KR101242883B1 - 터치 센서 패널에서의 기생 커패시턴스 효과의 교정 - Google Patents

터치 센서 패널에서의 기생 커패시턴스 효과의 교정 Download PDF

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Abstract

터치 센서 패널을 터치하는 물체의 불량 접지 조건으로 인한 잘못된 표시값(소위 "마이너스 픽셀")을 발생하는 터치 센서 패널에 포함된 픽셀의 보상이 본 명세서에 개시되어 있다. 잘못된 표시값을 보상하기 위해, 터치 센서 패널의 감지 라인은 물체-접지간 커패시턴스의 계산을 용이하게 해주기 위해 역방향 구동 회로를 포함할 수 있다. 계산된 물체-접지간 커패시턴스가 불량 접지 조건의 존재를 나타내는 경우, 물체-접지간 커패시턴스 및 검출된 픽셀 터치 출력값은 터치 이벤트(들)를 결정하기 위해 검출된 픽셀 터치 출력값 대신에 사용되는 새로운 픽셀 터치 출력값을 추정하는데 사용된다.

Description

터치 센서 패널에서의 기생 커패시턴스 효과의 교정{CORRECTION OF PARASITIC CAPACITANCE EFFECT IN TOUCH SENSOR PANELS}
본 출원은 일반적으로 정전용량 센서(capacitive sensor)들(픽셀들)의 어레이를 이용하여, 터치 이벤트를 검출 및 국지화(localize)시키는 멀티 터치 센서 패널(multi-touch sensor panel)에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 제대로 접지되지 않은 물체에 의해 터치 이벤트들이 발생될 때 왜곡된 표시값(distorted reading)을 가지는 픽셀의 교정에 관한 것이다.
버튼 또는 키, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 터치 센서 패널, 터치 스크린, 기타 등등의 많은 유형의 입력 장치가 컴퓨팅 시스템에서 동작을 수행하는 데 현재 이용가능하다. 터치 스크린은 조작의 편의성 및 다목적성은 물론 가격 하락으로 인해 점점 더 보편화되고 있다. 터치 스크린은 터치-감응 표면을 가지는 투명한 패널일 수 있는 터치 센서 패널, 및 터치-감응 표면이 디스플레이 장치의 가시 영역의 적어도 일부분을 덮을 수 있도록, 일부 또는 전체가 패널 후방에 배치될 수 있는 디스플레이 장치[LCD(liquid crystal display) 등]를 포함할 수 있다. 터치 스크린은 사용자가 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 사용자 인터페이스(UI)에 의해 결정되는 위치에서 손가락, 스타일러스 또는 기타 물체를 사용하여 터치 센서 패널을 터치함으로써 다양한 기능을 수행할 수 있게 해줄 수 있다. 일반적으로, 터치 스크린은 터치 이벤트 및 터치 센서 패널상에서의 터치 이벤트의 위치를 인식할 수 있고, 컴퓨팅 시스템은 이어서 터치 이벤트 시에 나타나는 디스플레이에 따라 터치 이벤트를 해석할 수 있고 그 후에 터치 이벤트에 기초하여 하나 이상의 동작을 수행할 수 있다.
일부 실시예에서, 터치 센서 패널은 복수의 감지 라인(예를 들어, 열 배선들)과 이 감지 라인들로부터 유전체 물질에 의해 분리되어 있는 구동 라인들(예를 들어, 행 배선들)의 매트릭스로 형성될 수 있으며, 여기서 센서들 또는 픽셀들은 구동 라인들과 감지 라인들의 각각의 교차점에 생성된다. 터치 센서 패널들은, 다른 대안으로서, 대각선, 동심원, 나선형, 3차원 또는 랜덤한 배향(이들에 국한되지 않음) 등의 다수의 배향 또는 차원으로 배열될 수 있다. 터치 센서 패널상에서의 터치의 위치를 검출 및 식별하기 위해, 구동 라인들에 자극 신호들이 제공되고, 이로 인해 감지 라인들이 터치 출력값들을 나타내는 신호들을 발생한다. 감지 라인들로부터 판독 출력된 신호들에 대해 상대적으로 특정의 구동 라인들에 대한 자극 신호들의 타이밍을 알아냄으로써, 프로세서(들)가 터치 센서 패널상의 어디에서 터치가 발생했는지를 결정하는 데에 사용될 수 있다.
터치 센서 패널을 터치하는 물체가 제대로 접지되지 않은 경우, 감지 라인들로부터 판독 출력된 터치 출력값들이 잘못되거나, 틀리거나, 또는 다른 식으로 왜곡될 수 있다. 터치 센서 패널상에서 2개 이상의 동시적인 터치 이벤트가 발생할 때, 이러한 잘못되거나, 틀리거나 또는 다른 식으로 왜곡된 신호들이 발생할 가능성이 더욱 증가된다.
본 출원은, 터치 센서 패널을 터치하는 물체가 제대로 접지되지 않은 것으로 인해, 틀리거나, 잘못되거나 또는 다른 식으로 왜곡된 터치 출력 표시값들을 발생하는 픽셀들[소위 "마이너스 픽셀들(negative pixels)"]의 보상에 관한 것이다.
마이너스 터치 이벤트(들)로 나타나는 잘못된 검출은 사용자가 터치 센서 패널상에서 하나 이상의 위치를 터치하고 있지만 터치 센서 패널을 포함하는 장치의 다른 부분과 양호한 접촉을 하는 데 실패할 때 일어날 수 있다. 이러한 잘못된 표시값들을 보상하기 위해, 터치 센서 패널의 감지 라인들은 물체-접지간 커패시턴스(object-to-ground capacitance)의 계산을 용이하게 해주기 위한 역방향 구동 회로(reverse driving circuit)들을 포함할 수 있다. 이 커패시턴스는, 불량 접지 조건들 하에서 터치 센서 패널이 터치되고 있을 때를 식별하기 위해, 터치 센서 패널의 정상 동작 동안에 주기적으로 계산된다. 계산된 물체-접지간 커패시턴스가 불량 접지 조건의 존재를 나타내는 경우, 물체-접지간 커패시턴스 및 검출된 픽셀 터치 출력값들이 반복적인 방식으로 새로운 픽셀 터치 출력값들을 추정하는 데 사용된다. 이 새로운 값들은 실제 픽셀 터치 출력값들의 추정치들을 나타내며, 검출된 픽셀 터치 출력값들 대신에 터치 이벤트(들)를 실제로 결정하는 데 사용된다. 그에 따라, 터치 센서 패널상에서의 터치 이벤트(들)를 결정하는 데 개선된 정확도가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 터치 센서 패널을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 손가락에 의한 터치 이벤트가 임박한 터치 센서 패널의 예시적인 단일 픽셀을 상세히 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널의 대안의 실시예를 나타낸 도면.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른, 상이한 터치 및 접지 조건 하에서 터치 센서 패널의 단일 픽셀에 대응하는 예시적인 개념상 등가인 전기 회로를 나타낸 도면.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널에서 발생하는 동시적인 다중 터치 이벤트를 나타낸 도면.
도 5b는 도 5a에 예시된 동시적인 터치 이벤트에 대응하는 마이너스 픽셀의 현상의 3차원 뷰를 보여주는 예시적인 이미지 맵을 나타낸 도면.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른, 역방향 전압원(reverse voltage source)과 고유 커패시턴스(inherent capacitance)를 보여주는 터치 센서 패널의 단일 픽셀을 나타낸 회로도.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른, 정상 동작 동안의 단일 픽셀을 나타내는 회로도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 열(column)에 대한 평균 패널 집중 기생 커패시턴스(average panel lumped parasitic capacitance)를 결정하는 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 정상 동작 동안의 평균 접지 커패시턴스(average ground capacitance)를 결정하는 흐름도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 장치의 정상 동작 동안의 기생 커패시턴스 효과를 교정하는 흐름도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 실제 픽셀 터치 출력값 추정의 반복 횟수에 대한 수렴을 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명의 실시예들 중 하나 이상의 실시예를 포함할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 시스템을 나타낸 도면.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따른, 도 11에 도시된 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있는 예시적인 휴대폰을 나타낸 도면.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따른, 도 11에 도시된 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있는 예시적인 디지털 미디어 플레이어를 나타낸 도면.
