(57)【要約】  本発明は、近接センサを用いた移動感知装置および移動感知方法に関する。タッチ領域において被対象物の移動を感知するための移動感知装置は、タッチ領域に２次元的に互いに分離して配置され、タッチ領域上の被対象物との距離に対応する電気的スカラーをそれぞれ測定する３つ以上の近接センサ、および所定の時間差をおいて測定された第１電気的スカラーおよび第２電気的スカラーを用いて、１次タッチ位置に対して相対的に変更された２次タッチ位置のベクトルを算出する制御部を備え、被対象物の移動をベクトルとして算出して移動信号を生成する移動感知装置を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ領域において被対象物の移動を感知するための移動感知装置において、
前記タッチ領域に隣接した同一面上で２次元的に互いに分離して配置され、前記タッチ領域上の前記被対象物との距離に対応する電気的スカラーをそれぞれ測定する３つ以上の近接センサと、
所定の時間差をおいて測定された第１電気的スカラーおよび第２電気的スカラーを用いて、１次タッチ位置に対して相対的に変更された２次タッチ位置のベクトルを算出する制御部とを備え、
前記被対象物の移動をベクトルとして算出して基準点に対する相対的移動信号を生成する移動感知装置。
【請求項２】
前記近接センサは、前記タッチ領域の周りに沿って形成されることを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項３】
前記近接センサは、前記タッチ領域内に形成されることを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項４】
前記近接センサは前記タッチ領域の周りに形成されたケース電極および前記ケース電極に対応して前記制御部が取り付けられた回路基板に形成された基板電極を含み、前記ケース電極が配置されるケースおよび前記回路基板の組み立て過程において前記ケース電極と前記基板電極は互いに電気的に連結されていることを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項５】
前記ケース電極および前記基板電極は、それらの間に介在する導電性弾性材質を用いて互いに電気的に連結されていることを特徴とする請求項４記載の移動感知装置。
【請求項６】
前記近接センサは所定の面積を有する円形、直線形、多角形または扇形状に形成されることを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項７】
さらに、前記近接センサの間に一列に配列されたスクロールセンサを備え、
前記スクロールセンサは前記スクロールセンサに沿って近接して通過する前記被対象物の直線移動に対して前記近接センサより優先的に適用されることを特徴とする請求項６記載の移動感知装置。
【請求項８】
前記近接センサは、前記タッチ領域内移動、前記タッチ領域の境界を通過する移動、前記タッチ領域の境界に沿う移動または前記タッチ領域の境界タッチを感知し、前記移動またはタッチのうちいずれか１つに対して独立した命令を定義することを特徴とする請求項６記載の移動感知装置。
【請求項９】
さらに、前記タッチ領域の境界に沿って設けられる境界電極を含み、
前記境界電極における信号感知の有無によって前記タッチ領域内移動、前記タッチ領域の境界を通過する移動、前記タッチ領域の境界に沿う移動または前記タッチ領域の境界タッチの有無を感知することを特徴とする請求項８記載の移動感知装置。
【請求項１０】
さらに、前記近接センサの中心に設けられる接触センサを含み、
前記被対象物が前記接触センサに接する場合、前記ベクトルを算出することを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項１１】
前記移動信号を用いて前記移動感知装置に取り付けられたディスプレイ上のポインターまたは画面を前記基準点を中心として算出された相対的なベクトルに基づいて移動させる
ことを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項１２】
複数の前記タッチ領域を含み、それぞれのタッチ領域において互いに区分される機能を行うことを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項１３】
内側に流動空間部が設けられた境界基板部、前記流動空間部に押圧操作が可能に配置された流動基板部および前記境界基板部と前記流動基板部を連結する連結基板部が設けられ、前記タッチ領域上に設けられる軟性回路基板(ＦＰＣＢ)を含み、
前記近接センサは前記流動基板部に設けられることを特徴とする請求項３記載の移動感知装置。
【請求項１４】
前記流動基板部は押圧操作が可能なボタン内部に設けられることを特徴とする請求項１３記載の移動感知装置。
【請求項１５】
前記連結基板部には流動スリットが形成されていることを特徴とする請求項１３記載の移動感知装置。
【請求項１６】
さらに、前記境界基板部に前記タッチ領域の被対象物の移動によって前記近接センサと独立した電気的スカラーを測定する境界電極を含むことを特徴とする請求項１３記載の移動感知装置。
【請求項１７】
前記近接センサは複数の方向電極を含み、
さらに、前記複数の方向電極のうち前記被対象物の感知が行われる方向電極に隣接した他の方向電極の連結ラインを電気的に遮蔽するグラウンド電極を含むことを特徴とする請求項３記載の移動感知装置。
【請求項１８】
前記グラウンド電極は前記それぞれの方向電極の間に平面的に設けられることを特徴とする請求項１７記載の移動感知装置。
【請求項１９】
前記グラウンド電極はそれぞれの前記方向電極の連結ラインが通過するためのビアホールを備えてそれぞれの前記方向電極の下部に設けられ、
それぞれの前記方向電極の連結ラインは前記ビアホールを通過して前記グラウンド電極の下部に設けられることを特徴とする請求項１７記載の移動感知装置。
【請求項２０】
前記近接センサは平面的に前記タッチ領域内に形成された複数の上部電極および前記上部電極と電気的に分離されかつ前記上部電極の下方に位置する下部電極層を含み、
前記下部電極層から伝達されるパルス信号および前記上部電極からの信号を用いて前記被対象物の移動方向を感知することを特徴とする請求項３記載の移動感知装置。
【請求項２１】
前記下部電極層の下方には、さらに導電性物質を用いて形成されたシールド層を含むことを特徴とする請求項２０記載の移動感知装置。
【請求項２２】
前記近接センサの下方には、さらに導電性物質を用いて形成されたシールド層を含むことを特徴とする請求項３記載の移動感知装置。
【請求項２３】
タッチ領域上において被対象物の移動を感知するための移動感知装置において、
前記タッチ領域に隣接した第１面上に複数設けられ、タッチ領域上の被対象物の位置による電気的スカラーを測定する第１センサと、
前記タッチ領域に隣接した第２面上に複数設けられ、タッチ領域上の被対象物の位置による電気的スカラーを測定する第２センサと、を含む移動感知装置。
【請求項２４】
前記タッチ領域、前記第１面および前記第２面は上下方向に互いに対向して形成されることを特徴とする請求項２３記載の移動感知装置。
【請求項２５】
前記第１センサおよび前記第２センサは、上下方向に互いに重複しないように配置されることを特徴とする請求項２４記載の移動感知装置。
【請求項２６】
前記第１センサおよび前記第２センサは、上下方向に一部が重複するように配置されることを特徴とする請求項２４記載の移動感知装置。
【請求項２７】
タッチ領域上において被対象物の移動を感知するための移動感知装置において、
前記タッチ領域の下部に位置する伝導体と、
前記伝導体を介する前記タッチ領域上の被対象物の移動による電気的スカラーが伝達されるタッチ端子と、
前記伝導体と前記タッチ端子を連結する連結体と
を含む移動感知装置。
【請求項２８】
前記伝導体に陥没部が形成されていることを特徴とする請求項２７記載の移動感知装置。
【請求項２９】
前記伝導体は曲面で形成されていることを特徴とする請求項２７記載の移動感知装置。
【請求項３０】
タッチ領域上において被対象物の移動を感知するための移動感知装置において、
前記タッチ領域に隣接した同一面上において、２次元的に互いに分離されて配置され、前記タッチ領域上の被対象物との距離に対応する電気的スカラーをそれぞれ測定する３つ以上の近接センサを用いて、
所定の時間差をおいて前記被対象物の１次タッチ位置および２次タッチ位置に対応する１次電気的スカラーおよび２次電気的スカラーを測定する段階と、
１次タッチ位置に対して相対的に変更された２次タッチ位置のベクトルを算出する段階とを有し、
前記被対象物の移動をベクトルとして算出して基準点に対する相対的移動信号を生成する移動感知方法。
【請求項３１】
さらに、前記近接センサの間に一列に配列されたスクロールセンサを含み、
