KR102255080B1 - 용량성 감지를 수행하기 위한 레퍼런스 전압의 변조 - Google Patents

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Abstract

본 개시물은 일반적으로 용량성 감지를 수행할 때 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 레퍼런스 전압 변조기를 포함하는 입력 디바이스를 제공한다. 일 실시형태에서, 레퍼런스 전압 레일들은 터치 감지 영역과 통합된 디스플레이 스크린을 포함하는 패널을 동작시키기 위해 전력을 제공하는 DC 전원에 커플링된다. 용량성 감지를 수행하기 전에, 입력 디바이스는 레퍼런스 전압 레일들로부터 DC 전원를 분리하고, 그 레일들 - 예컨대, VDD 및 VGND 를 변조하기 위해 레퍼런스 전압 레일들을 이용할 수도 있다. 입력 디바이스는 레퍼런스 전압 레일들을 변조할 때 복수의 디스플레이 전극 및/또는 센서 전극으로부터 결과 신호들을 동시에 포착하는 수신기를 포함할 수도 있다. 결과 신호들이 그 후 입력 오브젝트가 입력 디바이스와 상호작용하고 있는지를 결정하기 위해 프로세싱될 수 있다.

Description

용량성 감지를 수행하기 위한 레퍼런스 전압의 변조{MODULATING A REFERENCE VOLTAGE TO PERFORM CAPACITIVE SENSING}
본 발명의 실시형태들은 일반적으로 전자 디바이스들, 좀더 구체적으로는, 용량성 감지를 수행하기 위해 레퍼런스 전압들을 변조하는 것에 관한 것이다.
근접 센서 디바이스들 (또한, 일반적으로 터치패드들 또는 터치 센서 디바이스들로 불림) 을 포함하는 입력 디바이스들이 다양한 전자 시스템들에서 널리 사용된다. 근접 센서 디바이스는 근접 센서 디바이스가 하나 이상의 입력 오브젝트들의 존재, 로케이션 및/또는 모션을 결정하는, 종종 표면에 의해 경계가 확정되는, 감지 영역 (sensing region) 을 일반적으로 포함한다. 근접 센서 디바이스들이 전자 시스템에 인터페이스들을 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 근접 센서 디바이스들은 (노트북 또는 데스크탑 컴퓨터들에 통합되거나 또는 그에 부수적인 불투명한 터치패드들과 같은) 대형 컴퓨팅 시스템들을 위한 입력 디바이스들로서 종종 사용된다. 근접 센서 디바이스들은 또한 (셀룰러폰들에 통합된 터치 스크린들과 같은) 소형 컴퓨팅 시스템들에서 종종 사용된다.
본원에서 설명되는 하나의 실시형태는, 복수의 센서 전극들 및 프로세싱 시스템을 포함하는 입력 디바이스를 포함한다. 프로세싱 시스템은, 용량성 감지를 위해 복수의 센서 전극들을 동작하도록 구성된 센서 모듈; 프로세싱 시스템의 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기; 및 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 동안 입력 오브젝트를 검출하기 위해 센서 전극들로부터 결과 신호들을 동시에 포착하도록 구성된 수신기를 포함한다.
본원에서 설명되는 다른 실시형태는, 용량성 감지를 위해 복수의 센서 전극들을 구동하도록 구성된 센서 모듈 및 프로세싱 시스템의 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기를 포함하는 프로세싱 시스템을 포함하며, 여기서 전압 레일들을 변조하기 전에, 프로세싱 시스템은 적어도 하나의 DC 전원으로부터 레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 단락시키도록 구성된다. 프로세싱 시스템은 또한 전압 레일들을 변조하는 동안 입력 오브젝트를 검출하기 위해 센서 전극들을 이용하여 결과 신호들을 포착하도록 구성된 수신기를 포함한다.
본원에서 설명되는 다른 실시형태는 복수의 센서 전극들을 포함하는 입력 디바이스를 포함하며, 각각의 센서 전극은 디스플레이 디바이스의 적어도 하나의 공통 전극을 포함하며, 여기서, 센서 전극들은 매트릭스 배열로 공통 평면 상에 배치된다. 입력 디바이스는 용량성 감지를 위해 복수의 센서 전극들을 동작하도록 구성된 센서 모듈; 프로세싱 시스템의 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기; 및 전압 레일들을 변조하는 동안 입력 오브젝트를 검출하기 위해 센서 전극들을 이용하여 결과 신호들을 포착하도록 구성된 수신기를 포함하는 프로세싱 시스템을 포함한다.
