KR101764329B1 - 그립 감지 및 손가락 추적을 위한 정전용량 센서 - Google Patents

그립 감지 및 손가락 추적을 위한 정전용량 센서 Download PDF

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Abstract

모바일 디바이스는 모바일 디바이스를 둘러싸고 있는 환경을 점점 더 인식하고 있다. 많은 애플리케이션에서, 상이한 타입의 핸드 그립 및/또는 모바일 디바이스에 대해 손가락이 위치한 곳을 모바일 디바이스가 감지할 수 있는 것이 유용하다. 본 개시는 모바일 디바이스의 에지를 따라 핸드 그립 감지 및/또는 손가락 추적에 특히 적합한 정전용량 감지 장치를 설명한다. 정전용량 감지 장치는 2개의 라인을 따라 배치된 스트립을 포함하고, 각각의 길이 및 간격은 핸드 그립을 감지하고/하거나 손가락을 추적하기 위한 최적의 응답 거동을 허용하도록 설계된다.

Description

그립 감지 및 손가락 추적을 위한 정전용량 센서{CAPACITIVE SENSORS FOR GRIP SENSING AND FINGER TRACKING}
개시의 기술적 분야
본 발명은 센서의 분야에 관한 것으로, 특히 모바일 디바이스와 함께 사용가능한 그립 감지(grip sensing) 및 손가락 추적(finger tracking)을 위한 정전용량 센서(capacitive sensor)에 관한 것이다.
배경기술
모바일 디바이스가 널리 퍼져 있다. 모바일 디바이스와 상호작용하는 방식 및 모바일 디바이스가 거동하는 방식은 시간이 지남에 따라 진화하고 있다. 모바일 디바이스에 대한 하나의 중요한 기술은 그들의 감지 성능이다. 감지는 많은 햅틱/압력 감지, 오디오 감지, 광/비전(vision) 감지, 온도 감지, 및 정전용량 감지와 같은 많은 방식을 통해 발생할 수 있다. 이들 방식은 우리가 모바일 디바이스와 무수히 많은 방식으로 상호작용하는 것을 허용할 수 있을 뿐만 아니라, 이들 방식은, 유저가 모바일 디바이스와 상호작용하는 방식 및 상황을 모바일 디바이스가 더 잘 이해할 수 있도록, 모바일 디바이스가 "더 스마트"해지는 것을 허용한다.
하나의 흥미있는 방식은 정전용량 감지이다. 정전용량 감지는, 물리적 버튼의 사용 없이, 모바일 디바이스의 화면을 통해 유저 입력을 제공하는 것을 허용하기 위해 한 동안 터치 스크린과 함께 사용되어 왔다. 몇몇 애플리케이션에서, 큰 표면/스킨 상에서의 정전용량 감지는, 심지어 그립 또는 손 자세(hand posture)를 감지하기 위해서도 사용될 수 있다. 몇몇 다른 애플리케이션에서, 전체적인 손 인식을 위해 모바일 디바이스의 각 사이드에 하나씩, 2개의 전극이 제공될 수 있다. 또 다른 애플리케이션에서, 안테나에 근접한 손가락 또는 손의 존재를 검출하기 위해, 안테나에 인접한 전극이 제공될 수 있다.
개관
모바일 디바이스는 모바일 디바이스를 둘러싸고 있는 환경을 점점 더 인식하고 있다. 많은 애플리케이션에서, 상이한 타입의 핸드 그립 및/또는 모바일 디바이스에 대해 손가락이 위치한 곳을 모바일 디바이스가 감지할 수 있는 것이 유용하다. 본 개시는 모바일 디바이스의 사이드 또는 에지를 따라 핸드 그립 감지 및/또는 손가락 추적에 특히 적합한 정전용량 감지 장치를 설명한다.
많은 종래의 정전용량 감지 애플리케이션은, 그것이 감지하거나 구별할 수 있는 그립의 수가 제한된다. 또한, 많은 이들 애플리케이션은 모바일 디바이스 근처에서 손가락의 위치를 정확하게 추적할 수 없다. 본원에서 개시되는 정전용량 감지 장치는 (디바이스의 각각의 사이드 상에 한 라인씩의) 두 라인을 따라 배치된 정전용량 감지 스트립을 포함한다. 각각의 길이 및 간격은 핸드 그립 감지 및/또는 손가락 추적에 대해 최적의 응답 거동을 허용하도록 설계된다.
본 개시의 맥락 내에서, (길지 않은 재료의 점(dot)이 아닌) 긴 형상을 갖는 재료의 피스(piece)로서 스트립이 정의된다. 스트립은 재료의 길고 폭이 좁은 피스일 수 있다. 스트립은 실질적으로 편평하고 얇을 수 있다.
본 개시와 그 특징 및 이점의 더 완전한 이해를 제공하기 위해, 동일한 도면부호가 동일한 부분을 나타내는 첨부의 도면들과 연계하여 취해진 하기의 설명에 대한 참조가 이루어지는데, 도면에서:
도 1은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 그립 감지 및 손가락 추적을 포함하는 가능한 확장에 대한 예시적인 분석을 도시한다;
도 2는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 위한 예시적인 방법을 도시한다;
도 3은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 모바일 디바이스용의 예시적인 정전용량 감지 장치 및 그 정전용량 감지 장치의 정전용량 센서에 의해 생성되는 예시적인 응답 곡선을 도시한다;
도 4는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 모바일 디바이스용의 다른 예시적인 정전용량 감지 장치 및 그 정전용량 감지 장치의 정전용량 센서에 의해 생성되는 예시적인 응답 곡선을 도시한다;
도 5는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 모바일 디바이스용의 다른 예시적인 정전용량 감지 장치 및 그 정전용량 감지 장치의 정전용량 센서에 의해 생성되는 예시적인 응답 곡선을 도시한다;
도 6은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 모바일 디바이스용의 다른 예시적인 정전용량 감지 장치 및 그 정전용량 감지 장치의 정전용량 센서에 의해 생성되는 예시적인 응답 곡선을 도시한다;
도 7은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 차동 트레이싱(differential tracing)을 구비하는 모바일 디바이스용의 예시적인 정전용량 감지 장치를 도시한다;
도 8은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 정전용량 감지 장치의 예시적인 정전용량 센서를 도시한다;
도 9a 내지 도 9c, 도 10a 내지 도 10c, 및 도 11a 내지 도 11c는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 모바일 디바이스의 내부 섀시 및 외부 쉘에 대한 정전용량 감지 장치의 예시적인 배치를 도시한다;
도 12는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 플렉시블 회로 형태의 예시적인 정전용량 감지 장치를 도시한다;
도 13은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 모바일 디바이스에 대해 배치된 예시적인 정전용량 감지 장치를 도시한다; 그리고
도 14는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, L자형 정전용량 센서를 구비하는 예시적인 정전용량 감지 장치를 도시한다.
본 개시의 예시적인 실시형태의 설명
모바일 디바이스에서의 정전용량 감지 및 그 애플리케이션
정전용량 감지는, 근접, 위치 또는 배치, 습도, 유체 레벨, 및 가속도를 검출 및 측정하기 위한 센서를 포함하는 많은 타입의 센서에서 사용된다. HID(human interface device; 휴먼 인터페이스 디바이스) 기술(예를 들면, 컴퓨터 마우스를 대체하기 위한 HID 기술)로서의 정전용량 감지는 점점 더 인기를 얻고 있다. HID 기술은 정전용량 커플링에 기초할 수 있는데, HID 기술은 인체의 커패시턴스를 입력으로서 간주한다. 랩탑 트랙패드, 디지털 오디오 플레이어, 컴퓨터 디스플레이/터치스크린, 모바일 폰, 모바일 디바이스, 태블릿 등과 같은 많은 디바이스에서 정전용량 터치 센서가 사용된다. 기계적 스위치에 비해 정전용량 센서의 다기능성(versatility), 신뢰성 및 강건성, 고유의 휴먼-디바이스 인터페이스, 및 비용 절감으로 인해 설계 엔지니어는 계속 정전용량 센서를 선택하고 있다.
일반적으로, 정전용량 센서는, 도전성이거나 또는 공기의 것과는 상이한 유전체, 예를 들면, 사람 손 또는 손가락의 일부를 갖는 임의의 것을 검출한다. 여기 신호(excitation signal)가 정전용량 센서(예를 들면, 전극)를 충전하면, 정전용량 센서는 가상 커패시터의 두 플레이트 중 하나가 된다. 오브젝트가 정전용량 센서에 가까워져 가상 커패시터의 제 2 플레이트로서 작용하면, 정전용량 센서 상에 존재하는 전하에 기초한 가상 커패시턴스는, 예를 들면, 정전용량 감지 컨트롤러에 의해 측정될 수 있다. 정전용량 감지 컨트롤러는, 가상 커패시턴스를 측정하고 아날로그 측정치를 디지털 데이터로 변환하도록 구성된 아날로그 프론트 엔드를 포함할 수 있는 전자 디바이스이다. 몇몇 정전용량 감지 컨트롤러는, 각각의 정전용량 센서에 대해 16비트 또는 그 이상만큼 높은 고해상도의 정전용량 측정 데이터를 생성할 수 있다. 정전용량 감지 컨트롤러는 정전용량 센서로 여기 신호를 제공하기 위한 여기 소스를 또한 제공할 수 있다. 통상적으로, 정전용량 감지 컨트롤러는 다수의 정전용량 센서에 연결가능한 복수의 입력 핀을 구비할 수 있다.
모바일 디바이스에 대한 정전용량 감지는 모바일 디바이스를 둘러싸는 동적 환경을 감지하는 데 특히 유용하다. 정전용량 센서로서의 전극은 저렴할 수 있고 이들 전극은 극도로 컴팩트하고 얇으며, 이것은, 폼팩터가 내부의 전자장치에 대해 제약을 가할 수 있는 모바일 디바이스에 대해 정전용량 감지를 특히 적합하게 만든다. 예를 들면, 정전용량 감지는, 가끔은 모바일 디바이스에 제공되기 어려울 수 있는 기계적 버튼에 대한 필요성을 제거할 수 있는데, 기계적 버튼의 설계 제약은 계속적으로 디바이스를 점점 더 작고, 평활하고 및/또는 방수성이 있도록 만든다.
