screen)에 사용하는 경우, 도전층(ITOS)는 스크린의 가시 영역(visible area)의 앞쪽의 도전성 코팅(conductive coating)일 수 있다. 도전층의 제1 차폐 전극(SE1)과의 결합(coupling) 또는 접촉(contact)은 예컨대 도체(feedthrough, DK)에 의해 이루어질 수 있다.
전극 구조는 스크린(D)에 예컨대 접착제(adhesive, K)로 고정될 수 있다. 센서 전극(E)이 스크린의 가시 영역(visible area) 또는 관찰 대상 영역에 할당되도록 고정되는 것이 바람직하다. 스크린(D)쪽으로 향해 있는 면에는 예컨대 글래스 탑(glass top, G)이 배치될 수 있는데 이는 접착제(K)에 의해 본 발명에 의한 전극 구조에 부착될 수 있다. 글래스 탑(G)과 접촉-감응 스크린의 도전층 사이에는 박막(F)이 충전되어 시차 에러(parallax error)를 방지하도록 할 수 있다. 도전층(ITOS)은 ITO 박막과 같은 박막 위에 부착될 수 있다.
검출을 위하여 전극 구조(E)에서는 교류 전기장(alternating electrical field)가 방사되는데 이 방사되는 교류 전기장의 변화는 스크린에서의 물체의 접근 또는 위치를 나타내는 것이다. 제2 차폐 전극(SE2)에 의하여 센서 전극(E)은 컨덕터 경로(L)에 대해 차폐되어, 센서 전극(E)의 측정 신호에 대한 컨덕터 경로(L)의 영향을 최소화시킨다. 컨덕터 경로(L)는 제2 차폐 전극(SE2)에 비하여 매우 얇은것이 유리한데 이는 도 4에서 보다 상세히 설명될 것이다.
제3 차폐 전극(SE3)은 외부로부터의 영향을 제거하거나 최소화시키키 위하여 제공된다.
기판(TM)의 하면에 배치된 제1 차폐 전극(SE1)은, 스크린에 대한 센서 전극(E)을 차폐, 즉, 센서 전극(E)에 의해 방사되는 교류 전기장을 (스크린의) 접지 전위에 대해 차폐하는 기능을 수행한다. 제1 차폐 전극(SE1)과 접촉-감응 스크린의 도전층(ITOS)을 결합(coupling)함으로써 스크린의 전체 가시 영역은 접지(ground)로부터 차폐되어 스크린의 중앙부에서의 접근 또는 제스처 검출 또한 센서 전극(E)에 의해 보다 양호하게 검출될 수 있게 된다. 이는 특히 대형 디스플레이 장치에서 매우 유용하다.
따라서 스크린의 도전층(ITOS) 또한 센서 전극(E)에 의해 방사되는 교류 전기장이 접지(ground) 즉, 스크린에 대해서 차폐되도록 하는데에도 사용된다. 이러한 방식에 의하여, 매우 간단한 방법으로 접촉 감응 스크린의 접근 또는 제스처 검출 기능성, 특히 별도의 전극과 같은 추가 구성을 제공할 필요없이 스크린의 가시 영역의 중앙부에서의 접근 또는 제스처 검출 기능성이 확장될 수 있다.
도 2는 도 1에서 도시 및 설명한 본 발명에 의한 전극 구조의 층 구조를 나타낸 것이다. 도 1의 실시예와는 달리, 도 2의 실시예에서는, 스크린의 도전층(ITOS)은 제1 차폐 전극(SE1)과 직류-결합(DC-coupled)되어 있지 않으며 용량성으로(capacitively) 결합되어 있다. 이는 기존의 스크린에 본 발명에 의한 전극 구조를 통합시키는 것이 매우 간단하게 이루어질 수 있도록 한다는 장점을 갖는다. 이러한 방식으로 전극 구조 즉, 기판(TM)과 기판의 상면 및 하면에 배치되는 전극들 또는 컨덕터 경로가 접착제(K)에 의해 접촉-감응 스크린의 가시 영역의 가장자리에 부착될 수 있게 된다. 이는 기판(TM)과 기판에 배치되는 전극들 및 컨덕터 경로가 실질적으로는 투명 재료(transparent material)로 구성되는 경우 특히 유용하다.
도 3은 접촉-감응 스크린용 전극 구조의 평면도(top view)를 나타낸 것이다.
본 실시예에서 센서 전극(E)은 4개의 전극 세그먼트(electrode segment, EX1, EX2, EY1, EY2)로 구성될 수 있다. 각각의 전극 세그먼트는 컨덕터 경로(L)에 의해 평가 회로(A)와 연결된다. 전극 세그먼트들은 디스플레이 장치의 가장 자리에 각각 배치되는데, 전극 세그먼트(EY1, EY2)는 스크린의 왼쪽 가장자리 또는 오른쪽 가장자리에 배치되고 전극 구조(EX1, EX2)는 스크린의 상부 가장자리 또는 아래쪽 가장자리에 배치된다. 이러한 방식으로 손가락 또는 손의 디스플레이 장치로의 접근을 검출할 뿐 아니라 손가락 또는 손의 디스플레이 장치에 대한 위치도 유리한 방식으로 검출할 수 있다.
도 3에 명확히 나타난 바와 같이, 컨덕터 경로(L)와 전극 세그먼트들 사이에는 각각 하나의 차폐 전극(SE2)이 배치되는데 이는 각각의 전극 세그먼트들에 의해 방사되는 교류 전기장을 컨덕터 경로(L)에 대해 차폐시킨다. 도 3의 실시예는 스크린의 가시 영역 앞쪽에 도전 코팅(conductive coating)이 존재하는 접촉-감응 스크린을 나타낸 것인데, 이에 의하여 스크린의 접촉이 검출된다.
예컨대 이는 저항성 터치스크린(resistive touchscreen)일 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 스크린의 도전 코팅은 제1 차폐 전극(SE1)과 직류-결합되거나 또는 용량성으로 결합된다. 도 6에 도시한 바와 같이, 접촉-감응 스크린의 도전 코팅은 제1 차폐 전극(SE1)과 함께 형성되어 전극 구조를 보다 평판화킬 수 있으므로 접촉 감응 디스플레이 장치의 기능성이 접근 또는 제스처 검출의 기능성에 의해 확장될 수 있게 된다.
도 4에 도 3에 도시한 전극 구조의 상세도면이 나타나 있다. 도 4를 참조하여 전극 구조 또는 컨덕터 경로의 일반적인 구성을 이하에서 설명한다.
