KR102394375B1 - 용량형 감지 시스템 내 공급 라인들과 타겟 오브젝트의 커플링의 보상 - Google Patents

용량형 감지 시스템 내 공급 라인들과 타겟 오브젝트의 커플링의 보상 Download PDF

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Abstract

입력 장치는 용량형 감지를 위해 구성된 하나 이상의 전극, 전자 회로, 하나 이상의 전극(들)을 전자 회로와 연결하는 하나 이상의 전도성 공급 라인(들)을 가지며, 여기서 장치는 또 하나의 전극으로부터의 적어도 하나의 다른 신호의 함수를 이용하여 관련 공급 라인을 통해 상기 전극들 중 적어도 하나의 전극으로부터 수신된 신호를 증가 또는 감소시키도록 구성된다.

Description

용량형 감지 시스템 내 공급 라인들과 타겟 오브젝트의 커플링의 보상{COMPENSATION OF A TARGET OBJECT'S COUPLING TO FEEDING LINES IN CAPACITIVE SENSING SYSTEM}
관련 특허 출원
본 출원은 2014년 6월 26일 출원된 공동 소유의 미국 가출원 번호 62/017,671 호의 우선이익을 주장하며, 상기 미국 가출원은 모든 목적들을 위해 본 출원에 참조로 통합된다.
기술 분야
본 개시는 용량형 감지 시스템들 및 이 용량형 감지 시스템들을 동작시키는 방법에 관한 것으로, 특히, 용량형 감지 시스템 내 공급 라인들과 타겟 오브젝트의 용량형 커플링의 보상에 관한 것이다.
출원인에 의해 제조된 MGC3130이라고도 알려진 "GestIC®" 집적 회로는 매우 민감한 용량형 감지 기술이며, 그것의 감도는 본 개시에 언급된 문제점을 드러낸다. GestIC® - 기술에 대한 다양한 애플리케이션 노트들은 출원인의 웹사이트에서 다운로드할 수 있으며, 예를 들어, 마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드(Microchip Technology Inc.)에 의해 2013년 공개된 애플리케이션 노트 "MGC3130 - Sabrewing Single-Zone Evaluation Kit User's Guide"는 본 출원에 참조로 통합된다.
이러한 집적 회로는 예를 들어 송신 전극에 공급되는 100kHz 구형파 신호를 이용하여 교류 전기장을 발생시키기 위해 다양한 전극들과 커플링된다. 복수의 수신 전극들은 상기 발생된 전기장 내의 일그러짐들(distortions)을 감지하는데 사용되고, 그리고 검출 필드에 진입하는 손가락이나 손과 같은 오브젝트의 3차원 위치를 계산하기 위해 수신 신호들을 처리하는데 사용된다.
집적 회로와 전극들 사이의 공급 라인들로 인해, 이러한 시스템에서 원치 않는 추가의 용량형 커플링이 발생할 수 있다. 1차원(예를 들면, 버튼들) 또는 2차원(예를 들면, 터치패드들) 감지 시스템들과 같은 다른 용량형 기반 감지 시스템들이 유사한 문제들에 직면할 수 있다.
따라서, 용량형 센서 시스템들에서 감지된 신호들의 향상된 디-커플링(de-coupling) 또는 평가가 필요하다.
일 실시예에 따르면, 입력 장치는 용량형 감지를 위해 구성된 하나 이상의 전극, 전자 회로, 상기 전극들을 상기 전자 회로와 연결하는 하나 이상의 전도성 공급 라인(feed line)을 포함할 수 있으며, 상기 장치는 관련된 공급 라인을 통해 상기 전극들 중 적어도 하나의 전극으로부터 수신된 신호를, 또 하나의 전극으로부터의 적어도 하나의 다른 신호에 따라(in function of) 증가 또는 감소시키도록 구성된다.