前記スクロールセンサは、前記スクロールセンサに沿って近接して通過する前記被対象物の直線移動に対して前記近接センサより優先的に適用されることを特徴とする請求項３０記載の移動感知方法。
【請求項３２】
前記近接センサを用いて、前記タッチ領域内移動、前記タッチ領域の境界を通過する移動、前記タッチ領域の境界に沿う移動または前記タッチ領域の境界タッチを感知し、前記移動またはタッチのうちいずれか１つに対して独立した命令を定義することを特徴とする請求項３０記載の移動感知方法。
【請求項３３】
さらに、前記タッチ領域の境界に沿って設けられる境界電極を含み、
前記境界電極における信号感知の有無によって前記タッチ領域内移動、前記タッチ領域の境界を通過する移動、前記タッチ領域の境界に沿う移動または前記タッチ領域の境界タッチの有無を感知することを特徴とする請求項３２記載の移動感知方法。
【請求項３４】
さらに、前記近接センサの中心に設けられる接触センサを含み、
前記被対象物が前記接触センサに接する場合、前記ベクトルを算出することを特徴とする請求項３０記載の移動感知方法。
【請求項３５】
前記移動信号を用いて前記移動感知装置に取り付けられたディスプレイ上のポインターまたは画面を前記基準点を中心として算出された相対的なベクトルに基づいて移動させる
ことを特徴とする請求項３０記載の移動感知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動感知装置および移動感知方法に関し、より詳しくは、近接センサを用いて被対象物の移動を基準点に対する相対的ベクトルとして算出して移動信号を生成する移動感知装置および移動感知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、携帯電話やＰＤＡなどの個人携帯端末機ではキーパッドを用いたユーザーインターフェースを採用している。より詳しくは、従来の個人携帯端末機では、数字および文字を入力するための複数のボタンから構成されたキーパッドが設けられ、使用者はキーパッドのボタンから電話番号や文章などを入力する。
【０００３】
最近の無線インターネットサービスの常用化に伴い、個人携帯端末機にもＧＵＩ(Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ)を支援するウィンドウズ（登録商標）運営体制(たとえば、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＣＥ)が採用されている。また、技術の発達と相まって、個人携帯端末機は様々な付加サービスを備え、この様々な付加サービスの便利な運用のためにもＧＵＩを支援するウィンドウズ運営体制が採用されている。
【０００４】
このように個人携帯端末機のユーザーインターフェースとしてＧＵＩの運営体制が採用されたことに伴い、ＧＵＩの運営体制に不利なキーパッドの代わりに、光ポインティング装置あるいはタッチパネルセンサのような他の入力装置が採用されている。一般的に、光ポインティング装置は、光源から光を照射して得られた被写体(指)表面のイメージデータを所定の光学経路によってイメージセンサに伝達することにより、ＰＣのマウスカーソル(またはポインター)と同じ使用性が得られるように構成されている。
【０００５】
タッチパネルセンサは映像が表示可能な有機電界発光装置(ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ)、液晶表示装置などのディスプレイ上に設けられ、ディスプレイで提供される映像に対応して接触する身体または接触対象体の座標を測定する。タッチパネルセンサは様々な方法で身体接触を感知できるが、たとえば、所定の圧力によって上部および下部電極が選択的に接触する減圧方式、タッチされた部分で静電容量の変化を感知してその位置を把握する静電方式、あるいは抵抗膜方式などを採用して、身体の接触を感知する。
【０００６】
個人携帯端末機において方向転換のための光ポインティング装置があるが、これらは光の移動経路を確保するために最小限の厚さおよび鏡筒を確保しなければならないので、特定の厚さおよび長さ以下に形成することが制限され、押圧を感知するためのメカニズムを追加する場合は、その構造が非常に複雑になる短所がある。また、光ポインティング装置においても、被写体に光を照射するための光源、光を分析するためのイメージセンサ、および被写体から反射された光をイメージセンサに導くための光学経路を提供するプリズムのような部品が個人携帯端末機自体の厚さを増加させる原因になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、タッチ領域において被対象物のタッチ位置の移動を感知するために被対象物の初期位置および変更済み位置の接触座標の計算が不要な移動感知装置および移動感知方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また本発明は、端末機の厚さに影響が少ない移動感知装置および移動感知方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の一実施形態によれば、タッチ領域において被対象物の移動を感知するための移動感知装置は、タッチ領域に隣接した同一面上で２次元的に互いに分離して配置され、タッチ領域上の被対象物との距離に対応する電気的スカラーをそれぞれ測定する３つ以上の近接センサ、および所定の時間差をおいて測定された第１電気的スカラーおよび第２電気的スカラーを用いて、１次タッチ位置に対して相対的に変更された２次タッチ位置のベクトルを算出する制御部を備え、被対象物の移動をベクトルとして算出して基準点に対する相対的移動信号を生成する。
【００１０】
ここで、被対象物とは、近接センサで測定された電気的スカラーに影響を与える物体を意味し、たとえば、指のような身体の一部、スタイラスペンやタッチペンなどのような道具、またはこれらを代替できる他の物を意味する。このとき、近接センサの電気的スカラーとは、これら被対象物に接近または後退することにより可変する電気的特性を意味し、電気的特性のサイズまたは変化量によってそれぞれの近接センサから被対象物までの距離、あるいは接近／後退の有無を感知できる物理的測定量を意味する。
【００１１】
すなわち、この実施形態において、導電性物質からなる３つ以上の近接センサは、同一または実質的に同一面上に設けられ、平面的にはこれらをタッチ領域内またはタッチ領域の周りに配置することにより、被対象物までの距離、あるいは接近／後退の有無をスカラーの量により感知する。電気的スカラーの量は抵抗の変化、静電容量の変化などであり、これらスカラーの量の増加または減少によって被対象物の接近または後退などをそれぞれの近接センサ毎に認知する。参考として、近接センサとしては、金属、ＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ)、ＩＺＯ(Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ)、炭素ナノチューブ(ＣＮＴ)などのような導電性物質またはこれら導電性物質を用いたセンサチップを用いることができ、これらセンサは一種の電極として機能して被対象物の接近、後退、通過などに対応して電気的スカラーを生成する。
【００１２】
タッチ領域とは、移動感知装置において被対象物の移動を予定する特定の領域を意味し、携帯端末機などの外観においてはタッチ領域が境界とともに区画されるか、あるいは境界なく概略的な位置のみで表示されている。タッチ領域はディスプレイに隣接して配置された別の領域であることもでき、ディスプレイ全部または一部に定義される。
【００１３】
移動感知装置は、前述したように、被対象物の接近や接触によって電気的スカラーが変化する近接センサを含み、近接センサはタッチ領域上に互いに分離されて２次元的に配置されている。
【００１４】
３つ以上設けられる近接センサの位置もタッチ領域に接近または接触する被対象物によって電気的スカラーが変更可能な範囲内でいくらでも変更可能である。その数も３つ、４つ、６つ、９つなど様々に選択することができ、位置も等間隔または不規則間隔で配置されることができる。
【００１５】
近接センサが配設されるタッチ領域に被対象物が接近すれば、近接センサの電気的スカラーが変化する。一旦、先に測定された電気的スカラーを第１電気的スカラーとし、所定の時間差をおいて再度測定された電気的スカラーを第２電気的スカラーとしたとき、被対象物の位置が変わると、第１電気的スカラーと第２電気的スカラーの間には差が発生する。本発明による移動感知装置の制御部は、このようなスカラーの差のみによりそれぞれの近接センサによって変更された距離、あるいは接近／後退の有無を感知し、制御部はかかる３つ以上のスカラー変化値を用いて１次タッチ位置に対して相対的に変更された２次タッチ位置のベクトルを算出する。
【００１６】
