KR20120013969A - 모듈형 감지 부품을 갖는 터치 센서 - Google Patents

Abstract

기판에 결합된 복수의 센서 보드로 구성된, 기판에 대한 접촉을 분석하기 위한 굽힘파형 터치 센서가 제공된다.

Description

모듈형 감지 부품을 갖는 터치 센서{TOUCH SENSOR WITH MODULAR SENSING COMPONENTS}

관련 출원과의 상호 참조

본 출원은, 그 개시 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 2009년 4월 6일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/167027호의 이익을 주장한다.

터치 감응 장치(touch sensitive device)는 간단하고 직관적인 인터페이스를 컴퓨터 또는 기타 데이터 처리 장치에 제공한다. 키보드를 사용하여 데이터를 타이핑해 입력하기 보다는, 사용자는 터치 감응 패널 상에서 아이콘을 터치하거나 필기 또는 드로잉함으로써 정보를 전송할 수 있다. 터치 패널은 다양한 정보 처리 응용에서 사용된다. 대화형 시각 디스플레이는 종종 어떤 형태의 터치 감응 패널을 포함한다. 휴대폰, PDA(personal data assistant) 및 핸드헬드형(handheld) 또는 랩톱 컴퓨터와 같은 차세대 휴대용 멀티미디어 장치의 등장과 더불어, 터치 감응 패널을 시각 디스플레이에 통합시키는 것이 더 흔해지고 있다. 몇 가지 예를 들자면, 입출금기, 게임기, 자동차 내비게이션 시스템, 레스토랑 관리 시스템, 식료품 가계의 계산대, 가스 펌프, 정보 키오스크(information kiosk), 및 핸드헬드형 데이터 오거나이저(data organizer)와 같은 아주 다양한 응용에서, 이제 전자 디스플레이를 흔히 볼 수 있다.

터치 감응 패널 상에서의 터치의 위치를 결정하는 다양한 방법이 사용되어 왔다. 터치 위치는, 예를 들어 터치 패널에 결합된 다수의 힘 센서(force sensor)를 사용하여 결정될 수 있다. 힘 센서는 터치에 응답하여 변하는 전기 신호를 발생한다. 힘 센서에 의해 발생되는 신호의 상대 크기가 터치 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다.

용량성 터치 위치 확인 기술은 터치 패널 상에서의 터치에 의해 야기되는 용량성 결합으로 인한 전류 변화를 감지하는 것을 포함한다. 소량의 전압이 몇 개의 위치에서, 예를 들어 각각의 터치 스크린 코너에서 터치 패널에 인가된다. 터치 스크린 상에서의 터치는 커패시턴스를 결합시키고, 이는 각각의 코너로부터 흐르는 전류를 변경시킨다. 용량성 터치 시스템은 전류를 측정하고, 전류의 상대 크기에 기초하여 터치 위치를 결정한다.

저항성 터치 패널은 전형적으로 스페이서에 의해 분리되어 있는 가요성 상부 층과 강성 바닥 층을 갖는 다층 장치이다. 전도성 재료 또는 전도성 어레이가 상부 및 바닥 층의 대향하는 표면들 상에 배치된다. 터치는 상부 층을 굴곡시켜 대향하는 전도성 표면들 사이의 접촉을 야기한다. 이 시스템은 접촉에 의해 야기된 터치 패널 저항의 변화에 기초하여 터치 위치를 결정한다.

터치 위치 결정은 광 또는 음향 신호에 의존할 수 있다. 터치 패널에 사용되는 적외선 기술은 전형적으로, 수평 및 수직 축을 따라 적외선 광의 빔을 방출하는 특수 베젤(bezel)을 이용한다. 센서는 적외선 빔을 차단하는 터치를 검출한다.

SAW(Surface Acoustic Wave) 터치 위치 확인 프로세스는 유리 스크린의 표면 상으로 전파되는 고주파 파동(high frequency wave)을 이용한다. 손가락과 유리 스크린 표면의 접촉으로 일어나는 파동의 감쇠가 터치 위치를 검출하는 데 사용된다. SAW는 전형적으로 "비행 시간(time-of-flight)" 기술을 이용하며, 이 경우 외란(disturbance)이 픽업 센서(pickup sensor)에 도달하는 시간이 터치 위치를 검출하는 데 사용된다. 이러한 접근법은 관심의 주파수 범위에 걸쳐 파동의 속도가 그다지 변하지 않는 비-분산 방식으로 매질이 거동하는 때에 가능하다.

굽힘파 터치 기술은 터치에 의해 터치 감응 기판의 벌크 재료에 생성된 진동을 감지한다. 이 진동은 굽힘파를 나타내며, 전형적으로 기판의 에지에 배치되는 센서를 사용하여 검출될 수 있다. 터치 위치를 결정하기 위해 센서에 의해 발생된 신호가 분석된다.

일 실시 형태에서, 굽힘파 진동(bending wave vibration)을 전파할 수 있고 터치 표면(touch surface)을 갖는 제1 기판; 기판에 결합되며, 제1 기판의 굽힘파 진동을 측정하기 위한 센서가 그 상에 장착되는 제2 기판을 포함하는, 하나 이상의 센서 보드(sensor board); 및 터치 표면 상에서 행해진 접촉에 관련된 센서로부터의 정보를 처리하기 위한, 하나 이상의 센서 보드에 통신가능하게 결합되는 프로세서를 포함하는 접촉 감응 장치가 기술된다.

다른 실시 형태에서, 제1 회로 보드 표면 상에 2개 이상의 전도성 패드 - 상기 2개의 전도성 패드 각각은 표면적을 가짐 - 를 갖는 회로 보드; 및 굽힘파를 감지할 수 있고, 제1 센서 표면 - 상기 제1 센서 표면은 표면적을 가짐 - 상에 2개 이상의 전도성 연결 지점을 갖는, 센서를 포함하며, 2개 이상의 센서 패드 각각의 적어도 일부분은 2개의 전도성 연결 지점을 포함하는 제1 센서 표면의 2개 이상의 영역에 기계적 및 전기적으로 결합되고, 2개의 패드에 기계적으로 결합되는 제1 센서 표면의 표면적은 전체 제1 센서 표면 면적의 20%를 초과하는, 장치가 기술된다.

다른 실시 형태에서, 3개 이상의 센서 보드를 기판에 기계적으로 결합시키는 단계 - 상기 센서 보드 각각은 굽힘파를 측정할 수 있고 측정된 굽힘파를 나타내는 신호를 제공할 수 있는 적어도 압전 센서(piezoelectric sensor)를 포함함 - ; 및 3개 이상의 센서 보드를 전자 회로에 통신가능하게 결합시키는 단계 - 상기 전자 회로는 압전 센서로부터 신호를 수신하고 이들 신호에 기초하여 기판에 대해 행해진 접촉의 좌표를 나타내는 신호를 제공하도록 구성됨 - 를 포함하는, 터치 감응 장치를 제조하는 방법이 기술된다.

