KR20140135708A - 가요성 코일을 사용하는 유도형 터치 센서 - Google Patents

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KR20140135708A
KR20140135708A KR1020147023114A KR20147023114A KR20140135708A KR 20140135708 A KR20140135708 A KR 20140135708A KR 1020147023114 A KR1020147023114 A KR 1020147023114A KR 20147023114 A KR20147023114 A KR 20147023114A KR 20140135708 A KR20140135708 A KR 20140135708A
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스티븐 비. 포터
댄 터머
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마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
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Abstract

유도형 터치 센서는 변형가능한 기판 안에 또는 변형가능한 기판에 배치된 인덕터들을 포함한다. 힘이 변형가능한 기판에 가해질 때, 상기 인덕터의 물리적인 형상이 변하고, 따라서 인덕터의 인덕턴스 값을 변화시킨다. 인덕턴스 값의 변화는 검출되어 유도형 터치 센서의 연관된 터치 키의 작동을 나타내기 위해 사용될 수 있다. 복수의 유도형 터치 센서들은 터치 패널을 형성하는데 사용될 수 있다.

Description

가요성 코일을 사용하는 유도형 터치 센서{INDUCTIVE TOUCH SENSOR USING A FLEXIBLE COIL}
본 발명은 유도형 터치 센서들에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 가요성 코일을 사용하는 유도형 터치 센서에 관한 것이다.
유도형 터치 센서 기술은 전기용량성 터치 센서 기술에 대한 대안으로서 사용될 수 있다. 현재 기술의 유도형 터치 센서들은 타깃(표면이 터치되거나 눌러진다), 스페이서(spacer) 및 유도 코일을 포함한다. 타깃이 작동될 때(예를 들면, 터치될 때), 코일 인덕턴스(inductance)는 값을 변화시킨다. 코일의 인덕턴스 값의 이러한 변화의 검출은 유도형 터치 센서의 작동을 나타낸다. 유도형 터치 패널은 복수의 전도유도형 터치 센서들을 포함하여 제조되며, 일반적으로 제품의 최종 조립에서 인쇄회로기판(PCB)상에 에칭 및 샌드위치 결합된 센서의 조립을 요구한다. 스페이서는 각각의 키 또는 버튼에 대해 하나씩인 유도 코일들을 포함하는 PCB와 각각의 키 또는 버튼에 대한 타깃들 사이에 배치되어야 한다. 현재의 제조 기술들은 PCB, 스페이서를 제조하고, PCB에 스페이서를 라미네이팅하며, 그 후에 타깃 패널에 PCB/스페이서 조립체를 장착하는 것으로 구성된다. 타깃과, 인덕턴스 값을 변화시킬 유도 코일의 사이에 타이트(tight)한 공차가 요구된다.
터치 패널에서 사용될 수 있는 유도형 터치 센서를 간단하고 저렴하게 제조할 수 있는 방법이 요구된다.
일 실시예에 따르면, 유도형 터치 센서는, 가요성 기판; 상기 가요성 기판과 기계적인 연통을 갖는 인덕터를 포함할 수 있으며, 상기 인덕터와 상기 가요성 기판은 제1 위치 및 제2 위치를 가지며, 상기 가요성 기판 및 상기 인덕터는 힘이 상기 가요성 기판 및 상기 인덕터에 가해질 때 상기 제2 위치에 위치되고, 상기 인덕터는 상기 제1 위치에 있을 때 제1 인덕턴스 값을 가지며, 상기 제2 위치에 있을 때 제2 인덕턴스 값을 가진다.
다른 실시예에 따르면, 상기 제1 인덕턴스 값은 상기 제2 인덕턴스 값보다 크다. 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 인덕턴스 값은 상기 제2 인덕턴스 값보다 작다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 가요성 기판은 힘이 상기 가요성 기판과 상기 인덕터에 가해지고 있는지 아닌지에 따라 상기 인덕터의 코일 턴(turn)들 간에 거리가 증가되고 감소되도록 하기 위해 내부에 구멍들을 가진다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 코일 턴들 사이의 상기 거리는 힘이 가해질 때 증가한다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 코일 턴들 사이의 상기 거리는 힘이 가해질 때 감소한다.