추가 실시예에 따르면, 상기 관련된 공급 라인은 상기 또 하나의 전극과 적어도 부분적으로 평행하게 라우팅될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 관련된 공급 라인은 상기 또 하나의 전극의 부근에 라우팅될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 입력 장치는 어떠한 전극과도 연결되지 않은, 상기 전자 회로에 연결된 하나 이상의 추가 공급 라인을 더 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 다른 신호는 상기 하나 이상의 추가 공급 라인에 의해 생성되고, 상기 하나 이상의 추가 공급 라인은 각각 전극으로서 동작한다. 추가 실시예에 따르면, 또 하나의 공급 라인의 근방에 추가 공급 라인이 배치될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 또 하나의 공급 라인과 적어도 부분적으로 평행하게 추가 공급 라인이 놓일 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 또 하나의 전극의 근방에 추가 공급 라인이 배치될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 입력 장치는 상기 신호를 수신, 증폭 또는 여과하는 아날로그 회로망을 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 입력 장치는 상기 수신된 신호를 처리할 디지털 회로망을 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 전자 회로는, 3차원 검출 공간 내의 오브젝트의 위치를 계산하거나 또는 수신된 센서 신호들로부터 상기 오브젝트의 움직임 패턴 또는 제스처를 검출하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 하나의 전극이 다수의 세그먼트로 분할될 수 있고, 공급 라인이 적어도 2개의 전극 세그먼트들 사이에서 라우팅되고, 상기 전극 세그먼트들은 연결 라인을 통해 직류적으로(galvanically) 연결된다. 추가 실시예에 따르면, 상기 적어도 2개의 전극 세그먼트들 사이에 라우팅된 상기 공급 라인과 연결된 전극으로부터의 신호는 상기 다수의 세그먼트 전극으로부터 수신된 신호에 보상 계수(compensation factor)를 곱함으로써 보정될 수 있다.
또 하나의 실시예에 따르면, 하나 이상의 전도성 공급 라인을 통해 전자 회로와 커플링된 하나 이상의 전극을 포함하는 용량형 센서 시스템에서의 기생 용량형 커플링 효과를 보상하는 방법은, 관련된 공급 라인을 통해 상기 전극들 중 적어도 하나의 전극으로부터 수신된 신호를, 또 하나의 전극으로부터의 적어도 하나의 다른 신호(at least one other signal)에 따라 증가 또는 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 관련된 공급 라인을 상기 또 하나의 전극과 병렬로 라우팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 관련된 공급 라인을 상기 또 하나의 전극의 부근에 라우팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 어떠한 전극과도 연결되지 않은, 상기 전자 회로에 연결된 하나 이상의 추가 공급 라인을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 다른 신호(the at least one other signal)는 상기 하나 이상의 추가 공급 라인에 의해 생성되고, 상기 하나 이상의 추가 공급 라인은 각각 전극으로서 동작한다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 또 하나의 공급 라인의 근방에 추가 공급 라인이 배치될 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 또 하나의 전극의 근방에 추가 공급 라인이 배치될 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 또 하나의 공급 라인과 적어도 부분적으로 평행하게 추가 공급 라인이 놓일 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 아날로그 회로망에 의해 상기 신호를 증가 또는 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 디지털 회로망에 의해 상기 신호를 증가 또는 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 수신된 센서 신호로부터 3차원 검출 공간 내의 오브젝트의 위치를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 하나의 전극을 다수의 세그먼트로 분할하고 적어도 2개의 전극 세그먼트들 사이에 공급 라인을 라우팅하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 전극 세그먼트들은 연결 라인을 통해 직류적으로 연결된다. 추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 다수의 세그먼트 전극으로부터 수신된 신호에 보상 계수를 곱함으로써, 상기 공급 라인에 연결되고 상기 적어도 2개의 전극 세그먼트들 사이에서 라우팅된 전극으로부터의 신호를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 전극(S)가 전극(W)의 바깥으로 라우팅된 공급 라인(FS)과 연결되는 것을 도시한 도면이다.
도 2는 전극(S)가 전극(W)의 안쪽으로 라우팅된 공급 라인(FS)과 연결되는 것을 도시한 도면이다.
도 3은 각각의 커플링들(couplings)(CFS 및 CFW)을 갖는 전극들(S 및 W) 근처에 위치한 오브젝트(F)를 도시한 도면이다.
