KR20230003652A - 압력감지 방식 터치 패널 - Google Patents
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Abstract
정전용량 방식 및 압력감지 방식을 결합한 장치가 설명된다. 상기 장치는 복수의 입력(76) 및 출력(F)을 가지는 멀티플렉서(75), 터치 패널(29) 및 프론트 엔드 모듈(3)을 포함한다. 상기 터치 패널은 층 구조(5; 도 15)로 구성되고, 상기 층 구조는 하나 이상의 층, 각 층은 두께 방향에 수직으로 연장되며, 상기 하나 이상의 층은 압전 재료층(10; 도 15)을 포함하고, 상기 각 층의 두께 방향이 상기 제1 및 제2면(6, 7; 도 15)에 대해 수직이 되도록, 상기 층 구조는 대향되는 제1 및 제2면, 및 상기 제1면과 제2면 사이에 배치된 상기 층을 가진다. 상기 터치 패널은 또한 상기 제1면 상에 배치되는 복수의 제1전극(8)을 포함하며, 각각의 제1전극은 멀티플렉서의 각각의 입력에 접속된다. 상기 터치 패널은 또한 상기 제2면 상에 배치되는 적어도 하나의 제2전극(9)을 포함한다. 상기 프론트 엔드 모듈은 멀티플렉서 출력으로부터 입력 신호(11)를 수신하도록 구성된다. 상기 프론트 엔드 모듈은 상기 입력 신호에 기초하여 증폭 신호를 제공하도록 구성되는 제1스테이지(12), 및 상기 증폭 신호를 수신하고 각각의 제1 및 제2필터링 신호를 제공하도록 구성되는 제1 및 제2주파수 종속 필터를 포함하는 제2스테이지를 포함한다. 상기 제1필터링 신호는 제1주파수 대역폭을 가지며, 상기 제2필터링 신호는 제1주파수 대역폭보다 상대적으로 더 높은 시작 주파수를 가지는 제2주파수 대역폭을 갖는다.
Description
본 발명은 정전용량 방식 및 압력감지 방식을 결합한 터치 패널에 관한 것이다.
저항막(resistive) 및 전정용량 방식(capacitive) 터치 패널은 컴퓨터 및 모바일 기기의 입력 장치로 사용된다. 정전용량 방식 터치 패널의 한 유형인 투사형 캐패시턴스(projected capacitance) 터치 패널은 외장 층이 스크래치에 강한 단단한 표면을 제공하여 글래스로 만들어질 수 있기 때문에 모바일 기기에 주로 사용된다. 투사형 캐패시턴스 터치 패널의 예가 US 2010/0079384 A1에 설명되어 있다.
투사형 캐패시턴스 터치 패널은 도전성 물체의 근접으로 인한 전기장의 변화를 감지하여 동작한다. 투사형 캐패시턴스 터치 패널이 터치되는 위치는 대개 정전용량 방식 센서의 어레이 또는 그리드를 사용하여 결정된다. 투사형 캐패시턴스 터치 패널은 보통 싱글 터치 이벤트와 멀티 터치 이벤트를 구별할 수 있지만 압력을 감지할 수 없다는 단점이 있다. 따라서 투사형 캐패시턴스 터치 패널은 상대적으로 가벼운 탭(tap)과 상대적으로 무거운 압력(press)을 구별하지 못하는 경향이 있다. 압력을 감지할 수 있는 터치 패널은 터치의 단순한 위치에 추가 정보를 제공함으로써 사용자가 새로운 방식으로 장치와 상호작용 할 수 있게 한다.
터치 패널이 압력을 감지할 수 있게 하는 다양한 접근 방식이 제안되었다. 하나의 접근법은 인가된 압력에 의해 크기가 감소 될 수 있는 갭을 포함하는 정전용량 방식 센서를 제공하여, 상호 캐패시턴스에서 측정 가능한 차이를 생성하는 것이다. 예를 들어, US 2014/043289 A는 상호작용 표면, 상호 정전용량 방식 감지에 의해 상호작용을 감지하도록 동작 가능한 적어도 하나의 감지층, 및 탄성 특성을 포함하고 정전용량 방식 센서와의 사용자 상호작용 중에 국부적으로 가해지는 압력에 응답하여 국부적으로 압축되도록 동작 가능한 적어도 하나의 추가층을 포함하는 디지타이저 시스템 용 압력감지 정정용량 방식 센서를 기술한다. 그러나 측정 가능한 변위에 대한 필요성 때문에 글래스 터치 표면을 사용하는 것이 더 어려워질 수 있으며 반복되는 변형 후에 재료 약화의 문제가 발생할 수 있다.
다른 압력감지 방식 터치 패널은 정전용량 방식 터치 패널을 지지하는 하나 이상의 분리된 힘 센서를 사용함으로써, 정전용량 방식 터치 패널에 인가된 압력이 패널 후방에 위치한 하나 이상의 센서로 전달되거나 주변부 주위에 배치되도록 제안했다. 예를 들어, US2013/0076646 A1은 터치 회로에 커플링 할 수 있는 힘 센서 인터페이스와 함께 스트레인 게이지(strain gauges)를 사용하는 것을 기술한다. WO 2012/031564 A1은 제1패널, 제2패널, 및 상기 제1패널과 제2패널 사이에 샌드위치된 변위 센서를 포함하는 터치 패널을 개시한다. 정전용량 방식 또는 압 저항 방식 센서와 같은 변위 센서는 상기 제2패널 가장자리에 배치된다. 그러나 터치 패널 뒤에 있거나 주변에 배치된 센서를 사용하여 다수의 터치 압력을 구분하는 것은 어려울 수 있다.
정전용량 방식 터치 센서에 힘 감지 방식 압 저항 층을 결합하려는 다른 압력 감지 방식 터치 패널이 제안되어 왔다. 예를 들어, WO 2009/150498 A2는 제1층, 제2층, 제3층, 제1층에 결합된 정전용량 방식 감지 컴포넌트, 및 상기 제1층 및 상기 제3층에 결합되고 상기 제2층에 인가되는 힘의 양을 검출하도록 구성된 힘 방식 감지 컴포넌트를 포함한다. WO 2015/046289 A1는 압전 센서와 정전 센서를 적층하여 형성된 터치 패널이 기재되어 있다. 상기 압전 센서는 누름 힘 검출 신호 생성 유닛에 접속되고, 상기 정전 센서는 접촉 검출 신호 생성 유닛에 접속된다. 그러나 별도의 전자 기기를 사용하여 캐패시턴스 및 압력의 변화를 감지하는 시스템은 터치 패널을 더 부피가 커지고 비싸게 만들 수 있습니다. 전극이 직접 압전 필름 상에 도포되거나 패턴닝 되는 시스템은 생산에 더 복잡하고 많은 비용이 소요될 수 있다.
본 발명은 개선된 정전용량 방식 터치 패널을 제공하고자 한다.
본 발명의 제1측면에 따르면, 복수의 입력 및 출력을 가지는 멀티플렉서를 포함하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 또한 층 구조로 구성되는 터치 패널을 포함한다. 상기 층 구조는 하나 이상의 층을 포함하고, 각 층은 두께 방향에 수직으로 연장된다. 상기 하나 이상의 층은 압전 재료층을 포함한다. 상기 각 층의 두께 방향이 제1 및 제2면에 대해 수직이 되도록, 상기 층 구조는 대향되는 상기 제1 및 제2면, 그리고 상기 제1면과 제2면 사이에 배치되는 상기 층을 가진다. 상기 층 구조는 상기 제1면 상에 배치되는 복수의 제1전극을 포함하고, 각각의 상기 제1전극은 상기 멀티플렉서의 각각의 입력에 접속된다. 상기 제2면 상에 배치되는 적어도 하나의 제2전극을 포함한다. 상기 층 구조는 상기 멀티플렉서 출력으로부터 입력 신호를 수신하도록 구성된 프론트 엔드 모듈을 포함한다. 상기 프론트 엔드 모듈은, 상기 입력 신호에 기초하여 증폭 신호를 제공하도록 구성되는 제1스테이지, 및 상기 증폭 신호를 수신하고 각각의 제1 및 제2필터링 신호를 제공하도록 구성되는 제1 및 제2주파수 종속 필터를 포함하는 제2스테이지를 포함한다. 상기 제1필터링 신호는 제1주파수 대역폭을 가지며, 상기 제2필터링 신호는 제1주파수 대역폭보다 비교적 높은 시작 주파수를 갖는 제2주파수 대역폭을 가진다.
따라서 압력 및 캐패시턴스 측정은 별도의 압력 및 캐패시턴스 전극을 필요로 하지 않고 터치 패널을 사용하여 수행될 수 있다. 단일 입력 신호는 압력 및 캐패시턴스 정보를 포함하는 전극으로부터 수신되며, 입력 신호는 단일 프론트 엔드를 사용하여 증폭되고 처리될 수 있다. 이것은 장치가 기존의 투사형 캐패시턴스 터치 패널에 보다 쉽게 통합되고, 및/또는 터치 제어기 ICs와 같은 기존 장치와 함께 쉽게 사용될 수 있게 해준다.
상기 장치는 주기 신호를 제공하도록 구성되는 신호 소스를 더 포함할 수 있다. 상기 프론트 엔드 모듈은 상기 주기 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 제1스테이지는 상기 입력 신호 및 상기 주기 신호에 기초하여 상기 증폭 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 제2필터링 신호는 상기 주기 신호에 기초하고, 상기 제1필터링 신호는 상기 주기 신호에 기초하지 않을 수 있다.
터치 패널 전극 대신에 직접 프론트 엔드 모듈에 주기 신호를 제공함으로써 압전 재료층으로부터의 신호를 증폭하는 이득을 제1스테이지 출력의 포화(saturation)를 일으키지 않고 증가시킬 수 있다. 이는 아날로그-디지털 변환기(ADC)가 낮은 동적 범위를 가지는 후속 스테이지에서 사용될 수 있게 허락한다.
신호 소스는 적어도 0.5kH, 선택적으로 적어도 1kHz, 선택적으로 적어도 10kHz의 기본 주파수를 가지는 주기 신호를 제공할 수 있다. 신호 소스는 적어도 20kHz의 기본 주파수를 가지는 주기 신호를 제공할 수 있다. 신호 소스는 적어도 50kHz의 기본 주파수를 가지는 주기 신호를 제공할 수 있다. 신호 소스는 적어도 100kHz의 기본 주파수를 가지는 주기 신호를 제공할 수 있다. 신호 소스는 정현파, 정사각형, 삼각형 또는 톱니파 파형을 가지는 주기 신호를 제공할 수 있다. 신호 소스는 상이한 주파수를 가지는 2개 이상의 정현파의 중첩을 포함하는 주기 신호를 제공할 수 있다. 신호 소스는 디지털-아날로그 변환기(DAC) 일 수 있다.
상기 제어기를 더 포함할 수 있다. 상기 제어기에 의해 결정된 순서에 따라 상기 멀티플렉서로 하여금 상기 복수의 제1전극 각각을 상기 프론트 엔드 모듈에 접속시키도록 구성될 수 있다. 상기 순서는 동적으로 결정될 수 있다.
상기 제1필터링 신호의 진폭은 상기 멀티플렉서에 의해 상기 프론트 엔드 모듈에 연결되는 소정의 제1전극에 인접한 상기 압전 재료층에 인가되는 압력에 의존하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 및 제2스테이지는 상기 제2필터링 신호의 진폭이 상기 멀티플렉서에 의해 상기 프론트 엔드 모듈에 연결된 소정의 제1전극의 정전용량에 의존하도록 구성될 수 있다. 제2필터링 신호의 진폭은 소정의 제1전극과 연관된 자기 캐패시턴스에 의존할 수 있다. 제2필터링 신호의 진폭은 소정의 제1전극과 제2전극 사이의 상호 캐패시턴스에 좌우될 수 있다.
제1주파수 종속 필터는 저역 통과 필터를 포함할 수 있고, 제2주파수 종속 필터는 적어도 하나의 대역 통과 필터를 포함할 수 있다. 제1주파수 종속 필터는 적어도 하나의 대역 차단 필터를 포함할 수 있고 제2주파수 종속 필터는 적어도 하나의 대역 통과 필터를 포함할 수다. 제1주파수 종속 필터는 저역 통과 필터를 포함할 수 있고 제2주파수 종속 필터는 고역 통과 필터를 포함할 수 있다. 각각의 대역 통과 필터는 노치 필터 일 수 있다. 각 밴드 스톱 필터는 노치 필터 일 수 있다. 필터는 능동 필터 회로를 포함할 수 있다. 필터는 수동 필터 회로를 포함할 수 있다. 필터는 단일 스테이지로 구성될 수 있다. 필터는 여러 스테이지로 구성될 수 있다. 필터는 버터 워스(Butterworth) 필터, 체비 셰프(Chebyshev) 필터, 가우시안(Gaussian) 필터 및 베셀(Bessel) 필터 구성된 그룹으로부터 선택된 필터 회로를 포함할 수 있다.
제1스테이지는 압전 재료층의 초전도 응답을 거부하도록 구성된 저주파 컷오프를 가질 수 있다. 제1스테이지는 주 전원 분배 주파수를 거부하도록 구성된 저주파수 컷오프를 가질 수 있다. 저주파수 컷오프는 적어도 50Hz 일 수 있다. 저주파수 컷오프는 60Hz 일 수 있다. 저주파수 컷오프는 적어도 100Hz 일 수 있다. 저주파수 컷오프는 적어도 200Hz 일 수 있다.
상기 제1스테이지는 상기 입력 신호를 적분하도록 구성되는 하나 이상의 적분 증폭기를 포함할 수 있다.
상기 제1스테이지는 상기 입력 신호를 수신하도록 구성되는 하나 이상의 차동 증폭기를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1전극은 상기 제1면 상에 2차원 배열로 배치되는 복수의 도전 패드를 포함할 수 있다.
상기 터치 패널은 복수의 제3전극을 더 포함할 수 있고, 상기 복수의 제3전극은 상기 층 구조의 상기 제1면 위에 배치되고, 상기 층 구조가 상기 복수의 제3전극과 상기 제2전극 사이에 있도록 배치된다. 상기 복수의 제3전극 각각은 상기 멀티플렉서의 각각의 입력에 연결될 수 있다.
제어기를 포함하고, 상기 제어기에 의해 결정된 순서에 따라 상기 멀티플렉서로 하여금 상기 복수의 제1전극 및 상기 복수의 제3전극 각각을 상기 프론트 엔드 모듈에 접속시키도록 구성될 수 있다.
상기 장치는, 복수의 입력 및 출력을 포함하는 제2멀티플렉서를 더 포함할 수 있다. 상기 제2멀티플렉서의 상기 출력으로부터 입력 신호를 수신하도록 구성되는 제2프론트 엔드 모듈을 포함할 수 있다. 상기 제2프론트 엔드 모듈은 상기 프론트 엔드 모듈과 동일한 전자 구성을 가질 수 있다. 상기 터치 패널은, 복수의 제3전극을 더 포함하고, 상기 층 구조의 상기 제1면 위에 배치되고 상기 층 구조가 상기 제3전극과 상기 제2전극 사이에 놓이도록 배열될 수 있다. 상기 제3전극 각각이 상기 제2멀티플렉서의 각각의 입력에 연결될 수 있다.
상기 장치는 상기 제어기를 포함하고, 상기 제어기에 의하여 결정되는 순서에 따라 상기 제2멀티플렉서로 하여금 상기 제2프론트 엔드 모듈에 상기 복수의 제3전극 각각을 연결시키도록 구성될 수 있다.
각각의 제1전극은 제1방향으로 연장되고, 상기 복수의 제1전극은 상기 제1방향에 수직으로 이격되어 배열될 수 있다. 각각의 제3전극은 제2방향으로 연장하고, 상기 복수의 제3전극은 상기 제2방향에 수직으로 이격되어 배열되고, 상기 제1 및 제2방향은 서로 다를 수 있다. 제1 및 제2방향은 실질적으로 수직 일 수 있다. 제1 및 제2방향은 30°초과 90°미만의 각도로 충족할 수 있다.
상기 터치 패널은 하나 이상의 유전체층으로 구성되는 제2층 구조를 더 포함할 수 있다. 각 유전체층은 두께 방향에 수직으로 연장될 수 있다. 상기 제2층 구조는 상기 각 유전체층의 두께 방향이 상기 제3 및 제4면에 대해 수직이 되도록, 상기 제2층 구조는 대향되는 제3 및 제4면을 가질 수 있다. 상기 유전체층은 상기 제3면과 제4면 사이에 배치될 수 있다. 상기 복수의 제3전극은 상기 제2층 구조의 상기 제3면 상에 배치되고, 상기 제2층 구조의 상기 제4면은 상기 제1복수의 전극과 접촉할 수 있다.
상기 복수의 제3전극은 상기 층 구조의 제1면 상에 배치될 수 있다. 각각의 제1전극은 연속적인 도전 영역을 포함하고, 각각의 제3전극은 점퍼에 의해 서로 전기적으로 연결된 복수의 도전 영역을 포함할 수 있다. 각각의 점퍼는 상기 제1전극 중 하나의 부분을 형성하는 도전 영역에 걸칠 수 있다.
상기 장치는 복수의 입력 및 출력을 가지는 제2멀티플렉서를 더 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 제2멀티플렉서 출력으로부터 입력 신호를 수신하도록 구성된 제2프론트 엔드 모듈을 더 포함할 수 있다. 제2프론트 엔드 모듈은 제1프론트 엔드 모듈과 동일한 전자 구성을 가질 수 있다. 상기 터치 패널은 복수의 제2전극을 포함할 수 있다. 상기 터치 패널은 상기 층 구조의 제2면 상에 배치되는 복수의 제3전극을 더 포함할 수 있다. 각각의 제3전극은 제2멀티플렉서의 각각의 입력에 접속될 수 있다. 각각의 제1전극은 제1방향으로 연장될 수 있고, 복수의 제1전극은 제1방향에 수직으로 이격되어 배열될 수 있다. 각각의 제2전극은 제2방향으로 연장될 수 있고, 복수의 제2전극은 제2방향에 수직으로 이격되어 배열될 수 있다. 각각의 제3전극은 제2방향으로 연장될 수 있고, 복수의 제3전극은 제2방향에 수직으로 이격되어 배열될 수 있다. 제3전극은 복수의 제2전극에 평행하게 배치되고 서로 얽힐 수 있다. 제1 및 제2방향은 다를 수 있다. 제1 및 제2방향은 실질적으로 수직 일 수 있다. 제1 및 제2방향은 30°초과 90°미만의 각도를 충족할 수 있다.
상기 층 구조는 상기 압전 재료층과 상기 층 구조의 상기 제1면 사이에 적층되는 하나 이상의 유전체층을 포함할 수 있다.
상기 층 구조는 상기 층 구조의 상기 제2면과 상기 압전 재료층 사이에 적층되는 하나 이상의 유전체층을 포함할 수 있다.
따라서, 전극들 중 어느 것도 압전 재료층 상에 직접 배치될 필요가 없다. 이것은 베어 압전 재료층이 층 구조에 포함되도록 한다. 이것은 층 구조를 생산하는 비용 및 복잡성을 감소시킬 수 있다.
상기 제2전극은 상기 제2면과 실질적으로 동일 공간에 있는 도전 재료 영역 일 수 있다.
상기 적어도 하나의 제2전극은 그리드 내에 배치되는 도전 재료 영역 일 수 있다.
상기 신호 소스는 전압 제어 소스를 포함하고, 상기 장치는, 상기 제2전극에 연결되는 바이어스 소스를 더 포함할 수 있다. 상기 바이어스 소스는 상수 바이어스를 제공할 수 있다. 상기 상수 바이어스는 상기 신호 소스에 의해 제공될 수 있다.
상기 신호 소스는 하나 이상의 동기화된 전류 제어 소스를 포함하고, 각각의 전류 제어 소스는 각 프론트 엔드 모듈에 상기 주기 신호를 제공할 수 있다.
상기 각각의 프론트 엔드 모듈의 상기 제1스테이지는, 제1레일에 연결되는 반전 입력, 제1저항을 포함하는 경로를 통해 전압 제어형 소스에 연결되는 비 반전 입력, 제2레일에 결합되는 출력을 적어도 포함하는 연산 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 각각의 프론트 엔드 모듈의 상기 제1스테이지는, 상기 프론트 엔드 모듈에 대응하는 상기 멀티플렉서의 출력에 상기 제1레일을 연결하는 제2저항, 상기 제1레일을 상기 제2레일에 연결하는 제3저항, 및 상기 제1레일을 상기 제2레일에 연결하는 제1커패시터를 포함할 수 있다. 상기 제2레일은 상기 증폭 신호를 제공할 수 있다.
제2캐패시터는 제1저항과 병렬로 연결될 수 있다. 제1캐패시터의 캐패시턴스는 소정의 제1전극과 적어도 하나의 제2전극 사이의 상호 캐패시턴스와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 각각의 프론트 엔드 모듈의 제1스테이지는, 제1레일에 연결되는 반전 입력, 제1저항과 제2레일을 포함하는 경로를 통해 전압 제어 소스에 연결되는 비 반전 입력, 및 제3레일에 연결되는 출력을 적어도 포함하는 연산 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 각각의 프론트 엔드 모듈의 제1스테이지는, 제4레일에 연결되는 반전 입력, 제2저항을 포함하는 경로를 통해 상기 제2레일에 연결되는 비 반전 입력, 및 제5레일에 연결되는 출력을 적어도 포함하는 제2연산 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 각각의 프론트 엔드 모듈의 제1스테이지는, 상기 제3레일에 연결되는 하나의 반전 입력, 상기 제5레일에 연결되는 비 반전 입력, 및 상기 증폭 신호를 제공하는 출력을 적어도 포함하는 비교기, 상기 프론트 엔드 모듈에 대응하는 상기 멀티플렉서의 상기 제1레일 출력을 연결하는 제3저항, 상기 제1레일을 상기 제3레일에 연결하는 제4저항, 상기 제1레일을 상기 제3레일에 연결하는 제1캐패시터, 상기 제4레일을 상기 제5레일에 연결하는 제5저항, 상기 제4레일을 상기 제5레일에 연결하는 제2캐패시터, 및 제3캐패시터를 포함하는 경로를 통해 접지에 상기 제4레일을 연결하는 제6저항을 포함할 수 있다.
상기 제1저항은 상기 제2저항과 실질적으로 동일한 저항을 가질 수 있다. 상기 제3저항은 상기 제6저항과 실질적으로 동일한 저항을 가질 수 있다. 상기 제4저항은 상기 제5저항과 실질적으로 동일한 저항을 가질 수 있다. 상기 제1캐패시터는 상기 제2캐피시터와 실질적으로 동일한 캐패시턴스를 가질 수 있다. 제3캐패시터는 소정의 제1전극과 적어도 하나의 제2전극 사이의 상호 캐패시턴스와 실질적으로 동일한 캐패시턴스를 가질 수 있다. 제4캐패시터는 제1저항과 병렬로 연결될 수 있다. 제5캐피시터는 제2저항과 병렬로 연결될 수 있다.
상기 각각의 프론트 엔드 모듈의 상기 제1스테이지는, 제1레일을 통해 제1전류 제어 소스에 연결되는 하나의 반전 입력, 제1저항을 포함하는 경로를 통해 접지에 연결되는 비 반전 입력, 및 제2레일과 연결되는 출력을 적어도 포함하는 연산 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 각각의 프론트 엔드 모듈의 상기 제1스테이지는, 상기 제1레일을 상기 제2레일에 연결하는 제2저항, 및 제1캐패시터를 포함하는 경로를 통해 상기 제1레일을 접지에 연결하는 제3저항을 포함할 수 있다. 상기 제1레일은 상기 프론트 엔드 모듈에 대응하는 멀티플렉서의 출력에 연결되고, 상기 제2레일은 상기 제2전극에 연결되거나, 또는 상기 제1레일은 상기 제2전극에 연결되고, 상기 제2레일은 상기 프론트 엔드 모듈에 대응하는 상기 멀티플렉서의 상기 출력에 연결될 수 있다. 상기 제2레일은 상기 증폭 신호를 제공할 수 있다.
제2캐패시터는 제1저항과 병렬로 연결될 수 있다. 제1캐패시터는 주어진 제1전극과 적어도 하나의 제2전극 사이의 상호 캐패시턴스와 실질적으로 동일한 캐패시턴스를 가질 수 있다.
상기 각각의 프론트 엔드 모듈의 상기 제1스테이지는, 제1레일을 통해 제1전류 제어 소스에 연결되는 하나의 반전 입력, 제1저항을 포함하는 경로를 통해 접지에 연결되는 비 반전 입력, 및 제2레일에 연결되는 출력을 적어도 포함하는 제1연산 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 각각의 프론트 엔드 모듈의 상기 제1스테이지는, 제3레일에 의해 제2전류 소스에 연결되는 반전 입력, 제2저항을 포함하는 경로를 통해 접지에 연결되는 비 반전 입력, 및 제4레일에 연결되는 출력을 적어도 포함하는 제2연산 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 각각의 프론트 엔드 모듈의 상기 제1스테이지는, 상기 제2레일에 연결되는 하나의 반전 입력, 상기 제4레일에 연결되는 비 반전 입력, 및 상기 증폭 신호를 제공하는 출력을 적어도 포함하는 비교기, 상기 제1레일과 상기 제2레일을 연결하는 제3저항, 제1캐패시터를 포함하는 경로를 통해 상기 제1레일을 접지에 연결하는 제4저항, 제2캐패시터를 포함하는 경로를 통해 상기 제3레일을 접지에 연결하는 제5저항, 상기 제3레일을 상기 제4레일에 연결하는 제6저항, 및 상기 제3레일을 상기 제4레일에 연결하는 제3캐패시터를 포함할 수 있다. 상기 제1레일은 상기 프론트 엔드 모듈에 대응하는 멀티플렉서의 출력에 연결되고, 상기 제2레일은 상기 제2전극에 연결되거나, 또는 상기 제1레일은 상기 제2전극에 연결되고, 상기 제2레일은 상기 프론트 엔드 모듈에 대응하는 상기 멀티플렉서의 상기 출력에 결합될 수 있다. 상기 제1전류 제어 소스는 상기 제2전류 제어 소스와 동기화될 수 있다.
상기 제3저항은 상기 제6저항과 실질적으로 동일한 저항을 가질 수 있다. 상기 제1캐피시터는 상기 제2캐피시터와 실질적으로 동일한 캐패시턴스를 가질 수 있다. 상기 제3캐피시터는 소정의 제1전극과 적어도 하나의 제2전극 사이의 상호 캐패시턴스와 실질적으로 동일한 캐패시턴스를 가질 수 있다. 제4캐패시터는 상기 제1저항과 병렬로 연결될 수 있다. 제5캐피시터는 상기 제2저항과 병렬로 연결될 수 있다.
상기 장치는 상기 제1 및 제2필터링 신호를 수신하고 상기 제1 및 제2필터링 신호에 따라 압력 값 및/또는 캐패시턴스 값을 계산하도록 구성된 신호 프로세서를 더 포함할 수 있다.
신호 처리기는 압력 값 및/또는 캐패시턴스 값의 신호 대 잡음비를 향상시키기 위해 상관된 이중 샘플링 방법을 사용하도록 구성될 수 있다. 신호 처리기는 압력 값 및/또는 캐패시턴스 값을 이미지 데이터로서 처리하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제2측면에 따르면, 투사형 캐패시턴스 터치 패널로부터 신호를 처리하기 위한 기기가 존재하고, 상기 패널은 복수의 제1전극과 적어도 하나의 제2전극 사이에 배치되는 압전 재료층을 포함할 수 있다. 상기 기기는, 소정의 제1전극으로부터 신호를 수신하는 것에 응답하여, 상기 소정의 제1전극에 근접한 상기 터치 패널에 인가되는 압력을 나타내는 압력 신호 및 상기 소정의 제1전극의 캐패시턴스를 나타내는 캐패시턴스 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
상기 기기는, 적어도 하나의 신호 분리기를 포함하고, 상기 신호 분리기는, 상기 터치 패널로부터 수신되는 신호를 제1 및 제2신호로 분리하고, 상기 압력 신호를 제거하고 상기 캐패시턴스 신호를 통과시키도록 구성되는 제1주파수 종속 필터에 상기 제1신호를 통과시키고, 상기 캐패시턴스 신호를 제거하고 상기 압력 신호를 통과시키도록 구성되는 제2주파수 종속 필터에 상기 제2신호를 통과시키도록 구성될 수 있다.
상기 기기는 적어도 하나의 증폭 스테이지를 포함하고, 상기 증폭 스테이지는 상기 압력 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다. 증폭 스테이지는 주어진 제1전극으로부터 신호를 수신하고 증폭 신호를 신호 분리기 스테이지에 제공하도록 구성될 수 있다. 증폭 신호는 캐패시턴스 신호와 압력 신호의 중첩을 포함할 수 있다. 상기 기기는 캐패시턴스 신호와 압력 신호를 분리하도록 구성된다. 상기 장치는 주기적 신호를 발생시키도록 구성된 신호 원을 포함할 수 있다. 증폭 스테이지는 주기 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 캐패시턴스 신호는 주기 신호에 기초할 수 있다. 압력 신호는 주기 신호를 기반으로 하지 않을 수도 있다. 상기 소정의 제1전극으로부터 수신된 신호는 캐패시턴스 신호와 압력 신호의 중첩을 포함할 수 있다.
장치는, 복수의 제1전극과 적어도 하나의 제2전극 사이에 배치되는 압전 재료층을 포함하는 투사형 캐패시턴스 터치 패널, 및 상기 기기를 포함할 수 있다. 상기 기기는 복수의 단자를 더 포함하고, 각각의 단자는 대응하는 제1전극과 연결될 수 있다.
상기 기기는 각각의 제1전극으로부터 신호를 동시에 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 기기는 각각의 단자에 대응하는 증폭 스테이지 및 신호 분리기를 포함할 수 있다.
상기 기기는 각각의 제1전극으로부터 신호를 순차적으로 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 기기는 하나의 증폭 스테이지와 하나의 신호 분리기 스테이지를 포함할 수 있고, 상기 복수의 스테이지는 멀티플렉서를 통해 증폭 스테이지에 접속될 수 있다. 상기 멀티플렉서는 순서에 따라 각각의 스테이지를 증폭 스테이지에 연결하도록 구성될 수 있다.
장치는, 복수의 제1전극과 적어도 하나의 제2전극 사이에 배치되는 압전 재료층을 포함하는 투사형 캐패시턴스 터치 패널, 복수의 입력 및 출력을 가지며, 각각의 입력은 대응하는 제1전극에 연결되는 멀티플렉서, 및 상기 기기를 포함하고, 상기 기기는 상기 멀티플렉서 출력에 연결되는 단자를 더 포함할 수 있다.
상기 장치는 압력 및 캐패시턴스 신호를 수신하고 압력 및 캐패시턴스 신호에 따라 압력 값 및 캐패시턴스 값을 계산하도록 구성된 신호 프로세서를 더 포함할 수 있다.
상기 신호 처리기는 압력 값 및/ 는 캐패시턴스 값의 신호 대 잡음비를 향상시키기 위해 상관된 이중 샘플링 방법을 사용하도록 구성될 수 있다. 신호 처리기는 압력 값 및/또는 캐패시턴스 값을 이미지 데이터로서 처리하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제3측면에 따르면, 상기 장치를 포함하는 휴대용 전자 기기가 제공된다.
본 발명의 제4측면에 따르면, 층 구조로 구성되는 터치 패널의 방법이 제공되고 상기 터치 패널은 층 구조를 포함하고, 상기 층 구조는 하나 이상의 층; 각 층은 두께 방향에 수직으로 연장되며, 상기 하나 이상의 층은 압전 재료층을 포함하고, 상기 각 층의 두께 방향이 상기 제1 및 제2면에 대해 수직이 되도록, 상기 층 구조는 대향되는 제1 및 제2면, 및 상기 제1면과 제2면 사이에 배치된 상기 층을 가지며, 상기 제1면 상에 배치된 복수의 제1전극, 및 상기 제2면 상에 배치된 적어도 하나의 제2전극을 포함할 수 있다. 상기 방법은, 미리 정해진 순서에 따라 상기 복수의 제1전극 중 각각의 제1전극을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 각각의 제1전극에 대하여, 상기 소정의 제1전극으로부터 수신된 입력 신호에 기초하여 증폭되는 신호를 생성하는 단계, 제1주파수 종속 필터를 사용하여 상기 증폭 신호를 필터링하여 제1주파수 대역폭을 가지는 제1필터링 신호를 제공하는 단계, 및
제2주파수 종속 필터를 사용하여 상기 증폭 신호를 필터링하여 상기 제1주파수 대역폭보다 상대적으로 더 높은 시작 주파수를 가지는 제2주파수 대역폭을 가지는 제2필터링 신호를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 신호를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 증폭 신호는 상기 입력 신호 및 상기 주기 신호에 기초하여 생성될 수 있다. 상기 제2필터링 신호는 상기 주기 신호에 기초하고 상기 제1필터링 신호는 상기 주기 신호에 기초하지 않을 수 있다.
상기 방법은 압력 값을 계산하기 위해 제1필터링 신호를 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 캐패시턴스 값들을 계산하기 위해 상기 제2필터링 신호를 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 압력 값 및/또는 캐패시턴스 값을 이미지 데이터로서 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 각 픽셀 값이 터치 패널의 위치에 대응하는 압력 값이 되는 상기 압력 값을 압력 이미지로 다루는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 픽셀 값이 상기 터치 패널의 위치에 대응하는 캐패시턴스 값이 되는 상기 캐패시턴스 값을 캐패시턴스 이미지로서 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 압력 이미지 및/또는 캐패시턴스 이미지에 상관된 이중 샘플링 방법을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 제5측면에 의하면, 투사형 캐패시턴스 터치 패널로부터 신호를 처리하는 방법이 제공되고, 상기 패널은 복수의 제1전극과 적어도 하나의 제2전극 사이에 배치되는 압전 재료층을 포함할 수 있다. 상기 방법은, 소정의 제1전극으로부터 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 수신 신호에 기초하여, 상기 소정의 제1전극에 근접한 상기 터치 패널에 가해지는 압력을 나타내는 압력 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 수신 신호에 기초하여, 상기 소정의 제1전극의 캐패시턴스를 나타내는 캐패시턴스 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 수신 신호를 제1 및 제2신호로 분할하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 캐패시턴스 신호를 생성하는 단계는 제1주파수 종속 필터를 사용하여 상기 제1신호를 필터링하여 상기 압력 신호를 제거하고 상기 캐패시턴스 신호를 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 압력 신호를 생성하는 단계는 제2주파수 종속 필터를 사용하여 상기 제2신호를 필터링하여 상기 캐패시턴스 신호를 제거하고 상기 압력 신호를 통과시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 압력 신호를 증폭하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 소정의 제1전극으로부터 수신된 신호에 따라 증폭 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 증폭 신호는 캐패시턴스 신호와 압력 신호의 중첩을 포함할 수 있다. 상기 방법은 캐패시턴스 신호 및 압력 신호를 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 주기 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 증폭 신호는 소정의 제1전극 및 주기 신호로부터 수신된 신호에 따라 발생될 수 있다. 캐패시턴스 신호는 주기 신호에 기초할 수 있다. 압력 신호는 주기 신호를 기반으로 하지 않을 수도 있다. 소정의 제1전극으로부터 수신된 신호는 캐패시턴스 신호와 압력 신호의 중첩을 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 복수의 제1전극으로부터 신호를 동시적으로 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 복수의 제1전극으로부터 신호를 순차적으로 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 압력 값을 계산하기 위해 압력 신호를 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 캐패시턴스 값을 계산하기 위해 캐패시턴스 신호를 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 압력 값 및/또는 캐패시턴스 값을 이미지 데이터로서 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 각 픽셀 값이 터치 패널의 위치에 대응하는 압력 값이 되는 압력 값을 압력 이미지로 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 픽셀 값이 상기 터치 패널의 위치에 대응하는 캐패시턴스 값이 되는 상기 캐패시턴스 값을 캐패시턴스 이미지로서 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 압력 이미지 및/또는 캐패시턴스 이미지에 상관된 이중 샘플링 방법을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 제6측면에 따르면, 상기 방법을 수행하는 휴대용 전자 기기가 제공된다.
본 발명의 제7측면에 따르면, 데이터 처리 장치에 의해 실행될 때, 데이터 처리 장치가 상기 방법을 실행하게 하는, 비-일시적인 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
본 발명의 제8측면에 따르면, 터치 패널 용 층 구조의 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법은, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 투명 기판을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제조 방법은, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 유전체층을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제조 방법은, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 압전 재료층을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제조 방법은, 제1방향으로 연장되고 상기 제1방향에 수직으로 이격되는 복수의 제1 도전 영역을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제조 방법은, 제2방향으로 연장되고 상기 제1방향과 다른 제2방향에 수직으로 이격되는 복수의 제2도전 영역을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제조 방법은, 조립 시 제3도전 물질 영역이 각각의 제1도성 영역 및 각각의 제3도전 영역과 적어도 부분적으로 겹치도록 연장되는 상기 제3도전 물질 영역을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 다음과 같이 상기 층 구조를 조립하는 단계를 포함하고, 상기 투명 기판의 제1면은 유전체층의 상기 제2면에 대향하고, 유전체 층의 상기 제1면은 상기 압전 재료층의 제2면에 대향할 수 있다. 상기 복수의 제1도전 영역은 상기 투명 기판과 상기 유전체층 사이에 배치되고, 상기 복수의 제2도전 영역은 상기 투명 기판과 상기 압전 재료층 사이에 배치되며, 상기 제3도전 재료 영역은 상기 압전 재료층의 제1면 위에 배치될 수 있다.
따라서, 터치 패널 용 층 구조는 압전 재료층 상에 패턴닝된 전극의 복잡하고 및/또는 값 비싼 증착을 필요로 하지 않고 제조될 수 있다. 또한, 압전 재료층은 개별 디바이스를 제공하기 위해 압전 재료 영역을 증착 또는 패터닝 할 필요없이 단일 시트로서 제공될 수 있다.
상기 복수의 제1도전 영역은 상기 유전체층의 상기 제2면 상에 배치될 수 있다. 상기 층 구조를 조립하는 단계는, 상기 유전체층의 제2면을 상기 투명 기판의 상기 제1면에 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1도전 영역은 상기 투명 기판의 상기 제1면 상에 배치될 수 있다. 상기 층 구조를 조립하는 단계는, 상기 유전체층의 상기 제2면을 상기 투명 기판의 상기 제1면에 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1도전 영역은 상기 유전체층의 상기 제1면 상에 배치될 수 있다. 상기 층 구조를 조립하는 단계는, 상기 유전체층의 상기 제2면을 상기 투명 기판의 상기 제1면에 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제2도전 영역은 상기 복수의 제1전극과 동일한 상기 유전체층의 면 상에 배치될 수 있다. 각각의 제1도전 영역은 연속 도전 영역을 포함하고, 각각의 제2도전 영역은 점퍼에 의해 연결되는 복수의 분리된 도전 영역을 포함할 수 있다. 각각의 점퍼는 제1도전 영역의 일부에 걸칠 수 있다. 상기 층 구조를 조립하는 단계는, 상기 압전 재료층의 상기 제2면을 상기 유전체층의 제1면에 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제2도전 영역은 상기 유전체층의 상기 제1면 상에 배치될 수 있다. 상기 층 구조를 조립하는 단계는, 상기 압전 재료층의 상기 제2면을 상기 유전체층의 상기 제1면에 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 제2유전체층을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 제2도전 영역은 상기 제2유전체층의 상기 제1면 또는 상기 제2면 상에 배치될 수 있다. 상기 층 구조를 조립하는 단계는, 상기 제2유전체층의 상기 제2면을 상기 유전체층의 상기 제1면에 본딩하는 단계, 및 상기 압전 재료층의 상기 제2면을 상기 제2유전 재료층의 제1면에 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제2도전 영역은 상기 압전 재료층의 상기 제2면 상에 배치될 수 있다. 상기 방법은, 상기 압전 재료층의 상기 제2면을 상기 유전체층의 상기 제1면에 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 제3유전체층을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제3도전 재료 영역은 상기 제3유전체층의 상기 제1면 또는 상기 제2면 상에 배치될 수 있다. 상기 층 구조를 조립하는 단계는 상기 제3유전체층의 상기 제2면을 상기 압전 재료층의 상기 제1면에 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제3도전 재료 영역은 상기 압전 재료층의 상기 제1면 상에 배치될 수 있다.
일 층의 제2면을 타 층의 제1면에 결합시키는 단계는 대향하는 제1면과 제2면 사이에 감압 접착 재료층을 제공하고 제1면과 제2면 사이에 압력을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "감압 접착제"(PSA)는 광학 투명 접착제(OCA), 광학 투명 수지(OCR) 및 액체 광학 투명 접착제(LOCA)를 포함한다.
본 발명의 제9측면에 따르면, 상기 방법에 따라 제조되는 터치 패널 용 층 구조를 포함하는 휴대용 전자 기기가 제공된다.
본 발명의 제10측면에 따르면, 터치 패널 용 층 구조를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 투명 기판을 제공하는 단계, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 제1유전체층을 제공하는 단계, 및 상기 제1유전체층의 상기 제2면을 상기 투명 기판의 상기 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 제1방향으로 연장되고 제1방향에 수직으로 이격되는 복수의 제1도전 영역이 제1유전체층의 제2면 상에 배치된다. 상기 방법은, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 제2유전체층을 제공하는 단계, 및 제2유전체층의 제2면을 제1유전체층의 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 제2방향으로 연장되고 제2방향에 수직으로 이격되는 복수의 제2도전 영역은 상기 제2유전체층의 상기 제2면 상에 배치되고, 그리고 상기 제2방향은 상기 제1방향과 상이하다. 상기 방법은, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 압전 재료층을 제공하는 단계, 및 압전 재료층의 제2면을 제2유전체층의 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 제3도전 재료 영역은 압전 재료층의 제1면 상에 배치되어, 조립 시 제3도전 영역이 각각의 제1도전 영역 및 각 제2도전 영역과 적어도 부분적으로 겹쳐진다.
본 발명의 제11측면에 따르면, 터치 패널 용 층 구조를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 투명 기판을 제공하는 단계, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 유전체층을 제공하는 단계, 및 유전체층의 제2면을 투명 기판의 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 제1방향으로 연장되고 상기 제1방향에 수직으로 이격되는 복수의 제1도전 영역이 상기 유전체층의 상기 제2면 상에 배치된다. 상기 방법은, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 압전 재료층을 제공하는 단계, 및 압전 재료층의 제2면을 유전체층의 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 상기 제2방향에 수직이고 상기 제2방향에 수직으로 이격되는 복수의 제2도전 영역이 상기 압전 재료층의 상기 제2면 상에 배치되고, 상기 제2방향은 상기 제1방향과 상이하며, 제3도전 재료 영역은 압전 재료층의 제1면 상에 배치되어, 조립 시 제3도전 영역이 각각의 제1도전 영역 및 각 제2도전 영역과 적어도 부분적으로 겹쳐진다.
본 발명의 제12측면에 따르면, 터치 패널 용 층 구조를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 투명 기판을 제공하는 단계, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 제1유전체층을 제공하는 단계, 및 상기 제1유전체층의 상기 제2면을 상기 투명 기판의 상기 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 제1방향으로 연장되고 상기 제1방향에 수직으로 이격되는 복수의 제1도전 영역이 상기 제1유전체층의 제2면 상에 배치된다. 상기 방법은, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 제2유전체층을 제공하는 단계, 및 제2유전체층의 제2면을 제1유전체층의 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 제2방향으로 연장되고 상기 제2방향에 수직으로 이격되는 복수의 제2도전 영역이 상기 제2유전체층의 제2면 상에 배치되고, 상기 제2방향은 상기 제1방향과 상이하다. 상기 방법은 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 압전 재료층을 제공하는 단계, 및 압전 재료층의 제2면을 제2유전체층의 제1면에 본딩하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 제1 및 제2면을 가지는 제3유전체층을 제공하는 단계, 및 상기 압전 재료층의 상기 제1면에 상기 제3유전체층의 상기 제2면을 본딩하는 단계를 포함하고, 상기 제3도전 재료 영역은 상기 제3유전체층의 상기 제2면 상에 배치되어, 조립 시 상기 제3도전 영역이 각각의 상기 제1도전 영역 및 상기 제2도전 영역 각각에 적어도 부분적으로 겹쳐진다.
본 발명의 제13측면에 따르면, 터치 패널 용 층 구조를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 투명 기판을 제공하는 단계, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 유전체층을 제공하는 단계, 및 상기 유전체층의 상기 제2면을 상기 투명 기판의 상기 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 제1방향으로 연장되고 상기 제1방향에 수직으로 이격되는 복수의 제1도전 영역이 상기 유전체층의 상기 제2면 상에 배치되고, 제2방향으로 연장하고 상기 제2방향에 수직으로 이격되는 복수의 제2도전 영역이 상기 유전체층의 상기 제1면 상에 배치되고, 상기 제2방향은 상기 제1방향과 다르다. 상기 방법은 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 압전 재료층을 제공하는 단계, 및 압전 재료층의 제2면을 유전체층의 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 제3도전 재료 영역은 압전 재료층의 제1면 상에 배치되어, 조립 시 제3도전 영역이 각각의 제1도전 영역 및 각 제2도전 영역과 적어도 부분적으로 겹쳐진다.
본 발명의 제14측면에 따르면, 터치 패널 용 층 구조를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 투명 기판을 제공하는 단계, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 제1유전체층을 제공하는 단계, 및 상기 제1유전체층의 상기 제2면을 상기 투명 기판의 상기 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 제1방향으로 연장되고 상기 제1방향에 수직으로 이격되는 복수의 제1도전 영역이 상기 제1유전체층의 제2면 상에 배치되고, 제2방향으로 연장되고 상기 제2방향에 수직으로 이격되는 복수의 제2도전 영역이 상기 제1유전체층의 제2면 상에 배치되고, 상기 제2방향은 상기 제1방향과 상이하다. 상기 방법은, 제1 및 제2면을 가지는 압전 재료층을 제공하는 단계, 및 압전 재료층의 제2면을 제1유전체층의 제1면에 접착하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 제2유전체층을 제공하는 단계, 및 제2유전체층의 제2면을 압전 재료층의 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 제3도전 재료 영역은 상기 제2유전체층의 상기 제2면 상에 배치되어, 조립 시 상기 제3도전 영역이 각각의 상기 제1도전 영역 및 상기 제2도전 영역 각각에 적어도 부분적으로 겹쳐진다. 각각의 제1도전 영역은 연속적인 도전 영역을 포함하고, 각각의 제2도전 영역은 점퍼에 의해 연결되는 복수의 분리된 도전 영역을 포함하며, 각각의 점퍼는 제1도전 영역의 일부에 걸쳐있다.
방법이 제공된다. 상기 방법은 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 투명 기판을 제공하는 단계, 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 제1유전체층을 제공하는 단계, 및 상기 제1유전체층의 상기 제2면을 상기 투명 기판의 상기 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 제1방향으로 연장되고 상기 제1방향에 수직으로 이격되는 복수의 제1도전 영역이 상기 글라스 시트의 제1면 상에 배치되고, 제2방향으로 연장되고 상기 제2방향에 수직으로 이격되는 복수의 제2도전 영역이 상기 제1유전체층의 제2면 상에 배치되고, 상기 제2방향은 상기 제1방향과 상이하다. 상기 방법은 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 압전 재료층을 제공하는 단계, 압전 재료층의 제2면을 제1유전체층의 제1면에 본딩하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 대향하는 제1 및 제2면을 가지는 제2유전체층을 제공하는 단계, 및 제2유전체층의 제2면을 압전 재료층의 제1면에 본딩하는 단계를 포함하고, 제3도전 재료 영역은 상기 제2유전체층의 상기 제2면 상에 배치되어, 조립 시 상기 제3도전 영역이 각각의 상기 제1도전 영역 및 상기 제2도전 영역 각각에 적어도 부분적으로 겹쳐진다.
본 발명의 특정 실시 예들은 이제 첨부 도면들을 참조하여 예로서 기술될 것이다.
도 1은 제1터치 센서, 및 정전용량 방식 및 압력 감지 방식을 결합한 프론트 엔드 모듈을 포함하는 제1장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 제2터치 센서를 포함하는 제2장치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 전자 기기의 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈의 동작을 도시한다.
도 5는 단일 종단 증폭기를 사용하는 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈의 동작을 도시한다.
도 6은 차동 증폭기를 사용하는 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈의 동작을 도시한다.
도 7은 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈에 대한 필터 구성의 일례를 개략적으로 도시한다.
도 8은 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈에 대한 필터 구성의 일례를 개략적으로 도시한다.
도 9는 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈에 대한 필터 구성의 일례를 개략적으로 도시한다.
도 10은 도 1에 도시된 장치에 포함된 제1증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 11은 도 2에 도시된 장치에 포함된 도 10에 도시된 제1증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 12는 도 1에 도시된 장치에 포함된 제2증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 13은 도 1에 도시된 장치에 포함된 제3증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 14는 도 1에 도시된 장치에 포함된 제4증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 15는 정전용량 방식 및 압력 감지 방식을 결합한 제1터치 패널의 단면도이다.
도 16은 도 15에 도시된 터치 패널을 포함한 제3장치를 개략적으로 도시한다.
도 17은 도 16에 도시된 장치에 포함된 도 10에 도시된 제1증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 18은 도 16에 도시된 장치에 포함된 도 12에 도시된 제2증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 19는 도 15에 도시된 터치 패널 용 패턴 전극의 평면도이다.
도 20은 터치 패널과의 사용자 상호작용의 위치 및 압력을 추정하기 위해 측정된 압력 값에 기초한 보간법을 사용하는 것을 예시한다.
도 21은 정전용량 방식 및 압력 감지 방식을 결합한 제2터치 패널의 단면도이다.
도 22는 도 21에 도시된 터치 패널을 포함하는 제4장치를 개략적으로 도시한다.
도 23은 도 21에 도시된 정전용량 방식 및 압력 감지 방식이 결합된 터치 패널 용 전극 배열의 평면도이다.
도 24는 정전용량 방식 및 압력 감지 방식이 결합되는 제3터치 패널 용 전극 배치의 평면도이다.
도 25는 도 21에 도시된 터치 패널을 포함하는 제5장치를 개략적으로 도시한다.
도 26은 도 25에 도시된 장치에 포함된 도 10에 도시된 제1증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 27은 정전용량 방식 및 압력 감지 방식을 결합한 제4터치 패널의 단면도이다.
도 28은 도 27에 도시된 터치 패널을 포함하는 제6장치를 개략적으로 도시한다.
도 29는 도 28에 도시된 장치에 포함된 도 13에 도시된 제3증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 30a 내지 도 30c는 제조 과정에서 상이한 스테이지에서 제1디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 31a 내지 도 31c는 제조 과정에서 상이한 스테이지에서 제2디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 32a 내지 도 32c는 제조 과정에서 상이한 스테이지에서 제3디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 33a 내지 도 33d는 제조 과정에서 상이한 단계에서 제4디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 34a 및 도 34b는 제조 과정에서 상이한 스테이지에서 제5디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 35a 및 도 35b는 제조 과정에서 상이한 스테이지에서 제6디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 36a 내지 도 36c는 제조 과정에서 상이한 단계에서 제7디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 37a 내지 도 37d는 제조 과정에서 상이한 스테이지에서 제8디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 38은 제1임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 39는 제2임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 40은 제3임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 41은 제4임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 42는 제5임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 43은 제6임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 44는 제7임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 45는 제8임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 46은 정전용량 방식 및 압력 감지 방식을 결합한 제5터치 패널 용 전극 배열의 평면도이다.
도 47은 도 46에 도시된 터치 패널의 단면도이다.
도 1은 제1터치 센서, 및 정전용량 방식 및 압력 감지 방식을 결합한 프론트 엔드 모듈을 포함하는 제1장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 제2터치 센서를 포함하는 제2장치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 전자 기기의 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈의 동작을 도시한다.
도 5는 단일 종단 증폭기를 사용하는 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈의 동작을 도시한다.
도 6은 차동 증폭기를 사용하는 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈의 동작을 도시한다.
도 7은 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈에 대한 필터 구성의 일례를 개략적으로 도시한다.
도 8은 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈에 대한 필터 구성의 일례를 개략적으로 도시한다.
도 9는 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈에 대한 필터 구성의 일례를 개략적으로 도시한다.
도 10은 도 1에 도시된 장치에 포함된 제1증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 11은 도 2에 도시된 장치에 포함된 도 10에 도시된 제1증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 12는 도 1에 도시된 장치에 포함된 제2증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 13은 도 1에 도시된 장치에 포함된 제3증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 14는 도 1에 도시된 장치에 포함된 제4증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 15는 정전용량 방식 및 압력 감지 방식을 결합한 제1터치 패널의 단면도이다.
도 16은 도 15에 도시된 터치 패널을 포함한 제3장치를 개략적으로 도시한다.
도 17은 도 16에 도시된 장치에 포함된 도 10에 도시된 제1증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 18은 도 16에 도시된 장치에 포함된 도 12에 도시된 제2증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 19는 도 15에 도시된 터치 패널 용 패턴 전극의 평면도이다.
도 20은 터치 패널과의 사용자 상호작용의 위치 및 압력을 추정하기 위해 측정된 압력 값에 기초한 보간법을 사용하는 것을 예시한다.
도 21은 정전용량 방식 및 압력 감지 방식을 결합한 제2터치 패널의 단면도이다.
도 22는 도 21에 도시된 터치 패널을 포함하는 제4장치를 개략적으로 도시한다.
도 23은 도 21에 도시된 정전용량 방식 및 압력 감지 방식이 결합된 터치 패널 용 전극 배열의 평면도이다.
도 24는 정전용량 방식 및 압력 감지 방식이 결합되는 제3터치 패널 용 전극 배치의 평면도이다.
도 25는 도 21에 도시된 터치 패널을 포함하는 제5장치를 개략적으로 도시한다.
도 26은 도 25에 도시된 장치에 포함된 도 10에 도시된 제1증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 27은 정전용량 방식 및 압력 감지 방식을 결합한 제4터치 패널의 단면도이다.
도 28은 도 27에 도시된 터치 패널을 포함하는 제6장치를 개략적으로 도시한다.
도 29는 도 28에 도시된 장치에 포함된 도 13에 도시된 제3증폭기의 개략적인 회로도이다.
도 30a 내지 도 30c는 제조 과정에서 상이한 스테이지에서 제1디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 31a 내지 도 31c는 제조 과정에서 상이한 스테이지에서 제2디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 32a 내지 도 32c는 제조 과정에서 상이한 스테이지에서 제3디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 33a 내지 도 33d는 제조 과정에서 상이한 단계에서 제4디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 34a 및 도 34b는 제조 과정에서 상이한 스테이지에서 제5디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 35a 및 도 35b는 제조 과정에서 상이한 스테이지에서 제6디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 36a 내지 도 36c는 제조 과정에서 상이한 단계에서 제7디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 37a 내지 도 37d는 제조 과정에서 상이한 스테이지에서 제8디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 38은 제1임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 39는 제2임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 40은 제3임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 41은 제4임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 42는 제5임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 43은 제6임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 44는 제7임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 45는 제8임베디드 디스플레이 스택 업을 도시한다.
도 46은 정전용량 방식 및 압력 감지 방식을 결합한 제5터치 패널 용 전극 배열의 평면도이다.
도 47은 도 46에 도시된 터치 패널의 단면도이다.
아래 설명에서, 동일한 구성에는 동일한 참조 부호를 사용한다.
정전용량 방식 및 압력감지 방식을 결합한 제1장치 및 제1터치 센서
도 1은 제1터치 센서(2), 프론트 엔드 모듈(3) 및 제1신호 처리 모듈(4)을 포함하는 정전용량 방식 및 압력 감지 방식을 결합한 제1장치(1)를 개략적으로 도시한다.
제1터치 센서(2)는 제1면(6) 및 제2대향 면(7), 제1전극(8) 및 제2전극(9)을 포함하는 층 구조(5)를 포함한다. 층 구조(5)는 압전 재료층(10)의 적어도 하나의 층을 포함하는 하나 이상의 층을 포함한다. 층 구조(5)에 포함되는 각 층은 통상적으로 평면이고 두께 방향(z)에 수직인 제1(x) 및 제2(y) 방향으로 연장한다. 층 구조(5)의 하나 이상의 층은 층 구조(5)의 각 층의 두께 방향(z)이 제1 및 제2면(6, 7)에 수직이 되도록 제1 및 제2면(6, 7) 사이에 배치된다. 제1전극(8)은 층 구조(5)의 제1면(6) 상에 배치되고, 제2전극(9)은 층 구조(5)의 제2면(7) 상에 배치된다. 제1전극(8)은 단자(A)에 전기적으로 연결되고 제2전극(9)은 단자 B에 연결된다.
바람직하게는, 상기 압전 재료는 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride: PVDF)와 같은 압전 폴리머이다. 그러나 상기 압전 재료는 선택적으로 납 지르코네이트 티타네이트(PZT)와 같은 압전 세라믹의 층일 수 있다. 바람직하게는, 제1 및 제2전극은 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 인듐 아연 산화물(IZO)이다.
그러나 제1 및 제2전극(8, 9)은 박막으로서 증착 및 패터닝에 적합한 알루미늄, 구리, 은 또는 다른 금속과 같은 금속 박막일 수 있다. 제1 및 제2전극(8, 9)은 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티펜(polythiphene), 폴리피롤(polypyrrole) 또는 폴리(3,4- 에틸렌디옥시티오펜)(3,4-ethylenedioxythiophene) 폴리스티렌 술포네이트(polystyrene sulfonate: PEDOT/PSS)와 같은 전도성 중합체 일 수 있다. 상기 제1 및 제2전극은 금속 메쉬(metal mesh); 나노와이어(nanowires), 선택적으로 은 나노와이어(silver nanowires); 그래 핀(graphene); 및 탄소 나노튜브(carbon nanotubes)로 형성될 수 있다.
프론트 엔드 모듈(3)은 제1전극(8)으로부터 입력 신호(11)를 수신하기 위해 단자(A)를 통해 제1터치 센서(2)에 결합된다. 상기 프론트 엔드 모듈은 증폭 스테이지의 형태의 제1스테이지(12) 및 제1주파수 종속 필터(13) 및 제2주파수 종속 필터(14) 형태의 제2스테이지를 포함한다. 제1스테이지(12)는 제1전극(8)으로부터 입력 신호(11)를 수신하고, 입력 신호(11)에 기초하여 증폭 신호(15)를 제공한다. 제1주파수 종속 필터(13)는 증폭 신호(15)를 수신하고 필터링하여 제1주파수 대역폭을 갖는 제1필터링 신호(16)를 제공한다. 제2주파수 종속 필터(14)는 증폭 신호(15)를 수신하고 필터링하여 제2주파수 대역폭을 갖는 제2필터링 신호(17)를 제공한다. 상기 주파수 대역폭은 제1주파수 대역폭보다 비교적 높은 시작 주파수를 갖는다.
입력 신호(11)는 터치 센서(2)와의 사용자 상호작용 또는 터치 센서(2) 위에 있는 재료의 층에 응답하여 생성된다. 아래 설명에서, "사용자 상호작용(user interaction)"에 대한 언급은 사용자가 터치 센서, 터치 패널 또는 그 위에 중첩된 재료 층을 만지거나 눌러야하는 것을 포함한다. "사용자 상호작용"이란 용어는 (도전성 여부와 관계없이) 사용자의 자판(digit) 또는 스타일러스(stylus)와 관련된 상호작용을 포함하도록 취해진다. 또한 "사용자 상호작용"이라는 용어는 사용자의 손가락 또는 직접적인 물리적 접촉없이 터치 센서 또는 터치 패널에 근접한 도전성 스타일러스를 포함하도록 취해진다.
단자(B)는 제2전극(9)을 접지(ground)하거나, 일정 전위를 제공하는 전압 바이어스 소스(52)(도 10 참조)에, 주기 신호(43)를 제공하는 신호 소스(44)에, 또는 단자(A, B)에 걸쳐 접속되는 프론트 엔드 모듈(3)에 연결시킬 수 있다.
본 명세서에서 대문자로 표기된 단자 A, B 및 다른 단자는 전극과 장치의 다른 요소 사이의 전기적 결합을 설명하기 위한 기준점으로 사용된다. 단자(A, B)가 실제로 물리적 단자일지라도, 예를 들어 프론트 엔드 모듈(3)과 같은 구성요소가 단자에 결합된다는 설명은 단자(A)가 프론트 엔드 모듈이 직접 제1전극(8)에 결합된다는 의미로 설명되어야 한다. 다른 구성요소들과 대문자로 표시된 다른 단자들에 대해서도 유사하게 라틴 문자들이 사용된다.
제1신호 처리 모듈(4)은 제1 및 제2 필터링 신호(16, 17)를 수신한다. 제1신호 처리 모듈(4)은 제1필터링 신호(16)에 기초하여 압력 값(18)을 계산하고, 제2필터링 신호(17)에 기초하여 정전용량 값(19)을 계산한다. 압력 값(18)은 압전 재료층(10)에 인가되고 사용자 상호작용에 대응하는 스트레인(strain)일 수 있는 변형에 의존한다. 정전용량 값(19)은 제1전극(8)의 자기 캐패시턴스(self-capacitance) 및/또는 제1 및 제2전극(8, 9) 사이의 상호 캐패시턴스(mutual capacitance)에 의존한다. 정전용량 값(19)은 자판(digit) 또는 스타일러스(stylus)를 포함하는 사용자 상호 작용에 응답하여 변화한다.
이러한 방식으로, 별도의 압력 및 정전용량 전극을 필요로 하지 않고 터치 센서(2)를 사용하여 압력 및 캐패시턴스 측정이 수행될 수 있다. 단일 입력 신호(11)는 압력 및 정전용량 정보를 포함하는 제1전극(8)으로부터 수신된다. 또한, 입력 신호(11)는 단일 프론트 엔드 모듈(3)을 사용하여 증폭되고 처리될 수 있다. 이로 인해 장치(1)는 기존의 투사형 정전용량 터치 패널(projected capacitance touch panels)에 보다 쉽게 통합 될 수 있다.
층 구조(5)는 제1 및 제2대향 면(6, 7)이 압전 재료층(10)의 면이 되도록 압전 재료층(10)만을 포함할 수 있다(도 15, 도 21, 도 27, 도 32 및 도 38 참조). 내지는, 층 구조(5)는 압전 재료층(10)과, 층 구조(5)의 제1면(6) 사이에 적층된 하나 이상의 유전체 층을 포함할 수 있다(도 31, 도 33, 도 35 및 도 36 참조). 층 구조(5)는 층 구조(5)의 제2면(7)과 압전 재료층(10)(도 33 참조) 사이에 적층된 하나 이상의 유전체 층을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 유전체층(들)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET)와 같은 중합체 유전체 또는 감압성 접착제(pressure sensitive adhesive: PSA) 재료의 층을 포함한다. 그러나 하나 이상의 유전체층(들)은 알루미늄 산화물(aluminium oxide)과 같은 세라믹 절연 물질의 층들을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 제1 및 제2면(6, 7) 및 층 구조(5)의 층은 x 및 y로 표시된 직교 축을 따라 연장되어 도시되어 있고, 층 구조(5)의 각 층의 두께 방향은 z로 표시 배열되고, 이는 x 축과 y 축에 직교한다. 하지만 제1, 제2 및 두께 방향은 도시된 바와 같이 우회 직교 세트를 형성할 필요는 없다. 예를 들어, 제1 및 제2방향(x, y)은 30도 또는 45도의 각도 또는 0도보다 크고 90도보다 작은 임의의 다른 각도로 교차할 수 있다.
정전용량 방식 및 압력감지 방식을 결합한 제2장치 및 제2터치 센서
또한 도 2를 참조하면, 제2터치 센서(21), 제1프론트 엔드 모듈(3a), 제2프론트 엔드 모듈(3b) 및 제2신호 처리 모듈(22)을 포함하는 제2장치(20)가 도시되어 있다.
제2터치 센서(21)는 제2터치 센서(21)가 제3면(24) 및 제4대향 면(25) 및 제3전극(26)을 갖는 제2층 구조(23)를 포함한다는 점을 제외하면 제1터치 센서(2)와 유사하다. 제2층 구조(23)는 하나 이상의 유전체층(27)을 포함한다. 각각의 유전체층(27)은 일반적으로 평면이고 두께 방향(z)에 수직인 제1(x) 및 제2(y) 방향으로 연장한다. 제2층 구조(23)의 하나 이상의 유전체층(27)은 제3 및 제4면(24, 25) 사이에 배치되어, 제2층 구조(23)의 각 유전체층(27)의 두께 방향(z)은 제3 및 제4면(24, 25)에 수직이다. 제3전극(26)은 제2층 구조(23)의 제3면(24) 상에 배치되고, 제2층 구조(23)의 제4면(25)은 제1전극(8)과 접촉한다.
바람직하게는, 유전체층(들)(27)은 PET와 같은 중합체 유전 물질 또는 PSA 물질의 층의 층을 포함한다. 그러나 유전체층(들)(27)은 알루미늄 산화물과 같은 세라믹 절연 물질(ceramic insulating material)의 층들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제3전극(26)은 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 인듐 아연 산화물(IZO)로 이루어진다. 그러나 제3전극(26)은 알루미늄, 구리, 은 또는 박막으로 증착 및 패터닝에 적합한 다른 금속과 같은 금속 메쉬 박막일 수 있다. 제3전극(26)은 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티펜(polythiphene), 폴리피롤(polypyrrole) 또는 폴리(3,4- 에틸렌디옥시티오펜)(3,4-ethylenedioxythiophene) 폴리스티렌 술포네이트(polystyrene sulfonate: PEDOT/PSS)와 같은 도전성 중합체 일 수 있다.
제1 및 제2프론트 엔드 모듈(3a, 3b)은 프론트 엔드 모듈(3)과 동일하다. 제1프론트 엔드 모듈(3a)은 제1전극(8)으로부터 제1입력 신호(11a)를 수신하기 위해 단자(D)를 통해 제2터치 센서(21)에 연결된다. 제2프론트 엔드 모듈(3b)은 제3전극(26)으로부터 제2입력 신호(11b)를 수신하기 위해 단자(C)를 통해 제2터치 센서(21)에 연결된다. 단자(E)는 제2전극(9)을 접지(ground)하거나, 일정 전위를 제공하는 전압 바이어스 소스(52)(도 10 참조) 또는 주기 신호(43)를 제공하는 신호 소스(44)에 연결시킬 수 있다. 또 다른 경우, 단자(E)는 제1프론트 엔드 모듈(3a)에 결합되어 제1프론트 엔드 모듈(3a)이 단자(D 및 E)를 가로 질러 연결되고, 단자(E)는 제2프론트 엔드 모듈(3b)에 결합되어 제2프론트 엔드 모듈(3b)이 단자(C 및 E)를 가로 질러 연결된다.
제2신호 처리 모듈(22)은 제1프론트 엔드 모듈(3a)로부터 제1 및 제2필터링 신호(16a, 17a) 및 제2프론트 엔드 모듈(3b)로부터 제1 및 제2필터링 신호(16b, 17b)를 수신한다. 제2신호 처리 모듈(22)은 제1프론트 엔드 모듈(3a)로부터의 필터링 신호(16a, 17a) 및 제2프론트 엔드 모듈(3b)로부터의 제2필터링 신호(17b)에 기초하여 제1압력 값(18a) 및 정전용량 값(19a)을 계산한다. 제2신호 처리 모듈(22)은 제2프론트 엔드 모듈(3b)로부터의 필터링 신호(16b, 17b) 및 제 1프론트 엔드 모듈(3a)로부터의 제2필터링 신호(17a)에 기초하여 제2압력 값(18b) 및 정전용량 값(19b)을 계산한다. 상기 압력 값(18a, 18b)은 사용자 상호작용에 의해 압전 재료층(10)에 가해지는 변형에 의존한다. 제1정전용량 값(19a)은 제1전극(8)의 자체 캐패시턴스 및/또는 제1 및 제2전극(8, 9) 사이의 상호 캐패시턴스 및/또는 제1 및 제3전극(8, 23) 사이의 상호 캐패시턴스에 의존한다. 제2정전용량 값(19b)은 제3전극(26)의 자체 캐패시턴스 및/또는 제3 및 제2전극(23, 9) 사이의 상호 캐패시턴스 및/또는 제1 및 제3전극(8, 23) 사이의 상호 캐패시턴스에 의존한다. 정전용량 값(19)은 자판(digit) 또는 스타일러스(stylus)를 포함하는 사용자 상호 작용에 응답하여 변화한다.
제2층 구조(23)는 제3 및 제4대향 면(24, 25)이 단일 유전체층(27)의 면이 되도록 단일 유전체층(27)만을 포함할 수 있다(도 21, 도 23, 도 30, 도 34, 도 36 참조). 선택적으로, 제2층 구조는 사용될 필요가 없고, 제3전극(26)은 제1전극(8)과 함께 제1면(6) 상에 배치될 수 있다(도 24, 도 35, 도 37 참조). 도 2를 참조하면, 제2층 구조(23)의 제3 및 제4면(24, 25) 및 유전체층(27)은 x 및 y로 표시된 직교 축을 따라 연장되어 도시되고, 제2층 구조(23)의 각 유전체층(23)의 두께 방향은 x 및 y축에 직교하는 z로 표시된 축과 정렬된다. 하지만 제1, 제2 및 두께 방향은 도시된 바와 같이 우회 직교 세트를 형성할 필요는 없다.
전자 기기
도 3을 참조하면, 전자 기기(28)는 정전용량 방식 및 압력 감지 방식을 결합한 터치 패널(29) 및 터치 제어기(30)를 포함할 수 있다.
전자 기기(28)는 예를 들어 데스크톱 컴퓨터(desktop computer), ATM(automated teller machine), 자동판매기(vending machine), POS 기기(point of sale device) 또는 공공 접속 정보 단말기(public access information terminal)와 같은 비교적 비 휴대 전자 기기일 수 있다. 선택적으로, 전자 기기(28)는 랩톱, 노트북 또는 태블릿 컴퓨터, 이동 전화, 스마트 폰, 개인 정보 단말기 또는 음악 재생 장치와 같은 휴대용 전자 장치 일 수 있다. 전자 기기(28)는 하나 이상의 터치 센서(2, 21)를 포함하는 터치 패널(29)을 포함한다. 터치 패널(29)은 링크(31)에 의해 하나 이상의 프론트 엔드 모듈(3)을 포함하는 터치 제어기(30)에 연결된다. 링크(31)가 다중화 링크인 경우, 하나의 프론트 엔드 모듈(3)은 다수의 터치 센서(2, 21)로부터 입력 신호(11)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 다중화 링크(31)를 사용하는 터치 제어기(30)는 하나의 프론트 엔드 모듈을 포함할 수 있고 터치 패널(29)은 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 또는 그 이상의 접촉 센서(2, 21)를 포함할 수 있다. 다중화 링크(31)에 의해 프론트 엔드 모듈(3)에 결합된 터치 센서(2, 21)의 수는 2의 거듭제곱일 필요는 없다.
전자 기기(28)는 프로그램을 실행하고 정보를 처리하기 위한 프로세서(32)를 포함할 수 있다. 전자 기기(28)는 프로그램 및 정보를 일시적으로 저장하기 위한 휘발성 랜덤 액세스 메모리 및/또는 비 휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM) 또는 장기간의 프로그램 및 정보 저장을 위하여 하드 디스크 드라이브(HDD)와 같은 메모리(33)를 포함할 수 있다. 전자 기기(28)는 유선 또는 무선 통신 네트워크로부터 정보를 송신 및/또는 수신하기 위한 네트워크 인터페이스(35)를 포함할 수 있다. 전자 기기(28)는 프로그램 및 정보를 판독 및/또는 기록하기 위해 제거 가능한 저장 매체와 인터페이스 할 수 있는 제거 가능한 저장 인터페이스(36)를 포함할 수 있다. 전자 기기(28)는 디스플레이(37) 및/또는 스피커(38)와 같은 출력 수단을 포함할 수 있다. 디스플레이(37)는 예를 들어, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드 디스플레이(LED), 유기 LED 디스플레이, 전기 영동 디스플레이 또는 다른 유형의 전자 잉크 디스플레이와 같은 임의의 유형의 디스플레이 일 수 있다.