도 12c는 본 발명의 실시예에 따른, 도 11에 도시된 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있는 예시적인 개인용 컴퓨터를 나타낸 도면.
바람직한 실시예에 대한 이하의 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 또 예시로서 본 발명이 실시될 수 있는 구체적인 실시예가 도시되어 있는 첨부 도면이 참조되고 있다. 본 발명의 실시예의 범위를 벗어나지 않고, 다른 실시예가 이용될 수 있고 구조적 변경이 행해질 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
본 발명의 실시예는 터치 센서 패널 상에서의 터치 이벤트(들)의 잘못된 검출의 교정에 관한 것이다. 마이너스 터치 이벤트(들)(예를 들어, 소위 "마이너스 픽셀")인 것처럼 보이는 것을 잘못 검출하는 것은 사용자가 터치 센서 패널 상에서 하나 이상의 위치를 터치하고 있지만 터치 센서 패널을 포함하는 장치의 다른 부분과 양호한 접촉을 하는 데 실패할 때 일어날 수 있다. 이러한 잘못된 표시값을 보상하기 위해, 터치 센서 패널의 감지 라인은 물체-접지간 커패시턴스의 계산을 용이하게 해주기 위해 역방향 구동 회로를 포함할 수 있다. 이 커패시턴스는, 불량 접지 조건 하에서 터치 센서 패널이 터치되고 있을 때를 식별하기 위해, 터치 센서 패널의 정상 동작 동안에 주기적으로 계산된다. 계산된 물체-접지간 커패시턴스가 불량 접지 조건의 존재를 나타내는 경우, 물체-접지간 커패시턴스 및 검출된 픽셀 터치 출력값이 반복적으로 새로운 픽셀 터치 출력값을 추정하는 데 사용된다. 이 새로운 값은 실제 픽셀 터치 출력값의 추정치를 나타내며, 검출된 픽셀 터치 출력값 대신에 터치 이벤트(들)를 실제로 결정하는 데 사용된다. 그에 따라, 터치 센서 패널 상에서의 터치 이벤트(들)를 결정하는 데 개선된 정확도가 제공된다.
본 발명의 실시예가 상호 커패시턴스(mutual capacitance) 터치 센서 패널과 관련하여 본 명세서에 기술되고 예시되어 있을 수 있지만, 본 발명의 실시예가 그것으로 제한되지 않고 그에 부가하여 자기 커패시턴스(self-capacitance) 센서 패널과 그리고 불량 접지 조건으로 인해 검출 오류가 발생하는 단일 및 멀티 터치 센서 패널 둘다에 적용가능하다는 것을 잘 알 것이다. 터치 센서 패널은 터치의 위치 및/또는 강도의 결정이 관련되어 있는 디스플레이, 트랙패드, 트랙볼, 또는 각종의 기타 터치 감지 표면들에 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 터치 센서 패널(100)을 나타낸 것이다. 터치 센서 패널(100)은 유전체 물질로 분리되어 있는 2층 전극 구조로 형성될 수 있는 픽셀들(106)의 어레이를 포함한다. 하나의 전극층은 복수의 감지 라인(104)을 포함하는 다른 전극층에 수직으로 배치된 복수의 구동 라인(102)을 포함한다. 픽셀들(106)(센서들이라고도 함)은 구동 라인들(102)과 감지 라인들(104)의 교차점에 형성될 수 있으며, 각각의 픽셀들(106)은 연관된 상호 커패시턴스(114)[결합 커패시턴스(coupling capacitance)라고도 함]를 가진다.
구동 라인(102)(행, 행 배선, 또는 행 전극이라고도 함)은 각자의 구동 회로(108)에 의해 제공되는 자극 신호(stimulation signal)로 활성화될 수 있다. 각각의 구동 회로(108)는 자극 신호원(stimulation signal source)이라고 하는 교류(AC) 전압원을 포함한다. 구동 회로(108)로부터의 자극 신호는 또한 전방향 구동 신호 또는 전방향 자극 신호라고도 할 수 있다. 감지 라인(104)(열, 열 배선, 또는 열 전극이라고도 함)은 그 각자의 감지 증폭기(110)의 입력에 연결된 각자의 역방향 전압원(112)에 의해 제공되는 자극 신호에 의해 활성화될 수 있다. 이러한 자극 신호는 또한 역방향 구동 신호 또는 역방향 자극 신호라고도 할 수 있다. 역방향 전압원은 AC 전압원을 포함한다. 감지 증폭기(110)는 또한 전하 증폭기 또는 트랜스컨덕턴스(trans-conductance) 증폭기라고도 할 수 있다.
터치 센서 패널(100) 상에서의 터치 이벤트(들)를 감지하기 위해, 각각의 구동 라인(102)이 구동 회로(108)에 의해 순차적으로 자극될 수 있고, 감지 증폭기(110)는 감지 라인(104)로부터의 얻어진 전압값을 검출한다. 검출된 전압값은, 터치 이벤트(들)가 발생한 픽셀 위치(들) 및 그 위치(들)에서 발생한 터치의 양을 가리키는 픽셀 터치 출력값을 나타낸다.
도 2는 손가락(200)에 의한 터치 이벤트가 임박한 예시적인 단일 픽셀(106)을 상세히 나타낸 것이다. 픽셀(106)이 물체에 의해 터치되지 않을 때, 유전체 물질을 통해 구동 라인(102)과 감지 라인(104) 사이에 전계[프린지 전계선(fringing electric field line)(202)으로 도시됨]가 형성될 수 있다. 전계선(202) 중 일부는 구동 라인(102) 및 감지 라인(104) 상부에 그리고 심지어 터치 센서 패널(100) 상에 위치하는 커버(204) 상부에도 뻗어 있을 수 있다. 손가락(200) 등의 물체가 픽셀(106)[또는 픽셀(106) 근방의 위치]을 터치할 때, 물체는 커버(204) 상부에 뻗어 있는 전계선(202) 중 일부를 차단한다. 전계선(202)의 이러한 차단 또는 방해는 픽셀(106)과 연관된 커패시턴스를 변경시키고, 이는 구동 라인(102)으로부터 감지 라인(104)으로의 전류 흐름을 변경시키며(전류는 커패시턴스에 비례함), 이는 차례로 감지 라인(104)에서 검출되는 전압값(또는 전하 결합)을 변경시킨다.
도 1에 예시된 터치 센서 패널(100)은 직교 좌표계에 따라 배열되어 있다. 대안의 실시예에서, 터치 센서 패널(100)은 대각선, 동심원, 나선형, 3차원 또는 랜덤한 배향(이들로 제한되지 않음)을 비롯한 다수의 배향 또는 차원으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 3은 극좌표계에 따라 배열된 터치 센서 패널(300)을 나타낸 것이다. 터치 센서 패널(300)은 복수의 반경 방향으로 뻗어 있는 구동 라인(302) 및 복수의 동심으로 배열된 감지 라인(304)을 포함한다. 연관된 상호 커패시턴스 CSIG를 가지는 픽셀(306)이 구동 라인(302)과 감지 라인(304)의 교차점에 형성될 수 있다. 구동 라인(302)은 구동 회로(308)에 의해 구동된다. 감지 라인(304)은 감지 증폭기(310)에 의해 검출된다.
