JP6112494B2 - キャパシタンス測定 - Google Patents
キャパシタンス測定 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6112494B2 JP6112494B2 JP2015523147A JP2015523147A JP6112494B2 JP 6112494 B2 JP6112494 B2 JP 6112494B2 JP 2015523147 A JP2015523147 A JP 2015523147A JP 2015523147 A JP2015523147 A JP 2015523147A JP 6112494 B2 JP6112494 B2 JP 6112494B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor electrode
- input
- capacitance
- charge
- reset
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 45
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 30
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 30
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 30
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 16
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 41
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 26
- 230000009471 action Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- PXFBZOLANLWPMH-UHFFFAOYSA-N 16-Epiaffinine Natural products C1C(C2=CC=CC=C2N2)=C2C(=O)CC2C(=CC)CN(C)C1C2CO PXFBZOLANLWPMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
- G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2605—Measuring capacitance
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
- G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
- G06F3/04182—Filtering of noise external to the device and not generated by digitiser components
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Description
[0001]本願は、2012年7月18日に出願された“SYSTEM AND METHOD FOR SENSING ABSOLUTE CAPACITANCE”と題するファーザン・シャロキー氏(Farzaneh Shahrokhi)等の同時係属中の米国特許仮出願第61/673,241号の優先権及び利益を主張するもので、該出願は、代理人管理番号SYNA−20120308−01.PROを有し、本願の譲受人に譲渡されている。
[0017]ここでは、有用性の改善を促進する入力装置、処理システム及び方法を提供する種々の実施形態について説明する。ここに述べる種々の実施形態において、入力装置は、容量方式入力装置である。
[0019]添付図面を参照すれば、図1は、種々の実施形態による例示的な入力装置100のブロック図である。入力装置100は、電子システム/装置(図示せず)へ入力を与えるように構成される。本書で使用する「電子システム」(又は「電子装置」)という用語は、情報を電子的に処理することのできるシステムを広く指す。電子システムの非限定例は、全てのサイズ及び形状のパーソナルコンピュータ、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、タブレット、ウェブブラウザ、e−ブックリーダー、及びパーソナルデジタルアシスタント(PDA)を含む。付加的な例示的電子システムは、複合入力装置、例えば、入力装置100及び個別のジョイスティック又はキースイッチを含む物理的キーボードを含む。更に別の例示的電子システムは、データ入力装置(リモートコントロール及びマウスを含む)及びデータ出力装置(ディスプレイスクリーン及びプリンタを含む)のような周辺機器を備えている。他の例は、リモートターミナル、キオスク、及びビデオゲームマシン(例えば、ビデオゲームコンソール、ポータブルゲーム機等)を含む。他の例は、通信装置(スマートホンのような携帯電話を含む)、及びメディア装置(レコーダー、エディタ、及びプレーヤ、例えば、テレビジョン、セットトップボックス、音楽プレーヤ、デジタルフォトフレーム、及びデジタルカメラを含む)を含む。更に、電子システムは、入力装置に対してホストであってもスレーブであってもよい。
