KR101915601B1 - 멀티-터치 입력 디바이스에서의 상호 정전용량 측정 - Google Patents

멀티-터치 입력 디바이스에서의 상호 정전용량 측정 Download PDF

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Abstract

멀티-터치 센서 시스템에서의 다중 터치 이벤트들을 결정하기 위한 시스템 들 및 방법들이 제공된다. 이 시스템은 정전용량 측정 유닛(600), 펄스 구동 유닛(1012) 및 복수의 노드들과 적어도 2 세트의 전극들을 포함하는 복수의 전극들(1014, 1016)를 구비한 터치 센서(200)를 포함할 수 있다. 이 방법은 제1 세트의 전극들 내의 제1 전극(1016)을 정전용량 측정 유닛(600)에 연결하고, 제2 세트의 전극들 내의 제2 전극(1014)에 전압 펄스 또는 전류 펄스를 보내는 펄스 구동 유닛(1012)을 연결하는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 정전용량 측정 유닛이 제1 전극과 제2 전극에 해당하는 노드에서 상호 정전용량(Cm)을 측정하는 것을 더 포함할 수 있다. 이 방법은 노드에서의 측정된 상호 정전용량과 그 노드에 대해 이전에 측정된 상호 정전용량을 비교하고, 이전에 측정된 상호 정전용량으로부터 편차가 있으면, 해당 노드가 터치되었음을 보고하는 것을 포함할 수 있다.

Description

멀티-터치 입력 디바이스에서의 상호 정전용량 측정{MUTUAL CAPACITANCE MEASUREMENT IN A MULTI-TOUCH INPUT DEVICE}
본 발명은 정전용량성 터치 센서 시스템들에 관한 것으로, 특히 터치 센서의 표면과 접촉하는 하나 이상의 물체들을 명확하게 검출하기 위해 상호 정전용량 측정들을 수행하는 개선된 방법들에 관한 것이다.
정전용량성 터치 센서들은 전자 장치, 예를 들면, 컴퓨터들, 모바일폰들, 개인 휴대 미디어 플레이어들, 계산기들, 전화기들, 금전 등록기들, 가솔린 펌프들 등에 사용자 인터페이스로서 사용된다. 일부 애플리케이션들의 경우, 불투명한 터치 센서들이 소프트 키 기능성을 제공한다. 다른 애플리케이션들의 경우, 사용자가 터치를 통해 디스플레이 상의 물체들과 상호 작용하게 하도록, 투명한 터치 센서들이 디스플레이에 중첩된다. 이런 물체들은 디스플레이 상의 소프트 키들, 메뉴들 및 다른 물체들의 형태일 수 있다. 정전용량성 터치 센서들은, 물체, 예를 들면 사용자의 손가락 끝이 그 정전용량을 변경시킬 때, 정전용량성 터치 센서의 정전용량 변화에 의해 활성화된다(활성화를 나타내는 신호를 제어한다).
종래의 정전용량성 터치 센서들은 전형적으로 2 종류(단일-터치 및 멀티-터치) 중 어느 하나이다. 단일-터치 센서는 터치 센서에 접촉하는 하나의 물체의 위치를 검출하여 보고한다. 멀티-터치 센서는 터치 센서에 동시에 접촉하는 하나 이상의 물체들의 위치를 검출하고, 각 물체와 관련된 분명한 위치 정보를 보고한다. 얼마 전부터는 단일-터치 및 멀티-터치 정전용량성 센서들 모두가 사용되고 있지만, 지금까지 단일-터치 정전용량성 센서들을 이용한 제품들이 보다 더 널리 사용되었다. 결과적으로, 집적 회로 등을 포함하는 많은 기성(off-the-shelf) 터치 스크린 컨트롤러 제품들이 단일-터치 센서 시스템들에서의 이용을 위해 시판되고 있다.
예를 들면, 서로 다른 레이어들 상에 X-Y 또는 그리드와 같은 전극들의 배치를 활용할 수 있는 터치 센서에 있어서, 현재 기성 터치 컨트롤러들은 터치 위치를 검출하기 위해 다양한 형태들의 자기 정전용량 측정들을 이용한다. 자기 정전용량 측정은 터치 센서 내의 개별적인 전극들의 정전용량을 측정하고, 정전용량이 가장 의미 있는 변화를 경험하는 전극(들)에 근거하여 터치 위치를 검출한다. 예를 들면, X-Y 그리드를 이용하여, 터치 컨트롤러는 X-축 및 Y-축 전극들의 각각을 통하여, 한 번에 하나의 전극을 선택하고, 그 정전용량을 측정하는 것을 반복한다. 터치 위치는 (1) 가장 의미 있는 정전용량 변화를 경험하는 X-축 전극과 (2) 가장 의미 있는 정전용량 변화를 경험하는 Y-축 전극의 교차점에 의해 결정된다.
지금, 자기 정전용량 측정들은 예를 들면 이완(relaxation) 발진기에 기초한 측정 또는 충전 시간-전압 측정에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 마이크로칩 테크놀로지사에 의해 제조된 어떤 PIC 마이크로컨트롤러들 상의 정전용량성 감지 모듈(CSM)은 단일-터치 센서 시스템에서의 자기 정전용량을 측정하기 위한 이완 발진기 회로를 구현한다. 더욱이, 마이크로칩 테크놀로지사에 의해 제조된 어떤 PIC 마이크로컨트롤러들 상의 충전 시간 측정 유닛(CTMU)은 단일-터치 센서 시스템에서의 자기 정전용량을 측정하기 위한 충전 시간-전압 회로를 구현한다. CSM 및 CTMU 모두는 단일-터치 센서 시스템들의 사용에 널리 이용되고 있으며, 양쪽 모두 합리적인 빠른 시스템 응답 시간을 제공한다.
하지만, 전통적인 자기 정전용량 방법들(예를 들면, CSM 및 CTMU에 의해 이용된 방법들)은 멀티-터치 센서 시스템에서 요구되는 다중 동시 (X,Y) 좌표들의 추적을 수행할 수 없다. 예를 들면, 16 X 16 전극 그리드의 경우, 위치(1,5)에서의 제1 물체와 위치(4,10)에서의 제2 물체에 의한 동시 터치는 4개의 가능한 터치 위치들((1,5), (1,10), (4,5), (4,10))로 이어진다. 자기-정전용량 시스템은 X축 전극들(1, 4)이 터치되고, Y축 전극들(5, 10)이 터치되었음을 결정할 수 있지만, 4개의 가능 위치들 중 실제 터치 위치들을 나타내는 2개의 위치 결정을 정확하게 할 수 없다.
한편, 멀티-터치 센서들은, 세련된 개인 미디어 디바이스들, 셀 폰들 등의 메인스트림(mainstream) 개발을 가능하게 하는 기술적인 진보들(예를 들면, 더 빠른 프로세서들, 더 작은 전력 소비 조건들 등)의 결과로서, 인기를 얻고 있다. 새로운 멀티-터치 센서 컨트롤러 제품들이 이용가능해지고 있지만, 그들은 멀티-터치 역량을 위한 증가된 요구에 응답하여 특별하게 개발된 새로운 방법들에 의존하는 경향이 있다. 하지만, 이들 방법들은 단일-터치 센서 시스템들에 대해 채용된 방법들만큼 성숙되어 있지 않아, 결과적으로 덜 익숙하고, 멀티-터치 센서를 만들고자 하는 사람들에게 더 긴 개발 시간을 요구한다.
그러므로, 더 쉽게 구현되고, 개발에 최소 시간을 요구하는 멀티-터치 센서 시스템에서의 다중 터치들을 검출하는 방법을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 개시에 따르면, 이것은, 단일-터치 센서 시스템들에 이미 사용된 방법들이 상술한 모호한 문제 없이 멀티-터치 센서 시스템에서 이용될 수 있도록, 단일-터치 센서 시스템들에 이미 사용된 방법들을 개선함으로써 달성할 수 있다. 특히, 상술한 이완 발진기에 기초한 측정과 충전 시간-전압에 기초한 측정이, 상호 정전용량 측정들을 활용하여 멀티-터치 센서 시스템들에서 동작하도록, 개선되고 변경될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 멀티-터치 센서 시스템에서의 다중 터치 이벤트들을 검출하기 위한 방법이 제공된다. 이 시스템은 정전용량 측정 유닛, 펄스 구동 유닛 및 복수의 노드들과 적어도 2개 세트 전극들을 포함하는 복수의 전극들을 구비한 터치 센서를 구비할 수 있다. 이 방법은 제1 세트 전극들의 제1 전극을 정전용량 측정 유닛에 연결하는 단계; 펄스 구동 유닛으로, 제2 세트 전극들의 제2 전극에 전압 펄스 또는 전류 펄스를 보내는(driving) 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 정전용량 측정 유닛으로, 제1 전극과 제2 전극에 해당하는 노드에서 상호 정전용량을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 노드에서 측정된 상호 정전용량과 그 노드에 해당하는 이전에 측정된 상호 정전용량을 비교하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이 방법은 이전에 측정된 상호 정전용량으로부터의 편차가 있는 경우 노드가 터치되었음을 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 방법의 일 실시예에서, 정전용량 측정 유닛은 이완 발진기 회로를 포함하고, 연결하는 단계는 제1 전극을 이완 발진기 회로에 연결하는 것을 더 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 펄스 구동 회로는 이완 발진기 회로가 충전 상태로부터 방전 상태로 천이할 때마다 제2 전극에 전압 펄스 또는 전류 펄스를 보낼 수 있다. 본 방법의 이 실시예에서의 측정하는 단계는 이완 발진기 회로의 주파수를 측정하는 것을 더 포함할 수 있다. 본 방법의 이 실시예에서의 비교하는 단계는 주파수와 그 노드에 해당하는 이전에 측정된 주파수를 비교하고, 또한 주파수가 이전에 측정된 주파수로부터 편차가 있는지를 결정하는 더 포함할 수 있다. 본 방법의 이 실시예에서의 보고하는 단계는 이전에 측정된 주파수로부터 편차가 있는 경우 노드가 터치되었음을 보고하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 방법의 대안적인 실시예에 따르면, 멀티-터치 센서 시스템은 타이머를 더 포함하고, 정전용량 측정 유닛은 전압원 또는 전류원을 포함할 수 있다. 본 방법의 대안적인 실시예의 연결하는 단계는 제1 전극을 전압원 또는 전류원에 연결하는 것을 더 포함할 수 있다. 추가로, 이 대안적인 실시예에서, 펄스 구동 회로는 전압원 또는 전류원이 제1 전극에 연결되는 동안에 제2 전극에 전압 펄스 또는 전류 펄스를 보낼 수 있다. 본 방법의 대안적인 실시예의 측정하는 단계는 타이머를 시동시키고 또한 타이머가 소정 시간에 도달하면, 측정 전압으로 제1 전극 전압을 측정하는 것을 더 포함할 수 있다. 본 방법의 대안적인 실시예의 비교하는 단계는 측정 전압과 그 노드에 해당하는 이전에 측정된 전압을 비교하는 것을 더 포함할 수 있다. 본 방법의 대안적인 실시예의 보고하는 단계는 측정된 전압이 이전에 측정된 전압으로부터 편차가 있으면 노드가 터치되었음을 보고하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 방법의 대안적인 추가 실시예에 따르면, 멀티-터치 센서 시스템은 시간 값을 갖는 타이머를 더 포함하고, 정전용량 측정 유닛은 전압원 또는 전류원을 포함할 수 있다. 본 방법의 대안적인 실시예의 연결하는 단계는 제1 전극을 전압원 또는 전류원에 연결하는 것을 더 포함할 수 있다. 추가로, 이 대안적인 실시예에서, 펄스 구동 회로는 전압원 또는 전류원이 제1 전극에 연결되는 동안에 제2 전극에 전압 펄스 또는 전류 펄스를 보낼 수 있다. 본 방법의 이 대안적인 실시예의 측정하는 단계는 타이머를 시동시키고, 측정 전압으로 제1 전극 전압을 측정하고, 또한 측정 전압이 소정 전압 레벨에 도달하면 타이머의 시간 값을 저장하는 것을 더 포함할 수 있다. 본 방법의 이 대안적인 실시예의 비교하는 단계는 저장된 시간 값과 그 노드에 해당하는 이전에 저장된 값을 비교하는 것을 더 포함할 수 있다. 본 방법의 이 대안적인 실시예의 보고하는 단계는 저장된 시간 값이 이전에 저장된 값으로부터 편차가 있으면 제1 전극과 제2 전극에 해당하는 노드가 터치되었음을 보고할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따르면, 터치 센서 상의 하나 이상의 터치 이벤트들을 검출하기 위한 시스템이 제공된다. 이 시스템은 적어도 제1 세트 전극들과 제2 세트 전극들을 포함하는 복수의 전극들을 구비한 터치 센서를 포함하고, 여기서 서로 다른 세트들의 전극들 사이의 근접은 복수의 노드들을 정의한다. 이 시스템은 복수의 전극들로 충전 전압, 방전 전압, 충전 전류 또는 방전 전류를 제공할 수 있는 펄스 구동 회로를 더 포함할 수 있다. 추가로, 이 시스템은 복수의 노드들의 각각에서의 상호 정전용량을 측정하기 위한 정전용량 측정 수단을 포함할 수 있다. 또한, 이 시스템은 해당 노드의 측정된 상호 정전용량에 기초하여 터치된 노드를 보고하는 보고 수단을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 터치 센서 상의 하나 이상의 터치 이벤트들을 검출하기 위한 시스템이 제공된다. 이 시스템은 복수의 노드들과, 적어도 제1 세트 전극들과 제2 세트 전극들을 포함하는 복수의 전극들을 구비한 터치 센서를 포함할 수 있다. 이 시스템은 복수의 전극들에 선택적으로 연결된 펄스 구동 회로와 복수의 전극들에 선택적으로 연결된 정전용량 측정 유닛을 구비한 터치 컨트롤러를 포함할 수 있다. 터치 컨트롤러는, 제1 세트 전극들의 제1 전극과 제2 세트 전극들의 제2 전극에 해당하는 노드에서 상호 정전용량을 측정하도록 동작할 수 있다. 터치 컨트롤러는 노드에서 상호 정전용량과 그 노드에 해당하는 이전에 측정된 상호 정전용량과 비교하도록 동작할 수 있다. 터치 컨트롤러는 이전에 측정된 상호 정전용량으로부터 편차가 있으면, 노드가 터치되었음을 보고하도록 동작할 수 있다.
본 시스템의 일 실시예에서, 정전용량 측정 유닛은 충전 시간 측정 회로를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 터치 컨트롤러는 충전 시간 측정 회로에 연결된 타이머 회로와, 충전 시간 측정 회로에 연결된 저장 요소를 더 포함할 수 있다. 이 실시예의 터치 컨트롤러는, (1) 충전 시간 측정 회로의 전압원 또는 전류원을 제1 전극에 연결하고, (2) 타이머 회로를 시동시키고, (3) 제2 전극을 펄스 구동 회로에 연결하고, (4) 타이머 회로가 소정의 시간에 도달하면, 측정된 전압으로 제1 전극 전압을 측정함으로써, 노드에서 상호 정전용량을 측정하도록 동작할 수 있다. 이 실시예의 터치 컨트롤러는 측정된 전압과 그 노드에 해당하는 이전에 측정된 전압을 비교함으로써, 노드에서 상호 정전용량을 비교할 수 있다. 이 실시예의 터치 컨트롤러는 측정된 전압이 이전에 측정된 전압으로부터 편차가 있으면, 해당 노드가 터치되었음을 보고할 수 있다.