算出されたベクトル値は携帯端末機の制御部に伝達され、携帯端末機の制御部は、伝達されたベクトル値を用いて、現在ポインター、現在活性化されたメニュー、現在スクロール位置を代表する基準点からポインタ位置変更、メニュー変更、スクロール方向などを変更する。従来のタッチパネルセンサのように画面の絶対的座標をすでに定義し、定義された絶対的座標を画面に投影する方式とは異なり、本発明による移動感知装置および方法では、相対的なベクトルのみを算出することにより電極構造を単純にすることができ、機能的かつ実質的に同じ機能を行うことができる。
【００１７】
本発明による移動感知装置は被対象物の移動によるベクトルを用いて移動信号を生成し、移動信号は移動感知装置が取り付けられた個人携帯端末機のディスプレイ上のポインター移動、スクロール、拡大／縮小または画面パニング(ｐａｎｎｉｎｇ)自体を移動可能な信号として活用される。
【００１８】
移動感知装置は、さらに近接センサの中心に配設された接触センサを含み、被対象物が接触センサに接した場合に限って、１次タッチ位置に対して相対的に変更された２次タッチ位置のベクトルを算出するように制限する。
【００１９】
移動感知装置において近接センサはタッチ領域上に３つ以上設けられ、さらに近接センサの間に水平および垂直方向に配列されたスクロールセンサを含む。スクロールセンサはスクロールセンサを通過する被対象物の垂直または水平方向の移動に対して近接センサより優先的に適用可能である。
【００２０】
本発明による移動感知装置において、近接センサはタッチ領域の周りに形成されたケース電極およびケース電極に対応して制御部が取り付けられた回路基板に形成された基板電極を含み、ケース電極が配置されるケースおよび回路基板の組み立て過程においてケース電極と基板電極は互いに電気的に連結可能である。
【００２１】
本発明による移動感知装置のタッチ領域は近接センサの形成のみで形成することができ、実質的に単層構造であって、製作または設計が非常に容易である。また光ポインティング装置とは異なり、感度の向上が可能であることはもちろん、ケースに電極構造を直接形成するか、あるいはその底面に薄膜フィルムを貼り付けて形成することができるので、厚さも顕著に減少する。
【００２２】
本発明の一実施形態によれば、タッチ領域において被対象物の移動を感知するための移動感知方法が開示されている。移動感知方法は、タッチ領域に２次元的に互いに分離されて配置され、タッチ領域上の被対象物との距離に対応する電気的スカラーをそれぞれ測定する３つ以上の近接センサを用いて、所定の時間差をおいて被対象物の１次タッチ位置および２次タッチ位置に対応する１次電気的スカラーおよび２次電気的スカラーを測定する段階と、１次タッチ位置に対して相対的に変更された２次タッチ位置のベクトルを算出する段階とを有し、被対象物の移動をベクトルとして算出して移動信号を生成する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の移動感知装置および移動感知方法は、タッチ領域上で移動する被対象物の移動ベクトルを被対象物の初期位置および変更済み位置で測定された近接センサの電気的スカラーのみで算出するので、従来のタッチパネルセンサのように移動ベクトルを初期位置と変更済み位置の各々の座標を求めた後、これらを用いてベクトルを計算することと比較して、座標計算のための複雑な演算式が不要であり、ベクトルの計算に必要な時間遅延が発生しない。
【００２４】
本発明の移動感知装置および移動感知方法において、移動感知装置のタッチ領域は個人携帯端末機のケースとともに外面の一部を形成し、近接センサもケースの底面に取り付けられ、近接センサと制御部を電気的に連結する基板電極も回路基板上に取り付けられるので、移動感知装置の構成要素が個人携帯端末機の厚さにほぼ影響を与えない。
【００２５】
本発明の移動感知装置および移動感知方法において、さらに近接センサの間に水平および垂直方向に配列されたスクロールセンサが配置されるので、スクロールセンサが近接センサを補助して被対象物の垂直または水平方向の移動に対する感知度を向上させることができる。
【００２６】
本発明の移動感知装置および移動感知方法において、近接センサを複数層で形成するので、限定されたタッチ面積においてセンシングの領域を増大させることができる。したがって、狭いタッチ空間において使用者の指などの被対象物の移動に対する電気的スカラーをより精密に感知することができる。さらに被対象物の移動に対する電気的スカラーをタッチ端子に伝達し、平面より広い面積を形成するために曲面で形成するかあるいは表面に陥没部が形成された導電体を用いるので、限定されたタッチ領域において被対象物の移動を感知できるセンシング面積を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態による移動感知装置が適用された個人携帯端末機の正面図。
【図２】図１に示す個人携帯端末機の断面図。
【図３】図１に示す移動感知装置で行われる移動感知方法を説明するための一部拡大図。
【図４】本発明の他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図。
【図５】本発明のさらに他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図。
【図６】本発明のさらに他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図。
【図７】本発明のさらに他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図。
【図８】図７に示す個人携帯端末機の移動感知方法を説明するための拡大図。
【図９】図７に示す個人携帯端末機の移動感知方法による作動を説明するための正面図。
【図１０】本発明の一実施形態による移動感知装置の構成要素のうち、近接センサおよびスクロールセンサを拡大した図。
【図１１】図１０に示す近接センサおよびスクロールセンサの作動条件を説明するための図。
【図１２】図１０に示す近接センサおよびスクロールセンサの作動条件を説明するための図。
【図１３】本発明の他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図。
【図１４】図１３に示す移動感知装置のタッチ領域別作動内容を説明するための拡大図。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図。
【図１６】本発明のさらに他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図。
【図１７】本発明の他の実施形態の移動感知装置を示す図。
【図１８】本発明の他の実施形態の移動感知装置を示す断面図。
【図１９】本発明の他の実施形態の移動感知装置のフレキシブル回路基板を示す図。
【図２０】本発明の他の実施形態の移動感知装置のフレキシブル回路基板を示す図。
【図２１】本発明のさらに他の実施形態による移動感知装置の電極構造を説明するための図。
【図２２】本発明の一実施形態によるポインティング装置のシールド層を説明するための断面図。
【図２３】本発明の一実施形態によるポインティング装置のシールド層を説明するための断面図。
【図２４】本発明の他の実施形態による移動感知装置が適用された個人携帯端末機の正面図。
【図２５】本発明の他の実施形態のフレキシブル回路基板の概略分解斜視図。
【図２６】本発明の他の実施形態の移動感知装置を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、上記目的を具体的に実現できる本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。上記実施形態は本発明をより容易に理解するためのものであり、本発明を限定するものではない。
【００２９】
図１は本発明の一実施形態による移動感知装置が適用された個人携帯端末機の正面図、図２は図１に示す個人携帯端末機の断面図、また図３は図１に示す移動感知装置で行われる移動感知方法を説明するための一部拡大図である。
【００３０】
図１ないし図３に示すように、この実施形態による個人携帯端末機１００は、正面にディスプレイ１１０が設けられ、ディスプレイ１１０の下方にタッチ領域１４０が設けられている。データベース１１０はその自体でタッチ認識が可能であるが、イメージディスプレイのみが可能に形成することもできる。
【００３１】
この実施形態による個人携帯端末機１００において、使用者はタッチ領域１４０に指先を乗せて動くことにより、画面のポインターを移動させるか、画面から選択されたメニューを移動させるか、画面を拡大／縮小するか、画面において上下左右方向にスクロールするか、あるいは画面自体を転換することができる。
【００３２】
個人携帯端末機１００の正面には４つの近接センサ１２０が露出している。近接センサ１２０はケースに形成されたケース電極に設けられ、ディスプレイ１１０下部のうち、タッチ領域１４０から少し外れた周辺に位置する。ケース内の回路基板１５０の基板電極１５２に連結されて回路基板１５０のマイクロチップと機能的に連結されている。