터치 센서 패널(100) 상에서 터치 이벤트가 발생할 때, 전술한 것 이외의 용량성 결합(capacitive coupling)이 일어날지도 모른다. 이들 기타 용량성 결합은 바람직하지 않을 정도로 충분히 상당한 크기를 가질 수 있으며, 잘못되거나, 틀리거나 또는 다른 방식으로 왜곡된 픽셀 터치 출력값을 야기할 수 있다. 터치 센서 패널(100)을 터치하는 물체가 제대로 접지되지 않은 경우, 기생 커패시턴스가 유입될 수 있다. 본 출원의 목적상, "제대로 접지되지 않은"은 "비접지된", "접지되지 않은", "잘 접지되지 않은", "분리된" 또는 "부유된"과 서로 바꾸어 사용될 수 있으며, 물체가 터치 센서 패널을 이용하는 장치의 접지와 낮은 저항의 전기적 연결을 이루고 있지 않을 때 존재하는 불량 접지 조건을 포함한다. 일례로서, 터치 센서 패널(100)을 이용하는 장치가 테이블 상에 놓여 있고 물체가 단지 터치 센서 패널(100) 상에서 장치를 터치할 때, 그 터치 이벤트에 대해 불량 접지 조건이 존재할 수 있다. 이와 달리, 물체가 터치 센서 패널(100) 및 장치의 다른 부분을 터치하는 경우(예를 들어, 물체가 장치를 떠받치고 있으면서 장치의 배면과 접촉하고 있는 경우), 양호 접지 조건이 존재하고 기생 커패시턴스의 영향은 무시할 정도이다.
불량 접지 조건 하에서 기생 커패시턴스의 존재는 적어도 2가지 방식으로 픽셀 터치 출력값을 왜곡시킬 수 있다. 첫째, 터치된 픽셀(106)에 대해 측정된 픽셀 터치 출력값의 변화가 실제보다 더 작을 수 있다. 따라서, 터치 센서 패널(100)을 이용하는 장치는 픽셀(106)에서 발생한 터치의 정도가 실제보다 더 작은 것으로 잘못 생각하고 있다. 둘째, 제대로 접지되지 않은 동일한 물체에 의해 2개 이상의 동시적인 터치 이벤트가 야기될 때, 실제로 터치되지 않은 픽셀(들)(106)은 마이너스 양의 터치를 받은 것을 나타낼지도 모른다(점선 위치에 있는 "마이너스 픽셀"). 점선 위치에서 마이너스 픽셀을 감지하는 것은, 터치 센서 패널(100)이, 예를 들어, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)에 대한 입력을 캡처하는 동작을 할 때, 문제가 될 수 있다. 마이너스 픽셀은 2007년 12월 21일자로 출원된 발명의 명칭이 "Negative Pixel Compensation(마이너스 픽셀 보상)"인 미국 특허 출원 제11/963,578호에 기술되어 있으며, 이 미국 출원은 참조 문헌으로서 그 전체 내용이 본 명세서에 포함된다.
도 4a 내지 도 4d는 상이한 터치 및 접지 조건 하에서 단일 픽셀(106)에 대응하는 예시적인 개념상 등가인 전기 회로를 나타낸 것이다. 도 4a 내지 도 4d에서, 감지 라인(104) 상에 포함된 역방향 전압원(112)이 도시되어 있지 않은데, 그 이유는 터치 감지 동작 동안에 전압값이 0으로 될 것이기 때문이다.
도 4a에 예시된 회로는 터치가 없는 시나리오를 나타낸 것이다. 구동 회로(108)는 자극 신호 V1을 구동 라인(102)에 인가한다. 자극 신호는 각종의 진폭, 주파수 및/또는 파형 형상을 가지는 AC 전압 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 자극 신호는 사인파 18 Vpp 신호를 포함할 수 있다. 전계선을 방해하는 물체가 없는 경우, 특성 상호 커패시턴스(114)는 감지 증폭기(110)에서 검출되는 전하 결합을 포함한다. 도 4a에서, 상호 커패시턴스(114)는 CSIG로 표시되어 있고, 피드백 커패시턴스(400)는 CFB로 표시되어 있다. 감지 증폭기(110)의 출력에서 얻어지는 (터치가 없는) 픽셀 터치 출력값(402)(Vo)은 다음과 같이 수학식 1로 표현될 수 있다:
Figure 112011025755886-pct00001
도 4b에 예시된 회로는 손가락(200) 등의 물체가 픽셀(106)[또는 픽셀(106) 근방]을 터치하고 있는 것을 나타낸다. 도 4a에 대해 이상에서 논의된 바와 유사하게 자극 신호 V1이 구동 라인(102)에 인가될 때, 구동 라인(102)과 감지 라인(104) 사이의 전계선의 일부를 차단하는 물체가 있는 경우, 특성 상호 커패시턴스(characteristic mutual capacitance)(114)가 감소되어 터치 커패시턴스(404)로 된다. 커패시턴스는 CSIG_SENSE만큼 감소되고, 터치 커패시턴스(404)가 CSIG - CSIG_SENSE로 표시될 수 있다. 일례로서, 상호 커패시턴스(114)(예를 들어, 터치가 없는 경우)는 대략 0.75 피코패럿(pF)일 수 있고, 터치 커패시턴스(404)(예를 들어, 터치가 있는 경우)는 대략 0.25 pF일 수 있다.
터치의 유입은 픽셀(106)에서의 전하 결합을 상호 커패시턴스(114)로부터 터치 커패시턴스(404)로 변화시킬 뿐만 아니라, 기생 커패시턴스라고 하는 바람직하지 않은 커패시턴스 결합도 유입될 수 있다. 기생 커패시턴스는 터치 및 감지 커패시턴스(408)(CFS)와 직렬로 터치 및 구동 커패시턴스(406)(CFD)를 포함한다. 또한 도 4b에는 장치와 연관된 고유 커패시턴스 및 물체와 연관된 고유 커패시턴스를 포함하는 접지 커패시턴스(410)(CGND)(물체-접지간 커패시턴스라고도 함)도 도시되어 있다. 도 4c에 예시된 회로는 도 4b에 도시된 회로와 등가이다. 도 4c에서, 마이너스 커패시턴스(414)(CNEG)는 도 4b에서의 터치 및 구동 커패시턴스(406), 터치 및 감지 커패시턴스(408), 그리고 접지 커패시턴스(410)의 결합과 등가이다. 마이너스 커패시턴스(414)는 다음과 같이 수학식 2로서 표현될 수 있다:
Figure 112011025755886-pct00002
예를 들어, 물체가 터치 센서 패널(100)을 이용하는 장치의 베젤, 배면 또는 다른 부분을 터치하고 있기 때문에 픽셀(106)을 터치하는 물체가 잘 접지되어 있을 때, 접지 커패시턴스(410)는 터치 및 구동 커패시턴스(406)와 터치 및 감지 커패시턴스(408)에 대해 큰 값이다. [양호 접지 조건 하에서의 접지 커패시턴스(410)(CGND)는 100 pF 정도일 수 있다.] 접지 커패시턴스(410)의 큰 값으로 인해 마이너스 커패시턴스(414)가 무시할 정도의 값으로 된다[수학식 2에서 분모의 CGND에 주목할 것]. 터치 및 구동 커패시턴스(406)는 구동 회로(108)의 구동 전류를 증가시키는 효과를 가지는 반면, 터치 및 감지 커패시턴스(408)는 감지 증폭기(110)의 가상 접지에 의해 분로가 형성되는 효과를 가진다. 따라서, 도 4d에 예시된 회로는 양호 접지 조건 하에서 물체가 픽셀(106)을 터치하는 것을 나타낸다. 감지 증폭기(110)의 출력에서 얻어지는 (잘 접지된) 픽셀 터치 출력값(416)(Vo - Vs로 표시됨)은 (터치가 없는) 픽셀 터치 출력값(402)에 대해 비례하여 더 작고 다음과 같이 수학식 3으로 표현될 수 있다:
Figure 112011025755886-pct00003
이와 달리, 픽셀(106)을 터치하는 물체가 불량 접지 조건 하에 있을 때, 마이너스 커패시턴스(414)는 더 이상 무시할 정도가 아니다. 터치 및 감지 커패시턴스(408)는 더 이상 접지로의 분로를 형성하지 않는다. 접지 커패시턴스(410)는 터치 및 구동 커패시턴스(406) 그리고 터치 및 감지 커패시턴스(408)와 동일한 정도일 수 있다. [불량 접지 조건 하에서의 접지 커패시턴스(410)(CGND)는 1 pF 정도일 수 있다.] 마이너스 커패시턴스(414)로 인해 감지 증폭기(110)에서 검출된 전압이 양호 접지 조건 하에서보다 Vn 양만큼 더 높게 된다:
Figure 112011025755886-pct00004
(불량 접지) 픽셀 터치 출력값(418)은 Vo - Vs + Vn으로서 표현될 수 있다. 실제 픽셀 터치 출력값에 대한 기생 효과는 의도된 터치 커패시턴스 변화의 반대 방향이다. 따라서, 불량 접지 조건 하에서 터치를 경험하는 픽셀은 실제로 존재하는 것보다 더 적은 터치를 검출할지도 모른다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)에서 발생하는 동시적인 다중 터치 이벤트를 나타낸 것이다. 2개의 손가락이 터치 센서 패널(100) 상의 2개의 상이한 지점, 즉 구동 라인 D0와 감지 라인 S1이 교차하는 픽셀(PD0,S1) 및 구동 라인 D2와 감지 라인 S2가 교차하는 픽셀(PD2,S2)을 터치하고 있다. 불량 접지 조건 하에서, 앞서 논의한 바와 같이, PD0,S1 및 PD2,S2 각각에 기생 커패시턴스가 있다. 그에 부가하여, 마이너스 픽셀이 구동 라인 D0와 감지 라인 S2가 교차하는 픽셀(점선 위치)(PD0,S2) 및 구동 라인 D2와 감지 라인 S1이 교차하는 픽셀(점선 위치)(PD2,S1)에 나타날 수 있다.