추가의 실시예에 따르면, 상기 가요성 기판 및 상기 인덕터는 힘이 상기 가요성 기판 및 상기 인덕터에 가해지지 않을 때 실질적으로 평평하고, 힘이 상기 가요성 기판 및 상기 인덕터에 가해질 때 오목하다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 가요성 기판 및 상기 인덕터는 힘이 상기 가요성 기판 및 상기 인덕터에 가해지지 않을 때 볼록하고, 힘이 상기 가요성 기판 및 상기 인덕터에 가해질 때 덜 볼록하다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 가요성 기판 및 상기 인덕터는 힘이 상기 가요성 기판 및 상기 인덕터에 가해지지 않을 때 볼록하고, 힘이 상기 가요성 기판 및 상기 인덕터에 가해질 때 실질적으로 평평하다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 인덕터는 상기 가요성 기판에 내장된다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 인덕터는 상기 가요성 기판과 경계를 공유하고 있다.
추가의 실시예에 따르면, 지지 기판 및, 상기 지지 기판과 상기 가요성 기판 사이의 리지 스페이서들(ridge spacers)이 추가되고, 상기 지지 기판, 리지 스페이서들 및 가요성 기판은 공동(cavity)을 형성한다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 공동은 가요성 물질로 충전된다.
추가의 실시예에 따르면, 상기 공동에 그리고 상기 지지 기판의 내부면에 전도성 접지판(ground plane)이 추가되며, 상기 전도성 접지판은 상기 제2 위치에 있을 때 인덕터의 상기 제2 인덕턴스 값에 영향을 준다.
추가의 실시예에 따르면, 상기 공동에 그리고 상기 지지 기판의 내부면에 자성재가 추가되며, 상기 자성재는 상기 제2 위치에 있을 때 인덕터의 상기 제2 인덕턴스 값에 영향을 준다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 자성재는 페라이트(ferrite) 및 분말상 철(powdered iron)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가의 실시예에 따르면, 전자 회로가 상기 인덕터의 인덕턴스 값 측정을 위해 상기 인덕터에 결합된다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 전자 회로는 혼합 신호 집적 회로 장치(mixed signal integrated circuit device)이다.
추가의 실시예에 따르면, 유도형 터치 센서 패널은, 하나의 매트릭스에 배열된 복수의 터치 키 영역들로 분할된 가요성 기판; 상기 가요성 기판과 기계적인 연통을 이루는 복수의 인덕터들; 지지 기판; 및 상기 지지 기판과 상기 복수의 터치 키 영역들의 각각과의 사이의 리지 스페이서들을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 인덕터들의 각각은 상기 복수의 터치 키 영역들의 각각과 연결되고, 상기 복수의 인덕터들 및 상기 복수의 터치 키 영역들 각각은 제1 위치 및 제2 위치를 가지며, 각각의 터치 키 영역 및 인덕터는 힘이 가해질 때 상기 제2 위치에 위치하고, 상기 인덕터는 상기 제1 위치에 있을 때 제1 인덕턴스 값을 가지고 상기 제2 위치에 있을 때 제2 인덕턴스 값을 가지며, 상기 지지 기판, 상기 리지 스페이서들 및 상기 복수의 터치 키 영역들은 복수의 공동들을 형성한다.
또 하나의 실시예에 따르면, 유도형 터치 센서는, 가요성 기판; 지지 기판; 상기 지지 기판과 상기 가요성 기판 사이의 리지 스페이서들; 코일 스프링을 포함하는 인덕터를 포함할 수 있으며, 상기 지지 기판, 상기 리지 스페이서들 및 상기 가요성 기판은 공동을 형성하고, 상기 인덕터의 제1 단부는 상기 가요성 기판과 기계 및 전기적인 연통을 이루고, 상기 인덕터의 제2 단부는 상기 지지 기판과 기계 및 전기적인 연통을 이루며, 상기 인덕터는 제1 위치에 있을 때 제1 인덕턴스 값을 갖고 제2 위치에 있을 때 제2 인덕턴스 값을 가지며, 그리고 상기 인덕터는 힘이 상기 가요성 기판에 가해질 때 상기 제2 위치에 위치한다.
본 발명에 따르면, 터치 패널에서 사용될 수 있는 유도형 터치 센서를 간단하고 저렴하게 제조할 수 있다.