전극들을 평가 회로로 연결하기 위한 컨덕터 경로(L)의 종류는 매우 중요하다. 특히 작은 폭(width)의 컨덕터 경로가 특히 바람직한데 이는 전극 표면에 대한 전극 구조의 감도를 공간적으로 최대한 가능한 방법으로 규정하기 위함이다.
제2 차폐 전극(SE2)은 컨덕터 경로(L)에 비하여 그 폭이 넓다. 이러한 방식으로 센서 전극은 컨덕터 경로(L)에 대해 최대한 가능한 방법으로 차폐된다.
전체 센서 시스템의 가능한 최대 감도를 얻기 위하여 센서 전극의 폭(A) 또한 가능한 한 넓게 선택한다. 센서 전극에 대한 컨덕터 경로(L)의 영향은 컨덕터 경로(L)의 센서 전극으로부터의 거리(B)를 가능한 한 크게 선택함으로써 보다 더 감소될 수 있다. 센서 전극(EX1) 또는 차폐 전극(SE2)의 폭은, 차폐 전극(SE2)의 폭이 컨덕터 경로(L)보다 크기만 하면 다양하게 할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 컨덕터 경로(L)가 차폐 전극(SE2) 및 센서 전극(EX1) 양자에 대해 매우 얇게 된 경우, 전극 및 컨덕터 경로(L)의 구성이 특히 유리하게 이루어질 수 있다.
제2 차폐 전극(SE2)과 센서 전극의 폭을 컨덕터 경로(L)의 폭에 비해 더 넓게 선택하고 또한 센서 전극의 폭을 제2 차폐 전극(SE2)의 폭과 같게 하거나 크게 하는 경우 특별히 유리한 구성이 보장된다. 이러한 방식으로 컨덕터 경로(L)에 대한 센서 전극의 양호한 차폐와 센서 전극의 양호한 감도가 이루어진다.
전극을 둘러쌓는 재료에 따라 제2 차폐 전극(SE2)을 센서 전극보다 약간 크게 설계할 수도 있는데 이 경우에도 컨덕터 경로(L)는 매우 얇아야 한다.
도 5는 본 발명에 의한 디스플레이 장치용 전극 구조를 나타낸 것이다. 도 5에 나타낸 전극 구성은, 소형의 디스플레이 장치에 특히 적합한데, 4개의 전극 세그먼트(EX1, EX2, EY1, EY2) 또는 4개의 전극 세그먼트의 표면의 폭은 스크린의 중앙부에서의 접근 또는 제스처도 안전하게 검출되도록 선택될 수 있다. 스크린의 도전 코팅은 필요하지 않다. 이러한 방식으로, 접근 또는 제스처 검출 가능성에 의해 예컨대 전자 액자(electronic picture frame)의 기능을 확장시킬 수 있다. 도 5에 도시한 전극 구성의 또 다른 응용예는 네비게이션 장치(navigation instrument)의 디스플레이 상에서의 전극 구조의 구성이다. 이 실시예에서 전극 세그먼트들을 가능한 한 넓게 설계하여 스크린의 중앙부에서의 양호한 검출이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에 의한 전극 구조의 층 구조를 나타낸 것으로서, 예컨대 도전 코팅이 없는 디스플레이 장치에 사용될 수 있는 것이다. 이러한 구조 또는 구성에 의하여 소형 스크린의 감도를 도 5에서 설명한 바와 같이 보다 더욱 증가시킬 수 있다. 특히 이러한 구성에 의하여 대형 디스플레이 장치의 기능 또한 접근 또는 제스처 검출 가능성에 의해 확장될 수 있는데, 대형 디스플레이 장치의 경우에도 디스플레이 장치의 중앙부에서의 검출이 보장될 수 있다.
기판(TM)의 상면에는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 센서 전극(E), 제2 차폐 전극(SE2), 컨덕터 경로(L) 및 제3 차폐 전극(SE3)이 배치된다. 기판(TM)의 하면에는 도전층(ITOS)이 배치되는데, 이 도전층(ITOS)은 기판의 하면에서 기판을 지나서 돌출 연장되고 따라서 디스플레이 장치의 가시 영역으로 돌출 연장되거나 또는 디스플레이 장치의 가시 영역을 완전히 덮도록 되어 있다.
바람직하게는 도전층(ITOS)는 투명층으로 형성되는데, 이는 예컨대 접촉-감응 디스플레이에 사용되는 것이다. 이 도전층(ITOS)은 도 1 및 도 2에 도시한 제1 차폐 전극(SE1)의 기능을 갖는다. 이러한 방식에서 예컨대 디스플레이 장치에 접착될 수 있는 박막(foil)이 유용한데, 전극들(E,SE2,SE3) 및 컨덕터 경로(L)들은 예컨대 도 3에서 설명한 바와 같이 박막의 가장자리에 배치된다. 따라서 도전 코팅을 갖지 않는 디스플레이 장치의 경우에도, 센서 전극(E)에서 방사되는 교류 전기장은 디스플레이 장치의 접지에 대해 차폐될 수 있다.
도 7은 센서 전극(E)과 제1 차폐 전극(SE1)을 갖는 본 발명에 의한 용량성 센서의 용량성 등가 회로(capacitive equivalent circuit)이다.
센서 전극(E)과 제1 차폐 전극(SE1) 사이에는 커패시턴스(C1)이 작용한다. 제1 차폐 전극(SE1)은 접지 스크린(grounded screen, D)에 대해 커패시턴스(C2)를 나타낸다.
제1 차폐 전극(SE1)에 의한 차폐 효과(screening effect)는 드라이버(driver, T)를 제1 차폐 전극(SE1)으로 스위칭함으로써 보장될 수 있다. 드라이버(T)의 출력 전압(uT)이 센서 전극(E)에서의 전극 전압(uE)과 대략 상응하는 경우 매우 양호한 차폐 효과가 이루어질 수 있다.
도시한 용량성 센서(S)(복수개의 센서들이 제공될 수도 있다)는 위상 방법(phase method)에 의해 동작할 수 있는데, 위상 방법에서 용량성 센서의 제너레이터(generator)의 기준 신호(reference signal)에 대한 용량성 센서의 공진 회로(resonance circuit)의 위상 쉬프트(phase shift)는 접근을 나타낸다. 손가락이 용량성 센서(S)의 센서 전극(E)으로 접근하는 경우, 용량성 센서의 커패시턴스 변화에 의해 공진 회로는 초기의 설정된 공진에서 변화되게 된다. 이는 공진 회로에 인가되는 제너레이터에 대한 공진 회로의 신호의 위상 및 진폭의 변화를 발생시킨다.