본 개시의 맥락 내에서의 모바일 디바이스는, 유저 또는 유저들 중 하나 이상의 손에 의해 쥐어질 수 있는 전자 디바이스를 포함한다(전자 디바이스는 완전히 휴대형이며, 전자 디바이스는 다른 전자장치에 구속될 수 있다). 모바일 디바이스는, 스몰 폼팩터를 갖기 때문에, 보통은 사용 동안 유저의 손 또는 손들에 의해 쥐어질 수 있다. 모바일 디바이스는 모바일 폰, 태블릿, 랩탑 등을 포함할 수 있다. 본 개시가 유저의 손에 의해 쉽게 쥐어질 수 있는 폼팩터를 갖는 이들 타입의 모바일 디바이스에 관련된 예에 초점을 맞추지만, 본원에서 개시되는 센서 배치는 일반적인 전자 디바이스에도 또한 적용가능하다. 예를 들면, 예시적인 전자 디바이스는 스티어링 휠, 게임용 콘솔 컨트롤러, 가전 제품, 상호작용식 디스플레이 등을 포함할 수 있다. 광의적으로 말하자면, 본원에서 개시되는 센서 배치는 유저가 자신의 손 및/또는 손가락을 사용하여 상호작용할 것으로 예상되는 전자 디바이스에 적용될 수 있음이 당업자에 의해 이해된다.
그립 감지 및 손가락 추적의 이해
본 개시의 맥락 내에서의 그립 감지는 유저가 모바일 디바이스를 잡는 방식의 감지를 포괄한다. 그립 감지의 개념은 단지 유저가 디바이스를 잡느냐 또는 잡지 않느냐의 여부의 단순환 활성화 또는 검출, 또는 사람이 근처에 있느냐 또는 없느냐의 여부의 단순한 결정을 넘어서는 것이다. 그립 감지는 다양한 그립들 - 유저가 모바일 디바이스를 잡고 있는 방식 및 모바일 디바이스와 물리적으로 상호작용하는 방식을 감지할 수 있다. 손가락 추적은 모바일 디바이스 근처에서의 손가락의 위치 및/또는 움직임을 결정할 수 있다. 도 1 및 도 2는 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 위한 예시적인 프로시져를 설명한다.
도 1은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 그립 감지 및 손가락 추적을 포함하는 가능한 확장에 대한 예시적인 분석을 도시한다. 적절한 정전용량 감지 장치를 구비하는 모바일 디바이스는 정전용량 측정 데이터를 분석하는 것에 의해 많은 상이한 타입의 정보를 결정할 수 있다.
유저 근접 검출 층(102)에서, 정전용량 감지는 사람이 근처에 있는지, 또는 모바일 디바이스가 무생물(inanimate object)에 의해 유지되고 있는지를 식별할 수 있다. 몇몇 경우에서, 정전용량 감지는 근처의 하나 이상의 유저의 거리 및 움직임을 결정하기 위해 정전용량 측정치를 삼각측량할 수도 있다. 또한, 정전용량 감지는 모바일 디바이스에 대한 배치 시나리오(예를 들면, 모바일 디바이스가 테이블 위에 있는지, 핸드백 안에 있는지, 유저가 디바이스를 잡고 있는지 등등)를 추론할 수 있다.
손 검출 층(104)에서, 정전용량 감지는 손잡이(handedness)를 결정할 수 있다. 예를 들면, 정전용량 감지는 모바일 디바이스를 오른손 잡고 있는지, 왼손이 잡고 있는지, 또는 두 손으로 잡고 있는지, 또는 어떤 손도 잡고 있지 않은지의 여부를 결정할 수 있다.
자세 결정 층(106)에서, 정전용량 감지는 그립이 손바닥(palm) 기반인지 핀치(pinch) 기반인지의 여부를 결정할 수 있다. 손바닥 그립은, 모바일 디바이스의 몇몇 부분이, 손바닥 또는 베이스 너클(base knuckle) 영역 상의 피부로부터 유래되는 마찰력에 의해 손에서 유지되는 그립의 패밀리로서 정의된다. 핀치 그립은, 폰을 잡기 위해 사용되는 마찰력이 주로 엄지손가락 끝과 손가락 끝 또는 다른 표면의 몇몇 조합에 의해 제공되는 그립의 패밀리로서 정의된다. 손이 검출되지 않으면, 정전용량 감지는 커패시턴스의 유전 상수와의 관계를 사용하는 재료 검출 알고리즘을 수행하여 둘러싸고 있는 환경에 관한 정보를 추론할 수 있다.
그립 검출 층(108)에서, 정전용량 감지는 정전용량 센서 측정치로부터 특정 타입의 그립을 결정할 수 있다. 예시적인 그립은: 세 손가락의 손바닥 그립, 다섯 손가락의 손바닥 그립, 두 손가락의 핀치, 세 손가락의 핀치 등을 포함한다. 그립의 타입은 미묘한 차이가 있을 수 있고, 몇몇 경우에서, 정전용량 감지는 25개 이상의 그립 사이를 정확하게 구별할 수 있다.
그립 분석 확장 층(110)에서, 정전용량 감지는, 그립 외에, 유저 식별, 의도 인식, 그립 제스처링(gesturing)(예를 들면, 그립의 시퀀스를 검출), 및 손가락 추적(예를 들면, 버튼 배치 대신의, 손가락 제스처)과 같은 다른 정보를 유도할 수 있다. 그립 알고리즘에 주어지는 그리고 그립 알고리즘으로부터 취해지는 원시 및 유도 데이터를 분석하는 것에 의해 이용가능하게 되는 확장된 피쳐가 존재한다. 그립 메타 분석은 모바일 디바이스의 주 유저가 현재 그립 정보를 제공하고 있는지를 식별할 수 있다. 또한, 화면을 가로질러 도달하는 엄지손가락 당김(straining)과 같은 의도 인식이 식별될 수 있다. 그립 제스처링 및/또는 손가락 추적은, 그립 시퀀스에 따른 화면의 잠금 및 잠금해제와 같은 암시적인 커맨드에 대한 유저 입력 메커니즘으로서 그립을 사용하는 것을 포괄할 수 있다. 모바일 디바이스의 케이스 또는 외부 쉘에 대한 손가락 슬라이딩 또는 태핑과 같은 명시적 입력이 물리적 버튼을 대신하도록 취해질 수 있다. 애플리케이션은 모바일 폰의 케이스 상의 임의적으로 배치되어 번호가 매겨진 버튼 및 슬라이드를 사용할 수 있을 것이다.
이들 예시적인 분석의 층을 정전용량 센서 데이터에 대해 적용함으로써, 모바일 디바이스는 유저와 모바일 디바이스 사이의 관계에 관한 정보를 유도할 수 있다. 예를 들면, 그림 감지는, 유저가 모바일 디바이스에 유저 입력을 제공할 수 있는 유저 인터페이스를 제공할 수 있다. 다른 예에서, 그립 감지는 안테나 튜닝 또는 빔 성형과 같은 내부 특성을 모바일 디바이스가 조정하는 것을 허용할 수 있다. 또 다른 경우에서, 손의 일반적인 자세에 관련된 그립 감지는 사용 시나리오, 및/또는 유저 의도를 나타낼 수 있다. 그립 감지 및 그 확장은 유저가 모바일 디바이스와 상호작용하는 새로운 방식을 더 편리한 방식으로 도입할 수 있다.
도 2는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 위한 예시적인 방법을 도시한다. 다른 방법이 사용될 수 있으며, 도 2에 도시된 방법은 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 위한 예시적인 방법을 예시할 뿐이다. 모바일 디바이스는 정전용량 감지 컨트롤러, 및 정전용량 감지 장치를 구비하며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 다는 예시적인 방법의 적어도 일부를 수행할 수 있다. 그립 감지 및/또는 손가락 추적 모듈은 예시적인 방법의 적어도 일부를 수행하여 그립 정보 및 손가락 정보를 유도할 수 있다. 그립 감지 및/또는 손가락 추적 모듈은 적어도 부분적으로 다음 중 임의의 하나 이상에서 제공될 수 있다: 모바일 디바이스, 모바일 디바이스에 통신적으로 연결되는 전자 디바이스, 및 클라우드 서비스 내에 있는 전자 디바이스, 등등. 그 방법으로부터 생성되는 데이터는 스토리지(예를 들면, 메모리)에 저장되는데, 스토리지는 적어도 부분적으로 다음 중 임의의 하나와 함께 제공될 수 있다: 모바일 디바이스, 모바일 디바이스에 통신적으로 연결되는 전자 디바이스, 및 클라우드 서비스, 등등.
그 방법은, 박스 202에서, 정전용량 감지 컨트롤러로부터 정전용량 감지 측정치(정전용량 센서에 의해 측정됨)를 수신하는 것을 포함한다. 데이터의 피스로서의 측정치는 스토리지에 유지되는 어레이(또는 어떤 다른 적절한 데이터 구조체)에 저장될 수 있다. 다른 방식을 통한 다른 측정치(예를 들면, 온도 판독치, 가속도계 판독치 등)가 데이터의 피스로서 어레이에 또한 기록될 수 있다.
박스 204에서, 그 방법은 측정치로부터 비율을 계산하도록 진행한다. 이 단계에서 계산되는 비율의 일 예는 이득 독립적인 비율(gain independent ratio):
Figure 112015066998468-pat00001
을 포함할 수도 있는데, 여기서 A는 하나의 정전용량 센서로부터의 센서 측정치이고, B는 다른 정전용량 센서에 대한 센서 측정치이다. 복수의 비율 값을 계산하기 위해, 센서 측정치의 임의의 적절한 수의 쌍이 사용될 수 있다. 비율 값은 스토리지에 유지되는 어레이(또는 어떤 다른 적절한 데이터 구조체)에 데이터의 피스로서 저장될 수 있다. 이러한 비율은 모션 아티팩트(artifact)가 정전용량 센서 측정치로부터 소거되는 것을 허용한다. 비율 계산 외에, 그 방법에 의해 다른 값이 또한 계산되고 어레이에 저장될 수 있다. 다른 값은 (예를 들면, 이전의 정전용량 감지 측정치를 사용한) 시간에 대한 1차 및 2차 도함수, 복수의 정전용량 센서 측정치에 기초한 삼각법 데이터(trigonometric data) 등을 포함한다.
옵션적으로, 박스 206에서, 그 방법은 박스 202 및/또는 박스 204에서 획득된 데이터의 피스에 기초하여 교차 상관 매트릭스를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 본 개시 내에서의 상관은, 데이터의 다른 피스가 증가하는/감소하는/변하지 않는 동안, 데이터의 어떤 피스가 증가하는지/감소하는지/변하지 않는지를 나타낸다. 데이터의 상이한 피스를 페어링하는 매트릭스 또는 테이블이 생성되어, 데이터의 두 피스 사이의 관측된 관계를 정형화할 수 있다. 예를 들면, 그 방법은 데이터의 한 피스가 데이터의 다른 피스와 포지티브하게 상관되는지의 여부를 결정하고, 이러한 상관을 스토리지에 유지되는 교차 상관 매트릭스에 저장할 수 있다. 마찬가지로, 그 방법은 데이터의 한 방법이 데이터의 다른 피스와 네거티브하게 상관되는지의 여부를 결정하고, 이러한 상관을 교차 상관 매트릭스에 저장할 수 있다. 교차 상관 매트릭스에 무상관(no correlation)(예를 들면, 데이터의 두 피스가 변경되지 않고 안정한 상태로 유지됨)이 또한 기록될 수 있다.
