KR20190020741A - 터치 센서 디바이스 및 방법 - Google Patents

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KR20190020741A
KR20190020741A KR1020197001091A KR20197001091A KR20190020741A KR 20190020741 A KR20190020741 A KR 20190020741A KR 1020197001091 A KR1020197001091 A KR 1020197001091A KR 20197001091 A KR20197001091 A KR 20197001091A KR 20190020741 A KR20190020741 A KR 20190020741A
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KR
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resonant
resonant circuits
touch sensor
circuit
capacitive touch
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KR1020197001091A
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알버트 엠. 데이비드
게오르기 파블로프
로버트 도날드 맥컬로치
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1004335 온타리오 인코포레이티드 씨.오.비. 애즈 에이 디 메트로
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Abstract

공통 용량성 터치 센서는 터치 센서의 기판 층 또는 시트 상의 엣지에서 엣지로 진행하는 투명 도전성 스트립의 2차원 어레이를 가질 수 있다. 일부 양태에 따르면, 기판 층 및 복수의 공진 회로를 포함하는 용량성 터치 센서 디바이스가 제공된다. 각각의 공진 회로는 전극을 포함하고, 각각의 공진 회로는 복수의 공진 회로 내에서 고유한 각각의 공진 주파수를 갖는다. 공진 회로의 전극은 기판 층 상에 분포된다. 터치 센서용 컨트롤러는 또한 적어도 하나의 복수의 공진 회로를 여기시키기 위한 신호 발생기를 포함하며, 각각의 공진 회로는 각각의 공진 주파수를 갖는다. 신호 발생기는 공진 회로를 여기시키기 위한 입력 신호를 생성하도록 가변될 수 있다. 컨트롤러는 또한 공진 회로의 응답을 측정하기 위한 검출기를 포함한다.

Description

터치 센서 디바이스 및 방법
본 출원은 2016년 6월 23일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/190,329호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 용량성 터치 센싱 기술에 관한 것으로, 특히 라디오 주파수(Radio Frequency, RF) 터치 센싱 디바이스에 관한 것이다.
컴퓨터 시스템과 상호 작용하는 데 사용할 수 있는 다양한 인터페이스 중 가장 사용하기 쉽고 이해하기 쉬운 것은 터치스크린이다. 이 기술은 사용자가 단순히 아이콘이나 그림을 터치하여 시스템을 탐색하고, 사용자가 찾고 있는 정보를 표시하고 데이터를 입력할 수 있게 한다. 이러한 이유로, 이 기술은 데스크톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 모바일 디바이스, 은행 머신, 인포메이션 키오스크(information kiosk), 레스토랑, 자동차, 네비게이션 시스템 등을 포함하는 많은 어플리케이션에서 널리 사용되고 있다.
다른 많은 종래 터치스크린 기술이 존재한다. 이러한 방법론은 저항성, 용량성, 표면 탄성파, 적외선 및 광학 터치스크린 기술을 포함한다.
공통 용량성 터치 센서(예를 들어, 터치스크린용)는 터치 센서의 기판층 또는 시트 상의 엣지로부터 엣지로 진행하는 투명 전도성 스트립의 2차원 어레이(예를 들어, 십자형)를 갖는다. 다수의 컨덕터 라인이 스트립을 마이크로컨트롤러의 입력에 연결한다. 투명 전도성 스트립은 전형적으로 인듐-주석-산화물(ITO)로 제조된다. 대안적으로, 얇은 금속 메쉬가 유리 기판 상에 증착될 수 있다. 각각의 도전성 스트립은 예를 들어, 약 50-200pF의 값을 갖는 커패시터를 형성할 수 있다. 일반적으로 유리 또는 플라스틱의 보호용 상부층은 기판층 또는 전도성 스트립을 커버할 것이다. 인간 손가락(또는 도전성 표면을 갖는 다른 부재)이 도전성 스트립 중 하나 위에 적용될 때, 접지에 대한 스트립의 커패시턴스가 변화하고, 이러한 커패시턴스의 변화가 검출 가능하다. 예를 들어, 스트립의 커패시턴스는 10 내지 30pF만큼 증가할 수 있다. 따라서, 각각의 도전성 스트립을 모니터링함으로써, 센서가 터치된 곳이 결정될 수 있다. 2차원 감지의 경우, 2개의 중첩되는 세트의 수직 방향을 모니터링할 수 있으므로, 터치 위치가 2차원으로 결정될 수 있다. 터치 위치 해상도를 향상시킬 수 있고, 또한, 인접한 스트립 세트의 응답의 상대적 레벨이 연산에 사용된다.
종래의 용량성 터치 센서는 자기-커패시턴스 또는 상호 커패시턴스를 사용할 수 있다. 자기-커패시턴스 터치 센서에서, 각각의 커패시턴스 전극 스트립이 별개로 검출된다. 상호 커패시턴스 터치 센서에서, 2개의 전극 스트립(예를 들어, 2개의 수직 채널) 사이의 상호 커패시턴스가 검출된다. 예를 들어, 수평 및 수직 전극의 그리드에서, 수평 및 수직 전극의 각 교차점에서 상호 커패시턴스가 모니터링된다.
커패시턴스의 변화를 검출하는 한 가지 방법은 공진 회로 응답을 개별적으로 모니터링하는 것이다. 라디오 주파수(RF) 터치 센서는 복수의 공진 회로를 사용할 수 있으며, 각각은 인덕터 및 커패시터(LCR 회로)를 포함한다. 인덕터 및 커패시터의 직렬 또는 병렬 연결로 구성된 그러한 LCR 공진 회로의 특성은 잘 알려져 있다. RF 변조 전압이 인가되면, LCR 공진 회로의 임피던스는 인가된 신호의 주파수에 의존한다. LCR 공진 회로는 인덕터의 인덕턴스 값과 커패시터의 커패시턴스 값의 함수인 공진 주파수를 갖는다. 공진 회로(또는 한 쌍의 수직 전극의 상호 커패시턴스)가 변화할 때, 그 회로에 대한 공진 주파수도 변화한다. 따라서, 임피던스 변화로 인해 공진 회로 상의 테스트 포인트에서 전압의 변화가 검출될 수 있다.
기판 상에 하나 이상의 전극 스트립을 포함하는 공진 회로는 일반적으로 “채널(channel)”로 지칭될 수 있다. 종래의 용량성 터치 센서는 각각 동일한 공진 주파수를 갖는 다수의 채널을 포함할 수 있다. 일반적으로 다수의 채널은 순차적으로 스캔된다. 스캔은 전형적으로 공진 주파수에서 입력 신호로 채널의 전극을 순차적으로 여기(exciting)시킴으로써 달성된다. 이 스캔 방법은 채널이 개별적으로 및 순차적으로 여기될 수 있도록 신호 소스의 출력에 개별적으로 및 순차적으로 연결되도록 각 채널의 입력을 요구한다. 채널은 각각 개별적으로 검출기의 각각의 입력에 연결되어야 한다. 신호 소스 및 검출기를 포함하는 컨트롤러는 전형적으로 채널의 응답을 선택적으로 구동/자극 및 측정함으로써 스캔 프로세스를 제어한다. 센서의 크기 및/또는 해상도가 증가함에 따라, 스캔되는 전극 및 회로의 수가 증가한다. 이는 차례로 각 채널을 개별적으로 연결하기 위해 컨트롤러에 의해 요구되는 입력 연결 및 출력 연결 수를 증가시킨다. 높은 연결 수는 기판 상에서 상당한 공간을 차지할 수 있으며, 터치 센서 채널 자체와 컨트롤러 사이의 와이어 또는 다른 연결의 수를 증가시킨다.
종래의 용량성 터치 센서의 또 다른 단점은 센서에 포함된 채널의 수에 의존하는 채널 및 컨트롤러 사이의 입력 및 출력 연결의 수로부터 발생한다는 것이다. 연결 및 관리되어야 하는 입력 및 출력의 다양한 수로 인해 다른 센서 디바이스를 제어하기 위해 전형적으로 다른 컨트롤러 및/또는 컨트롤러 구성이 필요하다. 컨트롤러의 복잡성과 비용은 채널 수 증가에 따라 증가할 수 있다.
일 양태에 따르면, 기판 층; 및 각각 적어도 하나의 각각의 전극을 포함하는 복수의 공진 회로로서, 상기 복수의 공진 회로의 전극은 상기 기판 층 상에 분포되는, 복수의 공진 회로;를 포함하고, 상기 복수의 공진 회로는 복수의 공진 주파수를 갖는, 용량성 터치 센서 디바이스가 제공된다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 공진 회로 각각은 복수의 상이한 공진 주파수 중 상기 복수의 공진 회로 내에서 고유한 각각의 공진 주파수를 갖는다.
일부 실시예에서, 각각의 상기 공진 회로에 대해, 상기 적어도 하나의 각각의 전극은 적어도 하나의 전극 스트립을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 전극 스트립은 제1 전극 스트립 및 상기 제1 전극 스트립으로부터 평행하며 이격된 제2 전극 스트립을 포함한다.
일부 실시예에서 상기 디바이스는 상기 복수의 공진 회로 각각의 공진을 선택적으로 여기시키는 신호를 생성하는 신호 발생기를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 검출기를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 공진 회로를 스캔하기 위해 가변 신호 발생기 및 상기 검출기를 제어하는 제어 회로를 더 포함하고, 상기 스캔은 상기 공진 회로를 여기시키는 신호를 생성하는 것과, 상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 것을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 공진 회로를 여기시키는 신호를 생성하는 것은 상기 공진 회로의 각각을 순차적으로 여기시키는 신호를 생성하는 것을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 공진 회로를 여기시키는 신호를 생성하는 것은 2개 이상의 공진 회로를 동시에 여기시키는 신호를 생성하는 것을 포함하고, 그리고 상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 것은 상기 2개 이상의 동시 여기된 공진 회로의 주파수 응답을 측정하는 것을 포함한다.
일부 실시예에서 상기 디바이스는 상기 신호 발생기, 상기 검출기 및 상기 제어 회로를 포함하는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 복수의 공진 회로는 상기 신호 발생기로부터 신호를 수신하기 위해 상기 컨트롤러의 출력부에 집합적으로 연결되고, 상기 복수의 공진 회로는 상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하기 위해 상기 검출기에 대한 상기 컨트롤러의 입력부에 집합적으로 연결된다.
일부 실시예에서, 상기 디바이스는 적어도 하나의 추가의 복수의 공진 회로를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 추가의 복수의 공진 회로의 각각의 공진 회로는 적어도 하나의 개별 전극을 포함하며, 상기 적어도 하나의 추가의 복수의 공진 회로의 전극은 상기 기판 층 상에 분포되고, 상기 추가의 복수의 공진 회로 각각에 대해, 상기 추가의 복수의 상기 공진 회로 각각은 상기 추가의 복수의 공진 회로 내에서 고유한 각각의 공진 주파수를 갖는다.
일부 실시예에서 상기 디바이스는, 상기 복수의 공진 회로의 각 공진 회로의 공진을 선택적으로 여기시키는 신호를 생성하는 신호 발생기; 상기 복수의 공진 회로 각각의 응답을 측정하는 검출기; 및 상기 신호로 상기 복수의 공진 회로를 선택적으로 여기시키기 위해 상기 신호 발생기에 연결된 스위칭 회로;를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 디바이스는 상기 복수의 공진 회로 각각을 스캔하기 위해 상기 신호 발생기, 상기 검출기 및 상기 스위칭 회로를 제어하는 제어 회로를 더 포함하고, 상기 스캔은, 상기 복수의 공진 회로 각각에 대해, 각각의 공진 회로의 각각을 여기시키는 신호를 생성하는 것과, 상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 것을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 공진 회로 중 적어도 2개에 대한 공진 주파수 중 적어도 하나는 실질적으로 유사하다.
일부 실시예에서, 상기 검출기는 아날로그 디지털 변환기(analog to digital converter, ADC); 및 비교기 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예에서, 각각의 공진 회로는 각각의 커패시턴스 값을 갖는 각각의 커패시터 및 각각의 인덕턴스 값을 갖는 각각의 인덕터를 포함하고, 상기 각각의 커패시턴스 값과 상기 각각의 인덕턴스 값의 조합은 상기 복수의 공진 회로에서 고유하다.