진폭 및 위상 변화는 용량성 센서(S) 또는 센서 전극(E)로의 접근을 검출하는데 사용될 수 있다. 그러나, 위상 변화 방법을 사용하는 것이 가장 바람직한데 이는 위상 변화 방법에 의하면 제너레이터 신호의 가능한 진폭 변화와 독립적으로 상당한 정도로 유지될 수 있고 또한 센서 전극(E)의 커패시컨스 변화에 대해 보다 큰 감도를 이룰 수 있기 때문이다. 또한, 위상 방법을 사용하는 경우 공진 회로에서의 전압은 낮게 유지될 수 있는데, 이는 센서 전극(E)에서의 전기장 방사에 유리한 효과를 가지며 따라서 전기장 방사와 관련된 EMC 문제 또한 감소시킬 수 있다. 또한 위상 방법은 수신측에 대한 외부로부터의 간섭(interferences)에 대해 보다 둔감하다.
용량성 센서(S)의 공진 회로에 필요한 유도성 구성 요소(inductive componet)는 자이레이터(gyrator)에 의해 구현될 수 있다. 본 발명에 의한 시스템에서 용량성 센서에 사용되는 자이레이터의 기본적인 구성이 도 11에 도시되어 있다.
도 8은 본 발명에 의한 시스템 또는 본 발명에 의한 회로의 기본 구조를 나타낸 것이다.
상기 구조는, 각각의 용량성 센서들(S1~Sn)과 각각 결합하는 센서 전극들(E1~En)을 구비한다. 스크린 또는 디스플레이(D) 위에는 투명 보호재(transparent protective material, SM)이 배치된다. 보호재(SM)는 유리(glass) 또는 플라스틱재로 된 박막(foil)으로 제조될 수 있다. 이러한 목적에 적합한 기타 재료 또한 사용될 수 있다.
유리 또는 박막의 하면 또는 상면(또는 표면 바로 아래)에는, 센서 전극들(S1~Sn)에 의해 방사되는 전기장을 접지 스크린(grounded screen, D)으로부터 차폐하기 위한 차폐 전극(SE1)으로 기능하는 얇은 도전층(poorly conductive layer)이 제공된다. 이 도전층은, 센서 전극(E1~En)에 인가되는 전극 전압이 차폐 전극(SE1)에 인가되는 전압과 거의 같게 될 때마다 접지 스크린(D)에 대한 차폐 또는 차폐 전극(SE1)으로서 작용한다. 그러면 차폐 전극(SE1)과 센서 전극들(E1~En)은 거의 같은 전위를 가지게 되고 따라서 차폐 전극(SE1)과 센서 전극(E1~En) 사이의 공간은 거의 무전기장(field-free)이다.
차폐 전극(SE1)은 스크린(D) 또는 디스플레이 장치의 일부일 수 있는데, 센서 전극(E1~En)은 차폐 전극(SE1)과 독립적으로 스크린(D)에 부착되거나 또는 차폐 전극(SE1)과 함께 부착될 수 있다.
센서 전극(E1~En)을 차폐 전극(SE1)과 독립적으로 부착하는 경우에도 이들이 거의 같은 전위를 갖거나 또는 이들 사이에 실질적으로 무전기장 공간(field-free space)이 형성되는 것을 보장하기 위하여, 용량성 센서(S1~Sn)의 센서 출력 중 하나가 각각 멀티플렉서(multiplexer, MUX) 및 드라이버 회로(driver circuit, T)에 의해 결합 전극(SEK)에 스위칭된다.
결합 전극(coupling electrode, SEK)은, 센서 전극(E1~En)과 차폐 전극(SE1) 사이에 위치하여 차폐 전극(SE1)과의 용량성 결합(capacitive coupling)이 이루어질 수 있도록 배치된다. 여기에 도시하지는 않았지만 다른 실시예로서, 차폐 전극(SE1)은 결합 전극(SEK)과 직류-결합(DC-coupled)될 수도 있다.
드라이버 회로(driver circuit, T)는 결합 전극(SEK)의 전류를 구동(drive)하고 센서 전극(E1~En)에 인가되는 전극 전압과 같은 위상의 전압을 결합 전극(SEK)에 공급(charge)하도록 설계된다. 이러한 방식으로 결합 전극(SEK)에서 생성되는 신호는 유리 또는 박막 위에서 도전층 또는 차폐 전극(SE1)으로 용량성으로 결합된다.
따라서, 어떠한 경우에도 센서 전극(E1~En)과 차폐 전극(SE1) 사이에는 실질적으로 무전기장 공간이 이루어지는 것을 보장할 수 있다.
유리 또는 박막의 상면부로부터의 용량성 결합은 경제성 있는 제조의 관점에서 특히 장점을 갖는데, 센서 전극(E1~En)과 차폐 전극(SE1)과 결합하는 결합 전극(SEK)의 전체적인 구성은 단순히 위쪽에서부터 스크린(D)위에 놓여지기만 하면 되기 때문이다. 이는 접근 기능성에 의해 스크린을 업그레이드하는 관점에서 매우 중요하다.
도 8에 도시한 회로의 기능 모드(functioning mode)를 도 9에서 보다 상세하게 설명한다.
도 9는 도 8에 도시한 용량성 센서(S)용 회로의 용량성 등가 회로를 나타낸 것이다.
센서 전극(E)과 결합 전극(SEK) 사이에는 커패시턴스(C1)이 작용한다. 결합 전극(SEK)과 차폐 기능을 수행하는 도전층 또는 차폐 전극(SE1) 사이에는 또다른 커패시턴스(C3)가 유리 또는 박막(SM)내에 형성된다. 차폐 전극(SE1)은 접지 스크린(D)에 대해 커패시턴스(C2)를 나타낸다.
차폐 전극(SE1)의 차폐 효과(screening effect)를 위해서는 차폐 전극(SE1)에 존재하는 전압(uS)이 중요하다. 드라이버(T)에서의 출력 전압(uT)에 의하여 전압(uS)은
uS = uT / (1 + C2/C3)에 의해 계산된다.
드라이버(T)의 출력 전압(uT)는 센서 전극(E)에서의 전극 전압(uE)에 거의 상응하므로 비율(C2/C3)가 작을수록 보다 양호한 차폐 효과가 이루어진다. 이는 설계상의 특징에 의해 이루어질 수 있는데 예컨대 센서 전극(E)과 차폐 전극(SE1) 사이의 적절한 거리를 선택함으로써 이루어질 수 있다. C2/C3에 대한 비율이 1인 경우에도 높은 차폐 효과를 얻을 수 있다.
