KR20180017000A - 개량된 터치 및 제스처 디코딩을 위한 센서 구조체 - Google Patents

개량된 터치 및 제스처 디코딩을 위한 센서 구조체 Download PDF

Info

Publication number
KR20180017000A
KR20180017000A KR1020177034208A KR20177034208A KR20180017000A KR 20180017000 A KR20180017000 A KR 20180017000A KR 1020177034208 A KR1020177034208 A KR 1020177034208A KR 20177034208 A KR20177034208 A KR 20177034208A KR 20180017000 A KR20180017000 A KR 20180017000A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrodes
touch
electrode
detection mode
touch detection
Prior art date
Application number
KR1020177034208A
Other languages
English (en)
Inventor
안드레아스 도르프너
Original Assignee
마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드 filed Critical 마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
Publication of KR20180017000A publication Critical patent/KR20180017000A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04164—Connections between sensors and controllers, e.g. routing lines between electrodes and connection pads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0448—Details of the electrode shape, e.g. for enhancing the detection of touches, for generating specific electric field shapes, for enhancing display quality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
    • G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
    • G06F3/04886—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures by partitioning the display area of the touch-screen or the surface of the digitising tablet into independently controllable areas, e.g. virtual keyboards or menus
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04101—2.5D-digitiser, i.e. digitiser detecting the X/Y position of the input means, finger or stylus, also when it does not touch, but is proximate to the digitiser's interaction surface and also measures the distance of the input means within a short range in the Z direction, possibly with a separate measurement setup
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/048—Indexing scheme relating to G06F3/048
    • G06F2203/04801—Cursor retrieval aid, i.e. visual aspect modification, blinking, colour changes, enlargement or other visual cues, for helping user do find the cursor in graphical user interfaces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Input From Keyboards Or The Like (AREA)
  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)

Abstract

정전용량형 터치 및 비-터치 검출용 센서 구조체는 송신 전극, 및 평가 유닛과 결합된 미리 정의된 수의 수신 전극들을 구비하고, 여기서 상기 평가 유닛은 비-터치 검출 모드 및 터치 검출 모드에서 작동하고, 상기 송신 전극은 근접 교류 전계를 생성하고, 비-터치 검출 모드에서, 상기 평가 유닛은 물체의 3차원 위치를 결정하기 위해 상기 수신 전극들로부터의 신호들을 평가하고, 터치 검출 모드에서, 미리 정의된 수의 전극들에 의해 정의된 표면 터치 검출 영역은 복수의 세그먼트들로 나뉘고, 각각의 세그먼트들 내에서, 미리 정의된 수의 전극들 중 적어도 2개의 전극들은 자신의 전극 표면적의 일부를 이용하여, 복수의 세그먼트들 각각에 대해 서로 다른 전극 표면적 비율이 형성되도록 기여한다.

Description

개량된 터치 및 제스처 디코딩을 위한 센서 구조체
이 출원은 2015년 6월 15일에 출원된 동일 출원인의 미국 가출원 제62/175,751호의 우선권을 주장하고, 상기 미국 가출원의 전체 내용은 모든 목적을 위해 본 발명에 참조함으로써 포함된다.
본 발명은 정전용량형 감지 시스템 및 이를 작동시키는 방법에 관한 것으로서, 특히 전계 효과를 이용하는 정전용량형 감지 시스템을 위한 전극 배열에 관한 것이다.
3차원 정전용량형 비접촉 검출 시스템은 준-정적 전계(quasi-static electric field)를 생성하며, 여기서 전계에 진입하는 물체에 의해 초래되는 상기 전계의 교란(disturbances)이 평가된다. 이 평가는 사용자의 손가락과 같은 물체의 3차원 위치를 결정 가능하게 하고, 미리 정의된 제스처들의 풀(pool of gestures)로부터의 제스처가 수행되었는지를 추가로 결정하기 위해 그 위치를 추적 가능하게 한다. 이러한 시스템은 3차원 터치리스 마우스(touchless mouse)로 작동하거나 터치를 필요로하지 않고 임의의 종류의 적절한 작동을 제어할 수 있다. 이 시스템은 일반적으로, 예를 들면, 전술한 바와 같이, 40-200kHz의 주파수를 갖는 정현파(sinusoidal wave) 또는 구형파(square wave) 신호와 같은 교류 신호를 수신하는 송신 전극(transmitting electrode)을 이용하여, 준-정적 교류 전계(quasi-static alternating electric field)를 생성한다. 예를 들면, 상호 또는 자기 정전용량 측정과는 달리, 측정 중에 송신 전극에는 발생기 신호(generator signal)가 영구적으로 공급되고, 전계가 영구적으로 유지되는 동안, 생성된 전계에서의 교란이 측정된다. 이 시스템은 단일 펄스, 그리고 단일 또는 다중 펄스에 의해 생성된 전압 및 센서 전극의 관련 전하 변화를 평가하지 않는데, 이것은 예를 들면, 정전용량형 전압 분배기(capacitive voltage divider) 또는 상호 또는 자기 정전용량 측정에 이용되는 충전 시간 측정 유닛과 같은 정전용량 측정 시스템에서 일반적이기 때문이다. 일부 실시예들에서, 복수의 수신 전극들은 예를 들면 평면 내에서 프레임 형상으로 송신 전극 위에(above) 배치되어 송신 전극에 의해 생성된 준-정적 전계를 평가하고, 수신된 신호들로부터 물체의 3차원 위치는 신호 처리를 통해 집적회로 디바이스 내에 재구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 동일한 전극들이 송수신용으로 사용되고, 또한 동일한 전계가 생성되는 동안 평가는 전계의 교란에 의해 초래된 각각의 송/수신 전극의 부하를 측정한다.
이러한 디바이스(device)의 예로는 이 적용의 양수인에 의해 제조된 MGC3130이라 알려진 "GestiCⓒ" 집적회로가 있다. 이 디바이스는, 예를 들면 대략 40-200kHz의 준-정적 교류 전계를 사용하여 3차원 터치리스 제스처 감지 및 추적에 이용될 수 있는, 매우 민감한 정전용량형 감지 기술이다.
프레임 기반 전극(frame based electrode) 구조와는 별도로 복수의 터치 위치들을 디코딩(decoding)할 필요가 있다. 예를 들면, 5개의 수신 전극들을 사용할 때 5를 초과하는 값으로 터치 위치의 수를 확장할 필요가 있다.