본원에서 설명되는 다른 실시형태는, 입력 디바이스에서 복수의 센서 전극들 상에서 용량성 감지 신호를 구동하는 단계; 및 적어도 하나의 DC 전원으로부터 레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 단락시키는 단계를 포함하는 방법이다. 레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 단락시킨 후, 그 방법은 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 단계를 포함한다. 그 방법은 전압 레일들을 변조하는 동안 입력 오브젝트를 검출하기 위해 센서 전극들을 이용하여 결과 신호들을 포착하는 단계를 포함한다.
위에서 언급한 본 발명의 특징들이 자세하게 이해될 수 있도록 하기 위해서, 위에서 간단히 요약된 본 개시물의 좀더 상세한 설명은 실시형태들을 참조하여 이루어질 수도 있으며, 그 실시형태들의 일부가 첨부된 도면들에 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 개시물의 어떤 전형적인 실시형태들만을 예시하며, 따라서 본 개시물이 다른 동등하게 유효한 실시형태들에 허용될 수도 있으므로, 그의 범위의 한정으로 간주되지 않아야 한다는 점에 유의해야 한다.
도 1 은 본 발명의 실시형태들에 따른, 입력 디바이스를 포함하는 예시적인 시스템의 블록도이다.
도 2 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 용량성 감지를 수행하기 위한 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 입력 디바이스이다.
도 3 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 용량성 감지를 수행하기 위한 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 입력 디바이스이다.
도 4 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 용량성 감지를 수행하기 위한 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 입력 디바이스이다.
도 5 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 레퍼런스 전압 변조기의 회로도이다.
도 6 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 변조된 레퍼런스 전압 레일들을 이용하여 저 전력 상태로부터 입력 디바이스를 웨이크업 (wake up) 하는 흐름도이다.
도 7 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 용량성 감지를 수행하기 위한 예시적인 전극 배열을 예시한다.
도 8 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 활성 입력 오브젝트로부터 잡음 신호 또는 통신 신호를 검출하는 입력 디바이스이다.
도 9 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 잡음 또는 통신 신호를 식별하기 위해 결과 신호들을 포착하기 위한 수신기의 회로도이다.
도 10 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 용량성 감지를 이용하여 잡음 또는 통신 신호를 식별하기 위한 흐름도이다.
도 11 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 입력 디바이스와 환경 사이의 여러 커패시턴스들을 예시한다.
도 12 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 용량성 감지를 수행하기 위한 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 입력 디바이스이다.
도 13 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 낮은 그라운드 매스 상태 (ground mass condition) 의 영향들을 완화시키기 위한 플로우 차트이다.
도 14 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 입력 디바이스와 환경 사이의 여러 커패시턴스들을 예시한다
도 15 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 낮은 그라운드 매스 상태의 영향들을 완화시키는 결과들을 나타내는 차트이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 동일한 도면부호들이, 가능한 경우, 도면들에 공통된 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해, 사용되었다. 일 실시형태에서 개시되는 엘리먼트들이 다른 실시형태들 상에서 구체적인 인용 없이 유익하게 이용될 수도 있는 것으로 의도된다. 여기서 참조되는 도면들은, 구체적으로 언급되지 않는 한, 일정한 축척으로 도시되는 것으로 이해되어서는 안된다. 또한, 도면들은 종종 단순화되며 세부 사항들 또는 구성요소들이 프리젠테이션 및 설명의 명료성을 위해 생략된다. 도면들 및 설명은 아래에서 설명되는 원리들을 설명하기 위해 제공되며, 여기서, 유사한 명칭들은 유사한 엘리먼트들을 나타낸다.
다음의 상세한 설명은 사실상 단지 예시적이며 본 개시물 또는 그의 응용 및 사용들을 한정하려고 의도된 것이 아니다. 더욱이, 선행하는 기술 분야, 배경, 간단한 요약 또는 다음 상세한 설명에 제시되는 임의의 표현된 또는 암시된 이론에 의해 구속되게 하려는 어떤 의도도 없다.