【００３３】
別の装備がなくても近接センサ１２０を用いた電極連結構造によりポインティング装置を代替することができ、単純な電極構造であるので、従来の光ポインティング装置より非常に安価に製作することができる。この実施形態の場合、近接センサ１２０がケース外部に露出しており、近接センサ１２０の下方または基板電極１５２の上方に導電性弾性ゴム１２２を形成して、ケースの組み立てとともに近接センサ１２０のケース電極と基板電極１５２が互いに電気的に連結される。
【００３４】
バー形状の端末機の場合、ケースは上部ケースおよび下部ケースの組み立て形態で形成される。上部ケースの前面上部にはディスプレイ１１０を外部に露出するための装着穴が形成されている。ディスプレイ１１０は内部の回路基板１０５上に取り付けられた制御手段に連結され、制御手段によって画像信号を受信して、画像信号によって決定された映像を提供する。ディスプレイ１１０の上面にタッチ認識が可能なフィルムを積層することもできるが、場合によってはタッチ認識機能無しにディスプレイのみを可能にして端末機の製作コストを低減することができる。
【００３５】
この実施形態において、近接センサ１２０はディスプレイ１１０の下方に設けられ、タッチ領域１４０およびその周りにおける指の動きを電気的スカラーとして感知する。しかし、指が直接近接センサ１２０をタッチした場合、電気的スカラーが顕著に増加し、この電気的接触は、指の移動感知ではなく、ボタンタッチまたはボタンクリックとして認識する。すなわち、近接センサ１２０を用いて指の移動を感知すること以外にも、ケース外面に露出されたか底面に取り付けられたケース電極を用いてボタン入力に準する入力機能も与えることができる。
【００３６】
図３に示すように、タッチ領域内において指は一点(実線)から他点(点線)に移動する。このとき、４つの近接センサ１２０により距離に対応する第１電気的スカラーａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１を感知することができ、指の移動後、第２電気的スカラーａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２を感知することができる。
【００３７】
この場合、第１電気的スカラーおよび第２電気的スカラーの差は、以下の式で定義される。
【００３８】
【数１】
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図３における４つの点の座標をそれぞれ(Ｘｎ,Ｙｎ)、(Ｘｎ＋１,Ｙｎ)、(Ｘｎ,Ｙｎ＋１)、(Ｘｎ＋１,Ｙｎ＋１)のように定義したとき、移動ベクトルの開始点の座標は(０，０)、終点の座標は(Ｘ，Ｙ)になる。なお、座標の基準となる点は、タッチ領域外の一点またはタッチ領域内の一点であり、設計条件によって様々に変更可能である。
【００３９】
【数２】
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【００４０】
すなわち、移動ベクトルの大きさは
【００４１】
【数３】
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移動ベクトルの方向は
【００４２】
【数４】
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として決定される。つまり、被対象物の移動に対する経路は、移動ベクトルによりディスプレイ上に具現される。この場合、タッチ領域およびディスプレイの大きさに対応して移動ベクトルの大きさが適切なサイズに変換され、ディスプレイ上に具現される。
【００４３】
すなわち、被対象物のタッチ領域のタッチによって開始点が決定されると、上記式によって被対象物の移動がディスプレイ上に具現される。またこの開始点および(Ｘ，Ｙ)によって終点に対する座標も得られる。
【００４４】
その後、被対象物の移動によっては終点が開始点になり、このような方法により被対象物のタッチ領域での移動がディスプレイ上に具現される。
【００４５】
したがって、第１および第２電気的スカラーのそれぞれを用いて１次タッチ位置および２次タッチ位置を直接算出することではなく、第１および第２電気的スカラーの差を用いて１次タッチ位置から２次タッチ位置への移動ベクトルを相対的に算出する。
【００４６】
この場合、１次タッチ位置および２次タッチ位置を絶対的に検出するための複雑な構造を省略することができ、単純な単層電極構造で自由なポインティング装置を設けることができる。もちろん単層電極構造を形成する近接センサ１２０は金属または透明電極物質でも可能であり、その位置もケースの内外面またはケースの一部として形成することが可能である。
【００４７】
図４は本発明の他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図である。図４に示すように、個人携帯端末機は、上記実施形態のように、ディスプレイ１１０、タッチ領域１４０および近接センサ１２０を含み、これらについては、上記実施形態の説明および図面を参照できる。但し、この実施形態による個人携帯端末機は、タッチ領域１４０の中央部に接触センサ１６０を有する。接触センサ１６０は、タッチ領域１４０上において指が直接接したか否かを判断するためのものであり、近接センサ１２０で指の移動が感知されても接触センサ１６０により一定強度以上の信号が生成されないと、指の移動を反映しないようにすることができる。
【００４８】
この実施形態では、接触センサ１６０が導電性弾性ゴムを用いて基板の電極１６２に連結され、回路基板に電極構造を追加して簡単に設けることができる。接触センサ１６０は単数または複数個をタッチ領域の中心または周りに形成することができる。
【００４９】
接触センサ１６０は近接センサ１２０と同一構造に形成されるが、但し、指の移動を感知するために、直接的接触または特定強度以上の信号を必要とする点で差がある。もちろん接触センサ１６０により感知される信号の強度または信号の維持時間などを用いて様々な入力条件を提示することもできる。
【００５０】
図５は本発明のさらに他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図である。図５に示すように、個人携帯端末機２００はディスプレイの下方にタッチ領域２４０を含み、タッチ領域２４０の背面またはその積層構造の下部に４つの近接センサ２２０を設けている。近接センサ２２０はタッチ領域２４０の境界に沿って４辺のそれぞれに配置され、タッチ領域２４０内における指の動きによって１次タッチ位置および２次タッチ位置の間の相対的な移動ベクトルを算出する。
【００５１】
図６は本発明のさらに他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図である。図６に示すように、個人携帯端末機３００はディスプレイの下方にタッチ領域３４０を含み、タッチ領域３４０の背面またはその積層構造の下部に４つの近接センサ３２０を設けている。近接センサ３２０はタッチ領域３４０の４つの角部のそれぞれに配置され、タッチ領域３４０内における指の動きによって１次タッチ位置および２次タッチ位置の間の相対的な移動ベクトルを算出する。
【００５２】
図７は本発明のさらに他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図であり、図８は図７に示す個人携帯端末機の移動感知方法を説明するための拡大図である。図７および図８に示すように、個人携帯端末機４００はタッチ領域４４０およびタッチ領域４４０内に配置される近接センサ４２０を含む。上記の実施形態とは異なり、複数の近接センサ４２０はタッチ領域４４０の周りまたは外側ではなくタッチ領域４４０内に設けられ、被対象物との相対的な距離も指により重なる面積により大きな影響を受ける。
【００５３】
図８に示すように、指が一点から他点に移動すれば、近接センサ４２２，４２３，４２４，４２５，４２６，４２７，４２８の各々において指と重なる面積によって静電容量が可変し、可変する静電容量などの電気的スカラーによって１次タッチ位置および２次タッチ位置の間の相対的な移動ベクトルを算出する。
【００５４】
移動ベクトルは個人携帯端末機の制御手段に伝達され、ウェブサーフィンなどが現在進行されている作業である場合、タッチ領域における指の移動に対応して基準点でポインターの相対的移動量を決定することができる。
【００５５】
図１０は本発明の一実施形態による移動感知装置の構成要素のうち、近接センサおよびスクロールセンサを拡大した図、図１１および図１２は図１０に示す近接センサおよびスクロールセンサの作動条件を説明するための図である。図１０に示すように、移動感知装置は被対象物の接近や接触によって電気的スカラーが変化する近接センサ５２０を含み、それぞれの近接センサ５２０はタッチ領域において互いに分離されて２次元的に配置されている。