일 실시예에 따르면, 정전용량형 터치 및 비-터치 검출용 센서 구조체는 송신 전극, 및 평가 유닛과 결합된 미리 정의된 수의 수신 전극들을 포함할 수 있고, 상기 평가 유닛은 비-터치 검출 모드(non-touch detection mode) 및 터치 검출 모드(touch detection mode)에서 작동하고, 상기 송신 전극은 근접 교류 전계(alternating electric near field)를 생성하고, 비-터치 검출 모드에서, 상기 평가 유닛은 물체의 3차원 위치를 결정하기 위해 상기 수신 전극들로부터의 신호들을 평가하고, 터치 검출 모드에서, 미리 정의된 수의 전극들에 의해 정의된 표면 터치 검출 영역(surface touch detection area)은 복수의 세그먼트들(segments)로 나뉘고, 각각의 세그먼트들 내에서, 미리 정의된 수의 전극들 중 적어도 2개의 전극들은 자신의 전극 표면적의 일부를 이용하여, 복수의 세그먼트들 각각에 대해 서로 다른 전극 표면적 비율이 형성되도록 기여한다.
추가의 실시예에 따르면, 각각의 세그먼트는 가상 터치 버튼을 정의할 수 있고, 가상 터치 버튼들의 수는 전극들의 수보다 더 많다. 추가의 실시예에 따르면, 각각의 세그먼트는 2개의 기여 수신 전극들(contributing receiving electrodes)을 포함할 수 있다. 추가의 실시예에 따르면, 세그먼트 내의 2개의 기여 수신 전극들 각각의 전극 표면적은 제1 표면적과 제2 표면적으로부터 선택될 수 있고, 상기 제1 표면적은 상기 제2 표면적보다 더 크다. 추가의 실시예에 따르면, 미리 정의된 수의 전극들은 5개일 수 있고, 비-터치 검출 모드에서 5개의 모든 수신 전극들로부터의 신호들이 이용된다. 추가의 실시예에 따르면, 미리 정의된 수의 전극들은 4개일 수 있고, 비-터치 검출 모드에서 4개의 모든 수신 전극들로부터의 신호들이 이용된다. 추가의 실시예에 따르면, 센서 구조체는 비-터치 검출 모드에서 작동될 수 있고, 터치 표면에 대해 미리 정의된 임계 거리(threshold distance) 이하인 물체가 검출되면 터치 검출 모드로 자동으로 전환될 수 있다. 추가의 실시예에 따르면, 미리 정의된 수의 전극들은 인터리브 방식(interleaved fashion)으로 배치될 수 있고, 비-터치 제스처 검출 모드(non-touch gesture detection mode)에서 미리 정의된 수의 전극들 중 4개의 전극들은 프레임 형상 배열(frame-like arrangement)을 제공한다. 추가의 실시예에 따르면, 인터리브 센서들(interleaved sensors)은 프레임 형상 구조체를 형성할 수 있다. 추가의 실시예에 따르면, 가상 터치 버튼의 터치는 복수의 수신 전극들 중 2개의 기여 전극들에 의해 디코딩(decoding)될 수 있다. 추가의 실시예에 따르면, 2개의 기여 전극들은 각각의 수신 전극에 의해 수신된 신호들의 신호 강도에 의해 복수의 전극들로부터 선택될 수 있다. 추가의 실시예에 따르면, 미리 정의된 수의 수신 전극들은 5개일 수 있고, 5개의 수신 전극들은 상기 복수의 세그먼트들을 제공하기 위해 인터리브 방식으로 배치되고, 상기 세그먼트들은 표면 터치 검출 영역을 덮는 매트릭스(matrix)로 배치된다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 매트릭스는 5×4 세그먼트들을 제공할 수 있다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 매트릭스는 3×4 세그먼트들을 제공할 수 있고, 5개의 수신 전극들 중 2개는 추가의 슬라이더 기능을 제공한다. 추가의 실시예에 따르면, 수신 전극들 중 2개는 인터디지털 방식(interdigital fashion)으로 배치될 수 있고, 각각의 수신 전극은 복수의 핑거들을 구비하고, 각각의 전극의 핑거들의 폭은 슬라이더 기능을 제공하기 위해 가변된다. 추가의 실시예에 따르면, 각각의 수신 전극은 복수의 핑거들을 구비할 수 있고, 수신 전극들의 쌍들은 인접한 세그먼트들의 열을 형성하기 위해 선을 따라 인터디지털 방식으로 배치되고, 각각의 세그먼트는 가상 버튼을 정의한다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 선은 직선일 수 있다. 추가의 실시예에 따르면, 상기 선은 곡선일 수 있다. 추가의 실시예에 따르면, 비-터치 검출 모드에서의 손 움직임은 x 및 y 차원에서의 신호 패턴 디코딩을 위해 시간에 걸쳐서 적어도 2개의 신호 시프트 최대값(signal shift maxima)을 생성한다.
또 하나의 실시예에 따르면, 정전용량형 터치 및 비-터치 검출을 수행하는 방법은, 근접 교류 전계를 생성하기 위해 송신 전극에 교류 신호를 공급하는 단계, 및 비-터치 검출 모드 및 터치 검출 모드에서 미리 정의된 수의 수신 전극들과 결합된 평가 유닛을 작동시키는 단계를 포함하고, 비-터치 검출 모드에서, 상기 평가 유닛은 물체의 3차원 위치를 결정하기 위해 상기 수신 전극들로부터의 신호들을 평가하고, 터치 검출 모드에서, 미리 정의된 수의 수신 전극들에 의해 정의된 표면 터치 검출 영역은 복수의 세그먼트들로 나뉘고, 각각의 세그먼트들 내에서, 미리 정의된 수의 전극들 중 적어도 2개의 전극들은 자신의 전극 표면적의 일부를 이용하여 복수의 세그먼트들 각각에 대해 서로 다른 전극 표면적 비율이 형성되도록 기여하고, 상기 평가 유닛은 터치 위치를 결정하기 위해 미리 정의된 수의 수신 전극들 중 적어도 2개로부터의 신호들을 평가한다.