[0037]図2は、種々の実施形態により、入力装置100の感知領域の全部又は一部分を形成するためにセンサに利用される例示的なセンサ電極パターン200の一部分を示す。入力装置100は、容量性センサ電極パターンと共に使用されるときに容量方式入力装置として構成される。図示及び説明を明瞭にするために、非限定の簡単な長方形センサ電極パターン200が示されている。1組のセンサ電極を伴うパターン、2組のセンサ電極が(重畳せずに)単一の層に配置されたパターン、及び個々のボタン電極を与えるパターンを含めて、多数の他のセンサ電極パターンを使用できることが明らかである。ここに示すセンサ電極パターンは、複数の受信器電極270(270−0、270−1、270−2、・・・270−n)と、複数の送信器電極260(260−0、260−1、260−2、・・・260−n)とで構成され、これらは、この例では互いにオーバーレイされる。ここに示す例では、タッチ感知ピクセルが、送信器及び受信器電極が交差する位置にセンタリングされる。容量性ピクセル290は、トランスキャパシタンス感知中にセンサ電極パターン200によって発生される容量性ピクセルの1つを示す。ここに示す例のような交差型センサ電極パターンでは、ある形態の絶縁材料又は基板が、典型的に、送信器電極260と受信器電極270との間に配置されることが明らかである。しかしながら、ある実施形態では、送信器電極260及び受信器電極270は、ルーティング技術及び/又はジャンパーを使用することにより互いに同じ層に配置される。種々の実施形態において、タッチ感知は、感知領域120のどこかで入力物体を感知することを含み、そして入力装置100のいずれの表面とも無接触、入力装置100の入力面(例えば、タッチ面)との接触、ある量の力又は圧力の付与で結合される入力装置100の入力面との接触、及び/又はその組み合わせを含む。
[0043]図3は、トランスキャパシタンス及び従来の絶対キャパシタンス感知信号及びモードの図(各々310及び320)の比較を示す。図3の部分310は、トランスキャパシタンス感知モードに対する送信器信号及び積分結果信号(各々VTransInput及びVTransOut)を示し、ここで、311は、トランスキャパシタンス感知サイクルの第1の半分であり、そして312は、トランスキャパシタンス感知サイクルの第2の半分である。トランスキャパシタンス感知の各半サイクル(311、312)は、積分時間周期TTransIntegrate、及びリセット時間周期TTransResetを含む。図3において、部分320は、絶対キャパシタンス感知モードに対する送信器信号及び積分結果信号(各々VConvAbsInput及びVConvAbsOut)を示し、ここで、321は、従来の絶対キャパシタンス感知サイクルの第1の半分であり、そして322は、従来の絶対キャパシタンス感知サイクルの第2の半分である。各半分(321、322)は、1つの前充電時間周期TAbsPrecharge及び1つの積分時間周期TAbsIntegrateを含む。ここに示す実施形態では、送信器信号及び結果信号は、2つの感知モードに対して異なるものである。例えば、ここに示す従来の絶対キャパシタンス感知モードは、センサ電極が送信器信号により「電圧高」まで充電される前充電段階TAbsPrechargeと、それに続いて、センサ電極が放電され及び結果信号から生じる電荷流が積分され測定される積分段階TAbsIntegrateとを含む。そのような実施形態では、センサ電極に結合されたキャパシタンス測定回路によって測定される最大電荷量がCB(Vdd/2)であり、ここで、CBは、測定される絶対キャパシタンス(バックグランドキャパシタンス+入力物体キャパシタンス)であり、そしてVddは、各供給電圧(基準電圧又は動作電圧)である。例えば、この従来の絶対キャパシタンス感知動作において、前充電段階TAbsPrecharge及び積分段階TAbsIntegrateの時間巾は、センサ電極の設定時間Tabsに基づく。この設定時間は、感知能力に影響することなくこれらの時間を短縮することは除外する。多くの実施形態では、図3に見られるように、トランスキャパシタンス感知リセット段階TTransResetは、従来の絶対キャパシタンス感知前充電(TAbsPrecharge)又は絶対キャパシタンス感知積分段階(TAbsIntegrate)より著しく短く、これは、トランスキャパシタンス感知積分時間未満のものであり、即ちTTransReset<<TAbsPrecharge<TTransIntegrateとなる。それ故、従来の絶対キャパシタンス感知方法に対する半感知サイクルの巾TAbsPrecharge+TAbsIntegrateは、典型的に、トランスキャパシタンス感知方法に対する半感知サイクルの巾TTransReset+TTransIntegrateより大きい。更に、従来の絶対キャパシタンス感知方式に対する半感知サイクルは、トランスキャパシタンス感知方式に対する半感知サイクルより長いので、絶対キャパシタンス感知のための送信器信号周波数は、トランスキャパシタンス感知のための送信器信号周波数より低い。
[0044]ここに詳細に述べるように、種々の実施形態において、絶対キャパシタンス感知装置の感知周波数は、絶対キャパシタンス感知の実行に使用される回路及び技術のパラメータを変更することにより、従来技術に比して、改善(短縮)される。ここに述べる絶対キャパシタンス感知装置では、送信器信号の振幅及び/又は周波数を増加すると、絶対キャパシタンス感知の従来技術に比して、感知装置の性能が改善される。例えば、送信器信号の振幅及び/又は周波数の1つ以上の増加により、信号対雑音比が増加され、干渉感受性が改善され、及び接近感知(距離及び精度)が改善される。種々の実施形態において、絶対的感知送信器信号の振幅を増加すると、接近感知距離及び精度が高くなる。更に、高い周波数を有する図5のVAbsInputのようなキャパシタンス感知送信器信号は、低周波数干渉成分の回避を増大する。更に別の実施形態では、(従来の絶対キャパシタンス感知技術に比して)振幅及び/又は周波数が増加した図5のVAbsInputのような絶対キャパシタンス測定送信器信号で動作するように構成された入力装置は、トランスキャパシタンス感知装置と同様の送信器信号で動作するように構成される。そのような実施形態では、干渉感受性を両方のキャパシタンス感知モードに対して実質的に同じにすることができ、従って、2つの異なる感知モードに対する干渉回避を整合させることができる。更に、トランスキャパシタンス感知モード及び絶対キャパシタンス感知モードの両方で動作するように構成された入力装置は、ハイブリッド型キャパシタンスセンサ装置と称される。そのような実施形態では、絶対キャパシタンス感知送信器信号の周波数は、トランスキャパシタンス送信器信号より高速でなくても、少なくともそれに等しい。ある実施形態では、図5に示すように、絶対キャパシタンス感知方法に対する半感知サイクルは、トランスキャパシタンス感知方法の場合より高速でなくても、少なくともそれに等しい。これについては、以下に詳細に述べる。
