KR20070032924A - 용량성 터치센서 - Google Patents

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electrodes
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해럴드 필립
사뮈엘 브뤼네
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해럴드 필립
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Abstract

본 발명에 따르면, 사용자의 손가락 또는 철침과 같은 물체의 존재를 결정하기 위한 용량성 센서(2)가 제공된다. 상기 센서는 예컨대, PET와 같은 투명 플라스틱 재료로 제조된 기판(4)을 구비하며, 상기 기판상에 전극들이 증착된다. 예컨대, 투명 ITO로 형성된 저항구동전극(60)이 기판의 일측면에 배열되고 또 다시 투명 ITO로 형성될 수 있는 저항감지전극(68,70)이 기판의 타측면에 배열된다. 따라서, 전체적으로 투명한 센서가 형성될 수 있다. 전극들 중 하나에 있는 두 위치들을 접속시키도록 구성된 단락 접속부(30)가 형성된다. 전극들은 각각의 구동채널(6)과 감지채널(8)에 접속된다. 전극들 중 하나 또는 다른 하나(또는 모두)에 있는 두 위치들 사이의 단락 접속을 제공함으로써, 전극상의 다른 위치과 대응하는 구동채널 또는 감지채널 사이에 낮은 저항접속이 제공된다.
용량성 터치센서, 구동채널, 감지채널

Description

용량성 터치센서{CAPACITIVE TOUCH SENSOR}
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 2차원 용량성 위치센서의 정면도 및 배면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 센서의 정면도와 배면도를 함께 개략적으로 도시한 것이다.
도 3a는 확대된 크기로 도 2에 도시된 센서의 영역을 정면도로 개략 도시한 것이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 센서의 일부분을 단면도로 개략 도시한 것이다.
도 3c 및 도 3d는 전기력선이 위에 놓인 도 3b에 도시된 센서의 일부분의 단면도를 개략 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서의 일부분의 정면도를 개략 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차원 용량성 위치센서의 정면도 및 배면도를 각각 개략 도시한 것이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 센서와 함께 사용하는 전기회로를 개략 도시한 것이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 회로의 몇몇 소자들 간의 타이밍 관계를 개략 도시 한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 센서를 포함하는 터치식 디스플레이 스크린을 개략 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 센서를 포함하는 세탁기를 개략 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 센서를 포함하는 휴대폰을 개략 도시한 것이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차원 용량성 위치센서의 정면도 및 배면도를 각각 개략 도시한 것이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차원 용량성 위치센서의 정면도 및 배면도를 각각 개략 도시한 것이다.
* 주요 도면부호의 간단한 설명 *
2: 용량성 위치센서 4: 기판
6: 구동유닛 8: 감지유닛
10: 센서 컨트롤러 14: 접지 실드(ground shield)
18: 접지부 20: 구동와이어
26,27: 탄소패드
30: 단락 접속부(shorting connections) 32: 감지와이어
50: 마이크로컨트롤러 52: 장치 컨트롤러
60: 터치식 디스플레이 100: 열전극
101: 구동채널 104: 행전극
105: 커패시터 400: 처리회로
401: 스위치 회로 402: 전하 적분기
403: 증폭기 404: 리셋 스위치
405: 전하 소거수단 407: 측정수단
S1, S2, S3, 및 S4: 감지채널
D1, D2, 및 D3: 구동채널
본 발명은 감지영역내에 물체의 존재를 검출하는 용량성 터치센서(capacitive touch sensor)에 관한 것이다.
용량성 터치센서의 사용이 점점 더 일반적이게 되어가고 있다. 예로는 랩탑 컴퓨터에서 마우스 포인팅 장치(mouse pointing devices) 대신에 그리고 가정용 및 휴대용 장치 또는 가전기기 모두를 제어하기 위해 사용자 입력을 수신하는 제어패널로서 터치센서의 사용을 포함한다.
터치식 센서는 더 튼튼한 인터페이스를 제공하고 종종 미학적으로 더 보기 좋게 생각되기 때문에 기계 장치에 바람직하다. 또한, 터치식 센서는 사용자가 접속할 수 있게 하는 어떠한 이동부도 필요로 하지 않기 때문에, 기계적 대응품 보다 마모가 덜 하고 밀봉된 외부면내에 형성될 수 있다. 이는 특히 매력적으로 제어되 는 장치에 먼지 또는 액체가 들어오는 위험성이 있는 곳에 사용된다. 더욱이, 기계적 인터페이스와는 달리, 터치식 센서는 투명하게 될 수 있다. 투명 센서 제공에 대한 요구가 증가하고 있는데, 이는 투명 센서들이 디스플레이 상에 사용자에게 정보를 디스플레이하고 사용자가 특정한 디스플레이 영역을 가리키는데 대해 응답할 수 있는 터치식 센서를 제공하는데 사용될 수 있기 때문이다.
공지된 2차원 위치센서가 WO 00/44018[1]에서 본원의 발명자에 의해 기술되어 있다. 이 위치센서는 N×M 터치키(touch keys) 어레이를 구비한다. 각 키는 구동전극과 감지전극 사이의 교차점에 대응한다. 전기구동신호가 구동전극에 인가된다. 구동신호의 감지전극과의 용량성 커플링(capacitive coupling) 정도는 상기 구동신호에서의 변화에 응답하여 상기 감지전극에 전달된 변화량을 측정함으로써 결정된다. 주어진 키에서 전극들 간의 용량성 커플링 정도는 상기 키 부근에 물체들이 있는지에 따르는데, 이는 물체들이 전극들 간에 전기장 패턴을 변경시키기 때문이다. 어떤 물체, 예컨대, 도전성 수막(conductive water film)은 용량성 커플링을 증가시키게 한다. 다른 물체, 예컨대, 지면과의 상당한 용량성 커플링을 갖는 사람은 용량성 커플링을 감소시키게 한다. 이는 전하가 센서전극을 통해서라기 보다 인접한 물체를 통해 지면에 빨려들어갈 수 있기 때문이다.
WO 00/44018에 기술된 키 어레이는 매트릭스 어레이이다. 이는 하나의 구동전극이 주어진 열에 있는 키들과 결합되고 하나의 감지전극이 주어진 행에 있는 키들과 결합되는 것을 의미한다. 이는 필요로 하는 구동채널과 감지채널의 개수를 줄이게 하는데, 왜냐하면 하나의 구동채널이 주어진 열에 있는 모든 키들을 동시에 구동시키고 하나의 감지채널이 주어진 행에 있는 모든 키들을 감지하기 때문이다. 다른 키의 위치에 있는 전극들 간의 용량성 커플링은 적절한 열을 구동시키고 적절한 행을 감지함으로써 결정될 수 있다. 예컨대, 3행 2열의 교차점에 있는 키와 결합된 전극들 간의 용량성 커플링을 결정하기 위해, 구동신호가 2열의 구동전극에 인가되는 동시에, 3행의 감지전극과 결합된 감지채널이 활성화된다. 활성 감지채널로부터의 출력이 검사중에 있는 키와 결합된 전극들 간의 용량성 커플링을 반영한다. 상기 구동신호가 2열에 있는 다른 키들에도 인가되는지는 문제가 되지 않는데, 이는 이들 키와 결합된 행들이 감지되지 않기 때문이다. 마찬가지로, 3행에 있는 다른 키들이 감지되는지도 문제가 되지 않는데, 이는 이들 키들이 구동되지 않기 때문이다. 이런 식으로, 다른 키들도 구동채널 및 감지채널의 다른 조합을 통한 시퀀싱에 의해 스캔될 수 있다.
WO 00/44018에 기술된 2차원 위치센서는 튼튼하고 효율적인 장치이다. 그러나, 양호한 성능에 기여하는 이러한 타입의 위치센서의 중요한 특징은 구동되는 전극으로부터 감지전극으로 전하의 전달동안, 감지전극이 가상 접지로서 나타나야 한다는 것이다. 각 감지채널은 변하는 구동신호(즉, AC 용량성 커플링의 정도)에 응답하여 전달된 전하량을 결정하기 위해 전하 검출기를 포함한다. 감지전극은 낮은 임피던스 노드를 나타내는 것이 중요한데 이는 전하가 전하 검출기에 효율적으로 빨려들어가게 하기 때문이다. 감지전극이 낮은 입력 임피던스를 나타내지 않는 경우, 변하는 구동신호에 의해 감지채널에 유도된 전하흐름은 감지전극상의 전압 펄스로서 나타난다. 이는 센서가 감지전극과 전하 검출기 사이의 결선(wiring) 접속 부근에 있는 물체로부터 "워크-바이(walk-by)" 간섭에 대해 감지할 수 있게 한다. 이는 결선 부근의 물체가 결선 접속로부터 신호의 일부를 흡수할 수 있어 전하 검출기에 공급된 신호를 감소시킬 수 있기 때문이다. 이는 물체가 센서전극 부근 보다는 결선에 인접해 있더라도, 키에서의 용량성 커플링의 감소(즉, 검출 이벤트)로서 제어회로에 나타날 수 있다. 따라서, 또 다른 행의 키를 활성화시키기 위해 전극의 한 행의 결선을 가로질러 도달한 손이 오류성 출력을 초래할 수 있다. 더욱이, 감지채널이 상당한 입력 임피던스를 갖는 경우, 센서에 사용된 결선의 길이가 회로 이득을 결정하는 요인이 된다. 이는 결선이 감지신호의 일부를 자유공간, 인접한 전선 및 접지로 용량적으로 "새어나가게(bleed off)" 해서 키 사이의 용량성 커플링과 함께 커패시턴스 구동회로를 형성하기 때문이다.
