KR20220007658A - 정전용량성 터치 및 압력 센서 - Google Patents

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토니 리아마타
세포 래데스매키
마리아 알름
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포르시오트 오와이
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Abstract

본 발명은 압력, 및 부근에서의 터치 및 존재 중 적어도 하나를 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법에서, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 전기 투과성 및 전도성 층(410), 제1 전극(301)을 포함하는 전극 층(300), 및 전기적으로 투과성 및 전도성 층(410)과 전극 층(300) 중간에 배열되는 제1 절연 층(210)을 포함하며, 압축가능하고 그리고 전극 층(300)과 전기 전도성 층(410, 400) 중간에 배열되는 절연 층(210, 220)을 포함하거나 더 포함하는 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)가 사용된다. 본 방법은, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 사용하여 제1 전극(301)의 제1 커패시턴스를 나타내는 제1 값(v1)을 측정하는 단계, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 사용하여 제1 전극(301)의 제2 커패시턴스를 나타내는 제2 값(v2)을 측정하는 단계, 및 제1 값(v1)이 최대 제1 임계값(thf)과 동일하고 그리고 적어도 제2 임계값(tht)과 동일한 것 그리고 제2 값(v2)이 제1 임계값(thf)보다 더 큰 것을 결정하는 단계를 포함한다. 배열체(100)는 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110) 및 본 방법을 수행하도록 구성되는 전자 배열체(120)를 포함한다. 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터(520) 상에서 실행될 때 컴퓨터(520)가 본 방법을 수행하는 것을 유발시키도록 구성된다.

Description

정전용량성 터치 및 압력 센서
본 발명은 터치 및 압력을 감지하기 위한 센서들에 관한 것이다. 본 발명은 촉각 센서들에 관한 것이다. 본 발명은 압력 센서들에 관한 것이다. 본 발명은 터치 및 압력을 감지하기 위한 정전용량성 센서들에 관한 것이다. 본 발명은 터치 및 압력을 용량적으로 측정하기 위한 방법들에 관한 것이다. 본 발명은 터치 및 압력을 측정하는 것과 연관되어 사용되는 컴퓨터 프로그램들에 관한 것이다.
많은 사용자 인터페이스들은 압력이 없는 터치 및 압력을 별도로 감지하는 것을 요구한다. 예를 들어, 사용자는 표면 상에서 사용자의 손가락을 움직일 수 있으며, 이에 의해 표면과의 터치는 손가락의 위치를 나타낸다. 이러한 종류의 터치는 실질적으로 표면을 가압하지 않고 이루어진다. 게다가, 선택을 하기 위해, 사용자는 예컨대 사용자의 손가락에 의해 표면을 가압할 수 있다. 이는 표면 상으로 가해지는 압력을 암시한다. 게다가, 측정된 신호로부터, 단지 터치와 가압의 발생들은 분리가능할 수 있어야 한다. 더 바람직하게는, 적용된 압력은 적어도 약간의 정확도로, 즉 압력 또는 없는 이진 적용보다 더 양호한 정확도로 측정가능할 수 있어야 한다. 압력을 측정하기 위한 정전용량성 센서는 예컨대 출원인의 국제 공보 WO 2018/011464로부터 공지되어 있다.
종종, 터치와 압력 둘 모두를 측정하기 위한 센서는 복잡하며, 이에 의해 이러한 센서는 또한 값비싸다. 실제로, 이러한 센서들의 복잡성은 이들의 광범위한 적용가능성에 대한 방해이다.
이러한 이유들로, 본 출원의 목적은 터치와 압력 둘 모두를 감지하기 위한 간단한 센서 배열체를 제시하는 것이다. 보다 구체적으로, 시간의 제1 순간에서, 실질적으로 압력의 가함 없이 터치를 감지하고 그리고 시간의 제2 순간에서, 압력의 가함을 감지하기 위한 간단한 센서 배열체를 제시하는 것이다. 센서 배열체의 작동 원리는 정전용량성(capacitive)이다.
본 발명의 요지로서, 제1 전극 및 전기 투과성 및 전도성 층을 포함하는 전극 층을 포함하는 정전용량성 층형성된 센서 구조체의 사용이다. 터치 및 압력은 주변들에 대한 제1 전극의 커패시턴스들로부터 결정될 수 있다. 특히 층의 투과율과 관련된 전기 투과성 및 전도성 층의 제1 목적은, 전기장을 전기 투과성 및 전도성 층을 통해 통과시켜, 전기 투과성 및 전도성 층의 제1 측면 상에 위치되는 제1 전극에 의해 전기 투과성 및 전도성 층의 반대편의 제2 측면 상에 위치되는 물체를 용량적으로 감지하는 것이다. 특히, 층의 전도도와 관련된 전기 투과성 및 전도성 층의 제2 목적은, 전극과 전기 투과성 및 전도성 층 자체 중간에 커패시턴스를 형성하는 것이다. 정전용량성 층형성된 센서 구조체가 이러한 측정들을 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 전자 배열체는 터치(또는 부근에서의 존재)를 나타내는 제1 전극의 커패시턴스 및 압력을 나타내는 제1 전극의 다른 커패시턴스를 측정하도록 구성될 수 있다.
목적을 위한 덜 복잡한 센서 배열체들은 출원된 바와 같은 본 출원의 독립적인 제1 항에 제시된다. 이러한 센서 배열체는 제1 항에서 상술된 바와 같은 정전용량성 층형성된 센서 구조체를 포함한다. 게다가, 이러한 정전용량성 층형성된 센서 구조체는 독립적인 방법 제13 항 또는 출원된 바와 같은 출원에서 상술된 바와 같이 터치 및 압력 둘 모두를 측정하는데 사용될 수 있다. 게다가, 본 방법은 컴퓨터 상에서 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써 컴퓨터 상에서 실행될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 출원된 바와 같은 출원의 제16 항에 상술된다.
도 1a 내지 도 1d는 터치 및 압력을 용량적으로 검출하기 위한 배열체들을 측면도들로 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 터치 및 압력을 용량적으로 검출하기 위한 배열체들을 측면도들로 도시한다.
도 3d의 a 및 도 3의 b는 2개의 센서들의 전극 구성들을 평면도로 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 정전용량성 층형성된 센서 구조체에 의해 터치가 어떻게 감지되는지를 측면도들로 도시한다.
도 4c 및 도 4d는 정전용량성 층형성된 센서 구조체에 의해 압력이 어떻게 감지되는지를 측면도들로 도시한다.
도 4e 및 도 4f는 터치 및 압력의 부재가 정전용량성 층형성된 센서 구조체에 의해 어떻게 감지되는지를 측면도들로 도시한다.
도 4g 및 도 4h는 적절한 제1 임계값이 어떻게 선택될 수 있지를 측면도들로 도시한다.
도 5a는 터치 및 압력을 용량적으로 검출하기 위한 배열체를 측면도로 도시한다.
도 5b는 터치 및 압력을 용량적으로 검출하기 위한 배열체를 측면도를 도시한다.
도 6은 터치 및 압력을 용량적으로 검출하기 위한 배열체를 측면도로 도시한다.
도 7a 내지 도 7f는 정전용량성 층형성된 센서 구조체의 전기 투과성 및 전도성 층들을 평면도들로 도시한다.
도 8a는 물체가 정전용량성 층형성된 센서 구조체에 터치하고 있지 않더라도, 물체가 정전용량성 층형성된 센서 구조체에 의해 관찰가능한 상황을 예시한다.
도 8b는 물체가 정전용량성 층형성된 센서 구조체에 의해 관찰가능하지 않는 상황을 예시한다.
도면들에서, 방향(Sz)은 정전용량성 층형성된 센서 구조체의 두께 방향을 나타낸다. 방향들(Sx 및 Sy)은 서로에 대해 그리고 Sz에 대해 수직이다.
도 1a는 제1 시간에서 터치 및 제2 시간에서 압력을 용량적으로 검출하기 위한 배열체(100)를 측면도로 도시한다. 배열체(100)는 (도 1a의 좌측 상의) 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110) 및 (도 1a의 우측 상의) 전자 배열체(120)를 포함한다. 전자 배열체(120)는 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 사용함으로써 제1 시간에 터치 및 제2 시간에 압력을 용량적으로 검출하도록 구성된다.
정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 제1 전극(301) 및 제1 전극(301)에 부착되는 제1 와이어(351)를 포함하는 전극 층(300)을 포함한다. 터치 또는 압력을 측정하기 위해, 제1 전극(301)의 커패시턴스가 측정된다. 제1 전극(301)의 커패시턴스는 주변들에 대해, 예컨대, 적어도 전기 투과성 및 전도성 층(410)에 대해 측정된다. 제1 와이어(351)는 제1 전극을 측정 전자장치, 예컨대 전자 배열체(120)에 연결시킨다. 전극 층(300)은 제1 전극(301) 및 제1 와이어(351)가 인쇄되었을 수 있는 기판(390)(도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 2b 참조)을 포함할 수 있다. 대안예에서, 제1 전극(301)은 (도 1c에서와 같이) 제1 절연 층(210) 또는 제2 절연 층(220)(도 2c 참조) 상으로 (예컨대, 인쇄함으로써) 배열될 수 있다. 따라서, 제1 전극(301) 및 제1 와이어(351)는 전극 층(300)을 구성할 수 있으며; 또는 전극들 및 와이어들이 전극 층(300)을 구성할 수 있고; 또는 전극 층(300)은 기판을 더 포함할 수 있다. 도 1a 및 도 2a에서 표시되는 바와 같이, 전극 층(300)은 제2 전극(302)을 포함할 수 있다. 전극 층(300)이 제2 전극(302)을 포함하는 경우, 제2 전극은 제1 전극(301)으로부터 이격되어 배열된다. 예를 들어, 제2 전극(302)은 제1 전극(301)으로부터 적어도 0.5mm만큼 이격되어 배열될 수 있다.
도 3d의 a에 표시된 바와 같이, 전극 층(300)은 예컨대, 25개의 전극들을 포함할 수 있다. 도 3의 b에 표시된 바와 같이, 전극 층은 예컨대, 16개의 전극들을 포함할 수 있다. 명확성을 위해, 도 3d의 a 및 도 3의 b는 전극 층(300) 위에 있는 층들을 도시하지 않는다. 전극 층(300)의 목적은 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 전극(들)을 제공하는 것이다. 도 3d의 a 및 도 3의 b의 전극들 상에 도시된 원들은 전도성 접착제에 의해 전극들에 와이어들이 연결되는 경우, 와이어들에 대한 위치들의 예들을 표시한다. 대안예로서, 와이어들은 전극들과 동일한 기판 상에 직접적으로 배열(예컨대, 인쇄)될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c을 참조하여, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 제1 절연 층(210)을 포함한다. 제1 절연 층(210)은 전극 층(300)과 전기 투과성 및 전도성 층(410) 중간에 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 두께 방향(Sz)로 배열된다.
정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 두께 방향(Sz)에 대해서, Sz는 평면형 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 두께 방향을 지칭할 수 있다. 구조체(110)는 바람직하게는 변형가능하다. 따라서, 사용시 구조체(110)는 평면일 필요가 없다. 그러나, 비평면형 센서 구조체(110)는 평면 형상으로 변형가능할 수 있다. 비평면 구조체들에서, 구조체 두께의 방향(Sz)은 관찰 지점에 따른다. 게다가, 용어 “평면 구조체의 두께”는 평면 구조체의 3개의 직교 치수들 중 가장 작은 것을 지칭한다.