도 9로부터, 드라이버 회로(T)에 의해 센서(S) 쪽으로 루프(loop)가 형성되기 때문에 센서 전극(E)과 결합 전극(SEK) 사이의 결합 커패시턴스(coupling capacitance, C1)을 통해 센서 회로에 피드백(feedback)이 발생한다는 것을 알 수 있다. 이러한 효과는 센서 감도(sensor sensitivity)를 증가시키는데 유용하게 이용될 수 있다.
유리 또는 박막(SM) 내에서 도전층 또는 차폐 전극(SE1)을 사용하는 것은, 도 8에 의한 본 발명의 시스템에 의하여, 접근 검출과는 별도로, 예컨대 스위칭 기능을 가능하게 하는 접촉 지점과 관계없이 또는 스크린의 접촉 위치에 따라 손가락 위치의 좌표를 계산하는데 사용될 수 있는 접촉 검출 또한 실현할 수 있다는 가능성도 제공한다. 특히 도 8에 도시한 시스템에 의해 제스처 검출(gesture detection)이 유리하게 구현될 수 있다. 접촉 검출은 도 10을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 10은 용량성 센서용 용량성 등가 회로를 용량성 센서로 접근하는 손가락 또는 디스플레이를 접촉하는 손가락과 함께 나타낸 것이다.
유리(SM) 또는 박막과의 접촉은 항상 차폐 전극(SE1)에서의 전압(uS)의 급격한 또는 매우 신속한 감소를 야기시키는데, 손가락으로부터 시작하여 결합 커패시티(CS)와 접지(ground)에 대한 몸체 커패시턴스(body capacitance, CK)를 통해 차폐 전극(SE1)이 추가적으로 용량성으로 충전(capacitively charged)되기 때문이다. 이러한 전압(uS)의 감소는 센서 전극(E)에 작용하는 부하 커패시턴스(load capacitance)의 증가를 의미한다. 이에 상응하여 센서의 신호 전압(S) 또한 급격히 또는 매우 신속하게 변화한다. 이와 동시에 스크린의 접촉은 도 10에 도시한 센서 전극(E) 쪽으로의 용량성 결합(capacitive coupling)에 추가적인 결합 커패시턴스(coupling capacitance, CE)를 발생시킨다. 센서 전극(E)으로 접근하면서 동시에 디스플레이를 접촉하는 경우, 센서(S)의 신호 전압의 추가적인 변화를 발생시키는데 이에 의하여 센서 전극(E)으로부터 손가락의 거리도 결정될 수 있다.
이러한 방식으로 나머지 센서 전극들과 관련하여 스크린상에서의 손가락의 좌표계가 결정될 수 있다. 그러나 이는 차폐 전극(SE1)에 대한 손가락의 결합(coupling, CS)이 센서 전극(E)에 대한 손가락의 결합(CE)과 비교할 때 너무 크지 않은 경우에만 정교하게 이루어질 수 있다.
이는 차폐 전극(SE1)을 유리 또는 박막(SM)의 스크린의 대향면에 보다 근접하게 배치하거나 또는 보다 멀어지도록 배치하도록 하는 전극 구성의 설계에 의해 이루어질 수 있다. 차폐 전극(SE1)이 접촉되는 유리 또는 박막(SM) 표면으로부터 보다 멀어지게 배치되는 경우, 본 발명에 의하면 스크린에 대한 변별력있는 접촉의 가능성을 얻을 수 있다. 정확한 전극 구성은 스크린의 크기에 따라 각각 다르다.
도 11은 본 발명에 의한 시스템의 용량성 센서(capacitive sensor)용 자이레이터(gyrator)의 기본 구조를 나타낸 것이다.
커패시터(CF)에 의해 피드백되는 연산 증폭기(operational amplifier, OP)가 입력단에서 가상 인덕턴스(virtual inductance)(L = R2·CF)로서 작용하는데, 이는 연결된 센서 전극(E) 및 그 부하 커패시턴스(load capacitance, CL)와 함께 접지(ground)에 대해 병렬 공진 회로(parallel resonant circuit)을 구성하고, 전술한 바와 같이 위상 변화(phase shift)에 대한 감지 요소(sensitive element)로서 작용하게 된다. 이와 함께 연산 증폭기(OP)의 출력은, 전술한 바와 같이 결합 전극(SEK) 또는 결합 전극(SEK)과 용량성으로 결합되어 있으며 도 8의 멀티플렉서(MUX)를 통해 연결된 차폐 전극(SE1)을 구동(drive)하는 기능을 수행한다.
도 9의 센서 전극(E)과 결합 전극(SEK) 사이의 커패시턴스(C1)를 통해 피드백 루프(feedback loop)가 발생하므로 이러한 구성은 진동(oscillate)하는 경향이 있는데, 바람직하게는 옴 전압 분배기(ohmic voltage divider)로 형성되는 감쇄기(attenuator)에 의해 연산 증폭기(OP)의 출력 전압이 분배되어 감소하고 따라서 연산 증폭기(OP)의 출력 전압과 결합 전극(SEK)에서의 전압(uT) 사이의 비(ratio)는 1보다 작게 된다. 이와 같은 방식으로 안정적인 동작이 보장될 수 있다. 연산 증폭기(OP)의 출력은 드라이버 회로(driver circuit, T)와 추가적으로 결합(coupled)되어 결합 전극(SEK)에 공급되는 전압을 경우에 따라 재차 증가시킬 수 있고 또한 결합 전극(SEK)을 용량성 부하(capacitive load)로부터 자유롭게 할 수 있도록 한다.
도 11에 도시된 자이레이터를 도 8 또는 도 9에 도시한 본 발명에 의한 시스템의 일실시예의 용량성 센서(capacitive sensor, S)의 공진 회로의 유도성 구성 요소(inductive component)로서 사용하는 경우, 드라이버 회로(T) 없이도 구현될 수도 있는데 이는 옴 전압 분배기 자체가 1보다 작은 증폭 계수를 갖는 증폭기로 작용하여 결합 전극(SEK)을 구동(drive)할 수 있기 때문이다.
이러한 구성은, 피드백에 의하여 진동 회로(oscillation circuit)를 제동(undamp)함으로써 양질의 계수(high factor of quality)를 달성할 수 있도록 하는데 이는 또한 높은 접근 감도를 보장하게 된다. 이러한 단순하고 경제적인 병렬 공진 회로의 구성에 의하여 전체 시스템을 ASIC에 통합 구성하는 것도 가능하다.
본 발명에 의한 복수개의 용량성 센서를 갖는 시스템의 도 8에 도시한 기본 구조에 의하면, 센서 전극의 영역 내에서 접근 또는 움직임(예컨대, 손짓(gesticulation))을 검출할 수 있도록 하는, 센서 전극, 결합 전극 및 차폐 전극으로 구성되는 어떠한 전극 구성도 구현될 수 있다.