박스 208에서, 그 방법은, 환경 및/또는 유저와의 모바일 디바이스의 관계에 관한 정보를 추론하는 것을 포함할 수 있다. 추론 단계는 다음 중 하나 이상을 포함하는 다양한 입력을 취할 수 있다: 박스 202에서 획득되는 데이터의 피스, 박스 204에서 획득되는 데이터의 피스, 및 박스 206으로부터의 교차 상관 매트릭스 내의 엔트리. 추론 단계는 하나 이상의 적절한 인공지능 알고리즘(예를 들면, 규칙 기반 분류기, 결정 트리, k-NN 알고리즘의 확률적 분류기(k-NN algorithms probabilistic classifier)(예컨대
Figure 112015066998468-pat00002
분류기), 선형 분류기, 로지스틱 회귀(logistic regression), 신경망, 퍼셉트론(perceptron), 서포트 벡터 머신(support vector machine), 클러스터링 알고리즘 등)을 적용할 수 있다. 추론 단계가 애플리케이션에 대한 충분한 정확도로 데이터로부터 그립 및/또는 손가락 정보를 추론하도록 구성되는 한, 임의의 수의 인공지능 알고리즘이 사용될 수 있다.
박스 208로부터의 출력(들)에 기초하여, 그 방법은 그립 감지 및/또는 손가락 추적 정보를 프로세싱을 위해 다른 모듈로 보고하는 것을 포함한다. 예를 들면, 모바일 디바이스 상에서 실행하는 애플리케이션은 보고된 정보를 취하고 그 정보를 유효한 유저 입력으로서 해석할 수 있다.
정전용량 감지 장치에서의 정전용량 센서의 공간적 배치의 중요성
정전용량 센서 장치에 대한 설계는 사소하지 않다. 정전용량 센서의 배치 및 물리적 설계는 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 제공하는 알고리즘의 성능에 크게 영향을 끼칠 수 있다. 이 때문에, 설계자들은 정전용량 감지용 장치에 대해 정전용량 센서를 제공할 때 주의해야만 한다. 불량 센서는 미묘한 차이가 있는 그립을 정확하게 구별하기 위한 적절한 데이터를 제공하지 못하거나, 또는 모바일 디바이스에 대해 손가락이 있는 곳을 정확하게 검출하지 못할 것이다. 본 개시는 최적의 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 목적으로 하는 자신의 정전용량 센서의 고유한 공간적 배치 및 물리적 설계를 갖는 정전용량 센서 장치를 설명한다.
예: 4센서 설계
도 3은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 모바일 디바이스용의 예시적인 정전용량 감지 장치 및 그 정전용량 감지 장치의 정전용량 센서에 의해 생성되는 예시적인 응답 곡선을 도시한다. 도면은 예시적인 응답 플롯(302)과 예시적인 모바일 디바이스(304)(예를 들면, 스마트폰, 태블릿 등)를 포함한다. 또한, 도면은 모바일 디바이스(304)와 함께 사용가능한 예시적인 정전용량 감지 장치를 도시한다. 정전용량 감지 장치는 각각의 사이드 상에 2개의 센서를 구비할 수 있고, 이것은 모두 총 4개의 센서를 구성한다.
이 예에서, 정전용량 감지 장치는 실질적으로 제 1 라인(308)을 따라 공간적으로 배치된 제 1 스트립(306a 및 306b)을 포함하는 제 1 정전용량 센서를 포함한다. 제 1 정전용량 센서는, 유저의 손이 자주 터치할 것으로 예상되는 모바일 디바이스의 하나의 에지 또는 사이드 근처에 위치되는 것이 바람직하다. 제 1 라인에 대한 제 1 스트립(306a 및 306b)의 정렬은 정확할 필요가 없지만, 제 1 스트립(306a 및 306b)은 모바일 디바이스(304)의 (실질적으로 직선인) 에지와 실질적으로 일치하도록 라인의 세그먼트로서 공간적으로 배치되는 것이 바람직하다.
예시적인 정전용량 감지 장치는 실질적으로 제 2 라인(312)을 따라 공간적으로 배치된 제 2 스트립(310a 및 310b)을 포함하는 제 2 정전용량 센서를 포함한다. 제 2 정전용량 센서는, 유저의 손이 자주 터치할 것으로 예상되는 모바일 디바이스의 다른/반대쪽의 에지 또는 사이드 근처에 위치되는 것이 바람직하다. 제 2 라인(312)은, 특히 모바일이 직사각형 형태이면, 제 1 라인(308)과 실질적으로 평행할 수도 있고, 유저는 2개의 대향 사이드 상에서 모바일 디바이스를 그립할 것으로 예상된다. 제 2 라인에 대한 제 2 스트립(310a 및 310b)의 정렬은 정확할 필요가 없지만, 제 2 스트립(310a 및 310b)은 모바일 디바이스(304)의 다른 (실질적으로 직선인) 에지와 실질적으로 일치하도록 라인의 세그먼트로서 공간적으로 배치되는 것이 바람직하다.
응답 플롯(302)은, 작은 금속 볼이 모바일 디바이스(304)의 제 1 사이드를 따라 구를 때 각각의 정전용량 센서(제 1 스트립(306a 및 306b))에 의해 생성되는 응답(314a 및 314b)을 도시한다. 응답(314a 및 314b)은, 모바일 디바이스(304)의 제 1 사이드를 따른 또는 제 1 라인(308) 근처의 금속 볼의 위치에 대해, 각각의 정전용량 센서(제 1 스트립(306a 및 306b))에 의해 획득되는 정전용량 센서 측정치에 대응한다. 금속 볼은 제 1 스트립 근처에서 모바일 디바이스의 사이드를 따라 움직이는 사람 손 또는 오브젝트를 흉내 낸다. 응답 플롯(302)은 제 1 정전용량 센서 및 제 2 정전용량 센서의 특성 거동을 예시하도록 기능한다. 간략화를 위해, 단지 제 1 정전용량 센서에 대한 응답 플롯이 도시되는데, 그 이유는 제 2 정전용량 센서의 특성 거동이 제 1 정전용량 센서의 특성 거동에 대응하기 때문이다.
제 1 스트립(306a 및 306b)에 의해 생성되는 응답(314a 및 314b)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 스트립 의 각각은 제 1 라인 근처에 위치된 오브젝트로부터 각각의 특성 응답을 생성하도록 구성된다. 제 1 스트립의 각각에 의해 생성되는 각각의 응답은, 오브젝트가 각각의 제 1 스트립의 길이를 따라 위치될 때 포화된다. 이 거동은, 오브젝트가 제 1 스트립을 따라 구를 때의 편평한 변하지 않는 응답("데드존)으로부터 볼 수 있다. 일반적으로 말하면, 데드존은 그립 감지 및/또는 손가락 추적에 대해 최적이 아닌데, 그 이유는 모바일 디바이스의 변하지 않는 거동으로 인해 모바일 디바이스의 사이드 상의 손 및/또는 손가락의 일부의 위치에 정보가 쉽게 관련될 수 없기 때문이다. 또한, 각각의 응답은, 오브젝트가 제 1 스트립의 각각의 단부(end)에서부터 멀어지게 움직임에 따라 점감된다(taper off). 이 거동은, 오브젝트가 제 1 스트립의 단부에서부터 멀어지게 구를 때 테일 응답(tail response)으로부터 볼 수 있다. 응답이 점감되는 것은 제 1 스트립의 단부에서부터 오브젝트의 1/거리에 관련될 수 있다. 테일 응답은 그립 감지 및/또는 손가락 추적에 대해 더 양호한데, 그 이유는 모바일 디바이스의 사이드 상의 손 및/또는 손가락의 일부의 위치에 정보가 관련될 수 있기 때문이다.
도 3에 도시된 예에서, (모바일 디바이스(304)의 한 사이드 상의) 제 1 정전용량 센서는 2개의 제 1 스트립(306a 및 306b)을 구비하는데, 각각은 각각의 응답(314a 및 314b)을 생성한다. 제 1 스트립의 유사한 세트(예를 들면, 제 2 스트립(310a 및 310b)는 모바일 디바이스(304)의 다른 사이드 상에서 제 1 스트립(306a 및 306b)과 유사한 거동을 나타낼 것이다.
하기에서는, 응답(314a 및 314b)의 예시적인 특징 중 몇몇을 개괄한다:
● 응답(314b)의 왼쪽 테일은 응답(314a)의 데드존으로 연장한다. 응답(314a)이 제 1 스트립(306a)의 길이를 따라 데드존을 가지는 경우에도, 314b의 변화하는 응답은 제 1 스트립(306a)의 길이를 따르는 오브젝트에 대한 위치 정보를 추론하도록, 그립 감지 및/또는 손가락 추적 알고리즘에 대해 정보를 제공한다.
● 응답(314a)의 오른쪽 테일은 제 1 스트립(306b)의 길이를 따른 응답(314b)의 데드존으로 연장한다. 314a의 변화하는 응답은, 제 1 스트립(306b)의 길이를 따르는 오브젝트에 대한 위치 정보를 추론하도록, 그립 감지 및/또는 손가락 추적 알고리즘에 대해 정보를 제공한다.
● 응답(314a)의 오른쪽 테일은 제 1 스트립(306a)과 제 1 스트립(306b) 사이의 간격에서 314a의 왼쪽 테일과 중첩하고, 이것은 두 스트립 사이의 간격의 범위(span)를 따라 움직이는 오브젝트에 대한 위치 정보를 알고리즘이 추론하는 것을 허용할 수 있다.
모바일 디바이스(304)의 사이드의 길이에 걸친 임의의 지점에서 스트립 중 하나 이상이 점점 점감되는/증가하는 응답을 생성하는 것을 정전용량 센서의 간격과 길이가 보장한다는 것을, 응답 플롯(302)로부터 알 수 있다. 정전용량 센서의 이 바람직한 특성은, 그립 감지 및/또는 손가락 추적 알고리즘이, 미묘한 차이가 있는 그립을 결정하고/하거나 모바일 디바이스(304)의 사이드를 따른 손가락의 위치를 정확하게 결정하는 것을 도울 수 있다.