제1 절연 층(210)의 제1 목적은, 제1 전극(301)과 전기 투과성 및 전도성 층(410) 사이에 커패시턴스를 형성하기 위해 전기 투과성 및 전도성 층(410)으로부터 전극(들)(301, 302)을 전기적으로 절연시키는 것이다. 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는, 전극 층(300)이 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 두께 방향으로 제1 절연 층(210)과 제2 절연 층(220) 중간에 배열되도록 배열되는 제2 절연 층(220)을 포함할 수 있다. 제1 절연 층(210) 및 제2 절연 층(220)의 제2 목적은, 조합하여 압축가능한 층(또는 압축가능한 층들), 즉 압력의 가함에 의해 변형되는 층으로서 작용하는 것이다. 예컨대, 위에서 언급된 선행 기술 공보로부터 공지된 바와 같이, 제1 전극(301)과 다른 전도체(예컨대, 층(400, 410)) 사이의 거리의 변경은 그 사이의 내부에서의 커패시턴스를 변경시킨다. 이 기능성을 위해, 절연 층들(210, 220) 중 단지 하나가 압축가능하지만, 절연 층들 둘 모두가 압축가능할 수 있는 것이 충분하다. 따라서, 제1 절연 층(210) 및 제2 절연 층(220) 중 적어도 하나는 압축가능하다. 다시 말해, 제1 절연 층(210) 및 제2 절연 층(220) 중 적어도 하나는 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)에 의해 검출될 수 있는 이러한 압력에 의해 압축되고 그리고 변형되도록 구성된다.
따라서, 실시예에서, 제1 절연 층(210)은 압축가능하다. 다른 또는 동일한 실시예에서, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 압축가능한 제2 절연 층(220)을 포함한다. 실시예에서, 제1 절연 층(210)은 압축가능하지 않고 그리고 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는, 압축가능한 제2 절연 층(220)을 포함한다. 실시예에서, 제1 절연 층(210)은 압축가능하고 그리고 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는, 압축가능한 제2 절연 층(220)을 포함한다. 실시예에서, 제1 절연 층(210)은 압축가능하며 그리고 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는, 압축가능하지 않는 제2 절연 층(220)을 포함한다. 실시예에서, 센서 구조체(110)는 제2 절연 층(220)을 포함하지 않는다. 압축가능한(즉, 변형가능한) 절연 층은, 전극 층(300)과 전기 전도성 층 중간에 배열된다. 제1 절연 층은 층들(300 및 410) 중간에 배열되며; 제2 절연 층(220)이, 존재한다면, 층들(300 및 400) 중간에 배열된다. 이러한 방식으로, 정전용량성 층형성된 센서 구조체는, 압축가능하고 그리고 전극 층(300)과 전기 전도성 층(410, 400) 중간에 배열되는 절연 층(210, 220)을 포함한다. 전기 전도성 층(410, 400)은 전기 투과성일 수 있다.
도 1d에 표시된 바와 같이, 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 전도성 부분들이 또한 기판(212) 상으로 인쇄될 수 있다. 이러한 경우에, 또한, 기판(212)은 또한 전기 투과성 및 전도성 층(410)과 전극 층(300) 중간에 두께 방향(Sz)으로 배열될 수 있다. 그러나, 기판(212)이 사용되는 경우, 기판은 전기 투과성 및 전도성 층(410)을 덮기 위해 사용될 수 있으며, 즉, 기판은 도 1b의 제3 절연 층(230)으로 사용될 수 있다.
전극 층(300)이 기판(390)을 포함하는 경우, 도 1a 및 도 1b에서와 같이, 제1 전극(301)은 기판(390)과 제1 절연 층(210) 중간에 두께 방향(Sz)으로 배열될 수 있다(미도시).
정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 전기 투과성 및 전도성 층(410)을 포함한다. 특히 층(410)의 투과율과 관련된 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 제1 목적은, 전기장을 전기 투과성 및 전도성 층(410)을 통해 통과시켜, 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 제1 측면 상에 위치되는 제1 전극(301)에 의해 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 반대편의 제2 측면 상에 위치되는 물체(예컨대, 600, 도 3d의 a 참조)를 용량적으로 감지하는 것이다. 특히, 층(410)의 전도도와 관련된 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 제2 목적은, 전극과 전기 투과성 및 전도성 층 자체 중간에 커패시턴스를 형성하는 것이다.
전기 투과성 및 전도성 층(410)은 층(410)이 없는 상황과 비교할 때 제1 전극의 커패시턴스를 증가시키지만, 터치 상황이 발생할 수 있는 커패시턴스의 양을 감소시킨다. 따라서, 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 목적은, 터치 상황이 발생하는 커패시턴스를 감소시키는 것이다. 전기 투과성 및 전도성 층(410) 없이, 터치가 너무 큰 신호들을 생성하여, 이는 작은 압력보다 훨씬 더 클 수 있다는 것이 유의되었다. 터치 또는 압력이 예컨대 손가락에 의해 또는 전체 손에 의해 이루어질 수 있으며, 이는 관찰된 신호의 크기에 영향을 준다는 것이 유의된다. 따라서, 전기 투과성 및 전도성 층(410) 없이, 손가락으로의 압력은 전체 손으로의 터치와 유사한 신호를 암시할 수 있다. 따라서, 터치와 압력을 신뢰가능하게 구별하는 목적들을 위해, 전기 투과성 및 전도성 층(410)이 적용된다. 특히, 층(410)의 전기 전도성 특성은 터치에 의해 생성된 신호 레벨을 감소시킨다.
게다가, 층(410)의 전기 투과도 없이, 단지 전도하고 있는 층은 터치가 전혀 측정될 수 없을 정도로 터치의 효과를 감소시킬 것이라는 것이 유의되었다. 층(410)의 전기 투과도는 터치가 제1 전극(301)의 커패시턴스에 영향을 주는 효과를 갖는다. 따라서, 전기 투과성 및 전도성 층의 목적이, 터치가 측정될 수 있을 때 제1 전극의 커패시턴스를 감소시키는 것이더라도, 목적은 단지 측정가능한 레벨로 커패시턴스를 감소시키는 것이고; 즉, 커패시턴스에 대한 터치의 효과를 완전히 제거하지 않는다.
도 4a, 도 4c 및 도 d1를 참조하여, 물체(600)에 의한 압력 및 터치는, 제1 절연 층(210)의 일부와 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 일부가 물체(600)와 제1 전극(301) 중간에 배열되는 이러한 경우에 감지된다. 이는 또한 도 4b, 도 4d 및 도 4h에 또한 적용된다.
도 1a 내지 도 1c뿐만 아니라 도 2a 내지 도 2c를 참조하여, 터치 및 압력을 용량적으로 검출하기 위한 배열체(100)는 전자 배열체(120)를 더 포함한다. 전자 배열체(120)는 제1 전극(301)의 커패시턴스를 측정하기 위해 제1 전극(301)에 전기적으로 커플링된다. 전자 배열체(120)는 제1 와이어(351)를 통해 제1 전극(301)에 커플링된다. 제1 와이어(351)는 전자 배열체(120)의 일부로서 또는 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 일부로서 보여질 수 있다. 이러한 경우, 전자 배열체(120)의 제1 와이어(351)는 제1 전극(301)에 전기적으로 커플링된다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 실시예에서, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 제2 절연 층(220)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 전극 층(300)은 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 두께 방향(Sz)으로 제1 절연 층(210)과 제2 절연 층(220) 중간에 배열된다. 위에서 표시된 바와 같이, 이러한 실시예에서, 절연 층들(210, 220) 중 적어도 하나는 압축가능하다. 도 2a 내지 도 2c에서 도시되지 않더라도, 또한, 제2 절연 층을 포함하는 실시예들에서, 전기 투과성 및 전도성 층(410)은 도 1d와 연관되어 위에서 논의된 바와 같이 기판(212) 상으로 제조될 수 있거나 기판(212)을 포함할 수 있다.
제2 절연 층(220)의 목적은 전극(들)(301, 302)을 환경으로부터 전기적으로 절연시키는 것이다. 사용 중인 전극들 대한 전기 접점들은, 센서 배열체(100)의 오작동을 유발시킬 수 있다. 게다가, 센서 구조체가 제1 전기 전도성 층(400)을 포함할 때, 제2 절연 층(220)의 목적은 제1 전기 전도성 층(400)으로부터 전극(들)(301, 302)을 절연하고 그리고 이러한 방식으로 제1 전극(301) 및 제1 전기 전도성 층(400) 중간에서 커패시턴스를 형성하는 것이다. 위에서 표시된 바와 같이, 제2 절연 층(220)의 목적은 압축가능한 층 또는 압축가능한 층들 중 하나, 즉 압력의 인가에 의해 변형되는 층으로서 작용하는 것일 수 있다.
이들 기능들에 의해 표시되는 바와 같이, 도면들에서 도시되지 않더라도, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는, 정전용량성 층형성된 센서 구조체가 제1 전기 전도성 층(400)을 포함하지 않더라도 제2 절연 층(220)을 포함할 수 있다.
도 1b 및 도 2b를 참조하면, 실시예에서, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 제3 절연 층(230)을 포함한다. 이러한 경우에, 전기 투과성 및 전도성 층(410)은 제3 절연 층(230)과 제1 절연 층(210) 중간에 배열된다. 제3 절연 층(230)의 목적은 터치 또는 압력이 감지되는 물체(600)로부터 전기 투과성 및 전도성 층(410)을 절연시키는 것이다. 이는 배열체(100)의 감도를 개선시킨다. 도 1b에 표시된 바와 같이, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는, 정전용량성 층형성된 센서 구조체가 제2 절연 층(220)을 포함하지 않더라도 제3 절연 층(230)을 포함할 수 있다. 도 2a에 표시된 바와 같이, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는, 정전용량성 층형성된 센서 구조체가 제3 절연 층(230)을 포함하지 않더라도 제2 절연 층(220)을 포함할 수 있다. 위에서 표시된 바와 같이, 제3 절연 층(230)은 층(410)의 전도성 일부들의 기판(212)일 수 있다. 기판(212)이, 적어도 사용된다면, 층(410)의 다른 측면 상에서 또한 배열될 수 있다(도 1d 참조). 이 경우에서, 도 1d에 도시되지 않았더라도, 제3 절연 층(230)이 적용될 수 있다. 층(410)의 전도성 일부들은 제1 절연 층(210) 상에 직접 인쇄될 수 있다. 따라서, 전기 투과성 및 전도성 층(410)과 제1 전극 층(300) 중간의 층(210)(또는 층들(210, 212, 390))은 다수의 재료들, 예컨대, 상이한 재료의 층들을 포함할 수 있다. 재료들 중 적어도 하나는 유전체(즉, 전기 저항성이 있음)이며; 바람직하게는 모든 재료들은 유전체이다.
상이한 층들은 그 자체로 공지된 바와 같은 접착제로 서로 부착될 수 있다. 그러나, 명확성을 위해, 접착제는 도면들에서 도시되지 않는다.
실시예에서, 전자 배열체(120)는 전기 투과성 및 전도성 층(410)에 대한 제1 전극(301)의 커패시턴스를 측정하기 위해 전기 투과성 및 전도성 층(410)에 전기적으로 커플링된다. 공통 전위, 예를 들어 접지 전위는 적어도 층(410)에 대한 제1 전극(301)의 커패시턴스를 측정할 때 전기 투과성 및 전도성 층(410)으로 전도될 수 있다. 그러나, 전자 배열체(120)는 전기 투과성 및 전도성 층(410)에 전기적으로 커플링될 필요는 없다. 변형 정도에 따른 커패시턴스는, 전자 배열체(120)가 전기 투과성 및 전도성 층(410)에 전기적으로 커플링되지 않을 때, 압력을 측정하기 위한 제1 전극(301)과 제1 전기 전도성 층(400)(도 2a 내지 도 2c 참조) 사이에 형성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 전자 배열체(120)는 시간의 제1 순간(t1)에서, 제1 전극(301)의 제1 커패시턴스를 나타내는 제1 값(v1)을 측정하도록 구성된다. 게다가, 전자 배열체(120)는 제1 값(v1)이 최대 제1 임계값(thf)과 동일한 것을 결정하도록 구성된다. 위에서 그리고 도 4a 및 도 4b에서 표시되는 바와 같이, (i) 단지 물체(600)의 터치, 또는 (ii) 터치를 나타내는 것으로 분류가능한 이러한 작은 압력(물체(600)에 의해 생성되는 압력), 또는 (iii) 제1 전극(301) 부근의 물체(600)의 존재가 측정되고 있을 때, 제1 전극(301)으로부터 측정가능한 신호의 값(v1)은 합리적으로 작으며, 즉, 최대 제1 임계값(thf)과 동일하다. 이는 압력(또는 더 높은 압력)을 측정하는 것과는 대조적이고, 이는 신호의 보다 큰 값을 초래한다. 따라서, 제1 값(v1)이 최대 제1 임계값(thf)과 동일하다는 것은 층형성된 센서 구조체(110)를 가압하지 않는 (전혀 또는 단단하지 않은) 물체를 나타낸다(즉, 터칭). 값은, 제1 전극의 커패시턴스가 아날로그 신호로 전송되는 경우에 전압 또는 전류의 값일 수 있다. 대안예에서, 값은 커패시턴스의 디지털 값일 수 있다.