본 발명의 여러 실시형태들은 용량성 감지를 수행할 때 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 레퍼런스 전압 변조기를 포함하는 입력 디바이스를 제공한다. 일 실시형태에서, 레퍼런스 전압 레일들은 터치 감지 영역과 통합된 디스플레이 스크린을 포함하는 패널을 동작시키기 위해 전력을 제공하는 DC 전력 소스에 커플링된다. 용량성 감지를 수행하기 전에, 입력 디바이스는 레퍼런스 전압 레일들로부터 DC 전력 소스를 분리하고, 그 레일들 - 예컨대, VDD 및 VGND 를 변조하기 위해 레퍼런스 전압 레일들을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 레퍼런스 전압 변조기는 레일들 상에서의 전압들을 동일한 증가분 만큼 변경시킬 수도 있다. 즉, 높은 기준 레일 (예컨대, VDD) 이 1V 만큼 증가하면, 레퍼런스 전압 변조기는 또한 낮은 기준 레일 (예컨대, VGND) 을 1V 만큼 증가시킨다. 이 예에서, 레퍼런스 전압 레일들 사이의 전압 차이는 레일들이 변조됨에 따라서 일정하게 유지된다. 본원에서 사용될 때, 레퍼런스 전압 레일들을 분리하는 것은 전력 소스로부터 레일들을 물리적으로 단락시키는 것을 요하지 않을 수도 있다. 대신, 레퍼런스 전압 레일들은 전력 소스에 유도성 또는 용량성 커플링될 수도 있다.
일 실시형태에서, 입력 디바이스가 저 전력 상태에 있을 때 레퍼런스 전압 레일들이 변조된다 (그리고 용량성 감지가 수행된다). 일 예에서, 디스플레이/감지 패널 (및 백라이트, 적용가능한 경우) 은 턴오프되며 전력을 인출하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 레퍼런스 전압 레일들을 변조함으로써, 디스플레이 및 디스플레이/감지 패널에서의 센서 전극들이 용량성 감지를 수행하는데 사용될 수 있다. 달리 말하면, 레퍼런스 전압 레일들을 변조함으로써, 디스플레이 및 패널에서의 센서 전극들에 용량성 커플링된 입력 오브젝트 (예컨대, 손가락) 가 커패시턴스에서의 변화를 측정함으로써 검출될 수 있다. 일단 입력 오브젝트가 검출되면, 입력 디바이스가 웨이크업하여, 저 전력 상태로부터 활성 상태로 스위칭한다.
일 실시형태에서, 레퍼런스 전압 레일들을 변조함으로써 용량성 감지를 수행할 때, 디스플레이 및 센서 전극들은 하나의 용량성 픽셀 또는 전극으로서 취급된다. 이와 같이, 측정 디스플레이 및 센서 전극들로부터의 결과 신호들을 측정함으로써, 입력 디바이스는 입력 오브젝트가 패널에 가장 가까운지 여부를 결정하지만 입력 오브젝트가 접촉하고 있거나 또는 위에서 호버링하는 패널 상의 특정의 로케이션을 결정하지 않는다. 대신, 일단 활성 상태에 있으면, 입력 디바이스는 감지 영역에서 입력 오브젝트의 특정의 로케이션을 식별하는 좀더 미세한 (granular) 유형의 용량성 감지 기법을 수행할 수도 있다. 활성 상태에서 용량성 감지를 수행할 때, 입력 디바이스는 DC 전압들을 레퍼런스 전압 레일들 상으로 구동할 수도 있다 - 즉, 레일들은 변조되지 않거나 또는 레일들은 그렇게 행하는데 요하는 전류 또는 전하를 감지함이 없이 변조된다.
