KR101896126B1

KR101896126B1 - 정전용량방식 터치 센서에 있어서의 힘 및 실제 정전용량 터치 측정 기술들

Info

Publication number: KR101896126B1
Application number: KR1020137006497A
Authority: KR
Inventors: 조나단 웨스트후에스; 제퍼슨 와이 한
Original assignee: 마이크로소프트 테크놀로지 라이센싱, 엘엘씨
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2018-09-07
Also published as: RU2013111838A; BR112013003633A8; JP2013537673A; WO2012024254A2; MY168229A; CN103221911B; JP5852117B2; WO2012024254A3; CA2808429A1; BR112013003633A2; US8599165B2; US20120038583A1; SG188230A1; CA2808429C; KR20140024237A; EP2606413A2; CN103221911A; EP2606413B1

Abstract

본 발명의 방법, 시스템 및 장치는 사용자로부터 센서에 가해진 힘 및 실제 정전용량 터치를 측정하도록 구성되는 터치 센서와 관련된다. 몇몇 실시예는 정전용량방식 터치 센서에서의 힘 및 실제 정전용량 터치의 동시 측정과 관련된다.

Description

정전용량방식 터치 센서에 있어서의 힘 및 실제 정전용량 터치 측정 기술들{FORCE AND TRUE CAPACITIVE TOUCH MEASUREMENT TECHNIQUES FOR CAPACITIVE TOUCH SENSORS}

본 명세서의 개시사항은 정전용량방식 터치 센서에서 정전용량을 측정하는 기술에 관한 것으로, 예컨대 센서에서 힘 및 실제 정전용량 터치(true capacitive touch)를 동시에 측정하는 것에 관한 것이다.

휴대형 장치 및 모니터용 터치 스크린 등에 사용되는 터치 센서는 정전용량의 변화를 검출하여 검출된 변화에 기초하여 전기 신호를 생성하고, 생성된 전기 신호를 수신기로 송신하며, 이 전기 신호는 수신기에서 추가 처리된다.

본 명세서는 일반적으로 사용자로부터 센서에 가해진 힘 및/또는 실제 정전용량 터치를 측정하도록 구성되는 터치 센서에 관한 기술을 설명한다.

일반적으로, 본 명세서에서 서술된 발명 대상의 몇몇 측면은 센서를 수반하는 방법으로 실시될 수 있다. 이러한 측면의 다른 실시예는 대응하는 시스템, 장치 및 컴퓨터 프로그램(위 방법의 액션(action)들을 수행하도록 구성되어 컴퓨터 저장 디바이스 상에 인코딩됨)을 포함한다.

일반적으로, 본 명세서에 개시된 발명 대상의 다른 측면은 정전용량방식 터치 센서와 관련된 동작들을 포함하는 방법으로 구현될 수 있다. 이 센서는 행들(rows)로 배열된 전도체들의 제 1 어레이(예컨대 반복적인 라인 패턴들 또는 라인들의 순차적 정렬)를 포함하고, 제 1 어레이 내의 전도체들은 실질적으로 서로 평행하게 배열된다. 이 센서는 열들(columns)로 배열된 전도체들의 제 2 어레이를 포함하고, 제 2 어레이 내의 전도체 열들은 실질적으로 서로 평행하게 배열된다. 제 2 어레이 내의 전도체들은 전도체들의 제 1 어레이 아래에 위치하며, 제 2 어레이 내의 전도체 열들은 제 1 어레이 내의 전도체 행들의 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 배열된다. 이 센서는 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트(sheet)를 포함하고, 시트는 전도체들의 제 2 어레이 아래에 위치한다. 이 센서는 시트 아래에 위치하는 접지판(ground plane)을 포함한다. 제 1 및 제 2 어레이는 센서의 사용자 쪽으로의 제 1 방향 및 접지판 쪽으로의 제 2 방향으로 연장되는 전기장선(electric field line)을 갖는 전기장을 생성하도록 구성된다.

상기 및 다른 실시예들은 각각 다음 특징들 중 하나 이상의 특징을 선택적으로 포함할 수 있다. 제 1 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 제 1 어레이의 2개의 인접 행의 인접한 가장자리들 사이에서 측정된 각 전도체들 사이의 이격 거리보다 더 작을 수 있고, 제 2 어레이 내의 단일 열을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 제 2 어레이 내의 2개의 인접한 열의 인접한 가장자리들 사이에서 측정된 각 전도체들 사이의 이격 거리보다 더 작을 수 있다. 접지판은 제 2 방향으로 연장되는 전기장선의 일부를 부분적으로 끊도록(terminate) 위치할 수 있다. 센서는 제 1 방향으로의 전기장선의 방해(interruption)를 검출하도록 구성될 수 있다. 센서는 제 1 방향의 전기장선 내에서 센서 근처에 위치해 있는 물체(object)로 인한 전기장선의 방해를 검출하도록 구성될 수 있다. 물체는 센서의 사용자의 손가락 또는 신체의 다른 부분을 포함할 수 있다. 센서는 송신기 및 수신기를 포함할 수 있다. 센서는 다음의 동작들, 즉, 송신기를 이용하여 전도체들의 제 1 또는 제 2 어레이 상에서 2개의 상이한 주파수의 신호를 송신하고, 수신기를 이용하여 전도체들의 제 1 또는 제 2 어레이 중 다른 쪽에서 적어도 2개의 상이한 주파수의 신호를 수신하고, 수신된 신호를 사용하여 2개의 상이한 주파수 각각에서의 정전용량 값을 평가하고, 2개의 주파수에서의 상기 평가된 정전용량 값이 2배 이상 다른 경우에 물체가 사용자의 손가락 또는 신체의 다른 부분이라고 판정하고, 2개의 주파수에서의 상기 평가된 정전용량 값이 2배 이상 다르지 않은 경우에는 물체가 실제 정전용량 터치 신호(true capacitive touch signal)를 생성할 수 있는 물체가 아니고 센서의 작동이 측정된 힘에 의한 것으로 판정하는 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 센서는 센서를 터치하거나 또는 누르는 것으로부터 외부 힘을 수신하도록 구성될 수 있다. 센서는 외부 신호 수신 시에 제 1 및 제 2 어레이 내의 전도체들을 접지판 쪽으로 압축하도록 구성될 수 있고, 또한 외부 힘이 센서에 가해질 때 센서의 정전용량을 감소시키도록 구성될 수 있다. 센서는, 물체가 센서 근방에 위치할 때부터 물체가 센서를 터치하여 누를 때까지 측정된 정전용량의 레벨이 단조 증가하는 정전용량 특성을 포함할 수 있다. 접지판은 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 투명 전도체의 시트를 포함할 수 있다. 접지판은 액정 디스플레이(LCD) 상에 형성된 와이어 또는 금속을 포함할 수 있다. 센서는 접지판 및 제 2 재료 시트 중 하나가 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트 아래에 형성되도록 구성될 수 있고, 여기서 제 2 재료 시트는 변형가능한 유전체 재료의 유전 상수보다 더 높은 유전 상수를 갖는다. 센서는 접지판이 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트 아래에 형성되거나 또는 제 2 재료 시트가 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트 위에 형성되도록 구성될 수 있고, 이를 위해 제 2 재료 시트는 변형가능한 유전체 재료의 시트보다 더 높은 유전 상수를 가질 수 있다. 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 상에 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함할 수 있다. 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 또는 플라스틱 기판 상에 불투명한 금속 트레이스를 포함할 수 있다. 전도체는 전도체들의 제 1 및 제 2 어레이 사이에 프린징 전기장을 생성하기 위한 패턴으로 배열된 투명한 전도성 재료를 포함할 수 있다. 행들 및 열들은 제 1 제 2 어레이 내의 전도체들의 비교차 영역에 다이아몬드 형상의 패턴을 포함할 수 있다. 제 2 어레이 내의 전도체들은 전도체들의 제 1 어레이와 변형가능한 유전체 사이에 위치하고, 변형가능한 유전체는 제 2 어레이 내의 전도체들과 접지판 사이에 위치할 수 있다.

일반적으로, 본 명세서에 개시된 발명 대상의 또 다른 측면은 정전용량방식 터치 센서와 관련된 동작들을 포함하는 방법으로 구현될 수 있다. 이 센서는 행들(rows)로 배열된 전도체들의 제 1 어레이를 포함하고, 제 1 어레이 내의 전도체 행들은 실질적으로 서로 평행하게 배열되고, 제 1 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 제 1 어레이의 2개의 인접 행의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작다. 이 센서는 열들(columns)로 배열된 전도체들의 제 2 어레이를 포함하고, 제 2 어레이 내의 전도체 열들은 실질적으로 서로 평행하게 배열되고, 제 2 어레이 내의 전도체들은 제 1 어레이 내의 전도체 아래에 위치한다. 제 2 어레이 내의 전도체 열들은 제 1 어레이 내의 전도체 행들의 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 배열되고, 제 2 어레이 내의 단일 열을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 제 2 어레이 내의 2개의 인접 열의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 더 크다. 이 센서는 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트(sheet)를 포함하고, 시트는 전도체들의 제 2 어레이 아래에 위치한다. 이 센서는 행들로 배열된 전도체들의 제 3 어레이를 포함하고, 제 3 어레이 내의 전도체 행들은 실질적으로 서로 평행하게 배열되며, 제 3 어레이 내의 전도체들은 시트 아래에 위치한다. 제 3 어레이 내의 전도체 행들은 제 2 어레이 내의 전도체 열들의 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 배열되고, 제 3 어레이의 단일 행을 가로질러 측정된 전도체들의 폭이 제 3 어레이 내의 2개의 인접 행들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 크다.

상기 및 다른 실시예들은 각각 다음의 특징들 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다. 센서는 힘 감지 센서 및 실제 정전용량방식 터치 센서를 포함할 수 있고, 실제 정전용량방식 터치 센서는 제 1 및 제 2 어레이의 전도체들을 포함할 수 있으며, 힘 감지 센서는 제 2 및 제 3 어레이의 전도체들 및 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트를 포함할 수 있다. 힘 감지 센서는 제 2 및 제 3 어레이의 전도체들의 교차점들 사이의 평행판 정전용량에 대한 제 1 정전용량의 제 1 측정을 위해 구성될 수 있고, 실제 정전용량방식 터치 센서는 전도체들의 제 1 및 제 2 어레이 사이의 프린징 전기장과 관련된 제 2 정전용량의 제 2 측정을 위해 구성될 수 있다. 센서는 프린징 전기장에 의해, 물체가 센서를 터치하는 근방에(within proximity of touching the sensor) 있는지를 검출하도록 구성될 수 있다. 센서는 또한 물체가 센서를 터치하거나 또는 센서에 힘을 가하는 지를 검출하도록 구성될 수 있다. 센서는 물체가 센서를 터치하기 위해 센서 가까이로 이동함에 따라 제 2 정전용량의 레벨을 감소시키도록 구성될 수 있다. 센서는 물체가 센서를 터치하고 힘을 가함에 따라 제 1 정전용량의 레벨을 증가시키도록 구성될 수 있다. 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 상에 인듐 주석 산화물(ITO)을 할 수 있다. 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 또는 플라스틱 기판 상에 불투명한 금속 트레이스를 포함할 수 있다. 전도체는 상기 전도체들의 제 1 및 제 2 어레이 사이에 프린징 전기장을 생성하기 위한 패턴으로 배열된 투명한 전도체 재료를 포함할 수 있다. 제 2 어레이 내의 전도체들은 전도체들의 제 1 어레이와 변형가능한 유전체 사이에 위치하고, 변형가능한 유전체는 전도체들의 제 2 어레이 및 제 3 어레이 내의 전도체들 사이에 위치할 수 있다.