[0072]図9A〜図9Cは、種々の実施形態により、出力部と、第1及び第2の差動入力部とを有する差動増幅器でキャパシタンスを測定する方法のフローチャート900である。このフローチャート900の説明では、図6A〜図6D、図4A〜図4B及び図7の1つ以上に示されたコンポーネント及び動作を参照する。
センサ電極と前記差動増幅器の前記第2の入力部との間に配置されたスイッチを開いて、前記センサ電極と前記差動増幅器を減結合するリセット段階を開始し;
前記第2の入力部と前記出力部との間に配置されたフィードバックキャパシタンスを第1の充電レベルにリセットし;
前記スイッチを閉じて、前記第2の入力部と前記センサ電極とを結合する測定段階を開始する;ことを含み、前記測定段階は、
前記センサ電極と前記フィードバックキャパシタンスとの間で電荷のバランスをとって、センサ電極の電圧と第1の入力部の電圧と第2の入力部の電圧とが等しくなるようにし、且つ前記センサ電極がそのキャパシタンス及び前記第2の入力部の電圧に比例する値に充電されるようにし;及び
前記差動増幅器を使用して、前記センサ電極の電荷を積分し、絶対キャパシタンスが測定されるようにする;ことを含む方法。
前記フィードバックキャパシタンスを前記第2のリセット段階中に第2の充電レベルにリセットし、前記第1及び第2の充電レベルは、異なるレベルである、
ことを更に含む、概念1に記載の方法。
前記第2の入力部に結合され、閉じた状態及び開いた状態を有するスイッチであって、前記第2の入力部は、このスイッチが前記閉じた状態にあるときには測定段階においてセンサ電極に結合され、且つ前記第2の入力部は、このスイッチが前記開いた状態にあるときにはリセット段階において前記センサ電極と減結合されるようなスイッチと;
前記出力部と前記第2の入力部との間に結合されたフィードバックキャパシタンスと;
前記フィードバックキャパシタンスの少なくとも一部分に並列に結合され、そして前記リセット段階の第1の発生中に前記フィードバックキャパシタンスを第1の充電レベルにリセットするように構成されたリセットメカニズムと;
を備え、前記測定段階中に、前記差動増幅器は、前記第1及び第2の入力部の電圧のバランスをとりながら前記センサ電極を、前記第1の入力部に結合された変調基準電圧に関連した電圧レベルに充電し、そして前記センサ電極の電荷を積分して、前記センサ電極と入力物体との間の結合に対応するキャパシタンスを測定するように動作する、キャパシタンス測定回路。
第1及び第2の差動入力部を含むと共に出力部を含む差動増幅器と;
前記第2の入力部に結合され、閉じた状態及び開いた状態を有するスイッチであって、前記第2の入力部は、このスイッチが前記閉じた状態にあるときには測定段階において前記第1のセンサ電極に結合され、且つ前記第2の入力部は、このスイッチが前記開いた状態にあるときにはリセット段階において前記第1のセンサ電極と減結合されるようなスイッチと;
前記出力部と前記第2の入力部との間に結合されたフィードバックキャパシタンスと;
前記フィードバックキャパシタンスの少なくとも一部分に並列に結合され、そして前記の第1のリセット段階中に前記フィードバックキャパシタンスを第1の充電レベルにリセットするように構成されたリセットメカニズムと;
を備え、前記測定段階中に、前記差動増幅器は、前記第1及び第2の入力部の電圧のバランスをとりながら前記第1のセンサ電極を、前記第1の入力部に結合された変調基準電圧に関連した電圧レベルに充電し、そして前記第1のセンサ電極の電荷を積分して、前記センサ電極と入力物体との間の結合に対応するキャパシタンスを測定するように動作する、入力装置。
前記第2のセンサ電極に結合され、そして前記第2のセンサ電極において送信器信号を駆動するように構成された送信器と;
を更に備え、前記入力装置のトランスキャパシタンス感知サイクル中に、前記差動増幅器は、前記第1のセンサ電極と第2のセンサ電極との間の容量結合に対応する前記第1のセンサ電極における結果電荷を測定するように更に構成される、概念13に記載の入力装置。
Claims (6)
- 出力部と、2つの差動入力部である第1の入力部及び第2の入力部とを有する差動増幅器でキャパシタンスを測定する方法であって、
センサ電極と前記差動増幅器の前記第2の入力部との間に配置されたスイッチを開いて、前記センサ電極と前記差動増幅器を減結合するリセット段階を開始するステップと、
前記第2の入力部と前記出力部との間に配置されたフィードバックキャパシタンスを第1の充電レベルにリセットするステップと、
前記スイッチを閉じて前記第2の入力部と前記センサ電極を結合する測定段階を開始するステップであり、前記測定段階が、
前記センサ電極と前記フィードバックキャパシタンスとの間で電荷のバランスをとって、前記センサ電極の電圧と前記第1の入力部の電圧と前記第2の入力部の電圧とが等しくなるようにし、且つ前記センサ電極がそのキャパシタンス及び前記第2の入力部の電圧に比例する値に充電されるようにすること、及び
前記差動増幅器を使用して、前記センサ電極の電荷を積分し、絶対キャパシタンスが測定されるようにすること
を含む、ステップと、
前記測定段階の後に前記スイッチを開いて、第2のリセット段階を開始するステップと、
前記フィードバックキャパシタンスを前記第2のリセット段階中に第2の充電レベルにリセットするステップであり、前記第1の充電レベル及び前記第2の充電レベルが異なるレベルである、ステップと
を含む方法。 - トランスキャパシタンス感知サイクル中に、前記差動増幅器を使用して前記センサ電極における結果電荷を測定するステップを更に含み、
前記結果電荷が、前記センサ電極と第2のセンサ電極との間の容量結合に対応し、前記第2のセンサ電極は、送信器信号で駆動される、請求項1に記載の方法。 - 2つの差動入力部である第1の入力部及び第2の入力部と、出力部とを有する差動増幅器と、
前記第2の入力部に結合され、閉じた状態及び開いた状態を有するスイッチであって、前記第2の入力部が、該スイッチが閉じた状態にあるときには測定段階においてセンサ電極に結合され、該スイッチが開いた状態にあるときにはリセット段階において前記センサ電極と減結合される、スイッチと、