WO 00/44018에 사용된 전하 검출회로의 낮은 임피던스 특성은 상기 지적된 문제가 줄어든 것을 나타낸다. 그러나, WO 00/44018에 기술된 종류의 위치센서에서 구동전극 및 감지전극을 형성하는데 사용될 수 있는 가장 투명한 전기도체(예컨대, 인듐 주석 산화물(ITO))는 동선에 비해 저항이 크기 때문에 투명한 터치센서와 관련하여 문제가 발생한다. 예컨대, 면적당 300옴이 최적의 투명 ITO 막에 통상적이다. 이는 동(copper)과 같은 재료와는 달리 투명 도체들은 일반적으로 (적어도 실질적으로 투명한 채로 있는 두께에 대해) 전극 및 무시할 수 있는 저항을 갖는 결합 결선으로 형성될 수 없다는 것을 의미한다. 따라서 전하 검출회로 자체가 적절히 낮은 임피던스를 나타내더라도, 자체적으로 구동전극의 열 및 감지전극의 행으 로 이루어진 재료(및 동일 재료로 제조된 임의의 결합 결선 트레이스)는 임피던스가 낮지 않을 수 있다. 따라서, 전극들이 저항성 도체(예컨대, 투명 도체)에 의해 형성되는 WO 00/44018에 기술된 타입의 장치는 용이하게 구현하기가 난감하다.
더욱이, 많은 터치패널 설계에서 터치 스크린 영역에 인접한 용량성 터치키를 감지할 수 있는 병렬성(parallel ability)이 상당히 중요하다. 이러한 종류의 패널키는 실질적으로 동 또는 다른 재료, 낮은 저항 결선을 사용하여 유전체면상의 터치버튼과 결합하는 WO 00/44018에 기술되어 있다. 고저항의 투명 도체결선과 함께 낮은 저항 결선 모두를 포함하고자 하는 요구는 대개 2가지 다른 타입의 사용 또는 용량성 회로의 성능을 필요로 하여 회로설계 문제를 일으킬 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고저항의 투명 전기도체를 사용하면서도 용량성 회로의 성능이 우수한 터치 센서를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 명세서에 구체화되고 광범위하게 설명된 본 발명의 제 1 태양에 따르면, 기판과, 상기 기판의 일측면에 제 1 저항전극과, 상기 기판의 타측면에 제 2 저항전극과, 상기 제 1 전극상의 적어도 두 위치들 사이를 접속시키도록 구성된 단락 접속부(shorting connection)를 구비하는 용량성 센서를 제공한다.
상기 센서는 능동센서 또는 수동센서로서 동작될 수 있다. 센서가 능동센서로서 동작되면, 단락 접속부의 제공은 상기 제 1 및 제 2 전극 중 하나 또는 다른 하나에 인가된 신호를 구동시키기 위해 상기 전극들에 의해 나타나 임피던스를 감소시키는데 일조한다. 이는 전하가 센서를 통해 더 효율적으로 결합되게 하여 각각의 전극과 결합된 회로 사이의 전압차를 줄인다. 이는 센서가 저임피던스 노드를 구동신호로 나타내지 않은 경우 통상적으로 발생할 수 있는 워크바이 간섭(walk-by interference) 영향이 줄어들 수 있음을 의미한다. 따라서, 기판과 전극이 투명한 경우, 전극들이 저항적임에도 불구하고 워크바이 간섭의 저하된 감도가 투명센서에 제공될 수 있다. 센서가 (예컨대, 제 1 및 제 2 전극 모두에 결합된 센서 채널을 사용하는) 수동센서로서 동작되는 경우, 단락 접속부의 제공으로 인해 전극들의 저항에서의 감소는 워크바이 간섭의 영향을 동일하게 감소시킨다.
일반적으로 제 1 전극(즉, 단락 접속부와 결합된 한 전극)이 가장 큰 전체 저항을 갖는 전극이 된다. 이는 각각의 전극을 형성하는 저항 재료의 배열에 따른다. 그러나, 센서는 필요에 따라 다른 전극상의 두 위치들 사이를 접속시키도록(즉, 단락 접속부가 상기 제 1 및 제 2 전극 모두에 대해 제공되도록) 구성된 또 다른 단락 접속부를 구비할 수 있다
전극은 기판의 일측면상에 개구영역들의 어레이와 타측면상의 채움영역들의 어레이를 제공하도록 패턴으로 배열될 수 있으며, 상기 채움영역은 상기 개구영역들과 정렬되도록 배열된다. 이는 전기장이 전극들 사이 영역으로부터 사방으로 퍼지게 한다. 이는 (예컨대 가상 접지를 제공함으로써) 사방으로 퍼지는 전기장의 영역내 전기적 성질을 변경시키는 물체가 전극들 간의 용량성 커플링을 변화시키 검출되게 한다.
능동센서의 경우, 상기 센서에 전기구동신호를 제 1 또는 제 2 전극 중 하나(따라서, 구동전극이라고 할 수 있음)에 인가하도록 동작될 수 있는 구동채널과 상기 제 1 및 제 2 전극의 다른 하나(따라서, 감지전극이라고 할 수 있음)에 유도된 전기신호를 검출(감지)하도록 동작될 수 있는 감지채널을 구비하는 결합된 회로가 제공될 수 있다.
구동채널은 전압 소스에 구동전극을 선택적으로 접속시키고 이로부터 단절시키도록 동작될 수 있는 스위치 소자를 구비할 수 있다. 감지채널은 전하전달회로를 구비할 수 있다.
수동센서의 경우, 상기 센서에 접지에 대한 각 전극의 정전용량에서 전하들을 검출하도록 동작될 수 있는 감지채널을 구비하는 결합된 회로가 제공될 수 있다.
센서는 제 1 전극을 갖는 기판의 면상에 하나 이상의 전극 및/또는 제 2 전극을 갖는 기판의 면상에 하나 이상의 전극을 구비할 수 있으며, 이에 따라 다수의 센서영역(키)을 형성한다.
하나 이상의 전극이 기판의 일면 또는 타면에 형성되는 경우, 전극들은 매트릭스 어레이로 배열될 수 있어 상기 전극들에 결합된 회로소자들(예컨대, 능동센서의 구동채널 및 감지채널)이 하나 이상의 키에 제공되게 한다.
본 발명의 제 2 태양에 따르면, 본 발명의 제 1 태양의 센서와 상기 센서 위에 놓이는 커버패널을 구비하는 제어패널이 제공된다. 이는 센서가 사용동안 보호되게 한다.
상기 제어패널은 본 발명의 제 1 태양의 센서에 결합된 종래 용량성 터치식 키를 제공하기 위해 예컨대 동으로 형성된 적어도 하나의 낮은 저항의 전극을 더 구비할 수 있다. 단일 컨트롤러가 본 발명의 제 1 태양의 센서 및 종래 용량성 터치식 키의 동작을 제어하는데 사용될 수 있다.
상기 커버패널과 상기 센서는 굴절률이 일치하는 접착제에 의해 서로 부착될 수 있다. 이는 상기 센서와 커버패널이 투명한 광학적 투명도를 유지하는데 일조할 수 있게 한다.
더욱이, 상기 제어패널은 상기 센서 아래에 있는 디스플레이 스크린을 구비할 수 있다. 따라서, 터치식 디스플레이가 형성될 수 있다. 상기 디스플레이 스크린과 상기 센서도 또한 굴절률이 일치하는 접착제에 의해 서로 부착될 수 있다.
본 발명의 제 3 태양에 따르면, 본 발명의 제 2 태양의 제어패널을 구비하는 장치가 제공된다.
본 발명의 더 나은 이해와 본 발명이 어떻게 달성될 수 있는지를 나타내기 위해 첨부도면을 예로써 참조한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 2차원 용량성 위치센서(2)의 정면도 및 배면도를 개략적으로 도시한 것이다. 용어 정면 및 배면은 편의상 상기 센서(2)의 마주보는 면들을 언급하기 위해 사용되며 임의의 특정한 공간방향을 나타내기 위한 것은 아니다. 용어 정면은 일반적으로 센서가 정상적인 사용상태에 있을 때 감지되는 물체를 대하는 센서면을 식별하기 위해 사용된다. 그러나, 많은 경우 센서는 양면 모두 쓸 수 있음이 인식된다.