도 12에 4개의 라인형 전극(EX1, EX2, EY1, EY2)으로 구성되는 다층 구조의 구성의 일예가 도시되어 있다. 도 12는 프레임형 구조(frame-form arrangement, R)를 나타내고 있는데, 접근 기능성(또는 제스처 기능)을 업그레이드하기 위하여 디스플레이(D)에 위쪽으로부터 놓여질 수 있는 것이다. 줄무늬형(stripe-shaped) 전극들(EX1, EX2, EY1, EY2)은 프레임(R)의 4개의 가장자리를 따라 배치되어 있다.
도 12에 도시한 프레임형 구성의 층 구조는 도 13에 나타낸 바와 같은 예컨대 복수개의 박막(foil)에 의해 층층이 구현될 수 있다.
센서 전극(E)과 복수개의 결합 전극(SEK)은 기판(B)에 삽입 포함(embedded)되어 있다. 기판은 예컨대 투명한 박막일 수 있다. 결합 전극(SEK)들은 서로 직류-결합(DC-coupled)되어 있으며 같은 드라이버 회로(T)에 의해 구동된다.
기판의 상면 가장자리에 배치된 결합 전극은 디스플레이(D)의 가장자리 영역쪽으로의 차폐 효과를 가능하게 한다.
기판의 하면에 배치된 결합 전극은, 유리 또는 박막(SM)내에 삽입되어 있는 차폐 전극(SE1)과 함께 디스플레이에 대하여 센서 전극(E)을 차폐하는 기능을 수행한다.
이러한 줄무늬형 구조는, X 전극(EX1, EX2)들에서 발생하는 신호들은 Y 전극(EY1, EY2)에서의 신호들과 독립적이기 때문에, 손가락의 위치의 좌표가 디스플레이 표면에서의 X/Y 좌표에 대한 간단한 알고리듬에 의해 계산될 수 있다는 장점을 갖는다.
4개의 줄무늬형 센서 전극에 의해 좌표를 계산하는 것은 예컨대 X 전극 또는 Y 전극의 위상인 ΦX 또는 ΦY를 평가하는 방법에 의해 이루어질 수 있다. 이를 위하여 바람직하게는 X 또는 Y 전극 쌍들의 위상 차(phase difference) 및 위상 합(phase sum)이 다음과 같은 식에 의하여 결정한다.
ΔΦX = ΦX1 - ΦX2 및 ∑ΦX = ΦX1 + ΦX2
또는
ΔΦY = ΦY1 - ΦY2 및 ∑ΦY = ΦY1 + ΦY2
이러한 방식으로 좌표 결정의 선형화(linearization) 또한 가능한데, 일반적으로 차 식(difference formation)에서 위상차(phase difference)의 비선형 추이(non-linear course)가 발생하기 때문이다. 선형화를 위하여 우선(각각의 전극 쌍에 대해) 다음과 같은 함수가 정의될 수 있다.
ΨX = ∑ΦX - ΦX0
ΨY = ∑ΦY - ΦY0
이 식으로부터,
ΔΦX/ΨX = (ΦX1 - ΦX2) / (ΦX1 + ΦX2 -ΦX0 )
ΔΦY/ΨY = (ΦY1 - ΦY2) / (ΦY1 + ΦY2 -ΦY0 )
들이 적절히 선택된 상수 ΦX0 , ΦY0에 의해 선택되어 X 방향 및 Y 방향 각각에 대해 선형화(linearization)가 이루어질 수 있다. 이로부터 얻어지는 대략적인 비례성(approximative proportionality)에 의해 손가락의 위치가 매우 간단하게 결정될 수 있다.
도 12 및 도 13에 도시한 차폐 전극(SE1)을 갖는 층(SM)과 센서 전극 및 결합 전극(SEK)을 갖는 층(B)로 구성되는 프레임형 구조에 의해, 매우 간단한 방법으로 기존의 디스플레이의 기능이 접근 결정 또는 제스처 결정의 기능면에서 확장될 수 있다.
마찬가지로 본 발명에 의하면, 본 발명에 의한 시스템용으로 디스플레이 장치에 이미 존재하는 도전층(electrically conductive structure)을 이용함으로써, 시스템은 기존의 디스플레이에 통합 구현될 수 있다.
따라서, 예컨대 저항성 접촉-감응 디스플레이(resistive touch-sensitive display)는, 접촉-감응 디스플레이에 이미 존재하는 도전성 구조(conductive structure)를 이용하여 전술한 바와 같은 기능성이 간단한 방식으로 확장될 수 있다.
도 14는 저항성 접촉-감응 디스플레이(resistive touch-sensitive display)(터치스크린(touchscreen))의 구조를 나타낸 것이다. 저항성 접촉-감응 디스플레이는 실질적으로 두개의 대향하는 도전층(conductive layer, 20, 30)(박막-박막 또는 ITO 유리-박막(glass-foil))으로 구성되는데, 이들은 작은 스페이서 점(spacer dot, 10)에 의해 서로 분리되어 있다. 접촉-감응 디스플레이는 디스플레이 장치 위에 배치된다. 접촉-감응 디스플레이는, 손가락 또는 스타일러스(stylus)에 의한 접촉이 이루어지는 경우 접촉 지점 위에서의 전압 강하를 측정하는 측정 라인(measuring lines)을 갖는다.
도 15는 디스플레이 연결 케이블(70) 및 플러그(plug, 60)에 의한 도 14에 도시한 저항성 접촉-감응 디스플레이와 접촉 검출용 평가 유닛(evaluation unit, μC)과의 연결 관계를 나타낸 것이다.
본 발명에 의하면, 터치스크린의 도전층(conductive layer)(터치스크린의 구체적인 종류에 상관없이)은 전극 구조로서 사용될 수 있는데 특히 본 발명에 의한 전극 구조의 제1 차폐 전극(SE1)으로서 사용될 수 있다. 터치스크린의 기존의 접촉 검출 기능을 유지하기 위하여 기존의 접촉 검출 기능은 시간 분할(time-division) 방식으로 본 발명에 의한 접근 검출용 평가 유닛(GestIC)과 결합될 수 있다. 이러한 결합은 도 16에 나타나 있다.
도 17은 접촉-감응 스크린으로부터의 물체(object)의 거리에 따른 접근 및 접촉 검출의 예를 나타낸 것이다.
여기에 나타낸 예에서 2개의 스위칭 임계값(switching thresholds, SW1, SW2)이 정의된다. 이 스위칭 임계값들은 접촉-감응 스크린(D)로부터의 제1 거리(SW1) 및 제2 거리(SW2)를 나타낸다.