본 발명은 첨부 도면들과 연계하여 쓰여진 이하의 설명을 참조하면 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 구체적인 실시예에 따른, 비활성화 및 활성화 상태들에 대한 유도형 터치 키의 나선형 코일로 형성된 인덕터의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 구체적인 실시예에 따른, 비활성화 및 활성화 상태들에 대한 유도형 터치 키의 나선형 코일로 형성된 인덕터의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 구체적인 실시예들에 따른, 도 1 또는 도 2에 도시된 유도형 터치 키의 인덕터의 개략적인 정면 절개도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 구체적인 실시예들에 따른, 도 1 또는 도 2에 도시된 유도형 터치 키의 인덕터의 개략적인 정면 절개도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른, 도 4에 도시된 인덕터 및 기판을 사용하는 유도형 터치 키의 개략적인 정면 절개도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 하나의 구체적인 실시예에 따른, 비활성화 및 활성화 상태들에 대한 유도형 터치 키의 스프링 코일로 형성된 인덕터의 개략적인 정면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 구체적인 실시예들에 따른, 도 6에 도시된 인덕터를 사용하는 유도형 터치 키의 개략적인 정면 절개도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 구체적인 실시예들에 따른, 키패드의 모든 키들에 대해 전형적인 유도형 감지 코일을 보여주는 유도형 터치 키패드의 개략적인 정면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 구체적인 실시예들에 따른, 도 8에 도시된 것과 같은 유도형 터치 키패드, 유도형 터치 아날로그 프론트 엔드 및 디지털 프로세서를 갖는 전자 장치의 개략적인 블록 선도를 도시한다.
본 발명은 다양한 변형들 및 대안의 형태들을 허용하지만, 그의 특정 예시의 실시예들이 도면들에 도시되었고 본 명세서에서 상세히 설명된다. 하지만, 그 특정 예시의 실시예들에 대한 설명은 본 발명을 여기에 개시된 특정 형태들로 한정하고자 하는 것이 아니고, 오히려 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 바와 같은 모든 변형들 및 균등물들을 포괄하는 것으로 이해하여야 할 것이다.
유도형 터치 센서는 변형가능한 기판 안에 또는 그 기판에 배치된 인덕터를 포함한다. 힘이 상기 변형가능한 기판에 가해질 때, 상기 인덕터의 물리적인 형상이 변하고 따라서 상기 인덕터의 인덕턴스 값을 변화시킨다. 인덕턴스 값의 변화는 검출되어 유도형 터치 센서의 연관된 터치 키의 작동을 나타내기 위해 이용될 수 있다. 복수의 유도형 터치 센서들이 터치 패널을 형성하는데 사용될 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 실시예에 대한 세부사항들이 개략적으로 도시되어 있다. 도면들에 있어서, 동일한 요소들은 동일한 번호들로 나타내고 유사한 요소들은 동일한 번호들에 다른 소문자 첨자를 붙여서 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 구체적인 실시예에 따른, 비활성화 및 활성화 상태들에 대한 유도형 터치 키의 나선형 코일로 형성된 인덕터의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 아래에 더욱 충분히 설명된 바와 같이, 비활성화 상태의 인덕터 코일(102a)이 보여지고 활성화 상태의 인덕터 코일(102b)이 보여진다. 