도 1은 터치 센서의 코너의 도면.
도 2는 센서 보드의 도면.
도 3은 터치 센서 및 제어기의 도면.
도 4는 센서 보드의 회로 보드 기판의 도면.
도 5는 회로 보드 기판 상에 트랜스듀서를 배치하는 것을 도시하는 개략도.
도 6는 다양한 센서 보드 구성의 주파수 응답을 도시하는 그래프.
도 7은 센서 보드 구성 및 표준 센서의 주파수 응답을 도시하는 그래프.

도 1은 미국 매사추세츠주 메수엔 소재의 쓰리엠 터치 시스템즈(3M Touch Systems)에 의해 마이크로터치(MicroTouch) DST라는 상표명으로 판매되는 것과 같은 굽힘파형 터치 스크린의 코너의 도면이다. 유리(3)는 전기 부품(2개의 저항기(5) 및 전계 효과 트랜지스터(7))에 전기적으로 결합되는 전도성 트레이스(2)를 그 상에 가지며, 이 전기 부품은 차례로 전도성 트레이스를 통해 압전 센서(1)에 결합되어 있다. 이들 전도성 트레이스 및 전기 부품은 압전 센서로부터의 고임피던스 입력을, 제어기로 가는 저임피던스 출력에 연결시키는 전압 버퍼 회로를 구현한다(따라서 노이즈 간섭 및 신호 손실을 감소시킴). 이 설계는 소정의 한계를 갖는다. 예를 들어, 유리 상에 전도성 트레이스를 인쇄할 필요가 있으며, 이로 인해 인쇄 및 베이킹(baking) 장비가 유리 크기에 맞춰져야 하고, 이는 차례로 새로운 크기로 스케일링하는 것을 어렵게 한다. 게다가, 유리 바로 위에 있는 압전 센서를 효과적으로 고정하는 것은, 전기 부품의 배치에서와 같이, 특별한 공정을 필요로 한다. 또한, 전도성 트레이스(2)가 소정 환경 조건에서 "번지게(bleed)" 될 수 있으며, 이는 전도성 트레이스에 의해 형성되는 회로를 손상시킬 가능성이 있다. 또한, 전도성 트레이스는, 예를 들어 터치 스크린에 근접해 있을 수 있는 디스플레이 장치의 다른 부품으로부터의 전기적 노이즈에 취약하다. 노이즈 문제는, 도 1에 도시된 터치 센서에서, 전도성 트레이스 반대편의 유리 면 상에 적용되는 차폐 테이프(4)를 사용하여 처리되지만, 테이프의 적용은 또 다른 공정 단계 및 재료 비용이다. 도 1에 도시된 설계의 이들 양태가, 조합되면, 대형 유리 시트의 취급 및 조작을 수반하는 다수의 공정 단계에 적합하다.

본 발명은, 일부 실시 형태에서, 이들 한계 중 일부를 해소하거나 이들 한계에 관련되지 않은 새로운 이점을 제공할 수 있는 장치에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 상기한 한계 중 어느 것에도 관계되지 않은 새로운 장치 또는 응용을 가능하게 할 수 있는 장치에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 터치 감응 장치를 제조하는 새로운 방법에 관한 것이다.

예시된 실시 형태에 대한 하기의 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 다양한 실시 형태들이 예로서 도시되어 있는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 실시 형태들이 이용될 수 있으며 구조적 변경이 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따라 구현된 터치 감지 장치는 본 명세서에 기술된 특징, 구조, 방법 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 장치 또는 방법이, 경우에 따라, 본 명세서에 기술된 특징 및 기능 전부를 포함할 필요는 없으며 조합하여 유용한 구조 및/또는 기능을 제공하는 선택된 특징 및 기능을 포함하도록 구현될 수 있는 것으로 의도된다.

본 발명은 다수의 트랜스듀서에 의한 감지를 위해 기판을 통해 전파되는 진동의 감지를 제공하는, 터치에 의해 작동되는 사용자 대화형 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 기판을 통해 전파되는 굽힘파 진동을 감지하도록 구성된 트랜스듀서를 이용하는 터치 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 개별적인 터치 위치 검출 기술을 사용하여 굽힘파 진동으로부터 터치 위치 정보가 결정될 수 있다. 트랜스듀서로부터의 데이터를 기판 상에서의 터치 위치로 변환하는 데 사용되는 이러한 터치 감지 장치, 연관된 알고리즘, 및 기술이 미국 특허 제7,157,649호 "접촉 감응 장치(Contact Sensitive Device)"(힐(Hill)); 제6,871,149호 "접촉 감응 장치(Contact Sensitive Device)"(설리반(Sullivan) 등); 제6,922,642호 "접촉 감응 장치(Contact Sensitive Device)"(설리반); 제7,184,898호 "접촉 감응 장치(Contact Sensitive Device)"(설리반 등); 및 미국 특허 출원 공개 제2006/0244732호 "굽힘 모드 센서 및 다수의 검출 기술을 사용하는 터치 위치 결정(Touch Location Determination using Bending Mode Sensors and Multiple Detection Techniques)"(기건(Geaghan))에 기술되어 있으며, 이들 특허 및 출원 각각의 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

굽힘파 진동이라는 용어는 굽힘파 진동을 지원할 수 있는 부재에 어떤 면외 변위(out of plane displacement)를 부여하는, 예를 들어 물리적 접촉에 의한 여기(excitation)를 지칭한다. 많은 재료가 굽혀지는데, 일부는 완전 제곱근 분산 관계에 의한 순수 굽힘(pure bending)에 의한 것이고, 일부는 순수 굽힘과 전단 굽힘(shear bending)의 혼합에 의한 것이다. 분산 관계는 파동의 주파수에 대한 파동의 면내 속도(in-plane velocity)의 의존관계를 나타낸다. 굽힘이라는 용어는 또한, 터치 패널이 터치 패널의 표면에 가해진 터치에 응답하여 편향될 때(예를 들어, 휨(bowing)을 받을 때)와 같이 하중을 받을 때 부재의 면외 변위 또는 편향에 적용된다. 이 점에서, 터치 패널의 하나의 표면이 압축 상태로 배치되는 반면, 대향하는 표면이 인장 상태로 배치되고, 그 결과 터치 패널의 휨이 일어난다. 터치 패널의 이러한 휨은 본 명세서에 기술된 유형의 굽힘 모드 센서를 사용하여 이하에 논의되는 방식으로 검출될 수 있다.

예를 들어, 압전 센서를 포함하는 진동 감지 터치 입력 장치에서, 터치 패널 플레이트의 평면을 따라 전파되는 진동이 압전 센서에 응력을 가하여, 센서에 걸친 검출가능한 전압을 야기한다. 수신된 신호는 직접적인 터치 입력 또는 트레이스(마찰)로 인한 에너지의 입력의 영향으로부터 직접적으로 발생하는 진동에 의해 또는, 예를 들어, 진동의 감쇠에 의해, 기존의 진동에 영향을 미치는 터치 입력에 의해 야기될 수 있다. 수신된 신호는 또한 터치 입력 장치의 사용자 취급 또는 잘못된 취급으로 인한 또는 터치 입력 장치와 무관한 것이지만 그에 의해 감지되는 환경적 요인으로 인한 입력과 같은 의도되지 않은 입력에 의해서 야기될 수 있다.