센서(2)는 센서의 감지영역을 함께 형성하는 양면상에 전극들의 패턴이 증착된 기판(4)을 구비한다. 기판상의 전극들의 패터닝은 종래 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 기판(4)은 투명 플라스틱 재료이며, 이 경우는 폴리에틸렌 테레프탈레이드(Polyethylene Terephthalate, PET)이다. 전극은 투명한 도전성 재료이며, 이 경우는 ITO이다. 따라서 전체적으로 감지영역은 투명하며 흐릿함이 없이 아래에 있는 디스플레이 위에 사용될 수 있다. 센서는 추가로 일면에, 이 경우, 기판(4)의 정면(도 1a)에 있는 전극에 구동신호를 공급하기 위한 구동유닛(6)과, 기판(4)의 타면에, 이 경우, 배면(도 1b)에 있는 전극들로부터의 신호를 감지하는 감지유닛(8)을 구비한다. 센서(2)는 구동유닛(6)과 감지유닛(8) 모두에 결합된 센서 컨트롤러(10)를 더 구비한다. 센서 컨트롤러(10)는 구동유닛과 감지유닛의 동작을 제어하고 센서에 인접한 물체의 위치를 결정하기 위해 상기 감지유닛으로부터의 응답을 처리한다. 구동유닛(6), 감지유닛(8) 및 센서 컨트롤러(10)가 별개의 소자로서 도 1a 및 도 1b에 개략적으로 도시되어 있다. 그러나, 일반적으로 이들 소자의 기능성(functionality)은 단일 집적회로 칩, 예컨대 적절하게 프로그램된 범용의 마이크로프로세서 또는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 또는 애플리케이션 특정 집적회로에 의해 제공된다.
기판 정면(도 1a)의 전극 패터닝은 3개의 "열" 전극 X1, X2, 및 X3를 구비한다. 이들 전극은 도 1a에 도시된 방향에 대해 수직하게 이어져 있고 서로 수평으로 이격되어 있다(본 명세서에 사용된 용어 수직 및 수평, 상단 및 하단 등은 다른 말이 없다면 도 1a 및 도 1b에 도시된 센서의 방위에 대한 것이다. 상기 용어들은 정 상적인 사용상태에 있는 경우 센서의 임의의 특정 방향을 나타내려고 하는 것은 아니다. 또한, 용어 행과 열은 일반적으로 수직 및 수평 정렬을 편의상 언급하는데 사용된다). 각 열전극 X1, X2, 및 X3는 복수의 다이아몬드 형태의 개구영역(즉, 기판의 정면에 어떠한 ITO도 없는 곳의 영역)이 기판에 형성된 ITO로 된 전기적인 연속영역으로 형성된다. 열전극들 중 각 전극의 개구영역은 각 밴드가 4행과 9열의 개구들을 구비하는 4개의 수직 배치된 수평밴드들로 배열되어 있다. 기판의 정면상의 전극 패터닝은 또한 접지 실드(ground shield)(14)를 포함한다. 이는 열전극들 중 상단 가장자리를 따라 수평으로 이어져 있고 열전극들 사이 영역으로 뻗어 있는 연속한 ITO의 영역으로 형성된다. 접지 실드는 시스템 접지부(18)(즉, 시스템 기준 전위)에 접속되어 있다. 접지 실드는 사용동안 다른 열전극들 간의 누화를 감소시키는데 일조할 수 있으나, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
열전극 X1, X2, 및 X3는 구동와이어(20)을 통해 구동유닛(6)에 있는 각각의 구동채널 D1, D2, 및 D3에 접속되어 있다. 따라서, 열전극을 때때로 구동되는 전극 또는 구동전극이라 한다. 이 예에서, 각각의 구동채널이 각 열전극에 제공되어 있다. 그러나, 적절한 멀티플렉싱(multiplexing)을 사용하여 단일 구동채널도 또한 사용될 수 있다. 구동채널은 하기에 더 상술되는 바와 같이 구동신호를 열전극들 중 각각의 열전극에 인가하도록 컨트롤러(10)에 의해 제어된다. 구동와이어는 탄소패드(26)를 통해 ITO 열전극들에 접속된 종래의 동선(예컨대, 리본 커넥터(ribbon connectors))을 포함한다. 구동와이어(20)가 도 1a에 개략적으로 도시되어 있으며 일반적으로 다른 전극들과 결합된 구동와이어들이 길이가 동일한 경우 우수한 성능 이 달성될 수 있는데, 이는 채널들 간의 성능차를 최소화하는데 일조할 수 있기 때문이다. 몇몇 예에서, 구동와이어는 에지 커넥터(edge connector)를 통해 구동채널에 접속된 기판상의 ITO 트레이스(traces)로 형성될 수 있다. 그러나, 일반적으로 종래의 결선은 더 낮은 저항의 구동와이어를 제공하는 이점을 갖는다.
기판의 배면의 전극 패터닝(도 1b)은 수평으로 이어져 있고 서로 수직으로 이격된 4행의 전극들 Y1, Y2, Y3 및 Y4을 구비한다. 각 행전극 Y1, Y2, Y3 및 Y4은 ITO로 된 전기 연속영역으로 형성된다. 행전극 Y1, Y2, Y3 및 Y4은 각각이 기판(4)의 맞은편상에 있는 3개의 열전극 X1, X2, 및 X3과 결합하여 길이를 따라 3회 반복되는 패턴을 구비하도록 형성된다. 반복 패턴은 열전극을 형성하는 ITO에서 개구영역의 4개 밴드 중 상응하는 하나에 4행의 다이아몬드 형태의 개구영역들 중 각 하나와 정렬되는 ITO로 된 4개의 서브행들을 구비한다. 각각의 서브행들은 행을 형성하는 ITO가 기판의 맞은편 면상의 개구영역들 중 각 하나에 상응하고 정렬되어지는 다이아몬드 형태로 채워지는 9개의 채움영역(filled region)을 포함한다. 이 경우, 하나의 서브행에서의 채움영역은 이웃한 서브행에서의 채움영역과 단지 접촉만 하고 있으나, 이는 중요하지 않다. 각 행전극의 단부는 탄소패드(27)를 통해 감지영역 외부로 이어져 있는 결선에 의해 형성된 저저항 단락 접속부(low-resistance shorting connections)(30)에 의해 함께 접속되어 있다. 이 예에서, 단란 접속부(30)는 탄소패드(27)를 통해 각각의 행전극들의 단부에 접속된 종래의 동선(예컨대, 리본 커넥터)을 포함한다.
행전극 Y1, Y2, Y3 및 Y4은 감지와이어(32)를 통해 감지유닛(8)에 있는 각각 의 감지채널 S1, S2, S3, 및 S4에 접속되어 있다. 따라서, 행전극을 때때로 감지전극이라 한다. 이 예에서 각각의 감지채널이 각각의 전극에 대해 형성되어 있으나, 구동채널과 함께, 적절한 멀티플렉싱을 사용하여 단일 감지채널로도 사용될 수 있다. 감지채널은 하기에 더 상세히 기술되는 바와 같이 행전극들 중 각 하나로부터의 응답신호를 측정하기 위해 컨트롤러(10)에 의해 제어된다. 감지와어이(32)는 단락 접속부(30)에 접속된 종래 동선을 구비한다. 따라서, 감지채널은 감지와이어와 단락 접속부의 결합에 의해 형성된 저저항 접속부를 통해 각각의 열전극들의 양 단부에 접속된다.
단락 접속부를 감지채널에 접속시키는 감지와이어(32)와 각각의 열전극 단부 사이의 단락 접속부(30)를 사용하는 도 1b에 도시된 특정 구성은 단지 상기 감지채널을 각각의 열전극의 양 단부들에 접속시키는 한 방식임을 알 수 있다. 예컨대, 각각의 감지채널로부터 결합된 행전극들의 두 단부들까지 직접 이어져 있는 접속부를 사용하여 동일한 결과가 달성될 수 있다.
도 1a에 도시된 구동와이어(20)와 함께, 감지와이어(30)가 개략적으로 도시되어 있고 일반적으로 채널들 간의 성능차를 최소화도록 일조하기 위해 다른 전극들과 결합된 결선이 길이가 동일한 경우 더 우수한 성능이 달성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 감지채널과 행전극 단부들 간의 접속은 전체적으로 또는 부분적으로 기판상의 트레이스를 통해 형성될 수 있다. ITO의 (아마도 저항을 줄이기 위해 센서의 투명 영역에서보다 더 두껍게 제조되는) 트레이스를 형성함으로써 이를 할 수 있으나, 일반적으로는 실버 잉크 트레이스(silver ink traces)를 사용하는 것이 이 점적인데, 이는 실버 잉크 트레이스가 일반적으로 더 낮은 저항을 가지기 때문이다. 그러나, 이 경우 종래의 동선이 감지채널을 행전극에 접속시키는데 사용되고, 이는 또한 일반적으로 ITO를 사용하여 달성할 수 있는 것 보다 더 낮은 저항 접속을 제공하는 이점을 갖는다.
도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 센서(2)의 평면도를 개략적으로 도시한 것으로, 정면(도 1a) 및 배면(도 1b) 모두에 있는 전극 패터닝이 함께 도시되어 있다. 기판의 배면상의 전극 패터닝이 도 2에서 상단에 있는 것으로 도시되어 있다(즉, 기판 뒤에서 봄). 도 2는 배면(도 1b)상의 행전극들에 있는 기입된 다이아몬드 형태의 영역들이 정면(도 1a)상의 열전극들에 있는 맞은편 개구들위에 놓여 있다. 도 2에서, 구동유닛(6), 센서유닛(8) 및 센서 컨트롤러(10)는 이들 3요소 모두의 기능성을 제공하는 단일 마이크로컨트롤러(50)의 서브유닛들로서 도시되어 있다. 또한 센서 컨트롤러로부터 위치 정보(즉, 감지영역내 감지된 물체의 계산된 위치를 나타내는 신호 Pxy)를 수신하고 측정된 위치에 응답하여 적절한 동작을 취해 제어신호(C)를 출력함으로써 센서와 결합된 장치를 제어하는 장치 컨트롤러(52)가 도시되어 있다.