前記出力部と前記第2の入力部との間に結合されたフィードバックキャパシタンスと、
前記フィードバックキャパシタンスの少なくとも一部分に並列に結合され、第1のリセット段階中に前記フィードバックキャパシタンスを第1の充電レベルにリセットするように構成されたリセットメカニズムであって、該リセットメカニズムが、更に、前記フィードバックキャパシタンスを、第2のリセット段階中に第2の充電レベルにリセットするように構成され、前記第1の充電レベル及び前記第2の充電レベルが異なるレベルである、リセットメカニズムと
を備え、
前記測定段階中に、前記差動増幅器は、前記第1の入力部及び前記第2の入力部の電圧のバランスをとりながら前記センサ電極を、前記第1の入力部に結合された変調基準電圧に関連した電圧レベルに充電し、前記センサ電極の電荷を積分して、前記センサ電極と入力物体との間の結合に対応するキャパシタンスを測定するように動作する、キャパシタンス測定回路。 - 前記フィードバックキャパシタンスは、前記リセット段階中に前充電されるように構成される、請求項3に記載のキャパシタンス測定回路。
- 前記フィードバックキャパシタンスの少なくとも一部分は、前記差動増幅器のダイナミックレンジを増加する電荷減算器として働く、請求項3に記載のキャパシタンス測定回路。
- 入力装置であって、
第1のセンサ電極と、
第2のセンサ電極と、
前記第2のセンサ電極に結合され、前記第2のセンサ電極において送信器信号を駆動するように構成された送信器と、
2つの差動入力部である第1の入力部及び第2の入力部と、出力部とを含む差動増幅器と、
前記第2の入力部に結合され、閉じた状態及び開いた状態を有するスイッチであって、前記第2の入力部は、このスイッチが閉じた状態にあるときには測定段階において前記第1のセンサ電極に結合され、このスイッチが開いた状態にあるときにはリセット段階において前記第1のセンサ電極と減結合される、スイッチと、
前記出力部と前記第2の入力部との間に結合されたフィードバックキャパシタンスと、
前記フィードバックキャパシタンスの少なくとも一部分に並列に結合され、第1のリセット段階中に前記フィードバックキャパシタンスを第1の充電レベルにリセットするように構成されたリセットメカニズムであって、該リセットメカニズムが、更に、前記フィードバックキャパシタンスを、第2のリセット段階中に第2の充電レベルにリセットするように構成され、前記第1の充電レベル及び前記第2の充電レベルが異なるレベルである、リセットメカニズムと
を備え、
前記測定段階中に、前記差動増幅器は、前記第1の入力部及び前記第2の入力部の電圧のバランスをとりながら前記第1のセンサ電極を、前記第1の入力部に結合された変調基準電圧に関連した電圧レベルに充電し、前記第1のセンサ電極の電荷を積分して前記第1のセンサ電極と入力物体との間の結合に対応するキャパシタンスを測定するように動作し、
当該入力装置のトランスキャパシタンス感知サイクル中に、前記差動増幅器は、前記第1のセンサ電極と前記第2のセンサ電極との間の容量結合に対応する前記第1のセンサ電極における結果電荷を測定するように更に構成される、入力装置。
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201261673241P | 2012-07-18 | 2012-07-18 | |
US61/673,241 | 2012-07-18 | ||
US201261693541P | 2012-08-27 | 2012-08-27 | |
US61/693,541 | 2012-08-27 | ||
US13/843,129 US9182432B2 (en) | 2012-07-18 | 2013-03-15 | Capacitance measurement |
US13/843,129 | 2013-03-15 | ||
PCT/US2013/050386 WO2014014785A1 (en) | 2012-07-18 | 2013-07-12 | Capacitance measurement |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015530780A JP2015530780A (ja) | 2015-10-15 |
JP2015530780A5 JP2015530780A5 (ja) | 2016-08-04 |
JP6112494B2 true JP6112494B2 (ja) | 2017-04-12 |
Family
ID=49946027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015523147A Active JP6112494B2 (ja) | 2012-07-18 | 2013-07-12 | キャパシタンス測定 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9182432B2 (ja) |
JP (1) | JP6112494B2 (ja) |
KR (1) | KR101944151B1 (ja) |
CN (1) | CN104603728B (ja) |
WO (1) | WO2014014785A1 (ja) |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9182432B2 (en) | 2012-07-18 | 2015-11-10 | Synaptics Incorporated | Capacitance measurement |
US9310924B2 (en) | 2012-09-26 | 2016-04-12 | Atmel Corporation | Increasing the dynamic range of an integrator based mutual-capacitance measurement circuit |
JP2015122020A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-07-02 | シナプティクス・ディスプレイ・デバイス合同会社 | タッチパネル制御回路及びそれを備える半導体集積回路 |