일반적으로, 본 명세서에 개시된 발명 대상의 또 다른 측면은 정전용량방식 터치 센서와 관련된 동작들을 포함하는 방법으로 구현될 수 있다. 이 센서는 행들로 배열된 전도체들의 제 1 어레이, 제 1 어레이 내의 전도체 행들과 실질적으로 직교하는 열들로 배열된 전도체들의 제 2 어레이, 전도체들의 제 1 또는 제 2 어레이 내의 전도체들에 연결된 적어도 하나의 송신기 및 전도체들의 제 1 또는 제 2 어레이 중 다른 쪽의 전도체들에 연결된 적어도 하나의 수신기를 포함한다. 센서에서 측정을 행하는 방법은, 적어도 하나의 송신기에 의해, 제 1 어레이 내의 전도체들 중 적어도 하나와 제 2 어레이 내의 전도체들 중 적어도 하나 사이에 전기장을 발생하는 적어도 2개의 상이한 주파수의 신호를 송신하는 단계를 포함하고, 제 1 및 제 2 어레이는 센서의 사용자 쪽으로 연장되는 프린징 전기장을 생성하고 센서 근방 내에 위치하는 물체로 인한 전기장의 방해를 검출할 수 있도록 구성된다. 이 방법은 적어도 하나의 수신기에 의해, 적어도 2개의 상이한 주파수를 갖는 신호를 수신하는 단계와, 수신된 신호를 사용하여 적어도 2개의 상이한 주파수에서의 정전용량 값을 평가하는 단계와, 적어도 2개의 상이한 주파수 각각에서의 평가된 정전용량 값이 약 2배 이상 상이한지를 판정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 평가된 정전용량 값들 사이의 비(ratio)를 계산하는 단계와, 이 비를 임계치와 비교하는 단계를 포함하며, 이를 위해 임계치는 약 2인 값을 갖는다. 이 방법은 평가된 정전용량 값들 사이의 차(difference)를 계산하는 단계와, 이 차를 임계치와 비교하는 단계를 포함할 수도 있다. 이 방법은 물체가 실제 정전용량 터치 신호(예컨대 손가락 또는 일부 다른 신체 부분)를 생성할 수 있는지 여부 및 2개 이상의 주파수에서의 평가된 정전용량 값들 사이의 차 또는 비와 임계치와의 비교의 결과에 기초하여 센서의 작동이 측정된 힘에 의한 것인지의 여부를 판정하는 단계를 포함한다.

상기 및 다른 실시예들은 각각 다음의 특징들 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다. 이 방법은 2개의 주파수에서의 상기 평가된 정전용량 값이 약 2배 상이하면 물체가 터치 센서의 사용자의 손가락 또는 일부 다른 신체 부분임을 판정하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 어레이 내의 전도체들은 실질적으로 서로 평행하게 배열될 수 있고, 제 2 어레이 내의 전도체들은 실질적으로 서로 평행하게 배열될 수 있다. 제 2 어레이 내의 전도체들은 제 1 어레 내의 전도체들 아래에 위치할 수 있다. 제 1 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭은 제 1 어레이의 2개의 인접 행들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작을 수 있고, 제 2 어레이 내의 단일 열을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 제 2 어레이의 2개의 인접 열들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작을 수 있다. 센서는 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트를 포함할 수 있고, 시트는 전도체들의 제 2 어레이 아래에 위치할 수 있으며, 센서는 시트 아래에 위치하는 접지판을 더 포함할 수 있다. 주파수와 관련하여, 적어도 2개의 상이한 주파수는 약 4:1의 비로 상이할 수 있다. 센서는 실제 정전용량방식 터치 센서를 포함할 수 있다. 센서는 힘 감지 센서 및 실제 정전용량방식 터치 센서를 포함할 수 있고, 실제 정전용량방식 터치 센서는 제 1 및 제 2 어레이 내의 전도체들을 포함할 수 있으며, 힘 감지 센서는 제 2 어레이 내의 전도체들, 제 3 어레이 내의 전도체들 및 변형가능한 유전체 재료를 갖는 시트를 포함할 수 있다. 제 1 어레이 내의 전도체들은 실질적으로 서로 평행하게 배열될 수 있다. 제 1 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 제 1 어레이의 2개의 인접 행들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작을 수 있다. 제 2 어레이 내의 전도체들은 실질적으로 서로 평행하게 배열될 수 있다. 제 2 어레이 내의 전도체들은 제 1 어레이의 전도체들 아래에 위치할 수 있다. 제 2 어레이 내의 단일 열을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 제 2 어레이의 2개의 인접 열들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 열들 내의 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작을 수 있다. 시트는 상기 제 2 어레이의 전도체들 아래에 위치할 수 있다. 제 3 어레이의 전도체들은 행들로 배열될 수 있고, 제 3 어레이 내의 전도체들은 실질적으로 서로 평행하게 배열될 수 있다. 제 3 어레이 내의 전도체들은 시트 아래에 위치할 수 있다. 제 3 어레이 내의 전도체들은 제 2 어레이 내의 전도체들의 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 배열될 수 있고, 제 3 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 제 3 어레이 내의 2개의 인접 행들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 클 수 있다. 2개의 상이한 주파수는 제 1 주파수 및 제 2 주파수를 포함할 수 있고, 제 1 주파수는 상기 제 2 주파수보다 높을 수 있다. 상기 방법은 상기 적어도 하나의 수신기에서 상기 제 1 주파수에 대해 수신된 신호보다 높은 전류를 갖는 상기 제 2 주파수에 대한 신호를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 상에 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함할 수 있다. 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 또는 플라스틱 기판 상에 불투명한 금속 트레이스를 포함할 수 있다. 전도체는 상기 제 1 및 제 2 어레이 사이에 프린징 전기장을 생성하기 위한 패턴으로 배열된 투명한 전도체 재료를 포함할 수 있다. 행들 및 열들은 상기 제 1 및 제 2 어레이의 전도체들의 비교차 영역에서 다이아몬드형 패턴을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 서술된 발명 대상의 하나 이상의 실시예의 세부사항은 첨부된 도면 및 이하의 상세한 설명에서 제시된다. 그러한 발명 대상의 다른 특징들 및 측면들은 상세한 설명, 도면 및 청구항으로부터 명백하게 될 것이다.

도 1은 터치 센서를 위한 행 및 열의 어레이를 도시한 도면.
도 2는 터치 센서를 위한 행 및 열의 어레이의 다른 예를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 측정된 정전용량대 터치 센서에 의해 수신된 감지된 터치 힘 또는 접근 신호의 그래프도.
도 4는 터치 센서를 위한 행 및 열의 어레이를 도시한 도면.
도 5는 도 4의 터치 센서의 행 및 열 주위에 존재하는 프린징 필드(fringing field)를 예시한 도면.
도 6은 측정된 정전용량대 센서에 의해 수신된 감지된 터치 힘 또는 접근 신호를 도시한 도면.
도 7은 하이브리드 터치 센서를 도시한 도면.
도 8은 터치 센서를 위한 행 및 열의 어레이로서, 행 및 열이 다이아몬드 패턴을 갖는 어레이를 도시한 도면.
여러 도면에서 유사한 참조번호 및 지칭은 유사한 구성요소를 나타낸다.

정전용량 터치 스크린에서, 센서는 전기 전도성 행 및 열로 이루어지는데, 여기서 행 및 열은 센서의 사용자로부터 가해진 힘을 수신하기 위해 움직일 수 있다. 행 및 열은 대략 수직으로 서로 교차하며 2차원 행렬을 형성한다. 이러한 터치 스크린의 전자 제어기는 매 교차점에서 각 행으로부터 각 열로의 정전용량을 측정하여, m개의 행과 n개의 열을 갖는 행렬에 대해 m*n 개의 측정치를 생성한다. 정전용량은, 각 전도체(여기서는 임의로 열이라고 가정한다) 상에 시변 여기 전압(time-varying excitation voltage)을 인가하고 각 행에 커플링된 전류를 측정함으로써 측정된다. 복수의 행이 병렬로 측정되고, 프로세스는 각 열에 대해 순차적으로 반복되거나 또는 복수의 열에 사용된 직교 여기 파형을 이용하여 부분적으로는 병렬로 반복된다. 예컨대, 2010년 7월 16일 출원된 미국특허출원 제12/838,419호(본 명세서에 참조로서 그 전체가 포함됨)에 개시되어 있는 바와 같이 복수의 열에 직교 여기 파형이 사용될 수도 있다.

사용자의 손가락이 교차점들 중 하나 가까이로 움직이면, 그 교차점에서의 정전용량이 변할 것이다. 사용자의 손가락은 전도성이고, 공기와 상이한 유전 상수(dielectric constant)를 가지며, 그것이 전도성인 만큼 사용자의 신체를 통해 제어기 회로의 접지 노드로 소정의 접속을 갖는다. 이들 효과들의 몇몇 조합에 의해 정전용량에 변화가 발생하는데, 정전용량이 감소할 수도 있고(이는 전류가 송신기로부터 수신기로 흐르는 대신에 송신기로부터 사용자의 신체로 흐르기 때문이고) 또는 증가할 수도 있다(이는 전류가 송신기로부터 사용자의 손가락으로 흐르고, 사용자의 손가락으로부터 수신기로 흐르며, 사용자의 손가락이 공기보다 전도성이 크고 또한 보다 높은 유전 상수를 갖기 때문이다). 사용자의 손가락이 정전용량을 감소시키는 모드는 보다 높은 주파수에서 발생하는데, 이는 소정의 적분 구간(integration period)에 보다 많은 총 에너지가 전송될 수 있게 하며, 보다 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 허용한다. 따라서 감소 모드는 본 명세서에서 실제 정전용량 터치가 측정될 때마다 사용된다.

"실제 정전용량 터치(true capacitive touch)" 측정이 사용되는데, 그 이유는 그것이 제로 구동력(actuation force)을 갖기 때문이다. 실제 정전용량 터치는 사용자의 힘이 아니라 사용자의 터치 위치에 반응하며, 따라서 매우 가벼운 터치에도 반응한다. 그러나, 몇몇 애플리케이션에서는, 사용자의 터치 힘의 아날로그 측정이 유용한 추가적인 자유도를 제공한다.

예컨대, 판 사이에 변형가능한 유전체를 갖는 평행판(parallel-plate) 캐패시터를 구성함으로써 힘이 정전용량에 맵핑될 수도 있다. 캐패시터에 힘이 가해질 경우, 유전체 재료는 변형되고, 이에 따라 판들이 서로 가깝게 이동할 수 있다. 이것은 측정된 정전용량을 증가시킨다. 이러한 센서들의 행렬은, 예컨대, 넓고 겹쳐져 있는 행들 및 열들과, 행들 및 열들 사이의 유전체 재료로 구성될 수 있다. 이 행렬은 실제 정전용량 터치와 동일한 방식으로 스캔될 수 있다. 힘 감지 센서 설계는 또한 손가락 이외의 물체, 예컨대 단단한 플라스틱 막대와 같은 스타일러스 도구에 의해 장치가 작동될 수 있게 한다. (예컨대, 비전도성 플라스틱 물체를 포함하는)힘을 가하기 위해 사용될 수 있는 어떠한 것도 센서의 힘에 대응하는 신호를 제공하는데 사용될 수 있다. 그러한 센서의 예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 터치 센서(100)를 위한 행 및 열의 어레이 내에, 터치 센서(100)는 투명하고, 전기 전도성인 행 및 열을 포함한다. 터치 센서(100)는 변형가능한 유전체(110) 위에 형성된 행 전도체(130)를 갖는다. 변형가능한 유전체(110)는 열 전도체(120) 위에 형성된다. 이들 전도체는 인듐 주석 산화물(ITO)로 형성될 수 있지만, 약간 또는 대체로 불투명하지만 비교적 주의를 끌지 않을 정도로 작은 보다 큰 크기의 금속 와이어 또는 은 나노와이어(silver nano-wire) 와 같은 다른 재료가 사용될 수도 있다. 도시된 구성은 2차원 직교 행렬로 배열된 도전체들을 보여주는데, 예컨대, 행 도전체는 x 축에 실질적으로 평행하고, 열 도전체는 y 축에 실질적으로 평행하다.