【００５６】
近接センサ５２０は四角形ではなく扇形状に設けることができ、場合によってはタッチ領域に接近または接触する被対象物によって電気的スカラーが変更可能な範囲内であればその形態をいくらでも自由に変更することができる。
【００５７】
近接センサ５２０が配置されるタッチ領域上に被対象物が接近すれば、近接センサ５２０の電気的スカラーが変化する。先に測定された電気的スカラーを第１電気的スカラーとし、所定の時間差をおいて再度測定された電気的スカラーを第２電気的スカラーとしたとき、被対象物の位置が図１１のように変わると、それぞれの近接センサ５２０で測定された第１電気的スカラーと第２電気的スカラーの間には差が発生する。本発明による移動感知装置の制御部ではかかるスカラーの差のみをもって、１次タッチ位置に対して相対的に変更された２次タッチ位置のベクトルを算出する。
【００５８】
ここで、被対象物とそれぞれの近接センサ５２０の間の距離に対応して、それぞれの近接センサ５２０の静電容量スカラーが決定される。但し、この実施形態では被対象物がタッチ領域２０４の近接センサ５２０と部分的に重なって移動することから、近接センサ５２０の静電容量スカラーは被対象物とそれぞれの近接センサ５２０が重なる面積にも比例すると言える。
【００５９】
この実施形態による移動感知装置は、近接センサ５２０以外にもさらに近接センサ５２０の間に水平および垂直方向に並んだスクロールセンサ５３０を含む。スクロールセンサ５３０は、スクロールセンサ５３０を通過する被対象物の垂直または水平方向の移動に対して近接センサ５２０より優先的に適用される。すなわち、被対象物がスクロールセンサの上部を通過する場合、スクロールセンサ５３０による電気的変化の強度が顕著に増加し、この場合、近接センサ５２０による移動よりもスクロールセンサ５３０によるスクロール作業を優先して行う。
【００６０】
スクロールセンサ５３０は画面の転換が必要な場合に有用に使用することができる。たとえば、ディスプレイ画面の上下左右方向の単純な画面転換、電話番号リストの検索、メッセージなどの検索に容易に使用することができる。したがって、ナビゲーション移動が不要な場合には近接センサ５２０による機能を非活性化し、スクロールセンサ５３０による機能のみを活性化してスクロール機能をより自然かつ精密に使用することができる。
【００６１】
図１３は本発明の他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図、図１４は図１３に示す移動感知装置のタッチ領域別作動内容を説明するための拡大図である。
【００６２】
図１３および図１４に示すように、移動感知装置は複数のタッチ領域６４０，６４５を含む。図１３に示すように、左側タッチ領域６４０はポインターの移動による機能を行い、このために近接センサ６２０を含む。右側タッチ領域６４５はスクロール、回転、画面転換、縮小／拡大などのようにポインターの移動とは区分される機能を行う。
【００６３】
現在駆動されているプログラムや当時機能の性格によって、左右のタッチ領域６４０，６４５におけるポインターの移動、スクロール、画面転換、縮小／拡大などの機能を適切に配分して命令信号間に混線が生じることを防ぐことができる。
【００６４】
図１５は本発明のさらに他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図である。図１５に示すように、ディスプレイの下方にタッチ領域７４０が設けられ、タッチ領域７４０内には９つの近接センサ７２０が配置されている。９つの近接センサ７２０は同一面上に設けられ、それぞれの基板の金属ラインに沿ってマイクロチップに連結されている。９つの近接センサ７２０を用いてより精密な制御が可能であり、基板の電極数および電極精密度を適切に維持する線で、近接センサ７２０の配置、大きさおよび数などを様々に変更することができる。
【００６５】
複数の近接センサを使用することにより様々な条件の命令を区分する。たとえば、タッチ領域内における移動によってポインターおよびメニューを移動させること以外にも、タッチ領域の境界を通過する場合、すなわち指がタッチ領域の外側から内側に入るか、あるいはタッチ領域を横断または縦断して完全に通過するなどの場合には、スクロールや画面転換などの機能を行い、境界に沿って回転または移動する場合には、拡大／縮小などの機能を行うことができる。
【００６６】
図１６は本発明のさらに他の実施形態による個人携帯端末機を説明するための正面図である。図１６に示すように、ディスプレイの下方にタッチ領域７４０が設けられ、タッチ領域７４０内には９つの近接センサ７２０が配置されている。９つの近接センサ７２０は実質的に同一面上に設けられ、それぞれの基板の金属ラインに沿ってマイクロチップに連結されている。
【００６７】
この実施形態では、さらにタッチ領域７４０の境界に沿って設けられる境界電極７５０を設けている。境界電極７５０は、タッチ領域７４０の境界またはそれに隣接して設けられ、リングのように連続して連結された形態または部分的に断ち切れて独立してチップに連結された形態で設けられる。この実施形態では、４辺にそれぞれ対応するように形成されて上下左右における指の接近やタッチを感知しているが、コーナーに形成するか、またはタッチ領域が円形である場合は円形に形成することもできる。
【００６８】
境界電極７５０を用いる場合、より明らかな制御が可能である。たとえば、タッチ領域内における移動によってポインターおよびメニューを移動させること以外にも、タッチ領域の境界を通過する場合、すなわち指がタッチ領域の外側から内側に入る場合には、方向によって上下左右方向のスクロールとして使用することができ、境界電極７５０、近接センサ７４０、境界電極７５０で次第に感知されるように、タッチ領域を横断または縦断して完全に通過する場合には、方向によって画面転換やページめくりなどとして使用することができる。また、境界電極７５０に沿って指が旋回しながら移動する場合は、イメージやテキストの拡大／縮小などの任意に設定可能な様々な機能を行うことができる。また、左右の境界電極７５０を軽くタッチすることは、コンピュータマウスの左右クリックおよびダブルクリックなどに対応して反応させることができる。
【００６９】
図１７は発明の他の実施形態の移動感知装置を示す図、図１８は本発明の他の実施形態の移動感知装置を示す断面図である。図１７および図１８に示すように、この実施形態では、移動感知装置は近接センサ１１３０が配置されるフレキシブル回路基板１１５０を含んでいる。フレキシブル回路基板１１５０の内側には、流動空間部１１５３が設けられた境界基板部１１５２、流動空間部１１５３に押圧操作が可能に配置された流動基板部１１５４および境界基板部１１５２と流動基板部１１５４を連結する連結基板部１１５６が設けられ、ポインティング領域１１２０上に設けられている。
【００７０】
フレキシブル回路基板(ＦＰＣＢ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ)１１５０としては、複雑な回路を柔軟な絶縁フィルム上に形成した回路基板である通常のフレキシブル回路基板が挙げられるが、本発明はフレキシブル回路基板の種類および特性によって制限または限定されない。
【００７１】
境界基板部１１５２内には流動空間部１１５３が設けられ、境界基板部１１５２の構造および特性は求められる条件および設計仕様によって様々に変更できる。一例として、境界基板部１１５２は、内部にほぼ円形の流動空間部１１５３を有する円形リング形状に形成することができる。場合によっては、境界基板部が非円形、多角形またはその他幾何学的形状に形成され、境界基板部の外形と流動空間部が互いに異なる形状を有するように構成することもできる。
【００７２】
本発明の実施形態では、境界基板部１１５２が閉ループ(ｃｌｏｓｅ  ｌｏｏｐ)形状に形成されたことを例示しているが、場合によっては境界基板部が開ループ(ｏｐｅｎ  ｌｏｏｐ)形状に形成することもできる。
【００７３】
流動基板部１１５４は境界基板部１１５２の流動空間部１１５３内に押圧操作可能に配置され、連結基板部１１５６を媒介として境界基板部１１５２に連結されている。一例として、流動基板部１１５４は流動空間部１１５３に対応する円形形状に形成される。参考として、流動基板部１１５４が押圧操作可能に配置されるとは、流動基板部１１５４の上部に押圧力が加えられたとき、流動基板部１１５４の少なくとも一部が境界基板部１１５２に対して下方に流動することを意味する。
【００７４】
連結基板部１１５６は流動基板部１１５４と境界基板部１１５２を連結するように設けられ、連結基板部１１５６の形成位置および数は求められる条件および設計仕様によって様々に変更できる。一例として、ただ一つの連結基板部１１５６が設けられることができ、流動基板部１１５４は一つの連結基板部１１５６を媒介として片持ち(ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ)方式で境界基板部１１５２に連結される。この実施形態では、ただ一つの連結基板部が形成されたことを例示しているが、場合によっては複数の連結基板部が所定の間隔をおいて離隔して設けられることができる。