접촉-감응 스크린으로 접근하는 사람의 손 또는 손가락은 접촉-감응 스크린(D)의 앞쪽에서 또는 본 발명에 의한 전극 구조에 의한 검출 영역에서 움직임이 이루어질 수 있는데 이들은 전극 구조에 의해 검출 및 평가될 수 있다. 평가(evaluation)는 제스처 검출(gesture detection)을 포함할 수 있다.
스크린(D)로부터 손 또는 손가락의 거리가 제2 거리(SW2)보다 크면, 접촉 검출용 평가 유닛(μC)은 비활성화된다. 접근 검출용 평가 유닛(GestIC)은 활성화되어 스크린 앞쪽에서의 움직임을 검출한다.
손 또는 손가락이 스크린쪽으로 접근하여 손 또는 손가락의 거리가 제2 거리(SW2)보다 작고 제1 거리(SW1) 보다 커지게 되면, 평가 유닛(μC) 및 평가 유닛(GestIC)이 활성화된다. 이러한 방식으로, 손의 움직임 또는 제스처가 검출될 수 있다. 또 한편으로 스크린으로의 빠른 접근 또는 스크린의 빠른 접촉이 평가 유닛(μC)에 의해 신뢰성있게 검출되는 것을 보장할 수 있다.
손 또는 손가락이 스크린(D)에 더욱 접근하여 손 또는 손가락의 거리가 제1 거리(SW1) 보다 작게 되면, 평가 유닛(GestIC)은 비활성화된다. 접촉 검출용 평가 유닛(μC)은 활성화된 상태로 남아 있다. 이러한 방식으로 스크린을 접촉하게 되는 스크린 앞쪽에서의 매우 근접한 움직임이 움직임의 평가에 포함되는 것을 방지할 수 있다. 거리(SW1)는 매우 작게 선택할 수 있다. 바람직하게는, 거리(SW1)는 수밀리미터 정도이다. 응용예에 따라 거리(SW1)는 수센티미터일 수도 있다.
여기에 도시한 예에서 접촉 검출용 평가 유닛(μC)과 접근 검출용 평가 유닛(GestIC)은 각각 해당하는 기능을 제공 또는 제공하지 않도록 활성화 또는 비활성화될 수 있다. 평가 유닛(μC 또는 GestIC)들의 활성화는 예컨대 적절한 동작 전압을 공급하는 등의 방식에 의해 이루어질 수 있다.
평가 유닛(GestIC)을 활성화 또는 비활성화하는 다른 예로서, 스크린으로부터의 물체의 거리에 의해서만 해당하는 기능을 실행하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 평가 유닛(GestIC)은 손가락의 거리가 제1 거리(SW1)보다 큰 경우에만 검출된 움직임을 평가한다. 거리가 제1 거리(SW1) 보다 작은 경우 움직임을 검출하지만 평가하지는 않는다. 거리가 제1 거리(SW1) 보다 작은 경우, Z 축 방향만으로의 움직임만을 평가, 즉, 스크린으로부터의 손가락의 거리만을 평가하는 것이 특히 유리하다.
평가 유닛(GestIC, μC)들은 항상 동작 상태(active)이며 도 16에 나타낸 바와 같이 해당하는 전극들과 결합되어 있다.
본 발명에 의하면, 접촉-감응 디스플레이의 적어도 하나의 도전층이 항상 센서 전극(E) 또는 차폐 전극으로서 사용될 수 있는 다양한 형태의 구현 가능성이 존재한다.
첫번째 가능성은, 스크린(D) 방향으로 향해 있는 하층(lower layer, 20)을 차폐 전극으로 또한 상층(upper layer, 30)을 센서 전극으로 사용하는 것이다. 이러한 방식으로 저항성 접촉-감응 디스플레이는 전극을 추가로 사용하지 않고 업그레이드될 수 있다. 차폐 전극은 동시에 결합 전극(SEK)이기도 하다.
도 18에 도시한 또 다른 가능성은, 저항성 접촉-감응 디스플레이의 2개의 도전층을 함께 공통 제1 차폐 전극으로 사용하는 것이다. 다른 방식으로서, 2개의 도전층 중 하나만을 제1 차폐 전극으로 사용할 수도 있다. 전극 구조(EX1, EX2, EY1, EY2)에 필요한 센서 전극들은 스크린상에 별도 구성으로 배치될 수 있다. 여기에서 프레임 구조로서 센서 전극, 제2 차폐 전극 및 도전 경로(conducting path)만이 배치된 프레임 구조를 사용할 수 있다. 또한 하나의 센서 전극을 배치하여 이에 의해 위치를 결정하지 않는 디스플레이로의 단순한 접근이 이루어질 수도 있다. 프레임 구조는 예컨대 프레스(press) 또는 클립 접촉(clip contacting)에 의해 평가 유닛과 직류-결합(DC-coupled)될 수 있다.
또 다른 가능성은, 저항성 접촉-감응 디스플레이의 적어도 하나의 도전층을 차폐 전극으로 사용하고 센서 전극(E)을 별도의 도전성 박막(additional conductive foil, 100)(예컨대 ITO 박막)의 형태로 설계하고 이를 기존의 터치스크린에 도 19에 나타낸 바와 같이 부착하는 것이다. 도 19에 나타낸 실시예에서 하나의 센서 전극(E)만이 터치스크린상에서 연속적인 도전성 박막으로 부착되어 있다. 이러한 방식에 의하여 위치를 결정하지 않는 디스플레이에 대한 단순한 접근 검출 기능을 간단한 방법으로 구현할 수 있다.
다른 예로서, 서로 독립적인 복수개의 센서 전극(E)을 갖는 박막이나 또는 예컨대 4 또는 16개의 정사각형 또는 직사각형의 분할(segmented)된 센서 전극들(E)을 갖는 박막을 터치스크린에 부착할 수도 있다. 또한 복수개의 평행 줄무늬형의 센서 전극들 또한 사용가능한데 이에 의하면 예컨대 접근하는 손가락의 X 위치가 유리하게 검출될 수 있다. 센서 전극의 숫자가 증가하면 예컨대 제스처 검출의 해상도가 보다 더 증가될 수 있다.
이러한 구성은, 본 발명에 의한 시스템의 적어도 하나의 전극 표면을 생략할 수 있다는 장점을 갖는데, 이러한 경우에도 터치스크린의 도전성 구조(conductive structure)를 사용함으로써 종래 기술의 시스템에서보다 양호한 감도를 가지고 접근 또는 제스처 검출의 모든 기능이 제공될 수 있다. 이러한 방식으로 보다 더 단순한 기계적인 통합 구성이 이루어질 수 있는데 이는 제조 공정 및 재료 비용의 면에서 상당한 비용 감소가 이루어질 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명에 의하면, 장치를 접촉하지 않고도 장치의 기능이 시작(trigger)되도록 할 수 있다. 예컨대 교통 흐름으로부터 시야를 벗어나지 않은채 차량의 네비게이션 장치의 기능을 호출할 수 있는데, 이는 교통의 안전성을 증가시킨다. 물론 이러한 경우에도 네비게이션 장치의 터치스크린상의 스위치 또는 버튼은 조작될 수 있다.