그러나, 제1 전극(301) 부근에서의 물체(600)의 터치, 또는 터치를 나타내는 것으로 분류가능한 이러한 작은 압력(물체(600)에 의해 생성되고 있는 압력), 또는 물체(600)의 존재가 측정되고 있기 때문에, 신호는 아무것도 측정할 수 없는 경우보다 다소 높다. 특히, 이러한 경우에, 제1 전극(301)으로부터 측정가능한 값(v1)은 적어도 제2 임계값(tht)과 동일하다. 제2 임계값은 터치 제한이라고 불릴 수 있다. 이러한 터치 제한(즉, 제2 임계값)은 터치(도 4a 또는 4a2에서와 같이)를 물체(600)의 부재(도 4e 또는 도 4f)로부터 구별하는데 사용될 수 있다. 제1 값(v1)이 제2 임계값(tht)과 적어도 동일하다는 것은, 물체가 존재(즉, 터칭)한다는 것을 나타낸다. 따라서, 위에서 표시된 바와 같이, 용어 "터치”는 3개의 경우들을 지칭할 수 있다:
- 가해지고 있는 어떤 압력 없이, 층형성된 센서 구조체(110)와의 물체(600)의 접촉, 또는
- 터치를 나타내는 것으로 분류가능한 이러한 작은 압력(물체(600)에 의해 생성되고 있는 압력), 또는
- 물체(600)와 층형성된 센서 구조체(110) 중간의 물리적 접촉 없이 제1 전극(301) 부근에서의 물체(600)의 존재.
제1 값(v1)이 최대 제1 임계값(thf)과 동일하고 그리고 적어도 제2 임계값(tht)과 동일한 것을 결정하는 것은, 제1 시간(t1)에서 발생할 수 있거나, 결정이 나중에, 예컨대, 컴퓨터에서 발생할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 도 4a 및 도 4b에서 표시되는 바와 같이, 제1 값(v1)이 최대 제1 임계값(thf)과 동일하고 그리고 적어도 제2 임계값(tht)과 동일한 것을 결정하는 것은, 물체(600)가 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 터치(또는 약하게 가압)하고 있을 때 발생한다.
도 4c 및 도 4d를 참조하면, 전자 배열체(120)는 시간의 제2 순간(t2)에, 제1 전극(301)의 제2 커패시턴스를 나타내는 제2 값(v2)을 측정하도록 구성된다. 게다가, 전자 배열체(120)는, 제2 값(v2)이 제1 임계값(thf)보다 더 큰 것을 결정하도록 구성된다. 위에서 표시된 바와 같이, 이러한 큰 값들은 제1 전극(301)과 중첩되는 위치(L)에서 센서 구조체(110)의 표면에 가해지는 압력(아마도 상당한 고압)을 나타낸다.
제2 값(v2)이 제1 임계값(thf)보다 더 크다고 결정하는 것은, 제2 시간(t2)에서 발생할 수 있거나, 결정이 나중에, 예컨대, 컴퓨터에서 발생할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 제2 값(v2)이 제1 임계값(thf)보다 더 크다는 것을 결정하는 것은, 도 4c 및 도 4d에 표시된 바와 같이, 물체(600)가 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 가압하고 있을 때 발생한다.
위에서 상술한 바와 같이, 이러한 방식으로, 제1 값(v1)은 터치(또는 근처에 있는 것 또는 약한 압력)를 나타내며 그리고 제2 값(v2)은 압력(예컨대, 보다 높은 압력)의 적용을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c 그리고 도 4b, 도 4d, 도 4f 및 도 4h를 참조하면, 바람직하게는, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 제1 전기 전도성 층(400)을 포함한다. 이러한 경우에, 제2 절연 층(220)은 제1 전도성 층(400)과 전극 층(300) 중간에 배열되어, 전극 층(300)을 제1 전기 전도성 층(400)으로부터 절연시킨다. 제1 전기 전도성 층(400)의 목적은 제1 전극(301)에 의해 측정가능한 외란들을 감소시키는 것이다. 터치 및 압력 둘 모두의 결정이 상당히 정확한 결과를 요구하기 때문에, 외란들의 감소 및 이에 따른 제1 전기 전도성 층(400)의 존재가 바람직하다.
제1 전기 전도성 층(400)은 전기 투과성일 필요가 없는데, 왜냐하면 일반적으로 터치가 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 다른 측면으로부터 감지되지 않기 때문이다. 그러나, 적어도 터치가 둘 모두의 측면들로부터 감지되어야 하는 경우에, 제1 전기 전도성 층(400)은 또한 전기 투과성으로 제조될 수 있다. 제조상의 이유들로, 제1 전기 전도성 층(400)은 다른 측면으로부터 터치가 감지되지 않더라도 전기 투과성일 수 있다.
정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)가 제1 전기 전도성 층(400)을 포함할 때, 전자 배열체(120)는 제1 전기 전도성 층(400)에 대해 제1 전극(301)의 캐패시턴스를 측정하기 위해 제1 전기 전도성 층(400)에 또한 전기적으로 커플링될 수 있다. 위에서 표시된 바와 같이, 특히 제1 전기 전도성 층(400)에 대한 제1 전극(301)의 커패시턴스를 측정하는 것은 정확도를 개선시킨다. 공통 전위, 예컨대 접지 전위는, 적어도 층들(400, 410)에 대한 제1 전극(301)의 커패시턴스를 측정할 때 제1 전기 전도성 층(400) 및 전기 투과성 및 전도성 층(410) 둘 모두로 전도될 수 있다.
정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)가 제1 전기 전도성 층(400)을 포함할 때, 전자 배열체(120)는 제1 전기 전도성 층(400)에 커플링될 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. 커플링된 경우, 제1 전극(301)과 제1 전기 전도성 층(400) 중간의 커패시턴스가 형성될 수 있다. 커플링되지 않은 경우, 제1 전기 전도성 층(400)은 외란들을 감소시키기 위해 주로 쉴드로서 작용한다.
전자 배열체(120)는 출력 신호(Sout)를 전송하도록 구성될 수 있다. 실시예에서, 출력 신호(Sout)는
ㆍ 제1 값(v1)이 최대 제1 임계값(thf)과 동일한 것,
ㆍ 제1 값(v1)이 적어도 제2 임계값(thf)과 동일한 것, 그리고
ㆍ 제2 값(v2)이 제1 임계값(thf)보다 더 큰 것을 나타낸다.
많은 적용들에서, 압력이 가해진 정보뿐만 아니라 제1 전극(301) 상에 가해진 압력의 값에 대한 정보도 가지는 것이 실행가능할 수 있다. 따라서, 실시예에서, 출력 신호(Sout)는 제2 값(v2)을 나타낸다.
위에서 표시된 바와 같이, 터치 및 압력 둘 모두는 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 사용하여 측정될 수 있다. 위에서 표시된 바와 같은 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 사용할 때, 터치 및 압력을 검출하기 위한 방법이 수행된다. 터치 및 압력을 검출하기 위한 이러한 방법은, 이용가능한 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 배열하는 단계를 포함하며, 이에 대한 상세들은 위에서 주어졌다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 실시예에서, 본 방법은, 적어도 제1 시간(t1)에서, 적어도 1(cm)3의 체적 및 적어도 10의 유전 상수를 가지는 물체(600)가 제1 전극(301)의 부근에 배열되거나, 제1 절연 층(210)의 일부 및 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 일부가 물체(600)와 제1 전극(301) 중간에 배열되도록 제1 전극(301)과 중첩하는 이러한 위치(L)에서 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 표면을 터치할 때, 그리고 압력이 제1 절연 층(210) 상에 가해지 않거나 최대 약한 압력이 제1 절연 층 상에 가해질 때, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 사용하여 제1 전극(301)의 제1 커패시턴스를 나타내는 제1 값(v1)을 측정하는 단계를 포함한다. 이는, 위에서 논의되고 그리고 도 4b에 표시되는 바와 같이 제1 시간(t1)에서 일어날 수 있다. 실시예는, 제1 값(v1)이 최대 제1 임계값(thf)과 동일하고 그리고 적어도 제2 임계값(tht)과 동일한 것을 결정하는 단계를 더 포함한다.
위에서 상술된 바와 같이, 물체(600)의 크기는 일반적인 사용자의 적정한 작은 손가락에 대응한다. 위에서 상술된 바와 같이, 물체(600)의 유전 상수는 손가락 일부의 유전 상수에 대응한다.
본 방법의 실시예는, 적어도 제2 시간(t2)에서, 제1 절연 층(210)의 일부와 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 일부가 물체(600)와 제1 전극(301) 중간에 배열되도록, 물체(600)가 제1 전극(301)과 중첩되는 이러한 위치에서 제1 및 제2 절연 층들(210, 220) 중 적어도 하나를 압축하고 있을 때, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 사용하여 제1 전극(301)의 제2 커패시턴스를 나타내는 제2 값(v2)을 측정하는 단계를 포함한다. 이는, 위에서 논의되고 그리고 도 4c 및 도 4d에 표시되는 바와 같이 제2 시간(t2)에서 일어날 수 있다. 실시예는 제2 값(v2)이 제1 임계값(thf)보다 더 큰 것을 결정하는 단계를 더 포함한다. 아래에 상술되는 바와 같이, 일부 작은 압력들은 터치로 분류될 수 있다. 따라서, 시간의 어떤 다른 지점(미도시)에서, 물체(600)는 제1 및 제2 절연 층들(210, 220) 중 적어도 하나를 약하게 압축시키고 있을 수 있으며 그리고 결과적인 커패시턴스는 제1 임계값(thf) 미만으로 유지될 수 있다.
이 방법은 배열체(100)에서 반영될 수 있다. 특히, 배열체(100)의 실시예에서, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110) 및 전자 배열체(120)는 조합하여 다음 방식으로 구성된다:
[A] 적어도 1(cm)3의 체적 및 적어도 10의 유전 상수를 가지는 물체(600)는 제1 전극(301) 부근에 배열되거나, 제1 절연 층(210)의 일부 및 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 일부가 물체(600)와 제1 전극(301) 중간에 배열되도록 제1 전극(301)과 중첩되는 이러한 위치(L)에서 정전용량성 층형성된 구조체의 표면을 터치할 때, 그리고 제1 절연 층(210) 또는 제2 절연 층(220)이 압축되지 않을 때, 전자 배열체(120)에 의해 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)로부터 측정가능한 바와 같은 제1 전극(301)의 커패시턴스를 나타내는 값(v1)은 최대 제1 임계값(thf)과 동일하고 그리고 적어도 제2 임계값(tht)과 동일하다. 게다가,
[B] 제1 절연 층(210) 및 제2 절연 층(220) 중 적어도 하나는, 전자 배열체(120)에 의해 제1 전극(301)의 커패시턴스를 나타내는 값이 제1 임계값(thf)보다 더 큰 방식으로, 제1 절연 층(210)의 일부 및 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 일부가 물체(600)와 제1 전극(301) 중간에 배열되도록 제1 전극과 중첩되는 이러한 위치(L)에서 물체(600)에 의해 압축가능하다. 또한, 모든 압축들이 제1 임계값(thf) 초과의 커패시턴스를 암시할 필요는 없지만, 적어도 충분히 높은 압축이 초과하는 제1 임계값을을 초래할 것인 것이 유의된다.
위의 특징들 [A] 및 [B]에 관해서는, 당연히 배열체(100)가 항상 반드시 이러한 값들을 측정할 필요가 없다. 그러나 만약, 도 4b 및 도 4d에 표시된 상황들에서, 커패시턴스를 나타내는 값은 전자 배열체(120)에 의해 측정될 것이고, 그의 규모는 전술된 바와 같을 것이다.
물체(600)의 특성들의 예들은 본 방법과 연관되어 아래에서 논의될 것이다.