US9823787B2 (en) | 2014-03-11 | 2017-11-21 | Synaptics Incorporated | Absolute capacitive sensing using sensor electrode pre-emphasis |
WO2015166376A1 (en) | 2014-05-02 | 2015-11-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and input/output device |
US9939969B2 (en) * | 2014-05-09 | 2018-04-10 | Marvell World Trade Ltd. | Systems and methods for capacitive touch detection |
US9417729B2 (en) * | 2014-06-09 | 2016-08-16 | Atmel Corporation | Charge compensation during touch sensing |
US9891763B2 (en) | 2014-09-30 | 2018-02-13 | Synaptics Incorporated | Current feedback techniques for capacitive sensing |
CN105447438B (zh) * | 2015-02-13 | 2017-05-31 | 比亚迪股份有限公司 | 指纹检测电路及电子装置 |
CN105447439B (zh) | 2015-02-13 | 2017-05-03 | 比亚迪股份有限公司 | 指纹检测电路及电子装置 |
US9740351B2 (en) * | 2015-05-15 | 2017-08-22 | Synaptics Incorporated | Multi-step incremental switching scheme |
US9778804B2 (en) * | 2015-06-04 | 2017-10-03 | Synaptics Incorporated | Calibrating charge mismatch in a baseline correction circuit |
WO2017003848A1 (en) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | Synaptics Incorporated | Active matrix capacitive fingerprint sensor with 1-tft pixel architecture for display integration |
US10082916B2 (en) | 2015-07-08 | 2018-09-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Circuit for cancelling offset capacitance of capacitive touch screen panel and device including the same |
US9880688B2 (en) * | 2015-08-05 | 2018-01-30 | Synaptics Incorporated | Active matrix capacitive sensor for common-mode cancellation |
US9690437B2 (en) * | 2015-08-26 | 2017-06-27 | Lg Display Co., Ltd. | Display device having in-cell touch structure and method of driving the same |
KR102411700B1 (ko) * | 2015-10-22 | 2022-06-23 | 삼성디스플레이 주식회사 | 터치 센서, 터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법 |
KR101679986B1 (ko) * | 2015-10-30 | 2016-12-07 | 엘지디스플레이 주식회사 | 터치 센서 구동 장치 및 방법과 이를 포함한 표시장치 |
CN105277831B (zh) * | 2015-11-19 | 2018-10-23 | 北京天诚同创电气有限公司 | 超级电容故障检测装置 |
US9933906B2 (en) * | 2016-03-28 | 2018-04-03 | Synaptics Incorporated | Capacitive sensing using discrete lighting elements |
US10540035B2 (en) * | 2016-06-30 | 2020-01-21 | Synaptics Incorporated | Normalizing capacitive sensing measurements to reduce effects of low ground mass and noise |
KR102020998B1 (ko) | 2016-10-31 | 2019-09-11 | 선전 구딕스 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드 | 정전 용량 검출 장치, 방법 및 압력 검출 시스템 |
US10216972B2 (en) | 2017-01-13 | 2019-02-26 | Synaptics Incorporated | Pixel architecture and driving scheme for biometric sensing |
US10430633B2 (en) | 2017-01-13 | 2019-10-01 | Synaptics Incorporated | Pixel architecture and driving scheme for biometric sensing |