이하 도면들을 참조하면, 도 1 은 본 발명의 실시형태들에 따른, 예시적인 입력 디바이스 (100) 의 블록도이다. 입력 디바이스 (100) 는 전자 시스템 (미도시) 에 입력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 본 문서에서 사용될 때, 용어 "전자 시스템" (또는, "전자 디바이스") 는 정보를 전자적으로 프로세싱가능한 임의의 시스템을 넓게 지칭한다. 전자 시스템들의 일부 비한정적인 예들은 모든 사이즈들 및 형태들의 개인용 컴퓨터들, 예컨대, 데스크탑 컴퓨터들, 랩탑 컴퓨터들, 넷북 컴퓨터들, 태블릿들, 웹 브라우저들, e-북 리더들, 및 개인 휴대정보 단말기들 (PDAs) 을 포함한다. 추가적인 예시적인 전자 시스템들은 입력 디바이스 (100) 및 별개의 조이스틱들 또는 키 스위치들을 포함하는 물리적인 키보드들과 같은, 복합 입력 디바이스들을 포함한다. 추가적인 예시적인 전자 시스템들은 (원격 제어들 및 마우스들을 포함한) 데이터 입력 디바이스들, 및 (디스플레이 스크린들 및 프린터들을 포함한) 데이터 출력 디바이스들과 같은, 주변장치들을 포함한다. 다른 예들은 원격 단말기들, 키오스크들, 및 비디오 게임 기기들 (예컨대, 비디오 게임 콘솔들, 휴대형 게이밍 디바이스들, 및 기타 등등) 을 포함한다. 다른 예들은 (스마트폰들과 같은 셀룰러폰들을 포함한) 통신 디바이스들, 및 (레코더들, 에디터들, 및 플레이어들, 예컨대 텔레비전들, 셋-탑 박스들, 뮤직 플레이어들, 디지털 사진 프레임들, 및 디지털 카메라들을 포함한) 미디어 디바이스들을 포함한다. 게다가, 전자 시스템은 입력 디바이스에 대한 호스트 또는 슬레이브일 수 있다.
입력 디바이스 (100) 는 전자 시스템의 물리적인 부분으로서 구현될 수 있거나, 또는 전자 시스템과 물리적으로 분리될 수 있다. 적합한 경우, 입력 디바이스 (100) 는 다음 중 임의의 하나 이상을 이용하여 전자 시스템의 부분들과 통신할 수도 있다: 버스들, 네트워크들, 및 다른 유선 또는 무선 상호접속부들. 예들은 I2C, SPI, PS/2, 범용 시리얼 버스 (USB), Bluetooth, RF, 및 IRDA 를 포함한다.
도 1 에서, 입력 디바이스 (100) 는 감지 영역 (120) 에서 하나 이상의 입력 오브젝트들 (140) 에 의해 제공되는 입력을 감지하도록 구성된 근접 센서 디바이스 (또한, 종종 "터치패드" 또는 "터치 센서 디바이스" 로서 지칭됨) 로서 도시된다. 예시적인 입력 오브젝트들은 도 1 에 나타낸 바와 같이, 손가락들 및 스타일러스들을 포함한다.
감지 영역 (120) 은 입력 디바이스 (100) 가 사용자 입력 (예컨대, 하나 이상의 입력 오브젝트들 (140) 에 의해 제공되는 사용자 입력) 을 검출할 수 있는 입력 디바이스 (100) 위, 둘레, 내부 및/또는 근처의 임의의 공간을 포괄한다. 특정의 감지 영역들의 사이즈들, 형태들, 및 로케이션들은 실시형태 별로 크게 변할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 감지 영역 (120) 은 신호-대-잡음비들이 충분히 정확한 오브젝트 검출을 방해할 때까지 입력 디바이스 (100) 의 표면으로부터 하나 이상의 방향들로 공간으로 연장한다. 이 감지 영역 (120) 이 특정의 방향으로 연장하는 거리는, 여러 실시형태들에서, 밀리미터, 밀리미터들, 센티미터들 또는 그 이상보다 대략 더 작을 수도 있으며, 사용되는 감지 기술의 형태 및 원하는 정확도에 따라 현저히 변할 수도 있다. 따라서, 일부 실시형태들은 입력 디바이스 (100) 의 임의의 표면들과의 접촉을, 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면 (예컨대, 터치 표면) 과의 접촉을, 인가된 힘 또는 압력, 및/또는 이들의 조합의 일부 양과 커플링된 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면과의 접촉을 전혀 포함하지 않는 입력을 감지한다. 여러 실시형태들에서, 입력 표면들은 센서 전극들이 상주하는 케이싱들의 표면들에 의해, 센서 전극들 또는 임의의 케이싱들 전면에 걸쳐서 제공된 페이스 시트들, 등등에 의해 제공될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 감지 영역 (120) 은 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면 상에 투영될 때 직사각형 형태를 갖는다.
입력 디바이스 (100) 는 센서 구성요소들과 감지 기술들의 임의의 조합을 이용하여 감지 영역 (120) 에서 사용자 입력을 검출할 수도 있다. 입력 디바이스 (100) 는 사용자 입력을 검출하기 위한 하나 이상의 감지 엘리먼트들을 포함한다. 여러 비한정적인 예들로서, 입력 디바이스 (100) 는 용량성, 탄성, 저항성, 유도성, 자기, 음향, 초음파, 및/또는 광학적 기법들을 이용할 수도 있다.