스트립 사이의 간격과 스트립의 길이에 관련된 일반적인 설계 고려사항
정전용량 센서로서 사용되고 있는 스트립의 특성 응답은, 최적의 그립 감지 및/또는 손가락 추적 성능을 갖는 적절한 정전용량 감지 장치를 설계할 때, 중요한 고려사항이다. 그립 감지 및/또는 손가락 추적 알고리즘은, 센서 측정치에서 관측되는 변화(예를 들면, 도함수), 상이한 센서 사이의 센서 측정치의 비율, 및/또는 상이한 측정치 또는 유도된 측정치 사이의 상관(도 2와 관련해 설명됨)으로부터 그립/손가락 정보를 종종 추론한다. 이 때문에, 모바일 디바이스의 사이드를 따른 임의의 지점에 대해(또는, 적어도, 제 1 스트립의 범위를 따른 임의의 지점에 대해), 제 1 스트립 중 적어도 하나 이상이, 이들 그립 감지 및/또는 손가락 추적 알고리즘을 충분히 지원하는(support) 정전용량 센서 측정치를 생성할 수 있다는 것이 중요하다. 다르게는, 그립 감지 및/또는 손가락 추적 알고리즘은 미묘한 차이가 있는 그립 사이를 정확하게 구별하지 못할 것이거나 또는 모바일 디바이스의 사이드를 따라 손가락의 위치를 정확하게 결정할 수 없을 것이다.
제 1 스트립으로부터의 응답이 포화되면, 응답이 그 제 1 스트립의 길이를 따라 변하지 않을 것이기 때문에, 알고리즘은 금속 볼이 그 제 1 스트립의 길이를 따라 어디에 있는지를 그 제 1 스트립으로부터의 정전용량 센서 판독치에 기초하여 말하지 못할 것이다. 역으로, 그 제 1 스트립으로부터의 응답이 점감되거나 또는 증가하면, 알고리즘은 (그 제 1 스트립으로부터의 정전용량 센서 판독치로부터) 그 제 1 스트립의 단부에 대해 금속 볼이 어디에 있는지를 그리고 응답으로부터 유도가능한 정보(도함수(들)의 부호, 비율의 크기, 데이터 사이의 상관 등)에 기초하여 금속 볼이 움직이고 있는 곳을 말할 수 있을 것이다. 스트립의 길이와 스트립 사이의 간격은 모바일 디바이스의 사이드 상에서의 이들 점감되는/증가하는 응답의 커버리지에 직접적으로 영향을 끼칠 수 있다. 최적으로는, 스트립 중 하나 이상이 모바일 디바이스의 사이드를 따른 임의의 지점에서, 또는 제 1 스트립의 범위를 따른 적어도 임의의 지점에서 의미있는/정보성이 있는 응답을 생성해야 한다.
정전용량 감지 장치가 그립 감지 및/또는 손가락 추적에 대해 최적인 것을 보장하기 위해, 제 1 스트립은 각각의 길이와 제 1 스트립 사이의 간격(들)을 가지며, 제 2 스트립은 각각의 길이와 제 2 스트립 사이의 간격(들)을 가진다. 모바일 디바이스의 길이를 따라 적절한 응답을 제공하여 최적의 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 지원할 수 있는 정전용량 감지 장치를 설계할 때, 길이 및 간격은 중요하다. 특히, 유저가 가장 많이 터치하거나, 또는 그립 감지 및/또는 손가락 추적에 대한 정밀도가 가장 많이 요구되는 모바일 디바이스의 길이를 따른 부분에 대해서 최적의 길이와 간격을 선택하는 것이 중요하다.
일반적으로 센서의 길이는 각각의 응답이 포화되는 "데드존"의 범위를 감소시키도록 짧게, 또는 최소로 유지되어야 한다. 센서의 간격은, 각각의 커패시터의 점감되는/증가하는 응답이 "데드존"과 중첩하고/하거나 "데드존" 안으로 스며들 수 있어서 하나의 센서로부터의 하나의 응답이 포화되면, 다른 센서로부터의 다른 응답이 변화하는 응답, 즉 그립 감지 및/또는 손가락 추적에 대해 적합한 정보를 제공할 수 있도록, 충분히 가깝게 (그리고 너무 멀리 떨어지지 않게) 유지되어야 한다(제 1 스트립의 각각의 길이와 제 1 스트립 사이의 간격(들)은, 오브젝트가 제 1 라인을 따라 움직일 때 제 1 스트립 중 하나 이상이, 제 1 라인을 따른 제 1 스트립의 범위에 걸쳐, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하게 구성되도록, 제공되어야 하거나, 또는, 다르게 표현하면, 제 1 스트립의 각각의 길이와 제 1 스트립 사이의 간격(들)은, 오브젝트가 제 1 라인을 따라 움직일 때 제 1 스트립 중 적어도 하나가, 제 1 라인을 따른 제 1 스트립의 범위에 걸쳐, 포화된 응답을 생성하지 않게 구성되도록, 제공되어야 한다. 통상의 정전용량 센서 장치는 다양한 길이 및 간격을 갖는 스트립을 포함할 것이다.
정전용량 감지 장치의 이들 상기 언급된 바람직한 특성은 도 3에 도시된 예에 적용될 뿐만 아니라, 그 특성은 각각의 사이드 상에 2개 이상의 스트립을 이용하는 실시형태에 대해서도 계속 적용된다.
예: 6센서 설계
도 4는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 모바일 디바이스용의 다른 예시적인 정전용량 감지 장치 및 그 정전용량 감지 장치의 정전용량 센서에 의해 생성되는 예시적인 응답 곡선을 도시한다. 도 4는 예시적인 응답 플롯(402)과 예시적인 모바일 디바이스(404)(예를 들면, 스마트폰, 태블릿 등)를 포함한다. 또한, 도면은 모바일 디바이스(404)와 함께 사용가능한 예시적인 정전용량 감지 장치를 도시한다. 정전용량 감지 장치는 각각의 사이드 상에 3개의 센서를 구비할 수 있고, 이것은 모두 총 6개의 센서를 구성한다.
이 예에서, 모바일 디바이스(404)의 사이드에 대해 (여분의) 중간 스트립이 제공된다. 일반적으로 말하자면, 더 많은 스트립을 제공하는 것은 그립 감지 및/또는 손가락 추적 알고리즘에 대해 더 많은 데이터를 제공할 수 있고 따라서 그 성능을 향상시키게 된다. 정전용량 감지 장치는 실질적으로 제 1 라인(408)을 따라 공간적으로 배치된 제 1 스트립(406a-406c)을 포함하는 제 1 정전용량 센서를 포함한다. 제 1 스트립(406a 및 406c)은, 각각, (제 1 라인(408)을 따른 어레이 스트립의 양 단부 상의) 제 1 엔드 스트립 및 제 2 엔드 스트립으로 간주되고, 제 1 스트립(406b)은 중간 스트립으로 간주된다. 예시적인 정전용량 감지 장치는 실질적으로 제 2 라인(412)을 따라 공간적으로 배치된 제 2 스트립(410a-410c)을 포함하는 제 2 정전용량 센서를 포함한다.
응답 플롯(402)은, 작은 금속 볼이 모바일 디바이스(404)의 제 1 사이드를 따라 구를 때 각각의 정전용량 센서(제 1 스트립(406a-406c) 각각)에 의해 생성되는 응답(414a-414c)을 도시한다. 응답(414a-414c)은, 모바일 디바이스(404)의 제 1 사이드를 따른 또는 제 1 라인(408) 근처의 금속 볼의 위치에 대해, 각각의 정전용량 센서(제 1 스트립(406a-406c) 각각)에 의해 획득되는 정전용량 센서 측정치에 대응한다. 응답 플롯(402)으로 알 수 있는 바와 같이, 모바일 디바이스(404)의 사이드를 따른 임의의 지점에 대해, 제 1 스트립 중 적어도 하나는 이들 그립 감지 및/또는 손가락 추적 알고리즘을 충분히 지원하는 정전용량 센서 측정치를 생성할 수 있다. 제 1 스트립의 유사한 세트가 모바일 디바이스(404)의 다른 사이드 상에서 제 1 스트립(406a-406c)과 유사한 거동을 나타낼 것이다.
하기에서는, 응답(414a-414c)의 예시적인 특징 중 몇몇을 개괄한다:
● 제 1 엔드 스트립 및/또는 제 2 엔드 스트립은, 오브젝트가 중간 스트립의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성된다. 특히, 응답(414a)의 오른쪽 테일은 중간 스트립(제 1 스트립(406b))의 길이를 넘어 연장하고 응답(414c)의 왼쪽 테일은 중간 스트립(제 1 스트립(406b))의 길이를 넘어 연장한다. 중간 스트립(제 1 스트립(406b))은 오브젝트가 중간 스트립의 길이를 따라 움직일 때 포화된 응답을 생성한다. 따라서, 제 1 엔드 스트립(제 1 스트립(406a)) 및/또는 제 2 엔드 스트립(제 1 스트립(406c))은, 오브젝트가 중간 스트립(제 1 스트립(406b))의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하는 것이 바람직하다.
● 중간 스트립은, 오브젝트가 제 1 엔드 스트립 또는 제 2 엔드 스트립의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성된다. 중간 스트립(제 1 스트립(406b))을 구비함으로써, 중간 스트립으로부터의 응답(414b)의 테일은, (예를 들면, 오브젝트가 제 1 엔드 스트립(제 1 스트립(406a)) 또는 제 2 엔드 스트립(제 1 스트립(406c))의 길이를 따라 움직일 때) 응답(414a 및 414b)의 데드존을 따라 점감되는 또는 증가하는 응답을 제공하는 데 사용될 수 있다.
● 제 1 스트립 중 2개 각각은, 오브젝트가 2개의 스트립(스트립은 너무 멀리 떨어질 수 없음) 사이의 간격의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성된다. 적어도 2개의 점감되는/증가하는 응답은, 오브젝트가 스트립 사이의 간격의 길이를 따라 움직일 정확한 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 도울 수 있다. 더 많은 응답이 더 적은 응답보다 더 좋을 수 있는데, 더 많은 정보가 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 위한 알고리즘에 제공될 수 있기 때문이다.
● 중간 스트립은, 오브젝트가 제 1 라인을 따라 제 1 스트립의 범위에 걸쳐 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성된다.
● 몇몇 실시형태에서, 중간 스트립의 길이는 제 1 엔드 스트립 및/또는 제 2 엔드 스트립의 길이보다 더 짧은데, 손가락이 중간 스트립 근처에서 자주 움직이기 때문이다. 중간 스트립을 더 짧게 만드는 것에 의해, 중간 스트립으로부터의 응답의 데드존은 더 짧게 만들어진다.
예: 8센서 설계
도 5는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 모바일 디바이스용의 다른 예시적인 정전용량 감지 장치 및 그 정전용량 감지 장치의 정전용량 센서에 의해 생성되는 예시적인 응답 곡선을 도시한다. 도 5는 예시적인 응답 플롯(502)과 예시적인 모바일 디바이스(504)(예를 들면, 스마트폰, 태블릿 등)를 포함한다. 또한, 도면은 모바일 디바이스(504)와 함께 사용가능한 예시적인 정전용량 감지 장치를 도시한다. 정전용량 감지 장치는 각각의 사이드 상에 4개의 센서를 구비할 수 있고, 이것은 모두 총 8개의 센서를 구성한다.