CN108124474B (zh) * | 2017-01-18 | 2021-02-12 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 检测电容的装置、电子设备和检测压力的装置 |
KR20180090936A (ko) * | 2017-02-03 | 2018-08-14 | 삼성디스플레이 주식회사 | 터치 센서 및 이를 구비한 디스플레이 장치 |
US10089514B1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-02 | Synaptics Incorporated | Adaptive reference for differential capacitive measurements |
KR101932650B1 (ko) | 2017-05-15 | 2018-12-28 | 삼성디스플레이 주식회사 | 터치 센서 및 이를 구비한 디스플레이 장치 |
CN109214252B (zh) * | 2017-07-06 | 2021-11-09 | 敦泰电子有限公司 | 一种指纹感测电路及指纹感测装置 |
CN107942275A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-04-20 | 中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所 | 一种激励截调式数控电容负载模拟电路 |
KR102533653B1 (ko) * | 2017-12-14 | 2023-05-16 | 엘지디스플레이 주식회사 | 적분기, 터치 표시 장치 및 이의 구동 방법 |
CN110471578A (zh) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 恩智浦美国有限公司 | 湿度补偿的电容性传感电路 |
CN110727356B (zh) * | 2018-06-28 | 2021-08-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | 主动笔、触控输入系统及驱动方法 |
TW202009676A (zh) * | 2018-08-14 | 2020-03-01 | 瑞鼎科技股份有限公司 | 觸碰感測裝置及觸碰感測方法 |
EP3734231B1 (en) * | 2019-04-30 | 2022-07-13 | Nokia Technologies Oy | Capacitance-to-digital converter and associated method having an extended measurement range |
KR20210018723A (ko) * | 2019-08-09 | 2021-02-18 | 삼성디스플레이 주식회사 | 터치 구동 회로 및 이를 포함하는 표시 장치 |
CN113970986B (zh) * | 2020-07-23 | 2024-04-12 | 乐金显示有限公司 | 触摸显示装置、触摸电路及其触摸驱动方法 |
JP2022170689A (ja) * | 2021-04-28 | 2022-11-10 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検出装置及び検出システム |
Family Cites Families (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7911456B2 (en) | 1992-06-08 | 2011-03-22 | Synaptics Incorporated | Object position detector with edge motion feature and gesture recognition |
EP0574213B1 (en) | 1992-06-08 | 1999-03-24 | Synaptics, Inc. | Object position detector |
US5945980A (en) | 1997-11-14 | 1999-08-31 | Logitech, Inc. | Touchpad with active plane for pen detection |
US7466307B2 (en) | 2002-04-11 | 2008-12-16 | Synaptics Incorporated | Closed-loop sensor on a solid-state object position detector |
FR2856475B1 (fr) * | 2003-06-20 | 2005-10-14 | Commissariat Energie Atomique | Capteur capacitif de mesure et procede de mesure associe |
US20060244733A1 (en) | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Geaghan Bernard O | Touch sensitive device and method using pre-touch information |
US7902842B2 (en) | 2005-06-03 | 2011-03-08 | Synaptics Incorporated | Methods and systems for switched charge transfer capacitance measuring using shared components |
US7864160B2 (en) | 2005-10-05 | 2011-01-04 | 3M Innovative Properties Company | Interleaved electrodes for touch sensing |
DE202007005237U1 (de) | 2006-04-25 | 2007-07-05 | Philipp, Harald, Southampton | Hybrides kapazitives Berührungsbildschirmelement |