일부 실시예에서, 각각의 공진 회로는 각각의 커패시턴스 값을 갖는 각각의 커패시터 및 각각의 인덕턴스 값을 갖는 각각의 인덕터를 포함하고, 상기 복수의 공진 회로의 인덕터는 평면 인덕터이고, 각각의 평면 인덕터는 상기 기판 층 상에 적어도 하나의 개별 도전층을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 각각의 평면 인덕터에 대해, 상기 적어도 하나의 개별 도전층은 적어도 하나의 나선형 인덕터 코일을 포함한다.
다른 양태에 따르면, 적어도 하나의 복수의 공진 회로를 포함하는 용량성 터치 센서를 위한 방법으로서, 각각의 복수의 공진 회로는 각각의 복수의 공진 주파수를 가지고, 상기 방법은, 상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로 각각에 대해: 각각의 상기 복수의 공진 회로 각각의 공진을 여기시키는 신호를 생성하는 단계; 및 상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 단계;를 포함하는, 방법이 제공된다.
일부 실시예에서, 상기 생성하는 단계는, 순환 또는 호핑(hopping) 패턴으로 상기 각각의 복수의 공진 회로 각각을 선택적으로 그리고 순차적으로 여기시키는 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
다른 양태에 따르면, 적어도 하나의 복수의 공진 회로를 포함하는 용량성 터치 센서를 위한 컨트롤러로서, 각각의 복수의 공진 회로는 각각의 복수의 공진 주파수를 가지고, 상기 컨트롤러는, 상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로 각각의 공진을 여기시키는 신호를 생성하는 신호 발생기로서, 상기 신호 발생기는 상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로의 공진 회로를 선택적으로 여기시키는 신호를 생성하도록 가변가능한 신호 발생기; 및 상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 검출기;를 포함하는, 컨트롤러가 제공된다.
일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로를 스캔하기 위해 상기 신호 발생기 및 상기 검출기를 제어하는 제어 회로를 더 포함하고, 상기 스캔은, 상기 복수의 공진 회로 각각에 대해, 상기 복수의 공진 회로를 순차적으로 여기시키는 신호를 생성하는 것과, 상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 것을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로를 상기 신호로 선택적으로 여기시키기 위해 상기 신호 발생기에 연결된 스위칭 회로를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 컨트롤러는 적어도 하나의 출력 연결부를 더 포함하고, 상기 컨트롤러의 각각의 상기 적어도 하나의 출력 연결부는 상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로 중 각각의 하나에 상응하는 입력 연결부에 연결하기 위한 것이다.
일부 실시예에서, 상기 컨트롤러는 각각의 공진 회로는 각각의 커패시턴스 값을 갖는 각각의 커패시터 및 각각의 인덕턴스 값을 갖는 각각의 인덕터를 포함하고, 상기 인덕터 및 커패시터는 공진 필터를 형성하고, 상기 디바이스는 상기 복수의 공진 회로 중 적어도 하나의 각각에 대해, 상기 전극 및 상기 공진 필터 사이에 직렬로 연결된 각각의 커패시터를 더 포함한다.
본 발명의 다른 양태 및 특징은 본 발명의 특정 실시 양태에 대한 이하의 설명을 검토할 때 당업자에게 명백해질 것이다.
다음의 도면과 관련하여 본 발명이 더 잘 이해될 것이다:
도 1은 예시적인 직렬 LCR 공진 회로의 개략도이다;
도 2는 도 1의 LCR 공진 회로의 제1 및 제2 시뮬레이션된 주파수 응답 곡선의 그래프이다;
도 3은 일 실시예에 따른 용량성 터치 센서 디바이스에 사용될 수 있는 회로의 개략도이다;
도 4는 일 실시예에 따른 용량성 터치 회로의 개략도이다.
도 5a는 터치가 없는 도 4의 용량성 터치 회로의 시뮬레이션된 주파수 응답의 그래프를 도시한다;
도 5b는 터치된 채널을 갖는 도 4의 용량성 터치 회로의 시뮬레이션된 주파수 응답의 그래프를 도시한다;
도 6은 일부 실시예에 따른 용량성 터치 센서를 제어하는데 사용될 수 있는 컨트롤러의 블록도이다;
도 7은 다른 실시예에 따른 터치 센서 패널의 평면도이다;
도 8a는 일 실시예에 따른 평면형 인덕터 코일의 평면도이다;
도 8b는 다른 실시예에 따른 평면형 인덕터 코일의 평면도이다;
도 8c는 또 다른 실시예에 따른 평면형 인덕터 코일의 평면도이다;
도 8d는 또 다른 실시예에 따른 평면형 인덕터 코일의 평면도이다;
도 9는 또 다른 실시예에 따른 용량성 터치 센서 회로의 레이아웃이다;
도 10은 도 9의 터치 센서 회로의 제1 공진 회로의 레이아웃의 확대도이다;
도 11은 도 9의 용량성 터치 회로에 대해 얻어진 주파수 응답의 그래프이다;
도 12는 다른 실시예에 따른 용량성 터치 센서 패널의 평면도이다;
도 13은 도 12의 터치 센서 패널에 연결될 수 있는 다른 실시예에 따른 컨트롤러의 블록도이다;
도 14는 도 12의 터치 센서 패널에 대한 주파수 응답의 그래프이다;
도 15는 일부 실시예에 따른 터치 센서를 제어하기 위한 방법의 순서도이다;
도 16은 도 4의 용량성 터치 회로의 변형된 버전의 부분도이다.
본 발명은 손가락 또는 손가락들, 또는 스타일러스(stylus)와 같은 임의의 다른 도전성 오브젝트와 결합될 수 있는 터치 센서 패널(예를 들어, 터치스크린)에 사용될 수 있는 용량성 감지 장치 및 방법을 제공한다. 터치 센서는 1차원 또는 2차원 감지를 구현할 수 있다.
도면들에 도시되고 후술되는 실시예가 RF 범위에서 동작하는 용량성 터치 센서이지만, 본 발명의 양태들은 또한 비-RF 터치 센서에서 구현될 수도 있다.
도 1은 예시적인 직렬 LCR 공진 회로(100)의 개략도이다. 회로(100)는 고정 저항(R1), 고정 인덕터(L), 고정 커패시터(CO), 가변 커패시턴스(Cf), 및 RF 신호 입력(102)로 구성된다. 고정 저항(R1), 고정 인덕터(L) 및 고정 커패시터(C0)는 RF 신호 입력부(102) 및 접지부(108) 사이에 직렬로 연결된다. 고정 커패시터(C0)는 접지부(108)에 연결된다. 가변 커패시턴스(Cf)는 고정 커패시터(C0)와 병렬로 연결되며, 인간 손가락이 회로(100)에 터치되는 것처럼 외부 도전성 오브젝트에 의해 유도된 추가 커패시턴스를 나타낸다. 고정 커패시터(C0)는 유리 기판 상의 ITO 스트립 또는 메쉬 금속 증착물의 커패시턴스 및 추가 외부 커패시턴스를 나타낸다. 유도된 가변 커패시턴스(Cf)의 값은 전형적으로 약 10pF이다. 가변 커패시턴스(Cf)는 터치가 없을 때 존재하지 않을 것이다. 고정 커패시터(C0)의 값은 예를 들어, 가변 커패시턴스(Cf)의 10배 이하의 값으로 설정될 수 있다. 이 예에서, 고정 커패시터(C0)는 100pF로 설정된다. 이 예에서 고정 인덕턴스의 값은 10μH이므로, 공진 주파수는 한자리수 메가헤르츠 범위이다. 도 1은 인덕터의 저항과 다른 파라시틱(parasitic) 저항 손실을 나타내는 직렬 저항 RL을 도시한다. 이 예에서 저항(RL)은 3옴이라고 가정된다. 이 예에서 고정 저항(R1)은 100옴이다. 물론, 터치 센서에 사용되는 LCR 공진 회로의 저항, 커패시터 및 인덕터의 값은 다양할 수 있다. 위에 제공된 특정 값은 예시를 위한 것이다. 회로(100)의 응답 측정 포인트(104)는 또한 도 1에 도시된다.
도 2는 응답 측정 포인트(104)에서 취해진 도 1의 회로(100)의 제1 및 제2 시뮬레이션 주파수 응답 곡선(202 및 204)의 그래프(200)이다. 제1 곡선(202)은 터치가 없는(즉, 가변 커패시턴스(Cf)가 없는) 회로의 주파수 응답을 도시한다. 제2 곡선(204)은 터치 이벤트 동안 가변 커패시턴스(Cf)를 포함하는 회로의 주파수 응답을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 곡선(202)은 5.05MHz의 피크 공진 주파수를 갖는 뒤집힌(upside down) 종형 곡선이다. 이 예에서, 가변 커패시터(터치로부터)가 연결될 때 공진 주파수는 4.8MHz로 낮아진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 입력 신호의 주파수가 연속적으로 5.05MHz이고, 회로가 터치되면, 그 주파수에서의 회로(100)의 입력 임피던스는 증가하고(공진 주파수가 변화하기 때문), 응답 측정 포인트(104)(도 1에 도시)에서의 전압 진폭은 상승할 것이다. 도 2는 5.05MHz에서 대략 20dB의 전압 상승을 보여준다. 이 연산은 전압 소스의 내부 저항을 고려하지 않으며; 실생활에서, 전압 변화는 전형적으로 너무 과격하지 않다. 제1 및 제2 곡선(202 및 204)의 폭 및 깊이는 직렬 저항(R1)의 특정 값에 의존한다. 전형적으로, R1에 대한 저항이 증가함에 따라 제1 및 제2 곡선의 폭은 증가할 것이고, R1에 대한 저항이 증가함에 따라 제1 및 제2 곡선의 깊이는 감소할 것이다.
전술한 바와 같이, 종래의 용량성 터치 센서 패널은 터치 센서 패널의 전극 및 신호 발생기(RF 신호 발생기와 같은) 사이에 많은 수의 연결을 요구할 수 있다. 예를 들어, 전극 채널의 10x10 그리드를 갖는 터치 센서 패널에는 전형적으로 20개의 개별 입력 및 출력 연결이 필요하고, 때로는 상호 커패시턴스 구성을 위해 더 많은 연결이 필요할 수 있다. 입력 신호는 모든 입력 연결에 대해 시간 다중화된(timemultiplexed) 단일 주파수의 RF 신호일 수 있다. 이러한 입력 및 출력 연결에는 터치 센서 패널의 엣지 상에 상당한 양의 공간과, 터치 센서 패널을 컨트롤러에 연결하기 위해 많은 와이어 번들이 요구될 수 있다. 따라서, 요구되는 연결의 수를 감소시키는 것이 바람직할 수 있고, 이는 터치 센서 패널의 엣지 주변의 공간을 자유롭게 할 수 있고 컨트롤러 연결 및 구성을 단순화할 수 있다. 본 명세서에 설명된 일부 실시예들은 이하에서 설명되는 바와 같이, 요구되는 입력 및 출력 연결의 수를 감소시킬 수 있는 입력 신호 주파수 멀티플렉싱으로 간주될 수 있는 것을 사용한다.
도 3은 일 실시예에 따른 용량성 터치 센서 디바이스에 사용될 수 있는 회로(300) 디자인의 개략도이다. 회로(300)는 단일 가변(tunable) RF 신호 발생기(301)에 병렬로 연결된 복수의 공진 회로(302a, 302b, 302c, 302d, 302e, 302f, 302g, 302h, 302i 및 302j)를 포함한다. 고정 레지스터(303)는 가변 RF 신호 발생기(301) 및 공진 회로들(302a 내지 302j) 사이에 직렬로 연결된다. 각각의 공진 회로(302a 내지 302j)는 RF 신호 발생기(301)(레지스터(303)를 통해) 및 접지부(308) 사이의 각각의 커패시터(306a 내지 306j)에 직렬로 연결된 각각의 인덕터(304a 내지 304j)를 포함한다. 도 3은 또한 모든 공진 회로들(302a 내지 302j)가 연결된 회로(300)의 출력 포인트(310)를 도시한다.