위에서 그리고 도 4b 및 도 4d에 표시된 바와 같이, (가압하는 것과 대조적으로) 터칭(touching)은 신호의 상당히 작은 값으로부터 결정될 수 있다. 또한 그리고 도 4b 및 도 4f를 참조하여, 터칭 및 가압의 부재와 대조적으로) 터칭은 신호의 상당히 큰 값으로부터 결정될 수 있다. 상당히 큰 값은 예컨대, 일반적인 노이즈보다 더 클 수 있다. 전형적으로, 측정 결과들은 노이즈를 포함한다. 이는 특히, 정전용량성 측정들이 측정 환경에서 외란들에 대해 민감하기 때문에 정전용량성 측정들에서 특히 해당된다.
도 4e 및 도 4f를 참조하여, 전형적으로, 물체(600)가 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 터치하거나 압축하지 않을 때, 이러한 물체(600)가 존재하거나 존재하지 않는지의 여부를 결정하기 위해 측정들이 또한 이루어진다. 따라서, 본 방법의 실시예는, 적어도 1(cm)3의 체적 및 적어도 10의 유전 상수를 가지는 물체(600)가 제1 전극(301)의 부근에 배열되지 않을 때, 제1 전극(301)의 제3 커패시턴스의 제3 값(v3)을 측정하는 단계를 포함한다. 본 방법은 제3 값(v3)이 제2 임계값(tht)보다 더 작은 것을 결정하는 단계를 더 포함한다.
용어 “부근"의 의미는 사용자의 요구들에 따를 수 있다. 일부 측정들에서, 예컨대, 물체(600)가 전극에 15cm보다 더 가깝지 않을 때, 터칭 부족이 결정될 수 있다. 그러나, 일부 다른 측정들에서, 예컨대, 물체(600)가 전극에 1cm보다 더 가깝지 않을 때, 터칭 부족이 결정될 수 있다. 제2 임계값(tht)의 값은 의미 부근을 규정하는데 사용될 수 있다. 물체(600)와 제1 전극(301) 사이의 거리가 제1 전극(301)의 1차원 크기(예컨대, 길이 또는 폭)보다 더 작을 때, 결과적인 신호가 적어도 제2 임계값(tht)과 동일한 방식으로 제2 임계값(tht)을 규정하는 것은 유용할 수 있다. 예로서, 적어도 1(cm)3의 부피 및 적어도 10의 유전 상수를 가지는 물체(600)가 제1 전극(301)과 중첩되는 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 표면의 이러한 일부에 대해 3cm(또는 요구들에 따라, 위에서 논의된 다른 거리)보다 더 가깝게 배열되지 않을 때, 적어도 1(cm)3의 부피 및 적어도 10의 유전 상수를 가지는 물체(600)가 제1 전극(301) 부근에 배열되지 않는다. 본원에서, 용어 “중첩들”은, 중첩하는 부품들이 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 두께 방향(Sz)으로 상하로 있는 것을 의미한다. 이에 대응하여, 규정의 목적들을 위해, 적어도 1(cm)3의 부피 및 적어도 10의 유전 상수를 가지는 물체(600)가 제1 전극(301)과 중첩되는 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 표면의 이러한 일부로부터 최대 3cm(또는 요구들에 따라, 위에서 논의된 다른 거리) 만큼 멀리 (즉, 위치(L)에) 배열될 때, 적어도 1(cm)3의 부피 및 적어도 10의 유전 상수를 가지는 물체(600)가 제1 전극(301) 부근에 배열된다.
배열체(100)의 실시예에서, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110) 및 전자 배열체(120)는 조합되어 대응하는 방식으로 기능하도록 구성된다. 이러한 방식은 물체(600)에 대해 위에서 논의되며, 그리고 물체(600)의 이전에 언급된 특성들은 또한 위에서 논의된 정전용량성 센서 구조체에 대해 적용가능하다.
이에 대응하여, 장치(100)의 실시예에서, 전자 배열체(120)는 시간의 제3 순간(t3)에, 제1 전극(301)의 제3 커패시턴스를 나타내는 제3 값(v3)을 측정하고 그리고 제3 값(t3)이 제2 임계값(tht) 미만인 것을 결정하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 제3 값(v3)은 터치 및 압력 가함 둘 모두의 부재를 나타낸다. 이는 도 4e 및 도 4f에서뿐만 아니라 도 8a 및 도 8b에서 표시되어 있다.
도 4a 내지 도 4h 그리고 도 8a 및 도 8b에서 표시된 상황들을 요약하기 위해, 다음이 유의된다:
- (i) 압력이 위치(L)에서 물체(600)에 의해 가해질 때(위 내용 및 도 4a, 도 4c, 도 4b, 도 4d 참조), 신호의 값은 제2 임계값(tht)보다 더 크고, 그리고 제1 임계값(thf)보다 더 클 수 있다.
- (ii) 압력이 물체(600)에 의해 가해지지 않을 때(도 4e, 도 4f, 도 8a, 도 8b 참조), 신호의 값은 최대 제1 임계값(thf)과 동일하고, 그리고 제2 임계값(tht)보다 클 수 있다.
상황(i)을 추가적으로 명확하게 하기 위해, 다음이 유의된다.:
- (i, a) 큰 압력이 위치(L)에서 물체(600)에 의해 가해질 때(위 내용 및 도 4a, 도 4c, 도 4b, 도 4d 참조), 신호의 값은 제1 임계값(thf)보다 더 크며, 그리고
- (i,b) 비록 작지만 양수이고 0이 아닌 압력이 위치(L)에서 물체(600)에 의해 가해질 때(위의 내용 및 도 4a, 도 4c, 도 4b, 도 4d 참조), 신호의 값은 제1 임계값(thf)보다 더 작을 수 있다.
이러한 방식으로, 제1 임계값(thf)의 실제 값은 압력을 결정하기 위해 요구되는 압력을 미세 조정하는데 사용될 수 있다. 포인트 (i,b)를 참조하면, 적용에 따라, 매우 작은(그러나 0보다 큰) 압력이 압력 대신에 터치를 나타내는 것이 실행가능할 수 있다. 그러나, 위의 지점(i,a)을 참조하면, 제1 및 제2 절연 층들(210, 220) 중 적어도 하나는 물체(600)에 의해 압축가능하여, 구조체(110)가 지점(i,a)에 표시된 바와 같이 압축될 때, 전자 배열체(120)에 의해 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)로부터 측정가능한 바와 같이 제1 전극(301)의 커패시턴스를 나타내는 값은 제1 임계값(thf)보다 더 크다. 제1 임계값(thf)의 값에 따라, 제1 전극(301)의 커패시턴스를 나타내는 값이 제1 임계값(thf)을 초과하기 위해, 상당한 큰 힘이 요구될 수 있다.
상황(ii)을 추가적으로 명확하게 하기 위해, 다음이 유의된다:
- (ii,a) 물체(600)에 의해 압력이 가해지지 않았지만(도 4e, 도 4f, 도 8a, 도 8b 참조), 물체(600)가 위치(L)에서 정전용량성 층형성된 구조체를 터치하거나 그 부근에 있을 때, 신호의 값은 최대 제1 임계값(thf)과 동일하고 그리고 적어도 제2 임계값(tht)과 동일하며, 그리고
- (ii,b) 물체(600)가 제1 전극으로부터 멀리 떨어져 있을 때(즉, 터치하지도 않거나 부근에 있지 않음; 도 4e, 도 4f, 도 8a, 도 8b 참조), 신호의 값은 제2 임계값(tht)보다 작다.
이러한 방식으로, 제2 임계값(tht)의 실제 값은, 터치를 결정하기 위해 요구되는 거리를 미세 조정하는데 사용될 수 있다. 적용에 따라, 단지 매우 작은 거리들이 터치를 표시하는 것으로 간주되는 것이 실행가능할 수 있으며; 그러나 일부 적용들에서, 부근에서의 존재는 터치를 나타낼 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하여, 신호가 제2 임계값(tht) 미만일 때, 적어도 2개의 옵션들이 존재한다. 첫째로, 도 8a에 표시된 바와 같이, 제4 값(v4)이 제2 임계값(tht)보다 더 작은, 제1 전극의 커패시턴스를 나타내는 제4 값(v4)은 검출 제한(thdet)보다 더 클 수 있다. 이 경우에, 신호는, 물체(600)가 제1 전극(301)으로부터 검출가능한 거리 내에 있지만, 제1 전극(301) 부근에 있지 않다는 것을 나타낸다. 둘째로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제5 값(v5)이 제2 임계값(tht)보다 더 작은, 제1 전극(301)의 커패시턴스를 나타내는 제5 값(v5)은 검출 제한(thdet)보다 더 작을 수 있다. 이 경우에, 신호는 제1 전극(301)으로부터 검출가능한 거리 내에 아무것도 없다는 것을 나타낸다. 감지 제한(thdet)은 아래에 상술되는 바와 같이, 측정들 내의 노이즈 레벨들과 관련이 있다.
따라서, 위에서 표시된 바와 같이, 상황(ii,b)을 추가적으로 명확하게 하기 위해, 다음이 유의된다:
- (ii,b,1) 물체(600)가 제1 전극(301)으로부터 상당히 멀리 떨어져 있지만, 터치하지 않거나 부근에 있지 않을 때(도 8a 참조), 신호의 값(v4)은 결정가능할 수 있고, 즉 노이즈와 구별가능하고 그리고 이에 따라 검출 한계(thdet) 초과일 수 있다.
- (ii,b,2) 물체(600)가 제1 전극(301)으로부터 매우 멀리 떨어져 있을 때(도 8b 참조), 신호의 값(v5)은 노이즈와 구별불가능하고 그리고 이에 따라 검출 제한(thdet)보다 더 작다.
따라서, 실시예에서, 전자 배열체(120)는,
ㆍ 시간의 제4 순간(t4)에, 제1 전극(301)의 제4 커패시턴스를 나타내는 제4 값(v4)을 측정하고,
ㆍ 제4 값(v4)이 검출 제한(thdet)보다 더 크고 그리고 제2 임계값(tht)보다 더 작은 것을 결정하도록 구성된다.
본 방법의 대응하는 실시예는,
ㆍ 시간의 제4 순간(t4)에, 제1 전극(301)의 제4 커패시턴스를 나타내는 제4 값(v4)을 측정하는 단계, 및
ㆍ 제4 값(v4)이 검출 제한(thdet)보다 더 크고 그리고 제2 임계값(tht)보다 더 작은 것을 결정하는 단계를 포함한다.
게다가, 실시예에서, 전자 배열체(120)는,
ㆍ 시간의 제5 순간(t5)에, 제1 전극(301)의 제5 커패시턴스를 나타내는 제5 값(v5)을 측정하고, 그리고
제5 값(v5)이 검출 제한(thdet)보다 더 작은 것을 결정하도록 구성된다.
본 방법의 대응하는 실시예는,
ㆍ 시간의 제5 순간(t5)에, 제1 전극(301)의 제5 커패시턴스를 나타내는 제5 값(v5)을 측정하는 단계, 및
ㆍ 제5 값(v5)이 검출 제한(thdet)보다 더 작은 것을 결정하는 단계를 포함한다.
위에서 표시된 바와 같이, 터치는 적절한 전기 투과성 및 전도성 층(410) 및 적절한 제1 임계값(tht)을 조합하여 사용함으로써 가압과 구별될 수 있다. 제1 임계값(thf)이 너무 크면, 압력의 값과 관련된 정보가 손실된다. 제1 임계값(thf)이 너무 작으면, 심지어 가압하지 않으면서, 약간의 터치가 압력 적용을 나타내는 것으로 부정확하게 결정될 수 있다. 그러나, 이러한 상황들은 센서 배열체(100)의 사용에 의존한다. 전형적인 사용은, 사용자가 손가락 또는 손가락들에 의해 센서 배열체(100)를 작동시키는 사용자 인터페이스이다. 이러한 적용에서의 압력은 전형적으로 평방 센티미터당 수백 그램(즉, 수십 kPa)이다. 따라서, 실시예에서, 제1 절연 층(210)의 일부 및 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 일부가 물체(600)와 제1 전극(301) 중간에 배열되도록, 제1 절연 층(210) 및 제2 절연 층(220) 중 적어도 하나가 적어도 1(cm)3의 체적 및 10 kPa의 압력의 경우 적어도 10의 유전 상수를 가지는 물체(600)에 의해 압축될 때, 전자 배열체(120)에 의해 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)로부터 측정가능한 바와 같은 제1 전극(301)의 커패시턴스를 나타내는 값은 사용 값(vuse)과 동일하도록, 센서 배열체(100)가 구성된다. 이러한 사용 값(vuse)은 도 4g 및 도 4h에 도시된다. 이 값은 커패시턴스를 나타내는 전형적인 값에 대응하며, 압력이 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)에 가해질 때, 값은 전자 배열체(120)에 의해 측정가능하다. 의미있는 압력 데이터가 측정가능하도록 하기 위해, 실시예에서, 제1 임계값(thf)은 사용 값(vuse)의 최대 95%이다. 더 바람직하게는, 제1 임계값(thf)은 사용 값(vuse)의 최대 75%, 예컨대, 사용 값(vuse)의 최대 50%이다.