터치 제어기(30)는 터치 패널(29)과의 사용자 상호 작용에 대응하는 입력 정보를 전자 기기(28)에 제공한다. 예를 들어, 입력 정보는 하나 이상의 사용자 상호작용의 위치(locations) 및/또는 압력(pressures) 일 수 있다. 상기 전자 기기는 마이크로폰(39)과 같은 다른 입력 수단 또는 예를 들어 키보드, 키패드, 마우스 또는 트랙볼과 같은 다른 입력 장치(40)를 포함할 수 있다. 터치 패널(29)이 복수의 터치 센서(21)를 포함하는 경우, 터치 제어기(30)는 터치 패널(29)과의 하나 이상의 동시 사용자 상호작용에 대응하는 좌표 및/또는 압력의 형태로 위치 정보를 제공할 수 있다.
터치 패널(29)은 디스플레이(37) 위에 놓여서 터치 패널(29) 및 디스플레이(37)가 터치 스크린을 제공할 수 있다. 선택적으로, 터치 패널(29)의 터치 센서(2, 21)는 디스플레이(37) 내에 통합되거나 디스플레이(37) 내에 내장될 수 있다. 터치 패널(29)이 디스플레이(37) 위에 겹치거나 통합되어 사용될 때, 층 구조 (들)(5,23) 및 전극(8, 9, 26)은 투명하거나 실질적으로 투명할 수 있다. 예를 들어, 층 구조(들)(5, 23) 및 전극(8, 9, 26)은 가시 파장에서 50% 이상, 바람직하게는 75% 이상, 바람직하게는 90% 이상의 광을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 압전 재료는 PVDF 일 수 있고, 층 구조(5, 23)에 포함된 유전체층은 PET 또는 광학적으로 투명한 PSA 일 수 있고, 전극(8, 9, 26)은 ITO 일 수 있다. 다른 경우, 전극들(8, 9, 26) 및 이들에 대한 임의의 연결부는 불투명 할 수 있고 두께 방향(z)에 수직인 방향으로 충분히 얇아서 사람의 눈에 즉시 눈에 띄지 않을 수 있고, 가령, 전극, 및 이들에 대한 임의의 연결부는 100마이크로미터(1 ×10-4m) 미만, 10마이크로미터(1 ×10-5m) 미만 또는 더 얇을 수 있다.
제1 및 제2장치의 동작
도 4를 참조하면, 제1프론트 엔드 모듈(3)의 작동이 설명될 것이다.
압전 재료층(10)은 압전 재료층(10)의 두께 방향(z)으로의 성분(
)을 갖는 압전 재료층(10)의 분극(
)이 두께 방향(z)에서 압력 (또는 응력 또는 힘)을 가함으로써 생성될 것이고, 이는 사용자가 터치 센서(2, 21)와 상호작용한 결과이다. 압전 재료층의 분극(
)은 두께 방향으로 성분(
)을 갖는 유도 전계(
)를 야기한다. 바람직하게는, 압전 재료층(10)은 유도 전계(
)가 실질적으로 두께 방향(z)으로 배향되도록 폴링되고, 유도 전계(
)의 두께 방향(
)의 성분이 두께 방향(
, 
)에 수직인 임의의 성분보다 실질적으로 크다. 바람직하게는, 유도 전계(
)는 두께 방향(z)의 10도 이내의 각도로 배향된다. 그러나 유도 전계(
)는 두께 방향(z)의 30도 이내, 45도 이내 또는 60도 이내의 각도로 배향될 수 있다. 편광(
)을 생성시키는 변형은 압축 또는 장력에 기인할 수 있다. 편광(
)을 생성시키는 변형(deformation)은 압전 재료층(10)의 면내 연신 일 수 있다.
유도 전계(
)는 제1 또는 제2터치 센서(2, 21)의 제1 및 제2전극(8, 9) 사이에 전위차를 생성한다. 유도 전계(
)는 제2터치 센서(21)의 제3 및 제2전극(26, 9) 사이에 전위차를 생성한다. 제1 또는 제3전극(8, 26)과 제2전극(9) 사이에 도전 경로가 형성되면, 유도 전계(
)가 전극(8, 9, 26)의 대전에 의해 생성된 전계(
)에 의해 상쇄될 때까지, 그들 사이에 전하가 흐를 것이다. 층 구조(5, 23)의 개재 층이 유도 전계(
)가 전극(8, 9, 26)의 위치에서 무시할 수 있을 정도로 두껍지 않다면, 압전 재료층(10)과 전극(8, 9, 26) 사이의 밀착된 접촉은 요구되지 않는다. 제1전극(8)이 제3전극(23)이 유도 전계(
)로부터 전체적으로 차폐되지 않도록 배치되면, 제2터치 센서(21)의 제3전극(23)과 제2전극(9) 사이에 전위차가 발생할 수 있다.
제1전극(8) 또는 제3전극(23)으로부터 수신된 입력 신호(11)는 유도 전계(
)에 의존하는 전류 신호(
)를 포함한다(제1 또는 제3전극(8, 26)과 제2전극(9) 사이에 유한 저항이 존재하기 때문). 일반적으로, 압전 재료층(10)에 적용되는 더 큰 변형은 더 큰 유도 전계(
) 및 이에 대응하여 
의 더 큰 크기를 초래할 것이다. 제1스테이지(12)는 적분된 출력 전압 신호(
)를 제공하기 위하여, 전류 신호(
)를 적분하고 이득(G)을 곱하는 적분 증폭기를 제공하는 회로를 포함한다. 이득(G)은 고정될 필요는 없으며, 일반적으로 제1스테이지(12)에 포함된 피드백 네트워크의 시간, 주파수 및/또는 전기적 파라미터의 함수에 의한 것일 수 있다. 전류 신호(
) 및 누설 전류는 사용자에 의해 인가된 정압에 응답하여 시간에 따라 서서히 감쇠되는 (본 명세서에서는 "롤 오프"라고도 함) 유도 전계(
)의 크기를 감소시킨다. 예를 들어, 사용자가 터치 센서(2, 21)를 누를 때, 통합 출력 전압 신호(
)는 빠르게 상승하는 기간(41)을 표시하고, 그 다음에 비교적 느리게 감쇠하는 기간(42)을 표시할 것이다.
증폭 신호(15)는 적분된 출력 전압 신호(
)와 캐패시턴스 측정 전압 신호(
)의 중첩이다. 캐패시턴스 전압 신호(
)는 기본 주파수가 fd가 되는 주기 신호이다. 캐패시턴스 전압 신호(
)는 터치 센서(2, 21)의 캐패시턴스 및 신호 소스(44)에 의해 제공된 주기 신호(43)에 기초한다. 주기 신호(43)와 관련하여, 캐패시턴스 전압 신호(
)의 진폭, 위상 또는 주파수 중 하나 이상은 터치 센서(2, 21)의 정전용량에 직접적으로 의존한다.
제1터치 센서(2)의 경우, 신호 소스(44)는 단자(B)를 통해 프론트 엔드 모듈(3) 또는 제2전극(9)에 결합 될 수 있다. 제2터치 센서(21)의 경우, 신호 소스(들)(44)는 단자(E)를 통해 제1 및 제2프론트 엔드 모듈(3a, 3b) 또는 제2전극(9)에 결합 될 수 있다. 신호 소스(44)는 전압 제어 소스(
) 또는 전류 제어 소스(
) 일 수 있다. 신호 소스(44)가 전류 제어 소스(
)이고, 주기 신호(43)가 제2장치(20)의 프론트 엔드 모듈(3a, 3b)에 대한 입력이 되는 경우, 하나의 프론트 엔드 모듈(3a, 3b)에 의해 인출된 전류가 다른 프론트 엔드 모듈(3a, 3b)에 공급된 주기 신호(43)를 방해하지 않도록 한 쌍의 동기화된 전류 제어 소스(
)가 사용된다.
신호 소스(44)는 정현파, 정사각형, 삼각형 또는 톱니파 파형을 포함하는 주기 신호(43)를 제공할 수 있다. 상기 신호 소스는 상이한 주파수를 갖는 2개 이상의 사인파 파형의 중첩을 포함하는 주기 신호를 제공할 수 있다.
프론트 엔드 모듈(3)은 주기 신호(43)를 수신하고, 제1스테이지(12)는 입력 신호(11) 및 주기 신호(43)에 기초하여 증폭 신호(15)를 제공하는 것이 바람직하다. 증폭 신호(15)는 적분된 출력 전압 신호(
)와 정전용량 측정 전압 신호(
)의 중첩이다. 그러나 통합된 출력 전압 신호(
) 및 정전용량 측정 전압 신호(
)는 일반적으로 명확하게 다른 주파수 내용을 가지며, 이는 제1 및 제2주파수 종속 필터(13, 14)를 사용하여 분리를 용이하게 한다. 사용자 상호작용이 압전 재료층에 압력을 가하지 않는 경우, 증폭 신호(15)에 대한 통합 출력 전압 신호(
)의 기여는 0이거나 무시할 수 있다.
제1 또는 제3전극(8, 26)의 자기 캐패시턴스 또는 제1, 제2 또는 제3전극(8, 9, 26)의 어느 쌍 사이의 상호 캐패시턴스는 일반적으로 0.1 내지 3000pF 이상, 바람직하게는 100-2500pF 범위 내이다. 이러한 범위의 캐패시턴스에 효과적으로 결합하기 위하여, 주기 신호(43)는 일반적으로 10kHz 이상, 20kHz 이상, 50kHz 이상 또는 100kHz 이상의 기본 주파수를 가질 수 있다. 주기 신호(43)는 좁은 주파수 대역을 갖거나 정현파 신호와 같은 단일 주파수 신호에 의해 제공될 수 있다.
대조적으로, 통합된 출력 전압 신호(
)는 전형적으로 수 Hz 내지 수백 또는 수천 Hz의 범위에 걸치는 광대역 주파수 콘텐츠를 포함한다. 이는 부분적으로, 통합된 출력 전압 신호(
)는 인간 사용자에 의한 사용자 상호 작용으로부터 발생하고 부분적으로 천천히 감쇠하는 롤 오프 기간(42) 때문에 발생한다.
바람직하게는, 제1주파수 종속 필터(13)는 제1필터링 신호(16)가 주기 신호(43)에 기초하지 않도록 정전용량 측정 전압 신호(
)를 감쇠시킨다. 바람직하게는, 제1필터링 신호(16)는 실질적으로 적분된 출력 전압 신호(
)와 동일하다.
제2주파수 종속 필터(14)가 정전용량 측정 전압 신호(
)를 선택함으로써, 제2필터링 신호(17)는 주기적 신호(43) 및 터치 센서(2, 21)의 정전용량에 기초한다. 바람직하게는, 제2필터링 신호(17)는 정전용량 측정 전압 신호(
)와 실질적으로 동일하다. 바람직하게는, 제1스테이지(12)는 정전용량 측정 전압 신호(
)의 진폭이 터치 센서(2, 21)의 정전용량에 의존하도록 증폭 신호(15)를 제공한다.
이러한 방식으로, 제1필터링 신호(16)의 진폭은 사용자 상호작용에 의해 압전 재료층(10)에 인가된 압력에 의존하며, 제2필터링 신호(17)의 진폭은 사용자 상호작용에 의해 수정된 터치 센서(2, 21)의 정전용량에 의존한다.
도 5를 참조하면, 제1스테이지(12)가 단일 종단 증폭기 회로를 사용하는 경우에 사용자 상호작용에 응답하여 제2필터링 신호(17)의 진폭 변화가 도시된다.
터치 센서(2, 21)와의 사용자 상호작용이 없을 때, 제2필터링 신호(17)는 베이스 라인 진폭(V0)을 갖는다. 터치 센서(2, 21)와의 사용자 상호작용에 응답하여, 제2필터링 신호의 진폭은 제1스테이지(12)의 구성에 따라 
보다 크거나 작거나 같을 수 있는 
으로 변경된다. 사용자 상호작용은 제2필터링 신호(17)의 진폭(
-
)의 변화에 의해 검출된다.
도 5를 참조하면, 제1스테이지(12)가 차동 증폭기 회로를 사용하는 경우에 사용자 상호작용에 응답하여 제2필터링 신호(17)의 진폭 변화가 도시된다.
터치 센서(2, 21)와의 사용자 상호작용이 없을 때, 제2필터링 신호(17)는 제로(zero)이거나, 무시할 수 있거나 또는 가능한 한 작은 베이스 라인 진폭(
)을 갖는다. 사용자 상호작용에 응답하여, 제2필터링 신호의 진폭은 
보다 큰 
으로 변화한다. 단일 종단 증폭기를 사용하는 경우와 동일한 방식으로, 사용자 상호작용은 제2필터링 신호(17)의 진폭(
-
)의 변화에 의해 검출된다. 그러나 제1스테이지(12)가 차동 증폭기 회로를 사용하는 경우, 제2필터링 신호(17)를 디지털화 하고 추가 처리하기 위하여, 매우 높은 동적 범위를 갖는 아날로그-디지털 변환기를 필요로 하지 않고서도 제1스테이지(12) 증폭의 감도를 증가시키는 것이 가능할 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 제1스테이지(12) 및 제1 및 제2주파수 종속 필터(13, 14)를 포함하는 제2스테이지의 주파수 감쇠 거동이 도시된다.
제1스테이지(12)는 저주파수 컷오프(
) 및 고주파 컷오프(
)를 포함하는 주파수 응답(45)을 갖는다. 저주파수 컷오프(
) 아래서 그리고 고주파수 컷오프(
) 위에서 제1스테이지의 이득(G)은 급격히 떨어지므로 
내지 
범위 외의 주파수는 차단된다. 고주파 컷오프(
)는 주기 신호(43)의 기본 주파수(
)보다 크다. 저주파 차단은 바람직하게는 적어도 1 헤르츠, 또는 적어도 사용자의 손가락의 체온에 기인하는 압전 재료층(10)에서의 초전 효과로부터 발생하는 전압 신호를 실질적으로 차단하도록 충분히 높다. 산업 또는 가정 환경에서 적용을 위하여, 저주파수 컷오프(
)는 산업 전력 분배 네트워크의 국내 주파수에서 잡음 픽업을 거부하기에 적어도 50Hz, 적어도 60Hz 또는 적어도 충분히 높을 수 있고, 주위의 전계에 기인한다. 저주파수 컷오프(
)는 적어도 100Hz 일 수 있다. 저주파수 컷오프(
)는 적어도 200Hz 일 수 있다. 항공기에 적용할 경우, 저주파수 컷오프(
)는 적어도 400Hz 일 수 있다.
도 7을 특히 참조하면, 제1주파수 종속 필터(13)는 주기 신호(43)의 기본 주파수(
)보다 낮은 컷오프 주파수(
)를 갖는 저역 통과 필터(46) 일 수 있고, 제2주파수 종속 필터(14)는 기본 주파수(
)를 포함하는 통과 대역을 갖는 대역 통과 필터(47) 일 수 있다.
도 8을 특히 참조하면, 제1주파수 종속 필터(13)는 기본 주파수(
)를 포함하는 정지 대역을 갖는 대역 저지 필터(48) 일 수 있고, 제2주파수 종속 필터(14)는 기본 주파수(
)를 포함하는 통과 대역을 갖는 대역 통과 필터(47) 일 수 있다.
도 9를 특히 참조하면, 제1주파수 종속 필터(13)는 주기 신호(43)의 기본 주파수(
)보다 낮은 컷오프 주파수(
)를 갖는 저역 통과 필터(46) 일 수 있고, 제2주파수 종속 필터(14)는 주기 신호(43)의 기본 주파수(
)보다 낮고 제1주파수 종속 필터(13)의 컷오프 주파수 (
)보다 높은 컷오프 주파수(
)를 갖는 고역 통과 필터(49) 일 수 있다.
대역 통과 필터(47) 및/또는 대역 저지 필터(48)는 노치(notch) 필터 또는 콤(comb) 필터 일 수 있다. 주기 신호(43)가 정현파 파형을 갖는다면, 대역 통과 필터(47) 및/또는 대역 저지 필터(48)는 바람직하게는 기본 주파수(fd)를 중심으로 하는 노치 필터이다. 주기 신호(43)가 비 정현파 파형을 갖는 경우, 대역 통과 필터(47) 및/또는 대역 저지 필터(48)는 바람직하게는 기본 주파수(
) 및 그 고조파를 중심으로 하는 통과/제거 대역을 갖는 광대역 필터 또는 콤 필터이다.
제1 및 제2주파수 종속 필터들(13, 14)은 능동 필터 회로들에 의해 제공될 수 있다. 제1 및 제2주파수 종속 필터들(13, 14)은 수동 필터 회로들에 의해 제공될 수 있다. 제1 및 제2주파수 종속 필터들(13, 14)은 단일 스테이지 필터들 또는 다중 스테이지 필터들에 의해 제공될 수 있다. 제1 및 제2주파수 종속 필터들(13, 14)은 버터 워스(Butterworth) 필터, 체비 셰프(Chebyshev) 필터, 가우시안(Gaussian) 필터 및 베셀(Bessel) 필터 일 수 있다. 제1주파수 종속 필터(13)는 제2주파수 종속 필터와 다른 유형일 수 있다.
선택적으로, 프론트 엔드 모듈(3)의 제2스테이지 및 제1 및 제2주파수 종속 필터(13, 14)는 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컨트롤러와 같은 적절하게 프로그램된 정보 처리 장치에 의해 제공 될 수 있다.
이하, 주기 신호(43)가 프론트 엔드 모듈(3)에 의해 수신되는 경우에 제1스테이지(12)를 제공할 수 있는 회로의 예가 설명될 것이다.
제1증폭기
도 10을 참조하면, 프론트 엔드 모듈(3)의 제1스테이지(12)에 대한 제1증폭기(50)는 신호 소스(44)가 프론트 엔드 모듈(3)에 주기 신호(43)를 공급하는 전압 제어 소스(
)가 되는 경우에 설명될 것이다.
제1터치 센서(2)는 회로도에서 등가 회로(51)로 표현되고, Self는 제1전극(8)의 자기 캐패시턴스를 나타내고, 
는 사용자 자판(digit) 또는 스타일러스(stylus)의 접촉 또는 근접으로 인한 첫 번째 전극의 자기 캐패시턴스의 변화를 나타내며, 센서는 제1 및 제2전극(8, 9) 사이의 상호 캐패시턴스를 나타내며, Psensor는 압전 재료층(10)의 압전 응답을 나타낸다. 제1전극(8)은 단자(A)에 연결되고, 제2전극(9)은 제2전극(9)에 일정한 바이어스 전압(
)을 제공하는 전압 바이어스 소스(52)에 연결된다. 전압 바이어스 소스(
)는 포지티브, 네거티브 또는 접지 전위 일 수 있다.
제1증폭기(50)는 프론트 엔드 모듈(3)의 제1스테이지(12)를 제공한다. 제1증폭기(50)는 제1레일(53)에 결합된 반전 입력, 제1저항(
)을 포함하는 경로(54)를 통해 전압 제어 소스(
)에 연결된 비 반전 입력, 제2레일(55)에 결합된 출력을 적어도 포함하는 연산 증폭기(
)를 포함한다. 제1증폭기(50)는 또한 제1레일(53)을 단자(A)에 연결하는 제2저항(
)을 포함한다. 이러한 방식으로, 제1증폭기(50)는 제1전극(8)에 결합된다. 제1증폭기(50)는 제1레일(53)과 제2레일(55)을 연결하는 제3저항(
)과, 제1레일(53)을 제2레일(55)에 연결하는 제1캐패시터(
)를 포함한다. 선택적으로, 제2커패시터(
)는 제1저항(
)과 병렬로 연결될 수 있다. 전력 공급 단자들과 같은 연산 증폭기(
)의 다른 단자들이 존재할 수 있지만, 본 명세서에서 설명된 상기 개략 회로도 또는 다른 개략 회로도에는 도시되지 않았다.
제1증폭기(50)의 이득 및 주파수 의존성은 네거티브 피드백 네트워크를 연산 증폭기(
)에 제공하는 제3저항(
) 및 제1캐패시터(
)에 의해 제어된다. 제1증폭기(50)에서, 제2레일(55)은 출력 단자(
)를 통해 증폭 신호(15)를 제공한다. 선택적으로, 제2레일(55)은 프론트 엔드 모듈(3)의 제2스테이지에 직접 결합 될 수 있다.
연산 증폭기(
)의 비 반전 입력이 전압 제어 소스(
)에 연결되기 때문에, 증폭기는 사실상 주기적으로 변화하는 가상 지구를 제공 받는다. 이러한 방식으로, 제1증폭기(50)에 의해 출력된 증폭 신호(15)는 주기 신호(43)에 의해 변조되고, 통합된 출력 전압 신호(
) 및 정전용량 측정 전압 신호(
)의 중첩을 포함한다. 주기 신호(43)와의 상호작용을 보는 한 가지 간단한 방법은 연산 증폭기의 "골든 규칙" 중 하나를 사용하는 것인데, 즉 이상적인 연산 증폭기에 네거티브 피드백 네트워크가 제공되면 반전 입력과 비 반전 입력이 같은 전위에 있게 된다. 따라서 연산 증폭기(
)의 비 반전 입력에서의 전위는 주기 신호(43)에 따라 변하고 등가 회로(51)의 정전용량에 커플링된다. 기술된 가상 접지 구성을 사용하여 등가 회로(51)의 정전용량에 주기 신호(43)를 결합하는 것은 연산 증폭기(
)의 출력을 포화시키지 않고 더 높은 이득을 이용하여 전류 신호(
)를 증폭시키는 것을 허용하는 이점을 가질 수 있다.
제1캐패시터(
)의 정전용량은 제1전극(8)과 제2전극(9) 사이의 상호 캐패시턴스(
)와 대략 동일하도록 선택될 수 있다. 제1증폭기(50)의 저주파수 컷오프(
)는 
로 근사화될 수 있다. 고주파수 컷오프(
)는 
로 근사화될 수 있다. 고주파 컷오프(
)는 주기 신호(43)의 기본 주파수(
)보다 크고, 저주파 컷오프는 압전 재료층(10)의 초전 효과로부터 야기된 전압 신호를 실질적으로 차단하도록 적어도 1헤르츠 또는 적어도 충분히 높게 제2 및 제3저항들(
, 
) 및 제1캐패시터(
)가 선택될 수 있다. 선택적으로, 저주파수 컷오프(
)는 가정용 또는 산업용 전력 분배 네트워크의 주파수에서 잡음 픽업을 거부하기에 적어도 50Hz 또는 적어도 60Hz 또는 적어도 충분히 높을 수 있다.
전압 바이어스 소스(52)는 일정한 바이어스 전압(
)을 제공할 필요가 없고, 전압 바이어스 소스(52)는 시간 변화하는 전압을 대신 제공할 수 있다. 일부 경우에, 주기적 신호(43)가 제2전극(9)에 제공되도록 신호 바이어스 소스(52)가 선택적으로 신호 소스(44)에 의해 제공될 수 있다.
등가 회로(51)는 제1전극(8)의 자기 캐패시턴스로부터 발생하는 가변 캐패시턴스(
)를 포함하는 것으로 도시되었다. 그러나 터치 센서(2)의 등가 회로(51)는 제1전극(8)과 제2전극(9) 사이의 상호 캐패시턴스로부터 발생하는 가변 캐패시턴스(
)를 추가적으로 또는 선택적으로 포함할 수 있다. 일반적으로, 등가 회로(51)는 제1 및 제2전극(8, 9) 및 터치 센서(2)의 정확한 기하학적 형상에 따라 상이할 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1증폭기(50)는 제2장치(20)를 위한 제1 및 제2프론트 엔드 모듈들(3a, 3b)의 제1스테이지들(12)을 제공할 수 있다.