구동 라인 D0가 시뮬레이트될 때, PD0,S1로부터의 전하가 PD0,S1 상에 터치하는 손가락 상에 결합된다. 접지로의 분로가 형성되기 보다는, 일부 전하가 다시 감지 라인 S1 또한 터치 센서 패널을 터치하는 사용자의 다른 손가락[예를 들어, 감지 라인 S2]에 결합된다. 사용자가 올바르게 접지되어 있는 경우, PD2,S2 상의 손가락으로 인해 전하가 감지 라인 S2에 결합되지 않을 것인데, 그 이유는 구동 라인 D2가 구동 라인 D0와 동시에 자극되지 않을 것이기 때문이다. 순 효과는, 구동 라인 D0가 자극되는 경우, 감지 증폭기(110)가 감지 라인 S1 및 S2(예를 들어, PD0,S1 및 PD0,S2)에서 터치 이벤트를 감지한다는 것이다. PD2,S2에서의 실제 터치로 인해 이와 유사하게 사용자의 손을 통해 전하가 감지 라인 S1에 결합된다. 따라서, 구동 라인 D2가 자극될 때, 감지 증폭기(110)가 감지 라인 S1 및 S2(예를 들어, PD2,S1 및 PD2,S2)에서 터치 이벤트를 감지한다.
감지 라인 S1 및 S2에 다시 의도하지 않은 전하 결합이 있으면 터치 위치 PD0,S1 및 PD2,S2에서 검출된 겉보기 터치(apparent touch)가 감소된다. 사용자의 손가락을 통해 다른 감지 라인에 대한 전하 결합이 또한, 터치되지 않은 픽셀에 인접하여, 마이너스 양의 터치(마이너스 픽셀)를 나타내는 출력 표시값이 잘못 생성될 수 있을 정도까지 약화될 수 있다. 자극되고 있는 동일한 구동 라인을 따라 다수의 픽셀이 터치되고 있는 경우에 마이너스 픽셀화(negative pixilation)가 더욱 악화되는데, 그 이유는 그러면 훨씬 더 많은 전하가 동시에 터치되고 있는 다른 감지 라인에 결합될 수 있기 때문이다.
도 5b는 도 5a에 예시된 동시적인 터치 이벤트에 대응하는 마이너스 픽셀의 현상의 3차원 뷰를 보여주는 예시적인 이미지 맵을 나타낸 것이다. 도 5b에서, 플러스 출력값은 실제 터치의 위치(예를 들어, PD0.S1 및 PD2,S2)와 연관되어 있고, 마이너스 출력값은 마이너스 터치의 위치(예를 들어, PD0,S2 및 PD2,S1)와 연관되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 평균 접지 커패시턴스를 계산하고 이어서 측정된 픽셀 터치 출력값 및 평균 접지 커패시턴스를 사용하여 실제 픽셀 터치 출력값을 추정함으로써, 터치 센서 패널(100)에 대해 기생 커패시턴스 교정이 수행될 수 있다. 추정된 실제 픽셀 터치 출력값이 터치 센서 패널(100) 상에서의 터치 이벤트(들)를 결정하는 데 사용된다.
터치 센서 패널(100)의 정상 감지 동작의 시작 이전에, 패널(100)[및 패널(100)을 포함하는 장치]은 보정(calibration), 기준 측정(baseline measurement), 및 매개변수 설정을 거친다. 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 기생 커패시턴스 교정을 수행하기 위해, 보정 동안에 열(예를 들어, 감지 라인)에 대한 평균 패널 집중 기생 커패시턴스가 결정된다. 터치 센서 패널(100)의 임의의 단일 픽셀(106)을 나타내는 회로도가 도 6a에 예시되어 있으며, 이 회로도는 행에 대한 패널 집중 기생 커패시턴스(600)(CPD) 및 열에 대한 패널 집중 기생 커패시턴스(602)(CPS)를 포함하는 터치 센서 패널(100)에 고유한 커패시턴스를 나타내고 있다. 행에 대한 패널 집중 기생 커패시턴스(600)(CPD)는 국소 접지에 대한 터치 센서 패널 내의 구동 라인의 기생 커패시턴스를 포함한다. 열에 대한 패널 집중 기생 커패시턴스(602)(CPS)는 국소 접지에 대한 터치 센서 패널 내의 감지 라인의 기생 커패시턴스를 포함한다. 터치 및 구동 커패시턴스(406)(CFD)는 터치 센서 패널을 통해 터치 물체(예를 들어, 사용자의 손가락)에 대한 구동 라인의 기생 커패시턴스를 포함한다. 터치 및 감지 커패시턴스(408)(CFS)는 터치 센서 패널을 통해 터치 물체(예를 들어, 사용자의 손가락)에 대한 감지 라인의 기생 커패시턴스를 포함한다.