위에서 표시된 바와 같이, 터치는 적절한 전기 투과성 및 전도성 층(410) 및 적절한 제2 임계값(tht)을 조합하여 사용함으로써 터칭 및 가압의 부재와 구별될 수 있다. 제2 임계값(tht)이 너무 크다면, 일부 형태들의 터치가 반드시 식별되지 않을 수 있다. 제1 임계값(thf)이 너무 작으면, 터치의 잘못된 표시가 측정될 수 있다.
게다가, 전형적으로 측정들은 노이즈를 포함한다. 따라서, 제1 센서(301)의 부근에 물체(600)가 존재하지 않더라도, 그로부터 측정된 신호는 일정하지 않다. 따라서, 이러한 경우에 측정된 신호는 평균(<v>) 및 편차(stdv)를 갖는다. 무의미한 측정을 하지 않기 위해, 검출 제한(thdet)은 편차에 의해 더해진 평균과 동일한 값(즉, thdet =<v> + stdv); 또는 2개의 편차들에 의해 더해진 평균과 동일한 값(즉, thdet =<v> + 2×stdv)으로 설정될 수 있다. 따라서, 검출 제한(thdet)보다 더 작은 모든 신호 값들은 무의미한 것으로 고려될 수 있다.
완전성을 위해, 검출 제한(thdet)은 최대 제2 임계값(tht)과 동일한 것이 유의된다. 전형적으로, 검출 한계(thdet)는 제2 임계값(tht)보다 더 작다. 게다가, 제2 임계값(tht)은 제1 임계값(thf)보다 더 작다. 바람직하게는, 제2 임계값(tht)은 제1 임계값(thf)보다 적어도 노이즈 레벨(stdv)(위에서 상세히 논의됨)만큼 더 작으며, 즉 바람직하게는 tht < thf - stdv. 제1 임계값(thf)은, 압축가능한 층(210 및/또는 220)이 어느 정도 압축되는 상황에 대응할 수 있다. 제1 임계값(thf)은, 압축가능한 층(210 및/또는 220)이 완전히 압축되는 상황에 대응할 수 있다. 이러한 극단적인 경우에, 압력의 존재는, 단지 압축가능한 층(210 및/또는 220)이 완전히 압축될 때에만 결정될 것이며, 그리고 다른 압축들은 터치로 분류될 것이다.
제2 임계값(tht)(즉, 터치 제한)에 대해서, 물체(600) 및 부근에 대해 위에서 언급된 것이 적용된다.
도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 배열체(100)의 실시예에서, 전자 배열체(120)는 출력 신호(Sout)를 전송하도록 구성되며, 출력 신호(Sout)는, [i] 제1 값(v1)은 제2 임계값(tht)과 제1 임계값(thf) 중간에 있는 것, 그리고 [ii] 제2 값(v2)은 제1 임계값(thf) 초과인 것을 나타낸다. 바람직하게는, 출력 신호(Sout)는 또한 제2 값(v2) 자체를 나타낸다. 이들 도면들에 표시된 바와 같이, 센서 배열체(100)의 다수의 구현들이 가능하다.
도 1a, 도 2a 및 도 5a에 표시된 바와 같이, 전자 배열체(120)는 터치 및 압력을 용량적으로 검출하기 위한 배열체(100)의 통합적인 부품일 수 있다. 전자 배열체(120)는 위에 표시된 바와 같이 측정들을 수행하고, 그리고 제1 값(v1)이 제2 임계값(tht)과 제1 임계값(thf) 중간에 있는 것 그리고 제2 값(v2)이 제1 임계값(thf) 초과인 것을 나타내는 출력 신호(Sout)를 전송할 수 있다. 위에서 표시된 바와 같이, 바람직하게는 출력 신호는 제2 값(v2)을 나타낸다. 출력 신호(Sout)는 필요들에 따라 사용될 수 있다. 도 1a 및 도 2a에서 표시된 바와 같이, 회로 기판(500), 예컨대, 가요성 회로 기판(500)이 제1 전극(301)에 전기적으로 커플링될 수 있다. 게다가, 회로 기판(500)에 부착된 마이크로칩(510)은 위에서 표시된 바와 같이 제1 전극의 커패시턴스를 측정하도록 구성될 수 있다. 도 1a 및 도 2a를 참조하면, 마이크로칩(510)은 위에 표시된 바와 같이 출력 신호(Sout)를 전송하도록 구성될 수 있다. 도 5a를 참조하면, 마이크로칩(510) 및 다른 칩(520)(이하, 컴퓨터(520)로 지칭됨)이 회로 기판에 부착될 수 있으며, 그리고 컴퓨터(520)는 위에서 표시된 바와 같이 출력 신호(Sout)를 전송하도록 구성될 수 있다. 게다가, 마이크로칩(510)은 신호(Sin)을 예컨대, 와이어를 통해 컴퓨터(520)로 전송할 수 있다. 신호(Sin)은 제1 및 제2 값들(v1 및 v2)을 나타낼 수 있다.
그러나, 제1 임계값(thf)과의 이들 값들의 비교는 마이크로칩(510)에서 이루어질 필요는 없지만, 컴퓨터(520)에서 이루어질 수 있다. 또한, 제2 임계값(tht)과의 이들 신호 값의 비교는 마이크로칩(510)에서 이루어질 필요는 없지만 컴퓨터(520)에서 이루어질 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 제2 임계값(tht)과의 신호값의 비교는 마이크로칩(510)에서 이루어진다. 따라서, 신호(Sin)은 물체(600)의 부재를 나타낼 필요가 없다. 마이크로칩(510)이 제2 임계값(v2)(도 4f 참조) 미만인 제3 값(v3)을 또한 결정하도록 구성될 수 있는 경우에도, 마이크로칩(510)은 이러한 데이터를 전자 배열체(120)의 제2 부품(예컨대, 컴퓨터(520))로 전송할 필요가 없다. 예컨대, 마이크로칩(510)은, 단지 제1 전극(301)으로부터 측정된 바와 같은 신호가 적어도 제2 임계값(tht)과 동일할 때 신호(Sin)을 전송할 수 있다.
도 5b에 표시된 바와 같이, 전자 배열체(120)는 별도의 부품들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 배열체(120)의 제1 부품은 제1 전극(301)에 전기적으로 커플링된 회로 기판(500), 예컨대 가요성 회로 기판(500); 및 회로 기판(500)에 부착된 마이크로칩(510)을 포함할 수 있다. 그러나, 마이크로칩(510)은 단지 제1 전극(301)의 커패시턴스의 값들(v1, v2)(및 선택적으로 v3, v4, 및 v5))을 결정하고 그리고 신호(Sin)를 전자 배열체(120)의 제2 부품으로 전송하도록 구성될 수 있다. 신호(Sin)는 값들(v1 및 v2)을 나타낸다. 그 후, 컴퓨터(520)와 같은 전자 배열체(120)의 제2 부품은 신호(Sin)을 수신하고 그리고 신호(Sin)가 위에서 표시된 원리들에 따라 터치 및 압력을 나타내는 방법을 결정할 수 있다. 제2 부품(예컨대, 컴퓨터(520))은 예컨대, 신호(Sin)로부터 값들(v1 및 v2)을 결정할 수 있고, 그리고 (a) 값(v1)이 최대 제1 임계값과 동일하고 그리고 적어도 제2 임계값(tht)과 동일한 것 그리고 (b) 제2 값(v2)이 제1 임계값(thf)보다 더 크다는 것을 결정할 수 있다. 신호(Sin)는 도 5a에서와 같이 와이어를 통해 또는 도 5b에서와 같이 무선으로 컴퓨터(520)로 전송될 수 있다.
전자 배열체(120)의 제2 부품(예컨대, 컴퓨터(520))이 사용될 때, 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터(520) 상에서 실행될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터(520) 상에서 실행될 때, 컴퓨터(520)가 (a) 제1 임계값(thf)을 나타내는 정보를 수신하는 것, (b) 제2 임계값(tht)을 나타내는 정보를 수신하는 것, 그리고 (c) 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)에 의해 측정되는 제1 커패시턴스 및 제2 커패시턴스를 나타내는 신호(Sin)를 수신하는 것을 유발시키도록 구성된다. 컴퓨터(520) 상에서 실행될 때, 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터(520)가 신호(Sin)로부터 제1 커패시턴스를 나타내는 제1 값(v1) 및 제2 커패시턴스를 나타내는 제2 값(v2)을 결정하는 것을 유발시키도록; 제1 값(v1)이 최대 제1 임계값(thf)과 동일한 것을 결정하도록; 제2 값(v2)이 제1 임계값(thf)보다 더 큰 것을 결정하도록; 그리고 출력 신호(Sout)를 생성하도록 추가적으로 구성된다. 출력 신호(Sout)는, 제1 값(v1)이 최대 제1 임계값(thf)과 동일한 것 그리고 제2 값(v2)이 제1 임계값(thf)보다 더 크다는 것을 나타낸다. 배열체(100)와 달리, 컴퓨터(520)는, 제1 값(v1)이 적어도 제2 임계값(tht)과 동일하다고 결정할 필요가 없는데, 왜냐하면 이러한 정보가 위에서 상술된 바와 같이 신호(Sin)에서 취해졌을 수 있기 때문이다. 당연히, 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터(520) 상에서 실행될 때 컴퓨터(520)가 제1 값(v1)이 적어도 제2 임계값(tht)과 동일하는 것을 결정하는 것을 유발시키도록 추가로 구성될 수 있다. 게다가, 출력 신호(Sout)는, 제1 값(v1)이 적어도 제2 임계값(tht)과 동일한 것을 나타낼 수 있다.
위에서 표시된 바와 같이, 전자 배열체(120)는 출력 신호(Sout)를 전송하도록 구성될 수 있으며, 출력 신호(Sout)는 또한 제2 값(v2)을 나타낸다. 이에 대응하여, 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터(520) 상에서 실행될 때, 출력 신호(Sout)가 또한 제2 값(v2)을 나타내는 이러한 출력 신호(Sout)를, 컴퓨터(520)가 생성하는 것을 유발시키도록 구성될 수 있다.
위에서 표시된 바와 같이, 전자 배열체(120), 예컨대, 마이크로칩(510) 및 컴퓨터(520)는 조합하여 또한 제2 임계값(tht) 미만인 제3 값(v3)을 결정하도록 구성될 수 있다(도 4f 참조). 게다가, 마이크로칩(510)은, 이러한 데이터를 전자 배열체(120)의 제2 부품(예컨대, 컴퓨터(520))으로 전송할 수 있다. 전자 배열체(120), 예컨대, 마이크로칩(510) 및 컴퓨터(520)는 조합하여 또한 제2 임계값(tht) 미만이고 그리고 검출 제한(thdet) 초과인 제4 값(v4)을 결정하도록 구성될 수 있다(도 8a 참조). 전자 배열체(120), 예컨대, 마이크로칩(510) 및 컴퓨터(520)는 조합하여 또한 검출 제한(thdet) 미만인 제5 값(v5)을 결정하도록 구성될 수 있다(도 8b 참조).