상기 방법의 추가의 실시예에 따르면, 각각의 세그먼트는 가상 터치 버튼을 정의할 수 있고, 가상 터치 버튼의 수는 전극들의 수보다 더 많다. 상기 방법의 추가의 실시예에 따르면, 각각의 세그먼트는 2개의 기여 수신 전극들을 포함할 수 있다. 상기 방법의 추가의 실시예에 따르면, 세그먼트 내의 2개의 기여 수신 전극들 각각의 전극 표면적은 제1 표면적과 제2 표면적으로부터 선택될 수 있고, 상기 제1 표면적은 상기 제2 표면적보다 더 크다. 상기 방법의 추가의 실시예에 따르면, 미리 정의된 수의 전극들은 5개일 수 있고, 비-터치 검출 모드에서 5개의 모든 수신 전극들로부터의 신호들이 이용된다. 상기 방법의 추가의 실시예에 따르면, 미리 정의된 수의 전극들은 4개일 수 있고, 비-터치 검출 모드에서 4개의 모든 수신 전극들로부터의 신호들이 이용된다. 상기 방법의 추가의 실시예에 따르면, 센서 구조체는 비-터치 검출 모드에서 작동될 수 있고, 터치 표면에 대해 미리 정의된 임계 거리 이하인 물체가 검출되면 터치 검출 모드로 자동으로 전환될 수 있다. 상기 방법의 추가의 실시예에 따르면, 미리 정의된 수의 전극들은 인터리브 방식으로 배치될 수 있고, 비-터치 제스처 검출 모드에서 미리 정의된 수의 전극들 중 4개의 전극들은 프레임 형상 배열을 제공한다. 상기 방법의 추가의 실시예에 따르면, 가상 터치 버튼의 터치는 복수의 수신 전극들 중 2개의 기여 전극들에 의해 디코딩될 수 있다. 상기 방법의 추가의 실시예에 따르면, 상기 2개의 기여 전극들은 각각의 수신 전극에 의해 수신된 신호들의 신호 강도에 의해 복수의 전극들로부터 선택될 수 있다. 상기 방법의 추가의 실시예에 따르면, 수신 전극들 중 2개는 인터디지털 방식으로 배치될 수 있고, 각각의 수신 전극은 복수의 핑거들을 구비하고, 각각의 전극의 핑거들의 폭은 가변되고, 상기 방법은 슬라이더 기능을 제공하기 위해 2개의 상기 수신 전극들로부터의 신호들을 평가하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법의 추가의 실시예에 따르면, 비-터치 검출 모드에서의 손 움직임은 x 및 y 차원에서의 신호 패턴 디코딩을 위해 시간에 걸쳐서 적어도 2개의 신호 시프트 최대값을 생성할 수 있다.
도 1은 관련된 신호 형태들뿐만 아니라 예시적인 전극 형상들 및 할당된 세그먼트들을 나타낸다.
도 2는 제1 실시예에 따른 전극 구조체를 나타낸다.
도 3은 제2 실시예에 따른 전극 구조체를 나타낸다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 전극 구조체를 이용한 디스플레이를 나타낸다.
도 5와 5a는 제3 실시예에 따른 전극 구조체를 나타낸다.
도 6은 제4 실시예에 따른 전극 구조체를 나타낸다.
도 7은 제5 실시예에 따른 전극 구조체를 나타낸다.
도 8은 제6 실시예에 따른 전극 구조체를 나타낸다.
산업용 디스플레이는 미리 정의된 터치 입력 및 3차원(3D) 제스처 검출 기능을 구비할 수 있다. 유사하게, 키패드는 이러한 추가 기능을 구비할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같은 3차원 제스처 시스템은 다양한 실시예들에 따른 개선된 터치 검출 기능을 또한 제공하도록 개량될 수 있다.
일부 실시예들은 다중 버튼 디코딩(multiple button decoding) 및 3D 제스처 인식(3D gesture recognition)을 위한 단일층의 인터리브 전극(single layer interleaved eletrode) 구조체를 포함한다. 이에 따라 인터리브 전극 구조체는 종래의 3D 제스처 검출 전극 배열체와 비교하여 유사한 구조체를 제공한다. 이러한 실시예들은 #D 제스처 검출 모드(비-터치 검출 모드) 및 터치 검출 모드에서 작동될 수 있으며, 여기서 임계값(threshold)은 두 모드들 사이에서 전환하기 위한 기준으로 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 불변 전극 배열체(unaltered electrode arrangement)가 사용될 수 있다. 어느 배열체에서도, 각각의 가상 버튼은 2개의 전극들의 그들의 신호 비율을 이용하여 디코딩될 것이다. 따라서, n개의 버튼들의 세트 내에서 가장 높은 신호 시프트(highest signal shift)을 나타내는 2개의 전극들이 디코딩을 위해 취해진다. 버튼 디코딩 이외에도, 3D 제스처 디코딩을 위한 의미있는 신호 패턴을 유지하기 위해 일반적인 전극 배치를 갖는 것이 중요하다. 이 일반적인 배치는, 예를 들면 도 2에 도시된 바와 같은 프레임 기반 구조이다. 비-터치 (3D) 검출 모드에서의 손 움직임은 미리 결정된 특정 제스처가 수행되었는지 여부를 결정하기 위해 평가되고 추적될 수 있는 x 및 y 차원에서의 신호 패턴 디코딩을 위해 시간에 걸쳐 적어도 2개의 신호 시프트 최대값들을 생성할 수 있다.
버튼 디코딩은 일반적으로 터치 센서로만 수행된다. 그러나, 다양한 실시예들에 따르면, 3D 제스처 시스템은 개선된 신호 처리 및 새로운 전극 구조에 의해 개량되어 독창적인 디코딩 기술을 갖는 이 기능을 또한 제공할 수 있다.
산업용 디스플레이 애플리케이션을 위한 일부 실시예들에 따른 저비용 솔루션은 미리 정의된 터치 위치들, 슬라이더들(sliders)을 일반적으로 지원하며, 또한 완전한 3D 제스처 세트(full 3D gesture set)의 검출을 제공할 수 있다. 키패드/버튼 애플리케이션을 위한 일부 실시예들에 따른 저비용 솔루션은 미리 정의된 터치 위치들, 슬라이더들 및 완전한 3D 제스처 세트를 지원한다.
다양한 실시예들에 따르면, 3D 제스처 검출 기능 및 복수의 터치 버튼들을 구비한 센서 배열체가 제공될 수 있다. 5개의 수신 전극들과 하나의 송신 전극을 이용한 실시예에 따르면, 이러한 디바이스는, 예를 들면 5개의 Rx 채널들을 갖는 20개의 위치들까지 단일 터치 디코딩을 제공하고, 그리고 (GestiCⓒ) 3D 제스처 인식을 제공한다. 실제의 인터페이스는 ITO-디스플레이 집적(ITO-Display integration)을 이용한 디스플레이 또는 PCB 상에 2층 솔루션(1층 Rx 구조, 1층 솔리드 Tx 구조)을 이용하여 제공될 수 있다. 콘트롤러는 기존 GestiCⓒ 단일 칩과 유사한 단일 칩 솔루션에 통합될 수 있다. 10" 디스플레이 구조의 경우, 예를 들면 20개의 버튼들이 도 3에 도시 된 바와 같이 구현될 수 있으며, 여기서 더 많은 버튼들도 가능하다. 또한, 이하에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 슬라이더 디코딩에 전용 전극이 제공될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 예를 들어 GestiCⓒ 집적회로와 같은 3D 검출 콘트롤러는 프레임 형상 전극들에 매핑된(mapped) 터치 위치들에 제한없이 터치 지원 기능을 구비할 수 있다. GestiCⓒ 시스템은, 예를 들면 3D 제스처 디코딩에 필요한 신호 패턴을 유지하면서 5개의 Rx 전극들이 이용 가능할 때, 5회 초과의 터치를 지원하도록 개량될 수 있다. 3D 제스처 검출을 위해 제공된 동일한 전극들이 사용되어 별도의 부품이 필요없는 특정 터치 검출 기능을 제공할 수 있다.