도 7은 터치 센서 패널(100)의 보정 동안에, 열에 대한 평균 패널 집중 기생 커패시턴스(평균 CPS)를 결정하는 흐름도를 나타낸 것이다. 블록(700)에서, 역방향 전압원(112)이 0 값으로 유지되면서, 모든 구동 라인(102)은 동시에 구동 회로(108)에 의해 V1(사인파 전압 등)으로 자극된다. 그에 응답하여, 블록(702)에서, 모든 감지 라인(104)에 대해 감지 증폭기(110)에서 픽셀 터치 출력값이 감지된다. 터치 센서 패널(100)의 터치가 없기 때문에, 각각의 감지 증폭기(110)에서의 픽셀 터치 출력값은 (터치가 없는) 픽셀 터치 출력값(402)(Vo)을 포함한다. 블록(704)에서, 각각의 픽셀(106)에 대한 상호 커패시턴스(114)의 평균값이 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112011025755886-pct00005
그 다음에, 블록(706)에서, 구동 회로(108)가 0 값으로 유지되면서, 모든 감지 라인(104)은 동시에 역방향 전압원(112)에 의해 V2(사인파 전압 등)로 자극된다. 역방향 전압원(112)은 감지 라인(104)을 역방향으로 구동한다[블록(700)에서 구동 회로(102)는 구동 라인(102)을 순방향으로 구동함]. 그에 응답하여, 블록(708)에서, 모든 감지 라인(104)에 대해 감지 증폭기(110)에서 픽셀 터치 출력값이 감지된다. 터치가 일어나지 않기 때문에, 각각의 감지 증폭기(110)에서의 픽셀 터치 출력값은 또다시 (터치가 없는) 픽셀 터치 출력값(402)(Vo)을 포함한다. 그에 대응하여, 각각의 픽셀(106)에서의 CSIG 및 CPS 커패시턴스의 평균합(average sum)이 다음과 같이 계산될 수 있다(블록 710):
Figure 112011025755886-pct00006
마지막으로, 블록(712)에서, 평균 CPS가 결정되고 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112011025755886-pct00007
대안의 실시예에서, 블록(706 내지 710)은 블록(700 내지 704) 이전에 일어날 수 있다. 열에 대한 평균 패널 집중 기생 커패시턴스(평균 CPS)는 터치 센서 패널(100)에 대해 한번 결정될 수 있고, 정상 감지 동작 동안에 재계산될 필요가 없다.
열에 대한 평균 패널 집중 기생 커패시턴스(평균 CPS)가 알려져 있는 경우, 이는 평균 접지 커패시턴스를 결정하는 데 사용된다. ("평균 접지 커패시턴스"라는 용어는 본 명세서에서 "접지 커패시턴스" 또는 CGND와 서로 바꾸어 사용될 수 있다.) 접지 커패시턴스(410)(CGND)는 감지 증폭기(110)의 지상 접지-국소 장치 새시 접지간 커패시턴스와 직렬로 터치 신체-지상 접지간 커패시턴스를 포함한다. 접지 커패시턴스(410)가 터치 센서 패널(100)을 터치하는 사용자 또는 물체가 또한 장치 새시를 얼마나 잘 터치하고 있는지에 따라 변하기 때문에, 터치 센서 패널(100)의 정상 사용 동안 접지 커패시턴스(410)가 동적일 수 있다. 사용자의 접지 레벨을 정확하게 추적하기 위해(그에 대응하여, 정확한 실제 터치 출력값을 결정하기 위해), 장치의 정상 동작 동안에 접지 커패시턴스(410)가 주기적으로(또는 기타 타이밍 시퀀스에 기초하여) 결정될 수 있다.
평균 접지 커패시턴스의 계산에 대해서는 도 6b 및 도 8을 참조하여 기술할 것이다. 도 6b는 정상 동작 동안의 단일 픽셀(106)을 나타내는 회로도를 나타낸 것이며, 여기서 터치 이벤트는 픽셀(106) 상에서 일어날 수 있다. (주의할 점은, 도 6a 및 도 6b가 이하에 제공되는 방정식에서 설명의 편의 및 가독성을 돕기 위해 다양한 커패시턴스에 대해 이중 심볼을 포함하고 있다는 것이다.) 도 8은 장치의 정상 동작 동안의 평균 접지 커패시턴스를 결정하는 흐름도를 나타낸 것이다.
블록(800)에서, 역방향 전압원(112)이 0 값으로 유지되면서, 모든 구동 라인(102)은 동시에 구동 회로(108)에 의해 V1(사인파 전압 등)으로 자극된다. 그에 응답하여, 블록(802)에서, 모든 감지 라인(104)에 대해 감지 증폭기(110)에서 픽셀 터치 출력값 Vo가 감지된다. 블록(804)에서, 각각의 픽셀에 대해 그 위치에 대한 감지된 픽셀 터치 출력값 Vo를 사용하여 값 U가 계산된다:
Figure 112011025755886-pct00008
이어서, 모든 픽셀 위치로부터의 계산된 U 값 전부를 평균함으로써 평균 U가 얻어진다.
블록(806)에서, 구동 회로(108)가 0 값으로 유지되면서, 모든 감지 라인(104)은 동시에 역방향 전압원(112)에 의해 V2(사인파 전압 등)로 자극된다. 그에 응답하여, 블록(808)에서, 모든 감지 라인(104)에 대해 감지 증폭기(110)에서 픽셀 터치 출력값 Vo가 감지된다. 블록(810)에서, 각각의 픽셀에 대해 그 위치에 대한 감지된 픽셀 터치 출력값 Vo 및 앞서 논의된 평균 CPS를 사용하여 값 W가 계산된다:
Figure 112011025755886-pct00009
이어서, 모든 픽셀 위치로부터의 계산된 W 값 전부를 평균함으로써 평균 W가 얻어진다.
계산된 평균 U 및 평균 W 값은 블록(812)에서 평균 접지 커패시턴스를 계산하는 데 사용된다. 평균 접지 커패시턴스는, 그 다음 접지 커패시턴스 값이 계산될 때까지, 터치 센서 패널(100)에 대한 모든 픽셀 위치에 전역적인 값이다. 평균 접지 커패시턴스(평균 CGND)는 이하의 방정식을 사용하여 얻어질 수 있다:
Figure 112011025755886-pct00010
여기서,
Figure 112011025755886-pct00011
Figure 112011025755886-pct00012
그리고
Figure 112011025755886-pct00013
이다.
A2 및 A3는 각각의 터치 센서 패널(100)에 대한 또는 특정의 터치 센서 패널 설계에 대한 대략적인 상수이다. 이들 상수는 주어진 패널 감지 패턴 설계에 대한 시뮬레이션 및/또는 경험적 측정을 통해 얻어질 수 있고, 예를 들어, 터치 센서 패널를 설계하려는 노력 동안에 측정될 수 있다.
평균 CGND가 결정된 후에, 장치는 블록(800)으로 되돌아가서(분기 814) 그 다음 평균 CGND를 계산한다. 연속적인 CGND 계산 사이에 사전 설정된 시간 지연이 있을 수 있다.
대안의 실시예에서, 블록(806 내지 810)은 블록(800 내지 804) 이전에 일어날 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 장치의 정상 동작 동안의 기생 커패시턴스 효과를 교정하는 흐름도를 나타낸 것이다. 블록(900)에서, 터치 센서 패널(100) 상에서의 터치 이벤트(들)를 감지하기 위해 구동 라인(102)이 순차적으로 자극된다. 구동 라인(102)에 대한 자극 신호에 응답하여, 블록(902)에서 측정된 픽셀 터치 출력값이 감지 라인(104)으로부터 얻어진다. 그 다음에, 도 8에 따라 얻어진 평균 접지 커패시턴스가 소정의 임계값보다 작거나 같은지를 알아보기 위해 검사가 수행된다(블록 904). 소정의 임계값의 일례는 60 pF, 80 pF, 또는 그 이상일 수 있다.
평균 접지 커패시턴스가 임계값을 초과하는 경우[아니오 분기(906)], 실제 터치 출력값이 측정된 터치 출력값과 동일한 것으로 간주될 수 있다. 기생 커패시턴스에 대한 교정이 필요하지 않고, 시스템은 터치 이벤트(들)를 다시 감지하기 위해 준비를 할 수 있다[분기(910)]. 그렇지 않은 경우, 평균 접지 커패시턴스가 임계값 이하인 경우[예 분기(912)], 사용자는 장치에 제대로 접지되어 있지 않으며, 측정된 터치 출력값은 기생 커패시턴스에 의해 야기된 아티팩트를 포함한다.