따라서, 컴퓨터(520) 상에서 실행될 때, 컴퓨터 프로그램의 실시예는, 컴퓨터(520)가 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)에 의해 측정된 제3 커패시턴스를 또한 나타내는 이러한 신호(Sin)를 수신하는 것을 유발시키도록 구성된다. 게다가, 컴퓨터 프로그램의 실시예는, 컴퓨터(520) 상에서 실행될 때, 컴퓨터(520)가 신호(Sin)로부터 제3 커패시턴스를 나타내는 제3 값(v3)을 결정하는 것; 제1 값(v1)이 적어도 제2 임계값(tht)과 동일한 것; 그리고 제3 값(v3)이 제2 임계값(tht)보다 더 작은 것을 결정하는 것을 유발시키도록 구성된다.
컴퓨터(520) 상에서 실행될 때, 컴퓨터 프로그램의 실시예는, 컴퓨터(520)가 검출 제한(thdet)을 나타내는 정보를 수신하는 것 그리고 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)에 의해 측정된 제4 커패시턴스를 또한 나타내는 이러한 신호(Sin)를 수신하는 것을 유발시키도록 구성된다. 게다가, 컴퓨터 프로그램의 실시예는, 컴퓨터(520) 상에서 실행될 때, 컴퓨터(520)가 신호(Sin)로부터 제3 커패시턴스를 나타내는 제4 값(v4)을 결정하는 것; 그리고 제4 값(v4)이 제2 임계값(tht)보다 더 작고 그리고 검출 제한(thdet)보다 더 큰 것을 결정하는 것을 유발시키도록 구성된다.
컴퓨터(520) 상에서 실행될 때, 컴퓨터 프로그램의 실시예는, 컴퓨터(520)가 검출 제한(thdet)을 나타내는 정보를 수신하는 것 그리고 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)에 의해 측정된 제5 커패시턴스를 또한 나타내는 이러한 신호(Sin)를 수신하는 것을 유발시키도록 구성된다. 게다가, 컴퓨터 프로그램의 실시예는, 컴퓨터(520) 상에서 실행될 때, 컴퓨터(520)가 신호(Sin)로부터 제5 커패시턴스를 나타내는 제5 값(v5)을 결정하는 것; 그리고 제5 값(v5)이 검출 제한(thdet)보다 더 작은 것을 결정하는 것을 유발시키도록 구성된다.
도 7a 내지 도 7e를 참조하면, 실시예에서, 전기 투과성 및 전도성 층(410)은 전도성 영역(412) 및 비전도성 영역(414)을 포함한다. 도 7b에 표시된 바와 같이, 전기 투과성 및 전도성 층(410)은 전도성 영역(412)의 일부들에 의해 서로 분리되는 다수의 비전도성 영역들(414)(예컨대, 개구들 또는 홀들)을 포함할 수 있다. 유사한 방식으로, 전기 투과성 및 전도성 층(410)은 비전도성 영역(414)(미도시)의 일부들에 의해 서로 분리되는 다수의 전도성 영역들(412)을 포함할 수 있다. 도 7e를 참조하면, 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 전도성 영역(412)은 구불구불한 라인일 수 있고, 이에 의해 전기 투과성 및 전도성 층(410)은 단지 하나의 전도성 영역(412) 및 단지 하나의 비전도성 영역(414)을 포함할 수 있다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 바람직한 실시예에서, 전도성 영역(412)은 비전도성 영역(414) 또는 비전도성 영역들(414)을 제한한다. 다시 말해, 이러한 실시예에서, 전도성 영역(412)은 비전도성 영역(414) 또는 비전도성 영역들(414)을 측방향으로 둘러싼다. 따라서, 비전도성 영역(414) 또는 비전도성 영역들(414)은 전도성 영역(412)에 대한 개구 또는 개구들을 형성한다. 바람직한 실시예에서, 비도전성 영역(414)의 단면적(A414)은 0.01(mm)2내지 100(mm)2이다. 여기서, 단위(mm)2는 제곱밀리미터를 나타낸다. 다수의 비도전성 영역들이 존재하는 경우에, 바람직하게는 비도전성 영역들(414) 중 적어도 하나의 단면적(A414)은 0.01(mm)2 내지 100(mm)2이다. 여기서, 단면적(A414)은 비전도성 영역(414)의 영역이며, 단면은 용량성 층형성된 구조체(110)의 두께 방향(Sz)에 대한 법선을 가지는 평면 상에 규정된다. 이전에 언급된 영역은 전기 투과성 및 전도성 층(410)을 통해 제1 전극(301)에 의해 사용자의 손가락에 의해 유발되는 터치를 결정하기 위해 충분히 큰 것으로 밝혀졌다. 전술한 영역은 제1 전극(301)의 커패시턴스에 대한 외란들을 충분히 감소시키기 위해 충분히 작은 것으로 밝혀졌다. 특히, 전술한 영역은 제1 전극(301)과 비전도성 영역(들)(414)의 중첩 일부들의 전체 영역과 관련하여 적합한 것으로 밝혀졌다. 도 7e 및 도 7f를 참조하여, 전도성 영역(412)은 개구를 제한할 필요가 없다.
바람직하게는, 비전도성 영역(414)(또는 적어도 하나의 이러한 영역(414))은 제1 전극(301)의 위치에 배열된다. 보다 구체적으로, 바람직하게는, 비전도성 영역(414) 또는 비전도성 영역들(414) 중 적어도 하나는 제1 전극(301)과 중첩된다. 위와 같이, 또한 본원에서, 용어 “중첩들”은, 중첩하는 부품들이 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 두께 방향(Sz)으로 상하로 있는 것을 의미한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하여, 전도성 영역(412) 및 비전도성 영역(들)(414)은, 예컨대, 균일한 전도성 층(412)을 우선적으로 형성하고 그리고 그 후 비전도성 영역(들)(414)을 형성하기 위해 전도성 재료를 제거함으로써 제조될 수 있다. 보다 바람직하게는, 전도성 영역(412)은 잉크(ink) 또는 페이스트(paste)가 비전도성 영역(들)(414)에 인쇄되지 않는 방식으로 전도성 잉크 또는 페이스트를 사용함으로써 비전도성 기판(212)(도 1d) 상으로 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 전도성 폴리머 기반 재료는 전도성 영역(들)(412)에 대한 재료로서 역할을 할 수 있다. 이러한 전도성 폴리머 기반 재료는 통상적으로 전도성 입자들을 포함한다. 이러한 전도성 입자들은 일부 금속(예컨대, 구리, 알루미늄, 은, 금) 또는 탄소(그래핀 및 탄소 나노튜브들을 포함하지만 이에 제한되지 않음)의 입자들일 수 있다. 또한, 전도성 폴리머 기반 재료들은 폴리아닐린, 폴리비닐(예컨대, 폴리비닐 알코올 또는 폴리비닐 크로라이드), PEDOT:PSS(즉, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 설포네이트)를 포함하며, 이는 전도성 영역(들)(412)을 위한 재료로서 사용될 수 있다.
도 7c를 참조하면, 전도성 영역(412)은 전도성 라인들, 필라멘트들 또는 서로 교차하는 실들로 형성될 수 있으며, 이에 의해 전도성 라인들, 필라멘트들 또는 실들 사이에 비전도성 영역들(414)이 배열된다. 도 7d를 참조하면, 전기 투과성 및 전도성 층(410)은 전도성 실로 제조되는 직조 층(즉, 직물)일 수 있다. 이러한 전도성 직물은 실들 중간에 전도성 영역들 및 비전도성 영역들로서 실들을 포함한다.
비전도성 영역(414)은 작은 스케일로 관찰가능할 수 있다. 예를 들어, 저조하게 전도하는 폴리머 기반 층은 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 역할을 할 수 있다. 이러한 저조하게 전도하는 폴리머 기반 재료는 통상적으로 상당히 적은 양의 전도성 입자들을 포함한다. 이러한 전도성 입자들은 일부 금속(예컨대, 구리, 알루미늄, 은, 금) 또는 탄소(그래핀 및 탄소 나노튜브들을 포함하지만 이에 제한되지 않음)의 입자들일 수 있다. 또한, 폴리아닐린, 폴리비닐 및 PEDOT:PSS와 같은 일부 (상당히) 전도성인 중합체들은 이들의 전도도에 따라 마이크로스케일의 비전도성 영역들을 포함할 수 있다. 입자들의 양은 전도도와 상관관계가 있으며, 그리고 전도도는 낮지만, 입자들의 양이 입자들의 침투 임계값 바로 위에 있을 때 재료는 전도성이 있다. 따라서, 큰 스케일에서, 입자들이 침투하기 때문에 재료가 전도성인 것처럼 보이지만, 작은 스케일에서 재료가 서로 전기적으로 연결되지 않은 영역들(즉, 영역들은 비전도성임)을 포함한다. 비전도성 영역들에서, 입자들은 침투하지 않는다. 그러나, 다른 전도성 입자들에 연결되지 않은 전도성 입자들은 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 전기 투과도를 방해할 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 비전도성 영역(414)은 전기 전도성 재료의 입자들을 포함하지 않는다.
바람직하게는, 비전도성 영역들(414)의 면적 및 전도성 영역(412)의 면적의 비율은 적절한 범위에 있다. 따라서, 실시예에서, 전기 투과성 및 전도성 층(410)은 전도성 영역(412) 및 적어도 하나의 비전도성 영역(414)을 포함한다. 전도성 영역(412)은 위에서 표시된 바와 같이 비전도성 영역(들)(414)을 제한할 수 있다. 이러한 적절한 범위는 바람직하게는 적어도 제1 전극(301) 근처에 적용된다.
이를 위해, 실시예에서 전도성 영역(412)의 적어도 일부는 제1 전극(301)과 중첩된다. 제1 전극(301)과 중첩하는 전도성 영역(412)의 일부의 단면적은 도 7a 및 7b에서 A412,301로 나타낸다. 게다가, 적어도 하나의 비전도성 영역(414)의 적어도 일부는 제1 전극(301)과 중첩된다. 제1 전극(301)과 중첩하는 비전도성 영역(들)(414)의 일부(들)의 단면적은 도 7a 및 도 7b에서 A414,301로 나타낸다. 본원에서, 단면적들(A412,301 및 A414,301)은, 각각 제1 전극(301)과 중첩되는 전도성 영역(412) 및 비전도성 영역(414)의 단면적의 영역들이며, 단면적은 정전용량성 층형성된 구조체(110)의 두께 방향(Sz)에 대해 법선을 가지는 평면 상에 규정된다.
바람직하게는, 제1 전극(301)과 중첩되는 전도성 영역(412)의 일부의 단면적(A412,301)은 제1 전극의 단면적(A301)의 적어도 5%이다. 제1 전극(301)과 중첩되는 전도성 영역(412)의 일부의 단면적(A412,301)의 최대에 대해, 전도성 영역(412)은 이전에 언급된 제한들 내의 크기를 가지는 단지 하나의 개구를 포함할 수 있는 반면, 제1 전극(301)은 상당히 클 수 있다. 따라서, 상한은 적어도 대략 100%일 수 있다. 이에 대응하여, 바람직하게는, 제1 전극(301)과 중첩되는 비전도성 영역(들)(414) 일부의 단면적(A414,301)은 제1 전극(301)의 단면적(A301)의 최대 95%일 수 있다.
게다가, 바람직하게는, 제1 전극(301)과 중첩되는 비전도성 영역(들)(414)의 일부(들)의 단면적(A414,301)은 0.01(mm)2내지 100(mm)2이다. 이러한 크기 범위는 특히, 사용자의 손가락의 터치 및 압력이 결정되는 적용에 대해 적합한 것으로 밝혀졌다.
제2 전극(302)이 존재하는 경우, 바람직하게는 전도성 영역(들)(412) 및 비전도성 영역(들)은 필요한 수정을 하여(mutatis mutandis) 유사한 방식으로 제2 전극(302)과 중첩된다.
실시예에서, 전기 투과성 및 전도성 층(410)은, 전도성 영역의 단면적(A412)이 전도성 영역(412)에 의해 제한되는(예컨대, 이에 의해 둘러싸이는) 전도성 영역(412) 및 비전도성 영역(414) 또는 비전도성 영역들(414)의 총 단면적(A412+A414)의 5% 내지 95%가 되도록 전도성 영역(412)을 포함한다.