도 1은 3D 검출 시스템을 이용하여, 항상 2개의 Rx 전극들의 조합에 의해 터치 디코딩이 수행될 수 있음을 나타낸다. 디코딩은: 터치를 검출하고; (복수의 전극, 예를 들어 5개의 전극들 중) 가장 큰 신호 시프트를 갖는 2개의 전극들을 탐색하여 수행된다. 그리고 나서, 가상 터치 위치 디코딩을 위해 이 2개의 전극들의 신호 비율이 분석된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 센서 전극들(110, 120)에 의해 센서 필드(sensor field; 100)가 형성된다. 각각의 센서(110, 120)는 하나의 센서를 형성하기 위해 전기적으로 연결된 2개의 개별 센서 세그먼트들로 분할된다. 전극들의 형상은 두 전극의 센서 면적의 비율이 센서 필드의 각각의 서로 다른 영역에서 상이하도록 선택된다. 도 1에 도시된 예에서, 센서 필드는, 각각 센서 버튼을 형성할 수 있는 3개의 터치 검출 영역들(1, 2, 3)을 포함한다. 제1 터치 검출 영역(1)에서 제1 전극(110)은 상대적으로 작은 센서 면적을 분담하고 제2 전극(120)은 상대적으로 큰 면적을 분담하도록, 전극들(110, 120)이 형성된다. 제2 터치 검출 영역(2)에서 두 전극들은 동일한 전극 면적을 분담하고, 제3 터치 검출 영역(3)에서 제2 전극(120)은 상대적으로 작은 센서 면적을 분담하는 반면 제1 전극(110)은 상대적으로 큰 면적을 분담한다. 도 1의 상부는 제1 및 제2 센서 전극들(110, 120)로부터 수신될 수 있는 관련 신호들을 나타낸다.
도 1에 더 도시된 바와 같이, 어느 영역이 터치되었는지 또는 터치가 곧 수행될 것인지를 결정하기 위해 임계값이 사용될 수 있다. 제1 영역에서의 터치의 경우, 제2 전극만이 임계값을 넘는 신호를 생성한다. 제2 영역에서의 터치의 경우 두 전극들은 임계값을 넘는 신호를 생성하고, 제3 영역에서의 터치의 경우 제1 전극 (110)만이 임계값을 넘는 신호를 생성한다. 다른 터치 위치들을 구별하기 위해 다른 비율들이 사용될 수 있다.
도 2와 3에 도시된 바와 같이, 표준 GestiCⓒ 제스처 패턴 디코딩을 유지하기 위해 Rx 전극들(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4 및 Rx5)이 배열체 안에 배치된다. 따라서, 전극들(Rx1, Rx2, Rx3 및 Rx4)은 중심 전극(Rx5)을 둘러싸도록 배치된다. 도 2는 송신 전극에 의해 생성된 준-정적 교류 전계준-정적 교류 전계(quasi-static alternating electric field)를 이용한 제스처 검출 시스템을 위한 종래의 전극 배열체(200)를 도시한다. 전극들(Rx1 내지 Rx5)은 기판(210)의 상단측에 배치된다. 도 2는 또한 기판(210)의 하부측에 배치된 송신 전극(Tx)을 파선으로 나타낸다. 예를 들면, 전극들(Rx1 내지 Rx5)은 양면 인쇄회로기판의 구리층들에 의해 형성될 수 있다. 다층 인쇄회로기판이 또한 사용될 수 있고, 여기서 하부층은 차폐 기능을 제공하기 위해 접지 층(ground layer)으로 이용될 수 있으며, 송신 전극은 보드(board)의 내부 층 안에 형성될 수 있다.
상기한 배열체는 2개의 모드들로 작동될 수 있다. 제1 모드에서, 센서 배열체는 종래의 3차원 제스처 검출 디바이스로서 작동한다. 미리 정의된 임계 거리 이하의 접근이 검출되면, 디바이스는 제2 작동 모드로 전환할 수 있으며, 이 모드에서 복수의 가상 버튼들 중 어느 것이 터치되었는지를 결정하기 위해 다양한 전극들의 신호 비율이 이용되며, 여기서 각각의 가상 버튼은 센서 표면적과 관련이 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 센서의 표면은 점선으로 표시된 것처럼 9개의 세그먼트들로 나뉠 수 있다.
도 3은 기본적으로 종래의 전극 배열체와 유사한 구조를 제공하고 또한 전극들의 수보다 실질적으로 더 많은 터치 위치들의 디코딩을 가능하게 하는 전극 구조를 나타낸다. 도 2와 유사하게, 5개의 전극들(310, 320, 330, 340 및 350)이 하나의 평면 내에 배치된다. 3차원(3D) 검출 모드에서, 전극(310)은 전극(Rx4)과 동등하게, 전극(320)은 전극(Rx1)과 동등하게, 전극(340)은 전극(Rx2)과 동등하게, 전극(330)은 전극(Rx3)과 동등하게, 그리고 전극(350)은 전극(Rx5)과 동등하게 작동한다. 다시 도 1과 유사하게, 복수의 터치 검출 영역들(1 내지 20)은 각각 대체로 2개의 기여 전극들(contributing electrode)에 대한 상이한 비율의 전극 면적을 포함한다. 도 3의 하부는 20개의 터치 검출 영역들을 나타낸다. 이 그리드(grid)는 버튼 관련 구성을 시각화하기 위해 전극 구조체(300)와 중첩되어야 한다. 도 3은 또한 전극들(310 내지 350)이 배치된 기판의 하부측에 배치될 수 있는 송신 전극(360)을 파선으로 나타낸다. 송신 전극의 면적은 전극들(310 내지 350)에 의해 덮인 면적보다 더 크게 도 3에 도시되어 있다. 그러나, 이 면적은 실질적으로 동일하거나 더 작을 수 있다.
따라서, 다양한 실시예들에 따른 디코딩 기술을 사용하여, 센서 배열체는 일반적인 프레임 구조를 유지하고, 이에 따라 전극의 수보다 실질적으로 더 많은 복수의 터치 위치를 지원할 수 있다. 도 3의 실시예에서, 최대 20개 또는 그 이상의 터치 위치들이 단지 5개의 전극들을 이용하여 형성될 수 있다. 최대 20개의 위치들의 제한은 10' 디스플레이에서 양호한 수동 조작을 제공한다. 그러나, 디스플레이의 크기 및 실제 전극들의 수에 따라 더 많거나 적은 터치 위치가 실현될 수 있다.