블록(914)에서, 실제 터치 출력값의 반복적 추정을 위해 카운터가 시작된다(카운터가 k=1로 설정된다). 그 다음에, (k+1)번째 실제 터치 출력값 집합이 블록(916)에서 추정된다. 실제 터치 출력값 및 측정된 터치 출력값에 대해서는 커패시턴스 값을 참조하여 이하에서 논의한다. 그럼에도 불구하고, 터치 출력값이 그 각자의 커패시턴스에 비례하는 전압값일 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
측정된 터치 출력값과 실제 터치 출력값 사이의 관계는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112011025755886-pct00014
인접한 구동 및 감지 라인에 대해 상호작용이 거의 없는 것으로 가정될 수 있는 경우에, 수학식 11에서의 CNEGm,j가 다음과 같이 근사화될 수 있고:
Figure 112011025755886-pct00015
여기서 A = (A2 x A3)/(A2 + A3)이고
CG = CGND/(A2 + A3)이다.
수학식 11 및 수학식 12를 행렬 형태로 다시 쓰면, 수학식 13은 일반화된 Sylvester 방정식의 형태이고, 여기서 폐쇄형 해(closed form solution)는 C가 대칭(예를 들어, C = C T)인 특수한 경우에 대해서만 알려져 있다:
Figure 112011025755886-pct00016
여기서
Figure 112011025755886-pct00017
Figure 112011025755886-pct00018
Figure 112011025755886-pct00019
Figure 112011025755886-pct00020
그리고
Figure 112011025755886-pct00021
이다.
C가 임의적인 터치 프로필에 대해 대칭이 아닐 수 있기 때문에, 수학식 13에 대한 정확한 해가 없을 수 있다. 그렇지만, C를 근사화하거나 추정하는 데 반복적 방식이 사용될 수 있다:
Figure 112011025755886-pct00022
여기서 k = 1, 2, 3, ... 이고 k=1에 대해 Ck = C'이다.
계산된 (k+1)번째 실제 터치 출력값 집합이 k번째 실제 터치 출력값의 사전 설정된 수렴 퍼센트(convergence percentage) 내에 있는 경우(블록 918), 측정된 터치 출력값이 (k+1)번째 추정된 실제 픽셀 터치 출력값으로 대체된다(블록 928)[예 분기(926)]. 현재의 측정된 픽셀 터치 출력값 집합에 대해 마이너스 픽셀 보상이 완료되고, 패널 프로세서는 그 다음의 측정된 출력값 집합을 교정할 준비를 한다[블록(900)으로의 복귀 분기(930)]. 대안의 실시예에서, 현재의 출력값 집합의 교정이 진행 중인 동안에 그 다음의 측정된 출력값 집합이 이미 얻어진 경우, 복귀 분기(930)는 블록(904)으로 갈 수 있다.
수렴을 결정하는 중단 기준(stop criterion)이 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112011025755886-pct00023
(단,
Figure 112011025755886-pct00024
임)
그렇지 않고 수렴이 일어나지 않는 경우[아니오 분기(920)], 블록(922)에서 카운터가 1만큼 증분되고(k = k + 1), (k+1)번째 실제 픽셀 터치 출력값의 그 다음 반복이 추정된다[블록(916)으로의 복귀 분기(924)]. 블록(918)에서 중단 기준이 만족될 때까지 연속적인 반복이 행해질 수 있다. 도 10에서 그래프선(1004)으로 나타낸 바와 같이, 10회 미만의 반복 내에서 거의 완전한 수렴이 일어날 수 있다. 수직축(1000)은 수렴의 퍼센트를 나타내고, 수평축(1002)은 실제 터치 출력값 계산의 반복 횟수를 나타낸다.
프로세서 능력, 터치 이벤트(들)가 감지되는 비율, 및/또는 터치 이미지 품질 요건에 따라, 시스템 요구사항을 만족시키기 위해 요구된 수렴의 정도가 지정될 수 있다.
도 11은 전술한 본 발명의 실시예들 중 하나 이상의 실시예를 포함할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 시스템(1100)을 나타낸 것이다. 컴퓨팅 시스템(1100)은 하나 이상의 패널 프로세서(1102) 및 주변 장치(1104)와 패널 서브시스템(1106)을 포함할 수 있다. 주변 장치(1104)는 RAM(random access memory) 또는 기타 유형의 메모리 또는 저장 장치, 감시 타이머(watchdog timer) 등을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 패널 서브시스템(1106)은 하나 이상의 감지 채널(1108), 채널 스캔 로직(1110) 및 구동기 로직(1114)을 포함할 수 있지만, 이들에 국한되지는 않는다. 채널 스캔 로직(1110)은 RAM(1112)에 액세스하고, 감지 채널로부터 데이터를 자율적으로 판독하고, 감지 채널에 대한 제어를 제공할 수 있다. 그에 부가하여, 채널 스캔 로직(1110)은 터치 센서 패널(1124)의 구동 라인에 선택적으로 인가될 수 있는 다양한 주파수 및 위상의 자극 신호(1116)를 발생하기 위해 구동기 로직(1114)을 제어할 수 있다. 채널 스캔 로직(1110)은 또한 터치 센서 패널(1124)의 감지 라인에 선택적으로 인가될 수 있는 다양한 주파수 및 위상의 역방향 자극 신호를 발생하기 위해 구동기 로직(1114)을 제어할 수 있다. 다른 대안으로서, 감지 라인에 원하는 자극 신호를 제공하기 위해 별도의 채널 스캔 로직 및/또는 별도의 제어 구동 로직이 패널 서브시스템(1106) 내에 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 패널 서브시스템(1106), 패널 프로세서(1102), 및 주변 장치(1104)가 단일 ASIC(application specific integrated circuit) 내에 통합될 수 있다.
터치 센서 패널(1124)은 복수의 구동 라인 및 복수의 감지 라인을 가지는 용량성 감지 매체를 포함할 수 있지만, 다른 감지 매체도 사용될 수 있다. 구동 라인 및 감지 라인 중 어느 하나 또는 둘다가 본 발명의 실시예에 따른 향상된 신뢰성의 전도성 배선에 결합될 수 있다. 구동 라인과 감지 라인의 각각의 교차점은 용량성 감지 노드를 나타낼 수 있고, 터치 센서 패널(1124)이 터치의 "이미지"를 캡처하는 것으로 볼 때 특히 유용할 수 있는 화소(픽셀)(1126)로 볼 수 있다. [환언하면, 패널 서브시스템(1106)이 터치 이벤트가 터치 센서 패널 내의 각각의 터치 센서에서 검출되었는지 여부를 결정하고 패널 프로세서(1102)가 마이너스 픽셀 보상을 수행한 후에, 터치 이벤트가 발생한 멀티-터치 패널 내의 터치 센서의 패턴은 터치의 "이미지"(예를 들어, 패널을 터치하는 손가락의 패턴)로 볼 수 있다.] 터치 센서 패널(1124)의 각각의 감지 라인은 패널 서브시스템(1106) 내의 감지 채널(1108)(본 명세서에서 이벤트 검출 및 복조 회로라고도 함)을 구동할 수 있다.