각 공진 회로(302a 내지 302j)의 커패시터(306a 내지 306j)는 접지부에 연결된다. 각각의 공진 회로(302a 내지 302j)는 공진 회로들(302a 내지 302j)의 세트 내에서 고유한 공진 주파수를 갖는다. 이 예에서, 인덕턴스 값은 모든 인덕터들(304a 내지 304j)에 대해 동일하지만, 커패시터들(306a 내지 306j)은 각각: 제1 커패시터(306a)는 220pF; 제2 커패시터(306b)는 180pF; 제3 커패시터(306c)는 150pF; 제4 커패시터(306d)는 120pF; 제5 커패시터(306e)는 100pF; 제6 커패시터(82f)는 180pF; 제7 커패시터(306g)는 68pF; 제8 커패시터(306h)는 58pF; 제9 커패시터(306i)는 47pF; 및 제10 커패시터(306j)는 39pF와 같이 상이한 커패시턴스를 갖는다. 가변 커패시턴스는 공진 회로(302a 내지 302j)에 고유한 공진 주파수를 제공한다. 다른 실시예에서, 각 공진 회로의 인덕턴스(커패시턴스에 추가 또는 대신에)는 고유한 공진 주파수를 제공하도록 가변될 수 있다.
가변 RF 신호 발생기(301)는 각각의 공진 회로들(302a 내지 302j)을 자극하기 위한 신호 출력을 선택적으로 생성하도록 가변될 수 있다. 신호 출력은 이 예에서 순차적으로 고유한 공진 주파수에서 또는 근사치에서 각각 생성된 RF 신호이다. 본 명세서에서 "공진 주파수에서(at a resonant frequency)"에 대한 언급은 그 주파수와 정확히 일치하는 것보다 오히려 근사치의 신호를 포함한다는 것을 이해하여야 한다. 보다 명확하게 하기 위해, 본 명세서의 목적 상, 신호는 주어진 터치 센서 채널에 할당된 대역폭 내에 있다면 공진 주파수"에서(at)"로 간주될 수 있다. 일부 실시예에서, 공진 회로를 순차적으로 여기시키기 위해 생성된 신호는 정확한 공진 주파수로부터 일정량만큼 의도적으로 오프셋될 수 있다.
공진 회로들(302a 내지 302j) 중 하나의 주어진 공진 주파수에서(또는 근사치에서) 입력 신호에 대해, 공진 주파수를 갖는 공진 회로(302a 내지 302j)만이 상당한 전압 강하를 겪을 수 있으며, 나머지 공진 회로들(302a 내지 302j)는 높은 입력 임피던스를 갖는 것처럼 보일 수 있다. 터치에 의해 공진 회로들(302a 내지 302j) 중 하나의 커패시턴스가 변화하면, 공진 주파수 또한 변화할 것이다. 예를 들어 제1 고유 공진 주파수를 갖는 제1 공진 회로(302a)를 취한다. 터치 이벤트는 도 3의 가변 커패시턴스(312)에 의해 표현된다. 제1 공진 회로(302a) 상의 터치 이벤트의 경우, 제1 공진 회로(302a)에 대한 실제 공진 주파수는 결합된 커패시턴스(312 및 306a)로 인해 변화한다. 따라서, 신호 발생기가 제1 공진 회로(302a)에 대한 제1 고유 공진 주파수로 가변되면, 측정된 응답은 터치가 있을 때 변화(dB 증가)할 것이다. 모든 공진 회로들(302a 내지 302j)에 대한 고유 공진 주파수들을 통해 가변 RF 신호 발생기(301)를 순차적으로 가변함으로써, 각 회로는 터치에 의해 커패시턴스 변화를 검출하도록 순차적으로 스캔될 수 있다. 가변 RF 신호 발생기(301)는 생성된 신호의 주파수를 변경하는 하나 이상의 가변 요소를 갖는 단일 신호 발생기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 신호 발생기는 상이한 주파수를 위해 다수의 신호 발생 소스가 존재하고, 어느 신호 발생 소스가 실제로 주어진 시간에 출력을 제공하는지를 제어할 수 있다는 점에서 가변될 수 있다.
도 4 내지 6은 전극의 배치를 포함하여, 상기의 컨셉이 어떻게 구현될 수 있는지의 일 예시를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 도 3의 회로(300)와 유사한 용량성 터치 회로(400)의 개략도이다. 도 4의 용량성 터치 회로(400)는 레지스터(R)를 통해 RF 신호 입력부(404) 및 접지부(406)에 집합적으로 연결된 복수의 공진 회로들(402a 내지 402j)를 포함한다. RF 신호 입력부(404)는 신호 발생기(미도시)로부터 출력될 수 있다. 10개의 공진 회로들(402a 내지 402j)이 도 4에 도시되나, 실제 공진 회로의 수는 다른 실시예에서는 변할 것이다. 용량성 터치 회로(400)는 또한 각각의 공진 회로들(402a 내지 402j)에 연결된 회로 출력 연결부(408)를 포함한다. 공진 회로들(402a 내지 402j)은 RF 신호 입력부(404)(레지스터(R)를 통해)에 병렬로 연결된다. 회로 출력 연결부(408) 및 RF 신호 입력부(404)는 레지스터(R)의 대향 단자에 연결된다.
제1 공진 회로(402a)는 인덕터(L1), 커패시터(C1), 제1 ITO 스트립(410a) 및 제2 ITO 스트립(412a)을 포함한다. 제1 및 제2 ITO 스트립(410a 및 412a)은 한 쌍을 형성하고 서로 평행하게 연장된다. ITO 스트립은 투명 유전체 기판 층(미도시) 상에 증착된다. 제1 및 제2 ITO 스트립은 효과적으로 커패시터를 형성한다. 커패시터(C1)는 제1 및 제2 ITO 스트립(410a 및 412a) 사이에 연결되고, 따라서 제1 및 제2 평행 및 이격된 ITO 스트립(401a 및 412a)에 병렬로 연결된다. 한 쌍의 ITO 스트립(410a 및 412a)의 커패시턴스는 매우 낮고, 커패시터(C1) 및 한 쌍의 스트립(410a 및 412a)은 전형적으로 터치 손가락에 의해 생성된 커패시턴스보다 몇 배 더 큰 총 커패시턴스를 제공할 수 있다. 그러나, 실시예들은 이러한 배열에 제한되지 않는다.
실시예들은 전극을 위한 ITO로 제한되지 않으며, 다른 도전성(가능하게는 투명 또는 반투명) 물질이 사용될 수 있다. 전극은 화학 공정을 사용하여 침착되고, 인쇄될 수 있거나, 또는 기판 층 상에 인쇄될 수 있다. 전형적인 ITO 스트립은 대략 100옴/스퀘어(Ohms/square)의 저항을 가질 수 있다. 전극 스트립의 상대적으로 낮은 저항은 RF 신호를 감소시키는데 바람직할 수 있다. 미세한 금속 메쉬에 의해 형성된 전극은 종래의 ITO 스트립보다 낮은 저항을 제공할 수 있으며, 따라서 더 큰 터치 패널에 보다 적합할 수 있다. 실시예들은 임의의 특정 유형의 전극으로 제한되지 않는다. 전극의 형상은 변할 수 있으며, 전극이 반드시 스트립일 필요는 없다. 예를 들어, 일부 실시예는 스트립이 아닌 직사각형 또는 원형과 같은 하나 이상의 다른 형상의 전극을 포함할 수 있다.
인덕터(L1)는 RF 신호 입력부(404)(레지스터(408)를 통해) 및 제1 ITO 스트립(410a) 사이에 연결된다. 제2 ITO 스트립(412a)은 접지부(커패시터(C1)뿐만 아니라)에 연결된다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 공진 회로의 인덕터(L1)는 병렬인 제1 및 제2 ITO 스트립(410a 및 412a)에 의해 형성된 커패시터(C1) 및 유효 커패시터와 직렬이다. 나머지 공진 회로들(402b 내지 402j)은 각각의 터치 민감성 "채널(channel)(414b 내지 414j)"을 형성하는 것과 함께, 각 커패시터(C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, 10), 인덕터(L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9 및 L10), 제1 ITO 스트립(410b, 410c, 410d, 410e, 410f, 410g, 410h, 410i, 410j) 및 제2 ITO 스트립(412b, 412c, 412d, 412e, 412f, 412g, 412h, 412i, 412j)과 유사하게 배치된다.
이들 공진 회로(402a 내지 402j)의 인덕터(L1 내지 L10) 및 커패시터(C1 내지 C10)는 각각의 공진 회로가 다른 주파수로 공진하는 고유 공진 주파수의 세트를 제공하도록 선택된다. 공진 주파수는 공진 회로(402a 내지 402j) 내에서 고유하다. 그러나, 다수의 세트의 공진 회로를 포함하는 실시예에서, 2개 이상의 세트의 공진 주파수가 중첩될 수 있다. 고유 주파수의 세트는 RF 신호 입력부(404)의 허용 가능한 가변 범위 및 대역폭에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 특정 환경에서, 허용 RF 주파수 동작 대역폭은 제한되거나 규정, 기타 장비 등으로 제한될 수 있다. 채널에 대한 인접한 공진 주파수 사이의 확산은 채널 사이의 명확한 구분을 가능하게 하기에 충분히 크게 선택될 수 있지만, 실제 확산은 다른 실시예들에서 변할 수 있다.
커패시터(C1 내지 C10)는 집중 회로 요소이거나, 다층 터치 패널 구조의 일부로 제조될 수도 있다. 예를 들어, 커패시터(C1 내지 C10)는 칩 커패시터일 수 있거나, 기판 층 상에 하나 이상의 도전성 및 유전성 물질의 추가 층을 증착시킴으로써 형성될 수 있다. 유리 또는 임의의 유전체 기판 상에 표면 실장 칩 커패시터를 솔더(solder)하는 것이 전형적으로 실용적이지 않을 수 있기 때문에, 다층 구조가 바람직할 수 있다. 인덕터(L1 내지 L10)는 집중 회로 요소이거나, 다층 터치 패널 구조의 일부로 제조될 수도 있다.
이하에서 상세히 설명될 바와 같이, 특정 채널(414a 내지 414j) 상의 터치를 구별하는 것이 가능할 수 있다. 터치 민감성 채널(414a 내지 414j)은 기판 층 상에 분포되어 1차원 터치 센서 시스템을 형성할 수 있다. 예를 들어, 채널(414a 내지 414j)의 전극(410a 내지 410j 및 412a 내지 412j)은 실질적으로 기판을 가로질러 연장되어 터치 민감성 패널을 형성할 수 있다.
도 5a는 채널(414a 내지 414j) 중 어느 것도 터치되지 않을 때 도 4에 도시된 용량성 터치 회로(400)의 시뮬레이션된 주파수 응답의 그래프(500)를 도시한다. 시뮬레이션은 SpiceTM에서 수행되었다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 회로는 10개의 별도의 골짜기(valley) 또는 반응 데시벨 레벨에서 떨어지는 것에 의해 표시되는 10개의 공진 주파수를 포함한다. 도 5b는 제6 채널(414f)(도 4에 도시)이 터치될 때 도 4에 도시된 용량성 터치 회로(400)의 시뮬레이션된 주파수 응답의 그래프를 도시한다. 도시된 바와 같이, 여섯번째 공진 주파수(552)(도 5a에 또한 도시)는 채널의 커패시턴스가 10pF만큼 증가하기 때문에 약 8.57MHz에서 약 8.11MHz로 시프트되었다. 인가된 RF 입력이 8.57MHz로 가변된 경우, 상응하는 ITO 스트립의 쌍을 터치함으로써, 측정된 용량성 터치 회로(400)의 응답 신호 진폭이 도 5b에 도시된 ㅿdB(이 예에서는 약 15dB) 양을 변화시킬 것이다. 응답 레벨의 변화는, 검출될 때, 제6 채널(414f)에 대한 터치 이벤트로서 취급된다. 응답의 크기는 채널이 터치되는 정도를 나타낼 수 있다.
도 6은 일부 실시예에 따른 용량성 터치 센서용 컨트롤러(600)의 블록도이다. 컨트롤러(600)는 도 4에 도시된 용량성 터치 센서 회로(400)뿐만 아니라, 다양한 디바이스 내의 다른 용량성 터치 회로를 제어하는데 사용될 수 있다. 컨트롤러는 컨트롤러 출력부(631)에 연결된 가변 RF 신호 발생기(630), 컨트롤러 입력부(633)에 연결된 검출기(632), 프로세서(634) 및 메모리(636)를 포함한다. 프로세서(634) 및 메모리(636)는 함께 컨트롤러(600)에 대한 제어 회로로서 동작한다. 메모리(636)는 프로세서(634)에 의해 실행될 때, 프로세서가 여기에 설명된 대로 RF 신호 발생기(630) 및 검출기(632)를 제어하게 하는 프로세서 실행 가능 명령을 저장할 수 있다. 제어 회로는 하드웨어(예를 들어, 마이크로프로세서, 메모리 또는 다른 하드웨어) 및/또는 소프트웨어의 임의의 조합을 포함할 수 있고, 실시예들은 도 6에 도시된 특정 예시에 제한되지 않는다. 가변 RF 신호 발생기(630)의 출력부는 용량성 터치 센서 회로(컨트롤러 출력부(631)의 연결부를 통해)에 입력되어 복수의 공진 회로를 자극할 수 있다. 검출기(632)는 프로세서(634)에 연결된다. 가변 RF 신호 발생기(630)는 프로세서(634)에 연결되고, 이에 의해 제어된다. 검출기(632)는 컨트롤러 입력부(633)를 통해 용량성 터치 센서 회로로부터 응답을 수신하고 측정한다. 메모리(636)는 프로세서(634)에 연결되고, 프로세서(634)가 후술되는 바와 같이 RF 신호 발생기(630) 및 검출기(632)를 제어하게 하는 실행 가능한 명령을 저장한다. 다른 실시예에서, 프로세서(634)는 외부 메모리를 사용하지 않고 RF 신호 발생기(630) 및 검출기(632)를 제어하도록 구성될 수 있다.
도 6에 도시된 컨트롤러(600)는 도 4에 도시된 용량성 터치 회로(400)를 제어하도록 연결될 수 있다. 특히, 컨트롤러 출력부(631)(도 6)는 터치 회로(404)의 RF 신호 입력부(404)(도 4)에 연결될 수 있으며, 컨트롤러 입력부(633)(도 6)는 터치 회로(400)의 회로 출력 연결부(408)(도 4)에 연결될 수 있다. 동작 시, 컨트롤러(600)의 RF 신호 발생기(630)는 채널(414a 내지 414j) 상의 터치 이벤트의 범위를 검출 및 정량화하기 위해 용량성 터치 회로(400)의 모든 채널(414a 내지 414j)의 고유 공진 주파수를 순차적으로 스캔할 수 있다. 채널(414a 내지 414j)은 순차적으로 또는 임의의 순서로 스캔될 수 있다. 하나 이상의 채널(414a 내지 414j)이 공진 상태에 있지 않으면, 멀티-터치 이벤트가 등록된다. 스캔 시퀀스는 반복 시퀀스 또는 호핑 패턴을 따를 수 있다.
스캔 기능을 수행하기 위해, 컨트롤러(600)의 프로세서(634)는 RF 신호 발생기(630)를 제어하여 채널(414a 내지 414j)을 자극하기 위해 고유 공진 주파수 각각에서(또는 근사치에서) RF 신호를 선택적으로 그리고 순차적으로 생성한다. 검출기(632)는 도 4의 회로 출력 연결부(408)에서 컨트롤러(컨트롤러 입력부(633)를 통해)에 의해 수신된 응답을 측정하고 그 측정치를 프로세서에 전달한다. 검출기(632)는 응답을 프로세서(634)로 전송하기 위해 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, ADC)를 포함할 수 있다. 검출기(632) 및/또는 프로세서(634)는 또한 측정된 응답 레벨을 예상된 비-터치 응답 레벨과 비교하기 위한 비교기를 포함한다. 프로세서(634)는 채널 상의 터치 이벤트를 검출하기 위해 측정치를 분석한다. 예를 들어, 특정 공진 주파수에 대한 예상된 진폭 응답으로부터 변화가 있는 경우, 프로세서(634)는 그 공진 주파수에 상응하는 채널(414a 내지 414j)이 접촉되었다고 결정한다. RF 신호 발생기에 의해 생성된 입력은 일정 기간 동안 주어진 선택된 주파수에서 유지될 수 있다. 다수의 커패시턴스 변화가 다수의 채널에서 검출될 때, 마이크로컨트롤러는 다중 터치 이벤트를 등록할 수 있다.
다른 실시예에서, 컨트롤러 회로(가변 신호 발생기 및/또는 검출기를 포함)의 일부 또는 전부는 별도의 컨트롤러에 포함되기 보다는 터치 센서 패널에 직접 집적될 수 있다.
당업자는 공진 회로의 그룹의 각 공진 회로가 상이한 공진 주파수를 갖는 다른 공진 회로 구성도 사용될 수 있음을 알 것이다. 도 2 및 4 내지 6에 도시된 예시적인 회로 구성은 예시로서 제공되며, 실시예들은 이러한 구성에 제한되지 않는다. 상이한 공진 주파수로 제공될 수 있는 임의의 적절한 공진 회로가 사용될 수 있고, 실시예들은 도면에 도시된 LCR 유형의 회로로 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, 응답을 측정하는 것(예를 들어, 도 6의 검출기(632)에 의한)은 용량성 터치 회로로부터 전압의 진폭을 측정함으로써 수행된다.
일부 실시예에서, 응답을 측정하는 것(예를 들어, 도 6의 검출기(632)에 의한)은 용량성 터치 회로로부터 전압의 주파수를 측정함으로써 수행된다.
일부 실시예에서, 개별적으로 그리고 순차적으로 각 채널을 여기시키는 것이 아니라, 2개 이상의 채널이 동시에 여기될 수 있고, 다중 채널의 주파수 응답이 측정될 수 있다. 예를 들어, 다수의 채널 모두는 넓은 주파수 콘텐츠를 사용하여 한 번에(또는 배치(batch)식으로) 여기될 수 있다. 채널 응답을 측정하는 것(예를 들어, 도 6의 검출기(632)에 의한)은 여기의 에너지가 감소함에 따라 결과적인 집단 응답 신호의 주파수 요소 콘텐츠를 측정함으로써 수행될 수 있다. 즉, 검출기 회로는 모든 여기된 채널의 결과적인 집단 응답을 샘플링 및 분석하고, 각 채널의 접촉 여부 및 각 터치의 정도를 결정하기 위해 각 공진의 주파수 및/또는 진폭을 식별할 수 있다.
일부 실시예에서, 채널의 2개의 수직 세트가 2차원 터치 센서(모바일 디바이스 또는 다른 전자 디스플레이 패널용 터치스크린과 같은)를 제공하는데 사용될 수 있다. 시스템은 여전히 채널 여기 및 단일 터치 등록 응답을 위해 단일 RF 소스만을 사용할 수 있다. 양쪽 수직 세트의 각 채널은 RF 소스의 단일 출력 연결부와 검출기의 단일 입력 연결부에 연결하여 양 채널 세트를 스캔할 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 터치 센서 패널(700)의 평면도이다. 터치 센서 패널(700)은 기판 층(702)을 포함한다. 기판 층(702)에는 수평 채널(704) 및 수직 채널(706)이 분산된다. 각각의 수평 채널(704)은 도 4의 채널(414a 내지 414j)과 유사한 방식으로, 한 쌍의 제1 및 제2 수평 전극 스트립(704a 및 704b)에 연결된 각각의 커패시터(710) 및 인덕터(712)를 포함하는 공진 회로이다. 각각의 수직 채널(706)은 도 4의 채널(414a 내지 414j)과 유사한 방식으로, 한 쌍의 제1 및 제2 수직 전극 스트립(706a 및 706b)에 연결된 각각의 커패시터(710) 및 인덕터(712)를 포함하는 공진 회로이다. 도 7에 레지스터(713)가 또한 도시되고, 도 4의 레지스터(R)와 유사하게 배열된다.
도 7의 각 채널(704 및 706)은 고유 공진 주파수(도 4의 용량성 터치 회로(400)와 유사)를 제공하기 위해 커패시턴스 및 인덕턴스 값의 고유 조합을 갖는다. 수평 채널(704) 및 수직 채널(706)은 기판 층(702)의 대향하는 각각의 면 상에 분포된다. 예를 들어, 수직 채널(706)은 상부 면(705) 상에 있을 수 있고, 수평 채널(704)은 하부 면(미도시) 상에 있을 수 있고, 또는 그 반대일 수 있다. 대안적으로, 수평 및 수직 채널(704 및 706)의 세트는 서로 적층된 상이한 기판 층(미도시) 상에 배열될 수 있다. 대안적으로, 수평 및 수직 채널(704 및 706)의 세트는 직접 접촉을 방지하도록 배열된 절연 물질로 동일한 기판 층(미도시) 상에 배열될 수 있다. 하나 이상의 기판 층 상에 터치 민감성 채널의 2차원 어레이를 배열하는 임의의 종래 방법이 사용될 수 있다.
이 예에서 알 수 있는 바와 같이, 수직 채널은 실질적으로 기판 층(702)의 상부(718)로부터 하부(720)까지 연장되는 반면, 수평 채널(704)은 기판 층(702)의 대향 측면 엣지(714 및 716) 사이로 연장한다. 각 채널은 도 4에 도시된 용량성 터치 회로(400)의 채널(414a 내지 414j)과 유사하게 배열된 한 쌍의 전극, 인덕터(712) 및 커패시터(710)를 포함할 수 있다. 수형 및 수직 채널(704 및 706)은 단일 회로 입력 연결부(724)에 집합적으로 연결되고, 또한 이 예에서 단일 회로 출력 연결부(726)에 집합적으로 연결된다. 가변 신호 발생기 및/또는 검출기를 포함하는 컨트롤러(도 6에 도시된 컨트롤러(600)와 같은)는 채널(704 및 706)을 스캔하기 위해 회로 입력 연결부(724) 및 회로 출력 연결부(726)를 통해 기판 층(702)에 연결(예를 들어, 와이어를 사용)되어 채널(704 및 706)에 연결될 수 있다. 터치 센서 패널(700)은 단일 디바이스 하우징(미도시) 내의 컨트롤러와 함께 통합될 수 있다. 예를 들어, 하우징은 태블릿의 다른 부분뿐만 아니라 터치 센서 패널(700)을 보호하기 위한 개스킷 및/또는 다른 밀봉재로 완성된 보호 태블릿 하우징의 형태일 수 있다. 터치 센서 패널(700)은 전형적으로 기판 층(702) 및 채널(704 및 706)을 커버하는 유리 또는 플라스틱과 같은 투명한 보호 층(미도시)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 컨트롤러 회로(가변 신호 발생기 및/또는 검출기를 포함)의 일부 또는 전부는 별도의 컨트롤러에 포함되기보다는 터치 센서 패널(700)에 통합될 수 있다.
각 채널(704 및 706)은 고유 공진 주파수를 갖는다. 따라서, 각각의 채널(704 및 706)을 스캔함으로써(공진 주파수를 통해 순환하고 각 주파수에 가변될 때 응답의 변화를 검출함으로써), 터치는 2차원으로 등록될 수 있다. 채널(704 및 706)의 2차원 배열은 채널 사이에 상호 커패시턴스를 생성할 것이다. 터치 검출 방식을 구성할 때 이를 고려할 수 있다.
도 6에 도시된 컨트롤러(600)와 같은 컨트롤러는, 터치 센서 패널(700)에서 채널(704 및 706)을 선택적으로 여기시키고 터치 이벤트를 검출할 수 있다. 2차원 감지를 위해, 컨트롤러는 적어도 하나의 수평 채널(704) 및 적어도 하나의 수직 채널(706) 상에서 터치 이벤트를 검출할 수 있다.