비접촉 동작에 의하여 예컨대 전자 액자(electronic picture frame)를 지문으로 더럽히지 않고 조작할 수 있다. 이러한 장치의 전체적인 미학적 인상은 지속적인 사용의 경우에도 영향을 받지 않는다. 전자 액자를 조작하는 것은 예컨대 보고자 하는 영상을 전환하는 것을 포함할 수 있다. 또한 이러한 전자 액자는 제어 요소를 접촉하거나 스위칭할 때 벽에서 이탈하거나 떨어질 가능성을 고려하지 않고도 배치 또는 설치될 수 있다. 전자 액자는 종래의 전자 액자에서의 경우와 같이 그 뒷면에 부착되어 있는 제어 요소에 사용자가 직접 억세스할 수 없는 영역에도 설치될 수 있다. 사용자는 제스처에 의해 조작 또는 명령을 내리기 위하여 장치 근처에 가기만 하면 충분하다.
본 발명은 대형 디스플레이의 경우에도 감도를 손상시키지 않고 다양한 스크린 크기에 매우 유연하게 적용될 수 있다는 점을 특징으로 한다. 여기에 설명하지 않은 또 다른 실시예에서는, 복수개의 전극 세그먼트가 제공되어 보다 복잡한 형태의 제스처를 검출하도록 할 수도 있다. 전극 구조는 2개의 전극층, 즉, 기판 상면의 전극 및 컨덕터 경로와 기판 하면의 전극만으로 구성되기 때문에, 전체적인 전극 구조를 매우 평평하게 할 수 있어서 대상 시스템으로의 매우 단순한 기계적 통합 구현이 가능하다. 또한 본 발명에서 제안된 바와 같이 기판에서의 2층 전극 구조의 제조는 매우 단순하며 또한 비용 효율면에서 매우 실용적이다. 기판(TM) 및 전극들이 제공되는 도전성 박막을 제공함으로써 다양한 디스플레이 장치가 제스처 또는 접근 기능에 의해 확장될 수 있다.

Claims (33)

  1. 물체의 위치 또는 접근을 검출하는 용량성 센서(capacitive sensor)를 위한 전극 구조(electrode arrangement)에 있어서,
    제1 면(first side) 및 제2 면(second side)을 갖는 평평한 기판; 및
    상기 평평한 기판의 제1 면에 배치되는 센서 전극
    을 구비하고,
    상기 센서 전극은, 방사되는 교류 전기장의 변화를 감지하도록 구성되고-여기서 상기 변화는 교류 전기장으로 유입되는 물체에 의해 발생함-,
    상기 평평한 기판의 제2 면에 배치되어 센서 전극에 의해 방사되는 교류 전기장을 접지(ground)로부터 차폐하는 기능을 수행하는 제1 차폐 전극
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평평한 기판의 제1 면에 배치되며, 상기 평평한 기판의 제1 면의 컨덕터 경로(conductor path)에 의해 평가 회로(evaluation electronics)와 결합될 수 있는 제2 차폐 전극을 더 구비하고,
    상기 제2 차폐 전극은 센서 전극과 컨덕터 경로 사이에 센서 전극과 컨덕터 경로와 거리를 두고 배치되어 센서 전극에 의해 방사되는 교류 전기장을 컨덕터 경로에 대해 차폐하는 기능을 수행하고,
    상기 센서 전극, 제2 차폐 전극 및 컨덕터 경로는 각각 줄무늬형태(stripe-shaped)이고, 제2 차폐 전극은 컨덕터 경로보다 큰 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서 전극은 상기 컨덕터 경로보다 큰 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센서 전극은 상기 제2 차폐 전극보다 큰 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 컨덕터 경로와 거리를 두고 상기 평평한 기판의 제1 면에 배치되는 제3 차폐 전극을 더 구비하고,
    상기 컨덕터 경로는 상기 제2 차폐 전극과 제3 차폐 전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서 전극, 제2 차폐 전극 및 컨덕터 경로는 서로 평행하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차폐 전극은 도전성 재료 및 투명 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 센서 전극은 공진 회로(resonance circuit)와 결합되고(coupled),
    상기 센서 전극과 공진 회로에는 전압이 인가될 수 있고, 상기 인가되는 전압에 대한 공진 회로의 전압의 위상 변화(phase shift)는 센서 전극에서의 물체의 접근 또는 위치를 나타내는 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서 전극과 결합되는 공진 회로의 출력은 증폭 회로(amplifying circuit)를 통해 상기 3개의 차폐 전극 중 적어도 하나와 결합되어, 상기 3개의 차폐 전극 중 적어도 하나가 센서 전극의 전위와 동일하게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 증폭 회로는 드라이버 회로(driver circuit)이고, 상기 드라이버 회로는 상기 차폐 전극들에 전류를 구동하고 또한 상기 차폐 전극들에 센서 전극의 전극 전압과 같은 위상의 전압을 공급하고, 상기 공급되는 전압은 센서 전극의 전극 전압보다 작은 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 센서 전극과 제1 차폐 전극 사이에 적어도 하나의 결합 전극(coupling electrode)이 배치되어 제1 차폐 전극과 결합될 수 있으며,
    상기 센서 전극과 연결된 용량성 센서의 출력은 드라이버 회로를 통해 상기 결합 전극에 결합되어 상기 결합 전극과 제1 차폐 전극을 상기 센서 전극의 전위와 동일하게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 드라이버 회로는 상기 결합 전극에 전류를 구동하고 상기 결합 전극에 센서 전극의 전압과 같은 위상의 전압을 공급하며, 상기 공급되는 전압은 센서 전극의 전압보다 작은 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 차폐 전극 및 결합 전극들은 용량성으로 결합되는(capacitively coupled) 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 출력은 멀티플렉서에 의해 증폭 회로와 결합가능한 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 공진 회로의 유도성 요소(inductive component)는 자이레이터(gyrator)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 자이레이터는 센서 전극의 입력에서 가상 인덕턴스(virtual inductance)로서 작용하는 커패시터에 의해 피드백되는 연산 증폭기(operational amplifier)를 구비하고,
    상기 가상 인덕턴스는 센서 전극과 접지에 대한 그 부하 커패시턴스와 함께 병렬 공진 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 연산 증폭기의 출력은 증폭 회로와 결합가능하며 상기 연산 증폭기의 출력에는 감쇄기(attenuator)가 배치되는 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  18. 물체의 위치 또는 접근을 검출하는 용량성 센서를 위한 전극 구조로서, 제1 면(first side) 및 제2 면(second side)을 갖는 평평한 기판; 및 상기 평평한 기판의 제1 면에 배치되는 센서 전극을 구비하고, 상기 센서 전극은 방사되는 교류 전기장의 변화를 감지하도록 구성되고-여기서 상기 변화는 교류 전기장으로 유입되는 물체에 의해 발생함-, 상기 평평한 기판의 제2 면에 배치되어 센서 전극에 의해 방사되는 교류 전기장을 접지(ground)로부터 차폐하는 기능을 수행하는 제1 차폐 전극을 포함하는 전극 구조; 및