【００７５】
境界基板部１１５２、流動基板部１１５４および連結基板部１１５６は、一つの基板を部分的に除去して一体に形成される。一例として通常の穿孔または切断加工により基板を部分的に除去することにより境界基板部１１５２、流動基板部１１５４および連結基板部１１５６を含む一体型フレキシブル回路基板１１５０を形成することができる。場合によっては、別度の基板を用いて境界基板部、流動基板部および連結基板部のそれぞれを形成後、連結することもできる。
【００７６】
ポインティング領域１１２０のうち一部は押圧操作ボタン形態に設けられ、ボタン１１７２，１１７４の内部または表面には流動基板部１１５４が取り付けられる。流動基板部１１５４には後述する近接センサ１１３０が設けられるので、使用者はボタン１１７２，１１７４の上面または露出面上で指を動かしてポインティング装置として使用することができ、ボタン１１７２，１１７４を押圧してドームスイッチ１１７６などを作動させることができる。
【００７７】
このような構造は既存の光ポインティング装置に比べて顕著に簡単かつ効率的な構造であり、既存のボタンから全く構造的変化がないので、耐久性にも問題がない。参考として従来の光ポインティング装置はボタンの操作のためにレンズ、鏡筒およびセンサなどを含むポインティング装置が全体的に動かなければならないが、この実施形態によるポインティングメカニズムはＦＰＣＢ上に形成されるので、ボタンへの適用が非常に容易である。
【００７８】
本発明の実施形態では、ボタン１１７２，１１７４の位置を構造的に限定しており、指の動きを容易にするためにボタン１１７２，１１７４の上面が凹んだ曲面で形成されたことを例示しているが、場合によってはボタンの上面が平面で形成することもできる。
【００７９】
近接センサ１１３０は流動基板部１１５４上に設けられてポインティング領域１１２０内における指(またはスタイラスペン)の移動を感知し、被対象物の移動に対応して近接センサ１１３０で発生する信号によって方向感知の機能を行う。近接センサ１１３０の構造は求められる条件および設計仕様によって様々に変更できる。以下、近接センサ１１３０が複数の方向電極を含んで構成された例について説明する。
【００８０】
一例として、近接センサ１１３０は中心電極１１３２および中心電極１１３２の周りに一つ以上形成される周辺電極１１３４を含む。周辺電極１１３４は中心電極１１３２の外側に放射状に円周方向に沿って等角度で配置される。中心電極１１３２および周辺電極１１３４は１：１に端末機の制御チップまたはポインティング装置のマイクロチップに連結される。また、中心電極１１３２および周辺電極１１３４の各連結ラインは連結基板部１１５６に沿ってポインティング装置のマイクロチップに連結される。この実施形態では、中心電極および周辺電極がフレキシブル回路基板の同一面に形成されていることを例示しているが、場合によっては、フレキシブル回路基板の相互反対面に中心電極および周辺電極がそれぞれ形成することもできる。
【００８１】
周辺電極１１３４は、一種のグラウンド電極のようにグラウンドとしての役割を行う電極として使用され、あるいは中心電極および放射電極のように指の接触面積による静電容量の変化を感知するための電極として使用することもできる。以下、周辺電極１１３４がグラウンドの役割を行うように構成された例について説明する。
【００８２】
参考として、中心電極１１３２および周辺電極１１３４は単純な電極構造であるので、従来の光ポインティング装置より格段に安価に製作することができる。
【００８３】
本発明の実施形態では、中心電極１１３２を中心として８つの周辺電極１１３４が放射状に配列されたことを例示しているが、場合によっては放射電極の数をもっと細分化してより精密に指の移動を感知することができる。また中心電極を基準として異なる放射距離を有するように２列以上の周辺電極を配置することもできる。
【００８４】
なお、中心電極および周辺電極を非円形、多角形またはその他幾何学的形状に形成することができ、中心電極および周辺電極がなす外形も求められる条件および設計仕様によって円形、楕円形または多角形など様々に変更することができる。複数の中心電極を基準として同一距離上において等角度で配置し、それぞれの周辺電極は異なる形状および大きさを有することができる。
【００８５】
境界基板部１１５２には方向感知の機能以外にも他の機能を行うための様々なセンシングメカニズムが適用されるが、このセンシングメカニズムによって本発明が制限または限定されない。一例として境界基板部１１５２には境界電極１１４０が設けられ、境界電極１１４０で被対象物の移動が感知されることにより、発生する信号に対応して方向感知と区別される他の機能を行うことができる。
【００８６】
以下、境界基板部１１５２に沿って８つの境界電極１１４０が設けられた例について説明する。これら境界電極１１４０も求められる条件および設計仕様によって円形、非円形、多角形またはその他幾何学的形状に形成されることができ、それぞれの境界電極は互いに同一または他の形状および大きさを有するように構成することができる。これら境界電極１１４０も端末機の制御チップまたはポインティング装置のマイクロチップと１：１に連結されている。参考として、この実施形態では境界電極１１４０が８つに区分されているが、境界電極の数をもっと細分化して精密に指の移動を感知することができ、逆に境界電極が連続して一体型に構成することもできる。
【００８７】
タッチ領域２２０が約１ｃｍ×１ｃｍ以内のように非常に小さい空間に設けられた場合、方向電極(放射電極)は格子配列より円形配列(放射状配列)に配置されることが有利である。たとえ、方向電極が３×３格子配列に配置された場合、中心電極を基準として上下および左右に配置される電極と対角線方向に配置される電極との離隔距離が異なるので、計算が複雑であり誤差が発生する可能性がある。反面、方向電極が同一距離および等間隔を有する放射状に配置された場合は、それぞれの方向電極は中心電極を基準として全て同じ離隔距離を有するので、複雑な演算式が不要であり、誤差発生を最小化でき、指の移動をより効率的に感知することができる。
【００８８】
さらに、タッチ領域が１ｃｍ×１ｃｍ以内の非常に小さい領域に設けられる場合、この実施形態のように個人携帯端末機においてディスプレイのサイズを大きくしながら全体端末機のサイズは小さくしなければならない製品のトレンドに合わせて、全体ディスプレイ自体にタッチ入力を具現しなくても小さい領域に近接センサを設けて被対象物の移動による信号をディスプレイに表示することができる。したがって、ディスプレイの下方にタッチ領域を設ける場合に比べて、製品の生産コストを格段に低減しながらタッチによる入力が可能であるという長所がある。
【００８９】
この実施形態では、個人携帯端末機に具現される場合を説明したが、タッチ領域が１ｃｍ×１ｃｍのように小型に形成され、ディスプレイ自体がタッチ領域として具現される様々な製品に適用することができる。具体的には、一般的にディスプレイ部のタッチにより具現される自動車のナビゲーションなどにおいて、ディスプレイの下方にタッチ認識のためのタッチパッドを備えず、ハンドルまたはギアヘッドなど使用者が走行中に一般的に手を載せる位置にこの実施形態によるタッチ領域を設ける場合、使用者は走行中にも便利にナビゲーションなどの操作が可能である。
【００９０】
図１７を再度参照すれば、連結基板部１１５６には少なくとも１つ以上の流動スリット１１５６ａが形成され、流動スリット１１５６ａにより境界基板部１１５２に対する流動基板部１１５４の流動性が確保される。特に、流動スリット１１５６ａは複数の連結基板部１１５６が設けられた場合、押圧操作時に連結基板部１１５６が捩れたり流動するようにすることにより流動基板部１１５４の流動性をより安定して確保することができる。
【００９１】
本発明の実施形態では、連結基板部の横方向に沿って所定区間に流動スリットが形成されたことを例示しているが、場合によっては、縦方向またはその他の傾斜方向に沿って少なくとも１つ以上の流動スリットが形成されることができ、さらには複数の流動スリットを交差形態に形成することもできる。
【００９２】
図１９は本発明の他の実施形態の移動感知装置のフレキシブル回路基板を示す図である。この実施形態の近接センサ１２３０は複数の電極を含む。図１９には、円形の電極１２３０が円形に配置された移動感知装置のフレキシブル回路基板の構造が示されている。
【００９３】
近接センサ１２３０はタッチ領域１２２０内に配置される円形の中心電極１２３２および中心電極１２３２を中心として放射方向に沿って等角度で配置される円形の周辺電極１２３４を含む。それぞれの電極１２３２，１２３４は右側のマイクロチップに１：１に電気的に連結され、通常の連結端子を介して端末機のメイン回路基板に連結される。