본 시스템의 대안적인 실시예에 따르면, 정전용량 측정 유닛은 충전 시간 측정 회로를 포함할 수 있다. 이 대안적인 실시예에서, 터치 컨트롤러는 충전 시간 측정 회로에 연결된 타이머 회로와, 충전 시간 측정 회로에 연결된 저장 요소를 더 포함할 수 있다. 터치 컨트롤러는, (1) 충전 시간 측정 회로의 전압원 또는 전류원을 제1 전극에 연결하고, (2) 타이머 회로를 시동시키고, (3) 제2 전극을 펄스 구동 회로에 연결하고, (4) 타이머 회로가 소정 시간에 도달하면, 측정된 전압으로 제1 전극 전압을 측정함으로써 노드에서 상호 정전용량을 측정하도록 동작할 수 있다. 이 대안적인 실시예의 터치 컨트롤러는 저장된 전압과 그 노드에 해당하는 이전에 저장된 전압을 비교함으로써, 노드에서 상호 정전용량을 비교할 수 있다. 이 대안적인 실시예의 터치 컨트롤러는 저장된 전압이 이전에 저장된 전압으로부터 편차가 있으면, 해당하는 노드가 터치되었음을 보고할 수 있다.
본 시스템의 대안적인 추가 실시예에 따르면, 정전용량 측정 유닛은 충전 시간 측정 회로를 포함할 수 있다. 이 대안적인 추가 실시예에서, 터치 컨트롤러는 충전 시간 측정 회로에 연결된 시간 값을 갖는 타이머 회로와, 충전 시간 측정 회로에 연결된 저장 요소를 더 포함할 수 있다. 터치 컨트롤러는, (1) 충전 시간 측정 회로의 전압원 또는 전류원을 제1 전극에 연결하고, (2) 타이머 회로를 시동시키고, (3) 제2 전극을 펄스 구동 회로에 연결하고, (4) 측정된 전압으로 제1 전극 전압을 측정하고, (5) 측정 전압이 소정의 전압 레벨에 도달하면, 저장 요소에 타이머 회로의 시간 값을 저장할 수 있다. 이 대안적인 추가 실시예의 터치 컨트롤러는 저장된 시간 값과 그 노드에 해당하는 이전에 저장된 시간 값을 비교함으로써, 노드에서 상호 정전용량을 비교할 수 있다. 이 대안적인 추가 실시예의 터치 컨트롤러는 저장된 시간 값이 이전에 저장된 시간 값으로부터 편차가 있으면, 해당하는 노드가 터치되었음을 보고할 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 특별히 도시되고 설명되었지만, 이러한 참조는 본 발명의 한정을 내포하지 않고 이러한 한정을 의미하지도 않는다. 개시된 본 발명은 이 기술분야의 당업자에 의해 형태와 기능에 있어서 수정물, 대체물, 및 등가물이 고려될 수 있다. 본 발명의 도시되고 설명된 실시예들은 단지 예로서, 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.
첨부한 도면과 관련된 다음의 설명을 참조하면, 본 발명을 보다 완전하게 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 센서 상의 다중 터치들을 검출하기 위한 예시적인 터치 센서 시스템의 블록도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 다중 터치들을 검출하기 위한 예시적인 터치 센서의 평면도를 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명에 따른 다중 터치들을 검출하기 위한 예시적인 터치 센서의 평면도를 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명에 따른 다중 터치들을 검출하기 위한 예시적인 터치 센서의 평면도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 터치 센서의 부분적인 단면도, 정면도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 터치 센서 시스템에서의 예시적인 터치 센서에 대응하는 전기 회로들을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 터치 센서 시스템에서의 예시적인 터치 센서에 대응하는 전기 회로들을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템에서의 예시적인 이완 발진기 회로를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템에서의 이완 발진기 회로 출력에 대한 예시적인 타이밍 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템에서의 이완 발진기 회로 출력에 대한 예시적인 타이밍 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템에서의 예시적인 터치 컨트롤러를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템에서의 예시적인 터치 컨트롤러를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템에서의 이완 발진기 회로 출력 및 펄스 구동 출력에 대한 예시적인 타이밍 다이어그램들을 도시한 도면이다.
도 11a는 본 발명에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템에서의 이완 발진기 회로 출력 및 펄스 구동 출력에 대한 예시적인 타이밍 다이어그램들을 도시한 도면이다.
도 11b는 본 발명에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템에서의 이완 발진기 회로 출력 및 펄스 구동 출력에 대한 예시적인 타이밍 다이어그램들을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 충전 시간-전압에 기초한 터치 센서 시스템에서의 예시적인 충전 시간 측정 회로를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 충전 시간-전압에 기초한 터치 센서 시스템에서의 예시적인 터치 컨트롤러를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 터치 센서 시스템에서 터치 센서 상의 터치를 검출하기 위한 예시적인 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 14a는 본 발명에 따른 터치 센서 시스템에서 터치 센서 상의 터치를 검출하기 위한 예시적인 방법의 흐름도를 도시한 도면이다
도 15는 본 발명에 따른 터치 센서 시스템에서 터치 센서 상의 터치를 검출하기 위한 예시적인 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 15a는 본 발명에 따른 터치 센서 시스템에서 터치 센서 상의 터치를 검출하기 위한 예시적인 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 터치 센서 시스템에서 터치 센서 상의 터치를 검출하기 위한 예시적인 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 이완 발진기에 기초하고 또한 충전 시간-전압에 기초하여 결합한 터치 센서 시스템에서의 예시적인 터치 컨트롤러를 도시한 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 17의 설명에 의해, 종래기술보다 뛰어난 본 발명의 장점을 가장 잘 이해할 수 있으며, 여기서 동일한 번호들은 동일하거나 대응하는 부분들을 나타내기 위해 이용된다.
X-Y 그리드 터치 센서의 경우, 상호 정전용량은 X축과 Y축 전극 간의 정전용량성 결합과 관련이 있다. 터치 스크린의 하나의 레이어 상의 전극들은 수신기들로서 기여될 수 있고, 다른 레어어 상의 전극들은 송신기들로서 기여될 수 있다. 두 개의 전극들이 상호 정전용량을 통해 결합되어 있기 때문에, 송신기 전극 상의 구동 신호는 수신기 전극 상에서 얻는 정전용량성 측정을 변경할 수 있다. 이런 방식으로, 상호 정전용량이 터치 센서 상의 X-Y 교차점(노드)마다 효과적으로 어드레스할 수 있으므로, 상호 정전용량 측정은 자기 정전용량과 관련된 모호한 문제들에 부딪히지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 터치 센서의 노드들의 상호 정전용량을 측정하기 위해 이완 발진기를 활용한다. 본 발명에 따르면, 터치 센서의 하나의 레이어 상의 전극은 수신기로서 동작하고 이완 회로의 출력에 연결될 수 있다. 따라서 이완 발진기 회로는 연결된 수신기 전극의 정전용량에 기초한 어떤 주파수로 발진할 수 있다. 다음에, 송신기 전극이 센서의 다른 레이어 상에서 선택될 수 있고, 이완 발진기가 충전 상태로부터 방전 상태로 돌아갈 때마다, 송신기 전극은 짧은 전압 또는 전류 펄스로 구동될 수 있다. 이 전압 펄스는 수신기 전극의 정전용량성 부하로 전류를 주입하도록 동작할 수 있고, 이 정전용량성 부하는 펄스 주입이 이완 발진기의 방전 상태와 동기화된 결과, 이완 발진기를 늦출 수 있다.
수신기 및 송신기 전극의 교차점 근처의 손가락 터치는 송신기 전극을 통해 회로 내로 주입되는 펄스의 일부에 대해 정전용량-연결 터치 션트 패스를 제공할 수 있다. 따라서 터치는 펄스 주입된 전류의 일부를 효과적으로 훔치는데, 이는 이완 발진기의 주파수에서 측정가능한 편차를 야기한다. 편차는 이완 발진기 출력의 위상과 관련하여, 송신기 펄스의 위상에 따라 주파수의 증가 또는 감소로 나타날 수 있다. 터치 컨트롤러는 정해진 수신기/송신기 전극 쌍에 대해 발생하는 예를 들면 제한된 수의 이완 사이클들에 대해 요구되는 시간 기간을 측정함으로써, 상호 정전용량을 측정할 수 있다. 하나의 레이어 상의 각 전극이 다른 레이어 상의 정해진 수신기 전극을 위해 송신기로서 기여할 때까지, 그리고 다른 레이어 상의 각 전극이 수신기 전극으로 기여할 때까지, 이 측정은 반복될 수 있다. (미-터치 또는 기준 측정값과 비교하여) 소정의 임계값을 넘는 변화를 경험하는 노드(들)는 터치 노드/위치로서 보고될 수 있다.
이완 발진기에 기초한 시스템을 이용하는 상술한 방법은, 마이크로칩 테크놀로지 사에 의해 제조된 어떤 PIC 마이크로컨트롤러들 상에 CSM 모듈을 이용하게 할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예는, 정전용량성 부하에 대하여 충전 시간-전압 관계를 측정하는 것이다. 이 접근은, 제한된 충전 시간에서의 전압은 연결된 전극의 정전용량에 의존한다는 원리에 따른 것이다. 이와 같이, 터치가 전극에 의해 존재하는 모든 정전용량을 변경할 수 있기 때문에, 감지 전극 근처에 터치가 시작되면, 제한된 충전 시간에서의 전압은 변경될 수 있다. 두 개의 서로 다른 방법들이 충전 시간-전압 관계를 측정하기 위해 이용될 수 있다. 제1 방법에 있어서, 정전용량성 부하(예를 들면, 전극)는 타이머가 시작되는 동일한 시간에서 충전 전압에 연결될 수 있다. 일정한 지연 후에, 시스템은 정전용량성 부하(예를 들면, 전극)의 양단 전압을 측정할 수 있다. 터치에 의해 정전용량이 증가하면, 전압은 미-터치 상태보다 더 낮아질 수 있다. 제2 방법을 이용하여, 정전용량성 부하(예를 들면, 전극)은 타이머가 시작되는 동일한 시간에서 충전 전압에 연결될 수 있다. 시스템은 커패시터(예를 들면, 전극) 양단에서 소정 전압 레벨이 도달할 때까지 기다리며, 소정 레벨에 도달하는 시점에서 타이머가 정지될 수 있다. 터치로 인해 정전용량이 증가하면, 전극을 소정의 전압 레벨로 충전하는데 걸리는 시간은 미-터치 상태와 비교하여 증가할 것이다.
따라서 본 발명의 충전 시간-전압 실시예에 따르면, 터치 센서의 하나의 레이어 상의 전극은 수신기로 동작하고, 충전 시간-전압 회로의 출력에 연결될 수 있다. 따라서 충전 전압은 연결된 수신기 전극의 정전용량에 의존할 수 있다. 다음에, 수신기 전극이 센서의 다른 레이어 상에서 선택될 수 있고, 그것은, 충전 시간-전압 회로가 충전 중인 동안, 짧은 전압 또는 전류 펄스로 구동될 수 있다. 이 전압 펄스는 수신기 전극의 정전용량성 부하로 전류를 주입하는데 작용할 수 있는데, 이는 회로의 전압을 증가할 수 있다.
수신기 및 송신기 전극의 교차점 근처의 손가락 터치는 송신기 전극을 통해 회로 내로 주입되는 펄스 주입 전류의 일부에 대해 정전용량-연결 터치 션트 패스를 제공할 수 있다. 따라서 터치는 펄스 주입된 전류의 일부를 효과적으로 훔치는데, 이는 충전 전압에서 측정가능한 감소를 야기한다. 터치 컨트롤러는 상술한 2가지 방법들(소정 시간 지연 또는 소정 전압 레벨) 중 어느 하나에 따라 상호 정전용량을 측정할 수 있다. 하나의 레이어 상의 각 전극이 다른 레이어 상의 정해진 수신기 전극을 위해 송신기로서 기여할 때까지, 그리고 다른 레이어 상의 각 전극이 수신기 전극으로 기여할 때까지, 이 측정은 반복될 수 있다. (미-터치 또는 기준 측정값과 비교하여) 소정의 임계값을 넘는 변화를 경험하는 노드(들)는 터치 위치로서 보고될 수 있다.
충전 시간-전압에 기초한 시스템을 이용하는 상술한 방법은, 마이크로칩 테크놀로지 사에 의해 제조된 어떤 PIC 마이크로컨트롤러들 상에 CTMU 모듈을 이용하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 센서 상의 다중 터치들을 검출하기 위한 예시적인 터치 센서 시스템의 블록도(100)를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 터치 센서(200), 터치 컨트롤러(400) 및 호스트(800)를 포함할 수 있다.
터치 센서(200)는 일반적으로 사람의 손가락 또는 손에 잡은 다른 물체(예를 들면, 스타일러스, 신용 카드 등)로 접촉을 통해 입력을 수신하도록 작동될 수 있다. 일반적으로 터치 센서(200)는 터치 이벤트에 기인한 정전용량 변화를 통해 터치 이벤트를 인식하도록 구성된다. 터치 센서(200)는 터치 센서(200) 내에 접지(또는 가상 접지) 평면에 대해 자연 발생적인 정전용량을 제공하는 하나 이상의 전도성 요소들을 포함할 수 있다. 터치 센서(200)는 반투명 구조로, 그래픽 (비디오) 디스플레이 시스템의 정면에 배치되게 하거나 또는 그래픽 (비디오) 디스플레이 시스템 내에 집적하여 배치되게 할 수 있다. 대안적으로, 터치 센서(200)는 불투명한 구조(예를 들면, 현재의 많은 랩탑 컴퓨터들에 사용되는 터치 패드)일 수 있다. 이하에서 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 예시적인 터치 센서(200)를 더욱 상세하게 설명한다.
터치 컨트롤러(400)는 일반적으로 터치 센서(200) 상의 터치 이벤트를 검출하고, 측정하고 보고하도록 동작할 수 있는 전자 시스템일 수 있다. 터치 컨트롤러(400)는 정전용량 측정 회로(500)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 정전용량 측정 회로(500)는 전자 회로의 형태로, 두 개의 전압 레벨 사이를 발진하는 전압 신호를 만드는 이완 발진기 회로(500)를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 정전용량 측정 회로(500)는 전자 회로의 형태로, 충전 전압 또는 전류와 타이머를 제공하는 충전 시간 측정 유닛을 포함할 수 있다. 터치 컨트롤러(400)는 개별 전기 부품들로서, 집적 회로의 일부로서 또는 그 둘의 일부 결합으로서 구현될 수 있다. 도 6 내지 도 14를 참조하여, 본 발명에 따른 예시적인 터치 컨트롤러(400)를 더욱 상세하게 설한다.
호스트(800)는 일반적으로 터치 컨트롤러(400)로부터 터치 보고들을 수신하는 시스템일 수 있다. 호스트(800)는 이러한 터치 보고들에 근거하여 어떤 액션을 초기화하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 호스트(800)는 서버, 데스크랍, 랩탑 또는 타블렛 컴퓨터와 같은 컴퓨터일 수 있다. 또 하나의 실시예에 따르면, 호스트(800)는 예를 들면, 모바일 폰 또는 디지털 미디어(예를 들면, 음악, 영상) 플레이어를 포함하는 다양한 전자 디바이스들 중 어느 하나에 해당할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이. 터치 센서(200), 터치 컨트롤러(400) 및 호스트(800)는 시스템(100)을 형성하기 위해 연결선들(101, 102)을 통해 통신으로 연결될 수 있다. 연결선들(101, 102)은 전자 신호들, 데이터 및/또는 메시지들(일반적으로 데이터로서 언급됨)의 통신을 용이하게 하는데 적합한 어떤 타입의 구조일 수 있다. 더욱이, 터치 센서(200), 터치 컨트롤러(400) 및 호스트(800)는 연결선들(101, 102)을 통해 적합한 통신 프로토콜을 이용하여 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 연결선들(101, 102)에 걸친 통신은 주문형 통신 프로토콜의 형태일 수 있다. 또 하나의 실시예에 따르면, 연결선들(101, 102)에 걸친 통신은 다양한 기지의 프로토콜들/버스 아키텍처들의 어느 하나에 따른 것일 수 있다. 예를 들면, 그런 프로토콜들/아키텍처들은 제한하는 것은 아니지만, I2C, SPI, RS232/UART, MCA(Micro Channel Architecture) 버스, ISA(Industry Standard Architecture) 버스, EISA(Enhanced ISA) 버스, PCI(Peripheral Component Interconnect), PCI-Express 버스, HT(HyperTransport) 버스, USB(Universal Serial Bus), VESA(Video Electronics Standards Association) 로컬 버스, IP(Internet protocol), 다른 패킷-기반 프로토콜, SCSI(small computer system interface), iSCSI(Internet SCSI), SAS(Serial Attached SCSI) 또는 SCSI 프로토콜과 함께 동작하는 어떤 다른 전송, ATA(advanced technology attachment), SATA(serial ATA), ATAPI(advanced technology attachment packet interface), SSA(serial storage architecture), IDE(integrated drive electronics, 및/또는 그들의 일부 결합을 포함할 수 있다.
터치 센서(200), 터치 컨트롤러(400) 및 호스트(800)는 도 1과 같이 개별 블록으로서 묘사될 수 있지만, 다른 물리적인 구성들이 제공될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서 컨트롤러(400)와 호스트(800)는 단일 집적 회로로서 구현될 수 있다. 또 하나의 실시예에서, 터치 컨트롤러(400)와 터치 센서(200)는 호스트(800)로부터 분리된 독립형 디바이스로서 구현될 수 있다. 다른 또 하나의 실시예에서, 터치 센서(200), 컨트롤러(400) 및 호스트(800)는 디바이스 내에 내부 연결선들로서 연결선들(101, 102)을 갖는 하나의 물리적인 디바이스로서 구현될 수 있다. 터치 센서(200), 컨트롤러(400) 및 호스트(800)에 대응한 하나 이상의 물리적인 디바이스를 포함하는 실시예들을 위해, 물리적인 디바이스들은 물리적으로 동일 위치 또는 리모트 위치들에 위치될 수 있다. 예를 들면, 연결선(102)은 인터넷일 수 있으며, 호스트(800)는 터치 센서(200)와 터치 컨트롤러(400)로부터 수 마일 떨어져 위치한 서버 컴퓨터일 수 있다.
운영에 있어서, 터치 컨트롤러(400)는 연결선(102)을 통해, 정전용량 측정 회로(500)와 터치 센서(200) 내의 하나 이상의 전도성 요소들의 정전용량 값을 연속적으로 측정할 수 있는 다른 회로를 사용할 수 있다. 사용자가 터치 센서(200)를 하나 이상의 손가락 또는 다른 물체들로 터치하면, 그 터치들은 터치 위치(들) 근처의 전도성 요소(들)에서의 정전용량 값을 변화시킨다. 터치 컨트롤러(400)는 변경된 정전용량을 인식하고, 터치 센서(200)가 터치되었음을 결정할 수 있다. 따라서 터치 컨트롤러(400)는 터치(들)의 위치(들) 또는 터치된 특정 전도성 요소를 결정할 수 있다. 터치 센서(400)는 그 후 호스트(800)로 터치 위치(들)를 보고할 수 있다. 호스트(800)는 터치 위치(들)의 전체 또는 일부에 기초하여 어떤 액션을 초기화할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 터치 센서 시스템(100)에서의 다중 터치들을 검출하기 위한 예시적인 터치 센서(200)의 평면도를 도시한 도면이다. 묘사된 실시예에 따르면, 터치 센서(200)는 그리드 패턴으로 배열된 전기 절연체로 분리된 전도성 요소들(X1-X7, Y1-Y7)을 포함할 수 있는데, 각 전도성 요소는 서로 다른 x 또는 y 좌표를 나타내는 데카르트 좌표 시스템(x, y)를 형성한다. 또 하나의 실시예에 따르면, 터치 센서(200)는 극 좌표 시스템 또는 어떤 다른 좌표 시스템에 따라 배치된 전도성 요소들을 포함할 수 있다. 대안적인 일 실시예에서, 완전히 임의 및/또는 전용 좌표 시스템(예를 들면, 데카르트 또는 극 좌표 시스템과는 다른 것)이 선택될 수 있다. 묘사된 실시예에 따르면, 전도성 요소들(X1-X7, Y1-Y7)은 각 전도성 요소의 길이를 따라 폭이 균일할 수 있다. 대안적인 실시예들에 따르면, 전도성 요소들(X1-X7, Y1-Y7)은 각 전도성 요소의 길이에 따라 폭이 변할 수 있다. 예를 들면, 하나의 레이어(예를 들면 X 레이어)에서의 전도성 요소는 전도성 요소들의 길이를 따라, 비교차하는 영역들에서의 폭과 비교하여, 다른 레이어(예를 들면 Y 레이어)에서의 전도성 요소와 교차하는 점에서 좁을 수 있다. 후자 타입의 터치 센서의 예는 인터리빙된 다이아몬드 패턴에 따라 배치된 전도체들을 묘사하는 도 2a의 터치 센서(260)로서 묘사될 수 있다.
도 2의 전도성 요소들(X1-X7, Y1-Y7)의 각각은 트레이스들(202, 204)을 통해 포트들(252, 254)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도시된 실시예에서, 각 전도성 요소는 포트들(252, 254)의 대응하는 각각의 하나에 개별적이고 직접적으로 연결된다. 또 하나의 실시예에 따르면, 트레이스들(202, 204)은 전도성 요소들(X1-X7, Y1-Y7)의 하나 이상에 직접적으로 또는 간접적으로(예를 들면 중재 로직으로) 연결될 수 있다. 유사한 트레이스들 및 포트들이 도 2a의 터치 센서(260)에 묘사되어 있지 않지만, 관련 분야에서의 통상적인 기술을 가진 자라면, 이러한 구성들이 터치 센서(260)에 활용될 수 있음을 이해할 것이다.
도 2와 도 2a에 도시된 전도성 요소들(X1-X7/X10, Y1-Y7)은 어떤 적합한 전도성 매체로 형성될 수 있다. 반투과 터치 센서 구성에 있어서, 정전용량성 요소들(X1-X7/X10, Y1-Y7)은 예를 들면, ITO(indium tin oxide)로 형성될 수 있다. 불투명한 터치 센서 구성에 있어서, 정전용량 요소들(X1-X7/X10, Y1-Y7)은 예를 들면, 구리로 형성될 수 있다.
포트들(252, 254)은 도 1의 터치 컨트롤러(400)에 (연결선(102)을 통해) 연결될 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다. 개시된 실시예는 전도성 요소들(Y1-Y7)에 해당하는 하나의 포트(252)와 전도성 요소들(X1-X7)에 해당하는 개별 포트(254)를 포함하지만, 다른 실시예들은 단일 포트 또는 2 이상의 포트들을 포함할 수 있다. 이들 케이스에서, 트레이스들(202, 204)는 소망의 포트(들)로 라우팅될 수 있다.
도 2b는 본 발명에 따른 터치 센서 시스템(100)에서의 다중 터치들을 검출하기 위한 예시적인 터치 센서(270)의 평면도를 도시한 도면이다. 묘사된 실시예에 따르면, 터치 센서(270)는 전기적으로 절연된 분리된 전도성 요소들(X1-X3, Y1-Y3)을 포함할 수 있다. 이 실시예에 따르면, Y축 상의 전도성 요소들(272)은 X축 상의 전도성 요소들(274)에 인접하여 위치될 수 있다. 이 실시예에서, X 및 Y 축 전도성 요소들은 서로 다른 레이어들 상에 교차하는 것이 아니라, 동일한 물리 레이어 상에 있을 수 있다. 이 방식에 의해, 터치 센서(270)의 구조는 단순화될 수 있다. 따라서, X 축 요소들(274)과 Y 축 요소들(272)이 데카르트 좌표 시스템에서의 좌표 노드(X3, Y3)를 나타내도록, 전도성 요소들(X1-X3, Y1-Y3)은 (도시된 바와 같이) 그리드 패턴으로 배열될 수 있다. 유사하게, X 축 요소들(278)과 Y 축 요소들(276)이 좌표 또는 노드(X3, Y2)를 나타낼 수 있다. 또 하나의 실시예에 따르면, 터치 센서(270)는 극 좌표 또는 어떤 다른 임의 또는 전용 좌표 시스템에 따라 동일 물리 레이어 상에 배치된 유사한 전도성 요소들을 포함할 수 있다. 터치 센서(270)의 상술한 실시예들의 하나 또는 모두에 있어서, 교차형 위치들(291)은 전기적인 분리를 필요로 할 수 있다. 하지만, 이들 교차형 위치들은 그들이 정전용량이 측정되는 영역들을 나타내지 않도록 구조적으로 배열된다. 오히려, 전도성 요소들(272, 274)에서 또는 전도성 요소들(272, 274) 간의 정전용량이 터치가 좌표 또는 노드(X3, Y3)에서 발생했는지를 결정하기 위해 측정될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 실시예에 따른 터치 센서 시스템(100)에서의 터치 센서의 부분적인 단면도, 정면도를 도시한 도면이다. 예를 들면, 도 3은 도 2 및 도 2a에 묘사된 멀티-레이어 터치 스크린들(200, 260)에 해당할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 터치 센서(200)는 그 위에 전도성 요소들(X1-X3)이 형성된 기판 레이어(306)를 포함할 수 있다. 절연 레이어(308)는 전도성 요소들(X1-X3)을 전도성 요소(Y1)로부터 전기적으로 절연하여 분리할 수 있다. 표면 레이어(310)는 전도성 요소(Y1)의 상부에 형성되어, 터치 스크린(200)의 입력 표면(즉, 사용자가 손가락 또는 다른 물체로 터치하는 표면)을 제공할 수 있다. 반투과 터치 센서 구성에 있어서, 기판(306)과 표면 레이어(301)는, 예를 들면 유리, 깨끗한 플라스틱(예를 들면, 플렉시 유리(Plexiglas), PET(폴리에스테르) 등)으로 형성될 수 있고, 절연 레이어(308)는 예를 들면, 깨끗한 접착제 또는 양호한 절연 특성을 갖는 다른 반투과 물질들로 형성될 수 있다. 불투명 터치 센서 구성에 있어서, 기판(306)은 예를 들면, 유리 섬유(FR-4) 인쇄 회로 보드(PCB) 물질로 형성될 수 있고, 절연 레이어(308)는 예를 들면, 적합한 접착제 또는 양호한 절연 특성을 갖는 다른 물질로 형성될 수 있으며, 표면 레이어(310)는 예를 들면, 유리, 플라스틱으로 형성될 수 있다. 도 3은 터치 센서(200)의 구조의 하나의 예시적인 실시예를 제공하지만, 다른 많은 실시예들이 관련 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 가능하거나 공지되어 있다. 더욱이, 도 2, 도 2a, 도 2b, 도 3에 도시된 X 레이어 및 Y 레이어의 할당은 임의적 할당들이며, 제한하는 것은 아니다.
도 2, 도 2a, 도 2b, 도 3의 모두에 있어서, 서로 다른 세트들의 전극들(예를 들면, "Y" 세트의 전극들과 관련된 "X" 세트의 전극들) 간의 가까움, 근접, 공간적인 관계 또는 가까운 관계는, 복수의 노드들을 형성하거나 정의하기 위해 작용할 수 있다. 노드들은, 도 2, 도 2a, 도 2b, 도 3에 대하여 상술한 좌표 시스템들의 타입에 차례로 대응할 수 있다.
운영에 있어서, (도 2, 도 2a, 도 2b, 도 3에 도시된) 터치 센서(200)는 물리적인 인터페이스를 제공하는데, 사용자가 인터페이스를 통해 터치 센서 시스템(100)으로 입력을 제공한다. 각 전도성 요소(X1-X7/X10, Y1-Y7/Y10)는 자연 저항을 갖는다. 또한, 각 전도성 요소(X1-X7/X10, Y1-Y7/Y10)는 터치 센서(200) 내에서 접지 (또는 가상 접지) 평면에 대해 자연 정전용량을 가질 수 있다. 따라서 각 전도성 요소(X1-X7/X10, Y1-Y7/Y10)는 도 4에 도시된 바와 같은 RC 회로로 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 4의 회로(412)는 터치 센서(200) 내에 존재하는 저항기(413)로 도시된 자연 저항과, 기생 정전용량들을 포함하는 자연 정전용량(Cp)을 갖는 미-터치시의 개별적인 전도성 요소에 해당한다. 이들 자연 저항들과 정전용량들은 전도성 요소들을 이루는 특정 재료(들)와 특정 전도성 요소의 기하학적 구조에 기인할 수 있다. 이와 같이, 터치 스크린의 전도성 요소들의 자연 저항 및/또는 정전용량들은, 설계 조건을 고려하여 특별하게 선택될 수 있다.
사용자가 터치 센서(200)를 손 또는 다른 물체로 터치하면, 추가적인 정전용량이 터치 위치 근처의 정전용량성 요소(들)의 자연 정전용량에 병렬로 가산된다. 이 제2 정전용량은 도 4의 회로(414)에 정전용량(Cf)로서 도시되어 있다. 다시, 회로(414)의 저항기(415)는 전도성 요소의 자연 저항에 해당할 수 있고, 정전용량(Cp)은 전도성 요소의 자연 정전용량에 해당할 수 있다. 회로(414)에서의 병렬 정전용량들(Cp, Cf)은 회로(416)에 도시된 바와 같이, 전체 센서 정전용량(Cs)을 형성하기 위해 더해질 수 있다. 따라서 회로(416)는 터치시에 형성될 수 있는 RC 회로를 보여준다.
이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 도 1의 터치 컨트롤러(400)는 정전용량 측정 회로(500)를 통해, 사용자가 터치 센서(200)를 터치했는지를 결정하기 위해, 각 전도성 요소(X1-X7/X10, Y1-Y7/Y10)의 자기 정전용량(Cs)을 반복적으로 측정할 수 있다. 즉, 반복적으로 Cs를 측정함으로써, 터치 컨트롤러(400)는 Cs 값이 증가할 때, 사용자가 터치 스크린(200)을 터치했음을 결정할 수 있다.
여기에 사용된 용어 "자기 정전용량(self capacitance)"은, 전극이 정전용량 측정 시스템에 대해 제공하는 접지 (가상 접지)와 관련된 정전용량성 부하를 표현하기 위해 사용된다. 다시 말하면, 각 전도성 요소(X1-X7/X10, Y1-Y7/Y10)는 자기 정전용량 측정에 따라 측정될 수 있는데, 여기서 특정 전도성 요소의 측정은, (터치 컨트롤러(200)에 제공될 수 있는 일부 기생 정전용량들을 무시하면) 어떤 다른 전도성 요소들과 독립적으로 이루어진다. 즉, 특정 전도성 요소에 대한 자기 정전용량 측정은 다른 정전용량성 요소들과는 독립적으로 수행될 수 있지만, 특정 전도성 요소에 대해 측정된 정전용량 값은 동시에 다른 전도성 요소들에 의존할 수 있다. 따라서 어떤 예시적인 실시예들에 부합되게, 자기 정전용량 측정들은 X 및 Y 전극들이 터치 상태를 가졌다는 정보를 제공할 수 있다. 하지만, 상술한 바와 같이, (즉, 다중 동시 터치 이벤트들이 발생하면) 자기 정전용량 측정은 - 그 자체로 - 다중 X 및 Y 터치된 전극들과 (X, Y) 좌표들을 연관시킬 수 없다.
또한, 터치 센서(200)는 터치 센서 상의 각 X-Y 교차점(노드)에서 자연적인 결합 정전용량을 포함할 수 있다. 여기에 사용된, 용어 "상호 정전용량"은 그들의 교차점(즉, 터치 센서(200) 상의 노드)에서 서로 다른 레이어들 상의 전극들 간의 이 결합 정전용량을 표현하기 위해 사용된다. 따라서 각 노드는 도 5에 도시된 바와 같은 RC 회로를 형성하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 5의 회로(540)는 X-Y 전도성 요소들(예를 들면 도 2의 X1 및 Y6)의 미-터치된 쌍에 해당하는 RC 회로를 표현할 수 있다. X 레이어 상의 전도성 요소는 저항기(542)로서 도시된 자연 저항과 자연 정전용량(Cpx)을 가질 수 있는데, 여기서 정전용량(Cpx)은 터치 센서(200) 내에 존재하는 기생 정전용량들을 포함할 수 있다. 유사하게, Y 레이어 상의 전도성 요소는 저항기(544)로서 도시된 자연 저항과 자연 정전용량(Cpy)을 가질 수 있는데, 여기서 정전용량(Cpy)은 터치 센서(200) 내에 존재하는 기생 정전용량들을 포함할 수 있다. X 레이어 상의 전도성 요소와 Y 레이어 상의 전도성 요소 사이의 자연적인 결합 정전용량 또는 상호 정전용량은 정전용량(Cm)으로 묘사된다.
사용자가 터치 센서(200)를 손가락 또는 다른 물체로 터치하면, 추가적인 정전용량이 터치 위치 근처의 정전용량성 요소(들)의 자연 정전용량에 병렬로 가산된다. 이 추가적인 정전용량은 도 5의 회로(546)에 정전용량(Cf)으로서 도시되어 있다. 다시, 회로(546)의 저항기(548, 550)는 주어진 노드에서의 전도성 요소의 자연 저항에 해당할 수 있고, 정전용량들(Cpx, Cpy)은 주어진 노드에서의 각 전도성 요소의 자연 정전용량에 해당할 수 있다. 따라서 회로(546)는 터치 시에 형성될 수 있는 RC 회로를 보여준다.
이하에서 보다 상세하게 설명되듯이, 도 1의 터치 컨트롤러(400)는 정전용량 측정 회로(500)를 통해 사용자가 터치 센서(200)를 터치했는지를 결정하기 위해 각 x-y 교차점 노드의 상호 정전용량(Cm)을 반복적으로 측정할 수 있다. 즉, 반복적으로 Cm을 측정함으로써, 터치 컨트롤로(400)는 Cm 값이 변할 때 사용자가 터치 스크린(200)를 터치했음을 결정할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 터치 컨트롤러(400)는 개별적인 정전용량성 요소의 정전용량 또는 두 개의 정전용량성 요소들 사이의 정전용량을 직접적으로 측정할 수 있다. 대안적인 실시예에 따르면, 터치 컨트롤러(400)는 예를 들면, 전도성 요소(들)에 의해 형성된 RC 회로 상에 또는 그러한 RC 회로 상에 연결된 회로에서 정전용량이 가질 수 있는 효과를 측정함으로써, 개별적인 정전용량성 요소의 정전용량 또는 두 개의 정전용량성 요소들 사이의 정전용량을 간접적으로 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 도 1의 정전용량 측정 회로(500)에 사용될 수 있는 예시적인 이완 발진기 회로(600)를 도시한 도면이다. 이 실시예에 따르면, 정전용량(Cs)을 갖는 커패시터(632)와 저항기(634)는 개별적인 전도성 요소(X1-X7, Y1-Y7)의 RC 회로(예를 들면, 도 4의 회로(416))에 해당한다. 대안적인 실시예들에서, 정전용량(Cs)은 회로(546)의 정전용량(Cpy)에 해당하고 저항기(634)는 회로(546)의 저항기(550)에 해당할 수 있다(도 5 참조). 이들 RC 회로들 중 어느 하나는 비교기들(620, 622)과 SR 래치(624)에 연결될 수 있다. 도시된 바와 같이, 노드(630)에서의 전압(Vcs)은 센서 커패시터(632)의 양단 전압에 해당할 수 있다. 노드(630)에서의 전압(Vcs)은 비교기들(620, 622) 모두의 반전 입력으로 사용될 수 있다. 비교기(620)의 비반전 입력단은 전압(V2)에 연결될 수 있으며, 비교기(622)의 비반전 입력단은 전압(V1)에 연결될 수 있다. 이 실시예에서, 전압(V2)는 전압(V1)보다 높다.
비교기(620)의 출력은 반전되어, SR 래치(624)의 S 입력단에 연결될 수 있다. 비교기(622)의 출력은 SR 래치(624)의 R 입력단에 연결될 수 있다. SR 래치(624)의 반전 출력(예를 들면 Q-bar 출력)은, 전도성 요소들(X1-X7, Y1-Y7)의 하나에 의해 형성된 RC 회로에 연결될 수 있다.
운영에 있어서, 이완 발진기 회로(600)는, 노드(630)에서의 전압(Vcs)이 주기적으로 전압 레벨(V2)까지 충전되고 전압 레벨(V1)까지 방전되는 동작 윈도우를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 이완 발진기 회로(600)는 이어지는 방식으로 이 기능을 달성할 수 있다. 먼저, 노드(630)에서의 전압(즉, 커패시터(632)의 양단 전압)이 전압(V1) 아래로 내려가면, 비교기(622)의 출력은 하이가 될 것이다. 유사하게, 노드(630)에서의 전압이 전압(V2) 위로 상승하면, 비교기(620)의 출력은 (반전 출력이기 때문에) 하이가 될 것이다. 다음에, 비교기 출력들은 표 1의 진리표에 따라 작용할 수 있는 SR 래치(624)에 연결될 수 있다.
S R Q Q-bar 동작
0 0 홀드(출력은 마지막 기지값을 유지함)
0 1 0 1 리셋
1 0 1 0 세트
1 1 0 1 리셋
따라서, SR 래치(624)의 세트(S) 입력단이 하이로 구동되면, 래치의 Q-bar 출력이 로우로 구동될 것이다. SR 래치(624)의 리셋(R) 입력단이 하이로 구동되면, 래치의 Q-bar 출력이 하이로 구동될 것이다. SR 래치(624)는, S 및 R 입력단들 모두 하이로 구동될 때 SR 래치(624)가 리셋 모드(예를 들면 Q-bar 출력이 하이로 구동)에 있을 수 있도록, 리셋-우성의 래치일 수 있다. 마지막으로, S 및 R 입력단들 모두 로우로 구동되는 시점에서는 SR 래치(624)의 출력이 바로 앞의 기지의 값을 유지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템(100)에서의 이완 발진기 회로(600) 출력에 대한 예시적인 타이밍 다이어그램을 도시한 도면이다. 도 6 및 표 1과 더불어 도 7은, 이완 발진기 회로(600)의 기능을 더 설명한다.
동작의 맨 처음(즉, 디바이스가 파워-업하면)에서 출발하면, 도 7의 시간 t0에서 센서 커패시터(632)(도 6 참조)의 양단 전압(Vcs)은 0일 수 있다. 그러므로, 반전 입력단들 모두 비반전 입력단 전압들(V2, V1)의 각각보다 낮으므로, 비교기(622) 출력은 하이이지만, 반면에 비교기(620)의 반전 출력이 로우일 수 있다. 이것은 SR 래치(624)를 리셋 상태에 있게 할 수 있고, 결국 센서 커패시터(632)를 충전할 수 있는 Q-bar 출력을 1로 드라이브할 수 있다.
도 7에 도시된 시간 t1에서, 센서 커패시터(632) 양단 전압(Vcs)이 비교기(622)의 비반전 입력단에 제공되는 전압 임계값(V1) 이상이 될 때까지, 센서 커패시터(632) 양단 전압(Vcs)은 증가할 것이다. 이로 인해, 비교기(622)의 출력은 0이 된다. 따라서, 시간 t1에서, 비교기 출력들 모두 로우일 것이며, SR 래치(624) 출력은 바로 앞의 기지의 값을 유지하는데, 이것은 Q-bar 출력이 1을 유지하고, (시간 t1 및 t2 사이에서) 센서 커패시터(632)를 계속 충전하는 것을 의미한다.
시간 t2에서, 센서 커패시터(632)의 양단 전압(Vcs)은 비교기(620)의 비반전 입력단에 제공되는 임계 전압(V2)을 초과할 수 있다. 이로 인해, 비교기(620)의 반전 출력은 1이 된다. 따라서, 시간 t2에서, SR 래치(624)의 S 입력은 하이일 수 있고, SR 래치(624)의 R 입력은 로우일 수 있다. 이로 인해, SR 래치(624)의 Q-bar 출력은 0이 된다. 이 시간(t2)에서, 센서 커패시터(632)는 (시간 t2 및 t3 사이에서) 방전을 시작할 수 있다. (시간 t2 및 t3 사이에서) 전압(Vcs)이 임계 전압(V2) 아래로 내려가면, 비교기(620)의 출력은 다시 로우가 되고, SR 래치(624)는 바로 앞의 기지의 값(즉, 0)을 유지하게 되므로, 커패시터(632)는 계속하여 방전한다.
시간 t3에서, 센서 커패시터(632)의 양단 전압(Vcs)은 임계 전압(V1) 아래로 내려갈 수 있다. 이로 인해, 비교기(622) 출력은 1이 되고, SR 래치(624)의 Q-bar 출력이 하이 상태가 되므로, 다시 센서 커패시터(632)를 충전한다. 이 충전과 방전 처리는 시스템에 전원이 공급되는 한 반복할 수 있다.
이완 발진기 회로(600)의 상술한 기능의 타이밍은 터치 센서(200)의 각 전도성 요소(X1-X7, Y1-Y7)(도 2 참조)에 의해 형성된 RC 회로의 전기적인 속성들에 의해 영향받을 수 있다. 예를 들면, 다른 모든 RC 회로들과 같이, (도 6에 도시된 커패시터(632)와 저항기(634)에 대응되는) 도 4의 RC 회로(416)는, 커패시터(Cs)를 충전하는데 필요한 시간 량에 해당하는 RC 시정수를 가질 수 있다. RC 시정수는 전형적으로 그리스 문자 타우(τ)로 표현될 수 있고, 또한 이어지는 방정식을 만족할 수 있다.
τ = R * Cs
이 방정식에 따르면, τ는 커패시터(Cs)를 공급 전압의 약 63%로 충전하는데 필요한 시간을 나타내고, 5τ는 커패시터(Cs)를 공급 전압의 1% 내로 충전하는데 필요한 시간을 나타낸다. 이 방정식에 따르면, 충전 시간은 정전용량(Cs)에 직접 비례할 수 있다. 결과적으로, 미-터치시의 센서 정전용량(Cs)은, 터치가 발생한 경우의 충전 및 방전보다 더 빠르게 충전 및 방전할 수 있다. 즉, 터치는 RC 회로의 정전용량(Cs)을 증가시킬 수 있기 때문에, RC 시정수는 또한 증가될 것이고, 결과적으로 충전 및 방전 주기들이 더 길어진다. 더 길어진 충전 및 방전 주기들은 결국, 이완 발진기 회로(500)의 감소된 주파수를 초래한다.
도 8은 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템(100)에서의 이완 발진기 회로(600) 출력에 대한 예시적인 타이밍 다이어그램을 도시한 도면이다. 이 실시예에서, 이완 발진기 회로가 정전류원/정전류싱크로 구동될 수 있기 때문에, 이완 발진기 파형은 삼각파일 수 있다. 이완 발진기 회로(600)의 작용은 도 7에 대하여 상술한 실시예와 유사하다. 도 6 및 표 1과 더불어 도 8은 이완 발진기 회로(600)의 기능을 더 설명한다.
이완 발진기 회로(600)의 속성들이 정해지면, 터치 컨트롤러(400)는 이완 발진기 회로(600)의 주파수를 측정함으로써 터치 상태를 결정할 수 있다. 어떤 예시적인 실시예들에서, 상술한 이완 발진기에 기초한 시스템은 마이크로칩 테크놀로지사에 의해 제조된 어떤 PIC 마이크로컨트롤러들에 이용할 수 있는 CSM 모듈을 이용할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 이완 발진기에 기초한 시스템은 개별적인 하드웨어 부품들 또는 다른 반도체 제조사들에 의해 제공된 부품들 또는 집적 회로들을 이용할 수 있다.
도 9는 (도 1의 터치 컨트롤러(400)에 대응하는) 예시적인 터치 컨트롤러(900)를 도시하고, 이완 발진기 회로(600)의 주파수를 어떻게 측정할 수 있는지에 대하여 더 상세한 설명을 제공하는 도면이다. 예를 들면, 터치 컨트롤러(900)는 이완 발진기 회로(600)의 출력(901)(즉, 도 6의 SR 래치(624)의 Q-bar 출력)에 연결된 카운터 회로(902)를 포함할 수 있다. 카운터 회로(902)는 출력(901)의 모든 포지티브 또는 네거티브 에지에서 카운터 레지스터(904)에 저장된 값을 증가시키도록 동작할 수 있다.
여기에 "주파수 측정 방법"으로 언급된 하나의 실시예에 따르면, 터치 컨트롤러(900)는 소정의 타이머 인터럽트에 따라, 규칙적인 소정의 시간 간격들로 카운터 레지스터(904)를 읽을 수 있다. 터치 컨트롤러(900)는 이완 발진기 회로(600)가 소정의 시간 간격 동안에 발진하는 회수를 결정하기 위해 연속적인 카운터 레지스터(904)를 읽음을 비교할 수 있다. 따라서 이 횟수는 이완 발진기 회로(600)의 주파수와 관련된 측정을 제공한다. 터치 컨트롤러(900)는 터치 이벤트가 발생했는지를 결정하기 위해 연속적인 측정들을 비교할 수 있다.
상술한 바와 같이, 터치는 커패시터(906)에서의 정전용량(Cs)을 증가시키므로, 이완 발진기 회로(600)의 주파수는 감소된다. 따라서 주파수 측정 방법에 따르면, 카운터 레지스터(904)의 값이 하나의 소정의 시간 간격으로부터 다음 소정 시간 간격까지 감소된다면, 터치 컨트롤러(900)는 터치 이벤트가 발생했음을 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 터치 컨트롤러(900)는 카운터 레지스터(904)의 값이 소정 임계값보다 더 감소하지 않으면 터치 이벤트가 발생하지 않았다고 결정할 수 있다. 이런 실시예들의 경우, 터치 컨트롤러(900)는 터치 이벤트와 다른 상태들(예를 들면, 잡음, 드리프트 등)로 인한, 이완 발진기(600)의 주파수의 최소 변화들의 결과로 터치 이벤트를 잘못 보고하는 것을 방지할 수 있다.
여기에 "주기 측정 방법"으로 언급된 또 하나의 실시예에 따르면, 터치 컨트롤러(900)는 카운터 레지스터(904)를 완전히 채우는데 필요한 시간 (또는 주기)를 카운트할 수 있다. 이 주기 측정 실시예에 따르면, 터치 컨트롤러(900)는 시스템 시간 레지스터(908)를 포함할 수 있다. 터치 컨트롤러(900)는 카운터 레지스터(904)의 값을 0으로 리셋할 수 있고, 또한 동일 또는 실질적으로 동시에, 시스템 시간 레지스터(908)의 값을 저장 레지스터(910)에 저장할 수 있다. 여기서 다시, 카운터 레지스터(904)는 이완 발진기 회로(600)의 출력(901)의 모든 포지티브 또는 네거티브 에지에서 증가될 것이다. 일부 시점에서, 이것은 카운터 레지스터(904)의 오버플로우 상태를 야기할 수 있다. 터치 컨트롤러(900)는 (예를 들면, 인터럽트를 통해) 시스템 시간 레지스터(908)의 값을 읽어 그 값과 저장 레지스터(910)에 저장된 시간 값을 비교함으로써, 카운터 레지스터(904)의 오버플로우 상태에 응답하도록 구성될 수 있다. 이 비교는 카운터를 오버플로우하는데 필요한 시스템 시간 유닛들의 수를 제공하는데, 이는 이완 발진기 회로(600)의 주파수의 도수(indication)이다.
상술한 바와 같이, 터치는 커패시터(906)에서의 정전용량(Cs)을 증가시키므로, 이완 발진기 회로(600)의 주파수는 감소된다. 따라서 주기 측정 방법에 따르면, 카운터 레지스터(904)의 값을 오버플로우하는데 필요한 시스템 시간 유닛의 수가 연속적인 측정들 사이에서 증가되면, 터치 컨트롤러(900)는 터치 이벤트가 발생했음을 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 터치 컨트롤러(900)는 카운터 레지스터(904)를 오버플로우하는데 필요한 시스템 시간 유닛들의 수가 소정 임계값보다 증가하지 않으면, 터치 이벤트가 발생하지 않았다고 결정할 수 있다. 이런 실시예들에서, 터치 컨트롤러(900)는 터치 이벤트와 다른 상태들(예를 들면, 잡음, 드리프트 등)로 인한, 이완 발진기(600)의 주파수의 최소 변화들의 결과로 터치 이벤트를 잘못 보고하는 것을 방지할 수 있다.
주파수 측정 방법에 따르면, 샘플링 윈도우는 소정 타임 인터럽트의 길이를 변경함으로써 조정될 수 있다. 주기 측정 방법에 따르면, 카운터 레지스터의 최대 값을 변경함으로써 조정될 수 있다. 예를 들면, 작은 최대값은 결과적으로 더 짧은 샘플링 윈도우와 더 빈번한 주파수 측정들을 야기할 수 있다. 샘플링 윈도우를 조정할 때, 스캐닝 메커니즘의 속도와 시스템(100)의 분해능의 비는 항상 고려될 수 있다.
도 9는 터치 센서(200)의 단일 전도성 요소, 또는 센서 전극에 효과적으로 연결된 터치 컨트롤러(900)와 이완 발진기(600)를 도시하고 있지만, 이 도시는 단지 예시이다. 시스템(100)의 어떤 예시적인 실시예에 따르면, 각 개별적인 X 및 Y 전극은 터치 컨트롤러(900)에 의해 개별적으로 어드레스가능하므로, (도 9에 도시된 이완 발진기(600)로서 묘사된) 도 1의 정전용량 측정 회로(500)는 각 X 및 Y 전극에 개별적으로 또는 동시에 하나의 전극보다 많은 전극들에 연결될 수 있다. 예를 들면, 터치 컨트롤러는 터치 센서(200)의 각 전극에 대한 개별적인 입력을 포함할 수 있고, 각 입력을 개별적으로 어드레싱하는 멀티플렉싱 로직을 구현할 수 있다. 센서 전극들을 어드레싱하는 다른 방법들이 구현될 수 있으며, - 현재의 개시의 관점에서 - 관련 분야의 당업자에게 명백할 것이다.
도 10은 (도 1의 터치 컨트롤러(400)에 해당하는) 예시적인 터치 컨트롤러(1000)를 도시한 도면으로, 터치 센서(200)의 제1 레이어 상의 센서 전극(1014)과 제2 레이어 상의 센서 전극(1016) 간의 상호 정전용량을 측정하는 동안의, 이완 발진기 회로(600)의 동작에 대하여 보다 상세한 설명을 제공한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 카운터 회로(1002), 출력(1001), 카운터 레지스터(1004), 시스템 시간 레지스터(0008) 및 저장 레지스터(1010)는 일반적으로 도 9에 대하여 상술한 유사한 번호 요소들(902, 0901, 904, 908, 910)에 각각 대응할 수 있고, 유사한 기능성을 갖는다.
어떤 예시적인 실시예들에 따르면, 터치 컨트롤러(1000)는 터치 센서(200) 내의 센서 전극들의 하나 또는 두 개의 레이어들에 연결될 수 있는 펄스 구동 회로(1012)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 펄스 구동 회로(1012)는 터치 센서(200)의 제1 레이어 상의 센서 전극(1014)에 연결될 수 있다. (여기서 다시, 각 개별적인 X 및 Y 전극은 터치 컨트롤러(1000)에 의해 개별적으로 어드레스가능므로, 이완 발진기(600)와 펄스 구동 회로(1021)가 각 X 및 Y 전극에 개별적으로 또는 하나보다 많은 전극들에 동시적으로 연결될 수 있다). 또한, 펄스 구동 회로(1012)는 이완 발진기 회로(600)에 연결될 수 있으며, 이완 발진기 회로(600)는 터치 센서(200)의 제2 레이어 상의 센서 전극(1016)에 연결될 수 있다.
이완 발진기 회로(600)가 센서 전극(1016)의 정전용량을 측정하는데 사용되는 동안에, 펄스 구동 회로(1012)는 센서 전극(1114)에 전기 신호를 보내도록(to drive) 구성될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 터치 센서(200)의 제1 레이어 상의 센서 전극(1014)은 송신기 전극으로 기여할 수 있고, 터치 센서(200)의 제2 레이어 상의 센서 전극(1016)은 수신기 전극으로 기여할 수 있다. 따라서 전기 신호가 수신기 전극(1014)에 보내지는 동안에, 정전용량이 수신기 전극(1016)에서 측정될 수 있다. 송신기 전극(1014)에 보내진 신호는, 송신기 신호의 일부가 상호 정전용량(Cm)을 통해 결합될 수 있기 때문에, 수신기 전극(1016)에서의 정전용량성 측정을 변경할 수 있다. 터치 센서(200)의 송신기/수신기 교차점(노드)에 근접한 터치는 (즉, 펄스 구동 회로(1012)에 의해 제공된 전기 신호에 내장된) 송신기 결합 신호 전류의 일부를 다른 데로 돌릴 수 있는 정전용량 결합 접지 패스(미도시됨)를 제공할 수 있다. 결과적으로, 상호 정전용량(Cm)을 통해 연결된 신호는 어느 정도 변경될 수 있으며, 또한 측정 노드에서의 터치 상태를 나타낼 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템(100)에서의 이완 발진기 회로(600) 출력 및 펄스 구동 회로(1012) 출력에 대한 다양한 예시적인 타이밍 다이어그램들을 도시한 도면이다. 예를 들면, 타이밍 다이어그램(1104)은 도 7 및 도 8에 도시된 이완 발진기 출력 파형과 유사한 이완 발진기 출력 파형(1105)을 보여준다. 타이밍 다이어그램(1104)은 터치 센서(200)의 전도성 요소의 자기 정전용량 측정에 대응할 수 있다. 대안적으로, 타이밍 다이어그램(1104)은 펄스 구동 회로 출력이 구동되지 않는 영역에서 (예를 들면, 도 10의 센서 전극들(1014, 1016) 간의) 상호 정전용량 측정에 대응할 수 있다.
타이밍 다이어그램(1106)은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들에 따른 이완 발진기 출력 파형(1107)을 보여준다. 또한, 타이밍 다이어그램(1106)은 펄스 구동 회로 출력(1108)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 펄스 구동 회로 출력(1108)은 상호 정전용량 측정 동안에, 송신기 전극에 전기 신호를 보낼 수 있다. 일 실시예에 따르면, 펄스 구동 회로 출력 파형(1108)의 상승 에지는 이완 발진기 출력 파형(1107)의 방전 상태의 시작과 함께 (즉 하강 에지에서) 동기화될 수 있다. 예를 들면, 이완 발진기 회로(600)는 (예를 들면, 충전 상태로부터 방전 상태로 천이할 때) 상태 천이들 상에 플래그를 올릴 수 있으며, 또한 펄스 구동 회로(1012)는 이 플래그 올려졌음을 인식할 수 있다. 일 실시예들의 경우, 이 플래그 신호는 이완 발진기 회로(600)와 펄스 구동 회로(1012) 간에 신호(1018) 상에서 통신될 수 있다(도 10 참조). 대안적인 실시예들에 따르면, 펄스 구동 회로(1012)와 이완 발진기 회로(600)는 정전용량 측정 회로(500)(도 1 참조)와 같은 단일, 통일된 회로를 포함할 수 있다.
타이밍 다이어그램(1106)을 더 설명하면, 펄스 구동 회로 출력 파형(1108)의 상승 에지는 이완 발진기 출력 파형(1107)의 방전 상태의 시작과 함께 동기화될 수 있다. 도시된 바와 같이, 이에 의해, 전류는 이완 발진기 파형(1107) 주파수를 낮출 수 있는 수신기 전극의 정전용량성 부하로 주입될 수 있다. 예를 들면, 도 11의 파형들은 스케일이 아니며 단지 설명을 위한 도시이지만, 이완 발진기 출력(1107)은 (펄스 구동 출력이 없는 시스템을 나타내는) 타이밍 다이어그램(1104)의 이완 발진기 출력(1105)보다 더 낮은 주파수를 갖는다.
타이밍 다이어그램(1110)은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들에 따른 이완 발진기 출력 파형(1111)과 펄스 구동 출력 파형(1112)을 보여준다. 타이밍 다이어그램(1110)은 타이밍 다이어그램(1106)과 유사하지만, 송신기와 수신기 센서 전극들의 교차점 근처의 손가락 터치의 효과를 보여줄 수 있다. 일 실시예들에서, 수신기와 송신기 센서 전극들의 교차점 근처의 손가락 터치는 펄스 구동 회로 출력(1112)에 의해 송신기 센서 전극으로 주입된 전류의 일부에 대해 정전용량 결합 션트 패스를 제공할 수 있다. 도시된 바와 같이, 터치 유도된 션트 패스는 펄스 주입된 전류의 일부를 훔칠 수 있는데, 이는 이완 발진기 출력 파형(1111)의 주파수의 증가를 일으킨다. 예를 들면, 이완 발진기 출력(1111)은 (액티브 펄스 구동 출력을 갖지만 터치 상태가 없는 시스템을 나타내는) 타이밍 다이어그램(1106)의 이완 발진기 출력(1107)보다 더 높은 주파수를 갖는다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예들에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템(100)에서의 이완 발진기 회로(600) 출력 및 펄스 구동 회로(1012) 출력에 대한 예시적인 타이밍 다이어그램들을 도시한 도면이다. 예를 들면, 타이밍 다이어그램(1104a)은 도 7 및 도 8에 도시된 이완 발진기 출력 파형과 유사한 이완 발진기 출력 파형(1105a)을 보여준다. 타이밍 다이어그램(1104a)은 터치 센서(200)의 전도성 요소의 자기 정전용량 측정에 대응할 수 있다. 대안적으로, 타이밍 다이어그램(1104a)는 펄스 구동 회로 출력이 구동되지 않는 영역에서 (예를 들면, 도 10의 센서 전극들(1014, 1016) 간의) 상호 정전용량 측정에 대응할 수 있다.
타이밍 다이어그램(1106a)은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들에 따른 이완 발진기 출력 파형(1107a)을 보여준다. 또한 타이밍 다이어그램(1106a)은 펄스 구동 회로 출력(1108a)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 펄스 구동 회로 출력(1108a)은 상호 정전용량 측정 동안에, 송신기 전극에 전기 신호를 보낼 수 있다. 일 실시예에 따르면, 펄스 구동 회로 출력 파형(1108a)의 상승 에지는 이완 발진기 출력 파형(1107a)의 충전 상태의 시작과 함께 (즉 상승 에지에서) 동기화될 수 있다. 예를 들면, 이완 발진기 회로(600)는 (예를 들면, 방전 상태로부터 충전 상태로 천이할 때) 상태 천이들 상에 플래그를 올릴 수 있으며, 또한 펄스 구동 회로(1012)는 이 플래그가 올려졌음을 인식할 수 있다. 일 실시예들에서, 이 플래그 신호는 이완 발진기 회로(600)와 펄스 구동 회로(1012) 간에 신호(1018) 상에서 통신될 수 있다(도 10 참조). 대안적인 실시예들에 따르면, 펄스 구동 회로(1012)와 이완 발진기 회로(600)는 정전용량 측정 회로(500)(도 1 참조)와 같은 단일, 통일된 회로를 포함할 수 있다.
타이밍 다이어그램(1106a)에 도시된 바와 같이, 송신기 펄스 에지들은 정확하게 이완 발진기 천이들에서 발생하지 않을 수 있다. (이것은 도 11에 도시된 바와 다른 실시예들의 경우일 수 있다.) 이 타이밍 오프셋은 이완 발진기 출력의 천이의 감지와 송신기 구동 사이의 설계에 내재적인 시간 지연에 의한 것일 수 있다. 하지만, 이 타이밍 오프셋이 설계의 제한하는 것이 아니며, 또한 다른 실시예들이 묘사된 것보다 더 좋은 동기화를 달성할 수 있다. 더욱이, (발진기 천이와 관련된) 동기화된 송신기 펄스 에지들의 정확한 위치는 1 비트를 배회할 수 있다. 하지만, 우선적으로, 송신기 펄스 에지는 이완 발진기 출력에 대하여 적절한 경사 내에 존재할 것이며, 송신기 펄스의 효과가 실현되도록, 이완 발진기 출력의 적절한 경사 내의 초기에 발생할 것이다.
타이밍 다이어그램(1106a)을 계속 설명하면, 펄스 구동 회로 출력 파형(1108a)의 상승 에지는 이완 발진기 출력 파형(1107a)의 충전 상태의 시작과 함께 동기화될 수 있다. 도시된 바와 같이, 이에 의해, 전류는 이완 발진기 파형(1107a) 주파수를 높일 수 있는 수신기 전극의 정전용량성 부하로 주입될 수 있다. 유사하게, 펄스 구동 회로 출력 파형(1108a)의 하강 에지는 이완 발진기 출력 파형(1107a)의 방전 상태의 시작과 함께 동기화될 수 있다. 도시된 바와 같이, 이것은 수신기 전극의 정전용량성 부하로부터 전류를 철회할 수 있는데, 이는 이완 발진기 파형(1107a) 주파수를 높일 수 있다. 예를 들면, 도 11a의 파형들이 스케일이 아니며 단지 설명을 위한 도시이지만, 이완 발진기 출력(1107a)은 (펄스 구동 출력이 없는 시스템을 나타내는) 타이밍 다이어그램(1104a)의 이완 발진기 출력(1105a)보다 더 빠른 주파수를 갖는다.
타이밍 다이어그램(1110a)은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들에 따른 이완 발진기 출력 파형(1111a)과 펄스 구동 출력 파형(1112a)을 보여준다. 타이밍 다이어그램(1110a)은 타이밍 다이어그램(1106a)과 유사하지만, 송신기와 수신기 센서 전극들의 교차점 근처의 손가락 터치의 효과를 보여줄 수 있다. 일 실시예들에서, 수신기와 송신기 센서 전극들의 교차점 근처의 손가락 터치는 펄스 구동 회로 출력(1112a)에 의해 송신기 센서 전극으로 주입된 전류의 일부에 대해 정전용량 결합 션트 패스를 제공할 수 있다. 도시된 바와 같이, 터치 유도된 션트 패스는 펄스 주입된 전류의 일부를 훔칠 수 있는데, 이는 이완 발진기 출력 파형(1111a)의 주파수의 감소를 야기한다. 예를 들면, 이완 발진기 출력(1111a)은 (액티브 펄스 구동 출력을 갖지만 터치 상태가 없는 시스템을 나타내는) 타이밍 다이어그램(1106a)의 이완 발진기 출력(1107a)보다 더 낮은 주파수를 갖는다.
도 11b는 본 발명의 일 실시예들에 따른 이완 발진기에 기초한 터치 센서 시스템(100)에서의 이완 발진기 회로(600) 출력 및 펄스 구동 회로(1012) 출력에 대한 예시적인 타이밍 다이어그램들을 도시한 도면이다. 도 11b에 도시된 타이밍 다이어그램은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들에 따른 이완 발진기 출력 파형(1120b)을 보여준다. 또한, 펄스 구동 회로 출력(1122b)이 도시되어 있다. 도 11 및 도 11a에서 도시된 타이밍 다이어그램은, 이완 발진기 출력 상에 펄스 구동 회로(1012)가 가질 수 있는 효과들을 보여준다. 여기에 도시된 바와 같이, 이 펄스는 간단하게 이완 발진기 출력 파형의 경사를 변경할 수 있다. 이것은 일 실시예들에서의 경우일 수 있지만, 도 11b는, 다른 실시예들에서, 주입된 펄스는 각각의 이완 발진기의 충전 및 방전 경사들에서의 레벨 단계 변경들을 만들 수 있음을 설명한다. 이 레벨 단계 변경이 이완 발진기 회로(600)에 도 11 및 도 11a에 도시된 경사 변경들(예를 들면, 위상 동기화에 따라 발진기 주파수를 증가 또는 감소)와 비슷한 효과를 가질 수 있음을 관련 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 이해할 수 있다.
따라서, 본 발명의 어떤 예시적인 실시예들에 따르면, 멀티-터치 센서 시스템에서의 다중 동시 터치는 인식될 수 있다. 예를 들면, 도 1 내지 도 11에 대하여 상술한 바와 같이, 예를 들면 펄스 구동 회로(1012)가 액티브일 때, 이완 발진기 회로(600)의 주파수는 주파수 측정 방법 및/또는 주기 측정 벙법에 따라 측정할 수 있다. 이 방식으로 터치 컨트롤러(400/900/1000)는 하나 이상의 노드들이 터치되었는지를 결정하기 위해 터치 센서(200) 내의 각 노드에 대해 반복할 수 있다. 예를 들면, 터치 컨트롤러(400/900/1000)는 터치 센서(200)의 제1 레이어 상에 있는 각 전도성 요소(X1-X7)를 통해, 각각을 수신기 전극으로 설정하고, 다른 레이어의 각 전도성 요소(Y1-Y7)를 송신기 전극으로 선택하고 상호 정전용량을 측정함으로써, 각 노드의 상호 정전용량을 측정하는 단계를 수행할 수 있다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 1의 정전용량 측정 회로(500)에 이용될 있는 예시적인 충전 시간 측정 회로(1200)를 도시한 도면이다. 이 실시예에 따르면, 커패시터(Cs)와 저항기(Rs)는 각 개별적인 전도성 요소(X1-X7, Y1-Y7)(도 2 참조)의 RC 회로(예를 들면, 도 4의 회로(416)에 해당한다. 대안적인 실시예들에서, 정전용량(Cs)은 회로(546)의 정전용량(Cpy)에 해당할 수 있고, 저항(Rs)은 저항기(550)에 해당할 수 있다(도 5 참조). RC 회로들의 어느 하나는 충전 시간 측정 회로(1200)에 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 충전 시간 측정 회로(1200)는 제어 유닛(1202)을 포함할 수 있는데, 제어 유닛(1202)은 신호(1204)의 전압 레벨을 디지털 값으로 변환할 수 있는 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함할 수 있다. 또한, 제어 유닛(1202)은 예를 들면, 충전 게이트(1211)와 방전 게이트(1212)의 연결/분리를 동기화함으로써, 신호의 충전 또는 방전을 제어하는 회로를 포함할 수 있다. 따라서 제어 유닛(1202)은 방전 게이트(1212)를 개방하게 하는 동안, 충전 게이트(1211)를 닫게 함으로써 충전 상태로 들어갈 수 있다. 역으로, 제어 유닛(1202)은 방전 게이트(1212)를 닫은 동안에 충전 게이트(1211)를 개방함으로써 방전 상태로 들어갈 수 있다. 이 방식으로, 충전 시간 측정 회로(1200)의 제어 유닛(1202)은 충전 전압 또는 전류원을 터치 센서(200)의 개별적인 센서 전극에 연결할 수 있다. 유사하게, 충전 시간 측정 회로(1200)의 제어 유닛(1202)은 방전 전압 또는 전류원을 터치 센서(200)의 개별적인 센서 전극에 연결할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 도 12에 도시된 전류원과 전류 싱크의 하나 또는 둘 모두는 생략될 수 있다(예를 들면, 충전 게이트(1211)는 전압 Vdrive에 직접 연결되고, 방전 게이트(1212)는 접지 (또는 가상 접지) 등에 직접 연결된다).
충전 시간 측정 회로(1200)는 또한, 타이머(1208)와 저장부(1210)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예들에 따르면, 타이머(1208)는 카운트다운 타이머로서 기능하여, 소정 시간이 경과하면 타이머(1208)는 제어 유닛(1202)으로 신호를 보낼 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 타이머(1208)는 0으로부터 시작하여 시간(ms, us, ps 등)의 특정 주기에 따라 증가하는 타이머로서 기능할 수 있다. 이 대안적인 실시예에 따르면, 제어 유닛(1202)은 신호(1204)가 소정의 전압 레벨로 충전하는데 얼마나 걸리는지를 결정하기 위해 타이머(1208)를 이용할 수 있다. 일 실시예들에 따르면, 저장부(1210)는 이미 기술된 소정 값들(예를 들면, 소정 전압 레벨, 소정 시간 지연 등) 중 어느 하나를 저장하기 위해 사용될 수 있다.
도 12에 도시된 예시적인 실시예에 부합되게, 시스템(100)는 센서 전극에 의해 제공된 정전용량성 부하에 대한 충전 시간-전압 관계를 측정함으로써, 터치 센서(200)의 개별적인 센서 전극의 정전용량을 측정할 수 있다. 그런 측정은 다음과 같은 전기적인 관계를 이용할 수 있다.
i=C dv/dt = C Δv/Δt
또는
전류 = 정전용량 * (전압의 변화량/시간의 변화량)
따라서, 제한된 충전 시간에서의 전압은 연결된 센서 전극의 정전용량에 의존한다. 따라서, 터치가 전극에 의해 제공되는 전체 정전용량을 변경시키기 때문에, 터치가 센서 전극 근처에 도입될 때, 제한된 충전 시간에서의 전압은 변할 수 있다. 따라서, 충전 전압의 변화량은 터치 상태의 암시일 수 있다.
충전 시간 측정 회로(1200)의 이들 속성들이 정해지면, 정해진 센서 전극의 충전 시간-전압을 측정함으로써, 터치 컨트롤러(400)는 터치된 상태를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 터치 컨트롤러(400)는 "VACST(Voltage After Charging for a Set Time) 방법"을 이용하여 충전 시간-전압을 측정할 수 있다. VACST 방법에 있어서, 예를 들면 상술한 바와 같이, 충전 게이트(1211)와 방전 게이트(1212)를 제어함으로써, 제어 유닛(1202)은 충전 전압 또는 전류를 측정할 센서 전극에 연결할 수 있다. 동시에 (또는 거의 동시에) 제어 유닛(1202)은 타이머(1208)를 카운트 다운 모드에서 시작할 수 있으며, 또한 소정의 시간 지연이 경과하였을 때, 타이머(1208)가 신호를 발생하도록 기다린다. 그 후 제어 유닛(1202)은 (예를 들면, ADC를 이용하여) 센서 전극의 충전 전압(즉, 터치 센서(200)의 센서 요소에 연결된 신호 선(1204))을 측정할 수 있다.
대안적인 실시예에 따르면, 터치 컨트롤러(400)는 "TCSV(Time to Charge to Set Voltage) 방법"을 이용하여 충전 시간-전압을 측정할 수 있다. TCSV 방법에 있어서, 예를 들면, 상술한 바와 같이, 충전 게이트(1211)와 방전 게이트(1212)를 제어함으로써, 제어 유닛(1202)은 충전 전압 또는 전류를 측정할 센서 전극에 연결할 수 있다. 동시에 (또는 거의 동시에) 제어 유닛(1202)은 타이머(1208)를 (즉, 0에서 시작하여 계상하는) 타이머 모드로 시작할 수 있다. 제어 유닛(1202)은 충전 전압이 소정 레벨에 도달할 때까지, (예를 들면, ADC를 이용하여) 센서 요소의 충전 전압을 반복적으로 측정할 수 있다. 그 후, 제어 유닛(1202)은 타이머(1208)의 값을 정지 및/또는 읽을 수 있는데, 타이머(1208)의 값은 센서 요소에 의해 소정 전압 레벨로 제공된 정전용량성 부하를 충전하는데 요구된 시간을 나타낼 수 있다.
어떤 예시적인 실시예들에서, 상술한 충전 시간-전압에 기초한 시스템은 마이크로칩 테크놀로지사에 의해 제조된 어떤 PIC 마이크로컨트롤러들 상에 이용할 수 있는 CTMU 모듈을 사용할 수 있다. 대안적인 실시예들에 따르면, 충전 시간-전압에 기초한 시스템은 개별적인 하드웨어 부품들 또는 다른 반도체 제조사에 의한 제공되는 부품들 또는 집적 회로들을 사용할 수 있다.
도 13은 (도 1의 터치 컨트롤러(400)에 해당하는) 예시적인 터치 컨트롤러(1300)를 도시한 도면으로, 터치 센서(200)의 제1 레이어 상의 센서 전극(1314)과 제2 레이어 상의 센서 전극(1316) 간의 상호 정전용량을 측정하는 동안의, 충전 시간 측정 회로(1200)의 동작에 대한 보다 상세한 설명을 제공한다.
어떤 예시적인 실시예들에 따르면, 터치 컨트롤러(1300)는 터치 센서(200) 내의 센서 전극들의 하나 또는 두 개의 레이어들에 연결될 수 있는 펄스 구동 회로(1312)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 펄스 구동 회로(1312)는 터치 센서(200)의 제1 레이어 상의 센서 전극(1314)에 연결될 수 있다. (여기서 다시, 각 개별적인 X 및 Y 전극은 터치 컨트롤러(1300)에 의해 개별적으로 어드레스가능하므로, 충전 시간 측정 회로(1200)와 펄스 구동 회로(1312)가 각 X 및 Y 전극에 개별적으로 또는 하나보다 많은 전극들에 동시적으로 연결될 수 있다.) 또한, 펄스 구동 회로(1312)는 충전 시간 측정 회로(1200)에 연결될 수 있으며, 충전 시간 측정 회로(1200)는 터치 센서(200)의 제2 레이어 상의 센서 전극(1316)에 연결될 수 있다.
충전 시간 측정 회로(1200)가 센서 전극(1316)의 정전용량을 측정하는데 사용되는 동안에, 펄스 구동 회로(1312)는 센서 전극(1314)에 전기 신호를 보내도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 펄스 구동 회로(1312)는 도 11의 이들 펄스 신호들(1108, 1112)과 같은 주기적인 펄스 신호를 보낼 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 펄스 구동 회로 출력 파형의 모양은 변경될 수 있다.
도 13의 터치 컨트롤러(1300)의 예시적인 실시예에서, 터치 센서(200)의 제1 레이어 상의 센서 전극(1314)은 송신기 전극으로 기여할 수 있고, 터치 센서(200)의 제2 레이어 상의 센서 전극(1316)은 수신기 전극으로 기여할 수 있다. 따라서 전기 신호가 수신기 전극(1314)에 보내지는 동안에, 정전용량이 수신기 전극(1316)에서 측정할 수 있다. 수신기 전극(1314)에 보내진 신호는, 송신기 신호의 일부가 상호 정전용량(Cm)을 통해 결합될 수 있기 때문에, 수신기 전극(1316)에서의 정전용량성 측정을 변경할 수 있다. 더욱 특별하게, 송신기 전극에 보내진 신호는 수신기 전극의 정전용량성 부하로 전류를 주입하거나 철회할 수 있는데, 이 전류는 수신기 전극의 충전 전압을 증가시키거나 감소시킬 수 있고, 및/또는 상술한 소정 전압 레벨로 충전하기 위해 수신기 전극에 걸리는 시간을 높이거나 낮출 수 있다. 터치 센서(200)의 송신기/수신기 교차점(노드)에서의 근접 터치는, (즉, 펄스 구동 회로(1312)에 의해 제공된 전기 신호에 내장된) 송신기 결합 신호 전류의 일부를 다른 데로 돌릴 수 있는 정전용량 결합 접지 패스(미도시됨)를 제공할 수 있다. 결과적으로, 상호 정전용량(Cm)을 통해 연결된 신호는 어느 정도 변경될 수 있으며, 또한 측정 노드에서의 터치 상태를 나타낼 수 있다.
예를 들면, 터치 컨트롤러(1300)의 충전 시간-전압을 측정하기 위해 VACST 방법을 적용하면, 도 13의 펄스 구동 회로(1312)의 추가는 펄스 구동 회로가 적용되지 않았을 때와 비교하여 측정된 충전 전압을 증가시킬 수 있다. 다른 한편, 터치 상태의 존재는 펄스 주입 전류의 일부를 훔칠 수 있는데, 이는 소정의 시간 주기 동안 충전 전압의 감소를 야기한다.
터치 컨트롤러(1300)의 충전 시간-전압을 측정하기 위해 TCSV 방법을 적용하면, 도 13의 펄스 구동 회로(1312)의 추가는 펄스 구동 회로가 적용되지 않았을 때와 비교하여 센서 전극을 소정의 전압 레벨로 충전하는데 걸리는 시간 량을 감소시킬 수 있다. 다른 한편, 터치 상태의 존재는 펄스 주입 전류의 일부를 훔칠 수 있는데, 이는 센서 전극을 소정의 전압 레벨로 충전하는데 걸리는 시간을 증가시킬 수 있다.
도 1 내지 도 11에 대하여 상술한 바와 같이, 사용자가 터치 스크린(200)을 손가락 또는 다른 물체로 터치하면, 이완 발진기 회로(600)의 주파수는 변경된다. 부가적으로, 도 12 내지 도 13에 대하여, 사용자가 터치 스크린(200)을 손가락 또는 다른 물체로 터치하면, 충전 시간 측정 회로(1200)의 충전 시간은 변경된다. 환경 및 다른 설계 요인들에 따라, 이완 발진기에 기초한 시스템을 사용하는 것이 더 유리할 수 있다. 다른 전후 환경의 경우, 충전 시간-전압에 기초한 시스템을 사용하는 것이 더 유리할 수 있다. 도 17은 본 발명에 따라 이완 발진기에 기초하고 또한 충전 시간-전압에 기초하여 결합한 터치 센서 시스템에서의 예시적인 터치 컨트롤러를 도시한 도면이다.
도 17에 도시된 바와 같이, (도 1의 터치 컨트롤러(400)에 대응할 수 있는) 터치 컨트롤러(1700)는 도 10 및 도 13에 대하여 설명된 것과 유사한 특징들을 포함할 수 있다. 터치 컨트롤러(1700)는 충전 시간 측정 회로와 이완 발진기 회로를 결합할 수 있는 블록(1701)을 포함함으로써 도 10 및 도 13의 실시예들과 다를 수 있다. 이 방식으로, 터치 컨트롤러(1700)는 센서 전극들(1714, 1716) 간의 상호 정전용량을 측정하기 위해 적절한 방법을 선택할 수 있다. 예를 들면, 어떤 예시적인 실시예들에 따르면, 충전 시간 측정 회로와 이완 발진기 회로는 소프트웨어-변경가능한(software-alterable) 설정에 기초하여 선택적일 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 충전 시간 측정 회로와 이완 발진기 회로의 동작은 어느 정해진 시간에서 하나만 동작할 수 있도록, 서로 배제될 수 있다. 대안적인 실시예에 있어서, 두 회로 모두 동작할 수 있다. 예를 들면, 터치 컨트롤러(1700)는 이완 발진기 회로 (및 여기에 묘사된 관련 방법들)를 이용하여 터치 센서(200)의 각 노드를 측정하고, 그 후 충전 시간 측정 회로 (및 여기에 묘사된 관련 방법들)을 이용하여 터치 센서(200)의 각 노드를 측정할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 터치 컨트롤러(1700)는 이완 발진기 회로를 이용하여 하나의 노드를 측정하고, 이어서 충전 시간 측정 회로를 이용하여 그 노드를 측정하며, 모든 노드들이 측정할 때까지 앞뒤로 스위칭할 수 있다. 두 회로 모두 동작하는 실시예에 있어서, 터치 컨트롤러(1700)는 하나의 회로가 터치된 상태를 나타내는 경우, 터치를 보고할 수 있다. 대안적으로 터치 컨트롤러(1700)는 두 회로 모두 터치된 상태를 나타내는 경우에만, 터치를 보고할 수 있다. 이 방식으로, 터치 컨트롤러(1700)는 환경 및 다른 설계 요인들에 영향을 덜 받는 동작을 제공할 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 터치 센서 시스템(100)에서의 터치 센서(200) 상의 터치를 검출하기 위한 예시적인 방법(1400)의 흐름도를 도시한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 방법(1400)은 우선적으로 단계(1402)에서 시작한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 개시는 시스템(100)의 다양한 구성들로 구현될 수 있다. 이와 같이, 방법(1400)에 대한 바람직한 초기화 시점과 방법(1400)을 포함하는 단계들(1402-1412)의 순서는 선택된 구현에 의존할 수 있다.
단계(1402)에서, 터치 컨트롤러(400)는 측정할 터치 센서(200)의 전도성 요소를 선택할 수 있다. 예를 들면, 터치 컨트롤러(400)는 정전용량 측정 회로(500)에 선택된 센서 요소(X1-X7, Y1-Y7)를 전기적으로 연결하는 제어 신호를 설정할 수 있다. 단계(1404)에서, 터치 컨트롤러(400)는 상술한 방법에 따라 연결된 센서 요소의 정전용량을 측정할 수 있다. 예를 들면, 터치 컨트롤러(400)는 이완 발진기 회로(600)의 주파수를 측정하기 위해 주파수 측정 방법 또는 주기 측정 방법을 이용할 수 있다. 대안적으로, 터치 컨트롤러(400)는 충전 시간 측정 회로(1200)의 충전 시간-전압을 측정하기 위해 TCSV 방법의 VACST 방법을 이용할 수 있다.
단계(1406)에서, 터치 컨트롤러(400)는 (즉, 측정 방법에 따라 적절한 주파수, 주기, 충전 시간, 또는 전압에 의해 표현되는) 측정된 정전용량이 선택된 센서 요소의 자연 정전용량으로부터 편차를 나타내는지를 결정한다. 이를 행하기 위해, 터치 컨트롤러는 정해진 전도성 요소의 평균 정전용량을 나타내는 평균 동작 기준 값(running baseline average)을 저장할 수 있다. 이 평균 동작 기준 값은 온도, 전압 및 환경의 변화들에 의해 생성되는 잡음을 제거하기 위해 이용될 수 있다. 따라서, 터치 센서(400)는 측정된 정전용량과 평균 기준 값을 비교할 수 있다. 일 실시예에서, 터치 컨트롤러(400)는 정전용량 측정이 평균 기준 값과 서로 다른 경우 편차가 있다고 결정할 수 있다. 또 하나의 실시예에서, 터치 컨트롤러(400)는 정전용량 측정이 평균 기준 값으로부터 소정의 임계값보다 더 다른 경우 편차가 있다고 결정할 수 있다.
단계(1406)에서 정전용량 편차가 검출되지 않으면, 터치 컨트롤러(400)는 터치가 없었던 것으로 결정하고, 단계(1408)로 이동한다. 예시적인 실시예에 따르면, 단계(1408)에서, 터치 컨트롤러(400)는 측정된 정전용량을 평균 동작 기준 값에 더할 수 있다. 그러므로 기준 값 평균화 시스템은, 시스템이 일부 동작 범위에서 잡음의 존재/부존재를 계속 추적하고, 잡음이 단일 센서에라도 영향을 미칠 때마다 평균 기준 값을 디스에이블하도록, "게이트된" 시스템일 수 있다. 이는, 평균 기준 값이 잡음 등에 의해 영향을 받은 정전용량보다 선택된 전극의 자연 정전용량을 반영하는 것을 보증할 수 있다. 더욱이, 느린 경사를 갖는 평균 편차들을 회피하고자 하면(예를 들면, 물체가 터치 스크린(200)에 매우 느리게 접근하면 나타날 수 있음), 매우 느린 평균화 방법(a fairly slow averaging method)(예를 들면, 단계(1408)가 모든 스캐닝 사이클 동안 수행되지 않음)이 구현될 수 있다. 대안적인 실시예에 따르면, 단계(1408)에서, 터치 컨트롤러(400)는 기준 값 스냅샷(snapshop)이 다음 측정 사이클에 대한 새로운 기준 값이 되도록, 기준 값 스냅샷 선택 요소를 단지 취할 수 있다.
단계(1408)가 완료된 후에, 터치 컨트롤러(400)는 현재 선택된 전도성 요소가 측정할 마지막 요소인지를 결정하는 단계(1410)로 이동한다. 현재 선택된 전도성 요소가 측정할 마지막 요소이면, 방법(1400)은 종료될 것이다. 그러나 현재 선택된 전도성 요소가 측정할 마지막 요소가 아니라면, 방법(1400)은 다음 전도성 요소가 선택되는 단계(1402)로 되돌아가서, 새롭게 선택된 전도성 요소에 대하여 이전 단계들을 반복할 것이다.
정전용량 편차가 단계(1406)에서 검출되면, 터치 컨트롤러(400)는 터치 상태가 존재한다고 결정하고, 선택된 요소를 (예를 들면, 호스트(800)에 대해) 터치된 요소로 보고한다. 상술한 바와 같이, 터치 컨트롤러는 그 다음 단계(1410)로 이동할 수 있다.
비록 도 14가 방법(1400)에 대해 취하는 특정한 수의 단계들을 개시할지라도, 방법(1400)은 도 14에 묘사된 단계들보다 더 많은 또는 더 적은 단계들을 수행할 수 있다. 예를 들면, 방법(1400)은 단계(1408)를 생략할 수 있으며, 정전용량 값들의 평균 동작 기준 값을 유지하지 않아도 된다. 이 경우에 있어서, 단계(1406)에서의 "아니오" 상태는 터치 컨트롤러(400)가 단계(1410)로 이동하게 할 수 있다.방법(400)에 대한 이 특정 편차가 분명하지만, 반면에 다른 편차들이 수행될 수 있다. 더욱이, 도 14가 방법(1400)에 대해 취하는 소정 순서의 단계들을 개시할지라도, 방법(1400)을 포함하는 단계들은 적절한 순서로 완료될 수 있다. 예를 들면, 긍정 대답이 단계(1410)의 조건에 제공될 때까지(예를 들면, 모든 요소들이 추정된 후에 모든 터치된 요소들이 즉시 보고될 수 있음), 보고 단계(1412)는 연기될 수 있다. 유사하게, 단계(1410)가 "예"를 리턴할 때까지, 또한 기준 값 단계(1408)는 연기될 수 있다. 그런 대안적인 실시예가 도 14a에 묘사되어 있는데, 도 14a는 터치 센서 시스템(100)에서 터치 센서(200) 상의 하나 이상의 동시적인 터치들을 검출하기 위한 예시적인 방법(1400a)의 흐름도를 도시한 도면이다. 도 14a의 각 단계는 도 14에 대하여 도시되고 설명된 동일 번호의 단계들에 대응할 수 있고, 방법(1400)에 대하여 취하는 단계들은 도 14 및 도 14a에 묘사된 순서뿐 아니라, 적당한 순서로 완료될 것이다.
도 15는 본 발명에 따른 터치 센서 시스템(100)에서의 터치 센서(200) 상의 하나 이상의 동시적인 터치를 검출하기 위한 예시적인 방법(1500)의 흐름도를 도시한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 방법(1500)은 우선적으로 단계(1502)에서 시작한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 개시는 시스템(100)의 다양한 구성들로 구현될 수 있다. 이와 같이, 방법(1500)에 대한 바람직한 초기화 시점과 방법(1500)을 포함하는 단계들(1502-1518)의 순서는, 선택된 구현에 의존할 수 있다.
단계(1502)에서, 터치 컨트롤러(400)는 측정할 터치 센서(200)의 제1 레이어 상의 수신기 전극을 선택할 수 있다. 단계(1504)에서, 터치 센서(400)는 선택된 수신기 전극을 이완 발진기 회로(600)에 연결할 수 있다. 예를 들면, 터치 컨트롤러(400)는 선택된 센서 요소(X1-X7 또는 Y1-Y7 중 하나)를 이완 발진기 회로(600)에 전기적으로 연결하는 제어 신호를 설정할 수 있다. 단계(1506)에서, 터치 컨트롤러(400)는 터치 센서(200)의 제2 전극 레이어 상의 송신기 전극을 선택할 수 있다. 단계(1508)에서, 터치 컨트롤러(400)는 선택된 송신기 전극을 펄스 구동 회로(1012)에 연결할 수 있다. 예를 들면, 터치 컨트롤러(400)는 선택된 송신기 전극(X1-X7 또는 Y1-Y7 중 하나)를 펄스 구동 회로(1012)에 전기적으로 연결하는 제어 신호를 설정할 수 있다.
단계(1510)에서, 터치 컨트롤러(400)는 선택된 수신기 전극 및 송신기 전극 간의 상호 정전용량을 측정할 수 있다. 어떤 예시적인 실시예들에 따르면, 이 측정은 (상술한 바와 같이) 주파수 측정 방법에 따라 수행될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 이 측정은 (상술한 바와 같이) 주기 측정 방법에 따라 수행될 수 있다. 단계(1512)에서, 터치 컨트롤러(400)는 측정된 선택된 수신기 전극과 송신기 전극들 간의 측정된 상호 정전용량이 터치 상태를 나타내는지를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 터치 컨트롤러(400)는 선택된 노드(즉, 선택된 수신기 전극과 송신기 전극 간의 상호교차점)에 대응하는 이전에 획득된 "터치 없음" 기준 값으로부터 측정된 상호 정전용량을 감산한다. 터치 컨트롤러는 "터치 없음" 기준 값과 비교된 노드의 상호 정전용량이 소정의 임계값을 초과하면, 터치 상태가 발생했다고 결정할 수 있다. 이 소정 임계값은 어떤 변화가 터치로서 보고되게 하는 "0"이거나 예를 들면 잡음, 기생 용량 등에 의한 값보다 더 높은 임계값일 수 있다.
터치 컨트롤러(400)는 터치 상태가 발생했다고 결정하면, 터치 컨트롤러는 단계(1514)로 이동하고, 선택된 송신기 전극과 수신기 전극에 대응하는 노드에서의 터치 상태를 보고할 수 있다. 어떤 예시적인 실시예들에 따르면, 단계(1514)에서의 보고는 예를 들면, 터치 보고서(예를 들면, (X, Y) 좌표)를 도 1의 호스트(800)로 즉시 송신함으로써, 발생할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 보고 단계(1514)는 도 10의 저장 요소(1010)에 터치 상태(예를 들면, (X, Y) 좌표)의 표시를 저장하는 것을 포함할 수 있다. 이 대안적인 실시예에 따르면, 터치 컨트롤러(400)는 보고서를 시간의 나중 시점에서, 예를 들면, 소정의 지연 후에, 주기적으로, 또는 호스트(800)로부터의 요청에 응답하여 호스트(800)로 송신할 수 있다. 이 방식으로, 터치 컨트롤러(400)는 한번에 하나 이상의 터치 상태를 보고할 수 있다(예를 들면, 다중 터치 상태들은 저장 요소(1010)에 저장되었다가 나중에 동시에 호스트(800)로 보고될 수 있음).
터치 컨트롤러(400)가 단계(1512)에서 터치가 발생하지 않았음을 결정하면, 터치 컨트롤러는 단계(1516)로 이동할 수 있는데, 여기서 터치 컨트롤러는 제2 레이어 상의 전극들의 각각이 선택된 수신기 전극에 대한 송신기 전극으로 기여했는지를 결정할 수 있다. 제2 레이어 상의 전극들의 각각이 송신기 전극으로 기여하지 않았다면, 터치 컨트롤러(400)는 단계(1506)로 이동할 수 있는데, 여기서 터치 컨트롤러는 송신기 전극으로 작용하도록 제2 레이어 상에서 다음 전극을 선택할 수 있다. 제2 레이어 상의 전극들의 각각이 송신기 전극으로 기여하면, 터치 컨트롤러는 단계(1518)로 이동할 수 있는데, 단계(1518)에서 터치 컨트롤러는 제1 레이어 상의 전극들의 각각이 수신기로서 기여했는지를 결정할 수 있다. 제1 레이어 상의 전극들의 각각이 수신기 전극으로 기여하지 않으면, 터치 컨트롤러(400)는 단계(1502)로 되돌아가는데, 단계(1502)에서 터치 컨트롤러는 수신기 전극으로 작용하도록 제1 레이어 상의 다음 전극을 선택할 수 있다. 제1 레이어 상의 전극들의 각각이 수신기 전극으로 기여했다면, 터치 컨트롤러(400)는 종료될 수 있다.
비록 도 15가 방법(1500)에 대해 취하는 특정한 수의 단계들을 개시할지라도, 방법(1500)은 도 15에 묘사된 단계들보다 더 많은 또는 더 적은 단계들을 수행할 수 있다. 예를 들면, 방법(1500)은 터치 컨트롤러가 각 노드에서 측정된 정전용량의 평균 동작 기준 값을 저장하는 도 14에 도시된 단계(1408)에 유사한 단계를 포함할 수 있다. 또 하나의 예로서, 상술한 종료 대신에, 터치 컨트롤러(400)는 단계(1502)로 단순히 되돌아가, 루프 내의 제1 송신기/수신기 쌍에서 다시 시작하도록, 수신기 및 송신기 선택 카운터를 리셋할 수 있다. 이 방식으로, 터치 컨트롤러(400)는 방법(1500)을 계속 수행할 수 있다. 이런 구현에 있어서, 방법(1500)은 터치 스크린(200)을 스캐닝하는 각 반복 사이에 지연 단계를 포함할 수 있다. 여전히 또 하나의 예에서, 방법(1500)은 단계(1502) 이전에 단계(또는 일련의 단계들)를 포함할 수 있다. 여기서 터치 컨트롤러는 터치 스크린(200)의 모든 노드들에 걸쳐, 상호 정전용량을 측정하고 정적 기준 값 및/또는 상술한 동작 기준에 대한 최초 기준 값을 저장하는 것을 반복한다. 방법(1500)에 대한 이들 특정 편차들은 분명하지만, 반면에 언급되지 아니한 다른 편차들이 가능할 수 있다.
더욱이, 도 15가 방법(1500)에 대하여 취하는 소정 순서의 단계들을 개시할지라도, 방법(1500)을 포함하는 단계들은 적절한 순서로 완료될 수 있다. 예를 들면, 단계들(1502, 1504 및 1518)은 단계들(1506, 1508 및 1516) 각각과 교환될 수 있다. 대안적인 실시예에 있어서, 보고 단계(1514)는 모든 노드들 또는 노드들의 서브셋이 측정할 때까지 연기될 수 있다. 이런 대안적인 실시예의 하나의 예가 도 15a에 묘사되어 있는데, 도 15a는 터치 센서 시스템(100)에서의 터치 센서(200) 상에 하나 이상의 동시적인 터치들을 검출하기 위한 예시적인 방법(1500a)의 흐름도를 설명한다. 도 15a에서의 각 단계는 도 15에 대하여 도시되고 설명된 동일 번호의 단계들에 대응할 수 있고, 더욱이 방법(1500)에 대하여 취하는 단계들은 도 15 및 도 15a에 묘사된 순서뿐만 아니라 또한 적당한 순서로 완료될 것이다. 다시 이 특정 편차는 분명하지만, 반면에 단계들의 순서에 대한 대하여 언급되지 아니한 다른 편차들이 가능할 수 있다.
도 16은 본 발명에 따른 터치 센서 시스템(100)에서의 터치 센서(200) 상의 하나 이상의 동시적이 터치를 검출하기 위한 예시적인 방법(1600)의 흐름도를 도시한 도면이다. 방법(1600)의 단계들은 도 15에 묘사된 방법(1500)의 단계들에 유사하다. 두 가지 방법들 사이의 주요 차이점은 단계들(1604 및 1610)에 묘사되어 있다. 방법(1500)에 대응하는 단계들에 대한 상술한 개시는, 방법(1600)의 다른 단계들(즉, 단계들(1602, 1606, 1608 및 1612-1618)에 대한 동작을 설명하고 있는 바, 여기에서는 다시 반복하지 않는다.
단계(1604)에서, 컨트롤러(400)는 선택된 수신기 전극을 충전 시간 측정 회로(1200)에 연결한다. 예를 들면, 터치 컨트롤러(400)는 선택된 수신기 전극(즉, X1-X7 또는 Y1-Y7의 하나)를 충전 시간 측정 회로(1200)에 전기적으로 연결하는 제어 신호를 설정할 수 있다.
단계(1610)에서, 터치 컨트롤러(400)는 선택된 수신기 전극과 송신기 전극들 간의 상호 정전용량을 측정한다. 어떤 예시적인 실시예들에 따르면, 이 측정은 (상술한) VACST 방법에 따라 수행될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 이 측정은 (상술한) TCSV에 따라 수행될 수 있다.
비록 도 16이 방법(1600)에 대해 취하는 특정한 수의 단계들을 개시할지라도, 방법(1600)은 도 16에 묘사된 단계들보다 더 많은 또는 더 적은 단계들을 수행할 수 있다. 예를 들면, 방법(1500)에 대해 상술한 것에 대한 유사한 편차들이 가능할 수 있다. 방법(1600)에 대한 이들 특정 편차들은 분명되지만, 언급되지 아니한 다른 편차들이 가능할 수 있다. 더욱이, 도 16이 방법(1600)에 대하여 취하는 소정 순서의 단계들을 개시할지라도, 방법(1600)을 포함하는 단계들은 적절한 순서로 완료될 수 있다. 예를 들면, 방법(1500)에 대해 상술한 것에 대한 유사한 편차들은 가능할 수 있다. 다시 방법(1600)에 대한 이들 특정 편차들은 분명하게 수행되지만, 단계들의 순서에 대해 언급되지 아니한 다른 편차들이 가능할 수 있다.

Claims (22)

  1. 이완 발진기 회로를 포함하는 정전용량 측정 유닛, 펄스 구동 유닛, 및 복수의 노드들과 적어도 2개의 세트의 전극들을 포함하는 복수의 전극들을 갖는 터치 센서를 구비한 멀티-터치 센서 시스템에서의 다중 터치 이벤트들을 결정하기 위한 방법으로서,
    제1 세트의 전극들 내의 제1 전극을 상기 정전용량 측정 유닛 내의 상기 이완 발진기 회로에 연결하는 것;
    상기 정전용량 측정 유닛에 의해 제어되는 상기 펄스 구동 유닛으로, 상기 이완 발진기 회로가 충전 상태로부터 방전 상태로 천이할 때마다 제2 세트의 전극들 내의 제2 전극 상으로 전압 펄스 또는 전류 펄스를 보내는(driving) 것;
    상기 정전용량 측정 유닛으로, 상기 이완 발진기 회로의 주파수를 측정하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 해당하는 노드에서의 상호 정전용량을 측정하는 것;
    상기 주파수와 상기 노드에 해당하는 이전에 측정된 주파수를 비교함으로써 상기 노드에서 측정된 상기 상호 정전용량과 상기 노드에 해당하는 이전에 측정된 상호 정전용량을 비교하고, 또한 상기 주파수가 상기 이전에 측정된 주파수로부터 편차가 있는지를 결정하는 것; 그리고
    상기 이전에 측정된 주파수로부터의 편차가 있는 경우 상기 노드가 터치되었음을 보고하는 것을 포함하는, 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이완 발진 회로의 주파수를 측정하는 것은 주기 측정 방법에 따르는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시스템은 카운터 레지스터를 더 포함하고,
    상기 주파수가 상기 이전에 측정된 주파수로부터 편차가 있는지를 결정하는 것은 카운터 레지스터 오버플로우 조건에 필요한 시간 주기가 변경되었는지를 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주파수가 상기 이전에 측정된 주파수로부터 편차가 있는지를 결정하는 것은, 상기 주파수가 소정의 임계값을 초과한 만큼 편차가 있는지를 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이완 발진기 회로의 주파수를 측정하는 것은 주파수 측정 방법에 따르는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 세트의 전극들은 상기 터치 센서의 제1 레이어 상의 전극들에 해당하고,
    상기 제2 세트의 전극들은 상기 터치 센서의 제2 레이어 상의 전극들에 해당하는, 방법.
  8. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 세트의 전극들과 상기 제2 세트의 전극들은 상기 터치 센서의 동일 레이어 상에 있는, 방법.
  9. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 펄스 또는 상기 전류 펄스는 상기 전압 펄스 또는 상기 전류 펄스의 네거티브 에지(edge) 천이와 상기 전압 펄스 또는 상기 전류 펄스의 포지티브 에지 천이 중 어느 하나에 해당하는, 방법.
  10. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이완 발진기 회로가 방전 상태로부터 충전 상태로 천이할 때마다 대향(opposite) 전압 펄스 또는 전류 펄스가 상기 제2 전극에 보내지는, 방법.
  11. 정전용량 측정 유닛, 펄스 구동 유닛, 타이머 및 복수의 노드들과 적어도 2개의 세트의 전극들을 포함하는 복수의 전극들을 갖는 터치 센서를 구비한 멀티-터치 센서 시스템에서의 다중 터치 이벤트들을 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 정전용량 측정 유닛은 전압원 또는 전류원을 포함하고,
    상기 방법은:
    제1 세트의 전극들 내의 제1 전극을 상기 정전용량 측정 유닛의 상기 전압원 또는 상기 전류원에 연결하는 것;
    상기 전압원 또는 상기 전류원이 상기 제1 전극에 연결되어 있는 동안에 상기 펄스 구동 유닛으로 제2 세트의 전극들의 제2 전극에 전압 펄스 또는 전류 펄스를 보내는 것;
    상기 타이머를 시동시키고, 또한 상기 타이머가 소정 시간에 도달할 때에는 측정되는 전압으로서 상기 제1 전극의 전압을 측정하는 것;
    상기 측정된 전압과 상기 노드에 해당하는 이전에 측정된 전압을 비교하는 것; 그리고
    상기 측정된 전압이 상기 이전에 측정된 전압으로부터 편차가 있으면 상기 노드가 터치되었음을 보고하는 것을 포함하는 방법.
  12. 정전용량 측정 유닛, 펄스 구동 유닛, 타이머 및 복수의 노드들과 적어도 2개의 세트의 전극들을 포함하는 복수의 전극들을 갖는 터치 센서를 구비한 멀티-터치 센서 시스템에서의 다중 터치 이벤트들을 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 정전용량 측정 유닛은 전압원 또는 전류원을 포함하고,
    상기 방법은:
    제1 세트의 전극들 내의 제1 전극을 상기 전압원 또는 상기 전류원에 연결하는 것;
    상기 전압원 또는 상기 전류원이 상기 제1 전극에 연결되어 있는 동안에 상기 펄스 구동 유닛으로 제2 세트의 전극들의 제2 전극에 전압 펄스 또는 전류 펄스를 보내는 것;
    상기 타이머를 시동시키고, 측정되는 전압으로서 상기 제1 전극의 전압을 측정하고, 또한 상기 측정된 전압이 소정 전압 레벨에 도달할 때에는 상기 타이머의 시간 값을 저장하는 것;
    상기 저장된 시간 값과 상기 노드에 해당하는 이전에 저장된 값을 비교하는 것; 그리고
    상기 저장된 시간 값이 상기 이전에 저장된 값으로부터 편차가 있으면 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 해당하는 노드가 터치되었음을 보고하는 것을 포함하는 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 터치 센서 상의 하나 이상의 터치 이벤트들을 검출하기 위한 시스템으로서,
    복수의 노드들과, 적어도 제1 세트의 전극들과 제2 세트의 전극들을 포함하는 복수의 전극들을 구비한 터치 센서; 및
    상기 복수의 전극들에 선택적으로 결합된 펄스 구동 회로, 타이머 회로, 상기 복수의 전극들에 선택적으로 결합되고 그리고 상기 타이머 회로에 결합된 충전 시간 측정 회로를 포함하는 정전용량 측정 유닛, 및 상기 충전 시간 측정 회로에 결합된 저장 소자를 구비한 터치 컨트롤러를 포함하고,
    상기 터치 컨트롤러는,
    상기 충전 시간 측정 회로의 전압원 또는 전류원을 상기 제1 세트의 전극들 내의 제1 전극에 결합시키고,
    상기 타이머 회로를 시동시키고,
    상기 제2 세트의 전극들 내의 제2 전극을 상기 펄스 구동 회로에 결합시키고,
    상기 타이머 회로가 소정의 시간에 도달할 때에는 측정되는 전압으로서 상기 제1 전극의 전압을 측정함으로써,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 해당하는 노드에서 상호 정전용량을 측정하고,
    상기 측정된 전압과 상기 노드에 해당하는 이전에 측정된 전압을 비교함으로써 상기 노드에서의 상기 상호 정전용량과 상기 노드에 해당하는 이전에 측정된 상호 정전용량을 비교하고, 그리고
    상기 이전에 측정된 전압으로부터의 편차가 있으면 상기 노드가 터치되었음을 보고하도록 동작 가능한, 시스템.
  18. 삭제
  19. 터치 센서 상의 하나 이상의 터치 이벤트들을 검출하기 위한 시스템으로서,
    복수의 노드들과, 적어도 제1 세트의 전극들과 제2 세트의 전극들을 포함하는 복수의 전극들을 구비한 터치 센서; 및
    상기 복수의 전극들에 선택적으로 결합된 펄스 구동 회로, 타이머 회로, 상기 복수의 전극들에 선택적으로 결합되고 그리고 상기 타이머 회로에 결합된 충전 시간 측정 회로를 포함하는 정전용량 측정 유닛, 및 상기 충전 시간 측정 회로에 결합된 저장 소자를 구비한 터치 컨트롤러를 포함하고,
    상기 터치 컨트롤러는,
    상기 충전 시간 측정 회로의 전압원 또는 전류원을 상기 제1 세트의 전극들 내의 제1 전극에 결합시키고,
    상기 타이머 회로를 시동시키고,
    상기 제2 세트의 전극들 내의 제2 전극을 상기 펄스 구동 회로에 결합시키고,
    측정되는 전압으로서 상기 제1 전극의 전압을 측정하고,
    상기 측정된 전압이 소정의 전압 레벨에 도달할 때에는 상기 저장 소자에 상기 타이머 회로의 상기 시간 값을 저장함으로써,
    노드에서의 상호 정전용량을 측정하도록 동작 가능하고,
    상기 터치 컨트롤러는 상기 저장된 시간 값과 상기 노드에 해당하는 이전에 저장된 시간 값을 비교함으로써 상기 노드에서의 상호 정전용량을 비교하고, 그리고
    상기 터치 컨트롤러는 상기 저장된 시간 값이 상기 이전에 저장된 시간 값으로부터 편차가 있으면 해당 노드가 터치되었음을 보고하는, 시스템.
  20. 터치 센서 상의 하나 이상의 터치 이벤트들을 검출하기 위한 시스템으로서,
    복수의 노드들과, 적어도 제1 세트의 전극들과 제2 세트의 전극들을 포함하는 복수의 전극들을 구비한 터치 센서; 및
    펄스 구동 회로 및 이완 발진기에 기초한 측정 회로를 구비한 터치 컨트롤러를 포함하고,
    상기 터치 컨트롤러는,
    상기 이완 발진기에 기초한 측정 회로를 상기 제1 세트의 전극들 내의 제1 전극에 결합시키고,
    상기 제2 세트의 전극들 내의 제2 전극을 상기 펄스 구동 회로에 결합시키고,
    상기 이완 발진기에 기초한 측정 회로의 주파수를 측정함으로써,
    노드에서의 상호 정전용량을 측정하도록 동작 가능하고,
    상기 터치 컨트롤러는 상기 주파수와 상기 노드에 해당하는 이전에 측정된 주파수를 비교함으로써 상기 노드에서의 상호 정전용량을 비교하여, 상기 주파수가 상기 이전에 측정된 주파수로부터 편차가 있는지를 결정하고, 그리고
    상기 터치 컨트롤러는 상기 이전에 측정된 주파수로부터의 편차가 있으면 상기 노드가 터치되었음을 보고하는, 시스템.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 정전용량 측정 유닛은 이완 발진기에 기초한 측정 회로를 더 포함하고,
    상기 터치 컨트롤러는 상기 이완 발진기에 기초한 측정 회로와 상기 충전 시간 측정 회로를 이용하여 상기 노드에서의 상호 정전용량을 측정하도록 동작 가능한, 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 터치 컨트롤러는, 상기 이완 발진기에 기초한 측정 회로와 상기 충전 시간 측정 회로 둘 다가 상기 이전에 측정된 상호 정전용량으로부터의 편차가 있었음을 표시하면 상기 노드가 터치되었음을 보고하도록 동작 가능한, 시스템.
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