도 3a는 도 2에 도시된 센서의 확대된 부분을 개략적으로 도시한 것이다. 특히, 도 2에서 점선 R로 표시된 센서 영역이 도시되어 있다. 도 3a는 어떻게 기판의 배면(도 1b)상의 행전극에 있는 각각의 다이아몬드 형태로 채워진 영역들이 정면(도 1a)상의 열전극에 있는 다이아몬드 형태의 개구영역들 중 대응하는 하나와 정 렬되는 지를 더 명확하게 도시하고 있다. 열전극에 있는 개구영역들은 상기 개구영역들이 도면에서 더 명확하게 보여지도록 행전극에 있는 다이아몬드 형태로 채워지는 영역들에 대해서 보다 약간 더 작게 점선으로 개략적으로 도시되어 있다. 특히, 채워지는 영역들과 대응하는 개구영역들이 더 가까이 중첩되도록 실질적으로 동일한 정도로 배열될 수 있다.
도 3b는 도 3a에 도시된 선 AA'를 따라 취한 센서(2) 영역의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 상기 단면도는 또한 터치식 디스플레이(60)를 형성하기 위해 센서(2)와 결합되는 다른 소자들과 그 위치가 감지되는 물체(이 경우, 접지에 대해 정전용량 Cx를 갖는 사용자의 손가락)를 도시하고 있다. 도 3b의 단면도에는 최상위에 센서(2)의 정면도가 도시되어 있다.
도 3b는 다수의 층들을 구비하는 터치식 디스플레이(60)를 도시한 것으로 이들 층들은 사용자 측으로부터 아래로 L1 내지 L7로 표시되어 있다. 상술한 센서 소자는 층 L3, L4, 및 L5을 구비한다. 층 L4은 기판이고 층 L3 및 L5은 각각 상기 기판의 정면 및 후면상의 ITO 증착물이다. 층 L5은(후면-도 1b) 행전극을 단락 접속부(30)에 접속시키는 탄소패드(27)를 도시한 것이다. 단면 AA'을 통해 취해진 위치에 열전극을 따라 이어져 있는 ITO의 연속 부분이 이 탄소패드에 인접해 있다. 이 ITO의 연속 부분은 짙은선 부분(68)과 십자선 부분(70)이 번갈아 있는 것으로 개략 도시되어 있다. 짙은선 부분(68)은 다이아몬드 형태로 채워지는 영역들에 해당하고 십자선 부분(70)은 다이아몬드 형태로 채워지는 영역들 사이에 접속되는 단면이 취 해지는 행전극의 서브행의 일부분들에 해당한다. 층 L3은 도 1a에 도시된 기판의 정면에 ITO 증착패턴을 도시한 것이다. 도 3b에 도시된 단면도는 많은 다이아몬드 형태의 개구영역들을 지나며 층 L3은 ITO가 있는 십자선 영역들(60)과 기판의 면상에 어떠한 ITO도 없는 빗금치지 않은 영역(62)들이 교대로 있는 단면들을 구비하는 것으로 도시되어 있다. 기판(4)(층 L5)의 배면상에 있는 다이아몬드 형태로 채워지는 영역들은 정면에 있는 다이아몬드 형태의 개구영역들과 정렬되는 것이 도 3b로부터 명백히 알 수 있다.
터치식 디스플레이(60)의 층 L1은 예컨대 사용동안 센서를 보호하는 유리 또는 플라스틱 재료로 된 커버패널이다. 커버패널은 필요에 따라 그래픽 전사지(graphic decals)를 포함할 수 있다. 층 L2은 센서(2)를 커버패널에 접합시키는 접착층이다. 층 L7은 디스플레이 스크린, 예컨대, 액정 디스플레이 패널이다. 층 L6은 센서(및 부착된 커버패널)를 디스플레이 스크린에 접합시키는 접착층이다. 투명도를 향상시키기 위해 각각의 접착층에 대해 ITO와 커버패널/디스플레이 스크린 커버의 굴절률을 일치시키는 것이 유익할 수 있다.
행전극과 열전극 사이의 각 교차점이 위치센서(2)의 개개의 센서영역(키)에 대응하게 고려될 수 있다. 따라서, 위치센서(2)는 4행 3열로 배열된 12개의 키를 구비한다. 사용시 센서는 WO 00/44018에 기술된 바와 동일한 방식으로 동작될 수 있으며, 상기 참조문헌의 내용은 참조로 본 명세서에 합체되어 있다. 물체가 인접해 있든 아니든 주어진 키는 키를 정의하기 위해 교차되는 행전극과 열전극 사이의 용량성 커플링을 검사함으로써 결정된다. 따라서, 물체가 도 2에 도시된 좌상단 키 에 인접해 있는지를 판단하기 위해, 열전극 X1에 결합된 구동채널 D1과 행전극 Y1에 결합된 감지채널 S1이 활성화된다.
동작시, 구동채널 D1은 시간가변 구동신호를 열전극 X1에 인가한다. 구동채널 D1은 선택된 기간(또는 간단한 실행에서 저-고 전압 또는 고-저 전압으로부터 일회 이행)의 주기적인 복수의 전압 펄스들을 제공하기 위해 종래 조정된 전원으로부터 동력을 공급받고 센서 컨트롤러(10)에 의해 제어되는 간단한 CMOS 로직 게이트일 수 있다. 대안으로, 구동채널은 사인 발생기 또는 또 다른 적절한 파형을 갖는 주기 전압 발생기를 구비할 수 있다. 따라서, 변하는 전기장이 구동 열전극 X1에 인가되는 일련의 전압 싸이클의 상승 및 하강 경계에서 발생된다. 열전극 X1 및 행전극 Y1은 정전용량 CE을 갖는 커패시터의 맞은편 판으로서 작동한다. 정전용량 CE은 열전극 X1 및 행전극 Y1 사이의 중첩영역에(즉, 이들 전극들의 삽입에 의해 형성된 키의 위치에) 의해 주로 결정된다. 이는 전극들이 최근접한 곳이기 때문이다. 따라서, 행전극 Y1은 구동되는 열전극 X1에 용량적으로 결합되어 상기 구동된 열전극에 의해 발생된 변하는 전기장을 받아들이거나 빨아들인다. 이는 변하는 전기장들의 용량차를 통해 구동되는 열전극 X1상의 변하는 전압에 의해 발생된 행전극 Y1에서의 전류흐름을 야기한다. 전류는 행전극 Y1의 양단부로 (또는, 극성에 따라 양단부로부터) 그리고 적절한 단락 접속부(30)와 감지와이어(32)를 통해 감지유닛(8)의 감지채널(S1)로(로부터) 흐르게 된다. 감지채널은 행전극 Y1에 유도된 전류에 의해 야기된 (극성에 따른) 감지채널로/로부터의 전하량을 측정하도록 구성된 전하 측정회로를 구비한다.
용량차는 커패시터를 통해 전류량을 결정하는 방정식에 의해 발생된다: 즉,
Figure 112006067830633-PAT00001
여기서, IE는 감지와이어(32)에서의 순간적인 전류이고, dV/dt는 구동 열전극 X1에 인가된 전압의 변화율이다. 경계 전환동안 행전극 Y1에 결합된 (그리고 감지채널 S1으로의/으로부터의) 전하량은 시간에 걸친 상기 방정식의 적분이다. 즉,
Figure 112006067830633-PAT00002
각 전환시에 결합된 전하 QE는 V의 상승시간(즉, dV/dt)에 무관하고, (용이하게 고정될 수 있는) 구동되는 열전극에서의 전압 스윙(voltage swing)과 구동되는 열전극과 감지 행전극 사이의 커플링 정전용량 CE의 크기에만 의존한다. 따라서, 열전극 X1에 인가된 구동신호에서의 변화에 응답하는 감지채널 S1을 구비하는 전하 검출기로의/검출기로부터의 결합된 전하의 측정은 구동되는 열전극 X1과 감지 행전극 Y1 사이의 커플링 정전용량 CE의 측정이다.
종래 병렬 커패시터의 정전용량은 (적어도 이격에 비해 다소 큰 판들에 대해) 판들 사이의 공간을 벗어난 영역의 전기적 성질에 거의 무관하다. 그러나, 열전극에서 다이아몬드 형태의 개구영역들과 행전극에서 다른 서브행들 간의 ITO에 있는 갭들의 결합은 열전극 X1과 행전극 Y1 사이를 접속하는 전기장 중 적어도 일 부가 기판으로부터 "사방으로 퍼지는" 것을 의미한다. 이는 구동되는 열전극과 감지 행전극 사이의 용량성 커플링(즉, CE의 크기)이 "사방으로 퍼지는" 전기장이 확장되는 전극들의 교차점(즉, 키의 위치) 부근 영역의 전기적 성질에 어느 정도 민감한 것을 의미한다.