단일 터치는 여러 채널에 영향을 미치고 다양한 정도로 검출될 수 있다. 예를 들어, 하나의 채널 상의 터치는 인접 채널(들)에서 더 작은 정도까지 검출될 수 있다. 2개의 채널 사이의 터치는 유사한 방식으로 그 2개의 채널에 영향을 미칠 수 있다. 여러 채널에 대한 반응 정도를 측정함으로써, 컨트롤러는 터치 이벤트가 주어진 단일 채널을 직접적으로 지칭하지 않더라도 터치 이벤트의 위치를 추정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 일부 실시예는 공진 회로(도 4의 커패시터(C1 내지 C10)와 같은)에서 커패시터를 생성하기 위해 다층 구조를 사용할 수 있다. 다층 구조를 사용하여 달성될 수 있는 커패시턴스의 연산의 예시가 아래에 제공된다. 터치 센서 패널 제조에 사용되는 일반적인 유전체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 및 다양한 종류의 접착제이다. PET의 유전 상수는 전형적으로 3 내지 3.5의 범위 내에 있으며, 유전체 층(PET와 같은)을 유지하기 위한 가장 적합한 접착 물질은 함께 약 1.5의 유전 상수를 갖는다. PET 필름의 두께는 50μm 내지 250μm 사이에서 변하고, 접착제 층의 두께는 일반적으로 25 내지 150μm 사이이다.
위의 결과는 상호 용량성 터치 센서 패널이 각각 1cm 폭의 ITO 스트립을 갖고, 이들이 직각으로 서로 교차하면, 모든 교차점에서 이 2층 구조의 커패시턴스가 유전체 기판의 종류 및 두께에 의존하여 8.85pF 내지 62pF 사이에 있을 수 있음을 의미한다. 이 커패시턴스는 스트립의 폭을 변화시키거나 터치 센서 패널의 주변부에 영역을 추가함으로써 변할 수 있다. 2개 이상의 층을 사용하면 커패시턴스가 2배, 3배 등이 되기 때문에, 이 추가 작업에 터치 센서 패널의 측면에 약간의 공간이 필요할 수 있다. 자기용량성 터치 센서 패널의 경우, 단일 층의 유전체 기판만이 있을 수 있다. 따라서, 커패시턴스를 증가시키기 위해서는 커패시턴스 면적을 증가시키는 것이 요구될 수 있다. 따라서, 원하는 커패시턴스를 갖는 공진 회로의 전극 및/또는 고정 커패시터 요소는 기판 층 상의 평면 도전체(예를 들어, ITO 또는 금속)를 사용하여 생성될 수 있다.
일부 실시예에서, 인덕터(도 4의 인덕터(L1 내지 L10)와 같은)는 전극 스트립과 유사하게, 유전체 기판 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 평면 나선 인덕터가 일부 실시예에서 사용될 수 있다. 평면 나선 인덕터는 표면 기반 디자인을 위한 칩 또는 코일 인덕터보다 저렴할 수 있다. 각각의 인덕터는 기판 층 상에 적어도 하나의 도전층을 포함할 수 있다. 하나 이상의 도전층은 하나 이상의 나선형 인덕터 코일을 형성할 수 있다.
다중 인덕터는 상호 인덕턴서를 생성한다. 2층 인덕터의 경우, 상호 인덕턴스로 총 인덕턴스 값을 획득하기 위해 커플링 값, Kc에 대해 다음의 2개의 식이 사용될 수 있다.
Lt=L1+L2+2*Kc*(L1+L2)2
두 인덕터 층이 동일한 패턴을 가지면, 식은 단순화된다:
Lt=2L*(1+Kc*C)
실험으로부터, 커플링 계수 Kc는 62mil 두께의 표준 인쇄 회로 기판(PCB)에서 약 0.5 내지 0.7 범위에 있을 수 있다.
도 8a 내지 8d는 기판 상에 증착되거나 인쇄될 수 있는 일부 실시예에 따른 예시적인 평면 인덕터 코일을 도시한다.
도 8a는 사각 나선형을 갖는 인덕터(802)의 평면도이다. 인덕터에는 다른 나선형 유형도 가능하다. 예시적인 나선형 유형은 원형, 타원형, 사각형, 다각(polynomial) 나선형 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 이 예에서 인덕터(802)는 유리 또는 투명 폴리에스테르 층 상에 은 잉크 또는 금속 메쉬를 증착함으로써 생성된다. 인덕터(802)는 10mm 외경(DOUT1)을 갖는 단일 층 인덕터이고, 125μm 트레이스 간격(S1)만큼 이격되어 있고 15번 권회(turn)하는, 125μm 폭(W1)을 갖는 트레이스이다. 도 8a에 도시된 내경(DIN1)은 2.75mm이다. 이 인덕터는 예를 들어 임의의 특정 인덕턴스에 제한되지 않더라도, 대략 1.64mH 인덕턴스를 가질 수 있다. 내경(DIN)은 삽입될 수 있는 강자성 코어(미도시)를 위한 공간을 제공한다.
도 8a에 도시된 것과 유사한 레이아웃을 사용하는 각각의 층을 갖는 2층 구조에 대해, 커플링 계수 Kc는 62mil 두께의 PCB를 갖는 실험에 대해 대략 0.5인 것으로 밝혀졌다. 그러나, 더 얇은 PCB의 경우 커플링 계수 Kc가 더 높을 수 있다. Kc=0.5라고 가정하면, 2층 구조의 총 인덕턴스는 약 2*1.64uH*(1+0.5) = 4.92μH가 될 수 있다. 4층 인덕터는 14.76μH의 값을 가질 수 있으며, 8층 인덕터는 44.28μH를 가질 수 있다. 인덕터의 중심에 있는 강자성 코어는 인덕턴스 값을 더욱 증가시킬 수 있다.
인덕터의 코일의 총 저항은 매우 중요할 수 있다. 단일 층 플랫 인덕터의 총 길이가 연산될 수 있다. 도 8a의 인덕터(802)의 레이아웃을 사용하면, 추정된 길이는 단일 층 인덕터에 대해 약 60cm가 될 것이다. 인덕터(802)가 순수한 은의 저항률의 약 2배의 저항률을 가지고, 2*10- 6Ohms/cm와 같은 은 잉크로부터 인쇄되는 경우, 단일 층 인덕터(802)의 총 DC 저항은 약 3.2옴이 될 수 있다. 동일한 레이아웃을 사용하는 2층 또는 양면 인덕터는 6.4옴의 DC 저항을 가질 수 있다. 4층 또는 4면 인덕터는 약 12.8옴일 수 있다. 8층 또는 8면 인덕터는 약 25.4옴일 수 있다.
코일의 직렬 저항은 LCR 정성 요소(quality factor)(Q)에 영향을 미친다. 정성 요소(Q)는 식 Q=1/R*SQRT(L/C)로 연산될 수 있고, 여기서 R은 직렬 저항이고, L은 인덕턴스이며, C는 커패시턴스이다. 회로가 적절히 공진하기 위해서는 정성 요소(Q)가 적어도 10일 필요가 있다. 더 높은 Q 요소는 또한 주파수 응답 곡선의 더 좋은 주파수 분해능(채널 분리)을 제공하여, 채널의 공진 주파수가 더 적은 전체 주파수 대역을 차지하면서 서로 가깝게 배치될 수 있다. Q 요소를 증가시키기 위해, 직렬 저항을 낮추고 및/또는 인덕턴스를 올릴 필요가 있다. 커패시턴스 값이 약 10pF일 수 있는 손가락 터치와 동일한 크기의 순서로 유지되어야 할 수 있기 때문에 Q 요소를 증가시키기 위해 커패시턴스를 변경하는 것은 덜 실용적일 수 있다.
도 8b는 6각 나선 형상을 갖는 인덕터(804)의 평면도이다. 도 8b에 도시된 DOUT2, DIN2, W2 및 S2의 값을 원하는 인덕턴스에 의존하여 도 8a에 도시된 DOUT1, DIN1, W1 및 S1과 동일하거나 상이할 수 있다.
도 8c는 8각 나선 형상을 갖는 인덕터(806)의 평면도이다. 도 8b에 도시된 DOUT3, DIN3, W3 및 S3의 값은 원하는 인덕턴스에 의존하여 도 8a에 도시된 DOUT1, DIN1, W1 및 S1과 동일하거나 상이할 수 있다.
도 8d는 원형 나선 형상을 갖는 인덕터(808)의 평면도이다. 도 8b에 도시된 DOUT4, DIN4, W4 및 S4의 값은 원하는 인덕턴스에 의존하여 도 8a에 도시된 DOUT1, DIN1, W1 및 S1과 동일하거나 상이할 수 있다. 도 8a 내지 8d의 예시적인 인덕터의 인덕턴스는 인덕터 코일의 기하학적 구조뿐만 아니라 사용된 정확한 물질(기판 및 도전체)에 의존한다. 인덕턴스는 특정 치수 및 물질에 따라, 예를 들어, 1μH 내지 100μH의 범위일 수 있다.
권회수를 포함하여, 도 8a 내지 8d의 인덕터(802, 804, 806 및 808)의 치수를 변화시킴으로써, 원하는 대로 다양한 인덕턴스가 제공될 수 있다. 예를 들어, 이러한 디자인을 이용하여, 용량성 터치 회로(도 4에 도시된 회로(400)와 같은)에서 다수의 고유 공진 주파수를 달성하기 위해 인덕턴스의 변화가 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 치수에서 약간의 변화를 갖는 각각의 인덕터와 함께 1차원 또는 2차원 감지를 위해, PCB 상에 복수의 유사한 인덕터가 배열될 수 있다.
은 잉크 또는 유전체 필름으로 인쇄된 도전체의 여러 층으로 만들어진 플랫 인덕터는 자체의 커패시턴스를 갖는다. 인덕터의 이 커패시턴스는 공진 회로의 커패시턴스 부분으로서 사용될 수 있어, 추가의 외부 커패시터가 필요하지 않다. 인덕터 코일의 권회수가 변화하면, 인덕턴스와 자기-커패시턴스가 모두 변화하여, 공진 회로의 공진 주파수가 또한 변화하게 된다. 따라서, 상이한 채널의 인덕터에 대해 상이한 수의 권회수 및/또는 기하학적 변형을 사용함으로써, 채널에 대한 상이한 공진 주파수가 달성될 수 있다.
도 9는 예시적인 용량성 터치 센서 회로(900)의 레이아웃을 도시한다. 용량성 터치 센서 회로(900)는 구리-온-PCB(copper-on-PCB) 회로로서 제조될 수 있다. 용량성 터치 센서 회로(900)는 도 4의 채널(414a 내지 414j)과 유사한 10개의 개별의 채널(904a 내지 904j)을 형성하는 10개의 공진 회로(902a 내지 902j)를 포함한다. 채널의 수는 다른 실시예들에서 변할 수 있다. 각각의 공진 회로(902a 내지 902j)는 PCB 상에 증착된 각각의 평면 인덕터(906a 내지 906j) 및 각각의 칩 커패시터(908a 내지 908j)를 포함한다. 채널(904a 내지 904j), 인덕터(906a 내지 906j) 및 커패시터(908a 내지 908j)는 도 4에 도시된 용량성 터치 센서 회로(400)와 유사하게 연결된다.
각각의 평면 인덕터(906a 내지 906j)는 도 8a에 도시된 인덕터(802)와 유사한 정사각형 나선 구조이지만, 더 많은 권회를 갖는다. 평면 인덕터(906a 내지 906j)는 모두 동일한 치수 및 인덕턴스를 갖는다. 이 예시의 고유 공진 주파수는 커패시터(908a 내지 908j)의 가변 커패시턴스의 커패시턴스를 변화시킴으로써 제공된다.