이 예에서, 모바일 디바이스(504)의 사이드에 대해 2개의 중간 스트립이 제공된다. 일반적으로 말하자면, 더 많은 스트립을 제공하는 것은 그립 감지 및/또는 손가락 추적 알고리즘에 대해 더 많은 데이터를 제공할 수 있고 따라서 그 성능을 향상시키게 된다. 정전용량 감지 장치는 실질적으로 제 1 라인(508)을 따라 공간적으로 배치된 제 1 스트립(506a-506d)을 포함하는 제 1 정전용량 센서를 포함한다. 제 1 스트립(506a 및 506d)은, 각각, (제 1 라인(508)을 따른 어레이 스트립의 양 단부 상의) 제 1 엔드 스트립 및 제 2 엔드 스트립으로 간주되고, 제 1 스트립(506b 및 506c)은 중간 스트립으로 간주된다. 예시적인 정전용량 감지 장치는 실질적으로 제 2 라인(512)을 따라 공간적으로 배치된 제 2 스트립(510a-510d)을 포함하는 제 2 정전용량 센서를 포함한다.
도 5에 도시된 예에서, (모바일 디바이스(504)의 한 사이드 상의) 제 1 정전용량 센서는 응답(514a-514d)을 각각 생성하는 4개의 제 1 스트립(506a-506d)을 구비한다. 제 1 스트립의 유사한 세트가 모바일 디바이스(504)의 다른 사이드 상에서 제 1 스트립(506a-506d)과 유사한 거동을 나타낼 것이다.
하기에서는, 응답(514a-514d)의 예시적인 특징 중 몇몇을 개괄한다:
● 제 1 엔드 스트립 및/또는 제 2 엔드 스트립은, 오브젝트가 하나 이상의 중간 스트립 중 임의의 하나의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성된다. 이것은 중간 스트립의 데드존에서 양호한 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 보장한다.
● 하나 이상의 중간 스트립 중 하나 이상의 중간 스트립은, 오브젝트가 제 1 엔드 스트립 또는 제 2 엔드 스트립의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성된다. 이것은 엔드 스트립의 데드존에서 양호한 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 보장한다.
● 제 1 스트립 중 2개 각각은, 오브젝트가 2개의 스트립 사이의 간격의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성된다. 이것은 스트립 사이의 간격의 범위에서 양호한 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 보장한다. 몇몇 경우에서, 엔드 스트립의 도움 없이, 2개의 중간 스트립 단독으로 2개의 중간 스트립 사이에서 점감되는/증가하는 응답을 생성해야 한다. 엔드 스트립 중 하나 또는 양자가 2개의 중간 스트립 사이에서 점감되는/증가하는 응답을 또한 생성한다면, 그것은 추가된 보너스이다.
● 중간 스트립 중 하나 이상의 중간 스트립은, 오브젝트가 제 1 라인을 따라 제 1 스트립의 범위에 걸쳐 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성된다. 이것은 2개(또는 그 이상)의 중간 스트립이 존재할 때 쉽게 제공될 수 있다.
● 몇몇 실시형태에서, 하나 이상의 중간 스트립은 제 1 엔드 스트립 및/또는 제 2 엔드 스트립보다 길이가 더 짧다.
예: 10센서 설계
도 6은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 모바일 디바이스용의 다른 예시적인 정전용량 감지 장치 및 그 정전용량 감지 장치의 정전용량 센서에 의해 생성되는 예시적인 응답 곡선을 도시한다. 도 6은 예시적인 응답 플롯(602)과 예시적인 모바일 디바이스(604)(예를 들면, 스마트폰, 태블릿 등)를 포함한다. 또한, 도면은 모바일 디바이스(604)와 함께 사용가능한 예시적인 정전용량 감지 장치를 도시한다. 정전용량 감지 장치는 각각의 사이드 상에 5개의 센서를 구비할 수 있고, 이것은 모두 총 10개의 센서를 구성한다.
이 예에서, 모바일 디바이스(604)의 사이드에 대해 2개의 중간 스트립이 제공된다. 더 많은 스트립을 제공하는 것은 그립 감지 및/또는 손가락 추적 알고리즘에 대해 더 많은 데이터를 제공할 수 있고 따라서 그 성능을 향상시키게 된다. 정전용량 감지 장치는 실질적으로 제 1 라인(608)을 따라 공간적으로 배치된 제 1 스트립(606a-606e)을 포함하는 제 1 정전용량 센서를 포함한다. 제 1 스트립(606a 및 606e)은, 각각, (제 1 라인(608)을 따른 어레이 스트립의 양 단부 상의) 제 1 엔드 스트립 및 제 2 엔드 스트립으로 간주되고, 제 1 스트립(606b-606d)은 중간 스트립으로 간주된다. 예시적인 정전용량 감지 장치는 실질적으로 제 2 라인(612)을 따라 공간적으로 배치된 제 2 스트립(610a-610e)을 포함하는 제 2 정전용량 센서를 포함한다.
도 6에 도시된 예에서, (모바일 디바이스(604)의 한 사이드 상의) 제 1 정전용량 센서는 응답(614a-614e)을 각각 생성하는 5개의 제 1 스트립(606a-606e)을 구비한다. 제 1 스트립의 유사한 세트가 모바일 디바이스(604)의 다른 사이드 상에서 제 1 스트립(606a-606e)과 유사한 거동을 나타낼 것이다. 하기에서는, 응답(614a-614e)의 예시적인 특징 중 몇몇을 개괄한다:
● 제 1 엔드 스트립 및/또는 제 2 엔드 스트립은, 오브젝트가 하나 이상의 중간 스트립 중 임의의 하나의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성된다. 이것은 중간 스트립의 데드존에서 양호한 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 보장한다.
● 하나 이상의 중간 스트립 중 하나 이상의 중간 스트립은, 오브젝트가 제 1 엔드 스트립 또는 제 2 엔드 스트립의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성된다. 이것은 엔드 스트립의 데드존에서 양호한 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 보장한다.
● 제 1 스트립 중 2개 각각은, 오브젝트가 2개의 스트립 사이의 간격의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성된다. 이것은 스트립 사이의 간격의 범위에서 양호한 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 보장한다.
● 중간 스트립 중 하나 이상의 중간 스트립은, 오브젝트가 제 1 라인을 따라 제 1 스트립의 범위에 걸쳐 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성된다. 이것은 2개(또는 그 이상)의 중간 스트립이 존재할 때 쉽게 제공될 수 있다.
● 몇몇 실시형태에서, 하나 이상의 중간 스트립은 제 1 엔드 스트립 및/또는 제 2 엔드 스트립보다 길이가 더 짧다.
5개의 스트립 설계의 교시는, 본원에서 설명되는 특징들 중 하나 이상을 제공하는 것에 의해 모바일 디바이스의 사이드 상에 6개 또는 그 이상의 스트립을 사용하는 것으로 쉽게 확장될 수 있다.
차동 트레이싱
정전용량 감지는 환경에 고도로 민감하다. 이 때문에, 정전용량 감지는 환경에서의 바람직하지 않은 변환에 의해 야기되는 노이즈 문제에 민감할 수 있다. 예를 들면, 이들 노이즈 문제들 중 하는 정전용량 감지 장치 근처의 뜨거운 전자 컴포넌트에 의해 야기될 수 있다. 뜨거운 전자장치는 정전용량 센서를 둘러싸는 환경의 유전체에 영향을 끼치는 온도 그래디언트를 생성할 수 있다. 따라서, 유전체의 효과는 용량 감지 측정치에게 바람직하지 않은 방식으로 영향을 끼칠 수 있다.
도 7은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 차동 트레이싱을 구비하는 모바일 디바이스용의 예시적인 정전용량 감지 장치를 도시한다. 정전용량 감지 장치는 용량 감지 컨트롤러(704)에 연결가능한 정전용량 센서(702)(예를 들면, 스트립)를 포함한다. 통상적으로, 정전용량 센서(702)와 용량 감지 컨트롤러(704)를 연결하는 와이어는 다른 전자 컴포넌트를 넘어 가로지르는 거리를 지나가도록 요구될 수도 있다. 또한, 정전용량 센서에 연결되는 와이어는 와이어를 둘러싸는 환경에 의해 영향을 받을 수 있는 정전용량 센서로서 작용한다. 전력 증폭기(706) 및 애플리케이션 프로세서(708)와 같은 전자 컴포넌트는, 모바일 디바이스가 사용되고 있을 때 상이한 시점에 미정 온도(undetermined temperature)까지 뜨거워질 수 있다. 따라서, 이들 전자 컴포넌트에 의해 생성되는 온도 그래디언트는 와이어의 길이에 걸쳐 국소적인 효과를 생성할 수 있다.
이들 국소적인 효과를 상쇄하기 위해, 정전용량 감지 장치는 상이한 트레이싱을 활용할 수 있다. 상이한 트레이싱은 용량 감지 컨트롤러(704)의 제 1 입력 단자("1")에 연결가능하며 제 1 정전용량 센서(정전용량 센서(702)) 중 하나에 연결된 제 1 트레이스("CIN1"), 및 용량 감지 컨트롤러(704)의 제 2 단자("2")에 연결가능하며 제 1 정전용량 센서(정전용량 센서(702)) 중 하나에 연결되지 않은 제 2 트레이스("CIN2")를 포함할 수 있다. 제 1 트레이스 및 제 2 트레이스가 서로의 옆에서 이어지기 때문에, (단지, 싱글 엔드 설계에서 오직 제 1 입력 단자로부터의 정전용량 센서 측정치를 관측하는 대신) 제 1 입력 단자와 제 2 입력 단자를 통해 획득된 정전용량 센서 측정치에서 용량 감지 컨트롤러 또는 몇몇 다른 모듈이 차이를 관측하면, 트레이스 상의 온도 그래디언트로부터의 국소적 효과는 상쇄될 수 있다. 트레이스 상에서의 로컬 효과에 의해 야기되는 아티팩트를 감소시키기 위해, 임의의 수의 정전용량 센서는 상이한 트레이싱을 활용할 수 있다.