인접한 물체들이 없는 경우, CE의 크기는 중첩영역에 있는 (각각의 개구들을 고려하여) 열전극과 행전극의 기하학적 모양과, 기판(4)의 두께와 유전상수에 의해 주로 결정된다. 그러나, 물체가 전기장이 ITO에 있는 갭을 통해 도 3b에서 층 L1을 구비하는 커버패널을 지나 사방으로 퍼지는 영역에 있는 경우, 이 영역에서의 전기장은 물체의 전기적 성질에 의해 변경될 수 있다. 이는 전극들 간의 용량성 커플링을 변하게 하고 이에 따라 감지채널을 구비하는 전하 검출기로/검출기로부터 결합된 전하가 변한다. 예컨대, 사용자가 사방으로 퍼진 전기장의 일부에 의해 차지된 공간 영역에 손가락을 갖다대면, 사용자는 지면(또는 경로가 감지소자를 제어하는 회로의 접지기준 전위에 종료하는 다른 인접한 구조물)에 대해 상당한 정전용량을 가지게 되므로 전극들 간의 전하의 용량성 커플링이 감소되어 진다. 이러한 감소된 커플링은 구동되는 열전극과 감지 행전극 사이에 정상적으로 결합된 사방으로 퍼지는 전기장이 열전극에서 땅으로 발산되는 부분에 있기 때문에 발생된다. 이는 센서에 인접한 물체가 전극들 간의 직접적인 커플링으로부터 전기장을 밀어내게 작동하기 때문이다.
도 3c 및 도 3d는 센서(2) 영역의 단면도를 개략 도시한 것으로, 구동전극과 감지전극 사이를 접속한 전기력선들이 개략적으로 도시되어 있다. 이 도면은 도 3b와 유사하며 도 3b로부터 알 수 있으나, 간략히 하기 위해 층 L3(정면 ITO), L4(기판) 및 L5(배면 ITO)의 일부만이 도시되어 있다. 도 3c는 어떠한 물체도 센서에 인접해 있지 않는 경우의 전기장을 도시한 것이다. 도 3d는 센서에 인접한 물체(즉, 접지에 대해 정전용량 CE를 갖는 사용자의 손가락)가 있는 경우의 전기장을 도시한 것이다. 어떠한 물체도 센서에 인접해 있지 않은 경우, 모든 전기력선들이 2개의 전극들 사이에 접속되어 있다. 그러나, 사용자의 손가락이 센서에 인접해 있는 경우, 기판 밖으로 지나는 전기력선의 일부가 손가락을 통해 접지면과 결합된다. 따라서, 소수의 전기력선들이 전극들 사이에 접속되고 전극들간의 용량성 커플링이 감소된다. 상기 효과는 US 5,648,642[4]에 이용된 효과와 동일하다.
따라서, 구동 열전극 X1 및 감지 행전극 Y1 사이에 결합된 전하량을 감시함으로써, 전극들 사이에 결합된 전하량에서의 변화가 식별될 수 있고 물체가 키에 인접해있는 지(즉, 사방으로 퍼지는 전기장들이 뻗어 나가는 영역의 전기적 성질들이 변하는지 여부)를 결정하는데 사용된다. 예컨대, 센서(2)의 초기 구동시에, 센서 컨트롤러(10)는 주어진 구동신호에 대해 각 키 위치에 있는 열전극과 행전극 사이에 전달된 전하의 측정을 할 수 있다. 이는 각 키에 대한 기준신호 레벨 Sref이 되게 취해질 수 있다. 동작동안, 센서 컨트롤러는 적절한 열전극과 행전극을 활성화시킴으로써 각 키 위치에서의 용량성 커플링을 연이어 결정(스캔)할 수 있다. 그런 후 각 키 Smeas에 전달된 측정된 전하량은 상당히 변경되었는지 여부, 예컨대, 적 어도 기절정된 임계신호량 Sth만큼 변경되었는지 여부를 결정하기 위해 상기 키에 대한 기준신호 레벨 Sref과 비교될 수 있다. 전하가 Sth보다 큰 경우, 센서 컨트롤러는 물체가 관련된 키에 인접해 있는 것으로 결정하고 물체의 위치를 나타내는 (즉, 위치된 어떤 키에 인접한) 적절한 신호 Pxy를 출력함으로써 검출 이벤트를 장치 컨트롤러(52)에 나타낸다. 센서 컨트롤러는 또한 터치 위치가 개개의 키들의 크기 보다 더 양호한 해상도로 내삽될 수 있도록 임계치 이상의 변화를 디스플레이하는 상기 키 부근의 키들에 전달된 전하량에서의 변화 크기를 검사할 수 있다.
키들을 하나씩 스캔할 필요가 없음을 알게 된다. 각각의 감지채널이 각각의 행전극와 결합되어 있는 경우, 하나의 열전극이 구동될 때 모든 행들이 동시에 감지될 수 있어 주어진 열에 있는 모든 키들도 동시에 검사될 수 있다.
위치센서의 감도는 전기장이 행전극과 열전극 사이 영역(즉, 기판(4)의 외부)으로부터 사방으로 퍼지는 정도에 따른다. 이는 기판(가능하게는 커버패널을 통해)에 인접해 있는 물체의 전기적 성질들이 구동 행전극과 수신 행전극 사이를 접속하는 전기장 및 이에 따른 전극들 간의 용량성 커플링을 변경시킬 수 있다. 예에서, 상술한 위치센서(2)는 정상적인 사용동안 사용자와 직면하는 기판의 구동되는 행전극 면이다. 따라서, 행전극에 있는 다이아몬드 형태로 채워지는 영역들에서 (극성에 따라) 시작하거나 종료하는 전기장의 양이 센서의 감도를 결정하는 열전극에 있는 대응하는 다이아몬드 형태의 개구영역들을 통해 사방으로 퍼진다. 감도를 향상시키기 위해 면적의 대부분이 개구영역으로 취해지는 비교적 작은 ITO 면적을 갖는 기판의 사용자측 상에 있는 전극 패턴을 이상적으로 선택할 수 있다. 그러나, 이는 종래의 불투명 도체로는 가능하나, 저항도체 재료로 된 듬성한 회로망을 구비하는 전극 구조들이 너무 저항이 크기 때문에 보다 저항이 큰 투명 도체들로는 가능하지 않다. 상기 설명한 바와 같이, 구동채널의 출력이 너무 큰 임피던스를 "보이는" 경우, 센서의 신뢰도 및 응답특성이 상당히 저하될 수 있다. 따라서, (낮은 저항 전극을 제공하는) ITO의 조밀한 패턴과 (양호한 감도를 제공하는) 개구 패턴 간의 균형을 찾는 것이 중요하다.
상기 예에서 열전극에 있는 다이아몬드 형태의 개구영역들을 통해 사방으로 퍼지는 전기장이 인접한 물체에 의해 변경되지만, 기판의 마주보는 면상에 있는 행전극들은 상기 행전극들이 ITO로 된 더 협소한 트레이스를 구비하기 때문에 가장 큰 저항을 갖는 것에 유의해야 한다. 따라서, 이 예에서는, 행전극은 단락 접속부에 의해 가장 이득을 얻는다. 열전극은 자체가 비교적 ITO의 넓은 부분을 구비한다. 그러나, 기판 정면에 있는 비교적 많은 양의 ITO는 기판의 배면에 사용될 수 있는 ITO 패터닝의 기하학적 형태(즉, 행전극)를 제한한다. 이는 마주보는 면상의 동일 위치에 ITO를 갖는 기판 영역을 감소시키는 것이 중요하기 때문이다. 이는 전극의 이들 영역들이 서로 용량적으로 강하게 결합되어 있어 개구영역을 통해 사방으로 퍼질 수 있는 전기장의 량을 감소시키기 때문이다. 구동전극 및 감지전극을 구비하는 ITO가 기판의 양면에 있는 영역들을 최소하는 필요는 상기 필요의 핵심으로 저항 도체의 조밀한 패턴과 개구 패턴 사이의 균형을 맞추는 것이다. 구동채널에 나타난 임피던스에 대한 행전극들의 저항 영향은 낮은 저항 결선을 사용하여, 예컨대, 도 1b에 도시된 단락 와이어를 사용하여 행전극들의 양단을 감지채널에 접속시킴으로써 감소될 수 있다. 각 행의 일단만이 감지채널에 접속되는 경우, 타단에 있는 키들에 결합된 용량성 커플링의 측정은 전극의 전체 전기 저항에 의해 영향받을 수 있다. 그러나, 감지채널에 전극의 양단을 접속시킴으로써, 전극의 양단에서 키들과 결합되는 전류량은 감지채널로의 비교적 직접적인(즉, 낮은 저항) 접속을 갖는다. 더욱이, 행전극의 중간에 있는 키들로부터의 전류량은 감지 채널로의 전극을 따라 양방향으로 흐를 수 있다. 따라서, 전극 자체로 인해 발생되는 센서의 임피던스에 대한 최대 기여는 어떠한 단락 접속도 없는 경우에 비해 4 인자 만큼 감소된다. 이는 가장 큰 저항을 갖는 지점이 전극의 일단에서 중간으로 이동하고(이에 따라 가장 큰 저항을 절반으로 하고), 또한 전극의 2개의 절반은 중간지점을 측정회로에 병렬로 접속시키며, 이에 따라 다시 가장 큰 저항을 갖기 때문이다. 이는 기판의 마주보는 면상의 저항도체(즉, 일반적으로 투명 도체)를 기초로 한 위치센서들에 신뢰가능한 위치 센서가 형성될 수 있는 충분히 낮은 전극 저항들이 제공되게 한다(필요하다고 생각되면, 유사한 단락 접속 와이어들이 구동 열전극들의 양단들 사이에 사용될 수 있음을 알게 된다).