도 10은 제1 채널(904a), 제1 인덕터(906a) 및 제1 커패시터(908a)를 포함하는 도 9의 터치 회로(900)의 제1 단일 공진 회로(902a)의 레이아웃의 확대도이다. 접지 연결부(910a) 및 회로 입력 연결부(912a)는 또한 도 10에서 볼 수 있다. 나머지 공진 회로(902b 내지 902j)(도 9에 도시)는 유사하게 연결된다.
도 9를 다시 참조하면, 단일 디지트 메가헤르츠 범위에서 동작 주파수 범위를 얻기 위해, 인덕터(906a 내지 906j)의 값은 단일 디지트 마이크로헨리 범위 내에 있어야 한다. 제조된 실험용 터치 패널 회로에서 인덕터(906a 내지 906j)는 사각 2층 인덕터로서 제조되었다. 인덕터(906a 내지 906j) 각각은 대략 13x13mm의 치수, 0.2mm의 이격 간격을 갖는 0.2mm의 도전성 트레이스 폭 및 14 권회를 갖는다. 인덕턴스의 측정 값은 약 3.9μH로 공진 주파수 연산 및 측정에 의해 확인되었다. 커패시터(908a 내지 908j)는 표준 0603 크기의 세라믹 커패시터이지만, 다른 실시예들에서 사용되는 특정 커패시터는 변할 수 있다.
제조된 인덕터(906a 내지 906j)는 다음의 대략적인 결과(인덕터 당)를 보여준다: 단일 측 인덕턴스는 1.13μH이고; 총 인덕턴스는 3.90μH이며, 상호 자기 커플링은 0.72이고; 인덕터 직렬 저항은 2.75옴이며; 그리고 커패시터 패드의 파라시틱 커패시턴스는 7.4pF와 8.1pF 사이이다. 평면 코일 인덕터의 크기를 줄이기 위해 다층 구조가 사용될 수 있다. 층 수가 2배가 되면, 층 간 상호 인덕턴스가 기여하기 때문에 인덕턴스가 거의 3배가 될 수 있다.
코일 내부에 페라이트 코어(ferrite core)를 삽입함으로써, 인덕턴스 값을 증가시키거나 동일한 값을 유지하여 크기를 줄일 수 있다. 이러한 페라이트 로드를 포함하면 일부 실험을 기초로, 공진 주파수가 증가할 수 있다.
도 11은 도 9의 용량성 터치 회로(900)에 대해 획득된 주파수 응답의 그래프(1100)이다. 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 주파수 응답은 10개의 채널에 대해 서로 상이한 공진 주파수를 나타내는 10개의 개별 골짜기를 도시한다.
전술한 예시가 채널 당 2개의 전극 스트립을 포함하고, 각 채널의 하나의 전극 스트립이 접지부에 연결되어 있지만, 다른 실시예들에서는 채널의 일부로서 접지부에 연결된 전극을 포함하지 않을 수 있다. 오히려, 일부 실시예에서는 단일 전극을 포함하는 채널을 이용할 수 있고, 접지부에 연결된 제2 전극을 생략할 수 있다.
정부 규정 및 물리적 제한은 사용 가능할 수 있는 공진 주파수의 수 및 확산을 제한하는 터치스크린 디바이스(예를 들어, RF 터치스크린)에서 사용 가능한 총 대역폭을 제한한다. 이러한 이유 또는 다른 이유로, 터치 센서 디바이스에 사용되는 공진 주파수의 수를 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 터치 센서 디바이스는 2개 이상의 공진 회로(2개 이상의 채널의 세트를 형성하는)를 포함할 수 있다. 특히, 터치 센서 디바이스는 전술한 제1 복수의 또는 세트의 공진 회로뿐만 아니라, 하나 이상의 추가의 복수 또는 공진 회로의 세트를 포함할 수 있다. 공진 회로 세트의 각각은 기판 층 상에 분포된 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 세트는 수평 채널을 형성할 수 있고, 제2 세트는 수직 채널을 형성할 수 있다. 대안적으로, 채널(공진 회로)의 상이한 세트는 패널의 상이한 영역에 대한 커버리지(coverage)를 제공할 수 있다. 공진 회로의 각 세트는 각각의 세트 내에서 고유한 상응하는 공진 주파수의 세트를 가질 수 있다.
공진 회로의 각 세트는 별도의 입력 연결부(예를 들어, 신호 발생기를 갖는 컨트롤러에 연결된)를 포함할 수 있다. 단일 가변 신호 발생기로부터의 출력은 공진 회로의 세트를 선택적으로 여기시키기 위해 공진 회로의 세트에 대한 입력부 사이에서 스위칭될 수 있다. 예를 들어, 스위칭 회로는 공진 회로의 세트를 선택적으로 구동하기 위해 가변 신호 발생기에 연결될 수 있다. 2개 이상의 공진 회로는 하나 이상의 공통(즉, 동일하거나 실질적으로 유사한) 공진 주파수를 포함할 수 있다. 따라서, 2개 이상의 공진 회로의 세트에 대한 공진 주파수는 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 따라서, 단일 가변 신호 발생기로부터의 신호는 적어도 일부 공통 공진 주파수를 갖는 다수의 세트의 공진 회로를 여기 및 스캔하는데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 터치 회로 디바이스에 사용되는 공진 주파수의 총 수는 공진 회로의 총 수보다 적을 수 있지만, 스캔을 위해 공진 회로(즉, 채널)에 연결하는데 필요한 연결(예를 들어, 와이어)의 수는 종래의 터치 센서 디바이스와 비교하여 여전히 감소될 수 있다. 대안적으로, 2개 이상의 가변 신호 발생기는 2개 이상의 각각의 공진 회로 세트를 여기시키기 위해 개별적으로 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 2개 이상의 신호 발생기가 별도의 공진 회로를 여기시키기 위해 사용될 수 있다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 용량성 터치 센서 패널(1200)(패널 형태의)에 대한 레이아웃의 평면도이다. 용량성 터치 패널은 기판 상에 인쇄, 증착 또는 에칭된 아래에 설명된 도전체 요소를 포함한다. 다른 기판(투명 기판과 같은)이 또한 사용될 수 있지만, 이 예시에서 기판은 PCB이고, 상부 PCB 층(1202) 및 상부 PCB 층을 언더레이(underlay)하는 하부 PCB 층을 포함한다. 터치 센서 패널(1200)은 단일 평면 패턴이다.
이 실시예의 용량성 터치 센서 패널(1200)은 수평 채널(1204) 및 수직 채널(1206)을 포함한다. 이 실시예에서, 수직 및 수평 채널(1206) 각각은 도 4의 공진 회로(402a 내지 402j)와 유사한 공진 회로의 일부로서 배열되지만, 전극은 물리적인 접지부에 직접 연결되지 않는다. 대신, 각각의 채널(1204 및 1206)은 아래에서 논의되는 바와 같이 다이아몬드 패턴을 갖는 단일 전극(1212 또는 1214)을 포함한다. 이 용량성 터치 센서 패널(1200)에서, 인간 손가락(예를 들어)은 접지부(사용자에 의해 어느 것이든 터치되는 것을 통해)에 대한 가상 경로로서 작용한다.
용량성 터치 센서 패널(1200)은 상부 PCB 층(1202) 및 하부 PCB 층 상의 구리(또는 다른 도전체)를 사용하여 제조될 수 있다. 이 실시예에서 수직 채널(1206)의 전극(1214)은 하부 PCB 층의 상부 표면(도 12에서는 보이지 않음) 상에 형성된다. 전극(1214)을 포함하는 수직 채널(1206)의 도전체 부분은 설명의 목적으로 도 12에 실선으로 도시되나, 일반적으로 상부 PCB 층(1202)을 통해 보이지는 않는다. 수평 채널(1204)의 전극(1212)은 상부 PCB 층(1202)의 하부 표면(도 12에서는 보이지 않음) 상에 형성되고, 따라서 수직 채널(1206)의 전극(1214)과 대면한다. 전극(1212)을 포함하는 수평 채널(1204)의 도전체 부분은 설명의 목적으로 도 12에 흰 아웃라인으로 도시되나, 일반적으로 상부 PCB 층(1202)을 통해 보이지는 않는다. 수직 채널(1206) 및 수평 채널(1204) 사이의 접촉을 방지하기 위해, 수평 및 수직 채널(1204 및 1206) 사이에 절연 층(솔더 마스크와 같은)이 제공된다. 다른 실시예에서, 단일 기판 층(예를 들어, PCB 또는 투명 기판)이 기판 층의 일면 상의 수평 채널 및 대향면 상의 수평 채널과 함께 사용될 수 있다. 실시예들은 채널 및/또는 기판 층의 다수의 층의 임의의 특정 배열로 제한되지 않는다.
각각의 수평 채널(1204) 및 각각의 수직 채널(1206)은 집중형(lumped) 커패시터(1208 또는 1218) 및 집중형 인덕터(1209 또는 1219)(평면 인덕터 및/또는 커패시터에 대한 PCB 트레이스와는 대조적으로)의 각각의 쌍을 포함한다. 수평 채널(1204)에 대한 집중형 커패시터(1208)는 도 12의 제1 레전드(legend) 섹션(1230)에 도시된 각각의 수직으로 배열된 커패시터 아이콘(1208)에 의해 각각 표시된다. 수평 채널(1204)에 대한 집중형 인덕터(1209)는 제1 레전드 섹션(1230)에 도시된 각각의 수평으로 배열된 인덕터 아이콘(1209)에 의해 각각 표시된다. 수직 채널(1206)에 대한 집중형 커패시터(1218)는 도 10의 제2 레전드 섹션(1232)에 도시된 각각의 수평으로 배열된 커패시터 아이콘(1218)에 의해 각각 표시된다. 수평 채널(1204)에 대한 집중형 인덕터(1219)는 제2 레전드 섹션(1232)에 도시된 각각의 수직으로 배열된 인덕터 아이콘(1219)에 의해 표시된다.
수평 채널(1204)은 제1 입력/출력 연결부(1240)에 집합적으로 연결되고, 접지부(1242)(제1 입력/출력 연결부(1240) 및 접지부(1242) 사이에 직렬로 연결된 상응하는 커패시터(1208) 및 인덕터(1209)를 갖는 각각의 수평 채널(1204)을 갖는)에 집합적으로 연결된다. 수직 채널(1206)은 제2 입력/출력 연결부(1244)에 집합적으로 연결되고, 또한 접지부(1242)(제2 입력/출력 연결부(1244) 및 접지부(1242) 사이에 직렬로 연결된 상응하는 커패시터(1218) 및 인덕터(1219)를 갖는 각각의 수평 채널(1206)을 갖는)에 집합적으로 연결된다.
수평 채널(1204) 각각은 상이한 각각의 공진 주파수를 갖는다. 수직 채널(1206) 각각은 상이한 각각의 공진 주파수를 갖는다. 수평 채널(1204)에 대한 공진 주파수 및 수직 채널(1206)에 대한 공진 주파수는 이 실시예에서 부분적으로 중첩된다. 특히, 용량성 터치 센서 패널(1200)은 12개의 수평 채널(1204) 및 16개의 수직 채널(1206)을 포함한다. 각각의 수평 채널(1204)에 대해, 각각의 커패시터(1208) 및 인덕터(1209) 쌍은 다른 수평 채널과는 상이한 각 채널(1204 및 1206)에 대한 공진 주파수를 제공하기 위해 커패시턴스 및 인덕턴스의 상이한 조합이다. 수직 채널(1206)은 유사하게 각각이 다른 수직 채널과 상이한 커패시터(1218) 및 인덕터(1219)에 의해 제공되는 각각의 공진 주파수를 갖는다. 수평 채널(1204)에 대한 12개의 공진 주파수는 수직 채널(1206)에 대해 반복되고, 수직 채널(1206)은 4개의 추가 주파수(총 16개에 대해)를 포함한다. 그러나, 고유 주파수의 수는 다양할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 주파수의 수 및/또는 확산은 디바이스 및/또는 정부 규정의 필요에 따라 사용될 수 있다.