센서 스트립 설계
정전용량 센서 측정치에 영향을 끼칠 수 있는 아티팩트의 다른 소스는, 정전용량 센서를 둘러싸는 모바일 디바이스의 재료와 정전용량 센서(802)(즉, 스트립 중 임의의 하나) 사이에 구축될 수 있는 기생 커패시턴스이다. 정전용량 센서의 기생 커패시턴스를 감소시키는 한 방식은 정전용량 센서의 면적을 줄이는 것이다. 그러나, 정전용량 센서의 면적을 줄이는 것은, 그립 감지 및/또는 손가락 추적에 대해 최적인 정전용량 센서를 제공하려고 시도하고 있는 경우 스트립의 길이에 대한 제약으로 인해, 항상 가능한 것은 아니다. 면적을 줄이기 위해 길이를 감소시키는 대신, 정전용량 센서는 바람직하지 않은 기생 커패시턴스를 감소시킬 물리적인 설계를 채택할 수 있다.
도 8은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 정전용량 감지 장치의 예시적인 정전용량 센서를 도시한다. 정전용량 감지 장치는 정전용량 센서(802)(즉, 스트립) 및 예시적인 트레이스(804)를 포함한다. 정전용량 센서(802)의 면적을 줄이기 위한 하나의 가능성 있는 피쳐는, 정전용량 센서(802)에 의해 사용되는 면적의 양을 줄이기 위한 하나 이상의 둥근 또는 잘려 나간 모서리를 제공하는 것이다. 정전용량 센서(802)의 면적을 줄이기 위한 다른 가능성이 있는 피쳐는, 정전용량 센서(802)의 중앙 또는 중앙 근처에, 정전용량 센서(802)에 의해 사용되는 면적의 양을 줄이기 위한 컷아웃(cutout) 또는 공동(hollow) 부분을 제공하는 것이다. 컷아웃 또는 공동 부분의 형상은 애플리케이션에 따라 변할 수 있다. 정전용량 센서(802)의 유효 면적을 줄이지 않도록 주의가 필요한데, 그 면적은 정전용량 센서에 의해 획득가능한 응답의 다이나믹 레인지에 관련되기 때문이다.
정전용량 감지 장치의 배치
본원에서 개시되는 정전용량 감지 장치를 사용하기 위한 몇몇 고려사항 중 하나는, 모바일 디바이스에 대한 장치의 배치이다. 도 9a 내지 도 9c, 도 10a 내지 도 10c, 및 도 11a 내지 도 11c는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 모바일 디바이스의 내부 섀시 및 외부 쉘에 대한 정전용량 감지 장치의 예시적인 배치를 도시한다. 도 9a 내지 도 9c, 도 10a 내지 도 10c, 및 도 11a 내지 도 11c는 A-A' 라인을 따라 취해진 모바일 디바이스(902)의 단면도이다.
통상적으로, 내부 섀시는 모바일 디바이스와 관련된 다양한 전자장치(예를 들면, 인쇄 회로 기판, 안테나, 프로세서, 디스플레이 전자장치 등)를 엔클로징하기 위한 성형(molded) 컨테이너 또는 하우징이다. 통상적으로, 외부 쉘은, 성형 컨테이너를 엔클로징하는 커버이고, 외부 쉘은 제거가능하거나 또는 모바일 디바이스의 내부 섀시 또는 몇몇 다른 부분에 영구적으로 부착된다.
도 9a 내지 도 9c, 도 10a 내지 도 10c, 및 도 11a 내지 도 11c에 대해, 둥근 모서리를 갖는 내부 직사각형은 모바일 디바이스의 예시적인 내부 섀시를 나타내고, 둥근 모서리를 갖는 외부 직사각형은 모바일 디바이스의 예시적인 외부 쉘을 나타낸다. 검고 두꺼운 선은 정전용량 센서로 사용되는 스트립을 나타낸다(검고 두꺼운 선의 중량은 스트립의 길이가 아니라 스트립의 두께에 대응한다). 작은 회색의 직사각형은 외부 쉘과 내부 섀시 사이의 전기적 연결부(connection)(예를 들면, 정전용량 센서를 전자 디바이스의 컴포넌트에 연결하기 위한 콘택(contact))를 나타낸다.
도 9a 내지 도 9c는 정전용량 감지 장치의 적어도 일부(정전용량 센서 중 하나 이상)가 내부 섀시의 하나 이상의 캐비티에 위치될 수 있다는 것을 나타낸다. 컷아웃은 센서가 내부 섀시와 함께 배치되는 것을 허용하도록 내부 섀시에서 행해질 수 있다. 이 구성은 내부 섀시에 의해 점유된 미사용 공간을 센서를 거치(cradle)하도록 활용하는 것에 의해 내부 섀시 디자인의 폼팩터 내에 센서가 끼워지는 것을 허용한다.
도 10a 내지 도 10c는 내부 섀시의 하나 이상의 표면에 정전용량 감지 장치의 적어도 일부가 부착된 것을 도시한다. 예를 들면, 정전용량 감지 장치는 적절한 접착제 또는 접착 방법을 사용하여 내부 섀시에 부착될 수 있다. 이 구성은 내부 섀시가 그 설계에서 변경되지 않게 되는 것을 허용한다(컷아웃이 요구되지 않는다).
도 11a 내지 도 11c는, 정전용량 감지 장치의 적어도 일부가 모바일 디바이스와 대면하도록 구성된 외부 셀의 표면 상에 제공되거나 또는 외부 쉘 내에 제공될 수(쉘 내에 임베딩되거나 쉘 내의 컷아웃 상에 놓일 수) 있다는 것을 나타낸다. 몇몇 경우에서, 정전용량 감지 장치를 내부 섀시 내에 엔클로징된 용량 감지 컨트롤러에 전기적으로 연결하기 위한 연결부가 제공될 수 있다. 예를 들면, 외부 쉘은 내부 섀시 상의 하나 이상의 포고 핀에 연결가능한 하나 이상의 도전성 패드를 포함할 수도 있다.
도 9a, 도 10a, 및 도 11c는 센서의 양호한 배치를 도시한다. 센서를 사이드 상에 직접적으로 배치하는 것은, 손/손가락의 일부가 가장 많이 터치하는 장소 근처에 센서가 있게 되는 것을 허용한다. 이것은 그립 감지 및/또는 손가락 추적에 대한 최적의 정전용량 센서 측정치가 캡쳐되는 것을 허용한다. 또한, 도 9b, 도 10b, 및 도 11b는 센서에 대한 바람직한 배치이다.
예시적인 플렉스 회로 설계
정전용량 감지 장치의 정전용량 센서는, 모바일 디바이스 상에 정전용량 감지 장치를 구현하는 데 필요한 풋프린트를 줄이기 위해, 플렉시블 회로 상에 제공될 수 있다. 도 12는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 플렉시블 회로 형태의 예시적인 정전용량 감지 장치를 도시한다. 플렉스 회로는, 용량 감지 컨트롤러에 대한 연결부로부터 플렉스 회로의 다리(1204 및 1206) 상에 제공되는 정전용량 센서를 배치하기 위한 적절한 위치로 연장하는 플렉스 회로의 메인부(1202) 상에 제공되는 트레이스를 포함할 수 있다.
도 13은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 모바일 디바이스에 대해 배치된 예시적인 정전용량 감지 장치를 도시한다. 메인부(1202)는 트레이스가 연결부로부터 모바일 디바이스로 그리고 제 1 표면 상의 모바일 디바이스(1302)의 사이드를 따라 이어지는 것을 허용한다. 다리(1204 및 1204)는 정전용량 감지 장치가 만곡하는 길을 제공하고, 제 1 표면과 결합하는 제 2 표면 상에서 모바일 디바이스(1302)의 사이드 상에 정전용량 센서가 배치되는 것을 허용한다. 몇몇 경우에서, 제 1 표면 및 제 2 표면은 하나의 만곡된 표면의 일부이다.
정전용량 감지 장치의 변형예
도 14는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, L자형 정전용량 센서를 구비하는 예시적인 정전용량 감지 장치를 도시한다. 정전용량 감지 장치가 많은 센서를 구비하지 않는 실시형태의 경우, 모바일 디바이스의 모서리의 센서에 대해 L자형 센서를 제공하는 것에 의해 정전용량 감지 장치를 향상시키는 것이 가능하다. 이것은 그립 검출을 향상시키는데, 여기서는 손바닥이 디바이스의 모서리 안으로 파고 들어갈 때의 더 양호한 표시를 센서 측정치가 제공할 수 있다. L자형 센서는 본원에서 개시되는 임의의 실시형태에 대한 제 1 정전용량 센서 및/또는 제 2 정전용량 센서의 어느 한쪽의 또는 양 단부에서 사용될 수 있다.
통상적으로, 제 1 정전용량 센서의 공간적 배치는 제 1 라인에 평행한 축에 대하여 제 2 정전용량 센서의 공간적 배치에 실질적으로 대칭이다. 그러나, (모바일 디바이스의 한 사이드 상의) 제 1 정전용량 센서와 (모바일 디바이스의 대향 사이드 상의) 제 2 정전용량 센서 둘 다에 대해 공간적 배치 및 설계가 동일한 대칭적인 정전용량 센서를 본원에서 예시된 예가 도시하지만, 정전용량 센서가 대칭일 필요가 없는 것도 가능하다. 제 1 정전용량 센서의 공간적 배치는 제 1 라인에 평행한 축에 대하여 제 2 정전용량 센서의 공간적 배치에 실질적으로 비대칭일 수 있다. 예를 들면, 각 사이드에 상이한 수의 센서를 제공하는 것이 가능하다. 다른 경우에서, 각각의 사이드 상에 상이한 길이 및/또는 간격을 갖는 센서를 제공하는 것이 가능하다. 비대칭 설계는, 정전용량 센서 장치의 소망의 특징이 실질적으로 충족되는 한 허용된다. 비대칭 설계의 가능성은 특정 전자 디바이스 상에 정전용량 감지 장치를 구현하는 엔지니어가 더 쉽게 정전용량 센서를 제공하는 것을 가능하게 할 수 있는데, 전자 디바이스의 많은 다른 부분이 센서 배치 및 크기 결정에 제약을 부과할 수 있기 때문이다. 또한, 정전용량 센서는 소망의 응답을 제공하기 위해 전자 디바이스의 전체 길이를 넘어 연장할 필요가 없음에 유의해야 한다. 최적의 그립 감지 및/또는 손가락 추적을 위해 전자 디바이스의 전체 길이를 넘어 연장하는 것이 바람직한 것은 정전용량 센서로부터의 응답이다.