한 쌍의 제1증폭기(50a, 50b)는 제1장치(1)와 유사한 방식으로 제2장치(20)의 각 프론트 엔드 모듈(3a, 3b)의 제1스테이지를 제공할 수 있다. 제1프론트 엔드 모듈(3a)에 포함된 제1증폭기(50a)로의 입력은 단자(D)를 통해 제2터치 센서(21)의 제1전극(8)에 연결된다. 제2프론트 엔드 모듈(3b)에 포함된 제1증폭기(50b)로의 입력은 단자(C)를 통해 제2터치 센서(21)의 제3전극(26)에 연결된다. 제2터치 센서(21)의 제2전극(9)은 단자(E)를 통해 전압 바이어스 소스(52)에 연결된다. 동일한 전압 제어 소스(44)(
)는 양측 프론트 엔드 모듈들(3a, 3b)에 병렬로 연결될 수 있다.
따라서 각각의 제1증폭기(50a, 50b)는 각각 제1 및 제3전극(8, 26)으로부터의 입력 신호(11a, 11b)에 따라 대응하는 증폭 신호(15a, 15b)를 제공한다. 제1터치 센서(2)와의 한 가지 다른 점은 제2터치 센서(21)의 등가 회로(56)가 제1전극(8)과 제3전극(26) 사이의 상호 캐패시턴스(
)를 또한 포함한다는 것이다.
제2증폭기
도 12를 참조하여, 신호 소스(44)는 프론트 엔드 모듈(3)에 주기 신호(43)를 공급하는 전압 제어 소스(Vd(fd))인 경우에, 프론트 엔드 모듈(3)의 제1스테이지(12)를 위한 제2증폭기(57)가 설명 될 것이다.
제1터치 센서(2)는 등가 회로(51)에 의해 회로도로 표현된다. 제1전극(8)은 단자(A)에 연결되고, 제2전극(9)은 제2전극(9)에 일정한 바이어스 전압(
)을 제공하는 전압 바이어스 소스(52)에 연결된다. 바이어스 전압(
)은 포지티브, 네거티브 또는 접지 전위 일 수 있다.
제2증폭기(57)는 이상적으로 터치 센서(2)와의 사용자 상호작용이 없을 때 제로(zero) 또는 무시할만한 진폭을 갖는 증폭 신호(15)를 제공하는 차동 증폭기임을 제외하고는, 제2증폭기(57)는 제1증폭기(50)와 실질적으로 동일한 방식으로 동작한다.
도 2 및 도 11을 참조하면, 한 쌍의 제2증폭기(57)의 각각의 입력을 단자(D 및 C)를 통해 제2터치 센서(21)의 제1전극 (8) 및 제3전극(26)에 각각 연결함으로써, 제2증폭기(57)는 제1증폭기(50)와 동일한 방식으로 제2장치에서 사용될 수 있다.
제3증폭기
도 13을 참조하면, 신호 소스(44)는 주기적 신호(43)를 프론트 엔드 모듈(3)에 공급하는 전류 제어 소스(
) 인 경우에, 프론트 엔드 모듈(3)의 제1스테이지(12)를 위한 제3증폭기(63)가 설명될 것이다.
제1터치 센서(2)는 등가 회로(51)에 의해 회로도로 표현된다. 제1전극(8)은 단자(A)에 연결되고 제2전극(9)은 단자(B)에 연결된다. 단자(A) 및 단자(B)는 제3증폭기(63)에 결합된다.
제3증폭기 (63)는 적어도 제1레일(63)을 통해 전류 제어 소스(
)에 연결된 반전 입력, 제1저항(
)을 포함하는 경로(65)를 통해 접지에 연결된 비 반전 입력, 및 제2레일(66)에 결합된 출력을 갖는 연산 증폭기(
)를 포함한다. 제3증폭기(63)는 제1레일(64)과 제2레일(66)을 연결하는 제2저항(
)과 제1캐패시터(
)를 포함하는 경로를 통해 접지에 연결하는 제3저항(
)을 포함한다. 제3증폭기(63)에서, 제2레일(66)은 증폭 신호(15)를 제공한다.
제1레일(64)은 단자(A)를 통해 제1전극(8)에 연결되고, 제2레일(66)은 단자(B)를 통해 제2전극(9)에 연결된다. 선택적으로, 제1레일(64)은 단자(B)를 통해 제2전극(9)에 연결될 수 있고 제2레일(66)은 단자(A)를 통해 제1전극(8)에 연결될 수 있다.
제2캐패시터(
)는 제1저항(
)과 병렬로 연결될 수 있다. 제1캐패시터(
)는 제1전극(8)과 제2전극(9) 사이의 상호 캐패시턴스 센서와 실질적으로 동일한 캐패시턴스를 가질 수 있다.
다양한 측면에서, 가령, 고주파수 및 저주파수 컷오프(
, 
), 제3증폭기(63)는 제1 및 제2증폭기(50, 57)와 유사하게 구성된다. 그러나 제3증폭기(63)의 피드백 네트워크는 제1터치 센서(2)를 포함하기 때문에 제1 또는 제2증폭기(50, 57)와 상이하다.
제2장치(20)는 제3증폭기(63)에 의해 제공된 제1스테이지(12)를 갖는 프론트 엔드 모듈(3a, 3b)을 사용할 수 있다. 제1프론트 엔드 모듈(3a)에 포함된 제3증폭기(63)는 단자(A 및 B) 대신에 단자(D 및 E)를 가로질러 연결될 수 있고, 제2프론트 엔드 모듈(3b)에 포함된 제3증폭기(63)는 단자(C 및 E)를 가로질러 연결될 수 있다. 선택적으로, 단자(C 및 D)를 가로질러 연결된 제3증폭기(63)를 포함하는 제3프론트 엔드 모듈(도시되지 않음)이 사용될 수 있다. 둘 이상의 제3증폭기(63)가 사용될 때, 각각의 제3증폭기(63)는 별도의 동기화된 전류 제어 소스(
)의 출력에 연결되어야 한다.
제4증폭기
도 14를 참조하면, 신호 소스(44)는 프론트 엔드 모듈(3)에 주기 신호(43)를 공급하는 한 쌍의 동기화된 전류 제어 소스들(
, 
)인 경우, 프론트 엔드 모듈(3)의 제1스테이지(12) 용 제4증폭기(67)에 대해서 설명한다.
제1터치 센서(2)는 등가 회로(51)에 의해 회로도로 표현된다. 제1전극(8)은 단자(A)에 연결되고 제2전극(9)은 단자(B)에 연결된다. 단자(A) 및 단자(B)는 모두 제3증폭기(63)에 연결된다.
제4증폭기(67)는 적어도 제1레일(68)을 통해 제1전류 제어 소스(
)에 결합된 반전 입력, 제1저항(
)을 포함하는 경로(69)를 통해 접지에 연결된 비 반전 입력, 제2레일(70)에 결합된 출력을 갖는 제1연산 증폭기(
)를 포함한다. 제4증폭기(67)는 적어도 제3레일(71)에 의해 제2전류 소스(
)에 연결된 반전 입력, 제2저항(
)을 포함하는 경로(72)를 통해 접지에 연결된 비 반전 입력, 제4레일(73)에 연결된 출력을 갖는 제2연산 증폭기(
)를 포함한다. 제4증폭기(67)는 또한 제2레일(70)에 연결된 반전 입력, 제4레일(73)에 연결된 비 반전 입력, 및 증폭 신호(15)를 제공하는 출력을 갖는 비교기(
)를 포함한다. 제4증폭기(67)는 제1레일(68)과 제2레일(70)을 연결하는 제3저항(
), 제1캐패시터(
)를 포함하는 경로를 통해 접지에 연결하는 제4저항(
), 제3레일(
), 제3레일(71)과 제4레일(73)을 연결하는 제6저항(
) 및 제3레일(71)과 제4레일(73)을 연결하는 제3캐패시터(
)를 포함한다. 제1전류 제어 소스(
)는 제2전류 제어 소스(
)와 동기화된다.
제1레일(68)은 단자(A)를 통해 제1전극(8)에 연결되고, 제2레일(70)은 단자(B)를 통해 제2전극(9)에 연결된다. 선택적으로, 제1레일(68)은 단자(B)를 통해 제2전극(9)에 연결될 수 있고, 제2레일(70)은 단자(A)를 통해 제1전극(8)에 연결될 수 있다.
제1저항(
)은 제2저항(
)과 실질적으로 동일한 저항을 가질 수 있다. 제3저항(
)은 제6저항(
)과 실질적으로 동일한 저항을 가질 수 있다. 제1캐패시터(
)는 제2캐패시터(
)와 실질적으로 동일한 캐패시턴스를 가질 수 있고, 제1전극(8)과 제2전극(9) 사이의 캐패시턴스(Csensor)와 대략 동일할 수 있다. 제3캐패시터(
)는 제1전극(8)과 제2전극(9) 사이의 상호 캐패시턴스 센서와 대략 동일한 캐패시턴스를 가질 수 있다. 제4캐패시터(
)는 제1저항(
)과 병렬로 연결될 수 있다. 제2캐패시터(
)는 제2저항(
)과 병렬로 연결될 수 있다.
제4증폭기(67)는 사용자가 터치 센서(2)에 접촉 및/또는 누르지 않을 때 제로 또는 무시할만한 진폭을 갖는 증폭 신호(15)를 이상적으로 제공하는 차동 증폭기를 제외하면, 제4증폭기(67)는 제3증폭기(63)와 실질적으로 동일한 방식으로 동작한다.
제2장치(20)는 제4증폭기(67)에 의해 제공되는 제1스테이지(12)를 각각 갖는 프론트 엔드 모듈(3a, 3b)을 사용할 수 있다. 제1프론트 엔드 모듈(3a)에 포함된 제4증폭기(67)는 도 14에 도시된 바와 같이 단자(A 및 B) 대신에 단자(D 및 E)를 가로질러 연결될 수 있으며, 제2프론트 엔드 모듈(3b)에 포함된 제4증폭기(67)는 단자(C 및 E)를 가로질러 연결될 수 있다. 선택적으로, 단자(C 및 D)를 가로질러 연결된 제4증폭기(67)를 포함하는 제3프론트 엔드 모듈(도시되지 않음)이 사용될 수 있다.
정전용량 방식 및 압력감지 방식을 결합한 제3장치 및 제1터치 패널
또한, 도 15 및 도 16을 참조하면, 제1터치 패널(29), 제1터치 제어기(30) 및 멀티플렉서(75)를 포함하는 제3장치(74)가 설명될 것이다.
멀티플렉서(75)는 복수의 입력 및 하나의 출력을 가지며, 출력은 단자(F)에 연결된다.
제1터치 패널(29)은 제1터치 패널(29)의 층 구조(5)가 도전성 재료의 패드의 형태로 제1면(6) 상에 배치된 다수의 제1전극(8) 사이에서 공유되는 것을 제외하고는 제1터치 센서(2)의 층 구조와 대체로 동일한 층 구조(5)를 포함한다. 제1전극(8)은 제1 및 제2방향(x, y)으로 연장되는 어레이로 제1면(6) 상에 배치된다. 각각의 제1전극(8)은 각각의 도전 트레이스(76)에 의해 멀티플렉서(75)의 대응하는 입력에 결합된다. 도전 트레이스(76)는 제1전극(8)과 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 도전 트레이스(76)는 제1전극(8)에 사용되는 재료보다 도전성이 높은 재료로 형성되어 있어도 된다. 도전 트레이스(76)는 대응하는 제1전극(8)보다 제1 및 제2방향(x, y)에 의해 한정된 평면에서 대체로 보다 얇다. 제2전극(9)은 제2면(9) 상에 배치되고, 제2전극이 적어도 부분적으로 각각의 제1전극(8) 밑에 있도록 확장되어 있다. 제2전극(9)은 제2면(7)과 실질적으로 동일 공간에 있을 수 있다. 제2전극은 단자(G)에 연결된다.
이러한 방식으로, 각각의 제1전극(8)은 멀티플렉서(75) 및 도전 트레이스(76)를 사용하여 개별적으로 어드레스 될 수 있는 제1터치 센서(2)를 효과적으로 제공한다.
제1터치 패널(29)은 전자 기기(28)의 디스플레이(37) 위에 겹쳐서 접합 될 수 있다. 이러한 경우에, 제1터치 패널(29)의 재료는 전술한 바와 같이 실질적으로 투명해야 한다. 커버 렌즈(77)는 제1터치 패널(29) 상에 놓일 수 있다. 커버 렌즈(77)는 바람직하게는 유리이지만, 임의의 투명 재료 일 수 있다. 커버 렌즈(77)는 PSA 재료층(78)을 사용하여 터치 패널(29)에 접착될 수 있다. PSA 재료층(78)은 실질적으로 투명할 수 있다. 제1전극(8)의 어레이 및 대응하는 도전 트레이스(76)는 사용자에 대한 가시성을 최소화하기 위해 색인 매칭 기술(index matching techniques)을 이용하여 제조 될 수 있다.
제1터치 제어기(30)는 프론트 엔드 모듈(3), 신호 처리 모듈(4) 및 제어기(79)를 포함한다. 제어기(79)는 링크(80)를 사용하여 전자 기기(28)의 프로세서(32)와 통신할 수 있다. 터치 제어기(30)는 주기 신호(43)를 프론트 엔드 모듈(3)에 제공하는 신호 소스(44)를 포함할 수 있다.
프론트 엔드 모듈(3)은 단자(F)에 의해 멀티플렉서(75)의 출력에 연결된다. 이러한 방식으로, 프론트 엔드 모듈(3)은 멀티플렉서(75)에 의해 어드레스 되는 제1전극(8) 중 임의의 하나로부터 입력 신호(11)를 수신할 수 있다. 프론트 엔드 모듈(3)은 제1, 제2, 제3 또는 제4증폭기(50, 57, 63, 67) 중 어느 하나에 의해 제공되는 제1스테이지(12)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 프론트 엔드 모듈(3)은 입력 신호(11)에 기초하여 증폭 신호(15)를 제공하고 적분된 출력 전압 신호(
) 및 정전용량 측정 전압 신호(
)의 중첩을 포함하는 임의의 회로를 사용하는 제1스테이지(12)를 포함한다.
프론트 엔드 모듈(3)이 제1 또는 제2증폭기(50, 57)를 포함하는 경우, 제2전극(9)은 단자(G)를 통해 바이어스 전압 소스(52)에 연결될 수 있다. 선택적으로, 프론트 엔드 모듈(3)이 제3 또는 제4증폭기(63, 67)를 포함하는 경우, 제2전극(9)은 단자(G)를 통해 프론트 엔드 모듈(3)에 연결될 수 있다.
제어기(79)는 멀티플렉서(75)에 제어 신호(81)를 제공할 수 있다. 제어 신호(81)는 멀티플렉서(75)가 제어기(79)에 의해 결정된 순서에 따라 각 입력을 어드레스 하게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 프론트 엔드 모듈(3)은 제어기(80)에 의해 결정된 순서에 따라 각각의 제1전극(8)으로부터 입력 신호(11)를 수신할 수 있다. 순서는 사전 정의될 수 있으며, 예를 들어, 순서는 반복 전에 각 제1전극(8)을 한 번 선택할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 사용자 상호작용이 검출될 때, 순서는 동적으로 결정될 수 있으며, 제어기(79)는 검출된 사용자 상호작용에 인접한 제1전극(8)의 서브 세트를 스캔하여 사용자 접촉의 보다 빠르게 및/또는 정확한 트래킹을 제공할 수 있다. 순서는 멀티플렉서(75)가 디스플레이(37)의 조용한 기간 또는 블랭킹 기간 동안 각각의 제1전극(8)을 어드레스 하도록 배열될 수 있다. 순서는 링크(80)를 통해 프로세서(32)에 의해 제어기(79)에 제공될 수 있다. 선택적으로, 상기 프로세서는 링크(80)를 통해 순서를 직접 제어 할 수도 있다.
이러한 방식으로, 프론트 엔드 모듈(3)은 제1 및 제2방향으로 연장되는 어레이로 배치된 제1전극(8) 각각으로부터 입력 신호(11)를 수신할 수 있다. 신호 처리 모듈(4)은 각각의 압력 값(18) 및 정전용량 값(19)을 제어기에 제공한다. 제어기(79)는 수신된 압력 값(18) 및 정전용량 값(19)을 사용하여 터치 패널(29)과의 하나 이상의 사용자 상호작용에 대한 위치 및 인가된 압력을 계산한다. 제어기(79)는 하나 이상의 사용자 상호작용의 위치 및/또는 압력을 링크(80)를 통해 입력 정보로서 프로세서(32)에 제공한다. 선택적으로, 압력 값(18) 및 정전용량 값(19)은 링크(80)를 통해 프로세서(32)에 제공될 수 있고, 프로세서(32)는 하나 이상의 사용자 상호작용의 위치 및/또는 압력을 계산할 수 있다. 제어기(79) 또는 프로세서(32)는 공지된 압력을 공지된 위치에 적용함으로써 계산되어, 하나 이상의 사용자 상호작용의 계산된 위치 및/또는 압력의 정확도가 최적화 및/또는 검증될 수 있다.
또한, 도 17을 참조하면, 제3장치(74)에 포함되는 제1증폭기(50)의 구성이 도시되어 있다.
제3장치(74)에 포함된 제1증폭기(50)의 구성은 제1장치(1)에 포함된 제1증폭기(50)의 구성과 실질적으로 동일하지만, 제1레일(53)은 단자(A)에 연결되는 대신에 단자(F)를 통해 멀티플렉서(75)의 출력에 연결되고, 전압 바이어스 소스(52)는 단자(B) 대신에 단자(G)를 통해 제2전극(9)과 연결되며, 제1증폭기(50)는 스위치(
)를 더 포함하는 점에서 다르다.
스위치(
)는 제1증폭기(50)의 제1레일(53)과 제2레일(55) 사이에 결합된다. 스위치(
)가 폐쇄되면, 제1증폭기(50)의 제1캐패시터(
)가 방전된다. 스위치(
)의 개폐는 제어기(79)에 의해 제공되는 제어 신호(82)에 의해 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 입력 신호(11)가 제1전극(8) 중 하나로부터 수신된 후, 멀티플렉서(75)가 다른 제1전극(8)을 어드레스 하기 전에 제1증폭기(50)의 피드백 네트워크를 리셋하기 위해 제1캐패시터(
)가 방전 될 수 있다.
도 18을 참조하면, 제3장치(74)에 포함된 제2증폭기(57)의 구성이 도시된다.
제1증폭기(50) 대신에 제2증폭기(57)가 사용되고, 제2증폭기(57)는 제1스위치(
) 및 제2스위치(
)를 더 포함하는 경우를 제외하고, 제3장치(74)에 포함된 제2증폭기(57)의 구성은 제3장치(74)에 포함된 제1증폭기(50)의 구성과 실질적으로 동일하다.
제1스위치(
)는 제1레일(58)을 제2증폭기(57)의 제3레일(60)에 연결하고, 제2스위치(
)는 제4레일(61)을 제5레일(62)에 연결한다. 스위치(
)가 폐쇄되면, 제2증폭기(57)의 제1캐패시터(
)는 방전된다. 스위치(
)가 폐쇄되면, 제2증폭기(57)의 제2캐패시터(
)는 방전된다. 스위치(
, 
)의 개폐는 제어기(79)에 의해 제공되는 제어 신호(82)에 의해 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 입력 신호(11)가 제1전극(8) 중 하나로부터 수신된 후, 멀티플렉서(75)가 다른 제1전극(8)을 어드레스 하기 전에 제2증폭기(57)의 피드백 네트워크를 리셋 하도록 캐패시터(
, 
)가 방전될 수 있다.
선택적으로, 제3장치(74)는 제3증폭기(63)를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 제3증폭기(63)의 제1레일(64)은 단자(F)를 통해 멀티플렉서(75)의 출력에 연결될 수 있고, 제3증폭기(63)의 제2레일(66)은 단자(G)를 통해 제2전극(9)에 연결될 수 있다. 선택적으로, 제3증폭기(63)의 제1레일(64)은 단자(G)를 통해 제2전극(9)에 연결될 수 있고, 제3증폭기(63)의 제2레일(66)은 단자(F)를 통해 멀티플렉서(75)의 출력에 연결될 수 있다.
선택적으로, 제3장치(74)는 제4증폭기(67)를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 제4증폭기(67)의 제1레일(68)은 단자(F)를 통해 멀티플렉서(75)의 출력에 연결될 수 있고, 제4증폭기(67)의 제2레일(70)은 단자(G)를 통해 제2전극(9)에 연결될 수 있다. 선택적으로, 제4증폭기(67)의 제1레일(68)은 단자(G)를 통해 제2전극(9)에 연결될 수 있고, 제4증폭기(67)의 제2레일(70)은 단자(F)를 통해 멀티플렉서 (75)에 연결될 수 있다.
사용자가 소정의 제1전극(8)에 근접한 제1터치 패널(29)과 상호 작용할 때, 소정의 제1전극(8), 층 구조(5)의 국부 영역 및 제2전극(9)의 국부 영역에 의해 형성된 각각의 터치 센서(2)의 캐패시턴스의 결과적인 변화는 대부분 제1전극(8)의 자기 캐패시턴스의 변화에 기인한다. 이는 제1전극(8)과 제2전극(9) 사이의 상호 캐패시턴스(Csensor)의 크기가 커지고, 상호 캐패시턴스의 변화는 상대적으로 작기 때문이다. 제1전극(8)과 제2전극(9) 사이의 상호 캐패시턴스(Csensor)의 값은 패터닝된 제2전극(9)을 사용함으로써 필요할 경우 감소될 수 있다. 패턴닝된 제2전극(9)을 사용하여, 사용자의 자판/스타일러스와 제1 및/또는 제3전극(8, 26) 사이의 정전기적인 상호작용을 스크린 하지 않고 제2전극(9)이 사용자의 자판/스타일러스와 제1 및/또는 제3전극(8, 26) 사이에서 배치될 수 있다.
도 19를 참조하면, 패턴닝된 제2전극(83)은 데카르트 격자(Cartesian grid) 형태이다. 패터닝된 제2전극(83)의 도전 영역은 제1방향(x)으로 연장되고 제2방향(y)으로 폭(W)을 갖는 스트러트(84) 및 제2방향(y)으로 연장하고 제1방향(x)으로 폭(W)을 갖는 스트러트(85)를 포함한다. 제1방향(x)으로 연장되는 스트러트(84)는 제2방향(y)으로 간격(S)을 두고 고르게 이격되고, 제2방향(y)으로 연장되는 스트러트(85)는 동일한 간격(S)으로 제1방향(x)으로 균등하게 이격된다. 스트러트(84, 85)는 패터닝된 제2전극(83)이 도전성 재료의 단일 영역으로 형성되도록 교차하는 곳에 연결된다.
패터닝된 제2전극(83)은 제1전극(8)과 제2전극(9) 사이의 상호 캐패시턴스(Csensor)의 크기가 감소되도록 배치될 수 있다. 이는 사용자 접촉으로 인한 제1전극(8)과 제2전극(9) 사이의 상호 캐패시턴스의 변화(ΔCsensor)의 상대적 크기를 증가시킬 수 있어, 그러한 변화(ΔCsensor)를 보다 쉽게 검출할 수 있게 한다.
도 20을 참조하면, 2개의 제1전극(8) 사이에서 발생하는 사용자 상호작용의 위치 및/또는 압력을 추론하기 위해 압력 값을 사용하는 것을 설명할 것이다.
투사형 캐패시턴스 터치 패널에서 인접한 전극 사이의 간격(피치라고도 함)은 비교적 조잡할 수 있다(가령, 1 ~ 5mm 또는 5mm 초과). 사용자 상호작용의 위치가 오로지 피치 길이(pitch length)에서만 결정된 경우, 투사형 캐패시턴스 터치스크린은 사용자 상호작용의 정확한 위치를 제공하거나 사용자가 추적 한 경로를 부드럽게 따라갈 수 없다. 보다 정확한 위치를 제공하기 위해, 투사형 캐패시턴스 터치스크린은 고차 다항식 또는 기타 적절한 함수를 사용하여 선형 보간법, 2차 보간법 또는 보간법을 사용하여 터치 위치를 유추하기 위하여 피크 신호 및 인접한 전극 신호를 갖는 전극을 사용하여 보간법을 적용한다. 사용자 상호작용이 인접한 여러 전극의 캐패시턴스를 동시에 변경할 수 있기 때문에 이러한 보간법이 가능하다.