커패시터(1208 및 1218) 및 인덕터(1209 및 1219)는 모두 상부 PCB 층(1202)의 상부 표면(1222) 상에 배치될 수 있고, 상부 PCB 층(1202) 및 하부 PCB 층(미도시)를 통해 전극(1212 및 1214)에 연결되고, 이는 각각의 제1 및 제2 입력/출력 연결부(1240 및 1244) 및 접지부(1242)의 필요에 따른다. 다른 배열도 가능하다. 도 12에 도시된 레이아웃으로 회로 요소를 함께 연결하는 임의의 적절한 배열이 사용될 수 있다.
용량성 터치 센서 패널(1200) 상의 터치 이벤트는 적어도 하나의 수평 채널(1204) 및 적어도 하나의 수직 채널(1206)에 대한 커패시턴스의 변화를 등록할 수 있고, 이에 의해 2차원에서 터치 이벤트의 위치를 결정할 수 있게 한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 수직 및 수평 채널(1204 및 1206) 각각은 그 길이를 따라 여러 개의 연속적인 다이아몬드 형상(1215)을 각각 형성하는 단일 연장 전극 스트립(1212 또는 1214)을 포함한다. 이 다이아몬드 형상(1215)은 중첩되지 않는다. 오히려, 수평 채널(1204)은 인접한 다이아몬드 형상(1215) 사이의 전극(1212 및 1214)의 좁은 부분(1252)에서 수직 채널(1206)과 교차(그러나 접촉하지 않음)한다.
전극(1212 및 1214)은 접지면에 직접 연결되지 않고, 커패시터(1208 및 1218) 및 인덕터(1209 및 1219)는 접지면 상에서 중첩되지 않는다. 그러므로, 전극(1212 및 1214)은 상부 PCB(1202) 층 및 하부 PCB 층(미도시) 위로 "호버(hover)"(전기적 전압 감지로)할 것이다. 수평 및 수직 채널(1204 및 1206)은 접지 연결부(1242)를 통해 물리적 접지부에 연결된다. 손가락의 터치는 신체를 통한 가상의 접지를 제공한다. 따라서, 인간 손가락이 터치 센서 패널(1200)에 적용될 때, 측정된 진폭 응답은 접지면이 존재하지 않더라도, 커패시턴스의 변화로 인해 증가할 것이다. 실험 세팅에서, 전술한 레이아웃은 터치 이벤트로부터 5 내지 6%의 응답 진폭 변화를 제공했다.
도 13은 도 12에 도시된 터치 센서 패널(1200)을 제어하도록 연결될 수 있는 컨트롤러(1300)의 블록도이다. 컨트롤러(1300)는 프로세서(1302) 및 메모리(1304)를 포함하는 제어 회로를 포함한다. 전술한 바와 같이, 다른 제어 회로 배열이 또한 사용될 수 있다. 컨트롤러(1300)는 가변 RF 신호 발생기(1306), 검출기(1308) 및 스위치(1310)를 더 포함한다. 메모리(1304)는 프로세서(1302)가 후술하는 기능을 수행하기 위한 컴퓨터 실행 가능 코드를 저장한다. 다른 실시예에서, 메모리(1304)는 도 13에 도시된 바와 같이 프로세서(1302)의 외부가 아닌 프로세서(1302) 일부로서 통합될 수 있다. 프로세서(1302)는 또한 가변 RF 신호 발생기(1306), 검출기(1308) 및 스위치(1310)와 통신하도록 연결된다. 통신은 검출기(1308)로부터의 데이터 출력을 입력으로서 수신할뿐만 아니라, 가변 RF 신호 발생기(1306), 검출기(1308) 및 스위치(1310)에 제어 신호를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
컨트롤러(1300)의 제1 출력 단자(1312)는 도 12의 터치 센서 패널(1200)의 수평 채널(1204)에 대한 제1 입력/출력 연결부(1240)에 연결될 수 있어 수평 채널(1204)을 여기시킨다. 컨트롤러(1300)의 제2 출력 단자(1314)는 도 12의 터치 센서 패널(1200)의 수직 채널(1206)에 대한 제2 입력/출력 연결부(1244)에 연결될 수 있어 수직 채널(1206)을 여기시킨다.
가변 RF 신호 발생기(1306)에 의해 생성된 RF 신호는 프로세서(1302)에 의해 지시된 바와 같이 스위치(1310)를 통해 선택적으로 제1 출력 단자(1312) 또는 제2 출력 단자(1314)로 출력된다. 이 예시의 가변 RF 신호 발생기(1306)가 수평 및 수직 채널(1204 및 1206)(도 12에 도시된)의 공진 주파수 각각에서(또는 근사치에서) 신호(터치 센서 패널(1200)로의 입력에 대한)를 선택적으로 생성할 수 있다. 프로세서(1302)는 수평 및 수직 채널(1204 및 1206) 각각을 스캔하도록 스위치(1310) 및 가변 RF 신호 발생기(1306)를 제어한다. 예를 들어, 스위치(1310)는 먼저 가변 RF 신호 발생기(1306)가 수평 채널(1204)에 대한 모든 공진 주파수를 순환하는 동안 RF 신호를 제1 출력 단자(1312)로 향하도록 설정될 수 있다. 다음, 스위치(1310)는 가변 RF 신호 발생기(1306)가 수직 채널(1206)에 대한 모든 공진 주파수를 순환하는 동안 RF 신호를 제2 출력 단자(1314)로 향하도록 설정될 수 있다. 다른 스캔 시퀀스(호핑 시퀀스 포함) 또한 사용될 수 있다.
이 예시에서 검출기(1308)는 ADC(1316) 및 비교기(1318)를 포함한다. 검출기(1308)는 컨트롤러 입력 단자(1320)에 연결되어 터치 센서 패널(1200)(도 12에 도시)로부터의 응답 출력을 입력으로서 수신한다. 컨트롤러 입력 단자(1320)는 또한 터치 센서 패널(1200)의 제1 및 제2 출력 연결부(1240 및 1244)에 연결될 수 있어, 수평 및 수직 채널(1204 및 1206)(도 12에 도시)의 응답을 측정한다. 검출기(1308)는 터치 센서 패널(1200)로부터 아날로그 출력을 수신하고 ADC(1316)를 사용하여 아날로그 신호를 디지털 값으로 먼저 변환한다. 디지털 값은 비교기(1318)에 의해 예상된 응답 레벨(예를 들어, 터치 이벤트가 없을 때 예상되는 응답)과 비교된다. 비교기(1318)로부터의 비교 데이터의 프로세서(1302)로 전달된다. 검출기(1308)로부터의 출력, 스위치(1310)의 현재 상태, 및 현재 선택된 공진 주파수에 기초하여, 프로세서는 수평 채널(1204) 및 수직 채널(1206)(도 12에 도시) 중 어느 것이 현재 터치되고 있는지를 결정한다.
가변 RF 신호 발생기(1306)는 신시사이저(synthesizer) 칩 또는 회로를 포함할 수 있다. 컨트롤러(1300)의 스위치(1310)는 가변 RF 신호 발생기(1306)로부터 제1 또는 제2 출력 단자(1312 및 1314)로 RF 신호를 전환할 수 있는 PIN 다이오드(미도시)를 포함할 수 있다. 프로세서(1302)(또는 아마도 스위치(1310))는 PIN 다이오드를 제어하는 스위치 드라이버 제어 회로를 포함할 수 있다. 스위치 드라이버 제어 회로는 예를 들어 순방향 또는 역방향 바이어스를 인가함으로써 PIN 다이오드를 켜고 끌 수 있다. 스위치 드라이버 제어 회로는 RF 신호 발생기 및 스위치 사이에 저역 통과 필터를 사용할 수 있다. 도 14는 도 12의 용량성 터치 센서 패널(1200)에 대해 획득된 주파수 응답의 그래프(1400)이다. 제1 실선(1302)은 수평 채널(1204)의 주파수 응답에 대해 도시하고, 제2 점선(1304)은 수직 채널(1206)의 주파수 응답을 도시한다. 제1 라인(1302)은 수평 채널(1204)의 12개의 공진 주파수에 대한 12개의 골짜기 또는 드롭(drop)을 도시하고, 제2 라인(1304)는 수직 채널(1206)의 공진 주파수에 대한 16개의 골짜기 또는 드롭을 도시한다. 도시된 바와 같이, 라인(1302)의 딥(dip) 또는 골짜기에 의해 도시된 수평 채널(1204)(도 12)의 공진 주파수는 라인(1304)에 의해 도시된 수직 채널(1206)(도 12)의 공진 주파수 중 몇몇과 근접하다. 즉, 수평 채널(1204)의 공진 주파수 중 적어도 일부는 수직 채널(1206)의 공진 주파수의 적어도 일부와 동일하거나 유사하다. 따라서, 모든 채널(1204 및 1206)을 스캔하는데 필요한 공진 주파수의 총 수는 채널(1204 및 1206)의 총 수보다 적을 수 있다. 중첩되는 공진 주파수의 정확한 매칭은 단일 주파수가 수평 채널(1204) 및 수직 채널(1206) 모두를 스캔하는 데 사용될 수 있도록 허용할 필요는 없다.
본 명세서에서 설명된 용량성 터치 회로의 컨트롤러는 컨트롤러를 프로그래밍하거나 구성하기 위한 기능을 포함할 수 있다. 이러한 소프트웨어는 PC에 그래픽 인터페이스를 제공할 수 있다. 이러한 소프트웨어는 예를 들어, Borland visual C++ 빌더를 사용하여 생성될 수 있다. 이 소프트웨어에는 다음과 같은, 그러나 제한되지 않는, 라이브러리의 블록; 변수에 대한 설명; 개방 통신 포트의 USB 블록; 읽기 파일의 ADC 블록; 솔루션의 결정의 블록; 그래픽 인터페이스를 생성하는 비쥬얼 블록와 같은 다양한 기능 및 구성요소가 포함될 수 있다. 그래픽 인터페이스는 채널에 의해 커버되는 영역을 나타내는 이미지를 나타낼 수 있다. 그래픽 인터페이스는 또한 서비스 정보를 선택하는 "시작 버튼(start button)"과 같은 컨트롤을 포함할 수 있고, 검출된 터치를 나타내기 위해 표시된 영역에 그래픽 표시기를 디스플레이할 수 있다. 다수의 터치가 검출되면, 터치를 나타내는 2개 이상의 그래픽 표시기가 나타날 수 있다. 터치는 순차적 스캔으로 인해 다른 시간에 검출될 수 있다. 그러나, 스캔을 위해 인가된 RF 신호의 변화 속도는 매우 빠르며, 터치 센서 패널 표시기는 동시 멀티-터치로서 나타난다.
도 15는 일부 실시예에 따라 터치 센서(도 4 및 9에 도시된 터치 센서 회로(400 및 900) 또는 도 12에 도시된 터치 센서 패널(700 및 1200)와 같은)를 제어하는 방법의 순서도이다. 터치 센서 용량성 터치 센서는 복수의 공진 회로를 포함하고, 각각의 공진 회로는 적어도 하나의 각각의 전극을 포함하며, 각각의 공진 회로는 복수의 공진 회로 내에서 각각 고유한 공진 주파수를 갖는다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 공진 회로는 동일한 공진 주파수(즉, 공진 주파수가 중첩될 수 있다)를 가질 수 있다. 블록(1502)에서, 각각의 공진 주파수에서(또는 근사치에서) 입력 신호가 공진 회로에 입력되기 위해 순차적으로 생성된다. 블록(1502)에서의 생성 단계는 전술한 바와 같이 순환 또는 호핑 패턴으로 각각의 공진 주파수에서(또는 근사치에서) 공진 회로를 여기시키기 위한 신호를 선택적으로 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 블록(1504)에서, 공진 회로의 응답이 측정되어 터치의 정도를 정량화한다. 이 측정은 전술한 ADC 변환 및/또는 비교를 포함할 수 있다. 이 방법은 전술한 터치 센서 패널 중 임의의 것을 제어하기 위해 적용될 수 있으며, 전술한 컨트롤러(도 6 및 13의 컨트롤러(600 및 1300)와 같은)의 기능을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
터치 센서(도 6 및 13에 도시된 컨트롤러(600 또는 1300)와 같은)용 컨트롤러는 터치 센서 패널로부터 별도로 제공될 수 있다. 다양한 크기에 대해 단일 입력 및 단일 출력만이 요구될 수 있으므로, 다양한 크기 및 센서 해상도의 터치 센서 패널을 사용하도록 단일 컨트롤러가 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 단일 터치 패널은 다수 세트의 채널을 포함할 수 있고, 채널의 각 세트는 검출기의 각각의 입력 연결부 및 신호 발생기의 각각의 출력 연결부에 연결된다. 예를 들어, 한 세트의 수평 채널은 제1 입력/출력 연결부를 가질 수 있고, 제2 세트의 수직 채널은 제2 입력/출력 연결부를 가질 수 있다. 각 채널 세트는 컨트롤러에 의해 선택적으로 스캔될 수 있다. 대안적으로, 대형 패널은 다수의 지정된 영역을 가질 수 있고, 각 영역의 채널은 전술한 바와 같이 자체 회로를 형성하고, 그 자신의 입력부 및 출력부를 갖는다. 필요한 수의 입력부 및 출력부가 제공된다면, 단일 컨트롤러가 여러 세트의 채널(공진 회로를 갖는)를 제어할 수 있다. 제1 세트의 채널에 대한 공진 주파수의 제1 세트는 상이한 회로 상에 있는 제2 세트의 채널에 대해 반복될 수 있다.