제 1 정전용량 센서는, 유저의 손이 자주 터치할 것으로 예상되는 모바일 디바이스의 하나의 에지 또는 사이드 근처에 위치되는 것이 바람직하다는 것을 유의한다. 제 1 라인에 대한 제 1 스트립의 정렬은 정확할 필요가 없지만, 제 1 스트립은 모바일 디바이스의 (실질적으로 직선인) 에지와 실질적으로 일치하도록 라인의 세그먼트로서 공간적으로 배치되는 것이 바람직하다. 제 2 정전용량 센서는, 유저의 손이 자주 터치할 것으로 예상되는 모바일 디바이스의 하나의 에지 또는 사이드 근처에 위치되는 것이 바람직하다. 제 2 라인은, 특히 모바일이 표준 형태이면, 제 1 라인과 실질적으로 평행할 수도 있고, 유저는 2개의 대향 사이드 상에서 모바일 디바이스를 그립할 것으로 예상된다. 제 2 라인에 대한 제 2 스트립의 정렬은 정확할 필요가 없지만, 제 2 스트립은 모바일 디바이스의 (실질적으로 직선인) 에지와 실질적으로 일치하도록 라인의 세그먼트로서 공간적으로 배치되는 것이 바람직하다. 본원에서 설명되는 센서가 전자 디바이스의 긴 사이드 상에 놓이지만, 또한, 그것은 직사각형 전자 디바이스의 짧은 사이드뿐만 아니라 모든 사이드 상에 놓일 수 있다. 스트립은 직선으로 이어지고 선형 형태를 갖는 것이 바람직하지만, 스트립이 만곡되거나 비직선 에지일 수 있다는 것도 가능하다.
정전용량 센서에 대해 사용가능한 재료는 임의의 적절한 금속 재료, 임의의 적절한 탄소계 재료, 인듐 주석 산화물 또는 다른 강하게 도핑된 반도체, 임의의 적절한 도전성 플라스틱, 또는 정전용량 센서로서 사용가능한 임의의 적절한 도전성 재료를 포함할 수 있다.
상기에서의 실시형태의 논의에서, 본원에서 설명되는 컴포넌트는 특정 회로 요구를 수용하기 위해 쉽게 대체되거나, 치환되거나, 또는 다르게는 수정될 수 있다. 또한, 상호보완적인 전자 디바이스, 하드웨어, 소프트웨어, 등의 사용은 본 개시의 교시를 구현하기 위한 동등하게 실행가능한 옵션을 제공한다는 것을 유의해야 한다.
일 예시적인 실시형태에서, 도면의 임의의 수의 전기 회로는 기판 또는 몇몇 경우에서는, 관련 전자 디바이스의 플렉시블 회로 기판 상에서 구현될 수도 있다. 기판은 전자 디바이스의 내부 전자 시스템의 다양한 컴포넌트(예를 들면, 애플리케이션 프로세서, 용량 감지 컨트롤러 등)을 유지할 수 있고, 또한, 다른 주변장치에 대한 커넥터를 제공할 수 있는 일반적인 회로 기판일 수 있다. 특히, 기판은 시스템의 다른 컴포넌트가 전기적으로 통신할 수 있게 하는 전기적 연결부를 제공할 수 있다. 임의의 적절한 프로세서(디지털 신호 프로세서, 마이크로프로세서, 지원용 칩셋 등), 컴퓨터 판독가능 비일시적 메모리 엘리먼트 등은, 특정 구성 요구, 프로세싱 요구, 컴퓨터 설계 등에 기초하여 기판에 적절히 커플링될 수 있다. 외부 스토리지, 추가 센서, 오디오/비디오 디스플레이용 컨트롤러, 및 주변장치 디바이스와 같은 다른 컴포넌트는 플러그인 카드로서 케이블을 통해 기판에 부착될 수도 있고, 또는 기판 자체에 집적될 수도 있다. 다양한 실시형태에서, 본원에서 설명된 기능성은, 이들 기능을 지원하는 구조에 배치된 하나 이상의 구성가능한(예를 들면, 프로그램가능한) 엘리먼트 내에서 실행하는 소프트웨어 또는 펌웨어로서 에뮬레이션 형태로 구현될 수도 있다. 에뮬레이션을 제공하는 소프트웨어 또는 펌웨어는, 프로세서가 이들 기능성을 실행하는 것을 허용하는 명령을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 제공될 수도 있다.
다른 예시적인 실시형태에서, 도면의 전기 회로는 독립형 모듈(예를 들면, 특정 애플리케이션 또는 기능을 수행하도록 구성된 관련 컴포넌트 및 회로부를 구비한 디바이스)로서 구현되거나 또는 전자 디바이스의 애플리케이션 전용 하드웨어(application specific hardware)로의 플러그인으로서 구현될 수도 있다. 본 개시의 특정 실시형태는 SOC(system on chip; 시스템 온 칩)에, 일부 또는 전체가, 쉽게 포함될 수도 있음에 유의한다. SOC는 컴퓨터 또는 다른 전자 시스템의 컴포넌트를 단일 칩 내에 집적한 IC를 나타낸다. 그것은 디지털, 아날로그, 혼합 신호, 및 가끔은 무선 주파수 기능을 포함할 수도 있는데: 이들 모두는 단일 칩 기판 상에 제공될 수도 있다. 다른 실시형태는, 단일의 전자 패키지 내에 위치되며 전자 패키지를 통해 서로 밀접하게 상호작용하도록 구성된 복수의 별개의 IC를 갖는 MCM(multi-chip-module; 멀티 칩 모듈)을 포함할 수도 있다. 다양한 다른 실시형태에서, 그립 감지 및/또는 손가락 추적 기능성은 ASIC(Application Specific Integrated Circuit; 주문형 반도체) FPGA(Field Programmable Gate Array; 필드 프로그래머블 게이트 어레이), 및 다른 반도체 칩에서의 하나 이상의 실리콘 코어에서 구현될 수도 있다.
또한, 본원에서 개괄된 명세, 치수, 및 관계(예를 들면, 프로세서의 수, 논리 동작 등) 모두가 예시 및 교시적인 목적만을 위해 제공되었음도 반드시 유의해야 한다. 이러한 정보는 첨부된 청구항의 범위 또는 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 크게 변할 수도 있다. 명세는 하나의 비제한적인 예에만 적용되며, 따라서, 명세는 그와 같이 해석되어야 한다. 상기의 설명에서, 예시적인 실시형태는 특정 프로세서 및/또는 컴포넌트 배치를 참조로 설명되었다. 첨부된 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않으면서 이러한 실시형태에 대한 다양한 수정예 및 변경예가 이루어질 수도 있다. 따라서, 설명 및 도면은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로서 간주되어야 한다.
도면과 관련하여 위에서 논의된 액티비티는 인간 상호작용을 수반하는 임의의 집적 회로에 적용가능함을 유의한다. 소정의 맥락에서, 본원에서 논의된 특징은 소비자 전자 디바이스, 항공우주산업 시스템, 자동차 시스템, 산업 전자 시스템, 의료 시스템, 오디오 및 비디오 기기, 기계류 및 인간이 상호작용할 수 있는 다른 디지털 프로세싱 기반 시스템에 적용가능할 수 있다.
본원에서 제공되는 다양한 예에서, 상호작용은 2개, 3개, 4개, 또는 그 이상의 전자 컴포넌트의 관점에서 설명될 수도 있음을 유의한다. 그러나, 이것은 명확성과 단지 예시의 목적으로 행해진 것이다. 시스템은 임의의 적절한 방식으로 통합될 수 있음이 이해되어야 한다. 유사한 설계적 대안예에 따라, 도면의 예시된 컴포넌트, 모듈, 및 엘리먼트 중 임의의 것은 여러 가능한 구성으로 결합될 수도 있는데, 그 결합된 구성 모두는 명확하게 본 명세서의 광의의 범위 내에 있다. 소정의 경우에서는, 제한된 수의 전자 엘리먼트만을 참조하는 것에 의해 주어진 세트의 플로우의 기능성 중 하나 이상의 기능성을 설명하는 것이 더 쉬울 수도 있다. 도면의 전지 회로 및 그 교시는 쉽게 확장가능하며 아주 많은 수의 컴포넌트뿐만 아니라, 더 복잡하고/정교한 배치 및 구성을 수용할 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 제공되는 예는 그 범위를 제한하지 않거나 또는 무수한 다른 아키텍쳐에 잠재적으로 적용되는 바와 같은 전기 회로의 광의적 교시를 억제하지 않아야 한다.
본 명세서에서, "일 실시형태", "예시적인 실시형태", "실시형태", "또 다른 실시형태", "몇몇 실시형태", "다양한 실시형태", "다른 실시형태", "대안적 실시형태", 등등에 포함된 다양한 피쳐(예를 들면, 엘리먼트, 구조, 모듈, 컴포넌트, 단계, 동작, 특성 등)에 대한 참조는, 임의의 이러한 피쳐가 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 포함되지만, 동일한 실시형태에서 결합될 수도 있고 반드시 결합되지 않을 수도 있음을 의미하도록 의도된 것임에 유의한다. 위에서 설명된 장치의 모든 옵션적 피쳐는 본원에서 설명되는 방법 또는 프로세스에 대해 또한 구현될 수도 있고 예에서의 명세는 하나 이상의 실시형태의 임의의 곳에서 사용될 수도 있음에 유의한다.
정전용량 센서에 관련된 기능은, 도면에서 예시된 시스템에 의해 또는 그 시스템 내에서 실행될 수도 있는 가능한 정전 용량 감지 기능 중 몇몇만을 예시한다는 것을 유의하는 것도 또한 중요하다. 이들 동작의 몇몇은 적절한 경우에 제거 또는 삭제될 수도 있거나, 또는 이들 동작은 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않으면서 크게 수정되거나 변경될 수도 있다. 또한, 이들 동작의 타이밍은 크게 수정될 수도 있다. 전술한 동작적 플로우는 예시와 논의의 목적으로 제공된 것이다. 임의의 적절한 배치, 연대기, 구성, 및 타이밍 메커니즘이 본 개시의 교시를 벗어나지 않으면서 제공될 수도 있다는 점에서, 상당한 유연성이 본원에서 설명된 실시형태에 의해 제공된다.
수많은 다른 변화예, 치환예, 변형예, 변경예, 및 수정예가 당업자에게 확인될 수도 있고, 본 개시는 이러한 변화예, 치환예, 변형예, 변경예, 및 수정예 모두를 첨부된 청구항의 범위 내에 있는 것으로 포괄한다는 것이 의도된다. 첨부의 청구항을 해석함에 있어서 미국 특허청(USPTO), 및 추가로 본 출원을 기초로 발행되는 임의의 특허의 임의의 독자를 지원하기 위해서, 본 출원인은, (a) 첨부된 청구항 중 임의의 청구항이, 그 특정 청구항에서 표현 "~위한 수단" 또는 "~위한 단계"가 구체적으로 사용되지 않는 한, 본원의 출원일에 존재하는 바와 같은 35 U.S.C. 섹션 112의 패러그래프 6을 야기하는 것을 의도하지 않으며; 그리고 (b) 본 명세서의 임의의 문장에 의해, 첨부된 청구항에서 달리 반영되지 않은 임의의 방식으로 본 개시를 제한하려고 의도하지 않는다는 것을 유의하기를 본 출원인은 희망한다. (상기의) 이들 경우에서 '~위한 수단"은, 임의의 적절한 소프트웨어, 회로부, 허브, 컴퓨터 코드, 로직, 알고리즘, 하드웨어, 컨트롤러, 인터페이스, 링크, 버스, 통신 경로 등과 함께, 본원에서 논의된 임의의 적절한 컴포넌트를 사용하는 것을 포함할 수 있다(그러나, 그것에 한정되지는 않는다). 제 2 예에서, 시스템은, 실행시 시스템으로 하여금 위에서 논의된 액티비티 중 임의의 것을 수행하게 하는 머신 판독가능 명령을 추가로 포함하는 메모리를 포함한다.