터치 센서(100)는 포개지는 넓은 열과 넓은 행을 포함하여, 행들과 열들 사이의 중첩 영역에서 평행판 정전 용량을 형성한다. 도 1에서, 유전체(110)는 변형가능하고, 행 및 열들은 예컨대 폴리에스테르 시트 상에 인듐 주석 산화물(ITO)의 유연한 조각들 상에 위치한다. 터치 센서(100)가 사용자의 손가락에 의한 힘과 같은 외부 힘에 의해 가해진 힘을 수신하면, 유전체(110)는 변형되어 눌린 영역 내의 행 및 열 사이의 거리를 줄이며, 이에 따라 측정된 정전용량이 그 영역에서 증가한다. 행 및 열의 행렬의 정전용량은 m*n 개의 교차점 각각에서의 정전용량을 측정하도록 독립적으로 판독될 수 있다. 도 1에서, 행 및 열 내에 전기장이 존재하므로, 센서는 주로 센서에 가해진 힘에 응답한다. 이 힘은 사용자의 손가락 또는 스타일러스 도구 또는 몇몇 다른 비전도성 물체와 같은 다른 몇몇 전도성 또는 비전도성 물체로부터의 터치로 인한 센서 내에서의 물리적 압력(physical depression)을 포함한다.

다른 구성에서는, 각 행으로부터 각 열로의 정전용량을 측정하는 대신에, 각 행 또는 열로부터 접지로의 정전용량을 측정하는 것이 가능하다. m 개의 행과 n 개의 열을 갖는 이 설계를 이용하는 시스템에서는, m*n 회가 아니라 m+n 회의 측정이 이루어진다. 이 경우에는, 행 또는 열과 접지판 사이에 평행판 정전용량이 발생할 것이다. 이 구성을 채택할 경우, 하나보다 많은 지점에 가해지는 힘은 그 힘이 가해지는 위치들에 고유하지 않는 결과를 발생할 수도 있다. 예컨대, 위치(1,2) 및 (3,4)에서의 힘은 행 1 및 3과 열 2 및 4 상에 증가된 정전용량을 생성할 것이지만, 위치(1,4) 및 (3,2)에서의 힘 또한 이들 동일한 행 및 열 상에 증가된 정전용량을 생성할 것이다. 그 후 예컨대, 지점들이 터치되는 순서를 고려함으로써, 가해진 힘에 대해 경합하는 잠재적 소스 위치들 중에서 분석을 시도하기 위해 휴리스틱 방법이 이용될 수도 있다. 그러나, 위에서 논의된 m*n 구성은 가해진 힘에 대해 경합하는 잠재적 소스 위치들 중에서 분석하기 위해 휴리스틱 방법을 이용할 필요가 없다. 후술하는 특징들은 2개의 지점이 거의 동시에 터치될 경우 또는 지점들이 이동하여 이들 지점들이 (행과 평행한) 수평선 또는 (열과 평행한) 수직선을 따라 놓여 있을 경우에 정확한 결과를 제공하는 m*n 구성을 제공할 수 있다.

도 2에서, 터치 센서(200)는 행 및 열의 어레이를 갖는 것으로 도시되어 있다. 터치 센서(200)는 투명하고 전기 전도성인 행 및 열을 갖는다. 터치 센서(200)는 변형가능한 유전체(110) 위에 위치하는 행 전도체(230)를 갖는다. 변형가능한 유전체(110)는 열 전도체(120) 위에 위치한다. 아래에 설명되는 이유로, 도 2의 터치 센서(200)는 비교적 좁은 행 전도체(230)를 가지며 각각의 행 전도체 사이에 비교적 넓은 공간을 갖는다.

도 2의 구조는 전술한 평행판 정전용량 및 사용자의 손가락에 의해 방해받을 수 있는 프린징 정전용량을 모두 생성한다. 이러한 구조는, 행 및 열 사이의 재료가 변형될 때, 프린징 필드로부터의 실제 정전용량 터치 및 평행판 정전용량으로부터의 힘을 모두 측정한다. 이러한 구조는 비교적 스파스한(sparce) 상대적 배열로 최상부 전도체들을 배향하고, 이들 사이의 공간이 필드를 두르게 하며, 이 구조의 예가 도 2에 도시되어 있지만, 이 특성을 갖는 다른 구조 또한 고려해볼 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시되어 있는 다이아몬드 패턴(800)은, 다이아몬드들 사이의 프린징 필드 및 행(820) 및 열(830)이 서로 교차하는 평행판 정전용량 또는 맞물린 패턴(interdigitated pattern)을 이용하여, 이 특성을 갖도록 구성될 수도 있다.

도 2에서, 행 전도체들(230)은 넓지 않고 협소하여 행 전도체들(230) 사이에 큰 간격이 존재하며 따라서 행 전도체들(230) 및 열 전도체들(120) 사이의 평행판 정전용량의 양이 감소하고, 프린징 필드의 분산이 터치(힘이 아닌(non-force)) 신호를 위한 프린징 정전용량을 제공하는 센서에 의해 검출될 수 있도록 행 전도체들(230)로부터의 프린징 필드가 형성된다. 예컨대, 도 8의 다이아몬드 패턴(800) 또는 맞물린 패턴과 같은 다른 실시예들이 도 2와 유사하게 구성될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 도 2의 터치 센서(200)는 프린징 필드 및 유전체 내의 전기장에 대한 변화를 각기 측정하는 "실제 정전용량방식 터치 센서(true capacitive touch sensor)" 및 "힘 감지 센서(force-sensitive sensor)" 역할을 모두 할 수 있다. 예컨대, 힘 감지 센서로서, 터치 센서(200)는 도 1의 터치 센서(100)와 유사하게 동작하는데, 여기서 터치 센서에 가해진 힘으로 인한 평행판 정전용량이 측정되고, 추가적인 자유도가 제공된다. 예컨대, 사용자의 손가락을 사용할 경우, 한 유형의 명령을 내리기 위해 가볍게 터치하고 다른 유형의 명령을 내리기 위해 보다 강하게 터치하는 것과 같이, 터치를 위해 사용자가 가한 힘의 양이 추가적인 자유도를 제공할 수 있다. 힘 감지 센서 설계는 또한 터치 센서(200)가 힘에 대응하는 신호를 센서에 제공하기 위한 스타일러스 도구(예를 들면, 하드 플라스틱 막대 또는 임의의 전도성 또는 비전도성 물체)와 같은, 손가락 이외의 다른 물체로 가동되도록 할 수 있다. 예컨대, 비교적 작은 접촉 영역에 가해진 행의 경우에는 힘이 행렬 내 하나의 교차점에서만 측정될 수 있으며, 이 측정치는 가해진 힘에 비례할 수 있다. 예컨대, 비교적 넓은 접촉 영역에 가해진 힘의 경우에는 힘이 행렬 내 복수의 교차점에서 측정될 수 있으며, 이들 측정치는 각 특정 교차점의 영역 위에 가해지는 힘, 즉 가해진 압력의 적분에 비례할 수 있다. 본 명세서에서는, 힘 및 압력에 대한 용어가 교환가능하게 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 터치 센서에서 힘에 의해 생성된 신호가 사용자의 터치 힘의 아날로그 측정치일 수 있다.

반면에 앞서 언급한 바와 같이, "실제 정전용량방식 터치 센서"로서 동작하는 터치 센서(200)는 힘이 없어도 측정치를 생성한다. 이런 의미에서, 실제 정전용량 터치는 사용자의 손가락이 센서의 프린징 필드 근방에 오거나 센서의 프린징 필드와 작용할 때 전기장의 교란(disruption)에 의해 측정된다. 따라서, 사용자의 손가락이 센서의 프린징 필드 근방에 들어올 때에 측정가능한 정전용량의 변화가 판정될 수 있으므로, 사용자가 센서에 압력을 가하지 않는 경우에도 실제 정전용량 터치 신호가 터치 센서(200)에서 생성된다. 사용자는 센서를 작동시키기 위해 힘을 가하지 않아도 되므로, 사용자의 손가락이 센서의 면 내에서 움직여도 마찰력이 없고, 사용자는 사용자의 손가락으로 원치 않는 이 마찰 드래그를 느끼지 않는다. 오히려, 실제 정전용량방식 센서는 힘이 아니라 사용자의 손가락의 위치에 반응할 수 있으며, 따라서 사용자로부터의 매우 가벼운 터치에도 반응할 수 있다.

도 3에서, 측정된 정전용량(310)은 도 2의 터치 센서(200)에 의해 수신된 대응하는 근접성 신호(320)에 기초하는 감지된 터치 힘과 관련이 있다. 구체적으로는, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 사용자의 손가락이 350의 터치 센서에 접근함에 따라, 사용자의 손가락이 행으로부터 열로의 프린징 필드를 방해할 것이므로 측정된 정전용량(310)은 점진적으로 감소하게 된다. 프린징 필드로 인한 정전용량이 이 예에서는 주요 정전용량이다. 사용자의 손가락이 센서를 터치하고(360) 가하는 힘을 증가(370)시키기 시작하는 지점 이후에, 평행판 정전용량이 점차로 주요 정전용량이 됨에 따라 정전용량이 증가한다. 이것은 감지된 터치 힘의 측정으로부터 정전용량으로의 비단조 전달 함수를 나타낸다. 도 3에 도시된 비단조 전달 함수의 결과로서, 터치 센서에 터치하여 힘껏 누른 사용자는 측정된 평행판 정전용량을, 평행판 정전용량이 프린징 정전용량 효과에 대한 사용자의 상호작용에 대응하는 측정된 정전용량의 감소를 상쇄하여 사용자가 센서를 터치하는 지 또는 터치하려고 시도하는 지 전혀 알기 어렵게 하는 결과를 산출하는 지점까지 증가시킬 수 있다.

터치 센서의 다른 실시예에서 수행되는 다른 측정이 있을 수도 있다. 예컨대, 몇몇 다른 실시에서는, 각 행으로부터 각 열로가 아니라 각 행 및 열로부터 접지로의 정전용량이 측정될 수 있으며, 따라서 m*n 회의 측정이 아니라 m+n 회의 측정이 행해진다. 이 경우, 평행판 정전용량은 행과 열 사이가 아니라 행 또는 열과 접지판 사이에 발생한다. m+n 회 측정을 이용하는 이들 터치 센서 실시예들 중 일부는, 하나보다 많은 점에 힘이 가해질 경우, 심지어 복수의 모델링 및 계산에 의해서도, 독립적으로 각 힘을(또는 이들의 위치를) 판정할수 없을 수 있다.

전술한 바와 같이, 사용자가 정전용량방식 터치 센서에 터치하는 경우, 적어도 2개의 상이한 효과가 관측된다. 첫째, 송신기로부터 흘러나오는 에너지의 일부가 사용자에게 흘러들어갈 수 있으며 다시 그 노드에 대한 사용자의 표유 정전용량(stray capacitance)을 통해 접지로 리턴된다. 이 표유 정전용량은, 예를 들어, 사용자가 장치의 금속 케이스를 잡고 있는 경우에 심지어 비전도성 코팅을 통해, 또는 이것이 실패할 경우 사용자의 손가락을 통해 발생할 수 있는데, 이는 센서 피치가 미세해서 사용자의 손가락이 행렬 내 다른 요소들과 근접할 수도 있기 때문이며, 이로 인해 일부 요소들은 접지될 것이다. 이 제 1 효과는 수신기로 흐르는 총 에너지를 감소시킬 수 있다. 둘째, 송신기로부터 흘러나오는 에너지의 일부가 사용자의 신체를 통해 사용자의 손가락으로 커플링될 수 있고, 그 후 사용자의 손가락으로부터 수신기로 커플링될 수 있다. 사용자의 손가락의 유전 상수는 소금물과 대략 동일하며 공기의 유전 상수보다는 더 크기 때문에, 이것은 커플링 효과를 증가시킬수 있고 수신된 에너지를 증가시킬 수 있다.