다이아몬드 형태의 패턴은 이러한 타입의 전극 패터닝과, 예컨대, (도 3a 및 유사하고 도 3a로부터 알 수 있는) 도 4a 및 도 4b에 개략적으로 도시된 바와 같이 원형 또는 사각형 영역들을 기초로 한 유사한 패턴들의 한가지 특정한 예이며, 많은 다른 구성들도 동일하게 사용될 수 있음을 알게 된다.
또한, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서에 사용된 정 면 및 후면 전극 패턴을 개략적으로 도시한 것이다. 이들 도면은 도 1a 및 도 1b와 유사하고 도 1a 및 도 1b로부터 이해된다. 그러나, 도 5a 및 도 5b는 키들의 구성이 다른 센서를 도시한 것이다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 4행 3열 어레이의 센서라기 보다, 이 센서는 위쪽 2행에 3개의 키들과 아래쪽 1행에 4개의 키들을 갖는다. 상기 키들은 상술한 패턴과 동일한 다이아몬드 형태의 패턴을 기초로 한다. 아래쪽 행의 키들에 결합된 전극 패터닝은 크기가 더 작지만 이는 중요하지 않다. 이 실시예는 본 발명에 따른 컨트롤 패드의 설계자가 얼마나 그가 키들을 배열하고 싶은지를 결정하는데 있어 상당한 자유를 갖는지에 대한 일예를 도시한 것이다.
도 6a는 열전극(100)에서 감지 행전극(104)으로 전달된 전하를 측정하는데 사용될 수 있는 회로를 개략적으로 도시한 것이다. 이러한 타입의 회로가 WO 00/44018에 더 상세히 기술되어 있다. 열전극(100)과 행전극(104) 사이의 용량성 커플링이 커패시터(105)로서 개략적으로 도시되어 있다. 상기 회로는 부분적으로 US 5,730,165[2]에서 본 발명자에 의해 개시된 전하전달("QT") 장치 및 방법에 기초하며, 상기 내용은 본 명세서에 참조로 합체되어 있다.
열전극(100)과 결합된 구동채널, 감지 행전극(104)과 결합된 감지채널 및 센서 컨트롤러의 소자들이 결합되 처리회로(400)로서 도시되어 있다. 처리회로(400)는 샘플링 스위치(401), (본 명세서에서 간단한 커패시터로서 도시된) 전하 적분기(402), 증폭기(403) 및 리셋 스위치(404)를 구비하고, 또한 선택적 전하 소거수단(405)을 구비할 수 있다. 구동채널(101)로부터 열전극 구동신호와 스위치(401)의 샘플 타이밍 간의 타이밍 관계가 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 구동채 널(101) 및 샘플링 스위치(401)에는 적절한 동기화 수단이 제공되며, 상기 동기화 수단은 이 관계를 유지하기 위한 마이크로프로세서 또는 다른 디지털 컨트롤러(408)일 수 있다. 도시된 구현에서, 리셋 스위치(404)는 전하 적분기(402)를 기지의 초기상태(예컨대, 0볼트)로 리셋시키기 위해 초기에 닫혀있다. 그런 후, 리셋 스위치(404)가 개방되고, 그 후 얼마 있다 샘플링 스위치(401)가 구동채널(101)이 양의 이행(positive transition)을 나타내는 동안의 시간간격동안 스위치의 단자(1)를 통해 전하 적분기(402)에 접속되고, 그 후 전기적 접지 또는 다른 적절한 기준전위인 단자(0)에 재접속된다. 이 때, 구동채널(101)은 접지로 복귀하고, 상기 공정은 총 'n' 싸이클동안 다시 반복된다(여기서 n은 1(즉, 0회 반복), 2(1회 반복), 3(2회 반복) 등이다). 전하 적분기가 행전극으로부터 단절되기 전에 구동신호가 접지로 복귀하지 않는 것이 중요한데, 이는 그렇지 않으면 동일 전하 및 반대 전하가 양 및 음의 진행 경계동안 감지채널로/감치채널 밖으로 흐를 수 있어, 전하 검출기에 어떠한 순(純) 전달 또는 순 전하도 발생할 수 없기 때문이다. 소정 회수의 싸이클에 이어, 샘플링 스위치(401)는 0 위치에 유지되는 한편, 전하 적분기(402)에 대한 전압이 측정수단(407)에 의해 측정되며, 상기 측정수단은 증폭기, ADC 또는 언제든지 애플리케이션에 적절할 수 있는 다른 회로를 구비할 수 있다. 측정이 행해진 후, 리셋 스위치(404)는 다시 닫혀지고, 싸이클은 다음에 필요한 경우, 예컨대, 순간적으로 또는 제어되는 장치에 적절한 지연 후에 재시작된다. 상기 공정을 본 명세서에서 길이 'n'의 측정 '버스트(burst)'라고 하며, 여기서 'n'은 1에서 임의의 무한수에 이를 수 있다. 회로의 감도는 'n'에 직접 비례하고 전하 적 분기(402)의 값에 반비례한다.
402로 표시된 회로소자는 다른 수단에 의해 또한 달성될 수 있는 전하 적분기능을 제공하고, 본 발명은 402로 도시된 바와 같은 접지기준 커패시터의 사용에 국한되지 않음을 알게 된다. 전하 적분기(402)는 감지회로에 흐르는 전하를 적분하기 위한 동작 증폭계열의 적분기일 수 있음이 또한 자명하다. 이러한 적분기는 또한 커패시터를 사용하여 전하를 저장한다. 적분기는 회로의 복잡도를 더하지만, 감지 전류에 대해 더 이상적인 합산접점 부하(summing junction load) 및 더 동적인 범위를 제공함이 주목될 수 있다. 저속 합산기가 사용되는 경우, 적분기가 제한시간내에 흡수할 수 있을 때까지 고속으로 전하를 일시적으로 저장하기 위해 402의 위치에 각각의 커패시터를 사용하는 것이 필요할 수 있으나, 동작 증폭기계열의 적분기에 포함된 적분 커패시터의 값에 비하면 이러한 커패시터의 값은 상대적으로 중요하지 않게 된다.
선택된 극성(이 경우 양으로 진행하는 극성)에 대한 구동신호의 변경동안 행전극이 전하 적분기(402)에 접속되어 있지 않은 경우, 샘플링 스위치(401)가 센서의 감지 행전극을 접지에 접속시키게 하는 것이 유용하다. 이는 인위적 접지면을 만들 수 있고, 이에 따라 RF 방출을 감소시키고 또한 상기 언급한 바와 같이 전하 적분기(402)에 의해 감지되는 극성에 반대되는 극성의 결합된 전하가 적절히 분산되고 중성화되게 하기 때문이다. 또한, 저항기를 사용하여 구동채널(101)의 전환간에 동일한 효과를 달성하기 위해 행전극 선들에 대해 접지시킬 수 있다. 단일 SPDT 스위치(401)에 대한 대안으로서, 적절한 방식으로 시간 정해진 경우, 2개의 별개의 스위치들이 사용될 수 있다.
US 5,730,165에서 본 발명자에 의해 기술된 바와 같이, 신호 진폭의 검출 또는 측정의 조작 및 결정에 대해 있을 수 있는 많은 신호처리 선택들이 있다. US 5,730,165는 또한 단일 전극 시스템에 대한 것이기는 하지만 도 6a에 도시된 장치의 이득 관계를 기술하고 있다. 이 경우 이득 관계는 동일하다. 신호소거수단(405)의 이용이 본 발명자에 의해 US 4,879,461[3] 뿐만 아니라 US 5,730,165에 기술되어 있다. US 4,879,461의 개시는 본 명세서에 참조로 합체되어 있다. 신호소거 목적은 각각의 버스트의 발생과 동시에 발생하는 전하 적분기(402)상의 전압(즉, 전하) 증강을 감소시켜 구동 열전극과 수신 행전극 간의 커플링을 더 크게 하는 것이가능하다. 이러한 접근의 한가지 이점은 비교적 저렴한 비용으로 전극들간의 커플링에서의 작은 편차에 민감한 큰 감지영역을 가능하게 하는 것이다. 이러한 큰 감지 커플링은 인간 터치 감지패드에 일반적으로 사용되는 물리적으로 큰 전극들에 나타난다. 전하소거는 더 큰 선형성을 갖는 커플링 량의 측정을 가능하게 하는데, 이는 선형성이 구동 열전극(100)에서 감지 행전극(104)으로 결합된 전하가 버스트 과정을 통해 '가상 접지' 노드로 빨려들어가게 하는 능력에 따르기 때문이다. 전하 적분기(402)상의 전압이 버스트 과정동안 상당히 증가되어지게 되는 경우, 전압은 역 지수적 형태로 증가할 수 있다. 이 지수성분은 선형성 및 이에 따른 이용가능한 동적범위에 악영향을 끼친다.