바람직하게는, 전극 층(300)은 제2 전극(302) 및 제2 전극(302)에 부착된 제2 와이어(352)를 포함한다. 이는 정전용량 측정들의 공간 정확도가 개선되는 효과를 갖는다. 바람직하게는, 제1 와이어(351)는 단지 제1 전극(301)을 전자 배열체(120)에 연결시키며, 그리고 제2 와이어(352)는 단지 제2 전극(302)을 전자 배열체(120)에 연결시킨다. 이는, 제1 및 제2 전극(301, 302)의 커패시턴스들이 다중화(multiplexing) 없이 측정될 수 있다는 효과를 가지며, 이는 측정들의 시간 정확도를 개선시킨다. 따라서, 실시예에서, 전자 배열체(120)는 시간의 하나의 순간에 제1 전극(301)의 전체 영역의 커패시턴스를 측정하도록 구성된다. 이에 대응하여, 실시예에서, 전자 배열체(120)는 시간의 후속 순간들에서 제1 전극(301)의 일부들의 커패시턴스들을 측정하도록 구성되지 않는다. 그러나, 측정 원리는 이러한 층형성된 센서 구조체(110)와 또한 적용될 수 있으며, 제1 와이어(351)가 제1 전극(301) 및 제 2 전극(302) 둘 모두를 전자 배열체(120)에 연결시키며, 전극(301, 302)(이의 커패시턴스가 측정됨)은 다중화에 의해 결정된다. 다중화를 사용하기 위해, 전기 투과성 및 전도성 층(410) 및 제1 전기 전도성 층(400) 중 적어도 하나는 제1 전극(301) 및 제2 전극(302) 중 적어도 하나와 적어도 부분적으로 중첩되는 영역들로 분할될 수 있으며, 여기서 층(410, 400)의 영역들은 서로 전기적으로 연결되지 않는다.
위에서 그리고 도 1b 및 도 2b에서 표시된 바와 같이, 실시예에서, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 제3 절연 층(230)을 포함한다. 제3 절연 층(230)은, 전기 투과성 및 전도성 층(410)이 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 두께 방향(Sz)으로 제3 절연 층(230)과 제1 절연 층(210) 중간에 배열되도록 배열된다. 제3 절연 층(230)의 1차 목적은 전기 투과성 및 전도성 층(410)을 물체(600)로부터 절연시키는 것이다. 이는 측정들의 감도를 개선시킨다. 제3 절연 층(230)의 2차 목적은 장식 층으로서 작용하는 것이다. 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는, 정전용량성 층형성된 센서 구조체가 제2 절연 층(220)을 포함하지 않더라도 제3 절연 층(230)을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 제4 절연 층(240) 및 제2 전극 층(300b)을 더 포함할 수 있다. 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는, 정전용량성 층형성된 센서 구조체가 예컨대 도 1b의 제3 절연 층을 포함하지 않더라도 제4 절연 층(240)을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 제4 절연 층(240)은 제1 전기 전도성 층(400)과 제2 전극 층(300b) 중간에 배열된다. 제4 절연 층(240)이 압축가능하며 그리고 제2 전극 층(300b)의 전극들이 제1 전극 층(300)의 전극들과 중첩되는 경우에, 제2 전극 층(300b)의 전극의 커패시턴스는 단지 터치에 의해 영향을 덜 받는다. 따라서, 이러한 구조는, 예컨대 도 1b 또는 도 2b의 구조체보다 더 정확하게 압력을 측정하는데 사용될 수 있다. 그러나, 도 6의 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 도 1b 또는 도 2b 중 하나보다 더 복잡하며, 이에 의해 정전용량성 층형성된 센서 구조체는 제조하는데 보다 값비쌀 수 있다.
층형성된 정전용량성 센서 구조체(110)의 층들의 재료들 및 두께에 대해, 재료들 및 두께들은 바람직하게는, 층형성된 정전용량성 센서 구조체(110)가 유연하도록 선택된다. 보다 바람직하게는, 재료들 및 두께들은 바람직하게는, 층형성된 정전용량성 센서 구조체(110)가 가요성 및 신축가능한, 즉 순응가능하도록 선택된다.
용어 “가요성”에 대해, 평면식 가요성 재료는 20℃의 온도에서 재료를 파손하지 않고 10mm(또는 그 미만)의 곡률 반경까지 구부려질 수 있다. 게다가, 유연한 재료는 이후에, 재료를 파손하지 않고 20℃의 온도에서 평면 형태로 다시 되돌릴 수 있다. 용어 ”신장가능한”에 대해, 신장가능한 재료는 가역적인 방식으로 적어도 10%에 의해 신장될 수 있다. 특히, 신축가능한 재료의 층은 층의 두께 방향에 수직인 방향으로 가역적인 방식으로 적어도 10%에 의해 신장될 수 있다. 신장의 가역성은 자발적이며, 즉 탄력적이다. 따라서, 평면식 순응 재료는 위에 표시된 바와 같이 가요성이며 그리고 평면 순응 재료의 평면 방향으로 신장가능하다. 평면 순응 재료는 재료에 대한 상당한 소성(즉, 비가역적) 변형들을 도입하지 않고 20℃의 온도에서 10cm(또는 그 이하)의 반경을 가지는 반구의 표면을 일치시키도록 배열될 수 있다.
용어 “압축가능한”에 대해, 압축가능한 재료는 가역적인 방식으로 적어도 10%만큼 압축될 수 있다. 특히, 압축가능한 재료의 층은 층의 두께 방향으로 가역적인 방식으로 적어도 10%만큼 압축될 수 있다. 압축의 가역성은 자발적, 즉 탄성적이다. 또한, 압축가능한 층의 영률은 1GPa 미만일 수 있다.
절연 층들(210, 220, 230)에 대해 적합한 재료들에 대해, 절연 층들의 목적은 전기적으로 절연하는 것이다. 따라서, 제1 절연 층(210)의 재료와 제2 절연 층(220)의 재료(존재하는 경우)의 저항률은 23℃의 온도에서 적어도 10Ωm일 수 있다. 이는 존재하는 경우 제3 절연 층(230)에 대해 또한 적용된다. 전형적으로, 제1 절연 층(210)의 재료와 제2 절연 층(220)의 재료(존재하는 경우)의 저항률은 23℃의 온도에서 적어도 100Ωm이다.
위에서 표시된 바와 같이, 제1 및 제2 절연 층들(210, 220) 중 적어도 하나는 압축가능하며; 그러나 제2 절연 층(220)은 해결책에 존재할 필요는 없다. 용어 “압축가능한”의 의미는 위에서 논의되었다. 압축가능한 층에 적합한 재료는 재료 그룹(A)로부터의 재료를 포함하며, 여기서 재료 그룹(A)은 폴리우레탄(예컨대, 열가소성 폴리우레탄), 폴리에틸렌, 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트), 폴리비닐 크로라이드, 폴리보로디메틸실록산, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔- 스티렌, 스티렌-부타디엔스티렌, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 에틸렌 프로필렌 고무, 네오프렌, 코르크, 라텍스, 천연 고무, 실록산 중합체(예컨대, 실리콘), 및 열가소성 탄성중합체 겔로 구성된다. 게다가, 상당한 변형들을 가지기 위해, 실시예에서, 압축가능한 층(210 및/또는 220)의 두께는 적어도 0.05mm, 바람직하게는 적어도 0.3mm, 예컨대 적어도 0.5mm이다. 압축가능한 층(210 및/또는 220)의 두께는 바람직하게는 0.05mm 내지 5mm, 예컨대 0.3mm 내지 4mm, 예컨대 0.5mm 내지 2mm이다. 압축가능한 층의 압축에서의 영률은 바람직하게는 0.01MPa 내지 15MPa, 예컨대 0.1MPa 내지 5MPa이다. 인장에서의 영률은 압축에서의 영률과 상이할 수 있다. 게다가, 압축가능한 층의 재료는 바람직하게는 적어도 10%의 항복 변형률을 갖는다. 이는, 재료가 사용 중에 충분히 압축될 수 있는 것을 보장한다.
바람직하게는, 제1 절연 층(210) 및 제2 절연 층(220)은 전술된 의미에서 가요성이다. 게다가, 바람직하게는, 제1 절연 층(210)의 영률은 최대 10Gpa, 예컨대 최대 5.0GPa이다. 게다가, 바람직하게는, 제2 절연 층(220)의 영률은 최대 10Gpa, 예컨대 최대 5.0GPa이다.
제1 절연 층(210) 또는 제2 절연 층(220)은 단지 가요성 절연체로서 작용할 수 있다. 가요성 층에 대해 적합한 재료들은, 재료 그룹(B)으로부터의 재료들을 포함하며, 재료 그룹(B)은 텍스타일(textile), 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에테르에테르케톤으로 구성된다. 가요성 층에 대해 적합한 재료들은 또한, 위에서 규정된 바와 같은 재료 그룹(A)으로부터의 재료를 포함한다. 그러나, 제1 절연 층(210) 또는 제2 절연 층(220)은 가요성일 필요는 없다. 이러한 경우, 적절한 재료들은 에폭시 및 페놀 수지를 더 포함한다. 예들은, FR-4 유리 에폭시 및 페놀 수지가 함침된 면종이를 포함한다. 특히, 센서 구조체(110)가 가요성일 필요가 없다면, 제2 절연 층(220)은 경질 및/또는 강성일 수 있으며, 그리고 제1 절연 층(210)은 압축가능하다.
압축가능한 층으로서 작용하지 않는 절연 층의 두께는, 예컨대, 위에서 표시된 바와 같이 최대 5mm일 수 있다. 그러나, 압축가능한 층으로서 작용하지 않는 절연 층의 두께는 예컨대 1mm 미만, 예컨대 0.5mm 미만, 예컨대 50μm 내지 1mm 또는 50μm 내지 0.5mm일 수 있다.
제1 및 제2 절연 층들(210, 220)의 두께 및 재료들에 대해 언급된 것은 제3 절연 층(230)에 적용된다. 제3 절연 층(230)은 압축가능할 필요가 없다.
전극 층(300)에 대해서, 바람직하게는 또한, 전극 층은 가요성이다. 보다 바람직하게는 가요성이 있고 그리고 신장가능하다.
실시예에서, 제1 전극(301)은 파손 없이 적어도 5%까지 신장가능한 이러한 재료로 제조된다. 바람직하게는, 제2 전극(302)은 파손 없이 적어도 5%까지 신장가능한 재료로 제조된다. 이러한 재료는 예컨대 잉크 또는 페이스트일 수 있다. 실시예에서, 제1 전극(301)은 전기 전도성 방식으로 서로 부착되는, 플레이크들 또는 나노입자들과 같은 전기 전도성 입자들을 포함한다. 실시예에서, 제1 전극(301)은 탄소(그래핀 및 탄소 나노튜브들을 포함하지만 이에 제한되지 않음), 구리, 은, 및 금 중 적어도 하나를 포함하는 전기 전도성 입자들을 포함한다. 실시예에서, 제1 전극(301)은 탄소를 포함하는 전기 전도성 입자들을 포함한다. 실시예에서, 제1 전극(301)은 폴리아닐린, 폴리비닐(예컨대, 폴리비닐 알코올 또는 폴리비닐 크로라이드), 및 PEDOT:PSS(즉, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 설포네이트) 중 적어도 하나와 같은, 전기 전도성 폴리머 기반 재료를 포함한다. 제1 전극(301)의 재료에 대해 언급된 것은, 실시예에서 제2 전극(302)을 포함하는 모든 전극들에 적용된다. 제1 전극(301)의 재료에 대해 언급된 것은, 실시예에서 제1 와이어(351)에 적용된다. 제1 전극(301)의 재료에 대해 언급된 것은, 실시예에서 제2 와이어(352)에 적용된다.
제1 전극(301)은 제1 절연 층(210) 또는 제2 절연 층(220) 상으로 (예컨대, 인쇄에 의해) 배열될 수 있다(도 1c 및 도 2c 참조). 대안예에서, 제1 전극(301)은 기판(390) 상으로 (예를 들어, 인쇄에 의해) 배열될 수 있다(도 1a 및 2a 참조). 절연 층들(210, 220)의 재료에 대해 언급된 것은 기판(390)에 적용된다.