도 4는, 커플링(CFW)과 기생 커플링(CFFS)을 갖는, 전극(W) 위에(above) 및 공급 라인(FS) 위에(above) 위치한 오브젝트(F)를 도시한 도면이다.
도 5는, 각각의 커플링들(CFN, CFS 및 CFW)을 갖는 전극들(N, S 및 W)과 상호작용하는, 시스템의 중앙에 위치한 오브젝트(F)를 도시한 도면이다.
도 6은 각각의 기생 커플링들(CFFN, CFFS 및 CFFW)을 갖는 공급 라인들(FN, FS 및 FW) 위에 위치한 오브젝트(F)를 도시한 도면이다.
도 7은 다른 공급 라인들(FN, FS, FW 및 FE)과 병렬이고 전극에 연결되지 않는 추가 공급 라인(FD)을 도시한 도면이다.
도 8은, 각각의 커플링들(CFN, CFS 및 CFW)을 갖는 전극들(N, S 및 W)과 상호작용하지만 공급 라인(FD)과는 직접 상호작용하지 않는, 시스템의 중앙에 위치한 오브젝트(F)를 도시한 도면이다.
도 9는 각각의 기생 커플링들(CFFN, CFFS, CFFW 및 CFFD)을 갖는 공급 라인들(FN, FS, FW 및 FD) 위에(above) 위치한 오브젝트(F)를 도시한 도면이다.
도 10은 남쪽 공급 라인과 함께 연장되는(running) 더미(dummy) 공급 라인을 도시한 도면이다.
도 11은, 전극(W)이 두 개(W1 및 W2)로 분할되고 공급 라인(FN)이 W1과 W2 사이에 라우팅되고, 동일하게 공급 라인(FE)은 두 개의 영역들(S1 및 S2)로 분할된 전극(S) 사이를 통과하며, 공급 라인들(FS1 및 FS2)이 본드 패드(bond pad; BP)에서 연결되고 역시 FW1 및 FW2도 본드 패드에서 연결되는 것을 나타내는 도면이다.
도 12는 더 많은 본드 패드들이 사용되고, 플렉시블 PCB 상의 비아들(vias)(FV)이 FW1과 FW2뿐만 아니라 FS1과 FS2를 연결하는데 이용되는 경우의 예시를 도시한 도면이다.
도 13은 두 개의 더미 라인들을 갖는 PCB의 평면도이다.
도 14는 용량형 전극과 연결된 공급 라인의 기생 용량형 커플링(parasitic capacitive coupling)을 도시한 도면이다.
도 15는 공급 라인들이 수신 전극들 아래에 라우팅된 예를 도시한 도면이다.
도 16은 신호들을 가산하거나 감산하기 위한 회로의 예를 도시한 도면이다.
도 17은 더미 라인에 의한 전극 셋업의 예를 도시한 도면이다.
용량형 감지를 이용하는 휴먼 인터페이스 디바이스들(HID)은 종종 전기 전도성 재료의 층들에 형성된 센서 전극들, 예를 들면 구리의 스트라이프(stripe)들을 포함한다. 이 전극들은 (가능하다면 동일한) 전도성 재료로 만들어진 소위 공급 라인들을 이용하여 검출 유닛에 전기적으로 연결된다. 검출 유닛의 측정값은, 무엇보다도 전극과 타겟 사이의 용량형 커플링에 영향을 미치는, 센서 전극 부근에 있는 타겟 오브젝트(손가락/손)의 위치에 의존하여, 타겟 측정 신호를 생성한다. 다음에, 예시적인 검출 시스템은 GestIC®-기술에 근거한다. 하지만, 다양한 실시예들은 이러한 시스템으로 한정되지 않지만, 다른 용량형 기반 검출 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
문제는 공급 라인이 타겟 오브젝트의 영향으로부터 효과적으로 차폐되지 않을 때 공급 라인이 종종 마찬가지로 영향을 받는다는 점이다. 층이 거의 없는 구조(예를 들면, 단층 PCB 또는 ITO 유리)에서는 차폐가 항상 실용적인 것은 아니다. 그리고 타겟 오브젝트가 측정값에 영향을 주어서는 안되는 위치들에 있을 때조차도 타겟 오브젝트는 측정값에 영향을 미친다. 측정 데이터를 평가하는 신호 처리 알고리즘은 전형적으로, 시스템의 단순성 및 구조 안정성(robustness)을 위해 센서의 측정값이 센서 전극에 대한 타겟의 위치에 의존하지만 공급 라인들에는 의존하지 않는 시스템 모델을 가정한다. 차폐되지 않은 공급 라인들이 제공되면, 이 가정은 틀리게 되어 시스템 성능 저하를 초래할 수 있다.