컴퓨팅 시스템(1100)은 패널 프로세서(1102)로부터의 출력을 수신하고 출력에 기초하여 동작을 수행하는 호스트 프로세서(1128)를 포함할 수 있으며, 이 동작은 커서 또는 포인터 등의 개체를 움직이는 것, 스크롤 또는 패닝, 제어 설정을 조정하는 것, 파일 또는 문서를 여는 것, 메뉴를 보여주는 것, 선택을 하는 것, 명령어를 실행하는 것, 호스트 장치에 연결된 주변 장치를 작동시키는 것, 전화 통화에 응답하는 것, 전화를 거는 것, 전화 통화를 종료하는 것, 볼륨 또는 오디오 설정을 변경하는 것, 전화 통신에 관계된 정보(주소, 자주 거는 번호, 받은 전화, 부재중 전화 등)를 저장하는 것, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 로그인하는 것, 허가된 사람에게 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크의 제한된 영역에의 액세스를 허용하는 것, 컴퓨터 데스크톱의 사용자 선호 구성과 연관된 사용자 프로필을 로드하는 것, 웹 콘텐츠에의 액세스를 허용하는 것, 특정 프로그램을 시작하는 것, 메시지를 암호화 또는 디코딩하는 것, 및/또는 기타를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 호스트 프로세서(1128)는 또한 패널 처리와 관계되어 있지 않을지도 모르는 부가의 기능을 수행할 수 있고, 프로그램 저장 장치(1132) 및 장치의 사용자에게 UI를 제공하는 디스플레이 장치(1130)(LCD 디스플레이 등)에 연결될 수 있다. 디스플레이 장치(1130)는, 일부 또는 전체가 터치 센서 패널 아래에 위치할 때 터치 센서 패널(1124)과 함께, 터치 스크린을 형성할 수 있다.
유의할 점은, 전술한 기능들 중 하나 이상의 기능이 메모리[도 11의 주변 장치들(1104) 중 하나]에 저장되어 패널 프로세서(1102)에 의해 실행되거나, 프로그램 저장 장치(1132)에 저장되어 호스트 프로세서(1128)에 의해 실행되는 펌웨어에 의해 수행될 수 있다는 것이다. 펌웨어는 또한 명령어 실행 시스템, 장치 또는 디바이스(컴퓨터-기반 시스템, 프로세서-포함 시스템, 또는 기타 시스템 등)로부터 명령어를 페치하여 명령어를 실행할 수 있는 명령어 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 그와 관련하여 사용되는 임의의 컴퓨터-판독가능 매체 내에 저장 및/또는 전달될 수 있다. 본 문서와 관련하여, "컴퓨터-판독가능 매체"는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 그와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 매체라면 어느 것이라도 될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 전자, 자기, 광, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치 또는 디바이스, 휴대용 컴퓨터 디스켓(자기), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(자기), 판독 전용 메모리(ROM)(자기), EPROM(erasable programmable read-only memory)(자기), 휴대용 광 디스크(CD, CD-R, CD- RW, DVD, DVD-R, 또는 DVD-RW 등), 또는 플래시 메모리(컴팩트 플래시 카드, 보안 디지털 카드, USB 메모리 장치, 메모리 스틱 등), 기타를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다.
펌웨어는 또한 명령어 실행 시스템, 장치 또는 디바이스(컴퓨터-기반 시스템, 프로세서-포함 시스템, 또는 기타 시스템 등)로부터 명령어를 페치하여 명령어를 실행할 수 있는 명령어 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 그와 관련하여 사용되는 임의의 전송 매체 내에서 전파될 수 있다. 본 문서와 관련하여, "전송 매체"는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 그와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 전달, 전파 또는 전송할 수 있는 매체라면 어느 것이라도 될 수 있다. 전송 판독가능 매체는 전자, 자기, 광, 전자기 또는 적외선 유선 또는 무선 전파 매체를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다.
도 12a는 컴퓨팅 시스템(1100)과 유사한 컴퓨팅 시스템(1238)을 포함할 수 있는 예시적인 휴대폰(1236)을 나타낸 것이다. 휴대폰(1236)은 본 발명의 실시예에 따라 마이너스 픽셀 보상을 동적으로 또한 선택적으로 제공하기 위해 터치 센서 패널(1224) 및 연관된 처리 기능[패널 프로세서(1102) 및 패널 서브시스템(1106) 등]을 포함할 수 있다.
도 12b는 컴퓨팅 시스템(1100)과 유사한 컴퓨팅 시스템(1238)을 포함할 수 있는 예시적인 오디오/비디오 플레이어(1240)(또는 디지털 미디어 플레이어)를 나타낸 것이다. 오디오/비디오 플레이어(1240)는본 발명의 실시예에 따라 마이너스 픽셀 보상을 동적으로 또한 선택적으로 제공하기 위해 터치 센서 패널(1224) 및 연관된 처리 기능[패널 프로세서(1102) 및 패널 서브시스템(1106) 등]을 포함할 수 있다.
도 12c는 컴퓨팅 시스템(1100)과 유사한 컴퓨팅 시스템(1238)을 포함할 수 있는 예시적인 컴퓨터(1244)를 나타낸 것이다. 컴퓨터(1244)는 본 발명의 실시예에 따라 마이너스 픽셀 보상을 동적으로 또한 선택적으로 제공하기 위해 터치 센서 패널(1224)(디스플레이 및/또는 트랙패드에 포함됨) 및 연관된 처리 기능[패널 프로세서(1102) 및 패널 서브시스템(1106) 등]을 포함할 수 있다. 터치 센서 패널(1224)은 터치 스크린, 트랙패드, 및 임의의 다른 터치 입력 표면 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다.
도 12a 내지 도 12c의 휴대폰, 미디어 플레이어, 및 컴퓨터는 본 발명의 실시예에 따른 기생 커패시턴스 보상 방식을 이용함으로써 터치 이벤트(들)의 검출에서 향상된 정확도를 달성할 수 있다.
본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 상세히 기술되어 있지만, 다양한 변경 및 수정이 당업자에게는 명백하게 될 것임에 유의해야 한다. 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 실시예의 범위 내에 포함된다는 것을 잘 알 것이다.

Claims (25)

  1. 터치 센서 패널에 대한 마이너스 픽셀 효과(negative pixel effect)를 보상하는 방법으로서,
    터치 센서 패널과 접촉하고 있는 물체와 연관된 물체-접지간 커패시턴스(object-to-ground capacitance)를 결정하는 단계, 및
    물체-접지간 커패시턴스가 소정의 임계값 이하일 때 물체-접지간 커패시턴스 및 측정된 픽셀 터치 출력값들에 기초하여 터치 센서 패널의 각각의 픽셀에 대한 실제 픽셀 터치 출력값을 계산하는 단계
    를 포함하는 마이너스 픽셀 효과의 보상 방법.
  2. 제1항에 있어서, 물체-접지간 커패시턴스를 결정하는 단계가 터치 센서 패널의 정상 감지 동작 동안 물체-접지간 커패시턴스를 주기적으로 결정하는 단계를 포함하는 마이너스 픽셀 효과의 보상 방법.
  3. 제1항에 있어서, 각각의 픽셀에 대한 상기 실제 픽셀 터치 출력값 및 상기 물체-접지간 커패시턴스에 기초하여 상기 터치 센서 패널의 각각의 픽셀에 대한 후속하는 실제 픽셀 터치 출력값을 계산하는 단계를 더 포함하는 마이너스 픽셀 효과의 보상 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실제 픽셀 터치 출력 값을 기초로 터치 이벤트를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    터치 센서 패널이 컴퓨팅 시스템 내에 통합되어 상기 터치 이벤트와 연관된 적어도 하나의 동작을 수행하도록 구성되는 마이너스 픽셀 효과의 보상 방법.
  6. 터치 센서 패널에 대한 마이너스 픽셀 효과를 보상하는 장치로서,
    터치 센서 패널상에서 제1 배향을 가지는 복수의 구동 라인 각각에 연결되어 있는 제1 자극 신호원 - 제1 자극 신호원들은 활성화되어 제1 측정된 픽셀 터치 출력값들을 발생하도록 구성됨 -,
    터치 센서 패널상에서 제1 배향과 다른 제2 배향을 가지는 복수의 감지 라인 각각에 연결되어 있는 감지 증폭기 - 감지 증폭기는 감지 증폭기의 입력에 연결된 제2 자극 신호원을 포함하고, 제2 자극 신호원들은 활성화되어 제2 측정된 픽셀 터치 출력값들을 발생하도록 구성됨 -, 및
    제1 측정된 픽셀 터치 출력값들 및 물체-접지간 커패시턴스를 반복적으로 사용하여 실제 픽셀 터치 출력값들을 계산하도록 구성된 패널 프로세서
    를 포함하는 마이너스 픽셀 효과의 보상 장치.