인덕터 코일(102)은 변형가능한 기판(104)안에 또는 그 기판에 실질적으로 평평한 나선 형상으로 감겨진다(도 3 및 4 참조). 힘, 예를 들면 손가락 누름(finger push)이 인덕터 코일(102) 및 변형가능한 기판(104)에 가해질 경우, 전기전도성 인덕터 코일(102)의 턴들(turns)은 도 1의 (b)도면에 보여진 것처럼 더 멀리 떨어지게 될(분리될) 것이다. 변형가능한 기판(104)은, 2차원(X축 및 Y축)으로 변형되어 있는 것, 예를 들어 신장되어 있는 것을 보여준다. 또한 코일 턴들 사이의 거리를 더 증가시키기 위해 기판(104)이 3차원(Z축이 도 3 및 4에 보여진다)으로 신장된다. 코일 턴들 사이의 분리를 증대함으로써, 인덕터 코일(102)의 인덕턴스 값은 감소될 것이다. 인덕턴스 값의 이러한 변화가 측정되어 외부 힘, 예를 들면 손가락 누름에 의한 인덕터 코일(102)의 활성화를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 전기 연결부들(522 및 524)은 인덕터 코일의 인덕턴스 값을 측정하기 위한 전자 측정 회로들(도시되지 않음)에 인덕터 코일(102)을 결합하도록 구성된다. 코일 턴들의 분리를 용이하게 하기 위해 변형가능한 기판(104)에 슬롯들(slots)이 절개될 수 있음이 고려될 수 있고 또한 본 발명의 범주 내에 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 또 하나의 구체적인 실시예에 따른, 비활성화 및 활성화 상태들에 대한 유도형 터치 키의 나선형 코일로 형성된 인덕터의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 아래에 더욱 충분히 설명된 바와 같이, 비활성화 상태의 인덕터 코일(102a)이 보여지고, 활성화 상태의 인덕터 코일(102c)이 보여진다. 인덕터 코일(102)은 변형가능한 기판(204)안에 또는 그 기판에 실질적으로 평평한 나선 형상으로 감겨진다(도 3 및 4 참조). 힘, 예를 들면 손가락 누름이 인덕터 코일(102) 및 변형가능한 기판(204)에 가해질 경우, 전기전도성 인덕터 코일(102)의 턴들은 도 2의 (b)도면에 도시된 것처럼 더 멀리 떨어지게 될(분리될) 것이다. 변형가능한 기판(204)은, 1차원(X축)으로 변형되어 있는 것, 예를 들어 신장되어 있는 것을 보여준다. 또한 코일 턴들 사이의 거리를 더 증가시키기 위해 기판(104)이 3차원(Z축은 도 3 및 4에서 보여진다)으로 신장된다. 코일 턴들 사이의 분리를 증대함으로써, 인덕터 코일(102)의 인덕턴스 값은 감소될 것이다. 인덕턴스 값의 이러한 변화가 측정되어 외부 힘, 예를 들면 손가락 누름에 의한 인덕터 코일(102)의 활성화를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 코일 턴들의 분리를 용이하게 하기 위해 변형가능한 기판(104)에 슬롯들이 절개될 수 있음이 고려될 수 있고 또한 본 발명의 범주 내에 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 구체적인 실시예들에 따른, 도 1 또는 도 2에 도시된 유도형 터치 키의 인덕터의 개략적인 정면 절개도가 도시되어 있다. 인덕터 코일(102)이 가요성 기판(104)에 내장되어 있음을 보여준다. 기판(104)이 그의 면에 힘을 받지 않을 경우, 이때 기판의 변형은 없고, 코일(102a)의 턴들은 그들 사이에 거리 d1로 이격된다. 코일(102a) 구조는 제1 인덕턴스 값을 가질 것이다. 힘(306)이 기판(104)의 면에 가해질 경우, 기판의 변형이 발생하고, 코일(102b)의 턴들은 더 멀리 떨어지게 된다. (b)에 도시된 바와 같이, 코일(102b)의 턴들은 그들 사이에 거리 d2로 이격된다(여기서, d2>d1). 이제 코일(102b)은 제1 인덕턴스 값보다 작은 제2 인덕턴스 값을 갖는다. 이것은 전자 회로에 의해 쉽게 측정된다.
코일(102)이 기판(104)의 표면에 조립될 수 있고(경계를 공유함), 또는 코일(102)이 아무런 기판도 없이 조립될 수 있음이 고려될 수 있고 또한 본 발명의 범주 내에 있다. 코일(102)은 자기지지형(self supporting)일 수 있으며, 코일의 비활성화 형상으로 복귀하기 위하여 변형가능하게 탄성이 있을 수 있다. 코일(102)의 형상이 변하고 코일의 턴들 사이의 거리가 변한다면, 코일의 인덕턴스 값이 변할 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(104)은 그의 표면(면)에 힘(306)이 가해지지 않을 때는 일반적으로 평평하고, 힘(306)이 그의 표면에 가해질 때는 오목해진다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 구체적인 실시예들에 따른, 도 1 또는 2에 도시된 유도형 터치 키의 인덕터의 개략적인 정면 절개도가 도시되어 있다. 인덕터 코일(102)이 볼록한 곡선의 가요성 기판(204)에 내장되어 있음을 보여준다. 볼록한 곡선의 기판(204)이 그의 면에 힘을 받지 않을 경우, 이때 기판의 변형은 없고, 기판의 면은 볼록하게 유지되며, 코일(102a)의 턴들(310)은 그들 사이에 거리 d3으로 이격된다. 코일(102b) 구조는 제3 인덕턴스 값을 가질 것이다. 힘(306)이 기판(204)의 볼록한 면에 가해질 경우, 기판의 변형이 발생하고, 코일(102b)의 턴들(310)은 서로 더 가까워지게 된다. (b)에 도시된 바와 같이, 코일(102b)의 턴들(310)은 그들 사이에 거리 d4로 이격되며, 여기서 d3>d4이다. 이제, 코일(102b)은 제3 인덕턴스 값보다 큰 제4 인덕턴스 값을 갖는다. 이것은 전자 회로들에 의해 쉽게 측정된다.
코일(102)이 볼록한 기판(204)의 표면에 조립될 수 있고, 또는 코일(102)이 아무런 기판도 없이 조립될 수 있음이 고려될 수 있고 또한 본 발명의 범주 내에 있다. 코일(102)은 자기지지형일 수 있으며, 코일의 비활성화 형상으로 복귀하기 위하여 변형가능하게 탄성이 있을 수 있다. 코일(102)의 형상이 변하고 코일의 턴들 사이의 거리가 변한다면, 코일의 인덕턴스 값이 변할 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(204)은 그의 표면(면)에 힘(306)이 가해지지 않을 경우 일반적으로 볼록한 곡선형이고, 그의 표면(면)에 힘(306)이 가해질 경우 실질적으로 평평해질 수 있다(예를 들면, 덜 볼록한 곡선형). 도 4에 도시된 구조는 키패드 상에 융기된 촉각 터치 키들로 쉽게 구성된다(도 8 참조).
도 5를 참조하면, 본 발명의 구체적인 실시예에 따른, 도 4에 도시된 인덕터 및 기판을 사용하는 유도형 터치 키의 개략적인 정면 절개도가 도시되어 있다. 전체적으로 번호 ‘500’으로 표기된 유도형 터치 키는, 리지형 지지체들(ridged supports; 518 및 520)에 부착되는 볼록한 곡선의 가요성 기판(504)에 내장된 턴들(310)을 갖는 인덕터 코일(102)을 포함한다. 이 리지형 지지체들(518 및 520)은 지지 기판(512), 예를 들면 인쇄 회로기판(PCB)으로부터 기판(504)을 이격시키며, 지지 기판은 복수의 유도형 터치 키들(800)에 대해 공통일 수 있다(도 8 참조). 변형가능한 공간(508)은 볼록한 곡선의 가요성 기판(504)과 지지 기판(512) 사이에 배치된다. 변형가능한 공간(508)은 공기 또는 가스일 수 있고(비어있음), 또는 변형가능한 물질, 예를 들면, 발포물질, 실리콘 겔 등으로 채워질 수 있다.
선택적으로, 코일(102)의 인덕턴스 값에 영향을 끼치는 특성들을 갖는 자성재(510), 예를 들면 페라이트, 분말상 철 등이 공간(508)에 위치될 수 있다. 유도형 접지판(ground plane;514)은 지지 기판(512)의 면에 배치될 수 있으며, 예를 들어 인쇄회로기판 비어(printed circuit board via;516)를 통해 그라운드에 또는 전원 공통부(power source common;526)에 연결될 수 있다. 이 유도형 접지판(514)의 목적은, 코일(102)의 턴들(310)이 유도형 접지판에 가깝게 이동될 때 코일(102)의 인덕턴스 값에 영향을 주기(증가시키기) 위함이며, (b)도면은 힘(306)이 볼록한 곡선의 가요성 기판(504)의 면에 가해지는 것을 보여준다. 도 5의 (a)도면과 (b)도면을 비교하면, 힘(306)이 볼록한 곡선의 가요성 기판(504)의 면에 가해짐으로 인한 코일(102)의 턴들(310), 접지판(514), 및/또는 자성재(510) 사이의 간격의 변화가 지지 기판(512)에 대한 위치를 변화시키기 때문에, 상기 간격의 변화는 코일(102)의 인덕턴스 값에 영향을 끼친다는 것이 예기되며 또한 본 발명의 범주내에 있다. 전기 연결부(522 및 524)는 인덕터 코일의 인덕턴스 값을 측정하는 전자 측정 회로(도 9 참조)에 인덕터 코일(102)을 결합하기 위해 사용된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 하나의 구체적인 실시예에 따른, 비활성화 및 활성화 상태들에 대한 유도형 터치 키의 스프링 코일로 형성된 인덕터의 개략적인 정면도가 도시되어 있다. 아래에 더욱 충분히 설명된 바와 같이, 비활성화 상태의 인덕터 코일(702a)이 보여지고, 활성화 상태의 인덕터 코일(702b)이 보여진다. 인덕터 코일(702)은 변형가능한 스프링 형상으로 감겨있다. 힘(306), 예를 들면 손가락 누름이 인덕터 코일(702)에 가해질 경우, 전기전도성 인덕터 코일(702)의 턴들은 도 6의 (b)도면에 도시된 것처럼 서로 더 가까워질 것이다. 코일 턴들 사이의 분리를 감소시킴으로써, 인덕터 코일(702)의 인덕턴스 값은 증대될 것이다. 인덕턴스 값의 이러한 변화가 측정되어 외부 힘, 예를 들면 손가락 누름에 의해 인덕터 코일(702)의 활성화를 나타내기 위해 사용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 구체적인 실시예들에 따른, 도 6에 도시된 인덕터를 사용하는 유도형 터치 키의 개략적인 정면 절개도가 도시되어 있다. 전체적으로 번호 ‘700’으로 표기된 유도형 터치 키는 스프링 형상의 인덕터 코일(702), 리지형 지지체들(718 및 720)에 부착되는 볼록한 곡선의 가요성 기판(704)을 포함한다. 이 리지형 지지체들(718 및 720)은 지지 기판(712), 예를 들면 인쇄회로기판(PCB)으로부터 기판(704)을 이격시키며, 상기 지지 기판은 복수의 유도형 터치 키들(800)에 공통될 수 있다(도 8 참조). 변형가능한 공간(708)은 볼록한 곡선의 가요성 기판(704)과 지지 기판(712) 사이에 배치된다. 변형가능한 공간(708)은 공기 또는 가스일 수 있고(비어있음), 또는 변형가능한 물질, 예를 들면 발포물질, 실리콘 겔 등으로 채워질 수 있다.
유도형 접지판(714)은 지지 기판(712)의 면에 배치될 수 있으며, 예를 들어 인쇄회로기판 비어(716)를 통해 그라운드에 또는 전원 공통부(724)에 연결될 수 있다. 이 유도형 접지판(714)의 목적은 코일(702)의 일 단부를 연결하기 위한 것이며, 코일(702)의 타 단부는 볼록한 곡선의 가요성 기판(704)의 내부면에 배치된 가요성 전도체일 수 있는 전도체(722)와 연결된다. 도 7의 (a)도면과 (b)도면을 비교하면, 힘(306)이, 볼록한 곡선의 가요성 기판(704)의 면에 가해질 때 코일(702)은 압축되고, 그로 인해 코일의 인덕턴스 값이 증가된다. 전기 연결부들(722 및 724)은 인덕터 코일의 인덕턴스 값을 측정하는 전자 측정 회로들(도 9 참조)에 인덕터 코일(702)을 결합하는데 사용된다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 구체적인 실시예들에 따른, 키패드의 모든 키들에 대해 전형적인 유도형 감지 코일을 보여주는 유도형 터치 키패드의 개략적인 정면도가 도시되어 있다. 전체적으로 번호 ‘800’으로 표기된 키패드는 복수의 유도형 터치 센서들(802)을 포함하는 유도형 터치 센서 키들의 매트릭스(804)로 구성된다. 위에 더욱 충분히 설명된 바와 같이, 복수의 유도형 터치 센서들(802)의 각각에는, 힘(306)을 받을 때 변하는 인덕턴스 값을 갖는 코일(802)이 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 구체적인 실시예들에 따른, 도 8에 도시된 것과 같은 유도형 터치 키패드, 유도형 터치 아날로그 프론트 엔드 및 디지털 프로세서를 갖는 전자 장치의 개략적인 블록 선도가 도시되어 있다. 디지털 프로세서(950), 예를 들어 마이크로프로세서, 마이크로컴퓨터, 디지털 신호 처리장치(DSP), 특정용도용 집적회로(ASIC), 프로그램가능한 로직 어레이(PLA) 등은 유도형 터치 아날로그 프론트 엔드(AFE;952) 및 유도형 터치 센서 키들의 매트릭스(800), 예를 들면 푸시버튼들, 타깃들 등에 결합된다. 디지털 프로세서(950) 및 AFE(952)는 혼합 신호(아날로그 및 디지털 회로들) 집적 회로장치의 일부일 수 있다.
유도형 터치 AFE(952)는, 단일 저비용 집적 회로 장치와 결합하여, 예를 들어 관련 유도형 센서의 인덕턴스 값을 변화시키는 타깃 키를 눌러 구부림으로써, 유도형 센서들의 작동이 언제 있는지를 결정하는데 사용되는 모든 작동 기능들을 용이하게 한다. 유도형 터치 AFE(952)는 유도형 터치 센서 키들의 매트릭스(800)의 각 센서의 인덕턴스 값을 측정하고, 이 인덕턴스 값들을 디지털 프로세서(950)에 의해 디지털 값으로 판독되고 변환되는 각각의 아날로그 직류(dc) 전압들로 변환한다. 표준 아날로그 부품들이 개별 아날로그 프론트 엔드(AFE)를 만드는데 사용될 수 있고, 전자 회로 설계에서 통상적인 기술 및 본 발명의 이점을 갖는 사람들은 이러한 개별 AFE를 쉽게 설계할 수 있을 것임이 예측되며 본 발명의 범주 내에 있다.
디지털 프로세서(950)는 유도형 터치 AFE(952)에 기록 및 제어 기능들을 제공하고, 유도형 터치 AFE(952)의 아날로그 검전기(voltage detector) 출력을 판독하며, 그리고 유도형 터치 센서 키들의 매트릭스(800)의 각 키를 선택한다. 터치 센서 키들의 매트릭스(800) 중 한 키의 작동이 결정되면, 디지털 프로세서(950)는 내부에 프로그램된 대로 적절한 작동을 취할 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 특별히 도시되고 설명되고 정의되었지만, 이러한 참조는 본 발명의 한정을 의미하지 않고 이러한 한정이 추정되지도 않는다. 개시된 본 발명은 이 기술분야에 통상의 기술을 가지고 본 발명의 혜택을 갖는 사람들에게는 형태와 기능에 있어서 상당한 수정, 대체, 및 균등물들이 가능하다. 본 발명의 도시되고 설명된 실시예들은 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.

Claims (20)

  1. 유도형 터치 센서로서,
    가요성 기판;
    상기 가요성 기판과 기계적인 연통을 갖는 인덕터를 포함하고,
    상기 인덕터와 상기 가요성 기판은 제1 위치 및 제2 위치를 가지며, 상기 가요성 기판과 상기 인덕터는 힘이 상기 가요성 기판 및 상기 인덕터에 가해질 때 상기 제2 위치에 위치되고,
    상기 인덕터는, 상기 제1 위치에 있을 때 제1 인덕턴스 값을 가지며, 상기 제2 위치에 있을 때 제2 인덕턴스 값을 가지는 유도형 터치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 인덕턴스 값은 상기 제2 인덕턴스 값보다 큰 유도형 터치 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 인덕턴스 값은 상기 제2 인덕턴스 값보다 작은 유도형 터치 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 기판은, 힘이 상기 가요성 기판과 상기 인덕터에 가해지고 있는지 아닌지에 따라 상기 인덕터의 코일 턴들 사이의 거리가 증가되고 감소되도록 하기 위해 내부에 구멍들을 갖는 유도형 터치 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 코일 턴들 사이의 거리는 힘이 가해질 때 증가하는 유도형 터치 센서.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 코일 턴들 사이의 거리는 힘이 가해질 때 감소하는 유도형 터치 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 기판과 상기 인덕터는, 힘이 상기 가요성 기판과 상기 인덕터에 가해지지 않을 때 실질적으로 평평하고, 힘이 상기 가요성 기판과 상기 인덕터에 가해질 때 오목한 유도형 터치 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 기판과 상기 인덕터는, 힘이 상기 가요성 기판과 상기 인덕터에 가해지지 않을 때 볼록하고, 힘이 상기 가요성 기판과 상기 인덕터에 가해질 때 덜 볼록한 유도형 터치 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 기판과 상기 인덕터는, 힘이 상기 가요성 기판과 상기 인덕터에 가해지지 않을 때 볼록하고, 힘이 상기 가요성 기판과 상기 인덕터에 가해질 때 실질적으로 평평한 유도형 터치 센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 인덕터는 상기 가요성 기판에 내장되는 유도형 터치 센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 인덕터는 상기 가요성 기판과 경계를 공유하는 유도형 터치 센서.
  12. 제1항에 있어서,
    지지 기판; 및
    상기 지지 기판과 상기 가요성 기판 사이의 리지 스페이서들을 더 포함하고,
    상기 지지 기판, 리지 스페이서들 및 가요성 기판은 공동을 형성하는 유도형 터치 센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공동은 가요성 물질로 충전되는 유도형 터치 센서.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 공동에 그리고 상기 지지 기판의 내부면에 전도성 접지판을 더 포함하고, 상기 전도성 접지판은 상기 제2 위치에 있을 때 상기 인덕터의 상기 제2 인덕턴스 값에 영향을 주는 유도형 터치 센서.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 공동에 그리고 상기 지지 기판의 내부면에 자성재를 더 포함하고, 상기 자성재는 상기 제2 위치에 있을 때 상기 인덕터의 상기 제2 인덕턴스 값에 영향을 주는 유도형 터치 센서.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 자성재는 페라이트 및 분말상 철로 이루어진 군으로부터 선택되는 유도형 터치 센서.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 인덕터의 인덕턴스 값을 측정하기 위해 상기 인덕터에 결합된 전자 회로를 더 포함하는 유도형 터치 센서.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 전자 회로는 혼합 신호 집적 회로 장치인 유도형 터치 센서.
  19. 유도형 터치 센서 패널로서,
    하나의 매트릭스에 배열된 복수의 터치 키 영역들로 분할된 가요성 기판;
    상기 가요성 기판과 기계적인 연통을 이루는 복수의 인덕터들;
    지지 기판; 및
    상기 지지 기판과 상기 복수의 터치 키 영역들의 각각과의 사이의 리지 스페이서들을 포함하고,
    상기 복수의 인덕터들의 각각은 상기 복수의 터치 키 영역들의 각각과 연결되고, 상기 복수의 인덕터들 및 상기 복수의 터치 키 영역들 각각은 제1 위치 및 제2 위치를 가지며, 각각의 터치 키 영역 및 인덕터는 힘이 가해질 때 상기 제2 위치에 위치하고,
    상기 인덕터는, 상기 제1 위치에 있을 때 제1 인덕턴스 값을 가지고, 상기 제2 위치에 있을 때 제2 인덕턴스 값을 가지며,
    상기 지지 기판, 상기 리지 스페이서들 및 상기 복수의 터치 키 영역들은 복수의 공동들을 형성하는 유도형 터치 센서 패널.
  20. 유도형 터치 센서로서,
    가요성 기판;
    지지 기판;
    상기 지지 기판과 상기 가요성 기판 사이의 리지 스페이서들;
    코일 스프링을 포함하는 인덕터를 포함하고,
    상기 지지 기판, 리지 스페이서들 및 가요성 기판은 공동을 형성하고,
    상기 인덕터의 제1 단부는 상기 가요성 기판과 기계 및 전기적인 연통을 이루고, 상기 인덕터의 제2 단부는 상기 지지 기판과 기계 및 전기적인 연통을 이루며,
    상기 인덕터는, 제1 위치에 있을 때 제1 인덕턴스 값을 갖고, 제2 위치에 있을 때 제2 인덕턴스 값을 가지며, 그리고
    상기 인덕터는, 힘이 상기 가요성 기판에 가해질 때 상기 제2 위치에 위치하는 유도형 터치 센서.
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