이들 두 효과는 에너지 흐름에 대해 상이한 응답을 생성할 수 있다. 예컨대, 어느 효과가 우세한지에 따라, 측정된 신호와 사용자의 손가락으로부터 센서까지의 거리 사이의 비단조 관계가 있을 수도 있다. 이것을 염두에 두고, 센서의 성능을 개선하기 위해, 터치 센서는 단조 관계를 갖도록 엄격하게 증가하는 모드 또는 엄격하게 감소하는 모드로 동작하도록 구성될 수 있다. 엄격하게 감소하는 모드는 보다 높은 주파수에서 발생하므로 일부 실시예에서 특히 제대로 작동할 수 있다. 엄격하게 감소하는 모드에 대응하는 효과는 또한 사용자의 손가락과 터치 센서 사이에 보다 큰 이격을 갖고 발생할 수도 있다(이는 사용자의 손가락이 센서에 매우 가까이 감에 따라 전류가 송신기로부터 사용자의 손가락에 커플링되고 그 후 사용자를 통해 수신기에 커플링되는 효과가 우세해져서 정전용량을 증가시키기 때문이다). 이것은 센서의 커버용 유리의 두께를 더 크게 할 수 있게 한다. 그러나, 몇몇 다른 실시예에서는 엄격하게 증가하는 모드를 이용할 수도 있다. 후술하는 바와 같이, 주파수의 함수인 모드에 대한 다른 효과들이 존재할 수도 있다.

도 4에 도시된 예를 통해 설명하는 바와 같이, 몇몇 실시예에서는, 제 1 프린징 정전용량이 힘에 의해 영향을 받고 제 2의 다른 프린징 정전용량이 사용자의 손가락에 의해 영향을 받을 수 있도록 센서를 배열하는 것이 가능하다. 이 구성은 센서의 앞(사용자쪽) 및 뒤(디스플레이쪽) 모두에 상당한 프린징 필드를 발생시키는 전극 패턴을 사용하여 달성될 수 있다. 예를 들어 다이아몬드(800) 패턴(도 8 참조) 또는 맞물린 패턴 등이 그러하듯이, 협소한 와이어를 갖는 패턴이 이 특성을 가질 수 있다. 센서는 폴리에스테르(PET) 또는 기타 플라스틱 필름 기판 상의 금속 또는 투명 전도체(예컨대, 인듐 주석 산화물(ITO)) 트레이스와 같은 플렉시블 재료를 포함할 수 있다. 센서는 변형가능한 유전체 재료에 의해 분리되는 접지판 위에 위치할 수 있다.

특히, 도 4에서는, 협소한 행 전도체(420) 및 협소한 열 전도체(430)가 존재하고, 각 행들(420) 사이 및 각 열들(430) 사이에 넓은 공간이 존재한다. 터치 센서(400)는 열 전도체(430) 위에 행 전도체(420)를 포함한다. 열 전도체(430) 아래에는 변형가능한 유전체(110)가 있고 그 아래에 접지판(440)이 있다. 열 전도체(430)는 행 전도체(420)와 변형가능한 유전체(110) 사이에 위치하고, 변형가능한 유전체(100)는 열 전도체(430)와 접지판(440) 사이에 위치한다. 도 4에 도시되어 있는 투시도에서, 행 전도체(420)는 센서에 대해 도시된 다른 층들의 맨 위에 있는 것으로 고려되며, 접지판(440)은 센서에 대해 도시된 다른 층들 아래에 있는 것으로 고려된다. 도 4의 주 정전용량(dominant capacitance)은 각 행(420) 및 열(430) 사이의 프린징 정전용량일 수 있다. 행(420) 및 열(430)은 대략적으로 동일 평면상에 있을 수 있고(예컨대, 행과 열 사이의 간격이 비교적 작다), 프린징 필드는 대략 대칭일 수 있다.

도 5는 도 4의 터치 센서(400)의 행 전도체(420) 및 열 전도체(430) 주위의 예시적인 프린징 필드 라인(540)을 도시한 것이다. 도 5에서, 프린징 필드 라인(540)은 행 전도체(420) 및 열 전도체(430)의 양쪽에서 대칭일 수 있는데, 여기서 한 쪽에서는 프린징 필드 라인(540)이 터치 센서(400)로부터 사용자쪽으로 연장되고, 다른 쪽에서는 프린징 필드 라인(540)이 사용자로부터 외부로(예컨대, 후면 및/또는 디스플레이쪽으로) 연장된다. 터치 센서의 앞쪽의 프린징 필드는 사용자의 손가락에 의해 방해받고 실제 정전용량 터치 신호를 제공하는데, 이것은 측정된 정전용량을 감소시키는 경향이 있다. 센서 뒤쪽의 프린징 필드는 변형가능한 유전체(110) 및 접지판(440)에 의해 이용될 수 있다. 비전도성 물체에 의해 터치 센서가 눌리면, 전도체(420, 430)가 접지판(440)쪽으로 이동하여, 센서 뒤쪽의 프린징 필드의 일부를 단락시키거나 또는 접지판(440)에 의해 적어도 부분적으로 종결되게 한다. 따라서 송신기로의 전류 흐름은 적어도 부분적으로 접지판(440)으로 흐르는데, 이것이 측정된 정전용량을 접지판이 존재하지 않을 경우에 측정되는 정전용량에 비해 약간 감소시킨다.

도 6에서, 측정된 정전용량(610)은 터치 센서에 의해 수신된 대응 접근 신호(620)에 기초하여 감지된 터치 힘과 관련이 있다. 사용자의 손가락이 터치 센서(640)에 접근함에 따라 측정된 정전용량(630)이 감소한다. 사용자가 센서(650)를 터치하기 시작함에 따라 정전용량이 감소하며, 사용자의 손가락이 힘(660)을 증가시킴에 따라, 정전용량은 센서가 접지판 가까이로 이동할 때와 같이 더욱 감소한다.

특히, 사용자의 손가락이 매우 가볍게 누르면 정전용량은 감소하는데, 이는 사용자가 회로 접지에 적어도 부분적으로 접속되어 있어, 센서의 송신기로부터 흘러나오는 전류가 센서의 수신기로 흐르지 않고 적어도 부분적으로 사용자의 손가락을 통해 접지로 흐를 수 있기 때문이다. 사용자의 손가락이 증가된 힘으로 누르면, 측정된 정전용량은 더욱 감소하는데, 이는 센서의 행 및 열이 접지판 가까이로 이동할 수 있어, 전류의 일부가 수신기 대신에 접지판으로 흐르는 별도의 보완적인 효과를 일으키기 때문이다.

따라서, 도 6에 도시된 정전용량의 측정치는 사용자의 감지된 터치 힘에 대해 단조적이다. 단조적인 정전용량 특징은 사용자의 손가락 움직임 및/또는 압력의 측정치에 대한 정전용량의 함수의 맵핑을 허용할 수 있다.

주파수를 이용하는 기술이 사용자의 손가락으로 인한 정전용량과 몇몇 다른 물체(예컨대, 스타일러스 도구, 전도성 또는 비전도성 물체)에 의해 가해진 힘으로 인한 정전용량의 감지 사이를 구별하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 사용자의 손가락에 대한 정전용량은 주파수와 함께 변할 수 있으며, 변형가능한 유전체 내의 필드로 인한 정전용량은 주파수에 대해 대략 일정하게 유지될 수 있다. 상이한 주파수에서의 정전용량 측정치를 평가함으로써, 터치 센서가 사용자의 손가락 또는 비전도성 물체에 의해 터치되는 지에 대한 판단이 이루어질 수 있다.

보다 구체적으로, 사용자의 터치의 경우에, (스타일러스 도구와 같은 몇몇 다른 물체에 의해 가해진 힘으로 인한 정전용량을 판정하는 것과 대조적으로)사용자의 손가락으로 인한 정전용량의 감지를 판정하기 위해 이러한 차이를 만드는데 이용될 수 있는 다수의 효과들이 존재한다. 사용자의 손가락으로 인한 측정된 정전용량 변화는 주파수의 변화에 따라 실질적인 범위를 넘어 크게(예컨대, 대략 2배 이상) 변할 수 있다. 예컨대, 한 효과는 사용자와 제어기 회로의 접지 노드 사이의 임피던스로 인한 것으로, 이것은 제로가 아니고 관심 주파수에서 정전용량으로서 모델링될 수 있다. 사용자는 또한 접지된 터치 스크린의 근방에 있어서 용량성으로 접지에 커플링될 수도 있다. 사용자는 예컨대 ~100pF의 정전용량을 통해 용량성으로 접지될 수 있다. 몇몇 상황에서, 정전용량은, 예컨대, 사용자가 맨발로 금속 바닥 위의 콘크리트 바닥에 서 있는지 또는 마른 나무로 이루어진 조이스트(joist) 상의 합판으로 만들어진 바닥에서 두꺼운 신발을 신고 서 있는지에 따라 양 방향 중 한 방향으로 적어도 3배만큼 크게 변할 수 있다. 1차로 접지에 대한 사용자의 커플링이 정전용량으로서 모델링될 수 있다. 따라서, 사용자는 적어도 용량 임피던스가 증가된 주파수에 따라 감소하는 경향이 있다는 이유로 보다 낮은 주파수에서보다 보다 높은 주파수에서 보다 효과적으로 접지될 수 있다.

또한, 높은 주파수에서, 사용자는 높은 주파수에서의 작은 정전용량으로 인해 임피던스와 효과적으로 접지될 수 있으며, 이는 터치 센서의 송신기로부터 전류가 흘러나와 사용자를 통해 궁극적으로는 접지로 전류가 흐르도록 한다. 따라서, 사용자의 손가락이 행렬의 교차점에 접근할 때 정전용량에서의 큰 감소가 관측될 수 있고, 그 결과 측정된 정전용량이 비교적 크게 감소한다.

보다 낮은 주파수에서, 사용자는 효과적으로 접지되지 않을 수 있다. 사용자가 덜 효과적으로 접지되면, 전류가 송신기로부터 사용자의 손가락을 통해 접지로 흐르는 대신에, 일부 전류는 송신기로부터 사용자의 손가락을 통해 다시 수신기로 흐를 수 있는데, 이는 이 임피던스 경로가 접지로의 임피던스 경로보다 더 낮기 때문이다. 일반적으로, 이것은 정전용량의 비교적 작은 증가를 가져오며, 전술한 감소된 캐패시턴스와 결합하여 보다 작은 순전하(net charge)를 낳는다. 신체의 유전 상수는 대략 물의 유전 상수이고 따라서 자유 공간의 유전 상수보다 더 크기 때문에, 이 효과는 심지어 일부 실시예에서는 측정된 정전용량을 사용자의 손가락이 존재할 때 감소시키는 대신에 증가시킨다.

이들 효과로 인해, 측정은 상이한 여기 주파수에서 수행될 수 있는데, 사용자가 높은 주파수에서 비교적 양호하게 접지되는 경우에는 보다 작은 정전용량을 생성하고, 사용자가 보다 낮은 주파수에서 양호하게 접지되지 않는 경우에는 보다 큰 정전용량을 생성한다.

