KR20150010718A - 링킹 트랙들의 배치를 가지는 용량성 검출을 위한 장치 및 이러한 장치를 구현하는 방법 - Google Patents

링킹 트랙들의 배치를 가지는 용량성 검출을 위한 장치 및 이러한 장치를 구현하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치에 관한 것으로서, 이 장치는 상기 검출 존 안에 전도성 투명 물질로부터 만들어지는 전극들을 가지는 표면, 전극들을 가지는 상기 표면에 연결되고 상기 억세스 존 안에 배치되는 전도성 연결 트랙들, 전극들을 가지는 상기 표면에 대한 가드로서 이용되는 상기 투명 존 안에 투명 물질로부터 만들어지는 제1전도성 표면을 포함한다.
상기 전도성 연결 트랙들은 이 전도성 연결 트랙들을 위한 제2 및 제3 가드들로서 이용되는 제2 및 제3 전도성 표면들 사이에 적어도 부분적으로 샌드위치되어 배치된다. 상기 장치는 또한 전극들을 가지는 상기 표면의 전극들에 상기 전도성 연결 트랙들을 연결하기 위해 전도성 물질로부터 만들어지는 링킹 트랙들을 포함하고, 이 링킹 트랙들은, 이 링킹 트랙들이 상기 검출 표면 상에 위치될 때 상기 전극들 사이에 위치되고, 이 링킹 트랙들이 상기 억세스 존 안에 위치될 때 상기 제2 및 제3 가드들 사이에 위치된다.

Description

링킹 트랙들의 배치를 가지는 용량성 검출을 위한 장치 및 이러한 장치를 구현하는 방법{DEVICE FOR CAPACITIVE DETECTION WITH ARRANGEMENT OF LINKING TRACKS, AND METHOD IMPLEMENTING SUCH A DEVICE}
본 발명은 물체와 전극들의 어레이 사이의 용량성 측정을 위한 장치에 관한 것이다. 이것은 특히 인간-기계 인터페이스 명령들을 위해 사용되는 3D 용량성 검출 및 2D 용량성 터치 표면들의 전반적인 분야에서 그 적용을 찾을 수 있다.
점점, 통신 및 작업을 위해 사용되는 장치들은 패드 또는 스크린과 같은 터치 명령 인터페이스를 이용한다. 예를 들어 휴대폰들, 스마트폰들, 전자 노트북들, PC, 마우스들, 터치 스크린들, 와이드스크린들 등이 언급될 수 있다.
많은 이러한 인터페이스들은 용량성 기술들을 이용한다. 이 터치 표면에는 명령을 수행하기 위해 검출될 물체와 전극들 사이에서 생성되는 커패시턴스들의 편차를 측정하는 것을 가능하게 해주는 전자적 수단에 링크되는 전도성 전극들이 구비된다.
현재 용량성 기술들은 가장 흔하게 행들 및 열들의 형태로 전도성 전극들의 2개 레이어들을 이용한다. 전자부품은 이러한 행들과 열들 사이에 존재하는 커플링 커패시턴스들을 측정한다. 손가락이 능동 표면에 매우 근접할 때, 손가락에 근접한 이러한 커플링 커패시턴스들이 변경되고 이에 따라 전자부품이 이 능동 표면의 평면에 있는 2D 위치(XY)를 찾을 수 있다.
이 기술은 유전체를 통해 손가락의 존재 및 위치를 검출하는 것이 가능하게 해준다. 이 기술은 하나 또는 그 이상의 손가락들의 민감한 표면의 평면(XY)의 그 위치에서 매우 높은 해상도를 획득하는 장점을 가진다. 그럼에도 불구하고 이 기술들은 물체에의 접촉을 검출하거나 또는 수 mm를 넘지 않는 매우 근접한 근방에서 검출이라는 단점을 가진다. 두꺼운 장갑(스키 장갑들, 오토바이 장갑들, 등)을 끼거나, 긴 손톱들을 가지거나, 또는 스타일러스를 이용해, 터치 명령들을 수행하는 것은 어렵다. 용량성 전극들의 낮은 민감도는 두꺼운 유전체를 통해 시작되는 명령을 허용하지 않는다.
스크린의 가능한 스크리닝 및 손의 종류(왼손 또는 오른손)를 추론하기 위해 휴대용 장치를 잡고 있는 손가락의 수 및 위치를 검출하는 것 또한 불가능하다.
검출될 물체와 전극들 사이에서 생성되는 절대 커패시턴스의 측정을 허용하는 보다 최근의 기술들 또한 존재한다. 이 기술은 자가-커패시턴스로 알려진 기술들과 유사하다. 예를 들어 특허 FR2756048: 부유 용량성 측정 브릿지(Floating capacitive measuring bridge), 특허 FR2893711: 부유 브릿지에 의한 용량성 측정 을 위한 방법 및 장치(Device and Method for Capacitive Measurement by a Floating Bridge), 또는 특허 FR2844349: 용량성 센서를 포함하는 근방 검출기 (Proximity Detector Comprising Capacitive Sensor)이 언급될 수 있다. 이 기술들은 매우 높은 해상도로 전극-물체 간 커패시턴스의 측정을 획득하고 예를 들어 수 cm 또는 심지어 10 cm 거리에서도 손가락을 검출하는 것을 가능하게 한다. 이 공간적 검출은 3 차원(XYZ)에서 발생하지만 터치는 평면(XY) 안에서 발생한다. 이 때 어떠한 종류의 두꺼운 유전체를 통해서든 또는 장갑을 끼고 명령을 시작하는 것이 가능하다.
그러므로 이 기술들은 최대 가능한 거리로부터 (터치 스크린의 주변 및 그 위) 능동 표면에 근접한 공간 내에서 물체(s)의 위치를 검출하는 것이 가능하기 위해 절대-커패시턴스 측정 전자부품을 이용하는 것에 의해 가능하다. 이상적으로는 용량성 전극들을 가지고 터치 스크린의 전체 표면을 커버하는 것이다. 이 전극들은 각각의 전극과 검출될 물체 또는 물체들 사이에서 생성되는 커패시턴스를 변환하기 위해 전자적 유닛에 링크된다.
이 커패시턴스들의 절대 측정을 수행하기 위해, 검출 존 외부에서, 즉 예를 들어 각각의 전극의 링킹 트랙에 의해 생성되는 것과 같이, 전극들과 전자 회로 사이, 전극들의 아래, 터치 스크린과 전자부품 사이의 리본 케이블들, 전자 회로의 입력, 등에서 나타날 것 같은 기생 커패시턴스들 모두를 제거하는 것이 필요하다.
이러한 기생 커패시턴스들의 많은 부분은 가드의 이용에 의해 억제될 수 있는데, 이 전위는 Roziere에 의한 특허 FR2756048에 기술된 바와 같은 전극들의 전위와 실질적으로 동일한 값을 가진다.
하지만, 먼 거리에서 어떤 부피에서의 검출은 그 표면 외부이지만 패널에 근접한 어떠한 물체의 검출에 단점을 가진다. 이것은 명령의 가능성들을 제한하거나 패널의 가시적인 표면을 감소시키거나 또는 의도치 않게 명령들을 시작시킬 수 있다.
이를 위해, 예를 들어 휴대용 장치를 잡고 있는 손의 손가락들의 끝단들과 같이 둘레의 물체 또는 물체들이 원하는 물체들로 검출되는 것을 방지하기 위해 터치 스크린의 전체 표면에 분명한 전기적 링크 없이 전극들이 구비되도록 제안될 수 있다.
해결책은 예를 들어 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 복합층 용량성 터치 스크린을 이용하는 것을 포함한다. 이 용량성 전극들은 검출될 물체의 일 측의 외부 표면 상에 증착되고 모든 링킹 트랙들은 하부 레이어 레벨로 전극들 아래에 위치된다. 이 트랙들은 전극들 층을 통해 금속화된 홀들을 이용해 전극들에 링크된다. 모든 트랙들은 전자부품에 연결되지만 연결에 도달하기까지 가드된다(가드 층은 링킹 트랙들 아래에 위치된다). 그러므로, 전극들은 특허 FR2756048에 설명된 바와 같이 예를 들어 부유-브릿지 유닛과 같은 전자적 유닛을 이용하는 것에 의해 트랙들을 가드한다.
하지만 전화, 스마트폰, GPS, 터치 스크린, 또는 이러한 종류의 터치 표면 및 스크린이 구비된 어떠한 장치에 이 기능이 결합되기 위한 어려움이 발생한다.
터치 스크린 아래에 위치되는 디스플레이에 의해 방출되는 광이 관통하도록 허용할 수 있도록 하기 위해서, 용량성 전극들의 표면들에는 투명 전극들이 구비되어야 한다. 일반적으로 전기적으로 전도성이 있는 전극들은 인듐 주석 산화물(ITO)로부터 만들어진다. 이 물질은 좋은 광학적 및 전기적 특성들을 가진다. 기술적 이유들 및 제조 프로세스 및 광학적 품질에 관련된 이유들 때문에, 금속화된 홀들을 이용하는 것이 가능하지 않고 또한 모든 용량성 전극들은 이 전극들과 같은 레이어 상에만 위치되는 투명 트랙을 이용하는 민감한 표면에서 외부 회로에 연결되어야 한다.
본 발명의 목적은 최소한의 오류로 하나 또는 그 이상의 물체들의 공간적 위치를 검출할 수 있는 용량성 터치 스크린을 획득하기 위해 원하지 않는 커패시턴스들 모두를 제거하기 위해 전극들로부터 용량성 전자부품까지의 링킹 트랙들의 배치의 최적화에 있다.
본 발명의 다른 목적은 용량성 검출 장치를 포함하는 휴대용 장치를 잡는 방식에 따라 새로운 기능들을 도입하는 데 있다.
본 발명의 목적은 물체 검출을 개선하기 위한 전극들의 새로운 형태 및/또는 배치에 있다.
상기의 목적들 중 적어도 하나는 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치로 달성될 수 있는데, 이 장치는 상기 검출 존 안에 전도성 투명 물질로부터 만들어지는 전극들을 가지는 표면; 전극들을 가지는 상기 표면에 연결되고 상기 억세스 존 안에 배치되는 전도성 연결 트랙들; 전극들을 가지는 상기 표면에 대한 가드로서 이용되는, 상기 투명 존 안에 투명 물질로부터 만들어지는 제1전도성 표면;을 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 전도성 연결 트랙들은 이 전도성 연결 트랙들을 위한 제2 및 제3 가드들로서 이용되는 제2 및 제3 전도성 표면들 사이에 적어도 부분적으로 샌드위치되어 배치된다. 게다가, 본 발명에 따른 장치는, 전극들을 가지는 상기 표면의 전극들에 상기 전도성 연결 트랙들을 연결하기 위해 전도성 물질로부터 만들어지는 링킹 트랙들을 포함하고; 하나의 링킹 트랙이 상기 검출 표면 상에서 적어도 하나의 전극에 접할 때, 이 링킹 트랙은 투명 물질로부터 만들어지고 적어도 2개의 전극들 사이에 위치된다.
바람직하게, 하나의 링킹 트랙이 상기 억세스 존 안에 위치될 때, 이 링킹 트랙은 상기 제2 및 제3 가드들 사이에 위치된다.
본 발명에 따른 장치를 이용하면, 커패시턴스 측정에 미치는 링킹 트랙들의 영향이 감소된다. 상기 검출 존에서, 상기 링킹 트랙들이 가장자리의 끝에 위치되지 않도록 주의하여, 이들은 모두 2개의 전극들 사이에 구현된다. 상기 억세스 존에서, 이 링킹 트랙들은 가드들 사이에 샌드위치되어 배치되는데, 즉 아래에 가드가 있고 다른 하나는 그 위에 있게 되고, 이 2개의 가드들은 바람직하게 동일한 전위를 가지고, 특히 그 사이에서 전기적 링크에 의해 동일한 전위를 가진다. 바람직하게 이들은 상기 제1 가드와 동일한 전위를 가지고, 특히 그 사이에서 전기적 링크를 통해 동일한 전위를 가진다. 그러므로, 상기 제2 및 제3 전도성 표면들 중 적어도 하나는 상기 제1 전도성 표면과 동일한 가드 전위에 있게 되는 것을 예상할 수 있다.
본 발명은 장치의 터치 스크린일 수 있는 검출 표면 근방에 있는 또는 이에 접촉(터치)되는 물체 또는 물체들의 위치 측정의 정확도(선형성 등)를 크게 개선시키는 것을 가능하게 해 준다.
민감성으로 정의된 검출 표면 상에 존재하는 상기 전극들 및 트랙들 만이 물체의 존재에 반응할 수 있다. 그러므로, 예를 들어 터치 스크린을 잡고 있는 손가락들과 같이, 원하는 않는 물체를 무시하면서, 터치 스크린의 미세조정을 수행하는 것이 더 용이하고 더 강건해진다.
하지만, 이 손가락들은 특히, 터치 스크린의 모서리들에 근접하게 위치되는, 후자가 엣지 이펙트에 민감하기 때문에, 전극들을 이용해 정확하게 검출될 수 있다. 그러므로, 민감한 표면 외부에서 물체 위치를 결정하는 것이 가능하다. 이로써, 손가락들 및 휴대용 장치(스마트폰, 리모트콘, 태블릿 등)을 잡고 있는 손(또는 다른 물체)의 위치가 검출될 수 있다. 불-투명 전극들은 또한 억세스 존 안에 배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 및 제3 전도성 표면들 중 하나는 상기 제1 전도성 표면의 연장이다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 가드들은 단일 표면을 구성할 수 있다. 상기 제1 가드는 투명 또는 불-투명 물질을 이용해 상기 억세스 존 아래로 확장될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 전극들 및 상기 가드들은 주석-도핑된 인듐 산화물(ITO)로부터 설계된다. 예를 들어 알루미늄-도핑된 아연 산화물(AZO) 또는 주선-도핑된 카드뮴 산화물과 같이, 광에 대하여 투명한 다른 물질들 또한 이용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 전극들은 예를 들어 사각, 삼각, 또는 오목한 형태와 같은, 다른 형태들을 가질 수 있다.
유리한 특성에 따르면, 상기 가드들은 부유-브릿지 기술에 기초하여 설계된다. 게다가, 상기 용량성 측정은 바람직하게 자가-커패시턴스 종류, 즉 전극과 측정 물체 사이에서 생성되는 커패시턴스의 측정이다.
본 발명의 유리한 특성에 따르면, 적어도 하나의 전극은 상기 장치의 일 측, 상기 검출 존 외부에 배치된다. 이로써 패널의 모서리 상에서의 검출은 스마트폰과 같은 휴대용 장치의 일 측 상에서 명령들을 수행하기 위해 제공될 수 있다. 이 전극은 가드로서 행동하는 상기 제3 전도성 표면 대신 배치될 수 있다.
예를 들어, 전화의 사운드 레벨은 검출 표면을 직접 사용할 필요 없이 전화의 일 측 상에서 엄지를 슬라이딩하는 것에 의해 조정될 수 있다. 이 장점은 전화의 일 측 상에 종종 존재하는 전자기계적인 버튼들을 대체하는 것이 가능하도록 해준다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기에서 정의된 바와 같은 인간-기계 인터페이스 장치를 포함하는 장비에 구현되는 방법이 제안된다. 본 발명에 따르면, 상기 장치의 모서리들 상에 배치되는 손가락들이 검출되고 상기 장치의 디스플레이 스크린 기능들은 상기 검출되는 손가락들의 배치에 따라 변형된다. 이것은 예를 들어 휴대용 장치를 잡고 있는 손가락들의 위치에 따라 디스플레이 아이콘들을 조직화하거나 잠그는 것이 가능하게 해 준다. 유리하게도, 하나 또는 그 이상의 손가락들은 명령을 수행하기 위해 민감한 표면 외부 및 터치 스크린의 모서리 상에서 명령을 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 손가락들의 수 및 위치는 상기 장비를 잡는 손의 종류를 식별하도록 결정될 수 있다. 이로써 상기 휴대용 장치를 잡는 왼손 또는 오른손이 식별될 수 있다. 이것은 특히 왼손 또는 오른손이 상기 장치를 잡고 있는지 여부에 따라 상기 장치의 디스플레이 스크린 상에서 소정의 명령들을 재위치시키는 것을 가능하게 해준다.
본 발명에 따르면, 상기 모서리들 상에서 손가락들의 검출 부재시, 상기 장비는 상기 민감한 표면의 일 측 상의 그 지지부 상에 배치되는지 여부를 식별하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 상기 장비 내로부터 명령들을 시작하기 위해 전극들을 가지는 상기 표면의 전극들을 이용해 상기 장치의 하나의 모서리가 물체의 움직임을 검출하기 위해 사용되는 것이 가능하다. 이러한 종류의 명령은 예를 들어 (볼륨의 조정 등) 장치의 모서리 상에 배치되는 전자기계적 버튼을 대체하는 가상 버튼에 대응할 수 있다. 예를 들어, 용량성 명령이 엄지 아래에 전극들을 가질 필요 없이 상기 모서리 상에서 엄지의 변위를 검출하는 것에 의해 생성됨이 예상될 수 있다. 이 실시예는 엣지 이펙트에 의한 검출에 대응한다.
본 발명의 다른 목적은 상기에서 설명된 바와 같은 인간-기계 인터페이스 장치 또는 상기에서 설명된 특성들에 한정되지 않지만 예를 들어 용량성 전극들을 이용해 상기 장치의 테두리 상에서 예를 들어 손가락들과 같은 물체들을 검출하는 것이 가능하도록 해주는 소프트웨어 및 하드웨어 수단을 포함하는 다른 인간-기계 인터페이스 장치로 달성된다.
이 장치는, 상기 장치의 상부 면의 모서리들 상에서 물체들을 검출하고, 특히 이것은 디스플레이 스크린을 시각화하는 것을 가능하게 해 주는 투명 부분을 포함하는 면일 수 있고; 특히 형태 인식 또는 다른 알고리즘을 이용해, 이 물체들의 정확한 위치를 식별하고; 검출될 물체들에 따라 디스플레이를 변경하도록 스크린 디스플레이 관리 어플리케이션을 명령하기 위해 구성되는 프로세서 유닛을 포함할 수 있다.
특히, 물체들이 상기 장치를 잡는 손가락들이고, 또한 상기 디스플레이 스크린이 아이콘들을 포함하면, 이 아이콘들은 상기 잡는 손가락들의 위치들에 따라 인식될 수 있다. 예를 들어 상기 손가락들에 의해 적어도 부분적으로 가려질 수 있는 아이콘들을 대체하는 것이 가능하다. 그러므로 소정의 아이콘들의 기능 및/또는 위치를 변경하는 것이 가능하다.