Claims (20)

  1. 그립 감지 및 손가락 추적 중 적어도 하나를 위한 디스플레이 스크린을 갖는 전자 디바이스와 함께 사용가능한 정전용량 감지 장치로서,
    상기 정전용량 감지 장치는,
    상기 전자 디바이스의 제 1 에지 상의 제 1 라인에서 배치된 제 1 세트의 스트립들을 포함하는 제 1 정전용량 센서들로서, 상기 제 1 세트의 스트립들은 각각의 길이들 및 상기 제 1 라인에 걸쳐 길이 방향으로 이어지는 상기 제 1 세트의 스트립들 사이의 간격들을 갖고, 상기 제 1 세트의 스트립들의 각각의 스트립은 상기 제 1 라인 근처에 위치된 오브젝트에 대해 각각의 응답을 생성하도록 구성되는, 제 1 정전용량 센서; 및
    하나 이상의 프로세서들로서,
    상기 제 1 라인 근처에 위치된 오브젝트에 응답하여 상기 제 1 세트의 스트립들의 각각의 스트립에 의해 생성된 제 1 정전용량 센서 측정치들을 수신하고;
    상기 제 1 정전용량 센서 측정치들로부터 비율 값들을 결정하고;
    상기 제 1 정전용량 센서 측정치들 또는 상기 비율 값들로부터 교차 상관 매트릭스를 생성하고;
    그립 감지 정보 또는 손가락 추적 정보를 추론하고;
    상기 그립 감지 정보 또는 상기 손가락 추적 정보를 보고하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서
    를 포함하는, 정전용량 감지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 세트의 스트립들의 각각의 스트립에 의해 생성되는 상기 제 1 라인 근처에 위치된 오브젝트에 대한 각각의 응답은 상기 오브젝트가 상기 스트립의 길이를 따라 위치될 때 포화되고;
    상기 각각의 응답은 상기 오브젝트가 상기 스트립의 길이로부터 멀어지게 움직일 때 점감되는, 정전용량 감지 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 세트의 스트립들의 각각의 길이들 및 상기 제 1 세트의 스트립들 사이의 간격들은, 오브젝트가 상기 제 1 라인을 따라 움직일 때 상기 제 1 세트의 스트립들 중 적어도 하나가, 상기 제 1 라인을 따른 상기 제 1 세트의 스트립들의 범위에 걸쳐, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하게 구성되도록 제공되거나,
    상기 제 1 세트의 스트립들의 각각의 길이들 및 상기 제 1 세트의 스트립들 사이의 간격들은, 오브젝트가 상기 제 1 라인을 따라 움직일 때 상기 제 1 세트의 스트립들 중 적어도 하나가, 상기 제 1 라인을 따른 상기 제 1 세트의 스트립들의 범위에 걸쳐, 포화된 응답을 생성하지 않게 구성되도록 제공되는, 정전용량 감지 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 에지에 대향하는 상기 전자 디바이스의 제 2 에지 상의 제 2 라인에서 배치된 제 2 세트의 스트립들을 포함하는 제 2 정전용량 센서들로서, 상기 제 2 세트의 스트립들은 각각의 길이들 및 상기 제 2 라인에 걸쳐 길이 방향으로 이어지는 상기 제 2 세트의 스트립들 사이의 간격들을 갖고, 상기 제 2 세트의 스트립들의 각각의 스트립은 상기 제 2 라인 근처에 위치된 오브젝트에 대해 각각의 응답을 생성하도록 구성되는, 제 2 정전용량 센서
    를 추가로 포함하고,
    상기 하나 이상의 프로세서들은,
    상기 제 2 라인 근처에 위치된 오브젝트에 응답하여 상기 제 2 세트의 스트립들의 각각의 스트립에 의해 생성된 제 2 정전용량 센서 측정치들을 수신하고;
    상기 제 2 정전용량 센서 측정치들로부터 비율 값들을 결정하고;
    상기 제 2 정전용량 센서 측정치들 또는 상기 비율 값들로부터 교차 상관 매트릭스를 생성하고;
    그립 감지 정보 또는 손가락 추적 정보를 추론하고;
    상기 그립 감지 정보 또는 상기 손가락 추적 정보를 보고하도록 추가로 구성되는, 정전용량 감지 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 세트의 스트립들 중 적어도 하나는 L자 형상을 형성하는 단일 스트립이고, 상기 전자 디바이스의 하나 이상의 모서리들에서 위치되는, 정전용량 감지 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    비율 값들을 결정하는 것은 이득 독립적인 비율(gain independent ratio) (A-B)/(A+B)를 계산하는 것을 포함하고, 여기서 A는 상기 제 1 세트의 스트립들 중 하나의 스트립으로부터의 제 1 정전용량 센서 측정치이고, B는 상기 제 1 세트의 스트립들 중 다른 스트립으로부터의 제1 정전용량 센서 측정치인, 정전용량 감지 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 세트의 스트립들은 제 1 엔드 스트립, 하나 이상의 중간 스트립들, 및 제 2 엔드 스트립을 포함하고, 상기 제 1 엔드 스트립 및 상기 제 2 엔드 스트립 중 적어도 하나는, 오브젝트가 상기 하나 이상의 중간 스트립들 중 임의의 중간 스트립의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성되는, 정전용량 감지 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 하나 이상의 중간 스트립들 중 하나 이상의 중간 스트립들은, 오브젝트가 상기 제 1 엔드 스트립 또는 상기 제 2 엔드 스트립의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성되는, 정전용량 감지 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 세트의 스트립들 중 2개 각각은, 오브젝트가 상기 2개의 스트립들 사이의 상기 간격의 길이를 따라 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성되는, 정전용량 감지 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 중간 스트립들 중 하나 이상의 중간 스트립들은, 오브젝트가 상기 제 1 라인을 따라 상기 제 1 세트의 스트립들의 범위에 걸쳐 움직일 때, 점감되는 또는 증가하는 응답을 생성하도록 구성되는, 정전용량 감지 장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 하나 이상의 중간 스트립들의 길이는, 상기 하나 이상의 중간 스트립들의 각각의 응답(들)이 포화하는 상기 제1 라인을 따라 데드존의 범위(span)를 감소시키도록 짧은, 정전용량 감지 장치.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 1 정전용량 센서들의 공간적 배치는 상기 제 1 라인에 평행한 축에 대하여 상기 제 2 정전용량 센서들의 공간적 배치에 비대칭인, 정전용량 감지 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 정전용량 센서들 중 하나에 대한 차동 트레이싱을 추가로 포함하고, 상기 차동 트레이싱은,
    용량 감지 컨트롤러의 제 1 입력 단자에 연결가능하고 상기 제 1 정전용량 센서들 중 상기 하나에 연결된 제 1 트레이스; 및
    상기 용량 감지 컨트롤러의 제 2 입력 단자에 연결가능하고 상기 제 1 정전용량 센서들 중 어느 것에도 연결되지 않은 상기 제 1 트레이스의 옆에서 이어지는 제 2 트레이스를 포함하는, 정전용량 감지 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 세트의 스트립들 중 하나의 스트립은 상기 스트립의 중앙에 공동부(hollow portion)를 포함하는, 정전용량 감지 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 세트의 스트립들 중 하나의 스트립은 제 1 표면 상의 센서 및 상기 제 1 표면에 인접하는 제 2 표면 상에서 상기 센서에 연결되는 트레이스들을 포함하는, 정전용량 감지 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    전자 디바이스를 엔클로징하는 데 사용가능한 제거가능한 외부 쉘을 추가로 포함하고, 상기 제거가능한 외부 쉘은 상기 제 1 정전용량 센서들을 상기 전자 디바이스의 내부 섀시의 컴포넌트에 연결하기 위한 전기적 콘택(contact)들로서 도전성 패드들을 포함하며,
    상기 제 1 정전용량 센서들은 상기 전자 디바이스와 대면하도록 구성된 상기 제거가능한 외부 쉘의 표면 상에 또는 상기 제거가능한 외부 쉘 내에 제공되는, 정전용량 감지 장치.
  17. 디스플레이 스크린을 갖는 전자 디바이스로서,
    상기 전자 디바이스와 관련된 전자장치들을 엔클로징하기 위한 내부 섀시 성형(molded) 하우징; 및
    그립 감지 및 손가락 추적 중 적어도 하나를 위해 상기 내부 섀시 성형 하우징의 전자장치들 중 하나 이상에 연결가능한 정전용량 감지 플렉시블 회로
    를 포함하고,
    상기 정전용량 감지 플렉시블 회로는,
    상기 내부 섀시 성형 하우징의 제1 에지 옆의 제 1 라인에 배치된 제 1 세트의 스트립들을 포함하는 제 1 정전용량 센서들로서, 상기 제 1 세트의 스트립들은 각각의 길이들 및 상기 제 1 라인에 걸쳐 길이 방향으로 이어지는 상기 제 1 세트의 스트립들 사이의 간격들을 갖고, 상기 제 1 세트의 스트립들의 각각은 제 1 표면 상의 센서 및 상기 제 1 표면에 인접하는 제 2 표면 상에서 상기 센서에 연결되는 트레이스들을 포함하는 제 1 정전용량 센서들
    을 포함하는, 전자 디바이스.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 정전용량 감지 플렉시블 회로의 적어도 일부는 상기 내부 섀시 성형 하우징의 하나 이상의 캐비티들 내에 위치되는, 전자 디바이스.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 정전용량 감지 플렉시블 회로의 적어도 일부는 접착제를 이용하여 상기 내부 섀시 성형 하우징의 하나 이상의 표면들에 부착되는, 전자 디바이스.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 정전용량 센서들에 대한 트레이스들은 상기 정전용량 감지 플렉시블 회로의 메인부 상에 있고,
    상기 제1 정전용량 센서들은 상기 정전용량 감지 플렉시블 회로의 각각의 다리들 상에 있고, 상기 다리들은 만곡되어 상기 내부 섀시 성형 하우징의 인접하는 표면들을 둘러싸는, 전자 디바이스.
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