힘 감지 센서 신호에 있어서, 힘 감지 센서 정전용량은 센서의 유전체 내 필드와 보다 관련이 있다. 변형가능한 유전체의 유전 상수는, 주파수에 대해 정전용량에 많은 변화가 없도록, 주파수와 관련하여 고려될 수 있다. 변형가능한 유전체 내 정전용량은, 예컨대, 약 10 kHz의 주파수 범위로부터 1 MHz 이상까지의 적당한 주파수 범위에 대해 수 퍼센트정도 변하는 것이 비교적 이상적일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 유전체로 선택된 재료는 그 량보다 많이 주파수를 변화시키지 않는 유전율을 가질 수 있다. 전도성 트레이스의 저항으로 인해 부작용이 관측될 수도 있는데, 이것은 테스트 하의 정전용량과 결합하여 주파수 선택(frequency-selective) RC(resistive-capacitive) 회로를 형성하고 측정된 정전용량을 변화시킨다. 트레이스 저항이 알려지면 이 RC 효과가 계산될 수 있고 보정될 수 있다.

실제 정전용량방식 터치와 힘 신호 사이를 구별하기 위한 몇몇 기법들은 2개의 주파수에서 정전용량을 측정하는 것을 포함하며, 만약 2개의 주파수에서 측정된 정전용량이 상당히 다르면 손가락 터치가 있었을 것으로 추정할 수 있고, 만약 2개의 주파수에서 측정된 정전용량이 상당히 유사하면 물체(예컨대 스타일러스 도구)로부터 가해진 힘이 있었을 것으로 가정할 수 있다. 예컨대, 2개의 넓게 분리된 주파수(예컨대, 30 kHz 및 120 kHz)에서 스캐닝하고, 예를 들어 전자는 수십 퍼센트 이상 변하지 않을 것이고, 후자는 2배 이상 크게 변할 것이라고 지적(noting)함으로써, 힘에 의해 생성된 신호가 실제 정전용량방식 터치로 인해 생성된 신호와 구별될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 2개의 상이한 주파수는 약 4:1의 비로 상이할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 임의의 m*n(행으로부터 열로의 정전용량) 정전용량방식 힘 감지 센서의 경우 정전용량이 복수의 주파수에서 측정되는데, 이 센서는 힘 신호로부터 (사용자의 손가락을 통한 전류로 인한)실제 정전용량 방식 터치를 구별하는데 사용될 수 있다.

도 7에서, 하이브리드 터치 센서(700)는 넓은 열 전도체(730)의 최상부에 넓게 이격되어 있는(sparsely spaced) 협소한 행 전도체(720)를 갖는다. 열 전도체(730)는 변형가능한 유전체(110) 상에 위치하며, 변형가능한 유전체(110)는 행 전도체(740) 상에 위치한다.

도 7의 실시예는 실제 정전용량 방식 터치 센서의 최상부에 힘 감지 센서를 적층하는 일실시예를 도시하고 있다. 도 7의 실제 정전용량방식 센서 부분은 서로 넓게 이격되어 있는 협소한 행 전도체(720)를 포함하며, 이는 넓은 열 전도체(730)의 위에 위치한다. 도 7의 힘 감지 센서 부분은 변형가능한 유전체(110) 상에 위치하는 넓은 열 전도체(730)을 포함하고, 유전체는 넓은 행 전도체(740) 상에 위치하며, 이를 위해 넓은 행 전도체(740)는 조밀해 있다(dense). 하이브리드 터치 센서(700)의 힘 감지 센서 부분은 넓은 열 전도체(730)와 행 전도체(740) 사이의 힘을 측정하는데 사용될 수 있고, 하이브리드 터치 센서(700)의 실제 정전용량방식 터치 센서 부분은 행 전도체(720)와 넓은 열 전도체(730) 사이의 프린징 필드를 측정하는데 사용될 수 있다. 넓은 열 전도체(730)는 힘 감지 센서와 실제 정전용량방식 터치 센서 간에 공유된다. 하이브리드 터치 센서(700)의 힘 감지 센서 및 실제 정전용량방식 터치 센서 부분에 대해, 제각기의 행 전도체(720, 740)와 열 전도체의 각각의 교차점에서 2개의 별개의 측정이 있을 수 있다.

몇몇 실시예에서, 하이브리드 터치 센서(700)는 바닥에 조밀한 행 전도체(740)와, 행 전도체(740) 상에 압축가능하고 변형가능한 유전체(110)와, 유전체(110) 상에 조밀한 열 전도체(730)와, 열 전도체(730) 상에 스파스한(sparse) 행 전도체(720)를 적층한 것이다. 열 전도체(730)는 행 전도체(720)와 변형가능한 유전체(100) 사이에 위치해 있고, 변형가능한 유전체(100)는 열 전도체(730)와 행 전도체(740) 사이에 위치해 있다. 도 7에 도시된 투시도에서, 행 전도체(720)는 센서를 위해 도시된 다른 층들의 최상부에 위치하는 것으로 고려되며, 행 전도체(740)는 센서를 위해 도시된 다른 층들보다 맨 아래에 있는 것으로 고려된다. 조밀한 행들로부터 조밀한 열들로의 평행판 정전용량을 측정함으로써 힘 측정이 얻어질 수 있고, 조밀한 열들로부터 스파스한 행들로의 프린징 정전용량을 측정함으로써 실제 정전용량 터치 신호가 얻어질 수 있으며, 여기서 사용자의 터치로 인해 힘 측정에서 측정된 정전용량은 증가하게 되고 실제 정전용량 터치 측정에서 측정된 정전용량은 감소하게 될 수 있다.

전술한 다양한 실시예는 후술하는 하나 이상의 재료 또는 기법들로 형성될 수 있다. 예컨대, 유전체는 변형가능할 수 있고, 또한 소프트 플라스틱 재료, 소프트 실리콘, 고무 또는 변형 힘이 제거될 때 그 형상을 되찾는 능력을 갖는 다른 재료일 수 있다. 소프트 플라스틱 재료는 소정 영역이 눌릴 경우 측면으로부터 밀릴 수 있다. 이들 재료는 연성이지만 특별히 압축가능하지 않을 수도 있다(예컨대, 이들의 부피가 가해진 압력에 따라 크게 변하지 않을 수도 있다). 이것은 판들 사이의 이격의 감소가 실제 부피의 감소 때문이 아니라 유전체의 부피의 변위로 인한 것일 수 있음을 의미한다. 이것은, 예컨대 눌린 영역 주위에 링 형상을 형성할 수 있다. 이 "물침대 효과(waterbed effect)"는 감소된 이격 영역이 증가된 이격 영역에 의해 상쇄되어 변위된 재료의 부피를 제공할 수도 있음을 의미할 수 있다. 예컨대, 유전체가 눌릴 때 부피가 보존될 경우, 눌린 영역은 유전체 두께가 감소하고(예컨대, 행 및 열 전도체 사이의 이격이 감소하고), 눌린 영역 주위의 영역은 두께가 증가할 수 있다. 몇몇 다른 실시예들은 영역 및 특성에 따라 정전용량이 증가 또는 감소된 영역이 반전되게 할 수도 있다. 일부 실시예에서는, 실제 정전용량방식 터치를 판정하기 위해 소프트웨어가 사용될 수도 있으며, 이 소프트웨어는 힘을 판정하기 위해 그 주위에 유전체 재료의 링 형상을 갖는 눌린 영역을 조사할 수도 있다.

몇몇 실시예에서는, 힘으로 인한 신호와 실제 정전용량 터치로 인한 신호를 구별하기 위해, 정전용량이 감소된 지점 주위에 정전용량이 증가된 링 형상이 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서는, 센서가 압축될 수 없는 변형가능한 유전체를 갖는 m*n(행으로부터 열로의 정전용량) 정전용량방식 힘 감지 센서일 수 있다.

다른 실시예에서는, 눌릴 경우에 부피가 변하는 유전체 재료(예컨대, 대부분이 공기 또는 다른 압축가능한 기체를 포함하고 나머지는 유연한(flexible) 재료로 이루어지는 폼(foam))가 사용될 수도 있다. 다른 실시예들은 스페이서 도트(spacer dot)를 사용할 수도 있다. 공기 갭 내의 공기가 변형가능한 유전체로서 사용될 수 있고, 터치 힘은 유전체의 강성보다 오히려 센서의 강성에 의해 제한될 수 있다. 공기 갭은 또한 광학적으로 투명하고, 공기 갭 내의 공기는 압축가능하다. 공기 갭을 갖는 스페이서 도트는 예컨대 저항성 터치 스크린에 사용되는 스페이서 도트와 유사할 수 있다. 공기는 고도로 압축가능할 수 있기 때문에, 스페이스 도트를 이용하는 터치 센서는 센서 층들의 강성에 의해서만 제한되는 매우 가벼운 힘을 감지할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 접지 판은 ITO 또는 다른 투명 전도체 시트일 수 있다. 예를 들어, 도 4의 터치 센서는 회로 접지에 접속될 수 있는 ITO의 시트로서 접지판을 가질 수 있다. 접지판은 몇몇 실시예에서 패터닝되지 않을 수도 있으며, 따라서 소정의 시트 저항에 대해 접지판 내 두 지점 사이의 저항은 상기 시트가 행 및 열의 방식으로 패터닝된 경우보다 더 작을 수 있다. 이러한 접지판은, LCD(liquid crystal display)에 의해 생성된 전기적 잡음으로부터 터치 센서를 차폐하기 위해, 다른(강성이고 힘 감지가 아닌) 시스템에 사용될 수 있다. 터치 센서가 LCD의 전면에 사용되면, LCD 자체를 접지판으로 사용하는 것도 가능하다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, 다른 층(예컨대, 접지층)을 터치 센서의 스택에 추가하는 것을 회피하기 위해, LCD 자체가 접지판으로 사용될 수 있는데, 이것은 접지판으로 몰딩될 수 있는 디스플레이의 표면 위에 알루미늄 또는 다른 금속 와이어를 포함할 수도 있다. LCD 및 터치 센서가 회로 접지를 공유하면, LCD 상의 트레이스가 접지에 있는 것으로 고려될 수도 있다. LCD 트레이스는 DC 컴포넌트 및 AC 컴포넌트 모두를 갖는 일부 전압에서 구동될 수 있는데, 여기서 접지판에 대한 커플링이 용량식이기 때문에 DC 컴포넌트는 고려되지 않는다. AC 컴포넌트는 적어도 자신이 수신된 신호에 잡음을 유입할 수도 있기 때문에 중요할 수 있다. 예컨대, 금속 와이어 상의 신호의 AC 컴포넌트는, 몇몇 잡음 감소 기법으로 거부될 수 있지만, 수신기에 결합될 수 있다. 예를 들어, 2010년 7월 16일 출원된 미국 특허출원 제12/838,419호 및 제12/838,422호에 개시된 바와 같이 커플링된 잡음의 효과를 감소시키기 위해 잡음 감소 기술이 이용될 수 있으며, 이들 출원은 모두 참조로서 포함된다.