유사하게, 사용자가 커버 렌즈(77)를 가압하면, 커버 렌즈(77)의 강성(rigidity) 때문에 커버 렌즈(77) 아래의 압전 재료층(10)은 더 넓은 영역에 걸쳐 변형(strain)을 경험할 것이다. 예를 들어, 정확한 위치(86)에서의 사용자 상호작용은 정확한 위치(86)를 브래킷(bracket) 하는 위치들(88a, 88b)에서 제1전극(8)에 대해 계산된 압력 값들(87a 및 87b)을 초래할 수 있다. 정확한 위치(86)에서의 사용자 상호작용은 또한 브라케팅 위치 쌍들(88a, 88b)에 인접한 위치들(90a, 90b)에서 제1전극(8)에 대해 계산된 압력 값들(89a, 89b)을 초래할 수 있다.
제어기(79) 또는 프로세서(32)는 최대 값(87a) 및 대응 위치(88a)를 2개의 다음 최대 근사 값들(87b, 89a) 및 대응하는 위치들(88b, 90a)과 함께 사용하여 정확한 위치(86) 및/또는 정확한 압력 값(91)의 추정치를 계산할 수 있다. 선택적으로, 제어기(79) 또는 프로세서(32)는 한 쌍의 브라케팅 값(87a, 87b) 및 위치들(88a, 88b)을 사용하여 정확한 위치 (86) 및/또는 정확한 압력 값(91)의 추정치를 계산할 수 있다. 제어기(79) 또는 프로세서(32)는 한 쌍의 브라케팅 값(87a, 87b) 및 위치들(88a, 88b) 및 인접 값 및 위치들(89a, 89n, 90a, 90b)을 사용하여 정확한 위치(86) 및/또는 정확한 압력 값(91)의 추정치를 계산할 수 있다. 제어기(79) 또는 프로세서(32)는 고차 다항식 또는 다른 적절한 함수를 사용하는 선형 보간법, 2차 보간법 또는 보간법을 사용하여 정확한 위치(86) 및/또는 정확한 압력 값(91)의 추정치를 계산할 수 있다.
제3장치(73)는 캐패시턴스 값(19) 및/또는 압력 값(18)의 보간법을 사용하여 동작함으로써, 하나 이상의 사용자 상호작용의 위치 및 압력을 결정할 수 있다.
정전용량 방식 및 압력감지 방식을 결합한 제4장치 및 제2터치 패널
도 21 및 도 22를 참조하면, 제2터치 패널(92), 제1터치 제어기(30) 및 멀티플렉서(75)를 포함하는 제4장치(93)가 설명될 것이다.
제4장치(93)는 터치 패널(29) 대신 제2터치 패널(92)을 포함한다는 점을 제외하면, 제3장치(74)와 실질적으로 동일하다.
제2터치 패널(92)은, 터치 패널(92)에서, 층 구조(5)의 제1면(6) 상에 배치된 복수의 제1전극(8)에 의하여 공유되고, 제2층 구조(23)는 제2층 구조(23)의 제3면(24) 상에 배치된 다수의 제3전극(26)에 의해 공유되는 것을 제외하면, 제2터치 센서(21)의 층 구조(5)와 대체로 동일한 층 구조(5)를 포함한다. 제1전극(8)은 각각 제1방향(x)으로 연장되고, 제1전극(8)은 제2방향(y)에서 등 간격으로 배열된다. 제3전극(26)은 각각 제2방향(y)으로 연장되고, 제3전극(26)은 제1방향(x)에서 등 간격으로 배열된다. 각각의 제1전극(8) 및 각각의 제3전극(26)은 각각의 도전 트레이스(76)에 의해 멀티플렉서(75)의 대응하는 입력에 결합된다. 제2전극(9)은 제2면(9) 상에 배치되고, 상기 제2전극이 각각의 제1전극(8) 및 각각의 제3전극(26) 아래에 적어도 부분적으로 놓이도록 확장된다. 제2전극(9)은 제2면(7)과 실질적으로 동일 공간에 있을 수 있다. 상기 제2전극은 단자(G)에 연결된다.
이러한 방식으로, 제1전극(8)과 제3전극(26)의 각 교차점 주위의 영역은 제2터치 센서(21)를 효과적으로 제공하고, 제1 및 제3전극(8, 26) 각각은 멀티플렉서(75) 및 도전 트레이스(76)를 이용하여 개별적으로 어드레스 될 수 있다.
제2터치 패널(92)은 전자 기기(28)의 디스플레이(37) 위에 중첩 결합될 수 있고, 커버 렌즈(77)는 터치 패널(29)과 동일한 방식으로 제2터치 패널(92) 위에 중첩 결합될 수 있다.
제어기(79)는 제3장치(74)와 동일한 방식으로 제어 신호(81)를 멀티플렉서(75)에 제공할 수 있다. 하지만, 제4장치(93)에서, 제어 신호(81)는 멀티플렉서(75)가 제3장치(74)와 다른 순서에 따라 각 입력을 어드레스 하게 할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호(81)는 멀티플렉서(75)가 소정의 제1전극(8)을 어드레스 하고, 이어서 제1전극(8)을 어드레스 하기 전에 소정의 제1전극(8)을 교차하며, 제3전극(26)을 통해 스캔을 반복하면서, 각 제3전극(26)을 어드레스 한다. 제어 신호(81)는 멀티플렉서로 하여금 사용자 터치가 이전에 검출된 제1 및 제3전극(8, 26)에 인접한 제1 및 제3전극(8, 26)을 동적으로 어드레스 하게 할 수 있다.
이러한 방식으로, 제1터치 제어기(30)가 하나 이상의 사용자 상호작용의 위치 및/또는 압력을 결정할 수 있게 하는 제1 및 제3전극(8, 26)의 래스터 스캔(raster scan)이 수행 될 수 있다.
제3장치(74)와 유사한 방식으로, 사용자 상호작용에 응답하여 제4장치에서 생성된 캐패시턴스 값(19)의 변화는 어드레스된 제1 또는 제2전극(8, 26)의 자기-캐패시턴스의 변화에 주로 기인할 수 있다. 그러나 소정의 쌍의 제1 및 제3전극(8, 26)이 순차적으로 그리고 과도한 지연없이 어드레스된다면, 소정의 쌍의 제1 및 제3전극(8, 26) 사이의 상호 캐패시턴스의 변화가 부가적으로 결정될 수 있다.
제1전극(8) 및 제3전극(26)은 실질적으로 직사각형인 것으로 도시되었지만, 다른 형상이 사용될 수 있다.
또한 도 23을 참조하면, 제1 및 제3전극(8, 26)의 다른 배열이 도시된다. 각각의 제1전극(8)은 직사각형 대신에, 제1방향(x)으로 균등하게 이격되고 상대적으로 좁은 브릿지 세그먼트(95)에 의해 제1방향(x)으로 서로 연결된 수개의 패드 세그먼트(94)를 포함할 수 있다. 유사하게, 각각의 제3전극(26)은 제2방향(y)으로 균일하게 이격되고 상대적으로 좁은 브릿지 세그먼트(97)에 의해 제2방향(y)으로 서로 연결된 수개의 패드 세그먼트(96)를 포함할 수 있다. 제1전극(8)의 패드 세그먼트(94)는 제2방향(7)에서 제1폭(W1)을 갖는 다이아몬드이고 제1전극(8)의 브릿지 세그먼트(95)는 제2방향(y)에서 제2폭 (W2)을 갖는다. 제3전극(26)의 패드 세그먼트(96) 및 브릿지 세그먼트(97)는 제1전극(8)과 동일한 형상 및 폭(W1, W2)을 갖는다.
제1전극(8) 및 제3전극(26)은 제3전극(26)의 브릿지 세그먼트(97)가 제1전극(8)의 브릿지 세그먼트(95) 위에 놓이도록 배치된다. 선택적으로, 제1전극(8) 및 제3전극(26)은 제3전극(26)의 패드 세그먼트(96)가 제1전극(8)의 패드 세그먼트(94) 위에 놓이도록 배열될 수 있다. 패드 세그먼트(94, 96)는 다이아몬드 형상 일 필요는 없고 대신에 원형 일 수 있다. 패드 세그먼트(94, 96)는 삼각형, 정사각형, 오각형 또는 육각형과 같은 정다각형 일 수 있다. 패드 세그먼트(94, 96)는 I 형 또는 Z 형일 수 있다.
제3터치 패널
또한 도 24를 참조하면, 제2터치 패널(92) 대신 제3터치 패널(98)이 제4장치(93)에 포함될 수 있다.
제3터치 패널(98)은 제2층 구조(23)를 포함하지 않고 제3전극(26)은 제1전극(8) 이외에 층 구조(5)의 제1면(6) 상에 배치된다는 점을 제외하고는, 제3터치 패널(98)은 제2터치 패널(92)과 실질적으로 동일하다. 제2터치 패널(92), 예컨대 각각의 제1전극(8)은 제1방향(x)으로 균등하게 이격되고 상대적으로 좁은 브릿지 세그먼트(95)에 의해 제1방향(x)으로 서로 연결된 몇몇 패드 세그먼트(94)를 포함할 수 있는 것처럼 각각의 제1전극(8)은 제1방향(X)으로 연장되는 연속적인 도전 영역이다. 각각의 제3전극(26)은 제2터치 패널(92)과 동일한 방식으로 제2방향(y)으로 균등하게 이격되는 수 개의 패드 세그먼트(99)를 포함할 수 있다. 그러나 제2터치 패널(92)과 달리, 제3터치 패널의 패드 세그먼트(99)는 층 구조(5)의 제1면(6) 상에 배치되고 제1전극(8)과 흩어져서 분리된다. 각각의 제3전극(26)에 대응하는 패드 세그먼트(99)는 도전 점퍼(100)에 의해 함께 접속된다. 점퍼(100)는 각각 제1전극(8)의 일부에 걸치고, 점퍼(100)는 점퍼(100)와 제1전극(8)의 교차점 주변에 집중될 수 있는 얇은 유전체층(도시되지 않음)에 의해 제1전극(8)으로부터 절연된다.
선택적으로, 유전체층(도시되지 않음)은 층 구조(5)의 제1면(6) 및 제1 및 제3전극(8, 26) 위에 놓일 수 있다. 제2방향(y)으로 연장하는 도전 트레이스(도시되지 않음)는 유전체층 (도시되지 않음) 위에 배치될 수 있으며, 각각의 도전 트레이스(도시되지 않음)는 하나의 제3전극(26)을 구성하는 패드 세그먼트(99) 위에 놓일 수 있다. 상부의 도전 트레이스(도시되지 않음)는 유전체층(도시되지 않음)을 통해 형성된 비아(도시되지 않음)를 이용하여 각각의 제3전극(26)을 구성하는 패드 세그먼트(99)를 연결할 수 있다.
정전용량 방식 및 압력감지 방식을 결합한 제5장치
도 25를 참조하면, 제2터치 패널(92), 제2터치 제어기(102) 및 제1 및 제2멀티플렉서(75a, 75b)를 포함하는 제5장치(93)가 설명될 것이다.
제1멀티플렉서(75a)는 단자(H)에 연결된 복수의 입력 및 출력을 갖는다. 제2멀티플렉서(75b)는 단자(I)에 결합된 복수의 입력 및 출력을 갖는다.
제1전극(8) 각각은 각각의 제1도전 트레이스(76a)에 의해 제1멀티플렉서(75a)의 대응하는 입력에 결합되고, 각각의 제3전극(26)은 각각의 제2도전 트레이스(76b)에 의해 제2멀티플렉서(75b)의 대응하는 입력에 결합되며, 제2전극(9)은 단자(J)에 연결되는 점을 제외하고는, 제5장치(101)의 제2터치 패널(92)은 제4장치(93)의 제2터치 패널(92)과 동일하다.
제2터치 제어기(102)는 제1 및 제2프론트 엔드 모듈(3a, 3b), 제2신호 처리 모듈(22) 및 제어기(79)를 포함한다. 제1 및 제2프론트 엔드 모듈(3a, 3b) 각각은 제3 및 제4장치(74, 93)의 프론트 엔드 모듈(3)과 실질적으로 동일하다. 제2신호 처리 모듈(22)은 제2장치(20)의 제2신호 처리 모듈(22)과 실질적으로 동일하다. 제어 신호(81)는 제1 및 제2멀티플렉서(75a, 75b)로 하여금 제어기(79)에 의해 결정되거나 링크(80)에 의해 프로세서(32)로부터 제어기(79)로 통신되는 순서에 따라 제1 및 제2전극 (8, 26) 각각의 소정의 쌍을 어드레스 하도록 하는 점을 제외하고는, 제어기(79)는 제3 또는 제4장치(74, 93)의 제어기(79)와 실질적으로 동일하다. 상기 순서는 미리 결정된 순서 또는 동적으로 결정된 순서 일 수 있다.
이러한 방식으로, 제1 및 제3전극(8, 26) 각각의 교차점은 제1 및 제2멀티플렉서(75a, 75b)에 의해 개별적으로 어드레스 될 수 있는 제2터치 센서(21)를 효과적으로 제공한다. 특정 교차점이 제1 및 제2멀티플렉서(75a, 75b)에 의해 어드레스 될 때, 각각의 제1전극(8)으로부터의 제1입력 신호(11a)는 제1프론트 엔드 모듈(3a)에 의해 수신되고 각각의 제3전극(26)으로부터의 제2입력 신호는 제2프론트 엔드 모듈에 의해 동시에 수신된다.
또는, 제5장치(101)는 제2터치 패널(92) 대신에 제3터치 패널(98)을 사용할 수 있다.
멀티플렉서(75a, 75b)에 의해 어드레스된 소정의 제1 및 제3전극(8, 26)의 자기 캐패시턴스의 변화 이외에, 각각의 캐패시턴스 값(19a, 19b)은 또한 어드레스된 제1전극(8)과 제3전극(26) 사이의 상호 커패시턴스의 변화를 포함한다.
도 26을 참조하여, 제1 및 제2프론트 엔드 모듈(3a, 3b)의 제1스테이지(12a, 12b)를 제공하기 위한 제1증폭기(50)를 사용하는 구성이 설명될 것이다.
한 쌍의 멀티플렉서(75a, 75b), 한 쌍의 프론트 엔드 모듈(3a, 3b) 및 한 쌍의 제1증폭기(50a, 50b)가 사용되고, 제1증폭기(50a, 50b)는 제1스위치 (
) 및 제2스위치(
)를 더 포함하는 점을 제외하고는, 제1증폭기(50)를 포함하는 제5장치(101)의 구성은 제1증폭기(50)를 포함하는 제3 또는 제4장치(74, 93)의 구성과 실질적으로 일치한다.
한 쌍의 제1증폭기(50a, 50b)는 각각 제1 및 제2프론트 엔드 모듈(3a, 3b)의 제1스테이지(12a, 12b)를 제공한다. 제1프론트 엔드 모듈(3a)에 포함된 제1증폭기(50a)의 제1레일(53)은 단자(H)를 통해 제1멀티플렉서(75a)의 출력에 연결된다. 제2프론트 엔드 모듈(3b)에 포함된 제1증폭기(50b)의 제1레일(53)은 단자(I)를 통해 제2멀티플렉서(75b)의 출력에 연결된다. 제2 또는 제3터치 패널(92, 98)의 제2전극(9)은 단자(J)를 통해 전압 바이어스 소스(52)에 연결된다. 동일한 전압 제어 소스(Vd(fd))가 프론트 엔드 모듈(3a, 3b)에 병렬로 결합될 수 있다.
상기 쌍의 제1증폭기(50a, 50b)는 제1스위치(
) 및 제2스위치(
)를 포함한다. 제1스위치(
)는 제1프론트 엔드 모듈(3a)에 포함된 제1증폭기(50s)의 제1레일(53)과 제2레일(55)을 연결한다. 제2스위치(
)는 제2프론트 엔드 모듈(3b)에 포함된 제1증폭기(50b)의 제1레일(53)과 제2레일(55)을 연결한다. 스위치(
)가 폐쇄되면, 제1증폭기(50a)의 제1캐패시터(
)는 방전된다. 스위치(
)가 폐쇄되면, 제1증폭기(50b)의 제1캐패시터(
)는 방전된다. 스위치(
, 
)의 개폐는 제어기(79)에 의해 제공되는 제어 신호(82)에 의해 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1프론트 엔드 모듈(3a)이 제1전극(8) 중 하나로부터 입력 신호(11)를 수신하고 제2프론트 엔드 모듈(3b)이 제3전극(26) 중 하나로부터 입력 신호(11)를 수신한 후, 멀티플렉서(75a, 75b)가 제1 및 제3전극(8, 26)의 상이한 쌍을 연결하기 전에 각각의 피드백 네트워크를 리셋 하도록 제1증폭기(50a, 50b)의 제1캐패시터(
)가 방전 될 수 있다.
따라서, 각각의 제1증폭기(50a, 50b)는 각각의 제1 및 제2멀티플렉서(75a, 75b)에 의해 어드레스 되는 제1 및 제3전극(8, 26)으로부터 수신된 제1 및 제2입력 신호(11a, 11b)에 따라 대응하는 증폭 신호(15a, 15b)를 제공한다. 제3 또는 제4장치(74, 93)와의 한 가지 다른 점은 어드레스 되는 제1 및 제2전극(8, 26) 쌍에 의해 제공되는 각각의 제2터치 센서(21)의 등가 회로(56)가 선택된 제1전극(8)과 제3전극(26) 사이의 상호 캐패시턴스(Cmut)를 추가적으로 포함한다.
선택적으로, 제5장치(102)는 각각의 제2증폭기(57)를 포함하는 제1 및 제2프론트 엔드 모듈(3a, 3b)을 사용하여 구성될 수 있다. 이러한 경우, 제1프론트 엔드 모듈(3a)에 포함된 제2증폭기(57)의 제1레일(58)은 단자(H)를 통해 제1멀티플렉서(75a)에 연결될 수 있고, 제2프론트 엔드 모듈(3b)에 포함된 제2증폭기(57)의 제1레일(58)은 단자(I)를 통해 제2멀티플렉서(75b)의 출력에 연결될 수 있으며, 제2 또는 제3터치 패널(92, 98)의 제2전극(9)은 단자(J)를 통해 전압 바이어스 소스(52)에 연결될 수 있다.
선택적으로, 제5장치(102)는 각각의 제3증폭기(63)를 포함하는 제1 및 제2프론트 엔드 모듈(3a, 3b)을 사용하여 구성될 수 있다. 이러한 경우, 제1프론트 엔드 모듈(3a)에 포함된 제3증폭기(63)의 제1레일(64)은 단자(H)에 연결될 수 있고, 대응하는 제2레일(66)은 단자(J)에 연결될 수 있으며, 제2프론트 엔드 모듈(3b)에 포함된 제3증폭기(63)의 제1레일(64)은 단자(I)에 연결될 수 있고, 대응하는 제2레일(66)은 단자(J)에 연결될 수 있다. 선택적으로, 제1프론트 엔드 모듈(3a)에 포함된 제3증폭기(63)의 제1레일(64)은 단자(J)에 연결될 수 있고, 대응하는 제2레일(66)은 단자(H)에 연결될 수 있으며, 제2프론트 엔드 모듈(3b)에 포함된 제3증폭기(63)의 제1레일 (64)은 단자(J)에 연결될 수 있으며, 대응하는 제2레일(66)은 단자(I)에 연결될 수 있다.
선택적으로, 제5장치(102)는 각각의 제4증폭기(67)를 포함하는 제1 및 제2프론트 엔드 모듈(3a, 3b)을 사용하여 구성될 수 있다. 이러한 경우, 제1프론트 엔드 모듈(3a)에 포함된 제4증폭기(67)의 제1레일(68)은 단자(H)에 연결되고, 대응하는 제2레일(70)은 단자(J)에 연결될 수 있으며, 제2프론트 엔드 모듈(3b)에 포함된 제4증폭기(67)의 제1레일(68)은 단자(I)에 연결되고, 대응하는 제2레일(70)은 단자(J)에 연결될 수 있다. 선택적으로, 제1프론트 엔드 모듈(3a)에 포함된 제4증폭기(67)의 제1레일(68)은 단자(J)에 결합 될 수 있고 대응하는 제2레일(70)은 단자(H)에 결합 될 수 있고, 제2프론트 엔드 모듈(3b)에 포함된 제4증폭기(67)의 제1레일(68)은 단자(J)에 결합될 수 있고, 대응하는 제2레일(70)은 단자(I)에 결합될 수 있다.
정전용량 방식 및 압력감지 방식을 결합한 제6장치 및 제4터치 패널
또한, 도 27 및 도 28을 참조하면, 제4터치 패널(103), 제3터치 제어기(105) 및 제1 및 제2멀티플렉서(75a, 75b)를 포함하는 제6장치(104)가 설명될 것이다.
제6장치(104)는 제1 및 제2멀티플렉서(75a, 75b), 제4터치 패널(103) 및 제3터치 제어기(105)를 포함한다. 많은 점에서 제6장치(104)는 제3 내지 제5장치(74, 93, 101)와 실질적으로 유사하거나 비슷하며, 제6장치(104)의 차이점만을 설명한다.
제1 및 제2멀티플렉서(75a, 75b)는 각각 복수의 입력 및 출력을 포함한다. 제1멀티플렉서(75a)의 출력은 단자(K)에 연결되고, 제2멀티플렉서(75b)의 출력은 단자(L)에 연결된다.
제4터치 패널(103)에서는, 층 구조체(5)의 제1면(6)에 배치된 많은 제1전극(8)과, 층 구조체(5)의 제2면(7)에 배치된 다수의 제2전극(9)과 공통되는 점을 제외하고는 제4터치 패널(103)은 제1터치 센서(1)의 층 구조(5)와 대략 동일한 층 구조(5)를 포함한다. 제1전극(8)은 각각 제1방향(x)으로 연장되고, 제1전극(8)은 제2방향(y)으로 등 간격으로 배열된다. 제2전극(9)은 각각 제2방향(y)으로 연장되고, 제2전극(9)은 제1방향(x)으로 균등하게 이격되는 배열로 배치된다. 각각의 제2전극(9)은 각각의 도전 트레이스(76a)에 의해 제1멀티플렉서(75a)의 대응 입력에 결합되고, 각각의 제1전극(8)은 각각의 도전 트레이스(76b)에 의해 제2멀티플렉서(75b)의 대응하는 입력에 결합된다. 이러한 방식으로, 제1전극(8)과 제2전극(9)의 각각의 교차점 주위의 영역은 제1터치 센서(2)를 효과적으로 제공하고 제1 및 제2전극(8, 9) 각각은 제1 및 제2멀티플렉서(75a, 75b) 및 도전 트레이스(76a, 76b)를 사용하여 개별적으로 어드레스 될 수 있다.
제4터치 패널(103)은 전자 기기(28)의 디스플레이(37) 위에 결합될 수 있고, 터치 패널(29), 제2터치 패널(92) 또는 제3터치 패널(98)과 마찬가지로, 커버 렌즈(77)는 제4터치 패널(103)에 겹쳐서 접합될 수 있다.
프론트 엔드 모듈(3)의 제1스테이지(12)는 제4증폭기(67)의 제3증폭기(63)를 사용하고 신호 소스(44)는 하나 이상의 동기화된 전류 제어 소스(Id (fd))인 점을 제외하고는, 전술한 바와 같이 제3터치 제어기(105)는 프론트 엔드 모듈(3), 신호 소스(44), 신호 처리 모듈(4) 및 제어기(79)를 포함한다. 이러한 경우, 프론트 엔드 모듈(3)은 단자(K, L)를 가로 질러 접속된다.
제어기(79)는 제5장치(101)와 동일한 방식으로 제1 및 제2멀티플렉서(75a, 75b)에 제어 신호(81)를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 및 제3전극(8, 26) 각각의 교차점은 제1 및 제2멀티플렉서(75a, 75b)에 의해 개별적으로 어드레스 될 수 있는 제1터치 센서(2)를 제공한다.
캐패시터(19)는 멀티플렉서(75a, 75b)에 의해 어드레스 되는 소정의 제1 및 제2전극(8, 9)의 자기 캐패시턴스의 변화 이외에, 캐패시턴스 값(19)은 또한 어드레스 되는 제1 및 제2전극 쌍(8, 9) 사이의 상호 커패시턴스의 변화를 포함한다.
제1전극(8) 및 제3전극(26)은 실질적으로 직사각형인 것으로 도시되었지만, 다른 형상이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제4터치 패널(103)의 제1 및 제2전극(8, 9)은 제2터치 패널(92)의 제1 및 제3전극(8, 26)과 실질적으로 유사한 형상 및 구성을 가질 수 있다.
또한, 도 29를 참조하여, 제6장치(104)에 포함되는 제3증폭기(63)의 구성을 설명한다.
제3증폭기(63)의 제1레일(64)은 단자(K)에 연결될 수 있고 제2레일(66)은 단자(L)에 연결될 수 있다. 선택적으로, 제3증폭기(63)의 제1레일(64)은 단자(L)에 연결될 수 있고 제2레일(66)은 단자(K)에 연결될 수 있다.
선택적으로, 제4증폭기(67)는 제6장치(104)에 포함될 수 있다. 이러한 경우에, 제4증폭기(67)의 제1레일(68)은 단자(K)에 연결될 수 있고 제2레일(70)은 단자(L)에 연결될 수 있다. 선택적으로, 제4증폭기(67)의 제1레일(68)은 단자(L)에 연결될 수 있고 제2레일(70)은 단자(K)에 연결될 수 있다.
제1디스플레이 스택 업
또한, 도 30a 내지 도 30c를 참조하면, 제1디스플레이 스택 업(stack-up)(106) 및 제1디스플레이 스택 업(106)을 제조하는 방법이 설명 될 것이다.
특히 도 30a를 참조하면, 커버 렌즈(77)는 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향하는 제1면(77a, 77b)을 갖는 투명 기판이다. 제1유전체층(107)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향하는 제1 및 제2면(107a, 107b)을 갖는다. 제1방향(x)으로 연장되고 제2방향(y)으로 이격되는 도전 영역 세트 형태인 제3전극(26)은 제1유전체층(107)의 제2면(107b) 상에 배치된다. 제1유전체층(107)의 제2면(107b)은 커버 렌즈(77)의 제1면(77a)에 접착되어 있다.
특히 도 30b를 참조하면, 제2유전체층(108)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장하고 대향하는 제1면(108a) 및 제2면(108b)을 갖는다. 제2방향(y)으로 연장되고 제1방향(x)으로 이격되는 도전 영역 세트 형태인 제1전극(8)은 제2유전체층(108)의 제2면(108b) 상에 배치된다. 제2유전체층(108)의 제2면(108b)은 제1유전체층(107)의 제1면(107a)에 접착되어 있다.
특히 도 30c를 참조하면, 압전 재료층(10)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향되는 제1 및 제2면(10a, 10b)을 갖는다. 도전 재료 영역 형태인 제2전극(9)은 압전 재료층(10)의 제1면(10a) 상에 배치되어, 조립 시 제2전극(9)은 제1전극(8) 및 제3전극(26)의 각각의 영역과 적어도 부분적으로 겹쳐진다. 압전 재료층(10)의 제2면(10b)은 제2유전체층(108)의 제1면(108a)에 결합된다.
제1디스플레이 스택 업(106)은 전자 기기(28)의 디스플레이(37)를 덮도록 결합될 수 있다. 제1디스플레이 스택 업(106)의 구성요소들은 디스플레이(37)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향(z)으로 적층된다. 층 구조(5)는 제2유전체층(108) 및 압전 재료 층(10)을 포함하고, 제2층 구조(23)는 제1유전체층(108)을 포함한다.
커버 렌즈(77)는 유리 또는 PET 또는 임의의 다른 실질적으로 투명한 재료로 제조된다. 커버 렌즈(77)의 두께는 대략 20mm 이하일 수 있고, 0.05mm 이상일 수 있다. 바람직하게는, 커버 렌즈(77)는 두께가 대략 2mm 이하이고, 0.05mm 이상일 수 있다. 압전 재료층(10)은 PVDF 또는 임의의 다른 실질적으로 투명한 압전 재료로 제조된다. 압전 재료층(10)은 제1스택 업(106)을 조립하기 전에 폴드(poled) 될 수 있다. 선택적으로, 압전 재료 층은 제1스택 업(106)을 조립한 후에 폴드 될 수 있다. 압전 재료 층은 대략 110㎛ 두께 이하일 수 있고, 적어도 0.5㎛ 두께 또는 적어도 1㎛ 두께 일 수 있다. 제2전극(9) 및 제1전극(8) 및/또는 제3전극(26)은 폴링 필드(poling field)를 생성하는데 사용될 수 있다. 유전체층(107, 108)은 PET 또는 임의의 다른 실질적으로 투명한 중합체(transparent polymer) 일 수 있다. 유전체층(107, 108)은 10㎛ 내지 100㎛의 두께, 예를 들면 대략 20㎛ 내지 25㎛의 두께 일 수 있다. 유전체층(107, 108)은 대략 10-100㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 전극(8, 9, 26)을 제공하는 도전 영역은 ITO, IZO 또는 임의의 다른 실질적으로 투명한 도전성 물질(transparent conductive material) 일 수 있다. 전극(8, 9, 26)을 제공하는 도전 영역은 리소그래피, 인쇄 또는 다른 적절한 방법을 사용하여 유전체층(107, 108) 및/또는 압전 재료층(10)에 적용될 수 있다. 제1, 제2 및 제3전극(8, 9, 26)을 제공하는 도전 영역의 형상은 제3 내지 제6장치(74, 93, 101, 104) 중 하나와 관련하여 설명된 임의의 적합한 전극 형상 일수 있다. 전극을 제공하는 도전 영역의 면 저항은 1 내지 200Ω/sq 일 수 있다. 상기 시트 저항은 10Ω/sq 미만일 수 있다. 상기 시트 저항은 실용적으로 낮을수록 바람직하다.
제1디스플레이 스택 업(106)의 조립은 소정의 순서로 설명되었다. 그러나 제1디스플레이 스택 업의 구성은 임의의 다른 순서로 서로 접착되어 층(107, 108, 10)의 순서가 동일할 수 있다. 특히, 제1 및 제2유전체층(107, 108) 및 압전 재료층(10)은 커버 렌즈(77)에 접합되기 전에 연속적인 롤-투-롤 제조 방법을 사용하여 함께 접착될 수 있다. 커버 렌즈(77)가 가요성 재료인 경우, 제1디스플레이 스택 업(106)은 연속적인 롤투-롤 공정을 전체적으로 사용하여 제조 될 수 있다.
제1디스플레이 스택 업(106)은 압전 재료층(10) 또는 압전 재료층(10) 상에 배치된 전극의 복잡한 패터닝을 요구하지 않는다. 이는 전극의 복잡한 다단 및/또는 양면 패터닝을 피하기 위해 제1디스플레이 스택 업의 제조를 허용한다. 결과적으로, 제1디스플레이 스택 업(106)의 제조는 빠르고 효율적이며 저렴할 수 있다.
제2디스플레이 스택 업
또한 도 31a 내지 도 31c를 참조하면, 제2디스플레이 스택 업(109) 및 제2디스플레이 스택 업(109)의 제조 방법이 설명될 것이다.
제2디스플레이 스택 업(109)의 요소들은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되는 감압 접착제(PSA) 재료층(110)을 사용하여 서로 결합되는 것을 제외하면은, 제2디스플레이 스택 업(109)은 제1디스플레이 스택 업(106)과 동일하다. 예를 들어, 커버 렌즈(77)의 제1면(77a)이 제1유전체층(107)의 제2면 (107b)에 대향하여 이격되도록 커버 렌즈(77) 및 제1유전체층(107)이 배치된다. 커버 렌즈(77)와 제1유전체층(107)을 함께 결합시키기 위해 두께 방향 (z)으로 압력이 가해진다. PSA 재료층(110)은 동일한 방식으로 제1 및 제2유전체층(107, 108)을 결합하여 제2유전체층(108)을 압전 재료층(10)에 결합시키고 디스플레이(37) 위에 놓인 제2스택 업(109)을 결합할 수 있다. PSA 재료층(100)은 10㎛ 내지 50㎛ 두께 일 수 있다. 바람직하게는, PSA 재료층(110)층은 25㎛ 두께이다.
제2디스플레이 스택 업(109)의 요소들은 디스플레이(37)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향(z)으로 적층된다. 층 구조(5)는 제2유전체층(108), 압전 재료층(10) 및 PSA 재료층(110)을 포함한다. 제2층 구조(23)는 제1유전체층(107) 및 PSA 재료층(110)을 포함한다.
제3디스플레이 스택 업
또한 도 32a 내지 도 32c를 참조하면, 제3디스플레이 스택 업(111) 및 제3디스플레이 스택 업(111)을 제조하는 방법이 설명될 것이다.
특히 도 32a를 참조하면, 커버 렌즈(77)는 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향되는 제1면(77a) 및 제2면(77b)을 갖는 투명 기판이다. 제1유전체층(107)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향되는 제1면 및 제2면(107a, 107b)을 갖는다. 제1방향(x)으로 연장되고 제2방향(y)으로 이격되는 도전 영역 세트의 형태인 제3전극(26)은 제1유전체층(107)의 제2면(107b) 상에 배치된다. 제1유전체층(107)의 제2면(107b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 커버 렌즈(77)의 제1면(77a)에 접착된다.
특히 도 32b를 참조하면, 압전 재료층(10)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향하는 제1 및 제2면(10a, 10b)을 갖는다. 제2방향(y)으로 연장되고 제1방향(x)으로 이격되는 도전 영역 형태인 제1전극(8)은 압전 재료층(10)의 제2면(10b) 상에 배치된다. 도전성 재료 영역 형태인 제2전극(9)은 압전 재료층(10)의 제1면(10a) 상에 배치되어, 조립 시 제2전극(9)은 각각의 제1전극(8) 및 제3전극(26)과 적어도 부분적으로 겹쳐진다. T압전 재료층(10)의 제2면(10b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 제1유전체층(107)의 제1면(107a)에 접착될 수 있다.
특히 도 32c를 참조하면, 제3디스플레이 스택 업(111)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 디스플레이(37)를 오버레이 하여 접착될 수 있다.
제3디스플레이 스택 업(111)의 구성요소들은 디스플레이(37)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향(z)으로 적층된다. 층 구조(5)는 압전 재료 층(10)을 포함한다. 제2층 구조(23)는 제1유전체층(107) 및 PSA 재료층(110)을 포함한다.
제4디스플레이 스택 업
또한 도 33a 내지 도 33d를 참조하면, 제4디스플레이 스택 업(112) 및 제4디스플레이 스택 업(112)을 제조하는 방법이 설명될 것이다.
특히 도 33a를 참조하면, 커버 렌즈(77)는 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향하는 제1면(77a, 77b)을 갖는 투명 기판이다. 제1유전체층(107)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향하는 제1 및 제2면(107a 및 107b)을 갖는다. 제1방향(x)으로 연장되고 제2방향(y)으로 이격되는 도전 영역 세트 형태인 제3전극(26)은 제1유전체층(107)의 제2면(107b) 상에 배치된다. 제1유전체층(107)의 제2면(107b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 커버 렌즈(77)의 제1면(77a)에 접착된다.
특히 도 33b를 참조하면, 제2유전체 층(108)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향하는 제1면(108a) 및 제2면(108b)을 갖는다. 제2방향(y)으로 연장되고 제1방향(x)으로 이격되는 도전 영역 세트 형태인 제1전극(8)은 제2유전체층(108)의 제2면(108b) 상에 배치된다. 제2유전체층(108)의 제2면(108b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 제1유전체층(107)의 제1면(107a)에 접착된다.
특히 도 33c를 참조하면, 압전 재료층(10)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향되는 제1 및 제2면(10a, 10b)을 갖는다. 압전 재료층(10)의 제2면(10b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 제2유전체층(108)의 제1면(108a)에 접착된다.
특히 도 33d를 참조하면, 제3유전체층(113)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장하고 대향되는 제1 및 제2면(113a, 113b)을 갖는다. 도전 재료 영역 형태인 제2전극(9)은 제3유전체층(113)의 제2면(113b) 상에 배치되어, 조립 시 제2전극(9)은 각각의 제1전극(8) 및 제3전극(26) 영역 각각과 적어도 부분적으로 중첩된다. 제3유전체층(113)은 제1 또는 제2유전체층(107, 108)과 실질적으로 동일하다. 제3유전체층(113)의 제2면(113b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 압전 재료층(10)의 제1면(10a)에 접착된다.
제4디스플레이 스택 업(112)은 전자 기기(28)의 디스플레이(37) 위에 겹쳐서 결합 될 수 있다. 제4디스플레이 스택 업 구성들(112)은 디스플레이(37)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향(z)으로 적층된다. 층 구조(5)는 제2유전체층(108), 압전 재료층(10) 및 2개의 PSA 재료 층(110)을 포함한다. 제2층 구조(23)는 제1유전체층(107) 및 압전 재료층(110)을 포함한다.
따라서 제4디스플레이 스택 업에서, 압전 재료층(10)은 그 위에 배치된 임의의 전극을 포함하지 않는다. 이는 압전 재료층(10) 상에 전극을 증착하는 공정 단계가 요구되지 않기 때문에 실질적으로 제4스택 업의 제조를 단순화한다. 압전 재료층(10)이 PVDF인 경우에, 패터닝되는 ITO 전극과 패터닝되지 않은 ITO 전극을 갖는 PET 층들 사이에 압전 재료층(10)을 제공하는 PVDF 막을 샌드위치 함으로써 제4스택 업(112)이 제조될 수 있다. 이러한 방식으로, 정규의 투사형 캐패시턴스 터치 패널을 제조하는 방법은 압력 및 캐패시턴스 터치 패널을 조합하여 생산할 수 있도록 신속하고 용이하게 적용될 수 있다.
제5디스플레이 스택 업
또한 도 34a 및 도 34b를 참조하면, 제5디스플레이 스택 업(114) 및 제5디스플레이 스택 업(114)을 제조하는 방법이 설명될 것이다.
특히 도 34a를 참조하면, 커버 렌즈(77)는 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향하는 제1면 및 제2면(77a, 77b)을 갖는 투명 기판이다. 제4유전체층(115)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향되는 제1 및 제2면(115a, 115b)을 갖는다. 제1방향(x)으로 연장되고 제2방향(y)으로 이격되는 도전 영역 세트 형태인 제3전극(26)은 제4유전체층(115)의 제2면(115b) 상에 배치된다. 제2방향(y)으로 연장되고 제1방향(x)으로 이격되는 도전 영역 세트 형태인 제1전극(8)은 제4유전체층(115)의 제1면(115a) 상에 배치된다. 제4유전체층(115)의 제2면(115b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 커버 렌즈(77)의 제1면(77a)에 접착된다. 제4유전체층(115)은 제1, 제2 또는 제3유전체층(107, 108, 113)과 실질적으로 동일하다.
특히 도 34b를 참조하면, 압전 재료층(10)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향되는 제1 및 제2면(10a, 10b)을 갖는다. 도전 재료 영역의 형태인 제2전극(9)은 압전 재료층(10)의 제1면(10a) 상에 배치되어, 조립 시 제2전극(9)은 제1전극(8) 및 제3전극(26)의 각각의 영역과 적어도 부분적으로 겹쳐진다. 압전 재료층(10)의 제2면(10b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 제4유전체층(115)의 제1면(115a)에 접착된다.
제5디스플레이 스택 업(114)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 전자 기기(28)의 디스플레이(37) 위에 겹쳐서 접착될 수 있다. 제5디스플레이 스택 업 구성들(114)은 디스플레이(37)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향(z)으로 적층된다. 층 구조(5)는 압전 재료층(10) 및 PSA 재료층(110)을 포함한다. 제2층 구조(23)는 제4유전체층(115)을 포함한다.
제2전극(9)은 압전 재료층(10) 상에 배치될 필요는 없다. 선택적으로, 제5디스플레이 스택 업(114)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 압전 재료층(10)의 제1면(10a)에 접착되는 제3유전체층(113)의 제2면(113b)을 갖는 제3유전체층(113)을 포함할 수 있다.
제6디스플레이 스택 업
또한 도 35a 및 도 35b를 참조하면, 제6디스플레이 스택 업(116) 및 제6디스플레이 스택 업(116)을 제조하는 방법이 설명될 것이다.
특히 도 35a를 참조하면, 커버 렌즈(77)는 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향하는 제1면(77a, 77b)을 갖는 투명 기판이다. 제5유전체층(117)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장하고 대향하는 제1 및 제2면(117a, 117b)을 갖는다. 제1방향(x)으로 연장되고 제2방향(y)으로 이격되는 도전 영역 세트 형태인 제3전극(26)은 제5유전체층(117)의 제2면(117b) 상에 배치된다. 제2방향(y)으로 연장되고 제1방향(x)으로 이격되는 도전 영역 세트 형태인 제1전극(8)은 제5유전체층(117)의 제2면(117a) 상에 배치된다. 제5유전체층(117)의 제2면(117b)은 PSA 재료층(110)층을 사용하여 커버 렌즈(77)의 제1면(77a)에 접착된다. 제5유전체층(115)은 제1, 제2, 제3, 및 제4유전체층(107, 108, 113, 115)과 실질적으로 동일하다. 각각의 제1전극(8)은 연속적인 도전 영역이고, 각각의 제3전극은 점퍼(100)에 의해 연결된 다수의 분리된 도전 영역으로 구성된다. 각각의 점퍼는 제1전극(8)에 속하는 도전 영역의 일부에 걸쳐있다. 제1 및 제3전극(8, 26)은 제3터치 패널(98)의 제1 및 제3전극(8, 26)과 실질적으로 동일할 수 있다.
특히 도 34b를 참조하면, 압전 재료층(10)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향되는 제1 및 제2면(10a, 10b)을 갖는다. 도전 재료 영역 형태인 제2전극(9)은 압전 재료층(10)의 제1면(10a) 상에 배치되어, 조립 시 제2전극(9)은 제1전극(8) 및 제3전극(26)의 각각의 영역과 적어도 부분적으로 겹쳐진다. 압전 재료층(10)의 제2면(10b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 제5유전체층(117)의 제1면(117a)에 접착된다.
제6디스플레이 스택 업(116)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 전자 기기(28)의 디스플레이(37)를 오버레이 하여 접착될 수 있다. 제6디스플레이 스택 업 구성들(116)은 디스플레이(37)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향(z)으로 적층된다. 층 구조(5)는 압전 재료층(10), PSA 재료층(110) 및 제5유전체층(117)을 포함한다.
제2전극(9)은 압전 재료층(10) 상에 배치될 필요는 없다. 선택적으로, 제6디스플레이 스택 업(116)은 PSA 재료층(110)층을 사용하여 압전 재료층(10)의 제1면(10a)에 결합된 제3유전체층(113)의 제2면(113b)을 갖는 제3유전체층(113)을 포함할 수 있다.
제7디스플레이 스택 업
또한 도 36a 내지 도 36c를 참조하면, 제7디스플레이 스택 업(118) 및 제7디스플레이 스택 업(118)을 제조하는 방법이 설명될 것이다.
특히 도 36a를 참조하면, 커버 렌즈(77)는 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향하는 제1면(77a, 77b)을 갖는 투명 기판이다. 커버 렌즈(77)의 제1면(77a)에는 제1방향(x)으로 연장되고 제2방향(y)으로 이격되는 도전 영역 형태 세트인 제3전극(26)이 배치된다.
특히 도 36b를 참조하면, 제2유전체층(108)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장하고 대향하는 제1 및 제2면(108a, 108b)을 갖는다. 제2방향(y)으로 연장되고 제1방향(x)으로 이격되는 도전 영역 세트 형태인 제1전극(8)은 제2유전체층(108)의 제2면(108b) 상에 배치된다. 제2유전체층(108)의 제2면(108b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 커버 렌즈(77)의 제1면(77a)에 접착된다.
특히 도 36c를 참조하면, 압전 재료층(10)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향되는 제1 및 제2면(10a, 10b)을 갖는다. 도전 재료 영역 형태인 제2전극(9)은 압전 재료층(10)의 제1면(10a) 상에 배치되어, 조립 시 제2전극(9)은 제1전극(8) 및 제3전극(26)의 각각의 영역과 적어도 부분적으로 겹쳐진다. 압전 재료층(10)의 제2면(10b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 제2유전체층(108)의 제1면(108a)에 접착된다.
제7디스플레이 스택 업(118)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 전자 기기(28)의 디스플레이(37)를 오버레이 하여 접착될 수 있다. 제7디스플레이 스택 업(118)의 구성들은 디스플레이(37)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향(z)으로 적층된다. 층 구조(5)는 압전 재료층(10), PSA 재료층(110) 및 제2유전체층(108)을 포함한다. 제2층 구조(23)는 PSA 재료층(110)을 포함한다.
제2전극(9)은 압전 재료층(10) 상에 배치될 필요는 없다. 선택적으로, 제7디스플레이 스택 업(118)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 압전 재료층(10)의 제1면(10a)에 접착된 제3유전체층(113)의 제2면(113b)을 갖는 제3 유전체층(113)을 포함할 수 있다.
제8디스플레이 스택 업
또한 도 37a 내지 도 37d를 참조하면, 제8디스플레이 스택 업(125) 및 제8디스플레이 스택 업(125)을 제조하는 방법이 설명될 것이다.
특히 도 37a를 참조하면, 커버 렌즈(77)는 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향하는 제1면(77a, 77b)을 갖는 투명 기판이다. 커버 렌즈(77)의 제1면(77a)에는 제2방향(y)으로 연장되고 제1방향(x)으로 이격되는 도전 영역 형태 세트인 제1전극(8)이 배치된다. 커버 렌즈(77)의 제1면(77a)에는 제1방향(x)으로 연장되고 제2방향(y)으로 이격되는 도전 영역 세트 형태인 제3전극(26)이 배치된다. 각각의 제1전극(8)은 연속적인 도전 영역이고, 각각의 제3전극은 점퍼(100)에 의해 연결된 다수의 분리된 도전 영역으로 구성된다. 각각의 점퍼는 제1전극(8)에 속하는 도전 영역의 일부에 걸쳐있다. 제1 및 제3전극(8, 26)은 제3터치 패널(98)의 제1 및 제3전극(8, 26)과 실질적으로 유사할 수 있다.
특히 도 37b를 참조하면, 압전 재료층(10)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향되는 제1 및 제2면(10a, 10b)을 갖는다. 압전 재료층(10)의 제2면(10b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 커버 렌즈(77)의 제1면(77a)에 접착된다.
특히 도 37c를 참조하면, 제3유전체층(113)은 제1방향(x) 및 제2방향(y)으로 연장되고 대향되는 제1 및 제2면(113a, 113b)을 갖는다. 도전 재료 영역 형태인 제2전극(9)은 제3유전체층(113)의 제2면(113b) 상에 배치되고, 조립 시 제2전극(9)은 제1전극(8) 및 제3전극(26)의 각각의 영역과 적어도 부분적으로 겹쳐진다. 제3유전체층(113)의 제2면(113b)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 압전 재료층(10)의 제1면(10a)에 접착된다.
특히 도 37d를 참조하면, 제8디스플레이 스택 업(125)은 PSA 재료층(110)을 사용하여 전자 기기(28)의 디스플레이(37) 위에 접착되어 제3유전체층(113)의 제1면(113a)을 디스플레이(37)에 접착시킬 수 있다. 제8디스플레이 스택(125)의 구성들은 디스플레이(37)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향(z)으로 적층된다. 층 구조(5)는 압전 재료층(10) 및 PSA 재료층(110)을 포함한다.
제2전극(9)은 제3유전체층(113) 상에 배치될 필요는 없다. 선택적으로, 제8디스플레이 스택 업(125)은 압전 재료층(10)의 제1면(10a) 상에 배치된 제2전극(9)을 갖는 압전 재료층(10)을 포함할 수 있다.
수정(Modifications)
전술 한 실시 예에 많은 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 그러한 변형은 이미 전술한 특징 대신에 또는 추가로 사용될 수 있는 투사형 캐패시턴스 터치 패널의 설계, 제조 및 사용에 이미 공지된 등가의 다른 특징을 포함할 수 있다. 일 실시 예의 특징은 다른 실시 예의 특징으로 대체되거나 보완될 수 있다.