【００９４】
図２０は本発明の他の実施形態の移動感知装置のフレキシブル回路基板を示す図である。図２０に示すように、この実施形態における近接センサは菊花形状に配置された複数の方向電極を含む。
【００９５】
方向電極はポインティング領域１３２０内に配置される中心電極１３３２および中心電極１３３２を中心として放射方向に沿って等角度で配置される周辺電極１３３４を含み、周辺電極１３３４は中心電極１３３２に隣接した一端から他端に行くほど拡張されたサイズを有し、中心電極１３３２とともに略菊花形状をなすように配置されている。このような構造においても、前述したように、タッチ領域１３２０の境界において指の移動が感知されると、方向の感知と区分される他の機能を行うことができる。また菊花形状に配列される近接センサ１３３０は、中心電極１３３２に対してそれぞれの周辺電極１３３４がより隣接して配置されるという長所がある。
【００９６】
図１９および図２０に示すように、複数の電極のうち、指の感知が行われる方向電極に隣接した他の方向電極の連結ラインを電気的に遮蔽するためのグラウンド電極１２３６，１３３６を設けることもできる。
【００９７】
すなわち、指が特定の方向電極に位置する場合、該当方向電極またはその周辺に静電容量などの電気的特性に変化を与えることができ、この電気的特性変化が指の感知が行われる電極に隣接した他の電極の連結ラインに影響を与える場合、指移動の計算においてノイズが発生し得る。しかし、本発明ではグラウンド電極を用いて特定の方向電極において指の感知が行われる間発生する電気的特性の変化が隣接した他の電極の連結ラインに影響を及ぼすことを防ぐことができる。グラウンド電極１２３６，１３３６は求められる条件および設計仕様によって様々な構造で設けることができる。
【００９８】
たとえば、図１９に示すように、グラウンド電極１２３６はそれぞれの電極１２３２，１２３４の間に平面的に設けられて、グラウンド電極１２３６によって特定の電極１２３２，１２３４で指の感知が行われる間に発生する電気的特定の変化が隣接した他の方向電極の連結ラインに影響を及ぼすことを防ぐことができる。
【００９９】
また、図２０に示すように、グラウンド電極１３３６はそれぞれの電極１３３２，１３３４の連結ライン１３３４ａが通過するためのビアホール１３３６ａを備えてそれぞれの電極１３３２，１３３４の下方に設けられ、それぞれの電極１３３２，１３３４の連結ライン１３３４ａはビアホール１３３６ａを通過してグラウンド電極１３３６の下方に設けられる。このように、それぞれの電極１３３２，１３３４の連結ライン１３３４ａはグラウンド電極１３３６の下部に配置されるので、特定の電極１３３２，１３３４で指の感知が行われる間に発生する電気的特性の変化が隣接した他の方向電極の連結ラインに影響を及ぼすことをより効果的に防止することができる。
【０１００】
図２１は本発明のさらに他の実施形態による移動感知装置の電極構造を説明するための図である。図２１に示すように、この実施形態による個人携帯端末機も基板１４５０上にタッチ領域が設けられている。タッチ領域内には近接センサ１４３０が設けられ、近接センサ１４３０は平面的にタッチ領域内に形成された複数の上部電極１４３２および上部電極１４３２と電気的に分離されかつ上部電極１４３２の下方に位置する下部電極層１４３４を含む。下部電極層１４３４は基板１４５０の底面に形成され、外部から伝達されるパルス信号を全面的に発生させる。指が特定の上部電極１４３２に位置する場合、該当上部電極１３３２またはその周りに静電容量などの電気的特性に変化を与え、このとき、他の上部電極１４３２に比べて変化したパルス信号を受信する。かかる特性を用いて移動感知装置は被対象物の移動を感知する。
【０１０１】
かかる電極パターン構造および積層構造も上述した電極構造よりは多少複雑であるが、近接センサ１４３０は方向感知とは区別される別途の機能、たとえばスクロール、画面転換、ページめくり、回転、拡大／縮小、速度やボリュームの調節などの様々な機能を行うことができる。
【０１０２】
もちろん、ここでも上部電極１４３２は端末機の制御チップまたはポインティング装置のマイクロチップと１：１に連結されており、下部電極層１４３４は一つの広い電極として端末機の制御チップまたはポインティング装置のマイクロチップに連結されている。
【０１０３】
図２２および図２３は本発明の一実施形態によるポインティング装置のシールド層を説明するための断面図である。
【０１０４】
図２２に示すように、近接センサ１４３０構造の下方にさらにシールド層１４５０が設けられている。下部電極層１４３４の下方に光学接着フィルムＯＣＡおよび絶縁層が介在され、その下方に導電物質が塗布されるか、あるいはフィルムが積層される。シールド層１４５０は下部からのノイズを遮断することができ、ノイズの遮断により近接センサ１４３０を用いた信号の感度を向上させ、感度誤差を顕著に低減させる。したがって、シールド層１４５０を用いた場合は、そうではない場合よりも安定した信号値を発生することができ、手袋をはめた指も感知することができる。
【０１０５】
図２３に示すように、近接センサ１４３０が下部電極層１４３４を備えない場合にも近接センサ１４３０の下方にさらにシールド層１４５０’が設けられる。シールド層１４５０’は基板を基準として近接センサ１４３０の反対面に形成され、その底面にさらに保護層が形成される。シールド層１４５０’も安定した信号値を発生することができる。
【０１０６】
図２４は本発明の他の実施形態による移動感知装置が適用された個人携帯端末機の正面図であり、図２５は本発明の他の実施形態のフレキシブル回路基板の概略分解斜視図である。
【０１０７】
図２４および図２５に示すように、この実施形態による移動感知装置は様々な電子製品に適用でき、具体的に個人用携帯端末機８００に提供された場合について説明する。
【０１０８】
この実施形態では、移動感知装置のタッチ領域８４０は、個人用携帯端末機８００のディスプレイ部８１０以外の箇所に形成されている。したがって、個人用携帯端末機８００の小型化およびディスプレイ部の大型化にともなって、タッチ領域８４０は小型に形成されることが好ましい。
【０１０９】
具体的には、この実施形態では、タッチ領域８４０がディスプレイ８１０の下方に使用者の指の動きによる移動を感知できるように指より広い面積に形成されている。また上述した実施形態のように、個人用携帯端末機８００に操作のためのドームスイッチ形態のボタンとともに具現することもできる。
【０１１０】
この実施形態による移動感知装置は、タッチ領域８４０に隣接した第１面上に複数設けられ、タッチ領域８４０上の被対象物の位置による電気的スカラーを測定する第１センサ８２０、およびタッチ領域８４０に隣接した第２面上に複数設けられ、タッチ領域８４０上の被対象物の位置による電気的スカラーを測定する第２センサ８３０を含む。
【０１１１】
第１センサ８２０および第２センサ８３０は、タッチ領域８４０の外部に異なる平面を形成する第１面および第２面上に、またタッチ領域８４０の内部に異なる平面を形成する第１面および第２面上に配置される。特にタッチ領域、第１面および第２面が上下方向に互いに対向するように配置された場合、タッチ領域８４０という限定された面積に被対象物の移動を感知可能なセンサが形成する面積を大きくすることができる。
【０１１２】
一般的にタッチ領域８４０の下方にセンサが設けられた場合、被対象物がそれぞれのセンサ上に位置する面積によって電気的スカラーの量が変化し、これによって被対象物の移動による信号を感知することができる。
【０１１３】
このとき、上述したようにタッチ領域８４０が使用者の指より少し大きいサイズに形成された場合、限定されたタッチ領域８４０上に一つの平面にセンシングできる面積を最大に確保するためにはセンサの面積を大きくするか、あるいは配置するセンサの数を増加させる必要がある。
【０１１４】
しかし、限定されたタッチ領域８４０、特にタッチ領域８４０が使用者の指より少し大きい面積に形成され、センサが占める領域が多くなる場合、それぞれのセンサで受信する被対象物の移動に対する電気的スカラーの量の差に対する感度が低下する。
【０１１５】
つまり、この実施形態では、第１センサ８２０および第２センサ８３０を異なる第１面および第２面上に配置して被対象物の移動をセンシングできる面積を極大化しながら、それぞれの面におけるセンシングができる部分とセンシングができない部分を適切に区分できるので、センシングの感度を向上させることができる。
【０１１６】
第１面に配置される第１センサ８２０および第２面に配置される第２センサ８３０は、それぞれの面において占める面積がタッチ領域８４０上で重ならないように配置される。この場合、各面に配置されるセンサの間にセンシングを行わない領域を十分形成することにより、センシングの感度を増加させながら、全体として被対象物の移動をセンシングするセンシング面積を増大させることができる。