몇몇 실시에에서, 접지판은 높은 유전 상수의 재료 시트로 대체될 수도 있다. 예컨대, 변형가능한 스페이서층이 폼(foam) 또는 스페이서 도트를 갖는 공기인 경우, 플라스틱 재료(예컨대, 폴리에스테르 또는 아크릴)가 보다 높은 유전 상수를 가질 수 있다. 이들 변형 실시예에서, 측정된 정전용량은 프린징 필드가 높은 유전 상수를 가진 재료로 푸시됨에 따라서 (감소하는 대신에) 증가할 수 있다. 필드가 유전체 시트에 의해 차폐되지 않을 수 있기 때문에, 이들 변형 실시예는 접지판 실시예의 경우에서와 같이 유전체 시트가 터치 센서 위 또는 터치 센서의 앞, 즉 사용자 쪽에 위치하도록 할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 이들 시스템에서의 정전용량은 약 1 pF 차수로 구성될 수 있다. 보다 큰 정전용량이 보다 높은 신호 레벨에 대응할 수 있지만, 행 및 열 전도체의 저항에 대한 테스트 하의 각 정전용량의 RC 제품에 기여할 수도 있다. 이 RC 제품은 시스템 동작이 여기 전압의 주파수에 비해 느리지 않도록 구성될 수 있고, 여기 신호는 전도체 트레이스들을 따라 감쇄되지 않고 측정에서 큰(그리고 공간적으로 변하는) 에러를 생성할 것이다. 예컨대 시트 저항이 단위면적당 약 50 옴인 ITO를 사용하여 구성된 센서들에 있어서, 정전용량은 약 ~1 pF일 수 있다. 보다 낮은 저항의 재료, 예컨대 미세 금속 와이어(fine metal wire)로 이루어진 센서의 경우, 보다 큰(~1pF보다 큰) 정전용량이 최적으로 사용될 수 있다.

도 1, 2 또는 7의 터치 센서에서와 같이, 힘 의존 정전용량이 평행판 정전용량인 경우, 정전용량의 값은 C=ε*A/d로 근사화될 수 있는데, 여기서 A는 캐패시터의 면적(행렬 피치 제곱보다 약간 더 작음)이고, d는 행 및 열 전도체 사이의 거리이며, ε은 유전체 재료의 유전율이다. 따라서 정전용량(C)의 값은 변형가능한 유전체 재료의 두께의 함수로서 결정될 수 있다. 행렬은 피치가 약 5mm이고, 이는 예컨대 손가락 접촉부의 근사 크기에 대응한다. 이것은 0.1mm와 1mm 사이의 이격이 ~1 pF의 정전용량을 생성할 수 있다는 것을 의미한다. 정전용량 값의 보다 정확한 추정치는 판의 면적을 결정하는 행렬의 피치에 의존할 수 있고, 또한 스페이서 도트를 갖는 공기에 대해서는 1에 매우 가깝고 고무에 대해서는 3 내지 4에 가까운 변형가능한 재료의 상대적인 유전 상수에 의존할 수 있다.

도 4와 관련하여 설명한 바와 같이, 힘 의존 정전용량이 프린징 정전용량인 경우, 정전용량 값을 근사화하기 위해 간단한 닫힌 형식(closed form) 표현 이외의 정전용량 값을 근사화하는 다른 방법이 있을 수 있다. 행 및 열 전도체 사이의 평면 내 거리(in-plane distance)는 필드를 제공하는 평면에 대한 법선 거리를 결정할 수 있다. 예컨대, 2mm 이격된 미세 와이어(fine wire)의 격자에 대해, 필드의 상당부가 약 ~2mm만큼 외부로 연장될 수도 있다. 이것은 센서층이 접지판 가까이로 이동함에 따라 접지판이 약 2mm의 거리 주위로 정전용량에 크게 영향을 미치기 시작할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 변형가능한 유전체의 두께는 그 차수(예컨대, 약 0.2mm와 2mm 사이)로 되도록 구성될 수 있다.

터치 센서는 임의의 수의 비전도성 플렉시블 기판으로 만들어질 수 있다. 그러한 재료로 폴리에스테르(PET) 시트가 있다. 예컨대, 터치 센서는 열 전도체를 갖는 하부 시트에 라미네이팅되는 행 전도체를 갖는 최상부 시트로 만들어질 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 2개의 시트가 투명한 압력 감지 접착제(예컨대, 미네소타 세인트 폴의 3M^TM 제품인 OCA(Optically Clear Adhesive) 또는 액체 자외선(UV) 경화 접착제를 이용하여 라미네이팅될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 넓은 ITO 트레이스 또는 다른 투명한 전도성 재료를 사용하여 전도성 행 및 열 전도체가 형성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서는, 이들 재료의 저항이 높을 수 있기 때문에, 허용가능한 저항을 달성하기 위해, 트레이스가 적어도 ~1mm 차수로 넓게 구성될 수 있다. 행 및 열 전도체 사이의 거리는 트레이스들이 포개지는 병렬판 정전용량이 너무 크게 되지 않도록 선택될 수 있고, 라인들의 RC 적(product)을 증가시킴으로써 여기 주파수를 제한한다. 실제로, 이것은 예를 들어 약 ~0.1mm의 이격에 대응할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 행 및 열 전도체는 또한 협소해서(~10㎛) 눈에 띄지 않는 불투명 금속 와이어를 사용하여 형성될 수 있다. 이 경우, 정전용량의 평행판 성분이 무시될 수 있고, 2개의 시트는 수학적으로 유용할 만큼 서로 가까이에 위치할 수 있다. 행 및 열 전도체가 협소한 금속 와이어로 만들어질 경우, 행 및 열 전도체가 행렬 내 각 포인트에 대해 1회보다 많이 서로 교차하는 패턴이 구성될 수 있다. 예컨대, 각각의 행 전도체 및 각각의 열 전도체가 전기적으로 함께 접속된 3개의 별개의 와이어를 가질 수 있다. 이것은 예컨대 행렬 내 각 포인트에 대해, 와이어들이 서로 3*3=9 회 서로 교차할 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 이것은 총 정전용량을 증가시키고 프린징 필드가 터치 센서로부터 연장되는 거리를 감소시키는(따라서 변형가능한 유전체에 대한 적절한 두께를 감소시키는) 효과를 가질 수 있다.

몇몇 실시예에서, 센서와 접지 사이의 거리는 약 ~1mm일 수 있다. 행 및 열 전도체의 거리는 패턴의 기하학적 구조에 의존할 수 있고, 1차 근사시 대략 동일 평면(co-planar)일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 정전용량방식 터치 센서의 최상부층에 사용되는 행 전도체는 약 6㎛로 높게 형성될 수 있으며, 따라서 이들 협소 행 전도체 아래의 평행판 정전용량은 무시할 수 있으며, 이들 협소 행 전도체와 하부 열 전도체 사이의 거리는 작게 만들어질 수 있다. 예컨대, ITO가 사용될 경우, 행 전도체와 하부 열 전도체 사이에 약 ~0.1mm의 이격이 존재할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 스파스 행 전도체는 폴리에스테르 기판(예컨대, 약 ~0.1mm 두께)의 최상부의 얇은 필름(예컨대, 대략 수백 나노미터의 ITO)으로부터 패터닝될 수 있다. 열들은 유사한 방식으로 만들어질 수 있다. 행 및 열 전도체는 투명한 접착제로 서로 라미네이팅될 수 있다.

본 명세서에서는 각 행으로부터 각 열로 정전용량이 측정되는 실시예들이 설명되어 있다. 이 유형의 측정을 수행하도록 구성된 회로가 존재하며, 이 회로는 각 열 및 행에 송신기 및 수신기를 포함한다. 이 회로의 실시예에서, 에너지가 송신기로부터 열들로 흐르도록 열들이 송신 전압으로 여기될 수 있으며, 에너지가 행들로부터 흘러나와 수신기로 흐르며 수신기가 행들 사이의 전류를 측정할 수 있다. 행으로서의 하나의 축 및 열로서의 다른 하나의 축의 설계는 일반적으로 임의적이지만, 이 실시예에서 행들은 일반적으로 수신기에 부착될 수 있고 열들은 일반적으로 송신기에 부착될 수 있다.

다양한 실시예에서, 센서 내 전도체는 원하는 신호를 제공하기 위해 사용자의 손가락에 의해 차단될 수 있는 프린징 정전용량을 증가 또는 최대화하는 패턴으로 구성될 수 있으며, 행과 열 사이의 임의의 부가적인 정전용량(예컨대 평행판 정전용량)을 최소화하도록 구성될 수 있는데, 이는 일정한 상쇄를 제공한다. 행렬 내 행 및 열은 거의 동일 평면 상에 있을 수 있으며, 따라서 각 평행판 캐패시터의 면적이 비교적 작지만, 이격 거리 또한 비교적 작아, 그 정전용량 값은 상당할 수 있다. 전극들의 패턴은 트레이스의 저항을 최소화하기 위해 소정 피치에 대해 선폭을 가능한 크게 만드는 방식으로 구성될 수 있는데, 그렇지 않으면 대형 센서가 이용될 경우 트레이스의 저항이 커질 수 있다. 프린징 정전용량은, 예컨대 결과의 프린징 정전용량이 가능한 크게 만들어질 수 있도록 패턴을 설계함으로써, 최대화될 수 있다. 이들 터치 센서의 몇몇 실시예에서, 서로 교차하는 전도체 트레이스들을 협소하게 형성함으로써 바람직하지 않은 평행판 정전용량이 감소하거나 최소화되며, 전극 트레이스들을 다른 영역에 넓게 형성함으로써 저항이 감소하거나 최소화될 수 있다.

다른 실시예들은 다른 전도체 패턴을 가질 수 있다. 일실시예에서는, 예컨대, 하나의 패턴이 전기 행렬(electrical matrix)과 동일 피치로 고르게 이격된 직선들을 포함할 수 있는데, 이들 직선은 전기 행렬 내 손가락 피치에서 그룹으로 함께 연결된 인접 라인을 가지며 프린징 필드를 증가시키기 위해 소정의 행 및 열 사이의 주변을 크게 한 맞물린 패턴을 갖는다.

발명 대상의 서술된 실시예들 중 일부 및 그 동작들은 본 명세서에서 개시된 구조 및 그 구조적 등가물을 포함하여 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어로 또는 디지털 전자 회로로 구현될 수 있고, 또는 그들 중 하나 이상의 조합에 의해 구현될 수 있다. 본 명세서에서 서술된 발명 대상의 실시예들은 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위해 또는 데이터 처리 장치의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터 저장 매체 상에 인코딩된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램, 즉 컴퓨터 프로그램 명령어의 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 프로그램 명령어는, 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위해 적절한 수신기 장치로 전송되기 위한 정보를 인코딩하도록 생성되는, 예컨대 기계-생성된(machine-generated) 전기적, 광학적 내지 전자기적 신호와 같은, 인위적으로 생성된(artificially-generated) 전파되는 신호 상에 인코딩될 수 있다. 그러한 데이터 처리 장치는 센서를 포함할 수 있고, 센서의 일부일 수 있으며, 센서를 구비한 시스템의 일부일 수 있고, 시스템 및/또는 센서 내에 통합될 수 있고, 수신기들, 송신기들, 그러한 수신기들 및/또는 송신기들 내지 센서와 연관된 컴포넌트 및/또는 로직, 또는 그들의 임의의 조합의 일부일 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스, 컴퓨터 판독가능 저장 기판(substrate), 랜덤 또는 직렬 액세스 메모리(random or serial access memory) 어레이 내지 디바이스, 또는 그들의 하나 이상의 조합이거나 그 안에 포함될 수 있다. 더욱이, 컴퓨터 저장 매체는 전파되는 신호는 아니나, 컴퓨터 저장 매체는 인공적으로 생성된 전파되는 신호 내에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령어의 소스 또는 목적지(destination)일 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 또한 하나 이상의 개별 물리적 컴포넌트 또는 매체(예컨대, 다수의 CD, 디스크 내지 다른 저장 디바이스)이거나 그 안에 포함될 수 있다.

본 명세서에서 서술된 동작들은 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스 상에 저장된 또는 다른 소스로부터 수신된 데이터에 대해 데이터 처리 장치에 의해 수행되는 동작으로서 구현될 수 있다.