도 7은 도 3b에 도시된 설명된 종류의 터치식 디스플레이(82)를 포함하는 제어패널(80)을 평면도로 개략 도시한 것이다. 제어패널(80)은 제어되는 장치, 이 경 우에서는 세탁기의 벽(84)에 장착된다. 터치식 디스플레이(82)의 커버패널(92)은 위치된 터치식 디스플레이에 의해 차지된 영역, 이 예에서는 제어패널의 중간 부근과 함께 제어패널의 전 면적 위로 확장되어 있다. 터치식 디스플레이는, 예컨대, 선택될 수 있는 다른 세탁 프로그램에 해당하는 A 내지 F로 표시된 많은 메뉴 버튼, 가변 파라미터, 예컨대, 세탁온도를 정의하는 슬라이딩 스케일(sliding scale)(94), 및 정보에 대해 사용자에게 디스플레이되는 몇 줄의 문자(96)를 도시한 디스플레이와 함께 도 7에 도시되어 있다. 따라서, 사용자는 예컨대 A 내지 F로 표시된 메뉴 버튼 영역에 있는 제어패널을 터치함으로써 세탁 프로그램을 선택할 수 있다. 터치식 디스플레이를 구비하는 센서는 메뉴 버튼 A 내지 F의 위치가 센서에 있는 "키" 위치(즉, 열전극과 행전극 사이의 교차점 영역)에 해당하도록 구성될 수 있다. 대안으로, 메뉴 버튼 A 내지 F는 센서의 아래에 있는 키의 배열에 직접적으로 관계없을 수 있으며 임의적으로 정의될 수 있다. 임의적으로 정의되는 경우,,감지영역내 터치 위치는 많은 키들로부터의 신호의 내삽으로 결정될 수 있고, 그런 후, 하나가 선택되었는지를 판단하기 위해 그 위치가 디스플레이되는 메뉴 버튼의 위치와 비교된다. 사용자에게 디스플레이되는 슬라이딩 온도 스케일(82)로부터 온도의 선택도 동일한 방식으로 행해질 수 있다.
터치식 디스플레이(82) 이외에, 제어패널은 또한 많은 추가 버튼(86)과 온/오프 스위치(88)를 포함한다. 이들은 터치식 키 또는 종래 기계식 버튼 스위치일 수 있다. 이 예에서, 이들은 제어패널의 평평하고 밀봉된 외부면을 보존하는 터치식 키이다. 이 경우, 추가버튼은 투명할 필요가 없기 때문에, 상기 버튼은 ITO로 형성될 필요가 없다. 따라서, 값싸고 낮은 저항의 동전극이 이들 버튼에 사용될 수 있다. 더욱이, 단일 센서 컨트롤러 집적회로 칩이 투명센서 및 더 많은 종래의 동전극 터치식 버튼(86,88)을 구비하는 위치센서를 제어하는데 사용될 수 있다. 이는 예컨대 ITO 박막 및 동전극의 다른 저항 및 부하를 고려하여 단일 컨트롤러 칩의 다른 채널들에 대한 적절한 조정에 의해 달성될 수 있다.
따라서, 설계자는 투명한 터치식 위치센서를 포함하는 제어패널을 설계하는데 있어 상당한 자유를 가질 수 있으며 상술한 원리가 많은 타입의 장치/기기에 적용될 수 있음을 인식하게 된다. 예컨대, 유사한 센서들이 오븐, 그릴, 세탁기, 트럼블 드라이어(tremble dryers), 식기세척기, 전자렌지(microwave oven), 푸드 브렌더(food blenders), 제빵기, 음료 자동판매기, 컴퓨터, 가정 AV(audiovisual)장비, 휴대용 미디어 플레이어, PDA, 이동전화, 컴퓨터 등과 함께 사용될 수 있다. 예컨대, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 센서(93)를 포함하는 세탁기(91)를 개략적으로 도시한 것이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 센서(99)와 스크린(97)을 포함하는 이동전화(95)를 개략적으로 도시한 것이다. 보다 일반적으로, 본 발명은 인간-기계 인터페이스(human-machine interface)를 갖는 임의의 기기와 공동으로 사용될 수 있다. 또한 제어에 사용될 수 있는 장치/기기와 별도로 제공되는 상술한 종류와 유사한 센서들을 제공할 수 있다. 예컨대, 기존의 기기에 업그레이드를 제공할 수 있다. 또한 다른 영역의 기기를 동작하도록 구성될 수 있는 포괄적 센서를 제공할 수 있다. 예컨대, 센서는 장치/기기 제공자가 적절히 컨트롤러를 구성함으로써, 예컨대 재프로그래밍에 의해 원하는 기기의 기능들을 포함되게 할 수 있는 주어진 범위의 키들을 갖는다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차원 용량성 위치센서(110)의 각각의 정면도 및 배면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이는 예컨대 요리도구 제어패널에 사용될 수 있다. 센서(110)는 동일한 키들의 배열을 형성하는 점에서 도 5a 및 도 5b에 도시된 센서와 유사한다. 즉, 센서(110)는 위쪽 2행에 3개의 키와 아래쪽 1행에 4개의 키를 갖는다. 그러나, 키에 대한 전극 패터닝이 다르다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 센서의 키는 다이아몬드 형태 패턴의 중첩개구영역과 채움영역을 기초로 한 것으로, 각 행전극은 도전성 재료로 된 4개의 서브행들로 형성된다. 그러나, 도 10a 및 도 10b에 도시된 센서(110)의 키는 끝이 둥근 슬롯 형태의 영역을 구비하는 패턴을 기초로 한 것으로, 각 행전극은 도전성 재료로된 단일 행을 구비한다. 또한, 이 실시예에서, 열전극에 있는 개구들은 도전성 재료(11)의 영역을 포함한다. 이들 영역은 주변 전극재료와 전기적으로 절연되어 있어 센서가 동작하는 방식에 영향을 끼치지 않는다. 그러나, 미적인 관점에서, 전극을 구비하는 도전성 재료층을 더 균일한 커버링으로 인해 사용자에게 덜 보이게 하게 일조할 수 있기 때문에 투명센서에 있는 도전성 재료(111)의 면적을 포함하는 것이 더 양호할 수 있다. 각각의 행전극의 양단부는 상술한 단락 접속부와 유사하고 이로부터 알 수 있는 단락 접속부(130)에 의해 함께 접속되어 있다.
전극을 형성하는 도전성 재료의 특정 패턴에서의 차이에도 불구하고, 도 10a 및 도 10b에 도시된 센서(110)는 일반적으로 동일한 방식으로 동작하고, 도 1a 및 도 1b에 도시된 센서로부터 알 수 있다. 따라서, 구동유닛(116) 및 센서 컨트롤 러(110)가 도 10a에도 또한 도시되어 있다. 구동유닛(116)은 (3개와는 대조적으로) 4개의 구동채널 D1, D2, D3, 및 D4을 구비하는 점에서 도 1a에 도시된 구동유닛(6)과는 다르다. 이는 센서(110) 키의 행들 중 하나(즉, 도 10a에 도시된 방향에 대해 아래쪽 행)가 4개의 키 영역을 구비하고 4개의 구동채널이 이 행에 제공하는데 필요로 하기 때문이다. 마찬가지로, 도 10b는 감지유닛(118)과 또한 센서 컨트롤러(110)를 도시하고 있다. 상기 센서유닛은 동일한 방식으로 동작하며 도 1b에 도시된 센서유닛(8)으로부터 이해된다.
센서 컨트롤러(110)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 센서 컨트롤러(10)와 광범위하게 동일한 방식으로 동작한다. 그러나, 결합된 키 배열에서의 차이는 키가 접촉되어 있는지를 결정하기 위해 다른 로직이 필요로 한 것을 의미한다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 센서(110)에 대해, 신호가 감지채널 S1 또는 S2(위쪽 2행)에 의해 검출되면, 선택된 키영역은 구동채널 D1, D3, 및 D4 중 어떤 채널이 활성화되는지에 따르게 된다(구동채널 D2는 구동채널 D2에 접속된 열전극이 이들 감지채널에 접속된 행전극과 중첩하지 않기 때문에 감지채널 S1 또는 S2상에 감시신호를 발생할 수 없다). 한편, 신호가 감지채널 S3(아래쪽 행)에 의해 검출되면, 선택된 키 영역은 구동채널 D1, D2, D3, 및 D4 중 어떤 채널이 활성화되는지에 따르게 된다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차원 용량성 위치센서(210)의 정면도 및 배면도를 각각 개략적으로 도시한 것이다. 도 11a 및 도 11b에 도시된 센서는 도 1a 및 도 1b에 도시된 센서와 전반적으로 동일한 방식으로 동작하나 다른 키 구성을 기반으로 하고 있다. 이 경우, 6행 8열의 키 어레이(총 48 키 영역)가 형성된다. 따라서, 상응하는 구동유닛(미도시)은 8열 전극에 결합된 8행 구동채널을 구비하고 상응하는 감지유닛(미도시)은 6행 전극에 결합된 6개의 감지채널을 구비한다. 상술한 실시예에서와 같이, 터치 위치는 활성 구동채널에 접속된 열전극과 신호를 인식하는 감지채널에 접속된 감지전극의 교차점으로부터 결정된다.
행열의 개수가 증가된 것 이외에, 도 11a 및 도 11b에 도시된 센서(210)에 대한 전극 패턴은 열전극이 접지 실딩에 의해 절연되지 않은 점에서 도 1a 및 도 1b에 도시된 센서(2)의 전극 패턴과는 다르다. 또한, 1a 및 도 1b에 도시된 센서의 키는 다이아몬드 형태 패턴의 개구영역과 채움영역을 기초로 하며, 각 행전극은 도전성 재료로 된 3개의 서브행들로 형성된다. 그러나, 도 11a 및 도 11b에 도시된 센서(210)의 키는 접속된 직사각형 형태의 개구영역 및 채움영역들을 기초로 하며, 각 행전극은 도전성 재료로 된 (많은 서브행들과는 대조적으로) 단지 하나의 행만을 구비한다.
도 11b에 도시된 각각의 행전극의 양단부는 상술한 단락 접속부와 유사하고 이로부터 이해되는 단락 접속부(230)에 의해 함께 접속되어 있다. 또한, 도 11a에 도시된 각각의 열전극의 단부도 또한 단락 접속부(240)에 의해 함께 접속되어 있다. 이들은 2개의 전극의 양단부들 사이에 단락 접속부(230)가 감지채널에 나타나는 전기 임피던스를 감소시키는데 사용되는 바와 동일한 방식으로 구동채널에 나타나는 전기 임피던스를 감소시키는데 사용된다. 이는 키 영역이 협소한 비교적 큰 면적의 센서 또는 센서들에 특히 유용한데, 왜냐하면 열전극 뿐만 아니라 행전극의 저항이 상당히 커질 수 있기 때문이다. 따라서, 도 11a 및 도 11b에 도시된 센서(210)는 특히 더 큰 터치센서, 예컨대, 16㎝×12㎝ 정도 크기의 POS 단말장치(point of sale terminal)에 사용될 수 있는 터치센서에 특히 적합할 수 있다.
상기는 구동 열전극 및 감지 행전극면에서 센서를 기술하였으나, 이들은 동작의 기본 원리를 변경함이 없이 반대로 될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 센서(2)는 행전극을 구동채널에 그리고 열전극을 감지채널에 접속시킴으로써 동일하게 동작될 수 있다. 더욱이, 기판(4)은 상기에서 배면으로 언급된 면이 정상적인 사용동안 기판의 사용자와 마주보는 면상에 배열되도록 바꾸어질 수 있다. 그러나, 전기장의 사방퍼짐 정도는 기판의 어느 한 면상에서 동일할 수 없는데 이는 일반적으로 어느 한 면상의 전극 패터닝에 따르기 때문임을 인식하게 된다. 따라서, 정상적인 사용동안 감지되는 물체(예컨대, 사용자의 손가락 또는 철침)와 마주보는 기판의 면상에 있게 되는 가장 큰 사방퍼짐 정도를 갖는 전극 패턴이 유익할 수 있다. 또한, 감지전극이 정상적인 사용동안 감지되는 물체와 마주보는 기판의 면상에 위치되는 경우 향상된 감도가 달성될 수 있음을 실험적으로 알았다. 예컨대, 구동전극들이 검출되는 물체와 마주보는 경우에 비해 측정된 신호강도의 배가(倍加)가 나타났다.
더욱이, 송수신 장치(즉, 구동전극 및 감지전극을 사용한 장치)에 따르기 보다는, 상술한 기판, 전극 패터닝 및 단락 접속부 배열들도 또한 수동구성(passive configuration)에 사용될 수 있다. 즉, 구동신호를 구동전극에 인가하는 구동채널과 상기 구동신호에 의해 감지전극에 유도된 감지신호를 검출하는 감지채널을 가지 기 보다, 각각의 전극이 (예컨대, US 5,730,165에 기술된 바와 같은) 단일 전극 정전용량 감지채널에 접속될 수 있다. 이 배열로, 각각의 행전극과 열전극은 별개로 2개의 상응하는 방향을 따라 물체의 위치를 감지한다. 예컨대, 도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예를 참조하면, 도 5a의 3개의 열전극과 도 5b의 3개의 행전극이 각각 동일한 단일 전극 정전용량 감지채널에 접속될 수 있다. 따라서, 도 5a의 열전극에 접속된 신호는 수평방향의 터치위치를 식별하는데 사용될 수 있는 한편, 도 5b의 행전극에 접속된 신호는 수직방향의 물체위치를 식별하는데 사용될 수 있다.
마지막으로, 용어 "터치(touch)"가 상기 설명에서 빈번히 사용되었으나, 상술한 종류의 센서는 물리적 접촉을 필요로 함이 없이 인접한 손가락(또는 철침과 같은 다른 물체)의 위치를 기록할 수 있을 정도로 충분히 민감할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 용어 "터치"가 이에 따라 해석되어야 한다.
참조문헌
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상기에서 설명한 본 발명에 따른 용량성 터치센서의 효과를 설명하면 다음과 같다:
첫째, 본 발명의 용량성 터치센서는 투명 기판과 투명 전극이 제공되며, 상 기 투명 전극들은 고저항적임에도 불구하고 단락 접속부의 제공으로 인해 전극들의 저항에서의 감소로 워크바이 간섭의 영향을 동일하게 감소시키는 이점이 있다.
둘째, 본 발명의 전극은 기판의 일측면상에 개구영역들의 어레이와 타측면상의 채움영역들의 어레이를 제공하도록 패턴으로 배열될 수 있고, 상기 채움영역은 상기 개구영역들과 정렬되도록 배열되어 전기장이 전극들 사이 영역으로부터 사방으로 퍼지게 하며, 이로 인해 물체가 인접한 경우, 전극들 간의 정전용량 차로 인해 물체의 위치를 정확하게 측정하는 이점이 있다.

Claims (20)

  1. 기판과,
    상기 기판의 일측면상의 제 1 저항전극과,
    상기 기판의 타측면상의 제 2 저항전극과,
    상기 제 1 저항전극상의 적어도 두 위치들 사이를 접속시키도록 구성된 단락 접속부(shorting connection)를 구비하는 용량성 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 저항전극상의 적어도 두 위치들 사이를 접속시키도록 구성된 단락 접속부를 더 구비하는 용량성 센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 저항전극 중 하나는 개구영역들의 어레이를 갖는 패턴으로 배열되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 저항전극 중 다른 하나는 상기 개구영역들과 정렬되도록 구성된 채움영역들(filled regions)의 어레이를 갖는 패턴으로 배열되어 있는 용량성 센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개구영역들내에 배치되어 있고 상기 저항전극들로부터 전기적으로 절연 된 전극들과 동일한 재료로 형성된 영역들을 더 구비하는 용량성 센서.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저항전극들은 투명한 용량성 센서.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판이 투명한 용량성 센서.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 저항전극과 동일한 기판면상에 적어도 하나의 또 다른 전극을 구비하는 용량성 센서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 저항전극과 상기 적어도 하나의 또 다른 전극 사이에 배치된 접지전극을 구비하는 용량성 센서.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 저항전극과 동일한 기판면상에 적어도 하나의 또 다른 전극을 구비하는 용량성 센서.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 저항전극과 상기 적어도 하나의 또 다른 전극 사이에 배치된 접지전극을 구비하는 용량성 센서.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 저항전극과 동일한 기판면상에 적어도 하나의 또 다른 전극 및 상기 제 2 저항전극과 동일한 기판면상에 적어도 하나의 또 다른 전극을 구비하고, 상기 전극들은 매트릭스 어레이로 배열되는 용량성 센서.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 저항전극 중 하나에 전기구동신호를 인가하도록 동작될 수 있는 구동채널과 상기 구동신호에 응답하여 상기 제 1 또는 제 2 저항전극 중 다른 하나에 전기감지신호를 검출하도록 동작될 수 있는 감지채널을 구비하는 용량성 센서.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 구동채널은 결합된 전극들을 전압 소스에 선택적으로 접속 및 단절시키도록 동작할 수 있는 스위치 소자를 구비하는 용량성 센서.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 감지채널은 전하전달회로를 구비하는 용량성 센서.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감지채널은 정상적인 사용동안 감지되는 물체와 마주보는 기판의 면상에 있는 전극과 접속되는 용량성 센서.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 센서와 상기 센서 위에 놓이는 커버패널을 구비하는 제어패널.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 커버패널과 상기 센서는 굴절률이 일치하는 접착제에 의해 서로 부착되는 제어패널.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 센서 아래에 있는 디스플레이 스크린을 더 구비하는 제어패널.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 디스플레이 스크린과 상기 센서는 굴절률이 일치하는 접착제에 의해 서로 부착되는 제어패널.
  20. 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 제어패널을 구비하는 장치.
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