【０１１７】
また第１面に配置される第１センサ８２０および第２面に配置される第２センサ８３０は、各面において占める面積がタッチ領域８４０上において少なくとも一部が重複するように配置されることができる。
【０１１８】
この場合、図２４に示すように、タッチ領域８４０上にセンサが位置する部分は、第１センサが位置する部分Ｓ１と、第２センサが位置する部分Ｓ２と、第１センサおよび第２センサが位置する部分Ｓ３とに区分される。したがって、ぞれぞれの部分において被対象物の移動によって受信される電気的スカラーの量を比較して被対象物の移動による動作をより精密に感知することができる。
【０１１９】
第１面および第２面は異なるＰＣＢ面に具現され、一つのＰＣＢの表層と内層または下層に具現される。
【０１２０】
図２６は本発明の他の実施形態の移動感知装置を示す斜視図である。図２６に示すように、本発明の移動感知装置は、タッチ領域の下方に位置する伝導体９２２と、伝導体９２２を介するタッチ領域上の被対象物の移動による電気的スカラーが伝達されるタッチ端子９２４と、伝導体９２２とタッチ端子９２４を連結する連結体９２６とを含む。
【０１２１】
したがって、所定の平面形態のタッチ端子を備える場合に比べて、センシング可能な断面積を大きくすることができる。特に、この実施形態のように、ディスプレイ部と別途に設けられて形成できる面積が制限されるタッチ領域が備えられた移動感知装置において、限られたタッチ領域においてセンシングできる断面積を増大させることができるので、被対象物の移動に対してより精密な電気的スカラーが得られる。
【０１２２】
断面積を大きくするために、伝導体９２２は平面より断面積を増大できる様々な形態の曲面で形成することができ、具体的にはこの実施形態では伝導体９２２の全体が上部または下部への曲率半径を有する曲面で形成されている。
【０１２３】
また平面形態の伝導体９２２に断面積を大きくするために陥没部９２２ａを設けることもできる。すなわち、上部または下部に陥没された複数の陥没部９２２ａによって被対象物の移動を感知できる面積が大きくなり、これによって被対象物の移動による一層精密な電気的スカラーが得られる。
【０１２４】
一方、図２６のように曲面形態の伝導体９２２にエンボス形態に陥没部９２２ａを設けることにより、センシング可能面積を極大化することもできる。
【０１２５】
以上、本発明を好ましい実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更を加えることが可能であることは本発明が属する分野の通常の知識を有する者にとっては明らかであり、このような変更を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが請求範囲の記載から明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年2月7日(2013.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ領域において被対象物の移動を感知するための移動感知装置において、
前記タッチ領域に隣接した同一面上で２次元的に互いに分離して配置され、前記タッチ領域上の前記被対象物との距離に対応する電気的スカラーをそれぞれ測定する３つ以上の近接センサと、
所定の時間差をおいて測定された第１電気的スカラーおよび第２電気的スカラーを用いて、１次タッチ位置に対して相対的に変更された２次タッチ位置のベクトルを算出する制御部とを備え、
前記被対象物の移動をベクトルとして算出して基準点に対する相対的移動信号を生成する移動感知装置。
【請求項２】
前記近接センサは所定の面積を有する円形、直線形、多角形または扇形状に形成されることを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項３】
さらに、前記近接センサの間に一列に配列されたスクロールセンサを備え、
前記スクロールセンサは前記スクロールセンサに沿って近接して通過する前記被対象物の直線移動に対して前記近接センサより優先的に適用されることを特徴とする請求項２記載の移動感知装置。
【請求項４】
前記近接センサは、前記タッチ領域内移動、前記タッチ領域の境界を通過する移動、前記タッチ領域の境界に沿う移動または前記タッチ領域の境界タッチを感知し、前記移動またはタッチのうちいずれか１つに対して独立した命令を定義することを特徴とする請求項２記載の移動感知装置。
【請求項５】
さらに、前記タッチ領域の境界に沿って設けられる境界電極を含み、
前記境界電極における信号感知の有無によって前記タッチ領域内移動、前記タッチ領域の境界を通過する移動、前記タッチ領域の境界に沿う移動または前記タッチ領域の境界タッチの有無を感知することを特徴とする請求項４記載の移動感知装置。
【請求項６】
さらに、前記近接センサの中心に設けられる接触センサを含み、
前記被対象物が前記接触センサに接する場合、前記ベクトルを算出することを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項７】
前記移動信号を用いて前記移動感知装置に取り付けられたディスプレイ上のポインターまたは画面を前記基準点を中心として算出された相対的なベクトルに基づいて移動させる
ことを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項８】
複数の前記タッチ領域を含み、それぞれのタッチ領域において互いに区分される機能を行うことを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項９】
前記近接センサは複数の方向電極を含み、
さらに、前記複数の方向電極のうち前記被対象物の感知が行われる方向電極に隣接した他の方向電極の連結ラインを電気的に遮蔽するグラウンド電極を含むことを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項１０】
前記グラウンド電極は前記それぞれの方向電極の間に平面的に設けられることを特徴とする請求項９記載の移動感知装置。
【請求項１１】
前記グラウンド電極はそれぞれの前記方向電極の連結ラインが通過するためのビアホールを備えてそれぞれの前記方向電極の下部に設けられ、
それぞれの前記方向電極の連結ラインは前記ビアホールを通過して前記グラウンド電極の下部に設けられることを特徴とする請求項９記載の移動感知装置。
【請求項１２】
前記近接センサの下方には、さらに導電性物質を用いて形成されたシールド層を含むことを特徴とする請求項１記載の移動感知装置。
【請求項１３】
タッチ領域上において被対象物の移動を感知するための移動感知装置において、
前記タッチ領域に隣接した同一面上において、２次元的に互いに分離されて配置され、前記タッチ領域上の被対象物との距離に対応する電気的スカラーをそれぞれ測定する３つ以上の近接センサを用いて、
所定の時間差をおいて前記被対象物の１次タッチ位置および２次タッチ位置に対応する１次電気的スカラーおよび２次電気的スカラーを測定する段階と、
１次タッチ位置に対して相対的に変更された２次タッチ位置のベクトルを算出する段階とを有し、
前記被対象物の移動をベクトルとして算出して基準点に対する相対的移動信号を生成する移動感知方法。
【請求項１４】
さらに、前記近接センサの間に一列に配列されたスクロールセンサを含み、
前記スクロールセンサは、前記スクロールセンサに沿って近接して通過する前記被対象物の直線移動に対して前記近接センサより優先的に適用されることを特徴とする請求項１３記載の移動感知方法。
【請求項１５】
前記近接センサを用いて、前記タッチ領域内移動、前記タッチ領域の境界を通過する移動、前記タッチ領域の境界に沿う移動または前記タッチ領域の境界タッチを感知し、前記移動またはタッチのうちいずれか１つに対して独立した命令を定義することを特徴とする請求項１３記載の移動感知方法。
【請求項１６】
さらに、前記タッチ領域の境界に沿って設けられる境界電極を含み、
前記境界電極における信号感知の有無によって前記タッチ領域内移動、前記タッチ領域の境界を通過する移動、前記タッチ領域の境界に沿う移動または前記タッチ領域の境界タッチの有無を感知することを特徴とする請求項１５記載の移動感知方法。
【請求項１７】
さらに、前記近接センサの中心に設けられる接触センサを含み、
前記被対象物が前記接触センサに接する場合、前記ベクトルを算出することを特徴とする請求項１３記載の移動感知方法。
【請求項１８】
前記移動信号を用いて前記移動感知装置に取り付けられたディスプレイ上のポインターまたは画面を前記基準点を中心として算出された相対的なベクトルに基づいて移動させることを特徴とする請求項１３記載の移動感知方法。
【国際調査報告】
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