JP4813997B2 (ja) * | 2006-07-25 | 2011-11-09 | パナソニック株式会社 | 可変容量値検出回路およびその駆動方法 |
US7920129B2 (en) | 2007-01-03 | 2011-04-05 | Apple Inc. | Double-sided touch-sensitive panel with shield and drive combined layer |
US7986313B2 (en) | 2007-01-03 | 2011-07-26 | Apple Inc. | Analog boundary scanning based on stray capacitance |
US8970501B2 (en) | 2007-01-03 | 2015-03-03 | Apple Inc. | Proximity and multi-touch sensor detection and demodulation |
US8125456B2 (en) | 2007-01-03 | 2012-02-28 | Apple Inc. | Multi-touch auto scanning |
US8094128B2 (en) | 2007-01-03 | 2012-01-10 | Apple Inc. | Channel scan logic |
US9772667B2 (en) | 2007-06-13 | 2017-09-26 | Apple Inc. | Integrated multi-touch surface having varying sensor granularity |
US8354847B2 (en) * | 2007-08-15 | 2013-01-15 | Electrostatic Answers Llc | Electrometer with in-measurement range adjustment and methods thereof for measuring electrostatic charge |
US9075483B2 (en) | 2007-12-21 | 2015-07-07 | Apple Inc. | Negative pixel compensation |
US7863909B2 (en) | 2008-03-04 | 2011-01-04 | Synaptics Incorporated | System and method for measuring a capacitance by transferring charge from a fixed source |
KR20110015585A (ko) | 2008-05-14 | 2011-02-16 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 다중 터치 입력의 위치를 평가하는 시스템 및 방법 |
US8508495B2 (en) | 2008-07-03 | 2013-08-13 | Apple Inc. | Display with dual-function capacitive elements |
US8810542B2 (en) | 2008-09-10 | 2014-08-19 | Apple Inc. | Correction of parasitic capacitance effect in touch sensor panels |
US8692776B2 (en) | 2008-09-19 | 2014-04-08 | Apple Inc. | Correction of parasitic capacitance effect in touch sensor panels |
EP2180599B1 (en) | 2008-10-24 | 2014-12-17 | Advanced Silicon SA | X-ray imaging readout and system |
JP2010108501A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Samsung Electronics Co Ltd | センシング感度を向上させたタッチスクリーンコントローラ、タッチスクリーンコントローラを備えるディスプレイ駆動回路、ディスプレイ装置及びシステム |
US8704779B2 (en) | 2008-12-26 | 2014-04-22 | Atmel Corporation | Multiple electrode touch sensitive device |
US20100245286A1 (en) | 2009-03-25 | 2010-09-30 | Parker Tabitha | Touch screen finger tracking algorithm |
KR101715013B1 (ko) | 2009-05-13 | 2017-03-10 | 시냅틱스 인코포레이티드 | 커패시티브 센서 디바이스 |
US8258797B2 (en) * | 2009-06-24 | 2012-09-04 | Synaptics Incorporated | Capacitive sensor interference determination |
US9323398B2 (en) | 2009-07-10 | 2016-04-26 | Apple Inc. | Touch and hover sensing |
US8482544B2 (en) | 2009-07-10 | 2013-07-09 | Apple Inc. | Negative pixel compensation |
US9069405B2 (en) | 2009-07-28 | 2015-06-30 | Cypress Semiconductor Corporation | Dynamic mode switching for fast touch response |
KR101169253B1 (ko) * | 2010-05-14 | 2012-08-02 | 주식회사 지니틱스 | 반전 적분회로 및 비반전 적분회로가 결합된 적분회로 |