도 2를 참조하면, 센서 보드(125)의 도면이 도시되어 있다. "센서 보드"라는 용어는 전자 회로(예를 들어, 회로 보드)를 장착하는 데 적합한 기판, 굽힘파를 검출할 수 있는 센서, 및 굽힘파를 나타내는 전자 신호를 제공하는 데 필요한 관련 전자 회로를 포함하는 부품을 지칭한다. 예를 들어, 도 2에 제공된 바와 같은 일 실시 형태에서, 센서 보드는 센서(130)(이 경우에, 예를 들어 접촉 이벤트로 인해 기판을 통해 전파되는 굽힘파에 의해 변형될 때 전압을 생성하는 압전 센서)가 그 상에 장착되어 있는 회로 보드(10)를 포함한다. 도 2에 도시된 센서 보드는 또한 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor, FET), 2개의 저항기, 및 센서 보드로부터 신호를 수신하고 그 신호를 처리하여, 일부 실시 형태에서, 기판 상에서의 터치 이벤트의 2차원 좌표로 변환하는 전자 회로(도 2에 도시되지 않음)로 나가는 와이어에 대한 연결 지점을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 예상된 최종 응용의 동작 조건이 주어지면, "관련 전자 회로"가 필요에 따라 생략될 수 있다.

센서(130)는 바람직하게는 기판에의 접촉 입력을 나타내는 진동을 감지할 수 있는 압전 센서이며, 이에 대해서는 이하에서 더 상세히 기술할 것이다. 유용한 압전 센서는 유니몰프(unimorph) 및 바이몰프(bimorph) 압전 센서를 포함한다. 압전 센서는, 예를 들어 양호한 감도, 비교적 낮은 비용, 충분한 견고성, 잠재적으로 작은 형태 계수, 충분한 안정성 및 응답의 선형성을 비롯하여 다수의 유리한 특징을 제공한다. 진동 감지 터치 감응 장치에서 사용될 수 있는 다른 센서는 특히 전왜성(electrostrictive), 자왜성(magnetostrictive), 피에조 저항성, 음향성, 용량성, 및 가동 코일식 트랜스듀서/디바이스를 포함한다.

이제 도 3을 참조하면, 다수의 개별적인 터치 위치 검출 기술을 사용하여 굽힘파 진동을 검출하고 터치 위치를 결정하는 특징 및 기능을 포함하는 터치 감응 장치(100)의 한 구성이 도시되어 있다. 이 실시 형태에 따르면, 터치 감응 장치(100)는 기판(120) 및 (진동 센서(130)를 포함하는) 감지 보드(125)를 포함하며, 감지 보드는 차례로 기판(120)의 상부 표면에 결합된다. 이 예시적인 예에서, 기판(120)의 상부 표면은 터치 감응 표면을 한정한다. 비록 센서(130)가 기판(120)의 상부 표면에 결합되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 센서 보드(125)는 대안적으로 기판(120)의 하부 표면에 결합될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 하나 이상의 센서 보드(125)가 상부 표면에 결합될 수 있는 반면, 하나 이상의 다른 센서 보드(125)가 터치 기판(120)의 하부 표면에 결합될 수 있다. 달성된 기계적 결합이 터치 플레이트에서 전파되는 진동을 진동 센서에 의해 검출하는 데 충분하기만 하다면, 센서 보드(125A-125D)는 임의의 적합한 수단에 의해, 예를 들어 접착제 또는 기타 적합한 재료를 사용하여 터치 플레이트(120)에 결합될 수 있다. 센서 보드를 기판에 장착하는 것에 관한 추가적인 논의는 이하에 제공된다. 예시적인 진동 센서(130) 및 진동 센서 배열이 공동 양도된 미국 특허 출원 제10/440,650호(로브레히트(Robrecht)) 및 제10/739,471호(힐)에 개시되어 있으며, 이들 출원은 본 명세서에 참고로 완전히 포함된다.

기판(120)은 굽힘파 진동과 같은 관심의 진동을 지원하는 임의의 기판일 수 있다. 예시적인 기판(120)은 플라스틱, 예컨대 아크릴 또는 폴리카르보네이트, 유리, 강철, 알루미늄, 또는 기타 적합한 재료를 포함한다. 일반적으로, 분산 관계가 공지되어 있는 임의의 재료가 사용될 수 있다. 터치 기판(120)은 투명하거나 불투명할 수 있으며, 선택적으로 다른 층을 포함하거나 그와 통합될 수 있고 또는 부가의 기능을 지원할 수 있다. 예를 들어, 기판(120)은 내스크래치성, 얼룩 방지, 눈부심 감소, 반사 방지 특성, 방향성 또는 프라이버시를 위한 광 제어, 필터링, 편광, 광학 보상, 마찰 텍스처링, 착색, 그래픽 이미지 등을 제공할 수 있다. 일 실시 형태에서, 기판(120)은 유리의 직사각형 단편이다. 다른 실시 형태에서, 기판(120)은 길이 및 폭에 비해 얇다는 점에서 시트형 기판이다. 일부 실시 형태에서, 기판(120)은 비교적 균일한 두께의 것이다. 특허 출원 제61/080,966호 "터치 접촉 표면을 통한 신호 전파의 속도의 변동을 보정하는 시스템 및 방법(Systems and Methods for Correction of Variations in Speed of Signal Propagation Through a Touch Contact Surface)"는 기판의 균일성의 변동을 보상하기 위한 방법 및 알고리즘을 기술하며, 이 출원은 본 명세서에 참고로 완전히 포함된다. 기판(120)은 크기가 아주 커서, 대각선이 117 ㎝(46 인치)를 훨씬 초과할 수 있다. 예를 들어, 기판(120)은 대각선이 127 ㎝(50"), 152 ㎝(60"), 178 ㎝(70"), 203 ㎝(80"), 229 ㎝(90") 또는 심지어 254 ㎝(100")일 수 있다. 훨씬 더 큰 크기가 생각될 수 있으며, 진동이 너무 작게 되어 센서에 의해 감지될 수 없는 크기에 의해서만 제한된다.

기판(120)은 반드시 터치 감응 장치로서 사용하도록 의도된 것은 아닌 일부 다른 응용에 이미 포함되어 있을 수 있다. 예를 들어, 센서 보드는 창문의 유리에 부착될 수 있다.