일부 구현예들은 1, 2, 3, 또는 더 높은 차원의 공간들을 포괄하는 이미지들을 제공하도록 구성된다. 일부 구현예들은 특정의 축들 또는 평면들을 따라서 입력의 투영들을 제공하도록 구성된다.
입력 디바이스 (100) 의 일부 저항성 (resistive) 구현예들에서, 가요성 및 전도성 제 1 층은 전도성 제 2 층으로부터 하나 이상의 스페이서 엘리먼트들에 의해 분리된다. 동작 동안, 하나 이상의 전압 기울기들이 층들 전반에 걸쳐서 생성된다. 가요성 제 1 층을 누르는 것은 층들 사이의 전기 접촉을 생성하여, 층들 사이의 접촉의 지점(들)을 반영하는 전압 출력들을 초래하도록, 가요성 제 1 층을 충분히 편향시킬 수도 있다. 이들 전압 출력들은 위치 정보를 결정하기 위해 사용될 수도 있다.
입력 디바이스 (100) 의 일부 유도성 (inductive) 구현예들에서, 하나 이상의 감지 엘리먼트들은 공진하는 코일 또는 코일들의 쌍에 의해 유도된 루프 전류들을 포착한다. 전류들의 크기, 위상, 및 주파수의 일부 조합이 그 후 위치 정보를 결정하기 위해 사용될 수도 있다.
입력 디바이스 (100) 의 일부 용량성 구현예들에서, 전압 또는 전류가 전기장을 생성하기 위해 제공된다. 인접한 입력 오브젝트들은 전기장에서의 변화들을 초래하여, 전압, 전류, 또는 기타 등등에서의 변화들로서 검출될 수도 있는 용량성 커플링에서의 검출가능한 변화들을 발생시킨다.
일부 용량성 구현예들은 용량성 감지 엘리먼트들의 어레이들 또는 다른 규칙적인 또는 불규칙적인 패턴들을 이용하여 전기장들을 생성한다. 일부 용량성 구현예들에서, 별개의 감지 엘리먼트들이 저항적으로 단락되어 함께 더 큰 센서 전극들을 형성한다. 일부 용량성 구현예들은 균일하게 저항성일 수도 있는 저항 시트들을 이용한다.
일부 용량성 구현예들은 센서 전극들과 입력 오브젝트 사이의 용량성 커플링에서의 변화들에 기초한 "자기 커패시턴스" (또는, "절대 커패시턴스") 감지 방법들을 이용한다. 여러 실시형태들에서, 센서 전극들에 가까운 입력 오브젝트는 센서 전극들에 가까운 전기장을 변경시켜, 측정되는 용량성 커플링을 변화시킨다. 일 구현예에서, 절대 용량성 감지 방법은, 레퍼런스 전압 (예컨대, 시스템 그라운드) 에 대해 센서 전극들을 변조함으로써, 그리고 센서 전극들과 입력 오브젝트들 사이의 용량성 커플링을 검출함으로써, 동작한다.
일부 용량성 구현예들은 센서 전극들 사이의 용량성 커플링에서의 변화들에 기초한 "상호 커패시턴스" (또는, "트랜스커패시턴스") 감지 방법들을 이용한다. 여러 실시형태들에서, 센서 전극들에 가까운 입력 오브젝트는 센서 전극들 사이의 전기장을 변경시켜, 측정되는 용량성 커플링을 변화시킨다. 일 구현예에서, 트랜스커패시턴스 감지 방법은 하나 이상의 송신기 센서 전극들 (또한, "송신기 전극들" 또는 "송신기들") 과 하나 이상의 수신기 센서 전극들 (또한, "수신기 전극들" 또는 "수신기들") 사이의 용량성 커플링을 검출함으로써 동작한다. 송신기 센서 전극들은 송신기 신호들을 송신하기 위해 레퍼런스 전압 (예컨대, 시스템 그라운드) 에 대해 변조될 수도 있다. 수신기 센서 전극들은 결과 신호들의 수신을 촉진시키기 위해 레퍼런스 전압에 대해 실질적으로 일정하게 유지될 수도 있다. 결과 신호는 하나 이상의 송신기 신호들에, 및/또는 환경의 간섭의 하나 이상의 소스들 (예컨대, 다른 전자기 신호들) 에 대응하는 영향(들)을 포함할 수도 있다. 센서 전극들은 전용 송신기들 또는 수신기들일 수도 있거나, 또는 송신 및 수신 양쪽다 행하도록 구성될 수도 있다.