도 4는 상기한 기능을 갖는 개별 디스플레이들의 예를 나타낸다. 도 4에 도시된 것과 같은 작은 디스플레이는 그 크기로 인해 제한된 수의 버튼들을 가질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 특정 전극 패턴은 또한 3D 제스처 디코딩 모드에서 여전히 양호한 신호 패턴들을 제공한다. 허공 제스처(free air gesture) 디코딩은 손이 센서 배열체를 가로지를 때 독특한 신호 패턴을 요구한다. 각각의 축에 대해, 2개의 서로 다른 전극들의 제1 편차(first derivation)에서 신호 시프트 또는 제로 크로싱(zero crossing)의 적어도 2개의 최대값을 얻기 위한 요건이 존재한다. 또한, 신호 패턴 인식을 위해 제2 편차(second derivation)가 이용될 수 있다. 전극 신호들의 제1/제2 편차에서의 신호 시프트 및/또는 변화의 차이는 시간에 걸쳐서 측정될 필요가 있다. 이것은 다양한 실시예들에서 기술된 전극 배치 및/또는 데이터 획득과 디코딩의 빠른 처리 능력에 의해 유지될 것이다. 각각의 축내의 2개보다 많은 전극들의 정보는 센서의 신뢰성을 증가시킬 것이다.
Rx 전극 배열체는 단일 층에 제한되지 않는다. 이 구조는 디코딩을 위한 2개의 서로 다른 밀도 레벨(density levels)에 제한되지 않는다. 이 구조는 또한 5개의 Rx 전극들에 제한되지 않으며, 터치 디코딩을 위한 복수의 전극들 중 단지 2개를 사용하는 것에 제한되지 않는다. 예를 들면, 도 2는 모서리 터치 검출 영역들이 3개의 기여 전극들을 이용한다는 것을 나타낸다.
또한, 이 구조는 예들에 도시된 전극 패턴에 제한되지 않는다. 도 3에 도시된 특정 인터리브 전극 구조는 위치에 따라 별개의(distinct) 신호 밀도 레벨을 제공하는 패턴을 형성한다. 따라서, 다양한 전극들은, 다양한 가상 버튼 구역들을 구별할 수 있게 그것들이 가상 버튼 구역들에서 서로 다른 면적 크기들을 분담하도록 형성된다. 전극 패턴은 구조에 따라 달라질 수 있으며, 인터리브 구조(interleaved design)의 피치(pitch)가 손가락 피치보다 크지 않기 때문에 작고 큰 손가락에 의한 터치는 기여 전극들(터치된 전극들), 예를 들면 도 3의 실시예에서의 5개의 전극들 중 2개 사이에 항상 동일하거나 유사한 비율을 초래한다. 도 3의 패턴으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 버튼 영역은 버튼 위치에 따라 센서 면적이 달라지는 2개의 수신 전극들에 할당된다.
예를 들면, 13개의 터치 버튼들과 1D 제스처들(좌측/우측, 우측/좌측 손 움직임, 근접)을 지원하는 1차원(1D) 전극 구조가 도 5에 도시되어 있다. 이 예에서, 6개의 인터리브 전극들(510, 520, 530, 540, 550 및 560)이 제공된다. 각각의 전극은 인터디지털(interdigital) 형상을 갖고, 여기서 손가락의 폭은 단일 차원, 여기서는 x-축을 따라 변한다. 그러나, 이러한 배열체는 y축을 따라 이루어지거나 원형으로 변형될 수 있다. 예를 들면, 도 5a는 도 5에 도시된 선형적인 배열체를 선(502)으로 나타낸다. 그러나, 동일한 배열체가 도 5a에 도시된 바와 같이 원형 단면(504)을 따르도록 변형될 수 있다. 1차원 전극 구조는 임의의 다른 가능한 1차원 선들로 변형될 수 있다.
각각의 전극들(510 내지 560)은 복수의 핑거들(fingers)을 포함한다. 도 5는 관련된 가상 버튼 영역들(1 내지 13)을 나타내고, 버튼 관련 구성을 시각화하기 위해 전극 구조체(500)와 중첩될 필요가 있다. 핑거들의 폭은 이 실시예에서 크고 작게 기본적으로 변하여 전극 쌍마다 3개의 조합들을 가능하게 한다. 그러나, 다른 비율이 적용될 수 있으며, 2개보다 많은 전극들이 가상 버튼을 결정하는데 사용될 수 있다. 도 5에는 송신 전극이 도시되어 있지 않다. 그러나, 도 3에 도시된 송신 전극에 대한 동일한 원리가 적용된다.
도 6은 하부에서 12개의 터치 버튼들 및 슬라이더 기능을 형성하는 전극 레이아웃(600)의 또 하나의 가능한 실시예를 도시한다. 이 배열체는 5개의 전극들(610, 620, 630, 640 및 650)을 이용한다. 3차원 제스처 검출 모드에서, 전극(610)은 도 2에 도시된 종래 배열체의 RX4로서 작동하고, 전극(620)은 Rx1과 유사하게 작동하고, 전극(630)은 Rx2와 유사하게 작동하고, 그리고 전극(640)은 Rx3과 유사하게 작동한다. 터치 검출 모드에서, 5개의 전극들 중 4개는 12개의 가상 버튼들(1 내지 12)을 형성하는데 사용되며, 여기서 4개의 전극들(610, 620, 630, 640) 중 2개는 항상 각각의 가상 버튼 영역들을 정의하는데 사용된다. 즉, 4개의 전극들(610, 620, 630 및 640) 중 2개는 항상 가상 버튼 필드(1 내지 12)에 기여하며, 여기서 전극 면적들의 상이한 비율은 전극들의 각각의 형상을 통해 형성된다.
다시, 도 6은 하부에 각각의 가상 버튼들과 슬라이더를 나타내며, 여기서 이 그리드는 관련 구성을 나타내기 위해 전극 구조체(600)와 중첩된다. 가상 버튼들을 포함하는 처음 3개의 열에 대해, 전극(620)은 각각의 가상 버튼 필드(1 내지 4)에 거의 동일한 전극 면적을 분담하는 반면, 전극들(610, 630)은 각각 필드(1,2 및 3,4)에 서로 다른 전극 면적들을 가지고 기여한다는 것을 알 수 있다. 제2 열에서, 전극들(610 및 630)은 각각 가상 필드들(5,6 및 7,8)에 거의 동일한 전극 영역을 분담하며, 전극(620)은 가상 필드들(5 및 8)에 기여하는 반면 전극(640)은 가상 필드들(6 및 7)에 기여한다. 제3 열에서, 전극들은, 전극(640)이 각각의 가상 필드들(9 내지 12)에 거의 동일한 전극 면적을 분담하는 반면, 전극들(610 및 630)이 각각 가상 필드들(9,10 및 11,12)에 상이한 전극 면적 크기를 분담하도록 형성된다.
또한, 전극(640)과 함께 제5 전극(650)은 전극 배열체의 하부에 슬라이더 기능을 제공한다. 이를 위해, 수평 슬라이더는 전극 구조체(600)의 하부에서 수평의 x 축을 따라 2개의 전극들(640 및 650) 사이에서 변하는 전극 면적 비율을 제공한다. 2개의 전극들(640 및 650)은 인터디지털(interdigital) 방식으로 배치되고, 여기서 전극들의 핑거들의 폭은 하나의 전극에 대해서는 작은 것으로부터 큰 것으로 변하고, 다른 하나의 전극에 대해서는 큰 것으로부터 작은 것으로 변한다.
요약하면, 이 실시예는 프레임과 유사한 방식으로 배치된, 3차원 검출을 위한 4개의 전극들(610 내지 640)을 제공한다. 추가의 전극(650)은 추가적인 슬라이더 기능을 제공하기 위해 N-전극과 서로 끼워진다. 도 6에는 송신 전극이 도시되어 있지 않다. 그러나, 도 3에 도시된 송신 전극에 대한 동일한 원리가 적용된다.
도 7은 전형적인 전화기 키보드와 유사하게 배치된 12개의 터치 버튼들을 형성하는 또 하나의 가능한 실시예를 나타낸다. 이 배열체는 6개의 전극들(720, 730, 740, 640, 750 및 760)을 사용한다. 3D 제스처 검출 모드에서, 전극(760)은 도 2에 도시된 종래 배열의 RX5 전극으로서 작동하고, 전극(730)은 Rx1과 유사하게 작동하고, 전극(740)은 Rx2와 유사하게 작동하고, 전극(750)은 Rx3과 유사하게 작동하고, 그리고 전극(720)은 Rx4와 유사하게 작동한다. 터치 검출 모드에서, 이 5개의 전극들은 12개의 가상 버튼들(0 내지 9, *, #)를 형성하는데 이용되고, 여기서 4개의 전극들(720, 730, 740, 750 및 760) 중 2개는 항상 각각의 가상 버튼 영역을 정의하는데 이용된다. 즉, 4개의 전극들(720, 730, 740, 750 및 760) 중 2개는 항상 가상 버튼 필드(0 내지 9, *, #)에 기여하며, 여기서 서로 다른 전극 면적 비율은 전극들의 각각의 형상들을 통해 형성된다.
도 7은 하부의 전극 배열체(700) 및 도 7의 상부의 각각의 가상 버튼들(710)을 나타내며, 여기서 이 그리드(710)는 다시 관련 구성을 나타내기 위해 전극 구조체(700) 위에 중첩되어야 한다. 각각의 가상 버튼에 대한 전극 면적의 기여는 다른 실시예들과 유사하며, 도 7에서 볼 수 있다.
도 8은 4개의 버튼들로 이루어진 2개의 그룹으로 배치된 8개의 터치 버튼들 및 2개의 그룹들 사이에 배치된 수직 슬라이더(815)를 형성하는 전극 레이아웃(800)의 또 하나의 가능한 실시예를 도시한다. 이러한 배열체는 단지 5개의 전극들(820, 730, 740, 640 및 750)만을 다시 이용한다. 3D 제스처 검출 모드에서, 전극(860)은 도 2에 도시된 종래 배열체의 RX5 전극으로서 작동하고, 전극(830)은 Rx1과 유사하게 작동하고, 전극(840)은 Rx2와 유사하게 작동하고, 전극(850)은 Rx3과 유사하게 작동하고, 그리고 전극(820)은 Rx4와 유사하게 작동한다. 터치 검출 모드에서, 5개의 전극들 중 4개는 2개의 그룹으로 배치된 8개의 가상 버튼들(1 내지 8)을 형성하는데 사용되며, 여기서 4개의 전극들(820, 830, 840 및 850) 중 2개는 항상 각각의 가상 버튼 영역을 정의하는데 사용된다. 즉, 4개의 전극들(820, 830, 840 및 850) 중 2개는 항상 가상 버튼 필드(1 내지 8)에 기여하며, 여기서 서로 다른 전극 면적 비율은 전극들의 각각의 형상을 통해 형성된다.
추가적으로, 전극들(830 및 850)과 함께 제5 전극(860)은 전극 배열체의 중심에서 수직 슬라이더 기능을 제공한다. 이를 위해, 수직 슬라이더는 전극 구조체(800)의 중심에서 수직인 y 축을 따라 2개 또는 3개의 전극들(830, 850, 860) 사이에서 변하는 전극 면적 비율을 제공한다. 전극(830 및 850)의 기여 세그먼트들은 삼각형의 형상을 가지며, 여기서 중심 전극(860)은 도 8에 도시된 바와 같이 전극들(830 및 850)의 기여 세그먼트들의 삼각형 배열체로부터 기인하는 틈을 채운다. 수직 핑거 위치에 따라 일반적으로 2개의 전극 세그먼트들이 기여한다. 그러나, 중심 위치에서, 3개의 전극들(830, 850 및 860) 모두가 기여할 수 있다.
도 8은 하부의 전극 배열체(800) 및 도 8의 상부의 각각의 가상 버튼들(810) 및 슬라이더(815)를 나타내며, 여기서 이 그리드(810)는 다시 관련 구조를 나타내기 위해 전극 구조체(800) 위에 중첩되어야 한다. 각각의 가상 버튼에 대한 전극 영역들의 기여는 다른 실시예들과 유사하며 도 8에서 볼 수 있다.
모든 전극들은 다양한 전극들을 더 잘 구별하기 위해 다양한 도면들에서 서로 다른 해칭을 사용하여 도시되어 있다. 그러나, 모든 전극들은 일반적으로, 예를 들면 인쇄회로기판의 층에 의해 형성된 완전히 채워진 중실의 평평한 모든 전극들로 간주된다. 따라서, 다양한 도면들에 도시된 외곽선들은 전극의 형상을 결정하고 충진 패턴은 단지 전극들을 구별하기 위해 사용된다. 그러나, 완전히 충진되는 대신에, 일부 또는 모든 전극들은 예를 들면 다양한 도면들에서 하나 또는 그 이상의 도시된 패턴들을 사용하여 각각의 그리드 또는 매시 패턴에 의해 형성될 수 있다.

Claims (31)

  1. 송신 전극, 및 평가 유닛과 결합된 미리 정의된 수의 수신 전극들을 포함하는 정전용량형 터치 및 비-터치 검출용 센서 구조체로서,
    상기 평가 유닛은 비-터치 검출 모드 및 터치 검출 모드에서 작동하고, 상기 송신 전극은 근접 교류 전계를 생성하고,
    비-터치 검출 모드에서, 상기 평가 유닛은 물체의 3차원 위치를 결정하기 위해 상기 수신 전극들로부터의 신호들을 평가하고,
    터치 검출 모드에서, 미리 정의된 수의 전극들에 의해 정의된 표면 터치 검출 영역은 복수의 세그먼트들로 나뉘고, 각각의 세그먼트들 내에서, 미리 정의된 수의 전극들 중 적어도 2개의 전극들은 자신의 전극 표면적의 일부를 이용하여, 복수의 세그먼트들 각각에 대해 서로 다른 전극 표면적 비율이 형성되도록 기여하는 정전용량형 터치 및 비-터치 검출용 센서 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 세그먼트는 가상 터치 버튼을 정의하고, 가상 터치 버튼들의 수는 전극들의 수보다 더 많은 센서 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 세그먼트는 2개의 기여 수신 전극들을 포함하는 센서 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    세그먼트 내의 2개의 기여 수신 전극들 각각의 전극 표면적은 제1 표면적과 제2 표면적으로부터 선택되고, 상기 제1 표면적은 상기 제2 표면적보다 더 큰 센서 구조체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 정의된 수의 전극들은 5개이고, 비-터치 검출 모드에서 5개의 모든 수신 전극들로부터의 신호들이 이용되는 센서 구조체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 정의된 수의 전극들은 4개이고, 비-터치 검출 모드에서 4개의 모든 수신 전극들로부터의 신호들이 이용되는 센서 구조체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 구조체는 비-터치 검출 모드에서 작동하고, 터치 표면에 대해 미리 정의된 임계 거리 이하인 물체가 검출되면 터치 검출 모드로 자동으로 전환되는 센서 구조체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 정의된 수의 전극들은 인터리브 방식으로 배치되고, 비-터치 제스처 검출 모드에서 미리 정의된 수의 전극들 중 4개의 전극들은 프레임 형상 배열을 제공하는 센서 구조체.
  9. 제8항에 있어서,
    인터리브 센서들은 프레임 형상 구조체를 형성하는 센서 구조체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    가상 터치 버튼의 터치는 복수의 수신 전극들 중 2개의 기여 전극들에 의해 디코딩되는 센서 구조체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 2개의 기여 전극들은 각각의 수신 전극에 의해 수신된 신호들의 신호 강도에 의해 복수의 전극들로부터 선택되는 센서 구조체.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 정의된 수의 수신 전극들은 5개이고, 상기 5개의 수신 전극들은 상기 복수의 세그먼트들을 제공하기 위해 인터리브 방식으로 배치되고, 상기 세그먼트들은 표면 터치 검출 영역을 덮는 매트릭스로 배치되는 센서 구조체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 매트릭스는 5×4 세그먼트들을 제공하는 센서 구조체.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 매트릭스는 3×4 세그먼트들을 제공하고, 상기 5개의 수신 전극들 중 2개는 추가의 슬라이더 기능을 제공하는 센서 구조체.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신 전극들 중 2개는 인터디지털 방식으로 배치되고, 각각의 수신 전극은 복수의 핑거들을 구비하고, 각각의 전극의 핑거들의 폭은 슬라이더 기능을 제공하기 위해 변하는 센서 구조체.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 수신 전극은 복수의 핑거들을 구비하고, 수신 전극들의 쌍들은 인접한 세그먼트들의 열을 형성하기 위해 선을 따라 인터디지털 방식으로 배치되고, 각각의 세그먼트는 가상 버튼을 정의하는 센서 구조체.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선은 직선인 센서 구조체.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선은 곡선인 센서 구조체.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    비-터치 검출 모드에서의 손 움직임은 x 및 y 차원에서의 신호 패턴 디코딩을 위해 시간에 걸쳐서 적어도 2개의 신호 시프트 최대값을 생성하는 센서 구조체.
  20. 근접 교류 전계를 생성하기 위해 송신 전극에 교류 신호를 공급하는 단계, 및 비-터치 검출 모드 및 터치 검출 모드에서 미리 정의된 수의 수신 전극들과 결합된 평가 유닛을 작동시키는 단계를 포함하는 정전용량형 터치 및 비-터치 검출을 수행하는 방법으로서,
    비-터치 검출 모드에서, 상기 평가 유닛은 물체의 3차원 위치를 결정하기 위해 상기 수신 전극들로부터의 신호들을 평가하고,
    터치 검출 모드에서, 미리 정의된 수의 수신 전극들에 의해 정의된 표면 터치 검출 영역은 복수의 세그먼트들로 나뉘고, 각각의 세그먼트들 내에서, 미리 정의된 수의 전극들 중 적어도 2개의 전극들은 자신의 전극 표면적의 일부를 이용하여, 복수의 세그먼트들 각각에 대해 서로 다른 전극 표면적 비율이 형성되도록 기여하고, 상기 평가 유닛은 터치 위치를 결정하기 위해 미리 정의된 수의 수신 전극들 중 적어도 2개로부터의 신호들을 평가하는 정전용량형 터치 및 비-터치 검출을 수행하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    각각의 세그먼트는 가상 터치 버튼을 정의하고, 가상 터치 버튼의 수는 전극들의 수보다 더 많은 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    각각의 세그먼트는 2개의 기여 수신 전극들을 포함하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    세그먼트 내의 2개의 기여 수신 전극들 각각의 전극 표면적은 제1 표면적과 제2 표면적으로부터 선택되고, 상기 제1 표면적은 상기 제2 표면적보다 더 큰 방법.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 정의된 수의 전극들은 5개이고, 비-터치 검출 모드에서 5개의 모든 수신 전극들로부터의 신호들이 이용되는 방법.
  25. 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 정의된 수의 전극들은 4개이고, 비-터치 검출 모드에서 4개의 모든 수신 전극들로부터의 신호들이 이용되는 방법.
  26. 제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 구조체는 비-터치 검출 모드에서 작동하고, 터치 표면에 대해 미리 정의된 임계 거리 이하인 물체가 검출되면 터치 검출 모드로 자동으로 전환되는 방법.
  27. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 정의된 수의 전극들은 인터리브 방식으로 배치되고, 비-터치 제스처 검출 모드에서 미리 정의된 수의 전극들 중 4개의 전극들은 프레임 형상 배열을 제공하는 방법.
  28. 제21항에 있어서,
    가상 터치 버튼의 터치는 복수의 수신 전극들 중 2개의 기여 전극들에 의해 디코딩되는 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 2개의 기여 전극들은 각각의 수신 전극에 의해 수신된 신호들의 신호 강도에 의해 복수의 전극들로부터 선택되는 방법.