도 14는 오브젝트, 예를 들면 손가락과 전극 사이에서 손가락에 의해 생성되는 전형적인 용량형 커플링 외에도, 전극을 평가 회로에 연결시키는 공급 라인과 손가락 사이의 원치 않는 용량형 커플링을 보여준다.
다양한 실시예들에 따르면, 타겟 오브젝트와 공급 라인 사이의 원치 않는 커플링이 측정 데이터에 미치는 효과는, 소프트웨어로 타겟에 의해 공급 라인과 유사한 방식으로 영향을 받는다고 가정되는 또 하나의 전극의 측정값(의 일부)을 감산함으로써 보상될 수 있거나 또는 적어도 부분적으로 보상될 수 있다. 이 다른 전극은 기존의 전극이거나 또는 보상을 위해 특별히 도입된 더미 혹은 보상 전극일 수 있다.
모든 도면에서, 참조 부호 "B"는 전극들을 유지하는 보드(board) 또는 기판을 지칭한다. 참조 부호 "F"는 예를 들어 손 또는 손가락 등과 같은 검출될 오브젝트를 지칭한다. 참조 부호들 "N, W, S 및 E"는 검출될 오브젝트와 커플링하도록 구성된, 실질적인 유효 표면을 갖는 기본(cardinal) 전극들을 지칭한다. 참조 부호 "IC"는 센서 회로를 지칭한다. 참조 부호들 "FN, FW, FS 및 FE"는 전극들을 센서 회로에 전기적으로 연결시키는 전도성 공급 라인들(feed lines)을 지칭한다. 참조 부호 "FD"는 추가 공급 라인을 지칭한다. 참조 부호 "플렉스(FLEX)"는 전극들을 유지하는 표면과 접착된(bonded) 가요성(flexible) PCB를 의미하는데, 여기서 접착(bonding)은 "BP"로 라벨링된 본드 패드로 행해진다.
도 1은, 예를 들어 인쇄 회로 기판(B) 상에 배치된 하나의 송신 전극 및 복수의 검출 전극을 갖는 교류 전기 근접장 검출 방법을 사용하는 전형적인 입력 장치 구성을 도시하지만, 다른 기판도 적용될 수 있다. 상부 구리 평면은 실제 수신 전극들(N, W, S 및 E)을 만들기 위해 패터닝된다. 또한, 수신 전극들을 GestIC MGC3130 집적 회로와 같은 평가 회로와 연결하기 위해 공급 라인들(FN, FW, FS 및 FE)이 패터닝된다. 송신 전극은 도 1에 도시되어 있지 않고 일반적으로 인쇄 회로 기판의 하부면 또는 중간층 내에 배치된다. 송신 전극은 일반적으로 수신 전극들(N, W, S 및 E)의 전체 영역을 커버한다. 대안으로, TX 전극이 최상층의 중심에 있을 수도 있다. TX 전극은 수신 전극에 의해 정의된 전체 영역을 덮거나 더 클 수도 있다. 다른 실시예에 따르면, TX 전극은 전체 영역을 커버할 필요가 없다. 중심 영역 또는 중심 영역의 일부만을 덮는 TX 전극도 또한 이용할 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 공급 라인들(FN, FW, FS 및 FE)은 각각의 라우팅에 따라 서로 다른 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 1에서는 수신 전극(S)의 공급 라인(FS)이 수신 전극(W)의 외측을 따라 연장되지만(go around), 도 2에서는 그 경로가 수신 전극(W)의 내측을 따르도록 선택된다.