예를 들어, 전자 기기(28)의 디스플레이(37) 위에 놓이는 터치 패널(29, 92, 98, 103) 및 스택 업(106, 109, 111, 112, 114, 116, 118, 125)이 설명되었다. 그러나, 여기에 설명된 장치들(1, 20, 74, 93, 101, 104)은 예를 들어 LCD 디스플레이, OLED 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 전기 영동 디스플레이 등과 같은 디스플레이(37)에 통합된 다른 터치 패널들과 동일하게 사용될 수 있다. .
또한 도 38을 참조하면, 제1임베디드 스택 업(119)은 디스플레이(37)의 픽셀 어레이(120), 컬러 필터 글래스(121), 제1 및 제3전극(8, 26), 층 구조(5), 패턴닝된 제2전극(83), 편광자(122), 및 픽셀 어레이(120)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향으로 적층된 커버 렌즈(77)를 포함한다. 제1 및 제3전극(8, 26)은 제3터치 패널(98)과 실질적으로 동일한 방식으로 층 구조(5)의 동일면 상에 배치된다.
이러한 방식으로, 제1임베디드 스택 업(119)은 LCD 디스플레이 내에 임베디드된 정전용량 및 압력 감지 결합된 터치 패널을 제공하기 위해 제5의 제4장치들(93, 101)에 사용될 수 있다. 이로 인하여 디스플레이(37) 및 터치 패널의 전체 두께가 디스플레이(37) 위에 놓이는 터치 패널에 비해 감소 될 수 있다.
또한 도 39를 참조하면, 제2임베디드 스택 업(123)은 디스플레이(37)의 픽셀 어레이(120), 제3전극(26), 컬러 필터 글래스(121), 제1전극(8), 층 구조(5), 패턴닝된 제2전극(83), 편광자(122), 및 픽셀 어레이(120)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향으로 적층된 커버 렌즈(77)를 포함한다. 제1 및 제3전극(8, 26)은 제2층 구조(23) 대신에 컬러 필터 글래스(121)의 대향 측에 배치되는 것을 제외하면, 제1 및 제3전극(8, 26)은 제2 터치 패널(92)과 실질적으로 동일한 방식으로 배치된다.
도 40을 참조하면, 제3임베디드 스택 업(124)은 디스플레이(37)의 픽셀 어레이(120), 제3전극(26), 제2층 구조(23), 제1전극(8), 컬러 필터 글래스(121), 층 구조(5), 패턴닝된 제2전극(83), 편광자(122), 및 픽셀 어레이(120)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향으로 적층된 커버 렌즈(77)를 포함한다. 제1 및 제3전극(8, 26)은 제2터치 패널(92)과 실질적으로 동일한 방식으로 배치된다.
제3임베디드 스택 업(124)에서, 제1 및 제3전극(8, 26)은 제2층 구조(23)에 의해 분리된다. 그러나 제3임베디드 스택 업(124)은 선택적으로 상기 제2층 구조를 생략하고 제3터치 패널(98)과 실질적으로 동일한 방식으로 배치된 제1 및 제3전극(8, 26)을 포함할 수 있다.
또한, 도 41을 참조하면, 제4임베디드 스택 업(126)은 디스플레이(37)의 픽셀 어레이(120), 컬러 필터 글래스(121), 제1 및 제3 전극(8,26), 편광자(122), 층 구조(83), 패턴닝된 제2전극(83), 및 픽셀 어레이(120)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향으로 적층된 커버 렌즈(77)를 포함한다. 제1 및 제3전극(8, 26)은 제3터치 패널(98)과 실질적으로 동일한 방식으로 층 구조(5)의 동일면 상에 배치된다.
또한 도 42를 참조하면, 제5임베디드 스택 업(127)은 디스플레이(37)의 픽셀 어레이(120), 제3전극(26), 컬러 필터 글래스(121), 제1전극(8), 편광자(122), 층 구조(5), 패턴닝된 제2전극(83), 및 픽셀 어레이(120)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향으로 적층된 커버 렌즈(77)를 포함한다. 제1 및 제3전극(8, 26)은 제2층 구조(23) 대신 컬러 필터 글래스(121)의 대향 측에 배치되는 것을 제외하고는 제2터치 패널(92)과 실질적으로 동일한 방식으로 배치된다.
또한 도 43을 참조하면, 제6임베디드 스택 업(128)은 디스플레이(37)의 픽셀 어레이(120), 제3전극(26), 제2층 구조(23), 제1전극(8), 층 구조(5), 컬러 필터 글래스(121), 패터닝된 제2전극(83), 편광자(122) 및 픽셀 어레이(120)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향으로 적층된 커버 렌즈(77)를 포함한다. 제1 및 제3전극(6, 26)은 제2터치 패널(92)과 실질적으로 동일한 방식으로 배치된다.
또한 도 44를 참조하면, 제7임베디드 스택 업(129)은 디스플레이(37)의 픽셀 어레이(120), 제3전극(26), 제2층 구조(23), 제1전극(8), 층 구조(5), 패턴닝된 제2전극(83), 컬러 필터 글라스(121), 편광자(122), 및 픽셀 어레이(120)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향으로 적층된 커버 렌즈(77)를 포함한다. 제1 및 제3전극(8, 26)은 제2터치 패널(92)과 실질적으로 동일한 방식으로 배치된다.
또한, 도 45를 참조하면, 제8임베디드 스택 업(130)은 디스플레이(37)의 픽셀 어레이(120), 제3전극(26), 제2층 구조(23), 제1전극(8), 컬러 필터 글래스(121), 편광자(122), 층 구조(5), 패터닝된 제2전극(83) 및 픽셀 어레이(120)로부터 커버 렌즈(77)까지 두께 방향으로 적층된 커버 렌즈(77)를 포함한다. 제1 및 제3전극(8, 26)은 제2터치 패널(92)과 실질적으로 동일한 방식으로 배치된다.
제6, 제7 및 제8임베디드 스택 업(128, 129, 130)은 제2층 구조(23)에 의해 분리된 제1 및 제3전극(8, 26)으로 설명되었다. 그러나, 제6, 제7 및 제8임베디드 스택 업(128, 129, 130)은 선택적으로 제2층 구조를 생략하고 제3터치 패널(98)과 실질적으로 동일한 방식으로 배치된 제1및 제3전극(8, 26)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제8임베디드 스택 업(119, 123, 124, 126, 127, 128, 129, 130)은 패턴닝된 제2전극(83)을 포함하는 것으로 설명되었다. 그러나, 패터닝된 제2전극(83)은 사용될 필요가 없고 제1 내지 제8 임베디드 스택 업(119, 123, 124, 126, 127, 128, 129, 130)은 패터닝 되지 않은 제2전극(9)을 대신 포함할 수 있다.
제1 및 제3전극(8, 26)이 층 구조(5)에 의해 제2전극 또는 바이어스 전극(9, 83)으로부터 분리되는 터치 패널이 설명되었다. 그러나, 다른 배열이 가능하다. 도 46 및 도 47을 참조하면, 제5터치 패널(131)은, 층 구조(5), 층 구조(5)의 제1면(6) 상에 배치된 복수의 제1전극(8), 층 구조(5)의 제2면(7) 상에 배치된 복수의 제3전극(26), 및 층 구조(5)의 제2면(7) 상에 복수의 분리된 제2전극(132)의 형태로 배치된 복수의 제2전극(9)을 포함한다.
제1전극(8)은 제1방향(x)으로 연장되고 제2방향(y)으로 이격된다. 제3전극(26)은 제2방향(y)으로 연장되고 제1방향(x)으로 이격된다. 분리된 제2전극(132)은 제2방향(y)으로 연장되며, 제1방향(x)으로 이격된다. 분리된 제2전극(132)과 제3전극(26)은 서로 얽혀서 서로 접촉하지 않는다. 분리된 제2전극(132) 및 제3전극(26)은 상이한 에지들에서 제5터치 패널(131)을 나가는 도전 트레이스(도시되지 않음)을 사용하여 판독될 수 있다. 각각의 제1전극(8)은 제1방향(x)으로 균등하게 이격되고 상대적으로 좁은 브릿지 세그먼트(95)에 의해 제1방향(x)으로 서로 연결된 몇몇 패드 세그먼트(94)의 형태를 취할 수 있다. 유사하게, 각각의 제3전극(26)은 제2방향(y)으로 균등하게 이격되고 상대적으로 좁은 브릿지 세그먼트(97)에 의해 제2방향(y)으로 서로 연결된 몇몇 패드 세그먼트(96)를 포함할 수 있다. 제1전극(8)의 패드 세그먼트(94)는 다이아몬드 형상 일수 있다. 제3전극(26)의 패드 세그먼트(96) 및 브릿지 세그먼트(97)는 제1전극(8)과 동일한 형상 및 폭을 가질 수 있다. 각각의 분리된 제2전극(9)은 제2방향(y)으로 균등하게 이격되고 상대적으로 좁은 브릿지 세그먼트(134)에 의해 제2방향(y)으로 서로 연결된 몇몇 패드 세그먼트(133)를 포함할 수 있다. 분리된 제2전극(132)의 패드 세그먼트(133) 및 브릿지 세그먼트(134)는 제1 및 제3전극(8, 26)과 동일한 형상 및 폭을 가질 수 있다. 선택적으로, 제1전극(8)의 패드 세그먼트(94)는 분리된 제2전극(132)의 패드 세그먼트(133)보다 크거나 작을 수 있다.
제1전극(8) 및 제3전극(26)은 제3전극(26)의 브리즈 세그먼트(97)가 제1전극(8)의 브릿지 세그먼트(95) 위에 놓이도록 배치된다. 제1전극(8) 및 제3전극(26)은 각각의 패드 세그먼트(94, 96)가 겹치지 않도록 배치된다. 대신에, 분리된 제2전극은 분리된 제2전극(132)의 패드 세그먼트(133)가 제1전극(8)의 패드 세그먼트(94)와 겹치도록 배열된다. 패드 세그먼트(94, 96, 133)는 다이아몬드 형상 일 필요는 없고 대신에 원형 일 수 있다. 패드 세그먼트(94, 96, 133)는 삼각형, 정사각형, 오각형 또는 육각형과 같은 규칙적인 다각형 일 수 있다.
제5터치 패널은 예를 들어 한 쌍의 제1전극(8)과 제3전극(26) 사이의 상호 캐패시턴스를 측정하기 위해 제4장치의 제5장치(93, 101)에 사용될 수 있다. 분리된 센싱 전극(132)은 예를 들어 외부 트레이스(도시되지 않음)를 사용하여 서로 연결될 수 있고, 제1전극(8)과 분리된 센싱 전극(132) 사이의 압력 값을 측정하기 위해 집합적으로 어드레스 될 수 있다. 선택적으로, 분리된 센싱 전극(132)은 한 쌍의 제1 및 분리된 제2전극(8, 132)을 사용하여 압력 값을 측정하도록 개별적으로 어드레스 될 수 있다.
제1 내지 제8디스플레이 스택 업(106, 109, 111, 112, 114, 116, 118, 125) 또는 제1 내지 제8임베디드 스택 업(119, 123, 124, 126, 127, 128, 129, 130)은 분리된 제2전극(132)과 동일면 상에 제3전극(26)을 배치하는 것과 같이, 제5터치 패널(131) 또는 제5터치 패널(131)의 요소들을 통합하도록 적용될 수 있다. 분리된 제2전극(132)은 제3전극(26)과 동일면 상에 배치될 필요는 없으며, 선택적으로 제1전극(8)과 같은 층 구조(5)의 동일면 상에 배치 될 수도 있다.
일반적으로 평면인 터치 패널 및 스택 업이 설명되었다. 그러나, 터치 패널 및 스택 업은 평면 또는 평평할 필요는 없으며, 사용자가 상호작용할 수 있도록 곡면 또는 다른 비평면 표면을 제공할 수 있다. 터치 패널 및 스택 업은 곡선 디스플레이 내에 겹쳐지거나 임베디드될 수 있다.
신호 처리 모듈(4, 22), 제어기(79) 또는 처리기(32)는 압력 값(18) 및/또는 캐패시턴스 값(19)의 신호 대 잡음비를 개선하기 위해 상관된 이중 샘플링 방법을 사용할 수 있다. 신호 처리 모듈(4, 22), 제어기(79) 또는 프로세서(32)는 압력 값(18) 및/또는 캐패시턴스 값(19)을 이미지 데이터로서 처리 할 수 있다.
터치 센서(2, 21) 및 터치 패널(29, 92, 98, 103)은 일반적으로 직교 세트를 형성하는 제1, 제2 및 제3방향(x, y, z)과 관련하여 기술되었다. 그러나 제1 및 제2방향은 수직 일 필요는 없고 일반적으로 1도 내지 90도 사이의 임의의 각도로 교차할 수 있다. 90, 60, 45 또는 30도에서의 제1및 제2방향의 교차가 바람직하다.
본 출원에서 특정 용도의 조합에 대해 클레임이 공식화되었지만, 본 발명의 개시의 범위는 또한 임의의 신규 한 특징 또는 명시적으로 또는 암시적으로 또는 본원에 개시된 특징의 임의의 신규 한 조합을 포함하거나, 그것이 임의의 청구 범위에서 현재 청구되는 것과 동일한 발명과 관련이 있는지 및 그것이 본 발명과 동일한 기술적 문제들 중 일부 또는 전부를 완화하는지 여부에 관한 것이다. 출원인은 본 출원의 출원 또는 그로부터 파생된 임의의 추가 출원의 진행 중에 그러한 특징 및/또는 이러한 특징의 조합에 새로운 청구항이 공식화 될 수 있음을 통지한다.
Claims (18)
- 장치(apparatus)로서,
투사형 캐패시턴스 터치 패널(projected capacitance touch panel); 및
복수의 단자들을 포함하는 기기(device);를 포함하고,
상기 패널은:
제1면 및 제2대향 면을 가지는 층 구조체 - 상기 층 구조체는 적어도 압전 재료층을 포함함 -;
제1방향 및 제2방향으로 연장되는 어레이로 상기 제1면 상에 배치되는, 도전성 재료의 패드들의 형태의 복수의 제1전극들; 및
상기 제2면 상에 배치되고, 데카르트 격자(Cartesian grid)의 형태로 패터닝되는 제2전극 - 상기 제2전극은 각각의 제1전극과 적어도 부분적으로 중첩하도록 연장됨 -;을 포함하고,
상기 투사형 캐패시턴스 터치 패널은 상기 패터닝되는 제2전극이 사용자의 자판 및/또는 스타일러스와 상기 제1전극 사이의 정전기적 상호작용을 스크린 하지 않고, 사용자의 자판 및/또는 스타일러스와 제1전극 사이에 사용 시에 배치되도록 구성되고;
각각의 단자는 대응하는 제1전극에 연결되고, 상기 기기는 상기 투사형 캐패시턴스 터치 패널로부터의 신호들을 처리하기 위한 것이고, 상기 기기는 주어진 제1전극으로부터 신호를 수신하는 것에 응답하여, 상기 주어진 제1전극에 근접한 상기 터치 패널에 인가되는 압력을 나타내는 압력 신호 및 상기 주어진 제1전극의 캐패시턴스를 나타내는 캐패시턴스 신호를 생성하도록 구성되고;
상기 패터닝된 제2전극은 접지에 커플링되거나, 또는 상기 패터닝된 제2전극은 일정한 전위를 제공하는 바이어스 소스에 커플링되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기기는 각각의 제1전극으로부터 신호를 동시에 수신하도록 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기기는 각각의 제1전극으로부터 신호를 순차적으로 수신하도록 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기기는 신호 분리기를 포함하고,
상기 신호 분리기는 상기 터치 패널로부터 수신되는 신호들을 제1신호들 및 제2신호들로 분리하고, 상기 압력 신호를 제거하고 상기 캐패시턴스 신호를 통과시키도록 구성되는 제1주파수 종속 필터에 상기 제1신호들을 통과시키고, 상기 캐패시턴스 신호를 제거하고 상기 압력 신호를 통과시키도록 구성되는 제2주파수 종속 필터에 상기 제2신호들을 통과시키도록 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 압력 신호 및 상기 캐패시턴스 신호를 수신하고, 상기 압력 신호 및 상기 캐패시턴스 신호에 따라 압력 값 및 캐패시턴스 값을 계산하도록 구성되는 신호 처리기를 추가 포함하는, 장치. - 장치로서,
투사형 캐패시턴스 터치 패널; 및
복수의 단자들을 포함하는 기기;를 포함하되,
상기 패널은:
제1면 및 제2대향 면을 가지는 층 구조체 - 상기 층 구조체는 적어도 압전 재료층을 포함함 -;
상기 제1면 상에 배치되는 복수의 제1전극들 - 각각의 제1전극은 제1방향으로 연장되고, 상기 복수의 제1전극들은 제2방향으로 균등하게 이격된 어레이로 배치됨 -;
제3면 및 제4대향 면을 가지는 제2층 구조체 - 상기 제2층 구조체는 하나 이상의 유전체층들을 포함하고, 상기 제4면은 상기 복수의 제1전극들과 접촉함 -;
상기 제3면 상에 배치되는 복수의 제3전극들 - 각각의 제3전극은 상기 제2방향으로 연장되고, 상기 복수의 제3전극들은 상기 제1방향으로 균등하게 이격된 어레이로 배치됨 -; 및
상기 제2면 상에 배치되고, 데카르트 격자(Cartesian grid)의 형태로 패터닝되는 제2전극 - 상기 제2전극은 각각의 제1전극 및 각각의 제3전극과 적어도 부분적으로 중첩하도록 연장됨 -;을 포함하고,
상기 투사형 캐패시턴스 터치 패널은 상기 패터닝되는 제2전극이 사용자의 자판 및/또는 스타일러스와 상기 제1전극 및 상기 제3전극 사이의 정전기적 상호작용을 스크린 하지 않고, 사용자의 자판 및/또는 스타일러스와 제1전극 및 제3전극 사이에 사용 시에 배치되도록 구성되고;
각각의 단자는 대응하는 제1전극에 연결되고, 상기 기기는 상기 투사형 캐패시턴스 터치 패널로부터의 신호를 처리하기 위한 것이고, 상기 기기는 주어진 제1전극으로부터 신호들을 수신하는 것에 응답하여, 상기 주어진 제1전극에 근접한 상기 터치 패널에 인가되는 압력을 나타내는 압력 신호 및 상기 주어진 제1전극의 캐패시턴스를 나타내는 캐패시턴스 신호를 생성하도록 구성되고;
상기 패터닝된 제2전극은 접지에 커플링되거나, 또는 상기 패터닝된 제2전극은 일정한 전위를 제공하는 바이어스 소스에 커플링되는, 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 기기는 각각의 제1전극 및/또는 제3전극으로부터 신호를 동시에 수신하도록 구성되는, 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 기기는 각각의 제1전극 및/또는 제3전극으로부터 신호를 순차적으로 수신하도록 구성되는, 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 기기는 신호 분리기를 포함하고,
상기 신호 분리기는 상기 터치 패널로부터 수신되는 신호들을 제1신호들 및 제2신호들로 분리하고, 상기 압력 신호를 제거하고 상기 캐패시턴스 신호를 통과시키도록 구성되는 제1주파수 종속 필터에 상기 제1신호들을 통과시키고, 상기 캐패시턴스 신호를 제거하고 상기 압력 신호를 통과시키도록 구성되는 제2주파수 종속 필터에 상기 제2신호들을 통과시키도록 구성되는, 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 압력 신호 및 상기 캐패시턴스 신호를 수신하고, 상기 압력 신호 및 상기 캐패시턴스 신호에 따라 압력 값 및 캐패시턴스 값을 계산하도록 구성되는 신호 처리기를 추가 포함하는, 장치. - 장치로서,
투사형 캐패시턴스 터치 패널; 및
복수의 단자들을 포함하는 기기;를 포함하되,
상기 패널은:
제1면 및 제2대향 면을 가지는 층 구조체 - 상기 층 구조체는 적어도 압전 재료층을 포함함 -;
상기 제1면 상에 배치되는 복수의 제1전극들 - 각각의 제1전극은 제1방향으로 연장되는 연속적인 도전성 영역이고, 상기 복수의 제1전극들은 제2방향으로 균등하게 이격된 어레이로 배치됨 -;
상기 제1면 상에 배치되는 복수의 제3전극들 - 각각의 제3전극은 상기 제1전극들에 의해 흩어지고 분리되는 제2방향으로 균등하게 이격된 복수의 패드 세그먼트들을 포함하고, 각각의 제3전극을 형성하는 상기 복수의 패드 세그먼트들은 함께 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 제3전극들은 상기 제1방향으로 균등하게 이격된 어레이로 배치됨 -; 및
상기 제2면 상에 배치되고, 데카르트 격자(Cartesian grid)의 형태로 패터닝되는 제2전극 - 상기 제2전극은 각각의 제1전극 및 각각의 제3전극과 적어도 부분적으로 중첩하도록 연장됨 -;을 포함하고,
상기 투사형 캐패시턴스 터치 패널은 상기 패터닝되는 제2전극이 사용자의 자판 및/또는 스타일러스와 상기 제1전극 및 상기 제3전극 사이의 정전기적 상호작용을 스크린 하지 않고, 사용자의 자판 및/또는 스타일러스와 제1전극 및 제3전극 사이에 사용 시에 배치되도록 구성되고;
각각의 단자는 대응하는 제1전극에 연결되고, 상기 기기는 상기 투사형 캐패시턴스 터치 패널로부터의 신호를 처리하기 위한 것이고, 상기 기기는 주어진 제1전극으로부터 신호들을 수신하는 것에 응답하여, 상기 주어진 제1전극에 근접한 상기 터치 패널에 인가되는 압력을 나타내는 압력 신호 및 상기 주어진 제1전극의 캐패시턴스를 나타내는 캐패시턴스 신호를 생성하도록 구성되고;
상기 패터닝된 제2전극은 접지에 커플링되거나, 또는 상기 패터닝된 제2전극은 일정한 전위를 제공하는 바이어스 소스에 커플링되는, 장치. - 제 11 항에 있어서,
각각의 제3전극에 대응하는 상기 패드 세그먼트들은 도전성 점퍼들에 의해 함께 연결되고, 각각의 점퍼는 제1전극의 일부에 걸치고, 상기 점퍼들은 얇은 유전체층에 의해 상기 제1전극들로부터 절연되는, 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 투사형 캐패시턴스 터치 패널은:
상기 층 구조체의 상기 제1면 및 상기 제1전극 및 제3전극을 커버하는 유전체층; 및
상기 제2방향으로 연장되고, 상기 유전체층 위에 배치되는 도전성 트레이스들 - 각각의 도전성 트레이스는 하나의 제3전극을 구성하는 상기 패드 세그먼트들 위에 놓이고, 상기 유전체층을 통해 형성된 비아들을 이용하여 상기 제3전극의 상기 패드 세그먼트들에 전기적으로 연결됨 -;을 추가 포함하는, 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 기기는 각각의 제1전극 및/또는 제3전극으로부터 신호를 동시에 수신하도록 구성되는, 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 기기는 각각의 제1전극 및/또는 제3전극으로부터 신호를 순차적으로 수신하도록 구성되는, 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 기기는 신호 분리기를 포함하고,
상기 신호 분리기는 상기 터치 패널로부터 수신되는 신호들을 제1신호들 및 제2신호들로 분리하고, 상기 압력 신호를 제거하고 상기 캐패시턴스 신호를 통과시키도록 구성되는 제1주파수 종속 필터에 상기 제1신호들을 통과시키고, 상기 캐패시턴스 신호를 제거하고 상기 압력 신호를 통과시키도록 구성되는 제2주파수 종속 필터에 상기 제2신호들을 통과시키도록 구성되는, 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 압력 신호 및 상기 캐패시턴스 신호를 수신하고, 상기 압력 신호 및 상기 캐패시턴스 신호에 따라 압력 값 및 캐패시턴스 값을 계산하도록 구성되는 신호 처리기를 추가 포함하는, 장치. - 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는, 휴대용 전자 기기.
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