예로서 전술한 내용의 프로그램가능한 프로세서(programmable processor), 컴퓨터, 시스템 온 칩(system on a chip) 각각 하나 내지 다수 또는 조합을 포함하여, 데이터를 처리하기 위한 다양한 장치, 디바이스 및 기계가 "데이터 처리 장치"로 사용될 수 있다. 그러한 장치는 특수한 목적의 로직 회로, 예컨대 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array: FPGA) 또는 애플리케이션-특정형 집적 회로(application-specific integrated circuit: ASIC)를 포함할 수 있다. 그 장치는 또한, 하드웨어에 부가하여, 당해 컴퓨터 프로그램에 대한 실행 환경을 생성하는 코드, 예컨대 프로세서 펌웨어(processor firmware), 프로토콜 스택(protocol stack), 데이터베이스 관리 시스템(database management system), 운영 시스템(operating system), 크로스-플랫폼 런타임 환경(cross-platform runtime environment), 가상 머신(virtual machine), 또는 그들 중 하나 이상의 조합을 구성하는 코드를 포함할 수 있다. 그러한 장치 및 실행 환경은, 예컨대 웹 서비스, 분산 컴퓨팅 및 그리드 컴퓨팅 인프라스트럭처와 같은 다양한 다른 컴퓨팅 모델 인프라스트럭처(infrastructure)들을 구현할 수 있다.

(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 스크립트 또는 코드라고도 알려진) 컴퓨터 프로그램은 컴파일형(compiled) 내지 해석형(interpreted) 언어, 선언형(declarative) 내지 절차형(procedural) 언어를 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있으며, 그것은 독립형(stand-alone) 프로그램으로서의 형태 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴(subroutine), 오브젝트(object) 내지 컴퓨팅 환경에서 사용하기에 적절한 다른 유닛(unit)으로서의 형태를 포함하는 임의의 형태로 배치될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은, 반드시 그럴 필요는 없으나, 파일 시스템 내의 파일에 대응할 수 있다. 프로그램은, 다른 프로그램 또는 데이터를 유지하는 파일의 일부분(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장된 하나 이상의 스크립트)에, 당해 프로그램 전용인 하나의 파일 내에, 또는 다수의 코디네이트된(coordinated) 파일(예컨대, 코드로 된 하나 이상의 부분, 서브-프로그램, 또는 모듈을 저장하는 파일) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨터 상에서 또는 하나의 사이트에 위치하거나 다수의 사이트들에 걸쳐 분산되고 통신 네트워크에 의해 상호연결된 다수의 컴퓨터 상에서 실행되도록 배치될 수 있다.

본 명세서에서 서술된 프로세스들 및 로직 흐름들은 입력 데이터에 대해 동작하는 것 및 출력을 생성하는 것에 의해 액션을 수행하기 위한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그램가능 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 그러한 프로세스들 및 로직 흐름들은 또한 특수한 목적의 로직 회로, 예컨대 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array: FPGA) 또는 애플리케이션-특정형 집적 회로(application-specific integrated circuit: ASIC)에 의해 수행될 수 있고, 장치 또한 특수한 목적의 로직 회로, 예컨대 FPGA 또는 ASIC으로서 구현될 수 있다.

컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는 예로서 범용 목적의 마이크로프로세서 및 특수한 목적의 마이크로프로세서 모두 및 임의의 종류의 디지탈 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리(read-only memory) 또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory) 또는 그 모두로부터 명령어 및 데이터를 수신할 수 있다. 컴퓨터의 필수적인 요소는 명령어에 따라 액션을 수행하기 위한 프로세서 및 명령어와 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 디바이스이다. 일반적으로, 컴퓨터는 또한 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장 디바이스, 예컨대 자기, 광자기(magneto-optical) 디스크 또는 광학 디스크를 포함하거나, 거기로부터 데이터를 수신하거나 거기로 데이터를 전송하거나 이를 모두 하도록 동작가능하게 커플링될 것이다. 그러나, 컴퓨터는 그러한 디바이스들을 구비하지 않아도 된다. 더욱이, 컴퓨터는 다른 디바이스 내에, 몇 가지 예를 들면 예컨대 이동 전화(mobile telephone), 개인용 디지털 보조장치(personal digital assistant: PDA), 이동식 오디오 내지 비디오 플레이어(mobile audio or video player), 게임 콘솔(game console), 또는 휴대형 저장 디바이스(예를 들어, 범용 직렬 버스(universal serial bus: USB) 플래쉬 드라이브) 내에, 임베딩될(embedded) 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어 및 데이터를 저장하는 데 적합한 디바이스는 모든 형태의 비휘발성(non-volatile) 메모리, 매체 및 메모리 디바이스를 포함하는데, 예를 들면 반도체 메모리 디바이스(예컨대, EPROM, EEPROM 및 플래쉬 메모리 디바이스), 자기 디스크(예컨대, 내부의 하드 디스크 내지 착탈가능(removable) 디스크), 광자기 디스크, 그리고 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크를 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수한 목적의 로직 회로에 의해 보완되거나 또는 특수한 목적의 로직 회로 내에 포함될 수 있다.

사용자와의 상호작용을 제공하기 위해, 본 명세서에서 서술된 발명 대상의 실시예들은 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이 디바이스, 예컨대 음극선관(cathode ray tube: CRT) 또는 액정 디스플레이(liquid crystal display) 모니터, 그리고 사용자가 컴퓨터에 입력을 제공하는 포인팅 디바이스(예컨대, 마우스 또는 트랙볼) 및 키보드를 구비한 컴퓨터 상에 구현될 수 있다. 다른 종류의 디바이스들 역시 사용자와의 상호작용을 제공하는 데 사용될 수 있는데, 예를 들어 사용자에게 제공되는 피드백은 임의의 형태의 감각의 피드백(sensory feedback), 예컨대 시각적 피드백, 청각적 피드백 또는 촉각적 피드백일 수 있고, 사용자로부터의 입력은 음향(acoustic), 언어(speech), 또는 촉각의 입력을 포함하는 임의의 형태로 수신될 수 있다. 부가적으로, 컴퓨터는 사용자에 의해 사용되는 장치로 문서를 보내는 것 및 그 장치로부터 문서를 수신하는 것에 의해, 예컨대 사용자의 클라이언트 디바이스 상의 웹 브라우저로부터 수신된 요청에 응답하여 웹 페이지를 그 웹 브라우저에 보내는 것에 의해 사용자와 상호작용할 수 있다.

본 명세서는 구현예의 특정 세부사항을 여럿 포함하나, 이들은 임의의 발명 내지 청구될 수 있는 것의 범위에 대한 제한이 아니라, 특정한 발명의 특정한 실시예에 특유한 특징의 서술로서 해석되어야 한다. 본 명세서에서 별개의 실시예들에 관한 맥락(context)에서 서술된 소정의 특징들은 또한 하나의 실시예 내에서의 조합으로 구현될 수 있다. 역으로, 하나의 실시예에 관한 맥락에서 서술된 다양한 특징은 또한 다수의 실시예에서 별개로 또는 임의의 적절한 서브조합(subcombination)으로 구현될 수 있다. 더욱이, 특징들이 소정의 조합에서 작용하는 것으로 전술되고 그에 따라 처음에 청구까지 되었더라도, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징이 몇몇 경우에서 그 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합은 서브조합 내지 서브조합의 변형(variation)을 지향할 수 있다.

유사하게, 동작들이 도면에서 특정한 순서로 도시되었으나, 이는 원하는 결과를 얻기 위해서는 그러한 동작들이 도시된 특정 순서로 또는 순차적 순서로 수행될 것 또는 도시된 동작 모두가 수행될 것을 요구하는 것으로서 이해되어서는 안 된다. 소정의 상황에서, 멀티태스킹(multitasking) 및 병렬 처리(parallel processing)가 유리할 수 있다. 더욱이, 전술한 실시예에서 다양한 시스템 컴포넌트의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하는 것으로서 이해되어서는 안 되며, 서술된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들이 일반적으로 하나의 소프트웨어 제품에 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.

이와 같이, 발명 대상의 특정 실시예들이 서술되었다. 이하의 청구항의 범위 내에 다른 실시예들이 있다. 몇몇 경우에서, 청구항에 기재된 액션들은 상이한 순서로 수행될 수 있고 여전히 원하는 결과를 달성할 수 있다. 부가적으로, 첨부된 도면에서 도시된 프로세스들은 원하는 결과를 달성하기 위해 반드시 도시된 특정 순서 또는 순차적인 순서를 요구하는 것은 아니다. 소정의 구현예들에서, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유용할 수 있다.