도 3은 수신 전극들(W 및 S)에 대해 접근하는 사용자의 손가락(F)의 영향 및 이와 관련된 용량형 커플링을 도시한다. 이러한 커플링은 교류 전기장의 서로 다른 감쇠를 생성하고, 집적 회로 IC 내의 평가 회로는 수신된 데이터로부터의 손가락의 위치를 계산할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 해결하기 어려운 상황이 발생할 수 있다. 여기서, 손가락(F)은 수신 전극(W) 위에(above) 위치한다. 손가락(F)과 남측 공급 라인(FS) 사이에 기생 커플링(CFFS)이 나타난다는 것을 알 수 있다. 도 3의 상황과 유사한 이러한 기생 커플링은 신호들을 잘못 해석하는 원인이 될 수 있다. 여기서 손가락은 두 전극(S 및 W)과 이치에 맞게(legitimately) 커플링된다.
다양한 실시예에 따르면, 다음과 같은 해결책이 제공될 수 있다 : 남측 전극(S)은 전극(W)을 따라 놓여있는 긴 공급 라인(FS)을 가지며, 그래서 예를 들어 식 (1)에 의해 전극(S) 신호를 보정하는 것이 가능하게 된다.
Scorr = S - ksw*W (1)
여기서 Scorr은 수정된 S 신호이고 ksw는 W가 S에 미치는 영향에 대한 보정 계수 또는 손가락과 W 또는 손가락과 FS 간의 커플링의 유사성(similitude)에 대한 보정 계수이다. Scorr은, 하나보다 많은 계수 k 또는 기타 선형 혹은 비선형 함수를 갖는 예를 들어 다항식 표현을 포함하고 또한 W 전극만이 아니라 그 이상의 신호를 포함하는 보다 복잡한 보정 함수(a more complex correction function)에 의해 계산될 수도 있다. 이것은 일반적으로 수학에서 공간 매핑 기법으로 알려져 있다. 아날로그 회로는 집적 회로 IC 내에 통합되어 보상을 수행할 수 있다. 도 16은 그러한 회로의 예를 도시한다. 이것은 보통 서로 다른 가중치 및 부호가 서로 다른 입력 신호들 V1, V2, V3, V4 (전극들(S, W, E 또는 N)으로부터의 신호들에 해당)에 적용되는 합산 증폭기로 알려져 있으며, 여기서 보정된 출력 Scorr(Vout에 근거하거나 Vout과 같음)은 가중 합의 결과이다. 상세한 설명은 마이크로칩 애플리케이션 노트 682, 도 7 및 식 5에서 발견될 수 있으며, 이것은 그 전체가 본 명세서에 참조 문헌으로 통합된다. 공급 전압에 연결된 커패시터는 옵션이다. 대안으로, 다른 실시예에 따르면, 디지털 회로망이 사용될 수 있으며, 특히 펌웨어는 각각의 보상을 수행할 수 있다.
여기서 용어 "신호"는 서로 다른 상황들에 적용될 수 있다. 용어 "신호"는 하나의 공급 라인에 의해 전달되는 전위의 교류(AC) 변동을 의미할 수 있다. "신호"는 차동 증폭기 또는 반전 증폭기에 의해 반전되고 스케일링될 수 있다. "신호"는 장기간에 걸쳐 관찰된 하나의 공급 라인의 평균 AC 진폭을 의미할 수도 있다. 여기서 이 평균은 아날로그 적분기 회로에 의해 수행할 수 있다. "신호"는 아날로그-디지털 변환기 회로의 출력을 지칭할 수 있다. 신호는 출원인에 의해 제조되고 "MGC3130"의 명칭으로 입수할 수 있는 집적 회로에 구현된 CIC(Cascaded Integrator Comb) 필터의 출력 또는 디지털 복조(demodulation)와 같은, 한 세트의 ADC 값들의 수학적 계산의 결과를 지칭할 수 있다.
공급 라인이 전극과 동일한 층에 배선되어 있는 경우, 완전한 보상을 위해 오직 하나의 손가락 위치만이 있기 때문에 공급 라인에 미치는 손가락의 영향은 약간의 오차를 포함할 수 있다. 손가락이 공급 라인에 더 가깝거나 전극에 더 가깝다면 보상 오차가 생길 수 있다. 이런 오차는 전극이 보정에 관련된 공급 라인을 차폐(shield)하는 경우 낮게 유지될 수 있다. 그리고 전극과 공급 라인은 같은 방식으로 영향을 받을 것이다. 도 15는 수신 전극들이 최상층에 배치된 배열을 나타낸다. 대안으로, 이들은 중간층 내에 배치될 수도 있다. 도 15에 도시된 이 실시예에서, 이 보상 오차를 작게 유지하기 위해 동측 전극(E)에의 공급 라인(FE)은 북측 전극(N) 아래에 라우팅된다. 예를 들어, 공급 라인들(FE 및 FS)은 도 15에 도시된 바와 같이 전극층 아래의 중간층 상에 또는 최하층 상에 라우팅될 수 있다. 비아(via)는 인쇄 회로 제조 기술에서 알려진 바와 같이 라우팅을 또 하나의 층으로 전환하는데 사용될 수 있다.
공급 라인을 오브젝트와 커플링시키는 것을 재현하는 방식으로 배치된 추가 공급 라인(FD)을 사용하여 보정 정확도를 더욱 향상시킬 수 있으며, 추가 공급 라인(FD)은 다른 공급 라인들과 동일 평면 상에 있어야 하는 것은 아니다. 또한, 예를 들어 공급 라인이 도 17에 도시된 바와 같이 서로 다른 위치에 있기 때문에 다른 차폐가 실용적이지 않거나 또는 다른 신호들과의 뺄셈이 최상의 보정을 제공하지 않는 경우에는 추가 공급 라인이 공급 라인들의 선택된 구역에만 나타나도록 제한될 수 있다. 추가 공급 라인의 표면은 또한, 전자 수단을 필요로 하지 않고 보다 정확한 보정량을 제공하기 위해 조정될 수 있다. 따라서, 추가 공급 라인 또는 공급 라인들은 보다 넓거나 더 좁은 형상일 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라 각각의 보상 공급 라인의 커패시턴스를 조정하는데 레이저 트리밍이 사용될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 임의의 조정이 또한 소프트웨어로 이루어질 수 있다. 도 7, 도 10 및 도 17은 그러한 배치의 다양한 예에 따른 사시도를 도시한다. 도 7 및 도 10의 보상 공급 라인들을 결합한 평면도가 도 13에 도시되어 있고, 여기서 보상 공급 라인들은 각각 참조 기호 FD1 및 FD2로 표시되어 있다. 도 10의 보상 공급 라인(FD)은 공급 라인(FS)과 병렬로 연장된다. 평가 회로는 도 13에 참조 부호(310)로 도시되어 있다. 일부 실시예에 따르면, 보상 공급 라인이 각각의 공급 라인에 제공될 수 있다. 그러나, 도 13에 도시된 바와 같이, 제 1 보상 공급 라인(FD1)은 모든 공급 라인들이 병렬로 연장되는 구역의 보상을 위해 사용될 수 있고, 제 2 보상 공급 라인(FD2)만이 도 13의 실시예의 긴 공급 라인(FN)에 사용된다. 일부 상황용 공급 라인이 다른 전극들과 분리되어 라우팅되어야 하고 따라서 다른 신호를 수신해야 하는 경우에는 추가 더미 라인(FD)이 사용될 수 있다. 도 17은 동측 전극(FE)에의 공급을 보상하기 위해 더미 공급 라인(FD)을 사용하는 그러한 설정의 보상을 도시한다.
도 8 및 도 9는 센서 장치에 접근할 때 손가락(F)의 예시적인 용량형 커플링을 도시한다. 도 8은 센서 배열의 주 검출 영역 내에서의 손가락 F의 접근 및 주 수신 전극들과의 각각의 용량형 커플링들을 도시한다. 도 9는 모든 공급 라인이 평가 장치 IC 및 그것의 용량형 커플링들에 연결되는 영역 근처에 있는 손가락(F)의 위치를 도시한다.
도 11 및 도 12를 참조하여 추가의 개선이 개시되고, 여기서 필수(critical) 공급 라인들(FN 및 FE)은 전극들(W 및 S) 내부에서 라우팅된다. 따라서, 이들 공급 라인들의 감도 프로파일은 전극들(W 및 S)의 감도에 맞춰 잘 조화된다(correspond). 결과적으로, 수신 전극들(W 및 S)은 두 개로 분리되지만 공급 라인들에 의해 직류적으로(galvanically) 함께 연결된다. 분할 전극들(W1, W2 및 S1, S2)의 커플링은 도 11의 실시예에서 최상층에서 수행될 수 있다. 대안으로, 커플링은 도 12에 도시된 바와 같이 최하층(점선 트레이스) 또는 임의의 중간층에 배치될 수 있다.
도 11의 실시예는 또한, 평가 장치가 인쇄 회로 기판(B) 상에 배치되지 않은 경우에 케이블(220), 특히 리본 케이블 또는 플렉시블 플랫 연결 케이블을 연결하기 위한 본드 패드들(210)을 도시한다. 또 다른 실시예에 따르면, 특히 평가 장치가 도 1 내지 도 10, 도 13, 도 15 및 도 17에 도시된 바와 같은 인쇄 회로 기판상에 배치될 때, 최하층은 집적 회로 IC와 공급 라인을 연결하는데 사용될 수 있다. 도 11 및 도 12의 점선으로 표시된 연결선은 이러한 상호 연결을 나타낸다.

Claims (24)

  1. 타겟 오브젝트의 용량형 감지를 위해 구성된 하나 이상의 전극들(N, E, W, S), 전자 회로(310), 상기 전극들(N, E, W, S)을 상기 전자 회로(310)와 연결하는 하나 이상의 전도성 공급 라인들(FN, FE, FW, FS)을 포함하는 입력 장치로서,
    상기 장치는, 상기 전극들(N, E, W, S) 중 적어도 하나의 전극으로부터 상기 타겟 오브젝트에 의해 용량형 커플링이 발생되는 상기 적어도 하나의 전극과 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)을 통해서 수신되는 신호를, 상기 전극들(N, E, W, S) 중 또 하나의 전극으로부터의, 또는 상기 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)이 받는 용량형 커플링 영향과 유사한 영향을 받는 또 하나의 공급 라인(FD)으로부터의, 적어도 하나의 다른 신호에 의하여, 증가시키거나 감소시킴으로써, 상기 용량형 커플링을 보상하도록 구성되되,
    상기 적어도 하나의 다른 신호는 상수와 곱해져서 상기 신호에 가산되거나 또는 상기 신호로부터 감산되는, 입력 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)은, 상기 전극들(N, E, W, S) 중 또 하나의 전극과 적어도 부분적으로 평행하게 라우팅되는, 입력 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)은, 상기 전극들(N, E, W, S) 중 또 하나의 전극의 부근에 라우팅되는, 입력 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극들(N, E, W, S) 중 어느 전극과도 연결되지 않으며, 상기 전자 회로(310)에 연결된, 하나 이상의 추가 공급 라인들(FD)을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 다른 신호는 상기 하나 이상의 추가 공급 라인들(FD)에 의해 생성되고, 상기 하나 이상의 추가 공급 라인(FD)의 각각은 전극으로서 동작하는, 입력 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 또 하나의 추가 공급 라인들(FD)은, 상기 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)의 근방에 배치되는, 입력 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 또 하나의 추가 공급 라인들(FD)은 상기 관련된 공급 라인과 적어도 부분적으로 평행하게 진행하는, 입력 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호를 증가시키거나 또는 감소시키는 아날로그 회로망을 포함하는, 입력 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호를 증가시키거나 또는 감소시키는 디지털 회로망을 포함하는, 입력 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 회로(310)는, 3차원 검출 공간 내의 오브젝트의 위치를 계산하거나 또는 수신된 센서 신호들로부터 상기 오브젝트의 움직임 패턴들 또는 제스처들을 검출하도록 구성된, 프로세서를 포함하는, 입력 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전극들 중 적어도 하나의 전극(W, 또는 S)이 다수의 세그먼트들(W1, W2, 또는 S1, S2)로 분할되고, 상기 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)이 분할된 전극의 적어도 2개의 전극 세그먼트들(W1, W2, 또는 S1, S2) 사이에서 라우팅되고, 상기 전극 세그먼트들(W1, W2, 또는 S1, S2)은 연결 라인(FW1, FW2, 또는 FS1, FS2)을 통해 전기적으로(galvanically) 서로 연결되는, 입력 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)과 연결되며 상기 적어도 2개의 전극 세그먼트들(W1, W2, 또는 S1, S2) 사이에 라우팅된 상기 전극들(N, E, W, S) 중 적어도 하나의 전극으로부터의 신호는, 보상 계수(compensation factor)가 곱해진 상기 적어도 2개의 전극 세그먼트들(W1, W2, 또는 S1, S2)로부터 수신된 신호에 의해 보정되는, 입력 장치.
  12. 하나 이상의 전도성 공급 라인들(FN, FE, FW, FS)을 통해서 전자 회로(310)와 결합된 하나 이상의 전극들(N, E, W, S)을 포함하는 용량형 센서 시스템에서의, 하나 이상의 전도성 공급 라인들(FN, FE, FW, FS)에서 생성된 기생 용량형 커플링의 영향을 보상하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은, 상기 전극들(N, E, W, S) 중 적어도 하나의 전극으로부터, 상기 적어도 하나의 전극과 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)을 통해서 수신되는 신호를, 상기 전극들(N, E, W, S) 중 또 하나의 전극으로부터의, 또는 상기 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)이 받는 용량형 커플링 영향과 유사한 영향을 받는 또 하나의 공급 라인(FD)으로부터의, 적어도 하나의 다른 신호에 의하여, 증가시키거나 감소시키는 단계를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 다른 신호는 상수와 곱해져서 상기 신호에 가산되거나 또는 상기 신호로부터 감산되는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)은, 상기 전극들(N, E, W, S) 중 또 하나의 전극과 적어도 부분적으로 평행하게 라우팅되는, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)은, 상기 전극들(N, E, W, S) 중 또 하나의 전극의 부근에 라우팅되는, 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 전극들(N, E, W, S) 중 어느 전극과도 연결되지 않으며, 상기 전자 회로(310)에 연결된, 하나 이상의 추가 공급 라인들(FD)을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 다른 신호는 상기 하나 이상의 추가 공급 라인들(FD)에 의해 생성되고, 상기 하나 이상의 추가 공급 라인(FD) 각각은 전극으로서 동작하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 또 하나의 추가 공급 라인들(FD)은, 상기 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)의 근방에 배치되는, 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 또 하나의 추가 공급 라인들(FD)은 상기 관련된 공급 라인과 적어도 부분적으로 평행하게 진행하는, 방법.
  18. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호를 증가시키거나 또는 감소시키는 아날로그 회로망을 포함하는, 방법.
  19. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호를 증가시키거나 또는 감소시키는 디지털 회로망을 포함하는, 방법.
  20. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신된 상기 신호들로부터 3차원 검출 공간 내의 오브젝트의 위치를 계산하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 전극들 중 적어도 하나의 전극(W, 또는 S)을 다수의 세그먼트들(W1, W2, 또는 S1, S2)로 분할하는 단계, 및 분할된 전극의 적어도 2개의 전극 세그먼트들(W1, W2, 또는 S1, S2) 사이에 상기 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)을 라우팅하는 단계를 더 포함하고,
    상기 전극 세그먼트들(W1, W2, 또는 S1, S2)은 연결 라인(FW1, FW2, 또는 FS1, FS2)을 통해 전기적으로(galvanically) 서로 연결되는, 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 관련된 공급 라인(FN, FE, FW, FS)과 연결되며 상기 적어도 2개의 전극 세그먼트들(W1, W2, 또는 S1, S2) 사이에 라우팅된 상기 전극들(N, E, W, S) 중 적어도 하나의 전극으로부터의 신호를, 보상 계수(compensation factor)가 곱해진 상기 적어도 2개의 전극 세그먼트들(W1, W2, 또는 S1, S2)로부터 수신된 신호에 의해 보정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  23. 삭제
  24. 삭제
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