    디스플레이 장치에 대한 물체의 위치 또는 디스플레이 장치로의 물체의 접근을 검출하는 접지된 디스플레이 장치(grounded display device)
    를 구비하고,
    상기 전극 구조는 상기 평평한 기판의 제2 면이 상기 디스플레이 장치 쪽으로 향해 있고, 제1 차폐 전극은 센서 전극에 의해 방사되는 교류 전기장을 상기 디스플레이 장치로부터 차폐하도록 디스플레이 장치에 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 차폐 전극은 상기 디스플레이 장치 앞쪽에 위치하는 도전성의 투명층과 직류 결합 또는 용량성 결합가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 차폐 전극은 상기 디스플레이 장치 앞쪽에 위치하는 도전성의 투명층에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 물체의 위치 또는 접근을 검출하는 용량성 센서를 위한 전극 구조로서, 제1 면(first side) 및 제2 면(second side)을 갖는 평평한 기판; 및 상기 평평한 기판의 제1 면에 배치되는 센서 전극을 구비하고, 상기 센서 전극은 방사되는 교류 전기장의 변화를 감지하도록 구성되고-여기서 상기 변화는 교류 전기장으로 유입되는 물체에 의해 발생함-, 상기 평평한 기판의 제2 면에 배치되어 센서 전극에 의해 방사되는 교류 전기장을 접지(ground)로부터 차폐하는 기능을 수행하는 제1 차폐 전극을 포함하는 전극 구조; 및
    디스플레이 장치에 대한 물체의 위치 또는 디스플레이 장치로의 물체의 접근을 검출하는 접지된 디스플레이 장치
    를 구비하고,
    상기 제1 차폐 전극은 상기 디스플레이 장치의 투명 보호재(transparent protective material) 내에 삽입되고, 제1 차폐 전극은 센서 전극의 전기장을 상기 디스플레이 장치로부터 차폐하도록 기능하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 차폐 전극 및 센서 전극은 각각 기판에 삽입되고 상기 기판은 투명 보호재의 디스플레이 장치의 대향면에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 기판은 투명 기판인 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 접촉-감응 스크린(touch-sensitive screen)이고, 상기 제1 차폐 전극 또는 센서 전극은 상기 접촉-감응 스크린의 도전층(conductive layer)에 의해 형성되고, 상기 접촉-감응 스크린의 도전층은 접촉 검출용 평가 유닛 및 접근 검출용 평가 유닛과 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 디스플레이 장치로부터의 물체의 거리가 미리 설정해 둔 제1 거리 이상인 디스플레이 장치에 대한 물체의 움직임을 평가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 접근 검출용 평가 유닛은 상기 디스플레이 장치로부터의 물체의 거리가 제1 거리 보다 작은 경우 비활성화되는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 디스플레이 장치로부터의 물체의 거리가 미리 설정해 둔 제2 거리 이하인 물체에 의한 디스플레이 장치로의 접촉을 평가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제2 거리는 제1 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제24항에 있어서,
    상기 접촉-감응 스크린의 도전층은 시간 분할(time division) 방식에 의해 접촉 검출용 평가 유닛 및 접근 검출용 평가 유닛과 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제24항에 있어서,
    상기 제1 차폐 전극은 결합 전극(coupling electrode)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 복수개의 센서 전극과 적어도 하나의 결합 전극이 배치되는 박막(foil)을 구비하는 전극 구조로서,
    상기 복수개의 센서 전극은 상기 결합 전극의 한 면에 상기 결합 전극과 소정의 거리를 두고 배치되고,
    상기 박막은 상기 센서 전극들을 평가 유닛과 연결하기 위한 커넥터와, 상기 센서 전극과 상기 결합 전극 사이에 무전기장 공간(field-free space)를 생성하기 위하여 상기 센서 전극 및 상기 결합 전극을 드라이버 회로에 연결하기 위한 커넥터를 구비하고,
    상기 센서 전극은, 방사되는 교류 전기장의 변화를 감지하도록 구성-여기서 상기 변화는 교류 전기장으로 유입되는 물체에 의해 발생함-되는 것을 특징으로 하는 전극 구조.
  32. 접촉을 검출하기 위한 도전성 구조(conductive structure)를 구비하는 접촉-감응 스크린(touch-sensitive screen)을 갖는 접근-감응 디스플레이 장치(approach-sensitive display device)를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    복수개의 센서 전극과 적어도 하나의 결합 전극이 배치되는 박막을 제공하는 단계-여기서, 상기 복수개의 센서 전극은 상기 결합 전극의 한 면에 상기 결합 전극과 소정의 거리를 두고 배치되고, 상기 박막은 상기 센서 전극들을 평가 유닛과 연결하기 위한 커넥터와, 상기 센서 전극과 상기 결합 전극 사이에 무전기장 공간(field-free space)를 생성하기 위하여 상기 센서 전극 및 상기 결합 전극을 드라이버 회로에 연결하기 위한 커넥터를 구비하고, 상기 센서 전극은 방사되는 교류 전기장의 변화-여기서 상기 변화는 교류 전기장으로 유입되는 물체에 의해 발생함-를 감지하도록 구성됨-; 및
    상기 박막을 접촉-감응 스크린의 도전성 구조(conductive structure)와 용량성 결합(capacitive coupling)될 수 있으며 상기 접촉-감응 스크린쪽으로 향해 있는 결합 전극에 의해 접촉 감응 스크린에 부착하는 단계
    를 포함하는 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 박막 커넥터와 접촉-감응 스크린의 도전성 구조를 접근 검출용 평가 유닛과 결합하는 단계를 더 구비하고,
    상기 도전성 구조는 시간 분할 방식에 의하여 접근 검출용 평가 유닛 및 접촉 검출용 평가 유닛과 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
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