일부 경우, LC 공진 필터 회로를 형성하는 커패시터의 값은 터치(즉, "터치 커패시턴스(touch capacitance)"에 의해 도입된 커패시턴스보다 큰 크기가 아니다. 이러한 경우, LC 공진 필터 회로의 커패시터의 커패시턴스 값은 터치 커패시턴스와 동일한 범위 또는 더 작은 값일 수 있다. LC 공진 필터 회로 사이에 추가의 커패시턴스를 직렬로 사용하면 터치 커패시턴스가 공진 회로의 공진 주파수를 변경하는 정도를 상한값으로 설정(및 그에 따라 제어)할 수 있다.
(a) 고주파수에서 임의의 도전체의 전도율을 감소시키는 "스킨 이펙트(skin effect)"에 의한 상부 말단에서; 그리고 (b) (i) 더 큰 인덕터 값의 사용에 내재된 더 낮은 정성 요소(더 넓은) 공진 및 (ii) 매우 큰 공진 커패시터 값에 대한 터치에 의해 야기된 작은 커패시턴스 변화를 식별하는 능력의 감소의 조합에 의한 저주파수에서와 같이, 이용 가능한 주파수 대역은 제한될 수 있다.
도 16은 도 4의 용량성 터치 회로(400)의 변형된 버전의 부분도이다. 특히, 공진 회로(402a)의 변형된 버전이 도시된다. 도 4에 도시된 나머지 공진 회로(402b 내지 402j) 및/또는 여기에 설명된 다른 공진 회로는 유사하게 변형될 수 있다. RF 신호 입력부(404), 레지스터(R), 및 접지부(406)가 또한 도시된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 커패시터(Cs)는 제1 ITO 스트립(410a)(즉, 터치 전극) 및 공진 필터(L1 및 C1을 포함) 사이에 직렬로 연결된다. 일부 또는 모든 공진 회로(402a 내지 402j)에 직렬 커패시터(Cs)를 포함하면, 터치에 의해 야기되는 주파수 스윙이 감소될 수 있기 때문에, 공진 회로(402a 내지 402j)에 대한 공진 주파수가 보다 좁게 이격될 수 있어, 인접한 채널 사이의 잠재적 중첩이 감소할 수 있다. 주어진 채널의 공진 주파수는 명목상 1 /(2*pi*sqrt(L*C))이며, 따라서 더 낮은 커패시턴스(C)가 더 높은 주파수에 사용될 가능성이 더 높다. 도 16에 도시된 직렬 커패시터(Cs)는 다음과 같은 이점을 가질 수 있다. 약간 높은 주파수 채널을 사용할 수 있도록 허용하거나, 더 많은 채널을 사용 가능한 대역으로 스퀴즈할 수 있다.
여기에 설명된 실시예는 용량성 터치 센서 디바이스에 요구되는 입력 및 출력 연결부의 수를 감소시킬 수 있다. 필요한 입력 및 출력의 수를 줄이면 기판 층의 엣지 주변의 공간을 효율적으로 사용할 수 있고, 컨트롤러 복잡성을 줄이며, 다양한 센서 디바이스와 함께 사용할 수 있는 컨트롤러의 적응성을 높일 수 있다. 또한, 단일 컨트롤러는 다수의 상이하게 구성된 터치 센서 디바이스로 기능하도록 프로그래밍될 수 있다. 입력부 및 출력부에 연결되는 와이어의 양이 감소하면, 스캔 프로세스(예를 들어, 스캔될 주파수)를 구성함으로써 소형 및 대형 패널 모두에 대해 단일 컨트롤러가 구성될 수 있다.
전술한 접근법 중 둘 이상의 조합이 구현될 수 있음을 이해하여야 한다. 실시예들은 여기에 개시된 임의의 특정의 하나 이상의 접근법, 방법 또는 장치로 제한되지 않는다. 당업자라면 청구항의 범위를 벗어나지 않고 다양한 구현예에서 본 명세서에 설명된 실시예의 변형, 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (25)

  1. 기판 층; 및
    각각 적어도 하나의 각각의 전극을 포함하는 복수의 공진 회로로서, 상기 복수의 공진 회로의 전극은 상기 기판 층 상에 분포되는, 복수의 공진 회로;를 포함하고,
    상기 복수의 공진 회로는 복수의 공진 주파수를 갖는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 공진 회로 각각은, 복수의 상이한 공진 주파수 중 상기 복수의 공진 회로 내에서 고유한 각각의 공진 주파수를 갖는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각각의 상기 공진 회로에 대해, 상기 적어도 하나의 각각의 전극은 적어도 하나의 전극 스트립을 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전극 스트립은 제1 전극 스트립 및 상기 제1 전극 스트립으로부터 평행하며 이격된 제2 전극 스트립을 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 공진 회로 각각의 공진을 선택적으로 여기시키는 신호를 생성하는 신호 발생기를 더 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 검출기를 더 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 공진 회로를 스캔하기 위해 가변 신호 발생기 및 상기 검출기를 제어하는 제어 회로를 더 포함하고, 상기 스캔은 상기 공진 회로를 여기시키는 신호를 생성하는 것과, 상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 것을 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공진 회로를 여기시키는 신호를 생성하는 것은, 상기 공진 회로의 각각을 순차적으로 여기시키는 신호를 생성하는 것을 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 공진 회로를 여기시키는 신호를 생성하는 것은, 2개 이상의 공진 회로를 동시에 여기시키는 신호를 생성하는 것을 포함하고, 그리고 상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 것은 상기 2개 이상의 동시 여기된 공진 회로의 주파수 응답을 측정하는 것을 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 발생기, 상기 검출기 및 상기 제어 회로를 포함하는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 복수의 공진 회로는 상기 신호 발생기로부터 신호를 수신하기 위해 상기 컨트롤러의 출력부에 집합적으로 연결되고, 상기 복수의 공진 회로는 상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하기 위해 상기 검출기에 대한 상기 컨트롤러의 입력부에 집합적으로 연결되는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  11. 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 추가의 복수의 공진 회로를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 추가의 복수의 공진 회로의 각각의 공진 회로는 적어도 하나의 개별 전극을 포함하며, 상기 적어도 하나의 추가의 복수의 공진 회로의 전극은 상기 기판 층 상에 분포되고,
    상기 추가의 복수의 공진 회로 각각에 대해, 상기 추가의 복수의 상기 공진 회로 각각은 상기 추가의 복수의 공진 회로 내에서 고유한 각각의 공진 주파수를 갖는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 공진 회로의 각 공진 회로의 공진을 선택적으로 여기시키는 신호를 생성하는 신호 발생기;
    상기 복수의 공진 회로 각각의 응답을 측정하는 검출기; 및
    상기 신호로 상기 복수의 공진 회로를 선택적으로 여기시키기 위해 상기 신호 발생기에 연결된 스위칭 회로;를 더 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 공진 회로 각각을 스캔하기 위해 상기 신호 발생기, 상기 검출기 및 상기 스위칭 회로를 제어하는 제어 회로를 더 포함하고, 상기 스캔은, 상기 복수의 공진 회로 각각에 대해, 각각의 공진 회로의 각각을 여기시키는 신호를 생성하는 것과, 상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 것을 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 공진 회로 중 적어도 2개에 대한 공진 주파수 중 적어도 하나는 실질적으로 유사한,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  15. 제6항 내지 제10항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기는 아날로그 디지털 변환기(analog to digital converter, ADC); 및 비교기 중 적어도 하나를 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 공진 회로는 각각의 커패시턴스 값을 갖는 각각의 커패시터 및 각각의 인덕턴스 값을 갖는 각각의 인덕터를 포함하고, 상기 각각의 커패시턴스 값과 상기 각각의 인덕턴스 값의 조합은 상기 복수의 공진 회로에서 고유한,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 공진 회로는 각각의 커패시턴스 값을 갖는 각각의 커패시터 및 각각의 인덕턴스 값을 갖는 각각의 인덕터를 포함하고, 상기 복수의 공진 회로의 인덕터는 평면 인덕터이고, 각각의 평면 인덕터는 상기 기판 층 상에 적어도 하나의 개별 도전층을 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 각각의 평면 인덕터에 대해, 상기 적어도 하나의 개별 도전층은 적어도 하나의 나선형 인덕터 코일을 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
  19. 적어도 하나의 복수의 공진 회로를 포함하는 용량성 터치 센서를 위한 방법으로서, 각각의 복수의 공진 회로는 각각의 복수의 공진 주파수를 가지고, 상기 방법은,
    상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로 각각에 대해:
    각각의 상기 복수의 공진 회로 각각의 공진을 여기시키는 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 단계;를 포함하는,
    방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는, 순환 또는 호핑(hopping) 패턴으로 상기 각각의 복수의 공진 회로 각각을 선택적으로 그리고 순차적으로 여기시키는 신호를 생성하는 단계를 포함하는,
    방법.
  21. 적어도 하나의 복수의 공진 회로를 포함하는 용량성 터치 센서를 위한 컨트롤러로서, 각각의 복수의 공진 회로는 각각의 복수의 공진 주파수를 가지고, 상기 컨트롤러는,
    상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로 각각의 공진을 여기시키는 신호를 생성하는 신호 발생기로서, 상기 신호 발생기는 상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로의 공진 회로를 선택적으로 여기시키는 신호를 생성하도록 가변가능한 신호 발생기; 및
    상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 검출기;를 포함하는,
    컨트롤러.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로를 스캔하기 위해 상기 신호 발생기 및 상기 검출기를 제어하는 제어 회로를 더 포함하고,
    상기 스캔은, 상기 복수의 공진 회로 각각에 대해, 상기 복수의 공진 회로를 순차적으로 여기시키는 신호를 생성하는 것과, 상기 복수의 공진 회로의 응답을 측정하는 것을 포함하는,
    컨트롤러.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로를 상기 신호로 선택적으로 여기시키기 위해 상기 신호 발생기에 연결된 스위칭 회로를 더 포함하는,
    컨트롤러.
  24. 제23항에 있어서,
    적어도 하나의 출력 연결부를 더 포함하고, 상기 컨트롤러의 각각의 상기 적어도 하나의 출력 연결부는 상기 적어도 하나의 복수의 공진 회로 중 각각의 하나에 상응하는 입력 연결부에 연결하기 위한 것인,
    컨트롤러.
  25. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 공진 회로는 각각의 커패시턴스 값을 갖는 각각의 커패시터 및 각각의 인덕턴스 값을 갖는 각각의 인덕터를 포함하고, 상기 인덕터 및 커패시터는 공진 필터를 형성하고,
    상기 디바이스는 상기 복수의 공진 회로 중 적어도 하나의 각각에 대해, 상기 전극 및 상기 공진 필터 사이에 직렬로 연결된 각각의 커패시터를 더 포함하는,
    용량성 터치 센서 디바이스.
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