US9098138B2 (en) | 2010-08-27 | 2015-08-04 | Apple Inc. | Concurrent signal detection for touch and hover sensing |
WO2012034714A1 (en) | 2010-09-14 | 2012-03-22 | Advanced Silicon Sa | Circuit for capacitive touch applications |
US9182432B2 (en) | 2012-07-18 | 2015-11-10 | Synaptics Incorporated | Capacitance measurement |
-
2013
- 2013-03-15 US US13/843,129 patent/US9182432B2/en active Active
- 2013-07-12 WO PCT/US2013/050386 patent/WO2014014785A1/en active Application Filing
- 2013-07-12 CN CN201380047249.1A patent/CN104603728B/zh active Active
- 2013-07-12 KR KR1020157001108A patent/KR101944151B1/ko active IP Right Grant
- 2013-07-12 JP JP2015523147A patent/JP6112494B2/ja active Active
-
2015
- 2015-07-17 US US14/802,720 patent/US9958488B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140021966A1 (en) | 2014-01-23 |
WO2014014785A1 (en) | 2014-01-23 |
CN104603728B (zh) | 2016-11-16 |
JP2015530780A (ja) | 2015-10-15 |
KR20150036089A (ko) | 2015-04-07 |
US9958488B2 (en) | 2018-05-01 |
US9182432B2 (en) | 2015-11-10 |
US20150323578A1 (en) | 2015-11-12 |
KR101944151B1 (ko) | 2019-01-30 |
CN104603728A (zh) | 2015-05-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6112494B2 (ja) | キャパシタンス測定 | |
JP6706660B2 (ja) | 多段階フィードバックコンデンサスイッチングスキーム | |
US9778804B2 (en) | Calibrating charge mismatch in a baseline correction circuit | |
US8711120B2 (en) | Single integrated circuit configured to operate both a capacitive proximity sensor device and a resistive pointing stick | |
US9703436B2 (en) | Hybrid large dynamic range capacitance sensing | |
WO2017003848A1 (en) | Active matrix capacitive fingerprint sensor with 1-tft pixel architecture for display integration | |
CN106462279B (zh) | 使用传感器电极预加强的绝对电容性感测 | |
US9811205B2 (en) | Variable time anti-aliasing filter | |
CN105468215B (zh) | 用于电容感测的电流反馈技术 | |
US11460953B2 (en) | Noise suppression circuit | |
US9274643B2 (en) | Capacitive charge measurement | |
CN106020578B (zh) | 单个接收器超不活跃模式 | |
CN105760027B (zh) | 用于输入感应的开关电容技术 | |
US10338740B2 (en) | Reducing background capacitance associated with a touch surface | |
US10162453B2 (en) | Sensor side charge cancellation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160615 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160615 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20160615 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20160713 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160913 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161118 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170214 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170306 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6112494 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |