KR102574206B1 - 전도성 아일랜드를 이용하는 손가락 위치추적 및 햅틱 디스플레이용 장치 및 방법 - Google Patents
전도성 아일랜드를 이용하는 손가락 위치추적 및 햅틱 디스플레이용 장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
터치스크린이 전도성 트레이스에 축전결합되는 전도성 아일랜드를 포함하되, 이들이 터치스크린과 접촉하고 있는 하나 이상의 손가락 위치에 대한 용량성 감지를 제공하거나 및/또는 터치스크린과 접촉하고 있는 하나 이상의 손가락에 대한 햅틱 힘을 작용하도록 사용된다.
Description
관련 출원
본 출원은 "전도성 아일랜드를 이용하는 손가락 위치추적 및 햅틱 디스플레이용 장치 및 방법"이라는 명칭으로 2015. 6. 10 출원된 미국 가출원 제62/173,732호 및 "전도성 아일랜드를 이용하는 손가락 위치추적 및 햅틱 디스플레이용 장치 및 방법"이라는 명칭으로 2016. 6. 9 출원된 미국 정상출원 제15/178,284호에 기초한 우선권을 주장한다.
본 발명의 기원
본 발명은 국립과학재단(National Science Foundation)의 보조금 번호 IIS-0964075 및 IIP-1302422에 의한 정부지원금으로 완성되었다. 정부는 본 발명에 대해 일정한 권리를 갖는다.
본 발명은 햅틱스(haptics) 분야, 보다 상세하게는 전도성 트레이스와 축전결합된(capacitively coupled) 전도성 아일랜드를 포함하는 터치스크린에 관한 것이다.
터치스크린은 컴퓨터 인터페이스를 위해 도처에 존재하며, 핸드폰, 태블릿, 랩탑 컴퓨터, 은행 무인단말기(bank kiosk), 및 다양한 다른 응용 및 장치에 사용된다. 터치 스크린은 스크린과 접촉하고 있는 사용자의 손가락 위치를 검출할 수 있다. 검출된 위치는 스크린에 보이는 그래픽 객체를 이동하거나 버튼 또는 메뉴 항목을 선택하는 것과 같은, 사용자에 의해 표현된 명령에 응답하기 위해 컴퓨터 프로그램에 의해 사용될 수 있다.
통상적으로 터치 감응식 화면(touch sensitive screen)은 투명하며, 영상디스플레이(visual display)와 결합되어서 사용자는 자신이 눈에 보이는 객체를 터치하거나 가리키고 있다고 상상할 수 있다. 관련된 2개의 정보흐름이 있다: 컴퓨터로부터 사용자로의 시각정보, 및 사용자로부터 컴퓨터로의 터치정보.
터치정보전달의 다른 방향인, 사용자가 컴퓨터로부터의 정보를 수용하기 위해 자신의 터치 감각을 이용하는 것은 흔하지 않다. 이것은 가장자리나 텍스쳐(texture), 또는 표면의 균일한 돌기나 압입부에 대한 사용자의 인식을 지원할 수 있다.
사용자로의 터치정보전달의 편의를 햅틱스(haptics)라 한다. 요즘의 햅틱스의 형태는 손에 쥔 장치의 진동생성에 의해 얻어진다. 사용자는 진동이 영상디스플레이상에 표현된 아이콘(icon)이나 다른 그래픽 특성과의 자신의 상호작용에 기인한다고 상상할 수 있다. 진동 햅틱스 외에, 용어 표면 햅틱 디스플레이(surface haptic display)는 힘이 스크린에 의해 생성되거나 스크린과 접촉하고 있는 지점에서 사용자의 손가락에 가해질 수 있는 터치스크린을 말한다. 터치스크린이 동시에 스크린과 접촉하고 있는 하나 이상의 손가락 위치를 개별적으로 검출할 수 있다면, 이를 "멀치터치(multitouch)"라 부른다. 표면 햅틱 디스플레이가 동시에 스크린과 접촉하고 있는 하나 이상의 손가락에 상이한 힘을 생성할 수 있다면, 이를 "멀티햅틱스(multihaptic)"라 부른다.
표면 햅틱 디스플레이에 있어서 하나의 과제는 통상적으로 유리로 만들어지는 터치스크린이 터치하고 있는 손가락끝에 힘을 가할 수 있는 방법을 찾는 것이다. 힘은 소프트웨어의 제어하에 있어야만 한다. 또한, 힘의 생성장치는 스크린과 터치하고 있는 손가락끝 위치의 검출에 간섭해서는 않된다. 나아가서, 터치스크린 하부의 영상 디스플레이가 보일 수 있도록 힘의 생성장치는 상당히 투명해야 한다.
표면 햅틱 디스플레이를 얻는 하나의 방법은 사용자의 손가락끝에 힘을 생성하기 위해 정전기적 인력을 이용하는 것이다. 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 투명전극은 통상적으로 유리로 만들어지는 터치스크린의 표면 하부에 위치된다. 전극은 사용자 손가락의 포텐셜(potential;장(場))에 상대적인 포텐셜로 하전될 수 있다. 전극과 사용자 손가락끝 사이의 정전기적 인력은 손가락끝과 유리 사이의 접촉력을 증가시키며, 따라서 사용자가 유리를 가로질러 자신의 손가락을 이동하기 위해 극복해야하는 마찰력을 또한 증가시킨다. 사용자는 아이콘, 텍스쳐, 변부 및 다른 햅틱 효과를 나타내기 위해 소프트웨어의 제어하에 변조될 수 있는, 증가된 마찰력을 인식한다. 정전기적 인력은 포텐셜 차이(전압), 표면적, 잡아 당겨지는 표면 사이의 거리, 전압 부호의 변환주기(frequency of alternation of the sign of the voltage), 사이에 위치된 재료의 유전상수(dielectric constant)를 포함하는 여러 요소에 의존한다.
본 개시의 목적은 터치스크린과 접촉하고 있는 하나 이상의 손가락 위치에 대한 용량성 감응(capacitive sensing)을 제공하는 것 및/또는 터치스크린과 접촉하고 있는 하나 이상의 손가락에 햅틱힘을 가하는 것이다.
본 개시는 전도성 트레이스와 축전결합된 전도성 아일랜드를 포함하는 터치스크린의 제조방법 및 구성에 대한 상세한 설명을 제공한다. 본 발명의 목적 및 장점이 후술될 상세한 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이며, 또한 청구된 발명의 실시에 의해 알게 될 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 전방면을 포함하되 전방면에 인접하여 위치된 복수의 전도성 아일랜드를 가지며, 전도성 아일랜드들은 상호 실질적으로 전기적으로 절연된다.
또 다른 실시예는, 복수의 전도성 트레이스를 포함하며, 각 전도성 트레이스는 적어도 2개의 전도성 아일랜드에 실질적으로 축전 결합된다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 전도성 트레이스는 전기적으로 연결된다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 전도성 트레이스가 상기 전도성 아일랜드 위에 위치된다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 전도성 트레이스가 상기 전도성 아일랜드 아래에 위치된다.
다른 실시예에 있어서, 축전 결합이 복수의 전도성 트레이스를 부가적인 전자장치에 연결한다.
다른 실시예에 있어서, 터치스크린과 접촉하는 손가락 끝의 위치가 복수의 전도성 트레이스의 상호 용량을 측정함으로써 결정된다.
다른 실시예에 있어서, 손가락이 터치스크린을 터치할 때, 적어도 하나의 전도성 아일랜드에 근접한 적어도 하나의 전도성 트레이스에 대한 적어도 하나의 전도성 아일랜드의 축전결합을 통해 손가락끝에 인접한 전도성 아일랜드의 적어도 하나를 하전시킴으로써 손가락 끝에 대한 정전기적 인력이 생성된다.
다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 전도성 아일랜드에 근접한 제2의 전도성 트레이스에 대한 상기 적어도 하나의 전도성 아일랜드의 축전결합을 통해, 손가락 끝에 인접한 적어도 하나의 전도성 아일랜드의 하전을 감소시킴으로써 손가락끝에 대한 정전기적 인력이 감소된다.
다른 실시예에 있어서, 전도성 트레이스가 지그재그 패턴으로 전도성 아일랜드의 배열을 통과한다.
본 발명의 다른 실시예는 터치스크린에서의 터치위치 결정하는 방법을 포함하며, 이 방법은 전방면에 인접한 위치에서 전방면에 복수의 전도성 아일랜드를 형성하는 단계 및 전도성 아일랜드를 실질적으로 상호 전기적으로 절연시키는 단계를 포함한다.
다른 실시예는, 각 전도성 트레이스가 적어도 2개의 전도성 아일랜드와 실질적으로 축전결합되도록 복수의 전도성 트레이스를 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 전도성 트레이스는 전기적으로 연결된다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 전도성 트레이스가 전도성 아일랜드 위에 위치된다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 전도성 트레이스가 상기 전도성 아일랜드 아래에 위치된다.
다른 실시예에 있어서, 축전 결합이 복수의 전도성 트레이스를 부가적인 전자장치에 연결한다.
다른 실시예에 있어서, 터치스크린과 접촉하고 있는 손가락 끝의 위치가 복수의 전도성 트레이스의 상호 용량을 측정함으로써 결정된다.
다른 실시예에 있어서, 손가락 끝이 터치스크린을 터치할 때, 적어도 하나의 전도성 아일랜드에 근접한 적어도 하나의 전도성 트레이스에 대한 상기 적어도 하나의 전도성 아일랜드의 축전결합을 통해 손가락 끝에 인접한 전도성 아일랜드의 적어도 하나를 하전시킴으로써 손가락 끝에 대한 정전기적 인력이 생성된다.
다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 전도성 아일랜드에 근접한 제2의 전도성 트레이스에 대한 상기 적어도 하나의 전도성 아일랜드의 축전결합을 통해, 손가락 끝에 인접한 상기 적어도 하나의 전도성 아일랜드의 하전을 감소시킴으로써 손가락 끝에 대한 정전기적 인력이 감소된다.
다른 실시예에 있어서, 전도성 트레이스가 지그재그 패턴으로 전도성 아일랜드의 배열을 통과한다.
본 발명의 일 실시예는, 전방면을 포함하되 전방면에 인접하여 위치된 복수의 전도성 아일랜드를 가지며, 전도성 아일랜드들은 상호 실질적으로 전기적으로 절연된다.
또 다른 실시예는, 복수의 전도성 트레이스를 포함하며, 각 전도성 트레이스는 적어도 2개의 전도성 아일랜드에 실질적으로 축전 결합된다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 전도성 트레이스는 전기적으로 연결된다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 전도성 트레이스가 상기 전도성 아일랜드 위에 위치된다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 전도성 트레이스가 상기 전도성 아일랜드 아래에 위치된다.
다른 실시예에 있어서, 축전 결합이 복수의 전도성 트레이스를 부가적인 전자장치에 연결한다.
다른 실시예에 있어서, 터치스크린과 접촉하는 손가락 끝의 위치가 복수의 전도성 트레이스의 상호 용량을 측정함으로써 결정된다.
다른 실시예에 있어서, 손가락이 터치스크린을 터치할 때, 적어도 하나의 전도성 아일랜드에 근접한 적어도 하나의 전도성 트레이스에 대한 적어도 하나의 전도성 아일랜드의 축전결합을 통해 손가락끝에 인접한 전도성 아일랜드의 적어도 하나를 하전시킴으로써 손가락 끝에 대한 정전기적 인력이 생성된다.
다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 전도성 아일랜드에 근접한 제2의 전도성 트레이스에 대한 상기 적어도 하나의 전도성 아일랜드의 축전결합을 통해, 손가락 끝에 인접한 적어도 하나의 전도성 아일랜드의 하전을 감소시킴으로써 손가락끝에 대한 정전기적 인력이 감소된다.
다른 실시예에 있어서, 전도성 트레이스가 지그재그 패턴으로 전도성 아일랜드의 배열을 통과한다.
본 발명의 다른 실시예는 터치스크린에서의 터치위치 결정하는 방법을 포함하며, 이 방법은 전방면에 인접한 위치에서 전방면에 복수의 전도성 아일랜드를 형성하는 단계 및 전도성 아일랜드를 실질적으로 상호 전기적으로 절연시키는 단계를 포함한다.
다른 실시예는, 각 전도성 트레이스가 적어도 2개의 전도성 아일랜드와 실질적으로 축전결합되도록 복수의 전도성 트레이스를 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 전도성 트레이스는 전기적으로 연결된다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 전도성 트레이스가 전도성 아일랜드 위에 위치된다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 전도성 트레이스가 상기 전도성 아일랜드 아래에 위치된다.
다른 실시예에 있어서, 축전 결합이 복수의 전도성 트레이스를 부가적인 전자장치에 연결한다.
다른 실시예에 있어서, 터치스크린과 접촉하고 있는 손가락 끝의 위치가 복수의 전도성 트레이스의 상호 용량을 측정함으로써 결정된다.
다른 실시예에 있어서, 손가락 끝이 터치스크린을 터치할 때, 적어도 하나의 전도성 아일랜드에 근접한 적어도 하나의 전도성 트레이스에 대한 상기 적어도 하나의 전도성 아일랜드의 축전결합을 통해 손가락 끝에 인접한 전도성 아일랜드의 적어도 하나를 하전시킴으로써 손가락 끝에 대한 정전기적 인력이 생성된다.
다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 전도성 아일랜드에 근접한 제2의 전도성 트레이스에 대한 상기 적어도 하나의 전도성 아일랜드의 축전결합을 통해, 손가락 끝에 인접한 상기 적어도 하나의 전도성 아일랜드의 하전을 감소시킴으로써 손가락 끝에 대한 정전기적 인력이 감소된다.
다른 실시예에 있어서, 전도성 트레이스가 지그재그 패턴으로 전도성 아일랜드의 배열을 통과한다.
전술한 발명의 내용 및 후술될 발명의 상세한 설명은 예시적인 것으로 단지 설명의 목적으로 제공된 것이며, 청구된 주제를 제한하기 위한 것이 아님을 이해해야 할 것이다. 용어 손가락과 손가락끝은 터치스크린과 결합 또는 접촉할 수 있는 사용자 신체의 일부를 언급하기 위해 상호 교체적으로 사용되며, 일반적으로 사용자 신체의 임의의 부분을 나타내기 위해 사용됨을 이해할 것이다. 본 개시의 또 다른 특성 및 목적이 후술될 바람직한 실시예의 상세한 설명 및 청구범위로부터 보다 명백해 질 것이다.
바람직한 실시예의 기술에서, 첨부도면에 나타나는 동일한 부분은 동일한 첨조번호로 표시된다.
도 1A는 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린의 전면도이다.
도 1B는 도 1A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 2A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합된 대표적인 전도성 트레이스를 포함하는 터치스크린의 전면도이다.
도 2B는 도 2A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 2C는 도 2A에 도시된 전도성 아일랜드의 확대전면도이다.
도 3A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합되되, 몇 개의 전도성 트레이스가 패스를 교차하는 대표적인 전도성 트레이스와 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린의 전면도이다.
도 3B는 도 3A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 4A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합되되 몇 개의 전도성 트레이스가 통로를 교차하는, 대표적인 전도성 트레이스와 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린의 전면도이다.
도 4B는 도 4A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 5A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합된 대표적인 다른 전도성 트레이스를 포함하는 터치스크린의 전면도이다.
도 5B는 도 5A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 5C와 5D는 다른 전도성 트레이스와 축전결합된 도5A의 상대적으로 큰 전도성 아일랜드와, 또 다른 전도성 트래이스와 축전결합된 상대적으로 작은 전도성 아일랜드의 전방확대도이다.
도 6A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합되는 대표적인 전도성 트레이스와 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린의 전면도로서, 일부의 전도성 트레이스가 통로를 교차하며 터치스크린 기판의 외측면의 전도성 패드와 축전결합되는 것을 보여준다.
도 6B는 도 6A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 7A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합되는 대표적인 전도성 트레이스와 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린의 전면도로서, 일부의 전도성 트레이스가 통로를 교차하는, 각각의 X방향 전도성 트레이스는 구형파(矩形波; square wave) 펄스로 여자되고 Y방향 전도성 트레이스는 X방형 전도성 트레이스로부터 전하를 받는 것을 나타낸다.
도 7B는 도 7A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 8A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합되는 대표적인 전도성 트레이스와 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린의 또 다른 예의 전면도로서, 일부의 전도성 트레이스가 통로를 교차하되 일부는 음으로 하전되고 다른 일부는 양으로 하전된 것을 보여준다.
도 8B는 두 손가락에 대한 상이한 햅틱 감지를 제시하기 위해 전도성 트레이스의 일부를 하전하는 또 다른 방식을 보여주는, 도8A의 터치스크린의 또 다른 실시예이다.
도 9A는 지그재그 패턴으로 전도성 아일랜드를 관통하며 각 전도성 아일랜드와 축전결합된 대표적인 트레이스와 아일랜드를 갖는 터치스크린의 전면도로서, 일부의 전도성 트레이스는 통로를 교차하되 일부의 하전된 전도성 트레이스는 음으로 하전되며 다른 일부는 양으로 하전된 것을 보여준다.
도 9B는 도9A에 도시된 터치스크린의 또 다른 실시예로서, 손가락에 대한 터치스크린 전방면의 정전기적 인력을 변화시키는 전도성 트레이스 일부의 또 다른 하전방식을 보여준다.
도면들은 축척에 맞는 것이 아님을 이해할 것이다. 체결수단, 및 특정 요소의 평면도 및 단면도의 상세도를 포함한, 터치스크린 장치 상세도의 일부는 포함되지 않았지만, 그러한 상세도는 본 개시에 비추어 볼 때 당업자의 통상적인 지식에 포함되는 것으로 판단된다. 본 발명은 예시된 실시예에 한정되는 것이 아님은 이해될 것이다.
도 1A는 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린의 전면도이다.
도 1B는 도 1A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 2A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합된 대표적인 전도성 트레이스를 포함하는 터치스크린의 전면도이다.
도 2B는 도 2A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 2C는 도 2A에 도시된 전도성 아일랜드의 확대전면도이다.
도 3A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합되되, 몇 개의 전도성 트레이스가 패스를 교차하는 대표적인 전도성 트레이스와 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린의 전면도이다.
도 3B는 도 3A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 4A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합되되 몇 개의 전도성 트레이스가 통로를 교차하는, 대표적인 전도성 트레이스와 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린의 전면도이다.
도 4B는 도 4A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 5A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합된 대표적인 다른 전도성 트레이스를 포함하는 터치스크린의 전면도이다.
도 5B는 도 5A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 5C와 5D는 다른 전도성 트레이스와 축전결합된 도5A의 상대적으로 큰 전도성 아일랜드와, 또 다른 전도성 트래이스와 축전결합된 상대적으로 작은 전도성 아일랜드의 전방확대도이다.
도 6A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합되는 대표적인 전도성 트레이스와 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린의 전면도로서, 일부의 전도성 트레이스가 통로를 교차하며 터치스크린 기판의 외측면의 전도성 패드와 축전결합되는 것을 보여준다.
도 6B는 도 6A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 7A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합되는 대표적인 전도성 트레이스와 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린의 전면도로서, 일부의 전도성 트레이스가 통로를 교차하는, 각각의 X방향 전도성 트레이스는 구형파(矩形波; square wave) 펄스로 여자되고 Y방향 전도성 트레이스는 X방형 전도성 트레이스로부터 전하를 받는 것을 나타낸다.
도 7B는 도 7A에 도시된 터치스크린의 단면도이다.
도 8A는 각 전도성 아일랜드와 축전결합되는 대표적인 전도성 트레이스와 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린의 또 다른 예의 전면도로서, 일부의 전도성 트레이스가 통로를 교차하되 일부는 음으로 하전되고 다른 일부는 양으로 하전된 것을 보여준다.
도 8B는 두 손가락에 대한 상이한 햅틱 감지를 제시하기 위해 전도성 트레이스의 일부를 하전하는 또 다른 방식을 보여주는, 도8A의 터치스크린의 또 다른 실시예이다.
도 9A는 지그재그 패턴으로 전도성 아일랜드를 관통하며 각 전도성 아일랜드와 축전결합된 대표적인 트레이스와 아일랜드를 갖는 터치스크린의 전면도로서, 일부의 전도성 트레이스는 통로를 교차하되 일부의 하전된 전도성 트레이스는 음으로 하전되며 다른 일부는 양으로 하전된 것을 보여준다.
도 9B는 도9A에 도시된 터치스크린의 또 다른 실시예로서, 손가락에 대한 터치스크린 전방면의 정전기적 인력을 변화시키는 전도성 트레이스 일부의 또 다른 하전방식을 보여준다.
도면들은 축척에 맞는 것이 아님을 이해할 것이다. 체결수단, 및 특정 요소의 평면도 및 단면도의 상세도를 포함한, 터치스크린 장치 상세도의 일부는 포함되지 않았지만, 그러한 상세도는 본 개시에 비추어 볼 때 당업자의 통상적인 지식에 포함되는 것으로 판단된다. 본 발명은 예시된 실시예에 한정되는 것이 아님은 이해될 것이다.
본 발명은 전방면 및 전방면에 인접하여 위치되되 상호 전기적으로 절연된 복수의 전도성 아일랜드를 갖는 터치스크린을 제공한다.
도 1A는 기판(101)을 갖는 터치스크린(102)의 전면도이다. 도 1B는 터치스크린(102)의 단면도를 보여준다. 일 실시예에서, 터치스크린(102) 내 전도성 아일랜드(103)의 깊이는 터치스크린(102)의 전방(터치)면(104)에 근접한, 터치스크린(102)의 전방면(104)으로부터 5㎛의 깊이에 있다. 전도성 아일랜드(103)는 양호한 광학적 투명성을 허용하도록 500 오옴/스쿼어(ohm/square)의 저항이 되는 두께의 증착 ITO로 구성된다. 본 실시예에서, 각 전도성 아일랜드는 5mm 정사각형이며 x 및 y라 칭하는 축을 갖는 정사각형 배열을 갖는다. 각 전도성 아일랜드(103)는 다른 전도성 아일랜드(103)와 전기적으로 절연된다. 또한, 각 전도성 아일랜드(103)는 증착 ITO 층을 관통하는, 각 100㎛의 폭의 레이저 애블레이션(laser ablation) 선(105)에 의해 이웃하는 전도성 아일랜드(103)와 분리되어 있다. 터치스크린(102) 가판(101)의 대부분은 상호 전기적 절연을 필요한 만큼, 전도성 아일랜드 사이에 최소한의 애블레이션 선(105)을 남긴채로 전도성 아일랜드(103)로 피복되어 있다. 잘 보이도록, 도 1B는 터치스크린(102) 전방면(104) 아래의 전도성 아일랜드의 깊이, 이웃하는 전도성 아일랜드 사이의 애블레이션 선(105)의 간격과 거리를 과장하여 보여주고 있다.
도 2A에 개시된 실시예에서, 2개의 전도성 트레이스 또는 패드(206,206a,207,207a)는 2개의 트레이스 또는 패드에 인접하며 이들과 중첩하도록 위치되는 공통의 전도성 아일랜드(103)에 축전결합된다. 전도성 아일랜드(103)는 2개의 트레이스 또는 패드(206,206a,207,207a) 사이에 상호용량(mutual capacitance)을 생성하는 역할을 하며, 이 상호용량은 터치스크린 바깥 및 상부(out of and above)로 투사하거나 또는 원호를 만들기 위한 전기장 라인을 필요로 하지 않는다. 공통의 전도성 아일랜드(103) 근방에서 사용자의 손가락끝은 이 아일랜드(103)의 자기용량(self capacitance)을 증가시키며, 이에 의해 2개의 트레이스 또는 패드(206,206a,207,207a)의 상호용량을 감소시킨다.
전도성 아일랜드(103)는, 사용자의 손가락끝이 터치스크린 전방면(104)으로 접근하거나 이와 접촉할 때, 터치스크린 내의 전도성 트레이스에 대한 손가락끝들 사이의 용량 상호작용(capacitive interaction)을 중재하는 역할을 한다. 이들 전도성 트레이스(206,206a,207,207a)의 구성이 설명될 것이다. 표면 정전용량(surface capacitive) 감지분야에서, 전도성 트레이스 또는 패드(206,206a,207,207a)는 개별적으로 손가락끝과 축전결합하여서 손가락끝이 트레이스 또는 패드에 접근할 때 트레이스 또는 패드의 자기용량을 증가시킨다. 이 자기용량은 손가락끝의 근접성을 검출하기 위해 전기적으로 측정된다. 투영 정전용량(projected capacitance)(P-cap) 감지분야에서, 2개의 전도성 트레이스 또는 패드(206,206a,207,207a)는 상호 축전결합되어서, 2개의 전도성 트레이스 또는 패드(206,206a,207,207a)를 결합하는 전기장 라인은 사용자의 손가락끝이 근접한 경우 이들이 사용자의 손가락끝과 교차하는 곳에서 터치스크린 바깥 및 상부(out of and above)로 투사하거나 또는 원호를 만든다. 2개의 트레이스 또는 패드(206,206a,207,207a)의 상호용량은 전기적으로 측정된다. 투사된 전기장 라인들과 교차함으로써 사용자의 손가락끝은 상호용량을 증가시거나 감소시키며, 따라서 손가락끝이 검출될 수 있다.
근접한 손가락끝이 2개의 트레이스 또는 패드의 상호용량을 변화시키는 전술한 물리적 방법을 이용하면 뛰어난 터치위치 결과를 얻을 수 있다. 투영 정전감응에서, 2개의 트레이스 또는 패드를 결합하는 전기장의 라인들은 터치 표면 바깥으로 원호를 만들며 근접한 손가락끝에 의해 교차된다. 도 1A에 도시된 터치스크린에서, 2개의 트레이스 또는 패드(206,206a,207,207a)를 결합하는 전기장의 라인들은 터치면 내부에 있으며 인접한 손가락에 의해 직접적으로 영향받지 않는다. 대신에, 인접한 손가락은 2개의 트레이스 또는 패드(206,206a,207,207a)를 결합하는 전도성 아일랜드(103)의 자기용량을 변화시킨다. 본 발명에서, 필요한 전기적 측정은 2개의 트레이스 또는 패드(206,206a,207,207a)의 상호용량을 측정하는 것이다. 상호용량의 측정은 다중화(multiplexing)에 매우 적합하기 때문에 유익하다.
전도성 트레이스(206,206a,207,207a)는 폭 250㎛와 같이 상대적으로 좁은 전도성 트레이스(206,207)이거나 및/또는 폭 2.5mm와 같이 상대적으로 넓은 전도성 트레이스(206a,207a)일 수 있다. 전도성 트레이스는 터치된 전방면(204)으로부터 멀리, 도2B에 도시된 바와 같이 전도성 아일랜드(103) 아래에 있을 것이다. 다른 실시예에서, 전도성 트레이스(206,206a,207,207a)는 전도성 아일랜드 위에 위치될 수 있다.
다른 실시예들은 본 발명의 범위를 일탈하지 않은 채로 상이할 수 있다. 예를 들면, 전도성 아일랜드(103)는 터치스크린(102)의 전방면으로부터 더 크거나 작은 깊이에 있을 수 있으며, 모두 동일한 깊이에 있을 필요가 없다. 전도성 아일랜드(103)의 저항은 500 오옴/스퀘어 보다 크거나 작을 수 있다. 전도성 아일랜드는 ITO 외외의 재료로 구성될 수 있으며 증착 및 레이저 애블레이션이 아닌 다른 수단에 의해 위치결정 및 패턴화될 수 있다. 전도성 아일랜드의 크기는 5mm가 아닐 수 있으며 정사각형이 아닌 다른 형상일 수 있다. 전도성 아일랜드의 형상은 다각형과 같은 간단한 형상이거나 복잡한 형상, 심지어 볼록하지 않은 형상 또는 전기적으로 연결된 복수의 부분으로 구성된 형상일 수 있다. 나아가서, 전도성 아일랜드는 모두 동일한 형상, 크기, 두께, 깊이, 저항, 조성 또는 저항을 가질 필요가 없다. 전도성 아일랜드는 기판(101)의 표면 및 따라서 각 터치스크린(102)의 전부, 거의 전부, 또는 극히 일부를 피복할 수 있다. 상이한 깊이의 전도성 아일랜드는 중첩, 부분중첩 또는 비중첩할 수 있다.
다른 실시예에서, 전도성 아일랜드는 상호 엄격하게 전기적으로 절연되기보다는 상호의 전도성 연결이 범위 내에 한정되거나 거리의 증가에 따라 급격히 감소하며, 호출신호(interrogation)는 그러한 주기(frequency)로 수행되는 그러한 전도성을 갖는다. 이 방식으로, ITO와 같은 전도성 재료의 균일한 시트조차도 아일랜드로 구성된 것으로 생각될 수 있는바, 이는 ITO의 패치들이 사실상 전기적으로 상호 효과적으로 절연되기 때문이다.
도 2A, 2B, 3A, 3B, 4A 및 4B를 참조하면, 각 전도성 트레이스(106,106a,107,107a,206,206a,207,207a,306,306a,307,307a,406,406a,407,407a)가 근접하는 전도성 이일랜드(103)의 각각과 실질적으로 축전결합된다. 축전결합의 정도는 전도성 아일랜드(103)와 전도성 트레이스(106,106a,107,107a,206,206a,207,207a,306,306a,307,307a,406,406a,407,407a) 사이의 영역에서 중첩의 정도, 이들 사이의 터치스크린 전방면(104,204,304,404)에 수직한 거리, 이들 사이의 재료 또는 재료들의 유전상수에 따라 커지거나 작아질 수 있다. 따라서 상호 인접한 전도성 트레이스(106,106a,107,107a,206,206a,207,207a,306,306a,307,307a,406,406a,407,407a)와 전도성 아일랜드(103)의 상호용량은 수 피코패럿(picofarad)(pF)에서 수 나노패럿(nF) 범위 내의 한 값을 가질 수 있다. 더 크거나 작은 값의 상호용량은 후술되는 바와 같이 본 발명에서 유용성을 갖는다.
도2C는 전도성 아일랜드의 하나에 대한 전방확대도로서, 일렬 내의 각 전도성 아일랜드(103)와 실질적으로 축전결합된 4개의 전도성 트레이스(206,206a,207,207a)가 있다. 도 2C에서 명료성을 위해, 하나의 전도성 아일랜드(103)와 연관된 전도성 트레이스들만이 도시된다. 전도성 트레이스(206,206a,207,207a)는 양호한 전기전도성을 얻기위해 50 오옴/스케어와 같이 상대적으로 낮은 저항을 갖는 ITO로 만들어진다. 각 전도성 트레이스는 하나의 축(x 또는 y)에 수평하며 이 축에 평행하게 배열된 전도성 아일랜드의 하나의 라인을 따라 각 전도성 아일랜드에 근접한다. 따라서, 상대적으로 좁은 X 전도성 트레이스(206), 상대적으로 넓은 X 전도성 트레이스(206a), 상대적으로 좁은 Y 전도성 트레이스(207) 및/또는 상대적으로 넓은 Y 전도성 트레이스(207a)가 있을 수 있다.
다른 실시예들은 본 발명의 범위를 일탈하지 않은 채로 상이할 수 있다. 각 전도성 아일랜드에 실질적으로 축전결합되는 전도성 트레이스는 4개보다 많거나 적을 수 있다. 일부의 이러한 변형은 여기에서 상세히 설명될 것이다. 전도성 아일랜드는 ITO 외외의 재료로 구성될 수 있으며 증착 및 레이저 애블레이션이 아닌 다른 기술에 의해 패턴화될 수 있다. 전도성 트레이스(206,206a,207,207a) 층의 깊이는 이전의 예시된 것보다 크거나 작을 수 있다. 유리기판(101)의 재료와 두께는 다를 수 있다. 전도성 트레이스(206,206a,207,207a)의 저항은 50 오옴/스퀘어 보다 크거나 작을 수 있다. 전도성 트레이스를 위한 많은 패턴 및 루트가 사용될 수 있다. 또한, 전도성 트레이스(206,206a,207,207a)는 각 전도성 트레이스의 루트에 따라 상이한 서브세트의 전도성 아일랜드에 근접할 수 있다.
전기적으로 절연된 층(110)이 전도성 아일랜드(103)와 전도성 트레이스(206,206a,207,207a) 사이 그리고 적어도 이들이 교차하는 전도성 트레이스(206,206a,207,207a)와 전도성 트레이스(206,206a,207,207a) 사이에 개재된다. 공지의 많은 절연재료 및 본 발명의 실시에 적용될 수 있는 방법들이 있음을 알 수 있을 것이다. 이들 재료 및 방법이 여기서 검토되지 않을 것이나 각 전도성 트레이스와 전도성 아일랜드 사이의 공간에 위치될 수 있음을 이해할 것이다. 이들 방법의 일부는 전도성 트레이스가 동일한 ITO 층 상에 위치하게, 즉 터치스크린(202)의 전방면(204) 아래의 같은 깊이에 그러나, 공지된 다양한 종류의 브리지 방식으로, 서로 접촉하지 않고 상호 교차하도록 위치하게 만들 수 있다.
도 3A와 3B는 전방면(304)을 갖는 터치스크린(302)의 또 다른 실시예를 보여준다. 터치스크린(302)에는 각 전도성 아일랜드(103)와 근접하는 2개의 상대적으로 좁은 전도성 트레이스(306,307)만이 있다. 여기서도 명료성을 위해, 전도성 트레이스(306,307) 및 전도성 아일랜드(103)의 일부만이 도시된다. X 전도성 트레이스(306)는 전도성 아일랜드(103) 아래 5㎛ 깊이에 위치한다. Y 전도성 트레이스(307)는 전도성 아일랜드 아래 7㎛ 깊이에 위치한다. X 및 Y 전도성 트레이스(306,307)는 50 오옴/스퀘어의 저항을 갖는 ITO로 구성된다. 터치스크린(101)은 0.5mm의 두께를 갖는 유리이며, 그 위에 전술한 ITO 층들이 절연체로서 이산화규소(silicon dioxide)의 층이 개재되어 증착 및 패턴화되며, 또한 (각 요소와 표면 사이의 갭에 의해 나타내지는) 이산화규소의 최상층이 ITO의 전도성 아일랜드 층 위에 절연체로서 위치된다.
X 및 Y 전도성 트레이스(306,307)는, 도시된 바와 같이, 각 x 및 y 축에 평행하며 상대적으로 좁은 전도성 트레이스(306,307)의 교차하는 네트워크를 형성하도록 레이저 애블레이션에 의해 패턴화된다. 각 X 및 Y 전도성 트레이스(306,307)의 교차점은 전도성 트레이스(306,307) 사이에 전기적 연결을 초래하지 않는바, 이는 라인들이 절연체에 의해 이격된 상이한 ITO 층상에 위치하기 때문이다. 전도성 트레이스(306,307)는 공지된 다양한 방식으로 변부 커넥터까지 돌출된다. 이 실시예에서, X 또는 Y 전도성 트레이스(306,307)로부터 전도성 아일랜드(103)까지의 상호용량은 상대적으로 작은바, 이는 전도성 트레이스(306,307)의 작은 폭이 전도성 트레이스(306,307)와 전도성 아일랜드(103) 사이에 작은 면적의 중첩을 만들기 때문이다.
도 4A 및 4B는 용량감지용보다는 표면 햅틱 디스플레이용 터치스크린(402)의 또 다른 실시예를 보여준다. X 및 Y 전도성 트레이스(406,407)는 상대적으로 폭이 넓어서, 전도성 아일랜드(103)에 대한 전도성 트레이스(406,407)의 중첩면적이 상대적으로 크다. 이 실시예에서, X 또는 Y 전도성 트레이스(406,407)로부터 전도성 아일랜드(103)까지의 상호용량은 상대적으로 크다.
X 또는 Y 전도성 트레이스(406,407)로부터 전도성 아일랜드(103)까지의 상대적으로 큰 용량은 햅틱 디스플레이를 위해 최적이지만, 이는 동일한 전도성 트레이스(406,407)가 정전식 감응(capacitive sensing)을 위해 사용되는 것을 배제하지 않는다. 일부의 상황에서, 전체적으로 보다 적은 전도성 트레이스(406,407)를 이용하며, 따라서 햅틱 디스플레이 및 정전식 감응 양자를 위해 동일한 전도성 트레이스(406,407)의 일부 또는 전부를 재사용하는 것은 바람직할 수 있다. 다른 상황에서, 햅틱 디스플레이 및 정전식 감응의 기능을 위해 별도의 전도성 트레이스(406,407)를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로, 일부의 전도성 트레이스(406,407)는 정전식 감응역할 및 햅틱 디스플레이 역할 양자에서 역할을 할 수 있으며 다른 전도성 트레이스(406,407)는 단지 정전식 감응 또는 햅틱 디스플레이를 위해 역할을 할 수 있다.
명료함을 위해, 터치스크린(202)은 터치스크린들(302),402)을 병합한다. 이 실시예의 경우, 각 전도성 아일랜드(103)는 4개의 전도성 트레이스(206,206a,207,207a)에 상당하게 축전결합된다. 2개의 전도성 트레이스는 손가락 위치의 정전식 감응을 위해 사용되며 2개의 전도성 트레이스는 햅틱 디스플레이를 위해 사용된다. 복수의 전도성 트레이스(206,206a,207,207a)가 전기적으로 하나로 연결되는 연결패턴은 요구되는 전자장치의 채널의 개수를 증가시키지 않고 햅틱스를 위해 보다 작은 스케일의 전기적 활성화 또는 손가락 위치 감응을 위한 전기적 감응을 허용함으로써 가치가 있을 수 있다.
도 5A와 5B는 터치스크린(502)의 또 다른 실시예를 보여준다. 전도성 트레이스(508)는 2mm 간격으로 이격되어 있으며, 정전식 감응에 의해 손가락 접촉을 찾는 역할을 하거나 햅틱 활성신호 또는 이들 양자의 조합을 만들 수 있는 콘트롤러, 마이크로프로세서, 주문형 반도체(ASIC) 등과 같은 전자장치에의 연결을 위해 전도성 트레이스가 교호적으로 기판(101)의 대향하는 변부를 향한다. 2개씩, 변부 근방에서 발생하는 연결에 의해 전도성 트레이스(508)는 전기적으로 하나로 연결된다. 이렇게 하여 전도성 트레이스(508)의 쌍이 서로 맞물린다.
도 5C 및 5D는 서로 맞물리는 패턴은 유지하나 스케일은 감소되며, 전도성 아일랜드와 축전결합되는데 요구되는 전도성 트레이스(508)의 개수는 증가하지 않도록 보다 적은 수의 보다 큰 전도성 아일랜드(103)가 보다 많은 수의 보다 작은 전도성 아일랜드(103)로 대치될 수 있음을 명료하게 보여준다. 도 5C 및 5D에서, 초기에 2개의 전도성 아일랜드(103)가 있으며, 이들은 4개의 보다 작은 전도성 아일랜드(103)로 잘게 분할된다(subdevided). 2개씩 전도성 트레이스(508)를 조합함으로써 2개의 전도성 트레이스(508)만이 필요하다.
다른 실시예에서, 셋 이상과 같은 다른 개수의 인접한 또는 비인접한 전도성 트레이스(508)가 하나로 연결될 수 있다. 연결된 전도성 트레이스(508)는 서로 맞물릴 수도 아닐 수도 있다. 복수의 전도성 트레이스(508)를 함께 하나로 연결하는 전기적 연결은 바람직한 실시예에서 처럼 ITO 또는 다른 전도체로 만들어질 수 있는 기판(101) 자체에의 연결에 의해 만들어지거나, 기판에 대한 에지 접속기(edge connector) 내의 연결, 에지 접속기로부터 전자장치까지의 연성 인쇄회로기판(flex PCB) 또는 리본 케이블과 같은 케이블 내의 연결, 또는 예를 들면 인쇄회로기판 상의 전자장치 내의 연결에 의해 만들어질 수 있다. 또한, 복수의 전도성 트레이스(508)를 함께 하나로 연결하는 전기적 연결은, 후술되는 바와 같이, 저항성보다는 용량성 연결을 통해 만들어질 수 있다.
흔히 터치스크린은 ITO로 된 하나 또는 두 개의 패턴화된 층을 갖되 이들 사이에 절연층을 가지며, 절연층으로 피복된다. ITO의 층상에 전도성 트레이스(508)에 대한 전기적 연결을 만들기 위해, ITO의 몇몇 부분은 절연체로 피복되지 않고 비절연 및 노출된 상태로 남겨진다. 이 노출된 부분들은 흔히 다심 리본 케이블(multi-conductor ribbon cable) 또는 연성 인쇄회로기판에 의해 전자장치에 직접 전기가 통하게 연결된다. 보호 및 용이한 전기접점을 위해 흔히 전도성 금속배선 층(metallization layer)이 노출된 ITO에 증착된다. 본 발명의 일부 실시예에서, 현재 통상적으로 사용되는 하나 또는 두 개의 층보다 많은 ITO 층의 사용이 요구된다. 많은 층에 대한 비절연 노출은 바람직하지 않을 수 있다.
도 6A 및 6B는 전방면(604)을 갖는 터치스크린(602)의 또 다른 실시예를 보여주는 것으로, X 전도성 트레이스(606)는 전도성 트레이스(606,607)를 포함하는 층상의 ITO에 대한 직접적인 전도적 연결에 의해서가 아니라 해당 전도성 트레이스(606,607)로부터 터치스크린(602)의 기판(101) 내 또 다른 층상의 전도성 트레이스(606,607)로의 축전결합에 의해 전자장치와 전기적으로 연결된다. 축전결합을 형성하는 예시된 축전기(capacitor)의 치수는 4mm x 2mm이며, 층들은 5㎛ 두께의 이산화규소 절연층에 의해 이격된다.
다른 실시예에서, 축전결합은 기판(101) 내 또 다른 전도성 층이 아니라 기판의 외측면상의 전도성 패드(609)에 형성될 수 있다. 전도성 패드(609)는 전도성 페인트, 잉크, 배선, 또는 전도성 패드(609)를 형성할 수 있는 공지의 다양한 방법의 어느 것일 수 있다.
전도성 트레이스(606,607)의, X 전도성 트레이스(606)뿐만 아니라 Y 전도성 트레이스(607)의 임의의 개수가 전술한 바와 같이 용량적으로 연결될 수 있다. 축전결합을 형성하는 축전기의 치수는 4mm x 2mm 보다 크거나 작을 수 있으며, 층들은 5㎛ 두께보다 크거나 작은 이산화규소 절연층에 의해 이격될 수 있다. 또한 절연층은 이산화규소 이외의 재료일 수 있으며, 예를 들면, 유전상수가 더 큰 재료가 바람직할 수 있다.
2개의 전도성 트레이스의 양자[예를 들면, 하나의 X 전도성 트레이스(606) 및 하나의 Y 전도성 트레이스(607)에 실질적으로 축전결합되는 전도성 아일랜드(103)는 2개의 전도성 트레이스의 상호용량을 야기한다. 상호용량은 사용자의 손가락끝이 전도성 아일랜드에 접근하면 감소된다. 다른 실시예에서, x축에 평행한 20개의 X 전도성 트레이스(606)("X 전도성 트레이스)와 y축에 평행한 12개의 Y 전도성 트레이스(607)("Y 전도성 트레이스)가 있다.
도 7은 도 3A에 도시된 터치스크린의 또 다른 실시예를 보여준다. 도 7에 도시된 바와 같이, X 전도성 트레이스(306)는 진폭(amplitude) 3.3볼트 및 지속시간 1uS의 구형파 펄스로 순차적으로 인가된다(energized). Y 전도성 트레이스(307)는 각각이 가압된 X 전도성 트레이스(306)로부터의 전하량을 받을 때 전기적으로 감시된다. 전하(charge; '신호'로 지칭될 수 있다)는 실질적으로는 X전도성 트레이스(306) 및 Y 전도성 트레이스(307)에 공통된 전도성 아일랜드(1030를 통해, 그리고 부가적으로는 우리에게는 관심없는 다양한 기생 결합(parasitic coupling)을 통해 전달된다. 사용자의 손가락끝이 전도성 아일랜드(103)에 접근하는 정도에 따라, 해당 전도성 아일랜드와 연관된 X 전도성 트레이스(306)로부터 해당 전도성 아일랜드와 연관된 Y 전도성 트래이스(307)로의 전하 전달은 감소한다. 각 X 전도성 트레이스(306)로부터 각 Y 전도성 트레이스(307)로 전달된 전하를 결정함으로써 각 교차점(x,y)에서의 전하의 전달이 결정된다. 본 실시예에서 240개의 이러한 교차점이 존재한다. 정상값에서 감소된 정도의 각 전달 값은 사용자의 손가락끝이 그 교차점에 접근하는 정도를 나타낸다.
1uS의 구형파 펄스가 초당 500,000의 속도로 인가될 수 있으며, 따라서 초당 25,000회로 전체 터치스크린을 스캔할 수 있다. 1.000회의 연속된 스캔이 평균화되어서 잡음에 대해 상대적으로 영향받지 않는 측정값을 얻을 수 있다. 따라서, 터치스크린과 접촉하거나 근방에 있는 모든 손가락의 위치가 초당 25회 수립될 수 있다.
상호 및 사용자의 손가락과의 전도성 트레이스(306,307)의 용량성 상호작용을 조정하기 위해 전도성 아일랜드를 사용하기 때문에, 터치위치의 식별이 크게 향상된다. 특히 저전압 소비에 의한 전도성 트레이스(306,307)를 구동 및 판독하는 전자적 방법들, 전도성 트레이스(306,307)를 위한 패턴들, 및 특히 잡음의 존재하에 측정치들을 최적으로 해석하는 알고리즘들로서 P-cap 터치감응을 위해 개발된 대부분의 것들이 직접 또는 약간 수정되어 본 발명에 적용될 수 있다. 그러나 기존의 P-cap 감지는 후방면 근방의 전극을 이용한다. 본 개시에 따른 전방면 근방의 전극이용은 합리적인 작동 전압에 의한 햅틱 작동을 허용하는데 중요하다.
다른 실시예들은 전술한 실시예와 상이할 수 있다. x-y 그리드 이외의 다른 패턴뿐만 아니라 12개와 20개 이외의 전도성 트레이스(306,307)의 개수가 사용될 수 있다. 다른 펄스 형태, 지속시간 및 반복속도가 사용될 수 있다. 잡음제거를 위해 연속하는 스캔의 다른 횟수가 평균화될 수 있으며, 공지의 다른 잡음제거방법이 사용될 수 있다. 25보다 많거나 적은 초당 스캔을 얻도록 터치 스크린의 다른 초당 스캔 속도가 사용될 수 있다. 공지된 부분 스캔 또는 스캔 속도에서의 적응변화(adaptive change)가 사용될 수 있다.
전도성 아일랜드에 결합된 2개의 전도성 트레이스 사이의 상호용량을 반영하는, 전달된 전하 이외의 다른 양이 손가락 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 소비전력을 최소화하고, 잡음을 피하고, 손가락을 최상으로 식별하고, P-cap에서 많은 다른 바람직한 목표들을 달성하는 여러 방법들이 공지되어 있으며, 이들이 본 발명에 적용될 수 있다. 그러나 전술한 바와 같이, 전극의 전방면 근처의 위치가 바람직하다.
전술한 바와 같이, 사용자의 손가락끝은 기판(101) 내의 전도성 아일랜드(103)와 손가락끝 사이의 포텐셜(potential)의 차이에 의해 터치스크린(102)의 전방면(104)을 향해 전기적으로 인력(引力)을 받을 수 있다. 기판(101)상의 하나의 손가락끝 영역 아래에 2개 이상의 전도성 아일랜드(103)를 갖되 일부는 손가락끝의 포텐셜에 대해 양으로 하전되고 일부는 음으로 하전되는 것이 바람직할 수 있다. 손가락끝의 영역(통상적으로 1㎠)이 전도성 아일랜드의 영역에 비해 크다면, 손가락끝의 영역 내에 다수의 전도성 아일랜드가 존재할 수 있다. 본 발명은 전도성 아일랜드의 일부를 양으로 일부는 음으로 하전시키는 것을 허용한다.
일 실시예에서, 도 2A에 도시된 바와 같이, 각 전도성 아일랜드(103) 근방에 4개의 전도성 트레이스(206,206a,207,207a)가 있다. 예를 들어, 손가락끝의 크기와 정확한 위치, 그리고 전도성 아일랜드(103)의 크기에 따라 더 많거나 적을 수도 있지만, 통상적인 상황으로 터치스크린(202)의 전방면(204)과 접촉하고 있는 손가락끝 아래의 기판(101)상에 4개의 전도성 아일랜드(103)가 있다고 가정한다. 도 8A는 이러한 예를 도시한 것이나, 햅틱 디스플레이 작동을 위해 사용된 전도성 트레이스(806,807)만을 보여준다. 손가락끝 아래의 전도성 아일랜드(103)의 일부는 손가락끝에 대해 양으로 다른 것은 음으로 하전하기 위해, 하나의 X 전도성 트레이스(806a')는 양으로 하나의 X 전도성 트레이스(806a'')는 음으로 변경될 수 있다. 이것은 손가락끝 아래 전도성 트레이스(103)의 2개는 양으로 2개는 음으로 되도록 한다. 이 실시예에서 어떠한 Y 전도성 트레이스(807)도 관여시킬 필요가 없다.
본 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 위에서, 각 전도성 아일랜드에 정전기적으로 인력을 만들기 위해 X 전도성 트레이스(806, 806a',806a'') 대신에 Y 전도성 트레이스(807)가 사용될 수 있을 것이다. X 또는 Y 전도성 트레이스(806,806a',806'',807)의 어느 하나는 제거될 수 있을 것이다. x 축 및 y 축으로 정렬되지 않는 다른 전도성 트레이스의 패턴이 사용될 수 있을 것이다. 전도성 아일랜드(103)에 손가락끝을 향한 정전기적인 인력을 만들기 위해 하전되는 전도성 트레이스(806,806a',806'',807)의 개수가 하나가 아니라 둘 또는, 전도성 트레이스 패턴에서 각 전도성 아일랜드에 실질적으로 축전결합되는 전도성 트레이스(806,806a',806'',807)가 더 많으면, 더 많을 수도 있다.
멀티-햅틱 디스플레이를 제공하는 터치스크린의 경우, 흔히 터치스크린(802)의 전방면(804)과 접촉하는 하나 이상의 손가락끝이 존재하게 될 것이다. 2개의 손가락끝이 하나의 공통된 전도성 트레이스(806,806a',806'',807)상에 위치할 수 있으며, 그럼에도 2개의 손가락끝에 상이한 햅틱 감응을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. X 전도성 트레이스(806,806a',806'')가 이들과 연관된 전도성 아일랜드(103)를 하전시키기 위해 사용되는, 전술한 바람직한 실시예의 경우, 동일한 X 전도성 트레이스(806,806a',806'',807) 위에 위치하는 상이한 손가락 양자에 상이한 햅틱 상황을 생성하는 것이 가능하지 않은 것으로 보일 것이다.
도 8B는 2개의 손가락에 대해 상이한 햅틱 상황을 제공하기 위해 전도성 트레이스(806,806a',806'',807)의 일부를 또 다른 방식으로 하전시키는, 도 8A의 터치스크린의 또 다른 실시예를 보여준다. 2개의 손가락에 대해 상이한 햅틱 상황을 제공하는 하나의 방법은 2개 손가락의 유감스러운 일치를 갖는 X 전도성 트레이스(806a,806a',806'') 대신에 Y 전도성 트레이스를 사용하여 전도성 아일랜드를 하전시키는 것이다. 즉, 필요한 전도성 아일랜드를 인가시키기 위해 이들에게로 전하를 전달하도록 X 전도성 트레이스(806a,806a',806'') 또는 Y 전도성 트레이스(807)의 어느 하나의 사용을 선택할 수 있으며, 이는 전도성 트레이스(806a,806a',806'',807)의 어느 세트가 그 위에 2개의 손가락이 위치해서 상이한 햅틱 감응을 필요로 하는 문제를 피하는 가에 달려있다.
양 손가락 아래의 전도성 아일랜드를 동일하게 하전하는 것을 피하는, 또 다른 바람직한 실시예를 제공하는 다른 방식은 X 및 Y 전도성 트레이스(806a,807) 양자를 이용하는 것이다. 2개 손가락의 유감스러운 일치가 X 전도성 트레이스(806a)에서 발생하며, 하나의 손가락은 터치스크린(802)의 전방면(804)으로 정전기적으로 인력을 받으며 다른 하나는 인력을 받지 않아야 한다고 가정한다. X 전도성 트레이스(806,806a',806'')는 양으로 하전되며, 따라서 양 손가락 아래의 전도성 아일랜드(103)를 하전시킬 것이며, 두번째 손가락 아래의 전도성 아일랜드의 인력 포텐셜은 이에 인접하나 첫번째 손가락 아래의 전도성 아일랜드에는 인접하지 않는 Y 전도성 트레이스(807)에 음의 전압을 인가함으로써 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 각 전도성 아일랜드(103)는 하나 이상의 전도성 트레이스(806a,806a',806a'',807)에 실질적으로 축전결합된다는 사실을 이용하으로써 손가락들이 공통된 전도성 트레이스(806a,806a',806a'',807) 위에 위치하더라도 상이한 손가락 아래의 전도성 이일랜드(103)는 서로 상이하게 하전될 수 있다. 따라서, 전도성 아일랜드(103)의 인력 포텐셜은 몇몇 전도성 트레이스(806a,806a',806a'',807) 활동의 조합으로써 제어될 수 있다.
도 9A와 9B는 터치스크린(902)의 또 다른 실시예를 보여준다. 여기서는 햅틱 작동을 위한 전도성 트레이스(906,907)만이 도시되며, 손가락 위치감지를 위한 어떠한 전도성 트레이스도 도시되지 않는다. 후자 또한 부가될 수 있으며, 또는 햅틱 작동을 위한 전도성 트레이스가, 전술한 바와 같이, 또한 손가락 위치감지의 목적으로 이용될 수 있을 것이다. 전도성 트레이스(906,907)는 지그재그 패턴으로 전도성 아일랜드(103)의 배열을 통과한다. X 및 Y 전도성 트레이스(906,907) 모두 도시된다. 빈번한 교차에도 불구하고 전도성 아일랜드(103) 배열의 통과의 연속성을 잘 보여주기 위해, 전도성 트레이스(906,907)는 상대적으로 협소하게 도시된다.
일부의 전도성 아일랜드(103)는 양으로 하전하고 근방의 다른 것은 음으로 하전하기 위해, 전도성 트레이스(906,907)에 교호적으로 양 및 음의 포텐셜을 인가한다. 영역 A는 보인 것처럼 영역 A를 통과하는 전도성 트레이스(906,907)를 하전시킴으로써 손가락에 대한 강한 정전기적 인력을 제공할 수 있다. 각 전도성 아일랜드(103a)는 양자 모두 양으로 하전되거나 음으로 하전되는 X 및 Y 전도성 트레이스(906,907)에 실질적으로 축전결합된다. 동시에 영역 B 또한, 각 전도성 아일랜드(103) 역시 두배로 양으로 하전되거나 두배로 음으로 하전되기 때문에, 제2 손가락에 대한 강한 정전기적 인력을 제공한다.
도 9B는 간단하게 2개의 전도성 트레이스(906,907)의 극성을 교환함으로써 영역 A의 정전기적 인력은 유지되면서 영역 B의 정전기적 인력은 제거될 수 있음을 보여준다. 이제 영역 B에서, 각 전도성 아일랜드(103)는 반대 극성으로 하전된 X 및 Y 전도성 트레이스(906,907)에 실질적으로 축전결합되어 상쇄된다.
요약하면, 각각이 X 전도성 트레이스(906) 및 Y 전도성 트레이스(907)에 의해 전달되는 전하의 합을 지닌 전도성 아일랜드(103)들은 따라서 Y 전도성 트레이스(907)가 X 전도성 트레이스(906)의 효과를 증가시키거나 상쇄시키는 것을 허용하는 역할을 할 수 있다.
전술한 설명에서 언급된 극성은 주어진 전도성 트레이스 또는 전도성 아일랜드 전압의 상대적인 위상(phase)을 나타내는 것임을 이해해야 할 것이다. 바람직한 실시예에서 모든 전압은 신속하게 교호한다.
복수의 전도성 트레이스가 전도성 아일랜드의 정전기적 인력을 상쇄하거나 증가시키는 것을 허용하는 본 발명의 개념을 이행하기 위해 다른 패턴이 또한 사용될 수 있다. 복수의 전도성 트레이스가 정전기적 인력을 상쇄하거나 증가시키는 것을 보였기 때문에, 이들 두 경우 사이의 중간 수준의 정전기적 인력 역시 언급된 작동 패턴의 선형 조합으로서 얻어질 수 있음을 이해할 것이다.
전도성 트레이스들은 임의의 방식으로 교차할 수 있다. 실제의 교차가 회피될 수도 있다: 지그재그 패턴은 2개의 연결된 평행 직선으로 대치될 수 있으며, 이때 이들이 교호하는 전도성 아일랜드 근방을 통과할 때 그 폭이 다르다.
본 발명에 따른 터치스크린은 다양한 구성으로 제공될 수 있음을 인식할 것이다. 구성요소에 대한 다양한 재료, 형상 및 크기, 그리고 구성요소들을 연결하는 다양한 방법들이 최종 사용자의 요구조건과 특정한 요건에 맞게 사용될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구된 주제의 정신과 내용으로부터 일탈함이 없이 그러한 터치스크린의 디자인 및 구성에 대한 다양한 변경이 가능함을 이해할 것이며, 청구범위는 예시된 바람직한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
Claims (20)
- 전방면;
상기 전방면에 인접하여 위치된 복수의 전도성 아일랜드 - 상기 전도성 아일랜드는 각각 전기적으로 절연됨 - ; 및
복수의 전도성 트레이스 - 상기 전도성 아일랜드 각각은 상기 복수의 전도성 트레이스의 쌍에 축전 결합됨(capacitively coupled) -;를 포함하는 터치스크린으로서,
상기 전방면과 접촉하는 손가락 끝의 위치는 손가락 끝에 인접한 상기 복수의 전도성 아일랜드 중 하나에 축전 결합된 상기 복수의 전도성 트레이스의 쌍의 상호 용량(mutual capacitance)의 감소를 측정함으로써 결정되고,
상기 복수의 전도성 아일랜드 중 하나에 인접한 손가락 끝의 존재는 상기 복수의 전도성 아일랜드 중 하나의 자기 용량(self-capacitance)을 증가시키면서 상기 상호 용량을 감소시키며,
상기 손가락 끝에 인접한 상기 전도성 아일랜드 중 하나가 상기 복수의 전도성 트레이스의 쌍에 대한 축전 결합을 통해 하전될 때 상기 전방면에 평행한 손가락 끝의 움직임에 대해 손가락 끝에서 감지되는 마찰력을 증가시키는 정전기적 인력(attractive electrostatic force)이 손가락 끝에서 생성되는 터치스크린. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 전도성 아일랜드 중 하나가 상기 복수의 전도성 트레이스의 쌍에 축전 결합될 때, 상기 복수의 전도성 아일랜드 중 하나에 축전 결합된 상기 복수의 전도성 트레이스의 쌍 중 하나는 상기 복수의 전도성 아일랜드 중 하나에 신호를 전달하도록 구성되고 상기 복수의 전도성 아일랜드 중 하나에 축전 결합된 상기 복수의 전도성 트레이스의 쌍 중 다른 하나는 상기 복수의 전도성 아일랜드 중 하나로부터 신호를 수신하도록 구성되는 터치스크린.
- 제2항에 있어서, 상기 복수의 전도성 트레이스는 부가적인 전자장치에 전기적으로 연결되는 터치스크린.
- 제2항에 있어서, 상기 복수의 전도성 트레이스 각각은 상기 복수의 전도성 아일랜드 위에 위치하는 터치스크린.
- 제2항에 있어서, 상기 복수의 전도성 트레이스 각각은 상기 복수의 전도성 아일랜드 아래에 위치하는 터치스크린.
- 제2항에 있어서, 축전결합이 상기 복수의 전도성 트레이스를 부가적인 전자장치에 연결하는 터치스크린.
- 제2항에 있어서, 감지된 마찰력의 크기는 상기 복수의 전도성 아일랜드 중 하나에 축전 결합된 상기 복수의 전도성 트레이스의 쌍 중 하나로부터의 신호의 듀티 사이클(duty cycle)에 상대적인 터치스크린.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 전도성 아일랜드는, 각각이 다른 상기 전도성 아일랜드와 제1 방향 및 제2 방향 모두에서 인접하는 패턴으로 배열되고, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향에 수직인 터치스크린.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 전도성 트레이스의 쌍에 대한 하나의 전도성 아일랜드의 축전 결합을 통해, 손가락 끝에 인접한 상기 하나의 전도성 아일랜드의 하전을 감소시킴으로써 손가락 끝의 정전기적 인력이 감소되는 터치스크린.
- 제1항에 있어서, 상기 전도성 트레이스가 지그재그 패턴으로 전도성 아일랜드의 배열을 통과하는 터치스크린.
- 터치스크린에서의 터치위치 결정방법으로서,
전방면에 인접한 위치에 복수의 전도성 아일랜드를 형성하는 단계;
상기 전도성 아일랜드를 상호 전기적으로 절연시키는 단계;
상기 복수의 전도성 아일랜드에 인접한 복수의 전도성 트레이스를 형성하는 단계 - 각 전도성 아일랜드는 상기 전도성 트레이스의 쌍에 축전 결합됨 -;
상기 터치스크린과 접촉하는 손가락 끝의 위치를 결정하기 위해 상기 복수의 전도성 트레이스의 상호 용량(mutual capacitance)을 측정하는 단계 - 상기 복수의 전도성 아일랜드와 상기 복수의 전도성 트레이스 사이의 거리는 일정함 -;
손가락 끝에 정전기적 인력을 생성하는 단계;
상기 복수의 전도성 아일랜드 중 하나에 인접한 상기 전도성 트레이스의 쌍에 축전 결합을 통해 손가락 끝에 가까운 상기 복수의 도전성 아일랜드 중 하나를 하전시키는 단계 - 상기 전방면에 인접한 손가락 끝의 정전기적 인력은 상기 전방면에 평행한 손가락 끝의 움직임에 대해 손가락 끝에서 감지되는 마찰력을 증가시킴 -;
를 포함하는 터치스크린에서의 터치위치 결정방법. - 제11항에 있어서, 손가락 끝에서 감지되는 마찰력이 감소되도록 상기 복수의 전도성 아일랜드 중 하나의 전하를 감소시키는 단계를 더 포함하는 터치스크린에서의 터치위치 결정방법.
- 제11항에 있어서, 상기 복수의 전도성 트레이스는 부가적인 전자장치에 전기적으로 연결되는 터치스크린에서의 터치위치 결정방법.
- 제11항에 있어서, 상기 복수의 전도성 트레이스 각각은 상기 복수의 전도성 아일랜드 위에 위치하는 터치스크린에서의 터치위치 결정방법.
- 제11항에 있어서, 상기 복수의 전도성 트레이스 각각은 상기 복수의 전도성 아일랜드 아래에 위치하는 터치스크린에서의 터치위치 결정방법.
- 제11항에 있어서, 축전결합이 상기 복수의 전도성 트레이스를 부가적인 전자장치에 연결하는 터치스크린에서의 터치위치 결정방법.
- 제11항에 있어서, 상기 전도성 트레이스가 지그재그 패턴으로 상기 전도성 아일랜드의 배열을 통과하는 터치스크린에서의 터치위치의 결정방법.
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Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10739853B2 (en) * | 2015-06-10 | 2020-08-11 | Northwestern University | Method and apparatus for finger position tracking and haptic display using conductive islands |
| US10585482B2 (en) | 2017-09-27 | 2020-03-10 | Apple Inc. | Electronic device having a hybrid conductive coating for electrostatic haptics |
| US10775890B2 (en) | 2017-09-27 | 2020-09-15 | Apple Inc. | Electronic device having a piezoelectric body for friction haptics |
| US10248211B1 (en) | 2017-09-28 | 2019-04-02 | Apple Inc. | Ground-shifted touch input sensor for capacitively driving an electrostatic plate |
| US10635213B2 (en) * | 2018-05-11 | 2020-04-28 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | On-touch self-powered e-display |
| US11249587B2 (en) * | 2019-04-10 | 2022-02-15 | Himax Technologies Limited | Touch panel and touch display apparatus |
| US11520406B2 (en) | 2019-05-28 | 2022-12-06 | Tanvas, Inc. | Bipolar projected haptics with balanced loading |
| CN110634358B (zh) * | 2019-09-23 | 2021-05-14 | 京东方科技集团股份有限公司 | 盲文显示面板及其驱动方法、制备方法、盲文显示装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060274055A1 (en) | 2005-06-01 | 2006-12-07 | Synaptics Incorporated | Touch pad with flexible substrate |
| JP2009087359A (ja) | 2007-09-18 | 2009-04-23 | Senseg Oy | 感覚刺激のための方法及び装置 |
| JP2010061502A (ja) | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | タッチスクリーン、タッチパネル及び表示装置 |
| US20130307789A1 (en) | 2012-05-17 | 2013-11-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Touch-screen device including tactile feedback actuator |
| WO2014002405A1 (ja) | 2012-06-29 | 2014-01-03 | パナソニック株式会社 | 触感提示機能つきタッチパネル装置 |
| US20140062934A1 (en) | 2012-08-29 | 2014-03-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Capacitive touch panel with force sensing |
| US20150042600A1 (en) | 2013-08-07 | 2015-02-12 | Synaptics Incorporated | Capacitive sensing using a matrix electrode pattern |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8743060B2 (en) * | 2006-07-06 | 2014-06-03 | Apple Inc. | Mutual capacitance touch sensing device |
| US9360967B2 (en) * | 2006-07-06 | 2016-06-07 | Apple Inc. | Mutual capacitance touch sensing device |
| US8456427B2 (en) * | 2007-03-29 | 2013-06-04 | Cirque Corporation | Floating capacitive couplers used to enhance signal coupling in a capacitive touchpad |
| TWI442293B (zh) * | 2008-07-09 | 2014-06-21 | Egalax Empia Technology Inc | 電容式感測裝置及方法 |
| JP2010086471A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Sony Corp | 操作感提供装置、および操作感フィードバック方法、並びにプログラム |
| CN101393502B (zh) * | 2008-10-31 | 2012-03-07 | 敦泰科技有限公司 | 互电容式触摸屏及组合式互电容触摸屏 |
| US8805517B2 (en) * | 2008-12-11 | 2014-08-12 | Nokia Corporation | Apparatus for providing nerve stimulation and related methods |
| US8963874B2 (en) | 2010-07-31 | 2015-02-24 | Symbol Technologies, Inc. | Touch screen rendering system and method of operation thereof |
| US8599165B2 (en) | 2010-08-16 | 2013-12-03 | Perceptive Pixel Inc. | Force and true capacitive touch measurement techniques for capacitive touch sensors |
| WO2012154972A2 (en) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Northwestern University | A touch interface device having an electrostatic multitouch surface and method for controlling the device |
| US20130018489A1 (en) | 2011-07-14 | 2013-01-17 | Grunthaner Martin Paul | Combined force and proximity sensing |
| CN102902394A (zh) | 2011-07-28 | 2013-01-30 | 宸鸿科技(厦门)有限公司 | 触控面板以及其侦测方法 |
| CN106095119A (zh) * | 2011-09-06 | 2016-11-09 | 意美森公司 | 触觉输出设备和在触觉输出设备内产生触觉效果的方法 |
| US9151790B1 (en) * | 2012-06-21 | 2015-10-06 | Parade Technologies, Ltd. | Sensor pattern with inactive electrodes in transmit (TX) layer for mutual capacitance |
| US20140041999A1 (en) * | 2012-08-13 | 2014-02-13 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Touch panel |
| US8970796B2 (en) * | 2013-04-26 | 2015-03-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Field-line repeater (FLR) structure of a sense array |
| US10120447B2 (en) * | 2013-06-24 | 2018-11-06 | Northwestern University | Haptic display with simultaneous sensing and actuation |
| GB201312879D0 (en) * | 2013-07-18 | 2013-09-04 | Nokia Corp | Apparatuses, methods and computer programs for expanding the use of touch-sensitive input apparatus |
| US10031582B2 (en) * | 2014-06-05 | 2018-07-24 | Immersion Corporation | Systems and methods for induced electrostatic haptic effects |
| CN104407733B (zh) * | 2014-11-04 | 2017-12-01 | 业成光电（深圳）有限公司 | 触控面板、触控显示面板及触控面板的制作方法 |
| US10739853B2 (en) * | 2015-06-10 | 2020-08-11 | Northwestern University | Method and apparatus for finger position tracking and haptic display using conductive islands |
-
2016
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-
2020
- 2020-07-09 US US16/924,818 patent/US11442546B2/en active Active
-
2022
- 2022-08-30 US US17/898,734 patent/US11886641B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060274055A1 (en) | 2005-06-01 | 2006-12-07 | Synaptics Incorporated | Touch pad with flexible substrate |
| JP2009087359A (ja) | 2007-09-18 | 2009-04-23 | Senseg Oy | 感覚刺激のための方法及び装置 |
| JP2010061502A (ja) | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | タッチスクリーン、タッチパネル及び表示装置 |
| US20130307789A1 (en) | 2012-05-17 | 2013-11-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Touch-screen device including tactile feedback actuator |
| WO2014002405A1 (ja) | 2012-06-29 | 2014-01-03 | パナソニック株式会社 | 触感提示機能つきタッチパネル装置 |
| US20140062934A1 (en) | 2012-08-29 | 2014-03-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Capacitive touch panel with force sensing |
| US20150042600A1 (en) | 2013-08-07 | 2015-02-12 | Synaptics Incorporated | Capacitive sensing using a matrix electrode pattern |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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