일부 실시 형태에서, 기판(120)은 전기 커넥터(140)의 프로파일을 감소시키기 위해 기판의 에지 부근을 지나가는 전도성 트레이스를 포함한다. 일반적으로, 터치 감응 장치(100)는 2차원으로 터치 입력의 위치를 결정하기 위해 3개 이상의 센서 보드(125)를 포함하고, 일부 실시 형태에서, 미국 특허 제6,922,642호(설리반) 및 제7,157,649호(힐)와 공동 양도된 미국 특허 출원 제09/746,405호에 기술되어 있는 바와 같이, 4개의 센서 보드(125)(도 3에 센서 보드(125A, 125B, 125C, 125D)로서 도시됨)가 바람직할 수 있으며, 이들 특허 및 출원 각각은 본 명세서에 참고로 완전히 포함된다. 터치 이벤트의 정확한 좌표가 필요하지 않은 일부 실시 형태에서, 더 적은 센서 보드(125)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 2차원 분해능 요건이 덜 제한적인 응용에서 하나의 센서 보드(125)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 예로서 광고에서의 디스플레이 장치에서, 터치 감응 장치(100)는 "시작하려면 스크린을 터치하세요"라고 알려주는 안내문을 잠재적 사용자에게 디스플레이하는 디스플레이(예컨대, LCD 디스플레이)와 관련하여 사용될 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 터치 위치의 2차원 좌표는 필요하지 않을 것이다. 또한, 단지 2개의 센서 보드(125)를 설치하는 실시 형태는 스크린의 특정의 영역이 터치되었는지를 결정하는 데 약간 더 많은 분해능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 광고 예에서, 디스플레이와 결합된 터치 감응 장치는 그 대신에 스크린의 2개의 개별 영역에 있는 다음과 같은 메시지로 잠재적 사용자에게 입력을 요청할 수 있다: "영어로 시작하려면 여기를 터치하세요" 및 "스페인어로 시작하려면 여기를 터치하세요". 이러한 경우에, 스크린 상에서의 개별 영역의 배치에 따라, 터치 분해능 요건을 만족시키기 위해 4개의 센서 보드를 포함할 필요가 없을 수 있다. 이 특정 예에서, 2개의 센서 보드가 적절한 분해능을 제공할 수 있다.

일 실시 형태에서, 모든 센서(130)는 터치 기판(120)에서 진동을 감지하도록 구성된다. 센서(130)는 기술 및 기능 측면에서는 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 센서들(130) 전부가 특정의 제조업체에 의해 동일한 부품 번호 또는 식별 번호로 생산된 굽힘 모드 센서일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 센서들(130)은 기술 측면에서는 실질적으로 동일하지만 기능 측면에서는 상이할 수 있다. 예를 들어, 센서들(130) 전부가 특정의 제조업체에 의해 생산된 굽힘 모드 센서일 수 있으며, 이들 센서 중 일부가 굽힘파를 검출하도록 구현되고 다른 센서들은 플레이트 휨을 검출하도록 구현될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 센서들(130) 중 하나 이상이 굽힘 모드 센서 이외의 센서일 수 있다.

다른 실시 형태에 따르면, 센서들(130) 중 하나 이상이 기준 신호로서 사용되기 위해 다른 센서들(130)에 의해 감지될 수 있는 신호를 방출하거나 터치 입력 하에서 변경될 수 있는 진동을 생성하는 이미터(emitter) 장치로서 사용될 수 있으며, 이러한 변경된 진동은 터치의 위치를 결정하기 위해 센서들(130)에 의해 감지된다. 전기역학적 트랜스듀서가 적합한 이미터 장치로서 사용될 수 있다. 게다가, 센서들(130) 중 하나 이상이, 예를 들어 이미 포함된 미국 특허 제6,922,642호 및 제7,157,649호와, 본 명세서에 참고로 완전히 포함된 공동 양도된 미국 특허 제7,411,584호(힐)에 개시되어 있는 바와 같이 이중 목적의 감지 및 여기 트랜스듀서로서 구성될 수 있다.

터치 감응 장치(100)를 이용하는 많은 응용은 또한 터치 감응 장치(100)를 통해 정보를 디스플레이하기 위해 전자 디스플레이를 사용한다. 이러한 디스플레이는, 예를 들어 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 및 유기 발광 다이오드 디스플레이를 포함한다. 디스플레이는 전형적으로 직사각형이므로, 직사각형 터치 감응 장치(100)를 사용하는 것이 전형적이고 편리하다. 이와 같이, 센서(130)가 부착된 터치 기판(120)은 전형적으로 그 형태가 직사각형이며, 다른 기하학적 구조도 바람직할 수 있는 것으로 이해된다.

한 구성에 따르면, 센서 보드(125A, 125B, 125C, 125D)는 바람직하게는 기판(120)의 코너 부근에 배치된다. 많은 응용에서 터치 감응 장치(100)를 통해 디스플레이를 볼 필요가 있기 때문에, 센서 보드(125A-D)를, 이들이 바람직하지 않게 가시 디스플레이 영역을 잠식하지 않도록, 터치 기판(120)의 에지 부근에 배치하는 것이 바람직하다. 터치 기판(120)의 코너에 센서(125A-D)를 배치하는 것은 또한 기판 에지로부터의 음향 반사의 영향을 감소시킬 수 있다.

터치 감응 장치(100)에 의해 감지되는 접촉은 핸드헬드형 펜의 형태일 수 있는 스타일러스로부터의 터치의 형태일 수 있다. 터치 기판(120) 상에서의 스타일러스의 이동은 연속 신호를 발생할 수 있고, 이 연속 신호는 터치 기판(120) 상에서의 스타일러스의 위치, 압력 및 속도에 의해 영향을 받는다. 스타일러스는 기판에 가변 힘을 가함으로써 기판(120)에 굽힘파를 발생하는, 예를 들어 고무로 된 가요성 팁을 가질 수 있다. 대안적으로 기판(120)의 표면에 부착되거나 기판의 표면을 가로질러 활주하는 팁에 의해 가변 힘이 제공될 수 있다. 대안적으로, 접촉은 수동적 및/또는 능동적 감지에 의해 검출될 수 있는 굽힘파를 터치 기판(120)에서 발생할 수 있는 손가락으로부터의 터치의 형태일 수 있다. 굽힘파는 초음파 영역(> 20 ㎑)의 주파수 성분을 가질 수 있다.

도 3에 도시된 터치 감응 장치(100)는 제어기(150)에 통신가능하게 결합된다. 센서 보드(125A-D)는 도체(예를 들어, 와이어) 또는 터치 기판(120) 상에 현상된 인쇄 전극 패턴을 통해 제어기(150)에 통신가능하게 결합된다. 제어기(150)는 전형적으로 센서 보드(125A-D) 상의 센서로부터의 신호 또는 신호 변화를 측정하는 프런트 엔드(front end) 전자 회로를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 제어기(150)는 센서 보드(125A-D) 상의 센서에 신호를 인가한다. 다른 구성에서, 제어기(150)는 프런트 엔드 전자 회로에 부가하여 마이크로프로세서를 추가로 포함할 수 있다. 제어기(150)는, 이하에서 상세히 기술되는 바와 같이, 일련의 개별적인 터치 위치 검출 기술로부터 선택된 하나 이상의 터치 위치 검출 기술을 구현할 수 있고, 이에 대해서는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2006/0244732호 "굽힘 모드 센서 및 다수의 검출 기술을 사용한 터치 위치 결정"(기건)에 기술되어 있으며, 이 출원은 이미 본 명세서에 참고로 포함되었다.

전형적인 배치 구성에서, 터치 감응 장치(100)는 사용자와 호스트 컴퓨팅 시스템 사이의 시각적 및 촉각적 상호작용을 제공하기 위해 호스트 컴퓨팅 시스템(도시되지 않음)의 디스플레이와 조합하여 사용된다. 호스트 컴퓨팅 시스템은 터치 감응 장치(100)를 포함하는 터치 패널 시스템과 원격 시스템 사이의 통신을 용이하게 하도록 네트워크 인터페이스와 같은 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다양한 터치 패널 시스템 진단, 교정 및 유지 루틴이 터치 패널 시스템과 원격 시스템 사이의 협동적 통신에 의해 구현될 수 있다.

본 명세서에 기술된 구성으로 센서 보드를 사용하는 것은 몇 가지 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 터치 감응 디스플레이의 제조에 관심이 있는 디스플레이 제조업체는 센서 보드(125) 및 관련 전자 회로를 포함하는 키트를 구매하거나, 전자 회로가 터치 감응 디스플레이를 위한 전자 회로에 이미 포함되어 있는 경우 단지 센서 보드(125)만을 구매할 수 있다. 그러면, 디스플레이 제조업체는 조립 공정이 센서 보드를 부착하는 단계를 수용하도록 어떻게 가장 효율적으로 적응될 수 있는지의 상세를 결정하는 데 상당한 유연성을 제공받는다.

교정

탭 지점(tap point)으로부터 각각의 센서 보드까지의 거리와, 기판의 두께, 밀도 및 영률(Young's modulus)이 주어지면, 터치 지점의 분해능을 미세-조정하는 데 비교적 간단한 교정 프로세스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판이 기지의 위치에서 탭핑될(tapped) 수 있고, 이어서 센서 보드에 의해 신호가 측정되어, 데이터를 산출한다. 센서 보드의 위치 및 기판의 물리적 특성과 함께 이 데이터를 사용하여, 기판의 정확한 모델이 결정되고 미지의 위치에서의 터치를 계산하는 데 사용될 수 있다. 교정을 추가적으로 미세 조정하기 위해 부가의 지점이 탭핑될 수 있다.

감지 고려사항

압전 센서(도 2 및 도 3의 센서(130))는 기판(120)에서의 굽힘파를 측정하도록 설계된다. 이 굽힘파는 일반적으로 고주파수(5 내지 20 ㎑)이다. 따라서, 센서(130)와 기판(120) 사이의 계면 및 층은 이 진동을 허용되지 않을 정도로 감쇠시켜서는 안 된다. 도 2에 도시된 바와 같은 센서 보드 실시 형태에서, 센서(130)와 기판(120) 사이에 3개의 계면이 존재한다. 이들은 1) 센서(130) 대 회로 보드(10) 계면, 2) 회로 보드(10) 자체, 및 3) 회로 보드(10) 대 기판(120) 계면을 포함한다. 이들에 대해서는 이하의 소단락에서 논의될 것이다.

1) 센서 대 회로 보드 계면

압전 센서를 회로 보드에 장착하는 것은 기판에서 양호한 굽힘파 측정을 달성하는 데 중요한 인자이다. 회로 보드와 압전 센서 사이의 기계적 접합은 기판(120) 진동을 센서(130)에 완전히 결합시키기에 충분히 강해야 한다. 센서 보드를 사용한 초기의 시도는 땜납을 사용하여 에지를 따라서만 센서(130)를 접합시키기 위해 얇은 패드를 사용하였다. 이것은 충분히 강한 접합을 생성하지 못했다. 도 4에 도시된 제2 회로 보드 레이아웃 설계는 센서(130)를 고정시키기 위해 훨씬 더 큰 패드(200)를 사용한다. 이 큰 패드(200)는 큰 표면적에 걸쳐 센서(130) 패드와 접촉하는 것을 가능하게 하여, 강한 접합을 생성한다.

도 4에 도시된 회로 보드에 센서를 납땜하는 적합한 기술은 패드(200)를 가열하여 패드 상의 땜납의 비드(bead)를 유동하게 하고, 이어서 센서를 패드 상에 대고 누르지 않고서 센서(130)를 땜납 상에 배치하는 것임을 알았다. 이것은 센서(130)와 패드(200) 사이에 땜납의 층을 남긴다. 땜납이 냉각될 때, 이는 센서(130)를 강하게 접합시킬 것이다. 수작업으로 행할 때, 이 작업을 양 패드에 대해 한번에 수행하는 것은 어렵다. 이러한 경우에, 하나의 패드는 이 방법을 사용하여 행해지고, 이어서 제2 패드는 패드를 가열하고 땜납이 센서 아래에서 유동할 수 있게 함으로써 납땜된다. 이러한 납땜 절차의 도면이 도 5에 도시되어 있고, 여기서 센서/회로 보드 계면(250)을 생성하기 위해 2개의 패드(220)를 갖는 센서(130)가 각자의 가열된 땜납(210)의 비드를 그들 상에 갖는 회로 보드(10)의 패드(200)와 짝을 이루고 있다.

패드(220)를 갖는 센서의 면의 총 표면적의 약 50%가 (땜납을 통해) 패드(200)에 기계적으로 결합되었을 때 적절한 시험 결과가 달성되었다. 패드(220)를 갖는 센서의 면의 총 표면적의 약 20%만큼 낮은 정도만이 센서 패드에 기계적으로 결합되는 경우에 적절한 결과가 이와 유사하게 달성될 수 있을 것으로 예상된다.

2) 회로 보드

회로 보드 자체는 센서(130)와 기판(120) 사이의 계면이다. 전형적인 FR-4(회로 보드에 통상 사용되는 난연성 재료의 일 유형) 회로 보드 재료는 투과된 진동에 대해 실질적인 악영향을 갖지 않았다. 그러나, 회로 보드의 두께가 감지에 영향을 미치는지를 알아보는 시험을 행하였다. 이 시험의 결과가 도 6에 요약되어 있고, 이후에 더 상세히 논의된다. 일반적으로, 회로 보드의 두께는 센서 응답에 거의 영향을 주지 않았다. 실제로, 일부 실시 형태에서, 센서와 디스플레이 사이에 필요한 간극을 최소화하기 위해 회로 보드가 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 0.76 ㎜(30 밀(mil)) 및 0.38 ㎜(15 밀) 두께의 회로 보드가 일부 응용에 대해 적절한 간극을 가진다.

3) 회로 보드 대 기판 계면

이 계면에 대한 센서 보드의 초기 시험은 "록타이트 수퍼글루(Loctite Superglue)"(독일 뒤셸도르프 소재의 헨켈 코포레이션(Henkel Corporation)의 사업부에 의해 판매됨)라는 이름으로 판매되는 접착제를 사용하였다. 성능이 적절하였다.

열 경화(오븐 및 관련 취급/공정 단계를 필요로 함)를 피하는 것이 바람직하기 때문에, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 구매가능한 몇 가지 UV-경화 접착제를 시험해 보았다. LC-1112 및 LC-1212는 강성 접합을 생성하는 광 경화 접착제이다. 둘 모두가 센서에 우수한 진동 투과율(transmittance of vibration)을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 광 경화 접착제는 센서 보드를 유리 기판에 장착하는 데 특히 적합할 수 있는데, 그 이유는 이러한 기판이 전형적으로 투명하고 따라서 핸드헬드형 광원을 사용할 수 있게 하기 때문이다.

회로 보드와 기판 사이의 접합이 일부 응용에서 사용하는 중에(예를 들어, 디스플레이에 장착될 때) 보게 되는 전형적인 가열 하에서 가요성으로 되지 않는 것이 중요하다. 이러한 응용에서의 온도는 터치 패널과 디스플레이 표면 사이에서, 예를 들어 섭씨 40 내지 50도에 도달할 수 있다. 보통의 전형적인 LCD형 디스플레이 가열 조건 하에서, LC-1212 접착제를 사용하면 성능에 대한 어떤 악영향도 보이지 않았다.

일 실시 형태에서, 센서 보드가 유리 에지를 가이드로서 사용하여 접합되는 경우, 센서(130)가 기판 상에서 적절히 정렬되도록 센서 보드가 설계된다. 이러한 방식으로, 센서의 적절한 위치설정이 제어될 수 있다.

배선 고려사항

센서 보드는 제어기(150)에 통신가능하게 결합될 필요가 있다. 일 실시 형태에서, 이것은 기판에 부착되어 있는 도체 또는 연성 회로로 이루어진 얇은 배선 하니스(wiring harness)에 의해 달성된다. 하나의 시험에서, 센서 보드를 제어기에 연결하는 데 34 AWG 권선(magnet wire)을 성공적으로 사용하였다.

일부 실시 형태에서, 센서 보드를 사용하는 것의 잠재적인 장점은 부근의 디스플레이, 기타 전자 회로, 또는 외부 소스로부터의 노이즈 오염을 최소화할 수 있다는 것이다. 예를 들어, LCD 디스플레이 및 플라즈마 디스플레이 둘 모두는 터치 패널 상의 은 트레이스에 의해 포착될 수 있는 상당한 양의 고주파 노이즈를 발생시킨다. 이 문제를 처리하기 위해, 현재의 굽힘파 감응 터치 패널은 트레이스를 외부 노이즈 소스로부터 차폐시키는 것을 돕기 위해 외측 경계에 적용되는 구리 테이프를 가질 수 있다.

본 명세서에서 논의되는 센서 보드 설계 개념을 사용함으로써, 배선 하니스는 차폐된 와이어 또는 차폐된 (다층) 연성 회로를 포함할 수 있다. 대안적인 방법은 차폐 대신에 연선쌍 배선(twisted pair wiring)을 사용하는 것일 것이다. 이것은 내부 및 외부 노이즈 소스 둘 모두로부터의 간섭을 최소화시킬 것이다. 회로 보드는 또한 회로에 대한 간섭을 최소화하는 제2 층으로서 접지면을 가질 수 있다(또는 대안적으로, 접지에 연결되는 전도성 에폭시를 사용할 수 있음). 이러한 차폐의 개선에 따라, 제어기가 보게 되는 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)가 향상될 가능성이 있고, 그 결과 보다 나은 성능 및 대형 패널에 대한 보다 용이한 적응이 달성된다.

소정 실시 형태에서, 차폐의 다른 이점은 향상된 정전기 방전(enhanced electrostatic discharge, ESD) 보호이다. 이상에서 논의된 차폐 기술 중 몇 가지를 포함하는 설계가 27 kV를 초과하는 ESD 요건을 만족시킬 수 있을 것으로 예상된다.

상이한 두께의 회로 보드를 사용한 주파수 응답

코너 보드의 상이한 구성의 응답을 시험하기 위해, 12개의 코너 보드 프로토타입을 제작하였다(즉, 각각이 4개의 코너 보드로 이루어진 3개의 세트): 4개는 1.14 ㎜(45 밀) 두께 보드를 사용하고, 4개는 0.76 ㎜(30 밀) 두께 보드를 사용하며, 4개는 0.38 ㎜(15 밀) 두께 보드를 사용함. 각자의 세트 각각을 이어서 쓰리엠(3M) LC-1112 접착제를 사용하여 81 ㎝(32")(대각선) 유리 기판에 접착하였고, 이어서 센서 보드 상의 패드에 납땜된 34 AWG 권선을 사용하여 제어기에 결합하였다. 와이어가 외부 노이즈 소스로부터 차폐되지 않았지만, 이러한 차폐가, 일부 실시 형태에서, 바람직할 수 있다. 이어서, 유리 기판의 중앙에 배치된 보이스 코일(voice coil)을 사용하여 패널을 시험하였다. 1 내지 40 ㎑의 다중 정현파(multisine wave)를 보이스 코일을 구동하는 데 사용하였고, 4개의 코너 각각에서의 응답을 측정하였다. 이 시험을 위해, 유리 기판은 디스플레이 내에 통합시키지 않았고 오히려 아크릴 시트 상에 놓여 있었다.

각각의 코너 보드의 주파수 응답을 측정하였다. 도 6은 3개의 회로 보드 두께에 대한 평균 주파수 응답을 나타낸 것이다. 결과는 상이한 회로 보드 두께에 대해 주파수 응답이 거의 차이가 없음을 보여준다. 차이는 보통의 변동으로부터 예상되는 것 이내이다.

그 다음에, 코너 보드가 표준 패널에 대한 신호 레벨의 크기와 얼마나 가깝게 일치하는지를 알아보기 위해, 이상으로부터의 3개의 세트의 결과를 구매가능한 3개의 표준 81 ㎝(32") 굽힘파형 터치 패널과 비교하였다. 이들 구매가능한 터치 패널은 그 압전 센서가 기판에 직접 접합되어 있다. 도 7에서의 결과는 코너 보드에 대해 일반적으로 2 내지 3 dB의 신호 레벨 저하를 보여준다. 이것은 이전의 시험과 부합하며, 상기한 다양한 계면을 통한 신호 감쇠로 인한 것이다. 그러나, 단락 3에서 기술한 차폐로 인한 노이즈의 감소가 이 신호 손실을 상쇄할 것으로 예상된다.

상세 실시예

센서 보드를 사용하는 굽힘파 터치 감응 장치를 이하에 기술된 바와 같이 구성하고 시험하였다.

1) 굽힘파 센서 기판은 독일 고슬라 소재의 유롭텍 게엠베하(Eurptec Gmbh)로부터 입수한, 크기가 752 ㎜ × 433 ㎜(27.63" × 17.07")이고 두께가 2.2 ± 0.1 ㎜(0.087" ± 0.004")인 소다 석회 플로트 유리(soda-lime float glass)의 직사각형 플레이트로 구성하였다. 유리에는 전방 표면에 눈부심-방지 산 에칭을 적용하였다. 유리는 인장 강도 ≥180 N/㎜2로 되도록 화학적으로 강화시켰다. 광 투과율은 > 91%였다. 유리의 에지는 반경 ≥ 유리 두께의 1/2을 갖도록 둥글게 연마하였다.

2) 센서 보드를 구성하고 유리 플레이트의 비-에칭 표면(터치 표면의 반대편)의 4개의 코너 각각에 부착하였다. 센서 보드 기판은 크기가 15.9 ㎜ × 15.9 ㎜(0.625" × 0.625")이고 두께가 0.76 ㎜ (0.030")인 전형적인 상용 FR-4 회로 보드 재료의 단편이었다. (두께가 0.38 ㎜ (0.015") 및 1.14 ㎝ (0.045")인 기판도 역시 성공적으로 시험되었다.) 회로 보드를 이어서 적절한 금속 회로 트레이스 및 땜납 패드로 패턴화하였으며, 이에 대해서는 이하에서 기술할 것이다.

3) 각각의 센서 보드 상에서 굽힘파 진동을 측정하기 위한 센서는 미국 특허 출원 제2005/0134574호 압전 트랜스듀서(PIEZOELECTRIC TRANSDUCER)에 개시된 것과 유사한, 타이완 타이페이 소재의 벨텍(Belltec)으로부터 입수한 맞춤형 모델(custom model) 쓰리엠 컴퍼니 파트 # 25054인 압전 센서였다. 트랜스듀서는 570 ㎑ ± 200 ㎑의 공진 주파수를 가졌다. 트랜스듀서는 폭이 4.5 ± 0.1 ㎜(0.177 ± 0.004 인치), 길이가 10.4 ± 0.1 ㎜(0.409 ± 0.004 인치), 두께가 1.1 ± 0.1 ㎜(0.043 ± 0.004 인치)였다. 트랜스듀서의 상부에 있는 마크는 플러스 분극 방향(positive poling direction)을 나타내었다.

4) 피에조의 고임피던스 입력를 데이터 프로세서와 더 부합되는 신호로 변환하여 전기 노이즈를 최소화하기 위해, 각각의 센서에는 그의 센서 보드 상에 증폭기 회로를 제공하였다. 이 회로는 미국 캘리포니아주 프레몬트 소재의 칼로직(Calogic)으로부터 입수한 전계 방출 트랜지스터(field emission transistor, FET) 버퍼/증폭기, 모델 NJFET SST204와, 10 MOhm 및 365 Ohm의 2개의 바이어스 저항기(bias resistor)로 구성하였다. NJFET는 전압을 (5 V 입력 레일(input rail)로부터) 약 2.2 V로 바이어스한다.

5) 도 5를 참조하여 상기한 절차에 따라 압전 센서를 센서 보드에 부착하였다. 센서의 각각의 전극/단부에 대해 하나씩, 2개의 금속 접합 패드를 회로 보드 상에 형성하였는데, 각각은 압전 센서 자체의 면적의 약 40%였다. 사용한 땜납은 미국 일리노이주 이타스카 소재의 켓스터(Ketster)로부터 입수한 표준 무연 땜납(Lead Free Solder)이었다. 이 땜납은 220℃에서 용융된다. 압전 센서를 정위치에 납땜한 후에, FET 증폭기 및 바이어스 저항기도 역시 회로 보드 상의 정위치로 납땜하였다.

6) 조립된 센서 보드를 그 다음에 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 쓰리엠(3M™) 광 경화 접착제 LC-1212에 의해 유리 플레이트의 비-에칭 터치 표면의 코너에 부착하였다. 이 재료는 가시 또는 UV 광에 노출될 때 빠르게 경화되어 반-강성 접합을 형성하는 일액형 중점도 접착제(one-component, medium viscosity adhesive)로서 설명되어 있다. 특징으로는 유리와 금속의 접착의 향상, 불점착(tack-free) 표면으로 경화하는 것, 및 저부식(low corrosion) 특성을 갖는 것을 포함한다. 전형적인 경화 특성은 83의 쇼어 D 경도(Shore D Hardness)(ASTM 2240), 3.1 MPa의 인장 강도(4500 파운드/제곱인치)(ASTM D638), 및 15%의 연신율(ASTM D638)을 포함한다. 센서 보드를 유리 플레이트의 코너에서 비경화된 접착제의 일부분 상에 배치하였고, 미국 인디애나주 레바논 소재의 유브이 소스(UV Source)로부터의 "그린 스팟(Green Spot)" 핸드헬드형 자외선(UV) 광원(100 와트, 365 ㎚ 주 출력 파장)을 유리 플레이트를 통해 실온에서 40초 동안 접착제로 지향시켰다.

7) 미국 인디애나주 리치몬드 소재의 벨덴(Belden)으로부터 입수가능한 비차폐형 34AWG 권선으로 구성된 전기 리드를 이어서 각각의 회로 보드의 출력 단자에 납땜하였다. 이 리드를 이어서 미국 매사추세츠주 메수엔 소재의 쓰리엠 터치 시스템즈, 인크.(3M Touch Systems, Inc.)로부터 입수가능한 현재 사용되는 유형의 DST 굽힘파 터치 센서의 모델 DST-3000DC 제어기에 연결하였다.

8) 터치 감응 장치에는 이어서 장착 발포체(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 쓰리엠™ VHB 아크릴 발포체 테이프 5925 및 쓰리엠™ VHB 아크릴 발포체 테이프 5962)를 터치 센서의 4개의 에지에 적용하였는데, 이는 디스플레이 장치의 전방에 쓰리엠™ DST 굽힘파 터치 센서를 통합시키기 위한 표준이다. 이어서, 나머지 시험을 위해 센서를 81 ㎝ (32") 대각선 NEC 3210 액정 디스플레이(일본 도쿄 소재의 엔이씨 코포레이션(NEC Corporation)으로부터 입수가능함)에 장착하였다.

9) 이어서, 조립된 굽힘파 접촉 감응 장치의 성능을 현재의 쓰리엠 터치 시스템즈 DST 굽힘파 센서 제품의 성능과 비교하였고, 정확도 및 감도에 대해 동일한 규격을 만족시키는 것으로 밝혀졌으며, 이에 대해서는 이하에 기술되어 있다. 시험되는 접촉 감응 장치를 밀리미터 위치 정확도로 그리고 교정된 힘-시간 임펄스로 일련의 탭 또는 터치 임펄스를 제공할 수 있는 장치에 장착하였다. "탭퍼(tapper)"를 낮은 임펄스 값(수 mNt-sec)의 일련의 30회 탭으로 접촉 감응 장치에 인접한 선택된 위치로 이동시킨다. 검출된 탭의 수 및 계산된 위치를 기록한다. 장치가 모든 30회 탭을 기록할 수 있을 때까지, 이 프로세스를 보다 높은 임펄스 값을 갖는 탭을 사용하여 동일한 위치에서 반복한다. 현재의 제품은 50 mNt-sec 미만의 임펄스로 모든 30회 터치를 정확하게 위치 확인할 필요가 있다. 이 실시예의 조립된 굽힘파 접촉 감응 장치는 또한 이 요건들을 만족시켰다.

본 명세서에 기술된 바와 같이 코너 보드를 사용하여 터치 감응 굽힘파형 패널을 제조하는 것은, 종종 (전도성 트레이스를 인쇄하기 위한) 스크린 프린터 및 (전도성 트레이스를 경화시키기 위한) 오븐을 필요로 하는, 종래의 굽힘파형 터치 센서를 제조하는 데 필요한 장비의 비용을 상당히 감소시킬 수 있다. 본 명세서에 개시된 소정 실시 형태가 주어진 경우, 이러한 프린터 및 오븐이 필요하지 않을 수 있다.

게다가, 일부 실시 형태에서, 센서 보드, 배선, 및 제어기 보드(또는 이러한 것들의 일부 조합, 또는 센서 보드를 기판에 고정시키기 위한 접착제와 같은 부가의 것들)를 포함하는 키트가 터치 감응 기판을 제조하는 데 관심이 있는 고객에 의해 구매될 수 있다. 예를 들어, LCD 제조업체는 그 자신의 유리 기판을 공급하고, 이어서 상기한 키트를 사용하여 터치 감응 패널을 조립할 수 있다. 이것은 LCD 제조업체에 상당한 제조 유연성 및 비용 절감을 제공할 수 있다.

다수의 실시 형태가 앞서 기술되었다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 구현될 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시 형태로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 오히려 본 개시 내용이 완벽하고 완전하도록 그리고 당업자에게 본 발명의 범주를 충분히 제공하도록 이들 실시 형태가 제공되어 있다.

이상의 설명 및 연관된 도면에 제시된 교시 내용의 이점을 갖는 발명의 많은 수정 및 기타 실시 형태가 본 발명과 관련된 당업자에게 안출될 것이다. 따라서, 본 발명이 개시된 특정의 실시 형태로 제한되지 않고 수정 및 기타 실시 형태가 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (18)

1. 굽힘파 진동(bending wave vibration)을 전파할 수 있고 터치 표면(touch surface)을 갖는 제1 기판;
   기판에 결합되며, 제1 기판의 굽힘파 진동을 측정하기 위한 센서가 그 상에 장착되는 제2 기판을 포함하는, 하나 이상의 센서 보드(sensor board); 및
   터치 표면 상에서 행해진 접촉에 관련된 센서로부터의 정보를 처리하기 위한, 하나 이상의 센서 보드에 통신가능하게 결합되는 프로세서를 포함하는 접촉 감응 장치(contact sensitive device).
2. 제1항에 있어서, 정보를 처리하는 것은 터치 표면에 대해 행해진 접촉의 X 및 Y 좌표를 분석하는 것을 포함하는 접촉 감응 장치.
3. 제2항에 있어서, 센서 보드는 접착제를 사용하여 기판에 결합되는 접촉 감응 장치.
4. 제2항에 있어서, 제1 기판은 유리 시트인 접촉 감응 장치.
5. 제4항에 있어서, 유리 시트는 균일한 두께를 갖는 접촉 감응 장치.
6. 제2항에 있어서, 기판은 투명하거나 반-투명하고 4개의 코너를 가지며, 하나 이상의 센서 보드는 기판의 4개의 코너에 근접하여 결합되는 4개의 센서 보드를 포함하는 접촉 감응 장치.
7. 제6항에 있어서,
   제1 기판을 통해 시각적 자극을 제공하기 위해 제1 기판에 근접하여 위치되는 디스플레이 장치를 추가로 포함하는 접촉 감응 장치.
8. 제7항에 있어서,
   디스플레이 상의 시각적 자극을 제어하기 위해 디스플레이 장치에 통신가능하게 결합되는 컴퓨터를 추가로 포함하며, 프로세서는 또한 컴퓨터에 통신가능하게 결합되고 디스플레이 장치에 대해 행해진 접촉의 좌표를 나타내는 정보를 제공하는 접촉 감응 장치.
9. 제1 회로 보드 표면 상에 2개 이상의 전도성 패드 - 상기 2개의 전도성 패드 각각은 표면적을 가짐 - 를 갖는 회로 보드; 및
   굽힘파를 감지할 수 있고, 제1 센서 표면 - 상기 제1 센서 표면은 표면적을 가짐 - 상에 2개 이상의 전도성 연결 지점을 갖는, 센서를 포함하며,
   2개 이상의 센서 패드 각각의 적어도 일부분은 2개의 전도성 연결 지점을 포함하는 제1 센서 표면의 2개 이상의 영역에 기계적 및 전기적으로 결합되고,
   2개의 패드에 기계적으로 결합되는 제1 센서 표면의 표면적은 전체 제1 센서 표면 면적의 20%를 초과하는 장치.
10. 제9항에 있어서, 센서는 압전 센서(piezoelectric sensor)인 장치.
11. 제10항에 있어서, 센서 패드는 땜납(solder)을 사용하여 제1 센서 표면에 결합되는 장치.
12. 제10항에 있어서, 2개 이상의 패드의 총 표면적은 제1 센서 표면의 표면적의 50% 이상인 장치.
13. 터치 감응 장치를 제조하는 방법으로서,
    3개 이상의 센서 보드를 기판에 기계적으로 결합시키는 단계 - 상기 센서 보드 각각은 굽힘파를 측정할 수 있고 측정된 굽힘파를 나타내는 신호를 제공할 수 있는 적어도 압전 센서를 포함함 - ; 및
    3개 이상의 센서 보드를 전자 회로에 통신가능하게 결합시키는 단계 - 상기 전자 회로는 압전 센서로부터 신호를 수신하고 이들 신호에 기초하여 기판에 대해 행해진 접촉의 좌표를 나타내는 신호를 제공하도록 구성됨 - 를 포함하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 3개 이상의 센서 보드는 4개의 센서 보드인 방법.
15. 제14항에 있어서, 기계적으로 결합시키는 단계는 접착제를 사용하는 단계를 포함하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 통신가능하게 결합시키는 단계는 도체를 사용하여 전기적으로 결합시키는 단계를 포함하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 기판은 유리인 방법.
18. 제17항에 있어서,
    기판을 통해 디스플레이를 볼 수 있도록, 기판을 디스플레이 장치에 기계적으로 결합시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.

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