제1 전기 전도성 층(400)에 대해, 예컨대, 전도성 잉크 또는 패이스트를 균일한 양만큼 균일한 표면 상에서 사용하여 제조된 제1 전기 전도성 층(400)은 균일하게 전도성이 있을 수 있다. 대안예에서, 제1 전기 전도성 층(400)은 예컨대, 전도성 잉크 또는 페이스트 또는 필라멘트들을 사용하여 제조된 전도성 실들의 메쉬일 수 있다. 제1 전기 전도성 층(400)이 구불구불한 전기 전도성 라인으로 구성되는 것이 또한 충분할 수 있다. 제1 전기 전도성 층(400)이 다수의 별도 전기 전도성 라인들을 포함하는 것이 또한 충분할 수 있다. 실시예에서, 제1 전기 전도성 층(400)의 적어도 일부는 전도성 잉크로 제조된다. 실시예에서, 제1 전기 전도성 층(400)은 전기 전도성 직물을 포함한다. 실시예에서, 제1 전기 전도성 층(400)은 전기 전도성 폴리머를 포함한다. 바람직하게는, 제1 전기 전도성 층(400)은 균일하게 전도성이다. 용어 “전도성”에 대해서, 전도성 재료는 23℃의 온도에서 그리고 0%의 내부 탄성 변형률에서, 즉, 압축 또는 장력이 없이, 즉 휴지 상태에서 측정된 최대 10m의 저항을 가지고 있다.
제1 전기 전도성 층(400)의 재료에 대해 언급된 것은 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 재료, 특히 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 전도성 영역(들)(412)에 적용된다. 그러나, 적어도 하나의 비전도성 영역(414)은, 달리 적어도 그의 전도도가 균일하고 높을 수 있는 경우, 전기 투과성 및 전도성 층(410)에 배열될 수 있다.
게다가, 바람직하게는 [A] 23℃(정지 시)의 온도에서 제1 전기 전도성 층(400)의 전도도가 (휴지 상태에서) 23℃의 온도에서 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 전도도보다 높으며, 그리고/또는 [B] 전기 투과성 및 전도성 층(410)보다 제1 전기 전도성 층(400)의 더 큰 부분이 전도성 재료에 의해 덮인다.

Claims (15)

  1. 압력 및 터치(touch) 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체(100)로서, 상기 배열체(100)는
    - 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110) ─ 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체는,
    ㆍ 전기 투과성 및 전도성 층(410),
    ㆍ 제1 전극(301)을 포함하는 전극 층(300), 및
    ㆍ 상기 전기 투과성 및 전도성 층(410)과 상기 전극 층(300) 중간에 배열되는 제1 절연 층(210)을 포함하고, 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는,
    ㆍ 압축가능하고 그리고 상기 전극 층(300)과 상기 전기 전도성 층(410, 400) 중간에 배열되는 절연 층(210, 220)을 포함하거나 더 포함함 ─ ; 및
    - 상기 제1 전극(301)에 전기적으로 커플링되는 전자 배열체(120)를 포함하며, 상기 전자 배열체(120)는
    ㆍ 시간의 제1 순간(t1)에, 상기 제1 전극(301)의 제1 커패시턴스를 나타내는 제1 값(v1)을 측정하고,
    ㆍ 시간의 제2 순간(t2)에, 상기 제1 전극(301)의 제2 커패시턴스를 나타내는 제2 값(v2)을 측정하고,
    ㆍ 상기 제1 값(v1)이 최대 제1 임계값(thf)과 동일하고 그리고 적어도 제2 임계값(tht)과 동일한 것을 결정하고, 그리고
    ㆍ 상기 제2 값(v2)이 상기 제1 임계값(thf)보다 더 큰 것을 결정하도록 구성되는,
    압력 및 터치 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전기 투과성 및 전도성 층(410)은,
    - [A] 전도성 영역(412) 및 [B] 비전도성 영역(414) 또는 비전도성 영역들(414)을 포함하며,
    - 상기 비전도성 영역들(414) 중 적어도 하나는 상기 제1 전극(301)과 중첩되고, 그리고
    상기 제1 전극(301)과 중첩되는 상기 비전도성 영역(들)(414)의 일부(들)의 단면적(A414,301)은 0.01(mm)2 내지 100(mm)2인,
    압력 및 터치 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 전기 투과성 및 전도성 층(410)은,
    - 적어도 일부가 상기 제1 전극(301)과 중첩되는 전도성 영역(412), 및
    - 적어도 일부가 상기 제1 전극(301)과 중첩되는 비전도성 영역(414) 또는 비전도성 영역들(414)을 포함하며,
    - 제1 전극(301)과 중첩되는 상기 전도성 영역(412)의 일부의 단면적(A412,301)은 상기 제1 전극(301)의 단면적(A301)의 적어도 5%인,
    압력 및 터치 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 전도성 영역(412)은 비전도성 영역(414) 또는 비전도성 영역들(414)을 둘러싸는,
    압력 및 터치 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 절연 층(210)은 압축가능한,
    압력 및 터치 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 상기 제2 절연 층(220)을 포함하여,
    상기 전극 층(300)은 상기 제1 절연 층(210)과 상기 제2 절연 층(220) 중간에 배열되며;
    실시예에서,
    상기 제2 절연 층(220)은 압축가능한,
    압력 및 터치 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는 상기 제1 전기 전도성 층(400)을 포함하여,
    상기 제2 절연 층(220)은 상기 전극 층(300)과 상기 제1 전기 전도성 층(400) 중간에 배열되고;
    바람직하게는,
    상기 제2 절연 층(220)은 압축가능하며,
    바람직하게는,
    상기 전자 배열체(120)는 상기 제1 전기 전도성 층(400)에 전기적으로 커플링되는,
    압력 및 터치 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 배열체(120)는 출력 신호(Sout)를 전송하도록 구성되며, 상기 출력 신호(Sout)는,
    ㆍ 상기 제1 값(v1)은 상기 제2 임계값(tht)과 상기 제1 임계값(thf) 중간에 있는 것, 그리고
    ㆍ 상기 제2 값(v2)은 상기 제1 임계값(thf) 초과인 것을 나타내며,
    바람직하게는, 상기 출력 신호(Sout)는 또한 상기 제2 값(v2)을 나타내는,
    압력 및 터치 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110) 및 상기 전자 배열체(120)는 조합하여,
    - 적어도 1(cm)3의 체적 및 적어도 10의 유전 상수를 가지는 물체(600)는 상기 제1 전극(301) 부근에 배열되거나, 상기 제1 절연 층(210)의 일부 및 상기 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 일부가 상기 물체(600)와 상기 제1 전극(301) 중간에 배열되도록 상기 제1 전극(301)과 중첩되는 이러한 위치(L)에서 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 표면을 터치하고 그리고 상기 제1 절연 층(210)이 압축되지 않을 때, 상기 전자 배열체(120)에 의해 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)로부터 측정가능한 바와 같은 상기 제1 전극(301)의 커패시턴스를 나타내는 값은 최대 상기 제1 임계값(thf)과 동일하고 그리고 적어도 제2 임계값(tht)과 동일하며, 그리고
    - 상기 제1 및 제2 절연 층(210, 220) 중 적어도 하나는 상기 물체(600)에 의해 압축가능하여, 상기 전자 배열체(120)에 의해 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)로부터 측정가능한 바와 같이 상기 제1 전극(301)의 커패시턴스를 나타내는 값은 상기 제1 임계값(thf)보다 더 큰 방식으로 구성되는,
    압력 및 터치 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110) 및 상기 전자 배열체(120)는 조합하여,
    - 적어도 1(cm)3의 체적 및 적어도 10의 유전 상수를 가지는 물체(600)가 제1 전극(301) 부근에 배열되지 않을 때, 제2 전자 배열체(120)에 의해 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)로부터 측정가능한 바와 같은 상기 제1 전극(301)의 커패시턴스를 나타내는 값은 상기 제2 임계값(tht)보다 더 작은 방식으로 구성되는,
    압력 및 터치 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    [A]
    - 상기 전자 배열체(120)는 상기 전기 투과성 및 전도성 층(410)에 전기적으로 커플링되며 그리고/또는
    [B]
    - 상기 전극 층(300)은 제2 전극(302) 및 상기 제2 전극(302)에 부착되는 제2 와이어(352)를 포함하는,
    압력 및 터치 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 전기 투과성 및 전도성 층(410)이 상기 제3 절연 층(230)과 상기 제1 절연 층(210) 중간에 배열되도록 배열되는 제3 절연 층(230)을 포함하는,
    압력 및 터치 및 부근에서의 존재 중 적어도 하나를 용량적으로 검출하기 위한 배열체.
  13. 압력, 및 부근에서의 터치 및 존재 중 적어도 하나를 검출하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    - 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 이용가능하게 배열하는 단계를 포함하며, 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체는,
    ㆍ 전기 투과성 및 전도성 층(410),
    ㆍ 제1 전극(301)을 포함하는 전극 층(300), 및
    ㆍ 상기 전기 투과성 및 전도성 층(410)과 상기 전극 층(300) 중간에 배열되는 제1 절연 층(210)을 포함하고, 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)는,
    ㆍ 압축가능하고 그리고 상기 전극 층(300)과 상기 전기 전도성 층(410, 400) 중간에 배열되는 절연 층(210, 220)을 포함하거나 더 포함하며,
    본 방법은,
    - 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 사용하여 상기 제1 전극(301)의 제1 커패시턴스를 나타내는 제1 값(v1)을 측정하는 단계,
    - 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 사용하여 상기 제1 전극(301)의 제2 커패시턴스를 나타내는 제2 값(v2)을 측정하는 단계, 및
    - 상기 제1 값(v1)이 최대 제1 임계값(thf)과 동일하고 그리고 적어도 제2 임계값(tht)과 동일한 것 그리고 상기 제2 값(v2)이 상기 제1 임계값(thf)보다 더 큰 것을 결정하는 단계를 포함하는,
    압력, 및 부근에서의 터치 및 존재 중 적어도 하나를 검출하기 위한 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    - 적어도 1(cm)3의 체적 및 적어도 10의 유전 상수를 가지는 물체(600)는 상기 제1 전극(301) 부근에 배열되거나, 상기 제1 절연 층(210)의 일부 및 상기 전기 투과성 및 전도성 층(410)의 일부가 상기 물체(600)와 상기 제1 전극(301) 중간에 배열되도록 상기 제1 전극(301)과 중첩되는 이러한 위치(L)에서 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)의 표면을 터치하고 그리고 상기 제1 절연 층(210)이 압축되지 않을 때, 상기 제1 값(v1)은 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 사용하여 측정되며, 그리고
    - 상기 제1 절연 층(210)의 일부 및 상기 전기 투과성 및 전도성 층(410)이 상기 물체(600)와 상기 제1 전극(301) 중간에 배열되도록, 상기 물체(600)가 상기 제1 전극(301)의 부근에서 상기 제1 절연 층(210) 및/또는 상기 제2 절연 층(220)을 압축하고 있을 때, 상기 제2 값(v2)은 상기 정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)를 사용하여 측정되는,
    압력, 및 부근에서의 터치 및 존재 중 적어도 하나를 검출하기 위한 방법.
  15. 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터(520) 상에서 실행될 때, 컴퓨터(520)가
    제1 임계값(thf)을 나타내는 정보를 수신하고,
    정전용량성 층형성된 센서 구조체(110)에 의해 측정되는 제1 커패시턴스 및 제2 커패시턴스를 나타내는 입력 신호(Sin)를 수신하고, 상기 제1 커패시턴스를 나타내는 제1 값(v1) 및 상기 제2 커패시턴스를 나타내는 제2 값(v2)을 상기 입력 신호(Sin)를 결정하고,
    상기 제1 값(v1)이 최대 상기 제1 임계값(thf)과 동일한 것을 결정하고,
    상기 제2 값(v2)이 상기 제1 임계값(thf)보다 더 큰 것을 결정하고,
    출력 신호(Sout)를 생성하는 것을 유발시키도록 구성되며,
    상기 출력 신호(Sout)는, 상기 제1 값(v1)이 최대 상기 제1 임계값(thf)과 동일한 것 그리고 상기 제2 값(v2)이 상기 제1 임계값(thf)보다 더 크다는 것을 나타내는,
    컴퓨터 프로그램.
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