  7. 제6항에 있어서, 제1 자극 신호원들은 동시에 활성화되어 제1 측정된 픽셀 터치 출력값들을 발생하도록 구성되는 마이너스 픽셀 효과의 보상 장치.
  8. 제6항에 있어서, 제2 자극 신호원들은 동시에 활성화되어 제2 측정된 픽셀 터치 출력값들을 발생하도록 구성되는 마이너스 픽셀 효과의 보상 장치.
  9. 제6항에 있어서, 패널 프로세서는, 제1 측정된 픽셀 터치 출력값들, 제2 측정된 픽셀 터치 출력값들, 평균 상호 커패시턴스, 및 감지 증폭기들과 연관된 피드백 커패시턴스에 기초하여, 터치 센서 패널과 접촉하고 있는 물체와 연관된 물체-접지간 커패시턴스를 계산하도록 구성되는 마이너스 픽셀 효과의 보상 장치.
  10. 제9항에 있어서, 패널 프로세서는 터치 센서 패널의 정상 동작 동안 물체-접지간 커패시턴스를 주기적으로 계산하도록 구성되는 마이너스 픽셀 효과의 보상 장치.
  11. 제6항에 있어서, 제2 자극 신호원들은 감지 라인들에게 역방향 자극 신호(reverse stimulation signal)를 제공하는 마이너스 픽셀 효과의 보상 장치.
  12. 제6항에 있어서, 터치 센서 패널이 컴퓨팅 시스템 내에 통합되고,
    상기 패널 프로세서는 상기 실제 픽셀 터치 출력 값들에 기초하여 상기 터치 센서 패널 상의 터치 이벤트의 존재를 결정하고,
    상기 컴퓨팅 시스템은 상기 터치 이벤트와 관련되는 적어도 하나의 동작을 수행하도록 구성되는, 마이너스 픽셀 효과의 보상 장치.
  13. 터치 센서 패널에 대한 마이너스 픽셀 효과를 보상하는 시스템으로서,
    복수의 구동 라인 및 복수의 감지 라인을 가지는 터치 센서 패널,
    터치 센서 패널에 연결된 패널 서브시스템 - 패널 서브시스템은,
    터치 센서 패널의 구동 라인들에 연결된 구동기 로직 - 구동기 로직은 제1 자극 신호들을 발생하도록 구성됨 -, 및
    터치 센서 패널의 감지 라인들에 연결된 감지 채널들
    을 포함하고,
    각각의 감지 채널은 감지 증폭기의 입력에 연결된 제2 자극 신호원을 가지는 감지 증폭기를 포함하고, 감지 채널들은 구동기 로직으로부터의 제1 자극 신호들에 응답하여 제1 측정된 픽셀 터치 출력값들을 발생하고 또한 제2 자극 신호원들로부터의 제2 자극 신호들에 응답하여 제2 측정된 픽셀 터치 출력값들을 발생하도록 구성됨 -, 및
    패널 서브시스템에 연결되어 있고, 터치 센서 패널과 접촉하고 있는 물체와 연관된 물체-접지간 커패시턴스를 계산하도록 구성되는 패널 프로세서
    를 포함하는 마이너스 픽셀 효과의 보상 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 구동기 로직은 제1 자극 신호들을 복수의 구동 라인에 동시에 제공하도록 구성되는 마이너스 픽셀 효과의 보상 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 패널 프로세서는 제1 자극 신호들, 제1 측정된 픽셀 터치 출력값들, 및 감지 증폭기들과 연관된 피드백 커패시턴스에 기초하여 물체-접지간 커패시턴스에 대한 제1 선행 값(precursor value)을 계산하도록 구성되는 마이너스 픽셀 효과의 보상 시스템.
  16. 제13항에 있어서, 제2 자극 신호원은 제2 자극 신호들을 복수의 감지 라인에 동시에 제공하도록 구성되는 마이너스 픽셀 효과의 보상 시스템.
  17. 제13항에 있어서, 패널 프로세서는 제2 자극 신호들, 제2 측정된 픽셀 터치 출력값들, 및 감지 증폭기들과 연관된 피드백 커패시턴스에 기초하여 물체-접지간 커패시턴스에 대한 제2 선행 값을 계산하도록 구성되는 마이너스 픽셀 효과의 보상 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 제2 선행 값은 감지 라인들에 대한 패널 집중 기생 커패시턴스(panel lumped parasitic capacitance)에 또한 기초하는 마이너스 픽셀 효과의 보상 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 패널 프로세서는 터치 센서 패널의 보정(calibration) 동안 감지 라인들에 대한 패널 집중 기생 커패시턴스를 계산하도록 구성되는 마이너스 픽셀 효과의 보상 시스템.
  20. 제18항에 있어서, 패널 프로세서는 제1 자극 신호들, 제1 측정된 픽셀 터치 출력값들, 제2 자극 신호들, 제2 측정된 픽셀 터치 출력값들, 및 피드백 커패시턴스에 기초하여 감지 라인들에 대한 패널 집중 기생 커패시턴스를 계산하도록 구성되는 마이너스 픽셀 효과의 보상 시스템.
  21. 제13항에 있어서, 패널 프로세서는 제1 측정된 픽셀 터치 출력값들 및 물체-접지간 커패시턴스를 반복적으로 사용하여 실제 픽셀 터치 출력값들을 계산하도록 구성되는 마이너스 픽셀 효과의 보상 시스템.
  22. 터치 센서 패널에 대한 마이너스 픽셀 효과를 보상하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 프로그램 코드는,
    터치 센서 패널과 접촉하고 있는 물체와 연관된 불량 접지 조건의 존재를 주기적으로 결정하는 단계, 및
    불량 접지 조건이 존재한다면, 감지 라인들에 연결된 감지 증폭기들로부터의 각각의 픽셀에 대한 검출된 전하 결합의 감소 및 불량 접지 조건을 나타내는 접지 커패시턴스를 사용하여, 각각의 픽셀에 대해 터치 센서 패널과 접촉하고 있는 물체와 연관된 전하 결합의 실제 감소를 반복적으로 계산하는 단계
    를 포함하는 방법의 수행을 야기하기 위한 것인 컴퓨터 판독가능 매체.
  23. 제22항에 있어서, 상기 프로그램 코드는 각각의 픽셀에 대한 계산된 전하 결합의 실제 감소 및 물체가 터치 센서 패널과 접촉하기 전의 각각의 픽셀과 연관된 상호 커패시턴스에 기초하여 각각의 픽셀에 대한 실제 픽셀 터치 출력값을 또한 제공하기 위한 것인 컴퓨터 판독가능 매체.
  24. 제22항에 있어서, 상기 프로그램 코드는 각각의 픽셀에 대한 계산된 전하 결합의 실제 감소의 첫번째 반복 이후에, 바로 이전의 계산된 전하 결합의 실제 감소 및 접지 커패시턴스가 각각의 픽셀에 대해 전하 결합의 실제 감소의 차후의 반복들을 계산하는데 사용되는 것을 또한 제공하기 위한 것인 컴퓨터 판독가능 매체.
  25. 제22항에 있어서, 상기 프로그램 코드는 바로 선행하는 계산된 전하 결합의 실제 감소에 대한 계산된 전하 결합의 실제 감소의 수렴(convergence)을 또한 결정하기 위한 것인 컴퓨터 판독가능 매체.
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