  30. 제20항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신 전극들 중 2개는 인터디지털 방식으로 배치되고, 각각의 수신 전극은 복수의 핑거들을 구비하고, 각각의 전극의 핑거들의 폭은 가변되고,
    슬라이더 기능을 제공하기 위해 2개의 상기 수신 전극들로부터의 신호들을 평가하는 단계를 더 포함하는 방법.
  31. 제20항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    비-터치 검출 모드에서의 손 움직임은 x 및 y 차원에서의 신호 패턴 디코딩을 위해 시간에 걸쳐서 적어도 2개의 신호 시프트 최대값을 생성하는 방법.
KR1020177034208A 2015-06-15 2016-06-15 개량된 터치 및 제스처 디코딩을 위한 센서 구조체 KR20180017000A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562175751P 2015-06-15 2015-06-15
US62/175,751 2015-06-15
US15/182,340 2016-06-14
US15/182,340 US9946397B2 (en) 2015-06-15 2016-06-14 Sensor design for enhanced touch and gesture decoding
PCT/US2016/037484 WO2016205268A1 (en) 2015-06-15 2016-06-15 Sensor design for enhanced touch and gesture decoding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180017000A true KR20180017000A (ko) 2018-02-20

Family

ID=57517040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177034208A KR20180017000A (ko) 2015-06-15 2016-06-15 개량된 터치 및 제스처 디코딩을 위한 센서 구조체

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9946397B2 (ko)
EP (1) EP3308251A1 (ko)
JP (1) JP6761432B2 (ko)
KR (1) KR20180017000A (ko)
CN (1) CN107743610A (ko)
TW (1) TW201710835A (ko)
WO (1) WO2016205268A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10108292B2 (en) * 2015-04-22 2018-10-23 Microchip Technology Incorporated Capacitive sensor system with multiple transmit electrodes
US10444892B2 (en) * 2015-10-07 2019-10-15 Microchip Technology Incorporated Capacitance measurement device with reduced noise
US10394332B2 (en) * 2016-04-07 2019-08-27 Microchip Technology Germany Gmbh Sensor design for enhanced touch and gesture decoding
WO2018042720A1 (ja) * 2016-09-05 2018-03-08 アルプス電気株式会社 入力装置、要素データ構成方法及びプログラム
TWI654554B (zh) * 2017-03-31 2019-03-21 日商阿爾普士電氣股份有限公司 輸入裝置、要素資料構成方法及程式
JP6837150B2 (ja) * 2017-08-29 2021-03-03 アルプスアルパイン株式会社 入力装置
CN108768373A (zh) * 2018-07-03 2018-11-06 珠海进田电子科技有限公司 一种手势控制的新型线控器
WO2020056600A1 (zh) * 2018-09-18 2020-03-26 深圳市汇顶科技股份有限公司 触控组件、装置及触控方法
CN111158488A (zh) * 2019-12-31 2020-05-15 北京海益同展信息科技有限公司 一种手势控制装置、系统、手势识别方法及装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2428306B (en) * 2005-07-08 2007-09-26 Harald Philipp Two-dimensional capacitive position sensor
JP2009122969A (ja) * 2007-11-15 2009-06-04 Hitachi Displays Ltd 画面入力型画像表示装置
US8237453B2 (en) * 2009-07-24 2012-08-07 Synaptics Incorporated Capacitive sensing pattern
KR101639074B1 (ko) * 2009-07-31 2016-07-12 삼성전자주식회사 터치스크린을 이용한 문자 인식 및 문자 입력 장치 및 그 방법
US9916045B2 (en) * 2009-10-26 2018-03-13 Amtel Corporation Sense electrode design
DE102010007455B4 (de) * 2010-02-10 2024-06-27 Microchip Technology Germany Gmbh System und Verfahren zum berührungslosen Erfassen und Erkennen von Gesten in einem dreidimensionalen Raum
DE102011010919B4 (de) * 2010-02-10 2018-05-09 Microchip Technology Germany Gmbh System und Verfahren zur Generierung eines mit einer manuellen Eingabeoperation korrelierenden Signales
WO2013080638A1 (ja) * 2011-12-02 2013-06-06 シャープ株式会社 タッチパネル
US9342195B2 (en) 2012-03-12 2016-05-17 Microchip Technology Incorporated System and method to share electrodes between capacitive touch controller and gesture detection device
US9244572B2 (en) * 2012-05-04 2016-01-26 Blackberry Limited Electronic device including touch-sensitive display and method of detecting touches
US20140062945A1 (en) * 2012-08-21 2014-03-06 Cirque Corporation Method for increasing a scanning rate on a capacitance sensitive touch sensor having a single drive electrode
US9250753B2 (en) * 2013-01-07 2016-02-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Capacitive touch surface in close proximity to display
US9086770B2 (en) * 2013-04-15 2015-07-21 Atmel Corporation Touch sensor with high-density macro-feature design
KR102142855B1 (ko) * 2013-08-29 2020-08-31 미래나노텍(주) 터치스크린 패널용 배선 전극, 이를 이용한 터치스크린 패널 및 그 제조방법
TWI522876B (zh) * 2014-01-22 2016-02-21 Sitronix Technology Corp Drive circuit and its touch device and touch module and manufacturing method
US20150378498A1 (en) * 2014-06-30 2015-12-31 Synaptics Incorporated Hybrid capacitive sensor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP6761432B2 (ja) 2020-09-23
TW201710835A (zh) 2017-03-16
WO2016205268A1 (en) 2016-12-22
EP3308251A1 (en) 2018-04-18
US20160364074A1 (en) 2016-12-15
CN107743610A (zh) 2018-02-27
JP2018525708A (ja) 2018-09-06
US9946397B2 (en) 2018-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180017000A (ko) 개량된 터치 및 제스처 디코딩을 위한 센서 구조체
US10394332B2 (en) Sensor design for enhanced touch and gesture decoding
KR101526626B1 (ko) 2차원 터치 패널
US9389258B2 (en) SLIM sensor design with minimum tail effect
US8754662B1 (en) Flipped cell sensor pattern
TWI399688B (zh) 整合電磁式及電容感應輸入裝置
US20120154323A1 (en) Capacitive touch panel
US8912930B2 (en) Capacitive touch keyboard
JP6076866B2 (ja) 静電容量型の入力装置
US9829523B1 (en) Offset sensor pattern
WO2016026948A1 (en) Electrode arrangement for gesture detection and tracking
WO2015183461A1 (en) Single layer touchscreen with ground insertion
WO2014057253A1 (en) Touch sensors and touch sensing methods
JP7267916B2 (ja) 位置検出センサ、位置検出装置および情報処理システム
US9442616B2 (en) Touch screen, touch panel, and display device equipped therewith
KR102526461B1 (ko) 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 입력 장치