Claims

정전용량방식 터치 센서(capacitive touch sensor)로서,
행들(rows)로 배열된 전도체들의 제 1 어레이 -상기 제 1 어레이 내의 전도체들은 서로 평행하게 배열됨- 와,
열들(columns)로 배열된 전도체들의 제 2 어레이 -상기 제 2 어레이 내의 전도체 열들은 서로 평행하게 배열되고, 상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 상기 전도체들의 제 1 어레이 아래에 위치하며, 상기 제 2 어레이 내의 전도체 열들은 상기 제 1 어레이 내의 전도체 행들의 방향과 직교하는 방향으로 배열됨- 와,
변형가능한 유전체 재료(deformable dielectric material)를 포함하는 시트(sheet) -상기 시트는 상기 전도체들의 제 2 어레이 아래에 위치하고, 상기 변형가능한 유전체 재료가 눌려서 눌린 영역 내에서 변형되면 상기 전도체들의 제 1 어레이와 상기 전도체들의 제 2 어레이 사이의 이격(separation)이 감소함- 와,
상기 시트 아래에 위치하는 접지판 시트(ground plane sheet)
를 포함하되,
상기 제 1 및 제 2 어레이는 상기 센서의 사용자 쪽을 향하는 제 1 방향 및 상기 접지판 시트 쪽을 향하는 제 2 방향으로 연장되는 전기장선(electric field lines)을 갖는 전기장을 생성하도록 구성되고,
상기 센서는 정전용량방식 터치 및 힘을 측정하도록 구성되며,
상기 접지판 시트는 상기 제 2 방향의 전기장선 중 일부를 부분적으로 끊도록(terminate) 위치하고,
상기 센서는 상기 제 1 방향의 전기장선의 방해(interruption)를 검출하도록 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭이 상기 제 1 어레이의 2개의 인접 행의 인접한 가장자리들 사이에서 측정된 각 전도체들 사이의 이격 거리보다 더 작고,
상기 제 2 어레이 내의 단일 열을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭이 상기 제 2 어레이 내의 2개의 인접한 열의 인접한 가장자리들 사이에서 측정된 각 전도체들 사이의 이격 거리보다 더 작은
정전용량방식 터치 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 센서는 상기 제 1 방향의 전기장선 내에서 상기 센서 근처에 위치해 있는 물체(object)로 인한 상기 전기장선의 방해를 검출하도록 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
제 3 항에 있어서,
상기 물체는 상기 센서의 사용자의 신체 부분(human body part)을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 4 항에 있어서,
상기 물체는 상기 센서의 사용자의 손가락을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 4 항에 있어서,
상기 센서는 송신기 및 수신기를 포함하고,
상기 센서는
상기 송신기를 이용하여, 상기 전도체들의 제 1 또는 제 2 어레이 상에서 적어도 2개의 상이한 주파수의 신호를 송신하고,
상기 수신기를 이용하여, 상기 전도체들의 제 1 또는 제 2 어레이 중 다른 쪽에서 적어도 상기 2개의 상이한 주파수의 신호를 수신하며,
상기 수신된 신호를 사용하여 상기 2개의 상이한 주파수 각각에서의 정전용량 값을 평가하고,
상기 2개의 주파수에서의 상기 평가된 정전용량 값이 2배 이상 다르면, 상기 물체가 상기 사용자의 신체 부분이라고 판정하고,
상기 2개의 주파수에서의 상기 평가된 정전용량 값이 2배 이상 다르지 않으면, 상기 물체가 실제 정전용량 터치 신호(true capacitive touch signal)를 생성할 수 있는 물체가 아니고 상기 센서는 측정된 힘에 의해 작동된 것이라고 판정하도록 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 센서는 상기 센서를 터치하거나 또는 누르는 것으로부터 외부 힘을 수신하도록 구성되고,
상기 센서는 상기 외부 힘을 수신하면 상기 제 1 및 제 2 어레이 내의 상기 전도체들을 상기 접지판 시트 쪽으로 압축하도록 구성되며,
상기 센서는 상기 외부 힘이 상기 센서에 가해질 때 상기 센서의 정전용량을 감소시키도록 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
제 7 항에 있어서,
상기 센서는, 물체가 상기 센서 근방에 위치할 때로부터 상기 물체가 상기 센서를 터치하여 누를 때까지 측정된 정전용량의 레벨이 단조 증가하는 정전용량 특징을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 8 항에 있어서,
상기 접지판 시트는 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 투명 전도체의 시트를 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 접지판 시트는 액정 디스플레이(LCD) 상에 형성된 와이어 또는 금속을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 센서는 상기 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 상기 시트 아래에 상기 접지판 시트 및 제 2 재료 시트 중 하나가 형성되도록 구성되고, 상기 제 2 재료 시트는 상기 변형가능한 유전체 재료의 유전 상수보다 더 높은 유전 상수를 갖는
정전용량방식 터치 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 센서는 상기 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 상기 시트 아래에 상기 접지판이 형성되거나 또는 상기 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 상기 시트 위에 제 2 재료 시트가 형성되도록 구성되고, 상기 제 2 재료 시트는 상기 변형가능한 유전체 재료의 시트보다 더 높은 유전 상수를 갖는
정전용량방식 터치 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 상에 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 또는 플라스틱 기판 상에 불투명한 금속 트레이스를 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 전도체는 상기 전도체들의 제 1 및 제 2 어레이 사이에 프린징 전기장을 생성하기 위한 패턴으로 배열된 투명한 전도성 재료를 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 15 항에 있어서,
상기 행들 및 열들은 상기 전도체들의 제 1 및 제 2 어레이 내의 전도체들의 비교차 영역(non-intersecting location)에 다이아몬드 형상의 패턴을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 상기 전도체들의 제 1 어레이와 상기 변형가능한 유전체 사이에 위치하고, 상기 변형가능한 유전체는 상기 제 2 어레이 내의 전도체들과 상기 접지판 시트 사이에 위치하는
정전용량방식 터치 센서.
정전용량방식 터치 센서로서,
행들(rows)로 배열된 전도체들의 제 1 어레이 -상기 제 1 어레이 내의 전도체 행들은 서로 평행하게 배열되고, 상기 제 1 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭은 상기 제 1 어레이의 2개의 인접 행의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작음- 와,
열들(columns)로 배열된 전도체들의 제 2 어레이 -상기 제 2 어레이 내의 전도체 열들은 서로 평행하게 배열되고, 상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 상기 제 1 어레이 내의 전도체들 아래에 위치하며, 상기 제 2 어레이 내의 전도체 열들은 상기 제 1 어레이 내의 전도체 행들의 방향과 직교하는 방향으로 배열되고, 상기 제 2 어레이 내의 단일 열을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭은 상기 제 2 어레이 내의 2개의 인접 열의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 더 큼- 와,
변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트(sheet) -상기 시트는 상기 전도체들의 제 2 어레이 아래에 위치함- 와,
행들로 배열된 전도체들의 제 3 어레이 -상기 제 3 어레이 내의 전도체 행들은 서로 평행하게 배열되고, 상기 제 3 어레이 내의 전도체들은 상기 시트 아래에 위치하며, 상기 제 3 어레이 내의 전도체 행들은 상기 제 2 어레이 내의 전도체 열들의 방향과 직교하는 방향으로 배열되고, 상기 제 3 어레이의 단일 행을 가로질러 측정된 전도체들의 폭이 상기 제 3 어레이 내의 2개의 인접 행들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 큼-
를 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 18 항에 있어서,
상기 센서는 힘 감지 센서 및 실제 정전용량방식 터치 센서를 포함하고,
상기 실제 정전용량방식 터치 센서는 상기 제 1 및 제 2 어레이의 전도체들을 포함하며,
상기 힘 감지 센서는 상기 제 2 및 제 3 어레이의 전도체들 및 상기 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 상기 시트를 포함하고,
상기 힘 감지 센서는 상기 제 2 및 제 3 어레이의 전도체들의 교차점들 사이의 평행판 정전용량에 대한 제 1 정전용량의 제 1 측정을 위해 구성되며,
상기 실제 정전용량방식 터치 센서는 상기 전도체들의 제 1 및 제 2 어레이 사이의 프린징 전기장과 관련된 제 2 정전용량의 제 2 측정을 위해 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
제 19 항에 있어서,
상기 센서는 프린징 전기장에 의해, 물체가 상기 센서를 터치하는 근방에(within proximity of touching the sensor) 있는 때를 검출하도록 구성되고,
상기 센서는 물체가 상기 센서를 터치하거나 또는 상기 센서에 힘을 가하는 때를 검출하도록 구성되며,
상기 센서는 상기 물체가 상기 센서를 터치하기 위해 상기 센서 가까이로 이동함에 따라 상기 제 2 정전용량의 레벨을 감소시키도록 구성되고,
상기 센서는 상기 물체가 상기 센서를 터치하고 힘을 가함에 따라 상기 제 1 정전용량의 레벨을 증가시키도록 구성되는
정전용량방식 터치 센서.
제 18 항에 있어서,
상기 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 상에 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 18 항에 있어서,
상기 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 또는 플라스틱 기판 상에 불투명한 금속 트레이스를 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 18 항에 있어서,
상기 전도체들은 상기 전도체들의 제 1 및 제 2 어레이 사이에 프린징 전기장을 생성하기 위한 패턴으로 배열된 투명한 전도체 재료를 포함하는
정전용량방식 터치 센서.
제 18 항에 있어서,
상기 제 2 어레이 내의 상기 전도체들은 상기 전도체들의 제 1 어레이와 상기 변형가능한 유전체 사이에 위치하고, 상기 변형가능한 유전체는 상기 전도체들의 상기 제 2 어레이 및 제 3 어레이 내의 전도체들 사이에 위치하는
정전용량방식 터치 센서.
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법으로서,
상기 센서는 행들로 배열된 전도체들의 제 1 어레이, 상기 제 1 어레이 내의 전도체 행들과 직교하는 열들로 배열된 전도체들의 제 2 어레이, 상기 전도체들의 제 1 또는 제 2 어레이 내의 전도체들에 연결된 적어도 하나의 송신기 및 상기 전도체들의 제 1 또는 제 2 어레이 중 다른 쪽의 전도체들에 연결된 적어도 하나의 수신기를 포함하고,
상기 방법은,
상기 적어도 하나의 송신기에 의해, 상기 제 1 어레이 내의 전도체들 중 적어도 하나와 상기 제 2 어레이 내의 전도체들 중 적어도 하나 사이에 전기장을 발생하는 적어도 2개의 상이한 주파수의 신호를 송신하는 단계 -상기 제 1 및 제 2 어레이는 상기 센서의 사용자 쪽으로 연장되는 프린징 전기장을 생성하고 상기 센서 근방 내에 위치하는 물체로 인한 전기장의 방해를 검출할 수 있도록 구성됨- 와,
상기 적어도 하나의 수신기에 의해, 상기 적어도 2개의 상이한 주파수를 갖는 신호를 수신하는 단계와,
상기 수신된 신호를 사용하여 상기 적어도 2개의 상이한 주파수의 각각에서의 정전용량 값을 평가하는 단계와,
상기 적어도 2개의 상이한 주파수 각각에서의 상기 평가된 정전용량 값이 2배 이상 상이한 때를 판정하는 단계와,
상기 평가된 정전용량 값들 사이의 차(difference) 또는 비(ratio)를 계산하는 단계와,
상기 차 또는 비를 임계치와 비교하는 단계와,
상기 물체가 실제 정전용량 터치 신호를 생성할 수 있는지 여부 및 상기 적어도 2개의 주파수에서의 평가된 정전용량 값들 사이의 차 또는 비와 상기 임계치와의 비교의 결과에 기초하여 상기 센서의 작동이 측정된 힘에 의한 것인지의 여부를 판정하는 단계를 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 25 항에 있어서,
2개의 주파수에서의 상기 평가된 정전용량 값이 2배 이상 상이하면 상기 물체가 상기 터치 센서의 사용자의 신체 부분이라고 판정하는 단계를 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 신체 부분은 손가락인
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 제 1 어레이 내의 전도체들은 서로 평행하게 배열되고,
상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 서로 평행하게 배열되며,
상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 상기 제 1 어레 내의 전도체들 아래에 위치하고,
상기 제 1 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭은 상기 제 1 어레이의 2개의 인접 행들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작으며,
상기 제 2 어레이 내의 단일 열을 가로질러 측정된 상기 전도체들의 폭은 상기 제 2 어레이의 2개의 인접 열들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작은
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 28 항에 있어서,
상기 센서는,
변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트 -상기 시트는 전도체들의 제 2 어레이 아래에 위치함- 와,
상기 시트 아래에 위치하는 접지판을 더 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 2개의 상이한 주파수는 약 4:1의 비로 상이한
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 센서는 실제 정전용량방식 터치 센서를 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 센서는 힘 감지 센서 및 실제 정전용량방식 터치 센서를 포함하고,
상기 실제 정전용량방식 터치 센서는 상기 제 1 및 제 2 어레이 내의 전도체들을 포함하며,
상기 힘 감지 센서는 상기 제 2 어레이 내의 전도체들, 제 3 어레이 내의 전도체들 및 변형가능한 유전체 재료를 포함하는 시트를 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 제 1 어레이 내의 전도체들은 서로 평행하게 배열되고,
상기 제 1 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 상기 제 1 어레이의 2개의 인접 행들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 작으며,
상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 서로 평행하게 배열되고,
상기 제 2 어레이 내의 전도체들은 상기 제 1 어레이의 전도체들 아래에 위치하며,
상기 제 2 어레이 내의 단일 열을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 상기 제 2 어레이의 2개의 인접 열들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 열들 내의 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 크고,
상기 시트는 상기 제 2 어레이의 전도체들 아래에 위치하며,
상기 제 3 어레이의 전도체들은 행들로 배열되고,
상기 제 3 어레이 내의 전도체들은 서로 평행하게 배열되며,
상기 제 3 어레이 내의 전도체들은 상기 시트 아래에 위치하고,
상기 제 3 어레이 내의 전도체들은 상기 제 2 어레이 내의 전도체들의 방향과 직교하는 방향으로 배열되며,
상기 제 3 어레이 내의 단일 행을 가로질러 측정된 전도체들의 폭은 상기 제 3 어레이 내의 2개의 인접 행들의 인접 가장자리들 사이에서 측정된 제각기의 전도체들 사이의 이격 거리보다 큰
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 2개의 상이한 주파수는 제 1 주파수 및 제 2 주파수를 포함하고,
상기 제 1 주파수는 상기 제 2 주파수보다 높으며,
상기 방법은 상기 적어도 하나의 수신기에서 상기 제 1 주파수에 대해 수신된 신호보다 높은 전류를 갖는 상기 제 2 주파수에 대한 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 상에 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 센서는 폴리에스테르 시트(PET) 또는 플라스틱 기판 상에 불투명한 금속 트레이스를 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 전도체는 상기 제 1 및 제 2 어레이 사이에 프린징 전기장을 생성하기 위한 패턴으로 배열된 투명한 전도체 재료를 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
제 37 항에 있어서,
상기 행들 및 열들은 상기 제 1 및 제 2 어레이의 전도체들의 비교차 영역에서 다이아몬드형 패턴을 포함하는
정전용량방식 터치 센서 내에서 측정을 행하는 방법.
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