게다가 다른 손가락들을 구별하고 왼손 또는 오른손이 관련되는지 여부를 판단하기 위해 알고리즘을 구현하는 것이 가능하다. 또한 엄지를 식별하는 것이 가능하다. 이것은 손가락들의 위치, 이들의 형태(3차원 용량성 측정들은 특히 상기 물체들의 형태를 평가하는 것이 가능하다), 및 이들의 크기의 분석에 의해 수행될 수 있다. 이 프로세서 유닛은 일반적으로 휴대폰, 태블릿 등과 같은 전자적 장치 또는 상기 장치의 제어 소프트웨어 어플리케이션들 및 용량성 전자적 검출 회로에 연결되는 마이크로컨트롤러 및 마이크로프로세서일 수 있다.
본 발명의 다른 장점들 및 특징들은 전혀 한정하는 것이 아닌, 일 실시예의 상세한 설명, 및 첨부된 도면들의 검토로 명백해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 장치의 단면에서 본 상면도들이다.
도 2는 종래 기술에 따른 전극들을 가지는 표면의 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따른 끝단에서의 전극들을 따른 투명 트랙들을 가지는 전극들을 가지는 표면의 보다 상세한 도면이다.
도 4는 투명한 모서리 트랙들 없이 본 발명에 따른 터치 스크린의 도면이다.
도 5a는 본 발명에 따른 장치의 단면에서 본 도면이다.
도 5b는 본 발명에 따른 연결 트랙들로 전극들을 링크시키는 링킹 트랙들의 배치를 보여주는 단순화된 도면이다.
도 6은 억세스 존들 상에서 가드들을 가지는 본 발명에 따른 터치 스크린의 도면이다.
도 7은 억세스 존 전체 상에서 가드들을 가지는 본 발명에 따른 터치 스크린의 도면이다.
도 8은 억세스 존의 짧은 측 상에서 가드들을 가지는 본 발명에 따른 터치 스크린의 도면이다.
도 9 내지 도 12는 전극들의 서로 다른 기하적인 형태들을 보여주는 도면들이다.
일반적으로, 도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 장치(AP)를 보여준다. 이것은 "스마트폰" 타입의 전화 또는 터치 스크린이 구비된 태블릿 컴퓨터, 리모콘, 노트북 등일 수 있다. 이 장치(AP)는 특히 그 아래에 (편평한 또는 굽은) 전극들의 어레이가 위치되는 터치 부분인 검출 표면(SD)을 포함한다. 이 검출 표면(SD)은 상부 부분으로부터, 예를 들어 외부 유리(VE), 파편-방지 필름(FAD), 투명 본드(CT), 및 편광기(P), 주석-도핑된 인듐 산화물(ITO)과 같은 전도성 투명 물질로부터 만들어지는 전극들(E), 전극들을 위한 다른 유전체 또는 유리(PET)로부터 만들어지는 지지부(S), 주석-도핑된 인듐 산화물(ITO)과 같은 전도성 투명 물질로부터 만들어지는 레이어인 가드(G), 상기 외부 유리(VE)로부터 외부로부터 보여야 하는 디스플레이 스크린(EC)과 같은 투명 물질로부터 만들어지는 수 개의 레이어들을 포함한다.
그러므로 상기 전극들 및 상기 가드는 상기 검출 표면 아래에 있고 높은 저항성을 가지는 전도성 투명 물질로부터 만들어진다.
이 경우에 있어서 상기 검출 표면(SD)을 둘러싸는, 비-검출 표면(SND)은 또한 구별된다. 이 표면은 일반적으로 외부로부터 불투명하고 전극들을 가지지 않지만 금속으로부터 만들어지는 연결 트랙들(PT) 및 유연한 링크들(CF)을 가져서 낮은 저항성을 가지게 된다.
상기 억세스 존은 여기서 비-검출 표면에 대응되는 외부 패널과 스크린 사이에 어떤 존으로 정의될 수 있다.
도 2는 자가-커패시턴스 유닛으로 알려진, 절대 커패시턴스 전자적 측정 유닛(2)과 작동하는 투명 터치 스크린(1)의 종래의 구조를 보여준다. 유연한 시트(3)는 특히 종래 기술의 문헌들에 있는 바와 같은 절대 커패시턴스 측정을 수행하는 데 필요한 소프트웨어 및 하드웨어 수단과 결합되는 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서를 포함할 수 있는 전자적 측정 유닛에 터치 스크린(1)을 링크하기 위해 사용된다.
민감한 표면에는 이에 한정되지는 않지만 종종 사각 형태인 ITO 물질로부터 만들어지는 많은 투명 전극들(4)이 구비되어 있다. 각각의 전극(4)은 터치 스크린의 모서리 상에서 연결 트랙(5)에 링크된다. 터치 스크린의 모서리는 디스플레이 표면 외부에 있기 때문에, 상기 연결 트랙들(5)은 금속으로부터 만들어질 수 있지만 투명하지는 않다. 금속의 장점은 그 낮은 전기적 저항성에 있고, 이것은 (예를 들어 10 내지 20 ㎛ 폭의) 매우 크지 않은 긴 모서리 트랙들을 이용하는 것이 가능하게 해준다.
도 3은 모서리 상의 전극들을 링크하기 위한 투명 트랙들의 종래의 레이아웃의 일 예를 보여준다. 민감한 표면으로 알려진 투명 존(6)에서, 상기 전극들과 상기 연결 트랙들(5) 사이의 링킹 트랙들은 투명 트랙들이고, 억세스 존(터치 스크린 - 투명 존) 안의 연결 트랙들(5)은 금속으로부터 만들어진다.
이 도면은 소정의 투명 링킹 트랙들(7)이 상기 민감한 표면 하지만 상기 전극들 외부에 위치됨을 보여준다. 즉, 이 투명 트랙들은 일반적으로 불투명한 상기 억세스 존과 상기 검출 표면의 상단의 마지막 전극들 사이에 위치된다. 트랙들의 이 배치는 이러한 존들 안의 물체의 위치의 검출 오류를 증가시킨다. 사실 상기 민감한 표면의 물리적 모서리까지 전극들의 이용은 물체의 위치를 판단하기 위해 보다 효과적인 신호 프로세싱을 획득하는 것이 가능하게 해준다. 상기 민감한 표면의 모서리에 있는 링킹 트랙의 존재는 상기 신호 프로세싱을 복잡하게 하고 상기 물체의 검출의 정확도를 악화시키는 경향이 있다.
도 4는 본 발명에 따른 터치 스크린을 보여준다. 도 3의 이 투명 모서리 트랙들은 사라지고, 전극들의 2개의 행들 사이의 링킹 트랙들(8)로 내측으로 대체되었다. 그러므로, 마지막 행의 전극들은 전극들의 존 주위에서 상기 억세스 존과 경계를 이룬다.
도 5a는 도 1b와 동일한 요소들을 가지지만, 새로운 가드(G2)가 상기 연결 트랙들(PT) 위에 도입되어 이러한 연결 트랙들은 (도 1b의 가드(G)에 대응되는) 상기 가드(G1)과 동일한 가드 전위에 있는 상기 가드(G2) 사이에 샌드위치되어 배치되고 특히 서로 전기적으로 링크된다. 이 연결 트랙들(PT)은 유전체로 커버될 수 있고 금속 층(금속 가드) 또는 투명 전도성 ITO 층(투명 가드)은 상기 유연한 링크(CF)에 의해 가드 전위에 연결된다. 이로써 이 연결 트랙들(PT)은 전자부품에 의해 측정되는 원하지 않는 커패시턴스를 생성할 수 없다. 이들은 도 2 및 도 3의 예에서와 같이 터치 스크린의 모서리 상에서의 물체의 존재에 반응할 수 없다.
사실상, 상기 비-검출 표면에 대응하는 억세스 존 전체 상에, 2개의 가드들이 그 안에서 발견되는 모든 금속 및 투명 트랙들을 샌드위치하기 위해 제공된다. 그리고 상기 검출 표면에 대응하는, 상기 투명 존에는, 상기 전극들의 외부 모서리 상에 투명 트랙이 남아 있지 않다.
도 5a에서는 링킹 트랙들이 발견될 수 없다.
한편, 도 5b는 링킹 트랙들이 전극들을 가지는 표면 상에 배치되는 전극들(E)에 전도성이 있는 연결 트랙들(PT)을 링크하는 것을 가능하게 해주는 일 실시예를 보여준다. 상기 전극들은 투명하고 ITO 물질로부터 만들어진다.
상기 링킹 트랙들(PL)은 상기 검출 표면(SD)에 대응하는 검출 존에 있을 때 투명하다. 이들은 상기 억세스 존에서 금속으로부터 만들어질 수 있다. 상기 억세스 존에서, 상기 연결 트랙들(PT)은 접촉 없이 아래에 가드(G2)와 위에 가드(G3) 사이에 샌드위치되어 배치된다. 상기 가드들(G2, G3)은 바람직하게 금속으로부터 만들어지지만, 투명 ITO 물질로부터 만들어질 수 있다. 상기 가드(G2)는 상기 전극들(E)을 위해 제공되는 가드(G1)의 확장일 수 있다. 본 발명에 따르면, (적어도 하나의) 측정 전극(들)에 의해 (상기 연결 트랙들 위에 배치되는) 가드(G3)를 대체하는 것이 제안된다. 사실상, 모든 다른 것들과 마찬가지로 이 전극들은 그 아래에 위치되는 트랙들을 위한 가드로서 행동할 수 있다. 이 전극들은, 상기 장치의 일 측 상에 배치되고 모서리 검출, 즉 상기 장치의 모서리 상에 배치되는, 손가락들과 같은, 물체의 검출을 위해 주로 기능할 수 있다.
도 6은 2개의 가드들(G1, G2) 사이에 위치되는 금속 트랙들(5)을 가지는 상면도에서의 일반적인 해결책을 보여준다. 상기 모서리들 상의 어떤 트랙은 필요하지 않을 수 있다. 유리하게도, 상기 유연한 연결자들(CF)은 또한 G1과 G2 사이에 배치된다. 상기 투명 존(6) 안의 모든 투명 트랙들(8)은 전극들의 2개의 행들 사이에 위치된다.
본 발명에 따르면, 상기 장치가 왼손 또는 오른손 안에 잡혀 있는지 여부를 추론하기 위해, 예를 들어 상기 장치의 일 측 상에서 4개의 손가락들(적어도 2개의 손가락들) 및 타 측 상에서 엄지를 검출하는 것이 가능하다. 이것이 오른손 또는 왼손인지에 따라, 터치(아이콘들), 제스쳐 또는 호버링 명령들의 전부 또는 그 일부가 인간공학을 최적화하기 위해 재위치될 수 있다.
상기 장치를 잡고 있는 손의 엄지 반대의 버튼(아이콘)을 예를 들어, 교정하여 위치시키는 것이 가능하고, 다른 손으로 명령을 제공하기 위해 다른 4개의 손가락들에 너무 근접하거나 그 아래에 위치되는 아이콘들을 개방한다.
상기 장치를 잡고 있는 손가락들에 대하여 너무 불충분하게 배치되어 있는 것으로 간주되는 소정의 명령들 또한 비활성화시킬 수 있다.
상기 장치를 잡고 있는 손가락들로부터 가장 먼 존 또한 호버링을 위한 범위를 최적화하기 위해 발견될 수 있다. 이 후자 모드는 엣지 이펙트들에 매우 민감하고 모서리에 있는 손가락들은 호버링을 위한 범위를 크게 감소시킨다.
이러한 손가락들을 이용한 명령을 위한 가능성들을 더하기 위해 상기 장치를 잡고 있는 4개의 손가락들에 근접한 특정 명령들을 불러오는 것 또한 가능하다.
터치 스크린에 근접한 손가락들 또는 물체의 용량성 검출은 유리하게도 그 전위가 (수 fF까지 이르는) 매우 낮은 측정 커패시턴스들의 전극들과 실질적으로 같은 가드에 의해 스크린 측 상에서 보호되는 개별적인 전극들을 가지고 수행될 수 있고 원하지 않는 기생 누설 커패시턴스가 검출을 악화시킬 것이다.
전자제품은 각각의 전극-물체 간 카패시턴스를 측정하도록 각각의 전극을 관리한다. 검출되는 물체들은 전자제품의 지면 전위를 기준으로 한다.
전극들은 또한 근접한 물체의 검출의 가능성들을 증가시키기 위해 상기 휴대용 장치의 측면들 상에 배치될 수 있다.
상기 물체의 형태는 또한 손에 잡혀 있는 장치의 방향(전방 또는 후방)을 알도록 예를 들어 손과 같이, 검출될 수 있다.
표면이 매우 편평하고 물체가 그 측면들 상에서 검출되지 않으면, 상기 장치는 옷 종류의 주머니 안에 배치되거나 또는 테이블과 같은 편평한 표면 상에 배치되어 있는 것으로 추론될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 장치의 대략적인 전면도이다. 상기 가드(G2)는 투명한 표면(6) 전체 주위의 프레임인 것에 유의해야 한다. 상기 가드(G1)는, 도 6에 도시되어 있지 않지만, 금속 트랙들을 프레임하도록 상기 가드(G2)에 평행한 평면에 배치된다.
도 8은 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예를 보여준다. 이 예에 있어서, 전극들을 가지는 표면은 사각형의 짧은 측들 상에서 상기 표면으로부터 상기 억세스 존들(10, 11)까지 전극들을 링크하는 투명한 물질로부터 만들어지는 링킹 트랙들(9)을 위한 사각형이다. 상기 가드들(G1, G2)은 이 억세스 존들에 샌드위치되어 배치된다. 각각의 억세스 존에는, 가장 근접한 전극들로부터 기인하는 링킹 트랙들에 연결되는, 집적 회로(IC1, IC2)가 있다. 이 투명 표면과 상기 집적 회로들 사이의 트랙들은 금속으로부터 만들어질 수 있다.
이 해결책은 상기 장치를 잡기 위한 시간의 더 많은 부분에 사용되는 긴 측면들 상에 전도성 있는 연결 트랙들을 배치하는 것을 방지하는 것이 가능하도록 해준다. 이 장점은 수직 측면들 상에 긴 트랙들이 없을 수 있다는 데 있다. 하지만, 수 개의 전도성 연결 트랙들(12)이 수직 측면들 상에 사용되어 2개의 집적 회로들은 서로 통신할 수 있다. 하지만, 이 트랙들(12)은 가드될 필요가 없다. 상기 2개의 집적 회로들은 동일한 가드 전위를 사용할 수 있다. 이 집적 회로(IC2)는 그후 리본 케이블(CF)을 통해 프로세싱 유닛에 링크된다.
상기 전극들은 바람직하게도 터치 스크린의 민감한 표면을 가능한 한 많이 커버한다.
도 9 내지 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 전극들이 사각형보다 더 복잡한 형태를 가지는 것이 예상될 수 있다.
삼각형 또는 오목한 형태의 전극들의 사용은 그 수를 최대한 감소시키는 것을 가능하게 해주면서 동일한 검출 성능(정확도)를 유지할 수 있다. 사실상 물체의 위치에 대하여 각각의 전극의 기하구조를 변화시키는 것에 의해 측정 정보 항목을 추가하기 위해 삼각 형태들을 이용하는 것이 가능하다.
같이 끼워넣어진 인터리브된 오목한 형태의 전극들은 물체의 위치에 대하여 각각의 전극의 기하구조를 변화시키는 것에 의해 정보를 추가하거나 또는 한 전극으로부터 다른 전극까지 물체의 통과 동안 갑작스런 파열에 의한 오류를 감소시키는 것이 가능하도록 해줄 수 있다.
물론, 본 발명은 상기에서 설명되어진 예들에 한정되지 않고, 수많은 조정들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 이 예들에 만들어질 수 있다.

Claims (16)

  1. 상기 검출 존 안에 전도성 투명 물질로부터 만들어지는 전극들을 가지는 표면,
    전극들을 가지는 상기 표면에 연결되고 상기 억세스 존 안에 배치되는 전도성 연결 트랙들,
    전극들을 가지는 상기 표면에 대한 가드로서 이용되는, 상기 투명 존 안에 투명 물질로부터 만들어지는 제1전도성 표면을 포함하고,
    상기 전도성 연결 트랙들은 이 전도성 연결 트랙들을 위한 제2 및 제3 가드들로서 이용되는 제2 및 제3 전도성 표면들 사이에 적어도 부분적으로 샌드위치되어 배치되고, 전극들을 가지는 상기 표면의 전극들에 상기 전도성 연결 트랙들을 연결하기 위해 전도성 물질로부터 만들어지는 링킹 트랙들을 포함하고, 하나의 링킹 트랙이 검출 표면 상에서 적어도 하나의 전극에 접할 때, 이 링킹 트랙은 투명 물질로부터 만들어지고 적어도 2개의 전극들 사이에 위치되는, 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 하나의 링킹 트랙이 상기 억세스 존 안에 위치될 때, 이 링킹 트랙은 상기 제2 및 제3 가드들 사이에 위치되는, 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제2 및 제3 전도성 표면들 중 적어도 하나는 상기 제1 전도성 표면과 동일한 가드 전위를 가지는, 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 및 제3 전도성 표면들 중 하나는 상기 제1 전도성 표면의 연장인, 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 전극들 및 가드들은 주석-도핑된 인듐 산화물(ITO)으로부터 설계되는, 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 전극들은 사각 형태인, 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 전극들은 삼각 형태인, 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 전극들은 오목한 형태인, 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 가드들은 부유-브릿지 기술에 기초하여 설계되는, 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 용량성 측정은 자가-커패시턴스 종류인, 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 전극은 장치의 일 측, 상기 검출 존 외부에 배치되는, 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전극은 제3 전도성 표면 대신 배치되는, 투명 검출 존 및 억세스 존을 가지는 인간-기계 인터페이스 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 인간-기계 인터페이스 장치를 포함하는 장비에 구현되는 방법에 있어서,
    장치의 모서리들 상에 배치되는 손가락들이 검출되고, 장치의 디스플레이 스크린 기능들은 검출되는 손가락들의 배치에 따라 변형되는, 인간-기계 인터페이스 장치를 포함하는 장비에 구현되는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 손가락들의 수 및 위치는 장비를 잡는 손의 종류를 식별하기 위해 결정되는, 인간-기계 인터페이스 장치를 포함하는 장비에 구현되는 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 모서리들 상에서 손가락들의 검출 부재시, 장비가 민감한 표면의 일 측 상의 그 지지부 상에 배치되는지 여부가 식별되는, 인간-기계 인터페이스 장치를 포함하는 장비에 구현되는 방법.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 장비 내로부터 명령들을 시작하기 위해, 전극들을 가지는 표면의 전극들을 이용해 장치의 하나의 모서리가 물체의 움직임을 검출하기 위해 사용되는, 인간-기계 인터페이스 장치를 포함하는 장비에 구현되는 방법.
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