도 1 에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 디바이스 (100) 의 부분으로서 도시된다. 프로세싱 시스템 (110) 은 감지 영역 (120) 에서 입력을 검출하기 위해 입력 디바이스 (100) 의 하드웨어를 동작하도록 구성된다. 프로세싱 시스템 (110) 은 하나 이상의 집적회로들 (ICs) 및/또는 다른 회로 구성요소들의 부분들 또는 모두를 포함한다. 예를 들어, 상호 커패시턴스 센서 디바이스에 대한 프로세싱 시스템은 송신기 센서 전극들에 의해 신호들을 송신하도록 구성된 송신기 회로, 및/또는 수신기 센서 전극들에 의해 신호들을 수신하도록 구성된 수신기 회로를 포함할 수도 있다). 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 또한 펌웨어 코드, 소프트웨어 코드, 및/또는 기타 등등과 같은, 전자-판독가능 명령들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 을 구성하는 구성요소들은 함께, 예컨대, 입력 디바이스 (100) 의 감지 엘리먼트(들) 의 근처에 로케이트된다. 다른 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 의 구성요소들은 입력 디바이스 (100) 의 감지 엘리먼트(들)에 가까운 하나 이상의 구성요소들, 및 다른 어딘가에서의 하나 이상의 구성요소들과 물리적으로 분리된다. 예를 들어, 입력 디바이스 (100) 는 데스크탑 컴퓨터에 커플링된 주변장치일 수도 있으며, 프로세싱 시스템 (110) 은 데스크탑 컴퓨터의 중앙 처리 유닛 및 중앙 처리 유닛으로부터 분리된 (어쩌면 연관된 펌웨어를 갖는) 하나 이상의 IC들을 실행하도록 구성된 소프트웨어를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 입력 디바이스 (100) 는 폰에 물리적으로 통합될 수도 있으며, 프로세싱 시스템 (110) 은 폰의 메인 프로세서의 일부인, 회로들 및 펌웨어를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 디바이스 (100) 를 구현하는 것에 전담된다. 다른 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 또한 디스플레이 스크린들을 동작시키는 것, 햅틱 액츄에이터들을 구동하는 것, 등과 같은, 다른 기능들을 수행한다.
프로세싱 시스템 (110) 은 프로세싱 시스템 (110) 의 상이한 기능들을 처리하는 모듈들의 세트로서 구현될 수도 있다. 각각의 모듈은 프로세싱 시스템 (110) 의 일부인 회로, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 여러 실시형태들에서, 모듈들의 상이한 조합들이 사용될 수도 있다. 예시적인 모듈들은 센서 전극들 및 디스플레이 스크린들과 같은 하드웨어를 동작시키는 하드웨어 동작 모듈들, 센서 신호들 및 위치 정보와 같은 데이터를 프로세싱하는 데이터 프로세싱 모듈들, 및 정보를 보고하는 보고 모듈들을 포함한다. 추가적인 예시적인 모듈들은 입력을 검출하기 위해 감지 엘리먼트(들)을 동작시키도록 구성된 센서 동작 모듈들, 모드 변경 제스처들과 같은 제스처들을 식별하도록 구성된 식별 모듈들, 및 동작 모드들을 변경하는 모드 변경 모듈들을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 하나 이상의 액션들을 야기시킴으로써, 감지 영역 (120) 에서의 사용자 입력 (또는, 사용자 입력의 결여) 에 직접 응답한다. 예시적인 액션들은 동작 모드들 뿐만 아니라, 커서 이동, 선택, 메뉴 네비게이션, 및 다른 기능들과 같은 GUI 액션들을 변경하는 것을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 전자 시스템의 일부 부분에 (예컨대, 프로세싱 시스템 (110) 으로부터 분리된 전자 시스템의 중앙 프로세싱 시스템에, 이러한 별개의 중앙 프로세싱 시스템이 존재하면) 입력 (또는, 입력의 결여) 에 관한 정보를 제공한다. 일부 실시형태들에서, 전자 시스템의 일부 부분은 사용자 입력에 따라 조치를 취하기 위해, 예컨대, 모드 변경 액션들 및 GUI 액션들을 포함한, 액션들의 전체 범위를 촉진시키기 위해, 프로세싱 시스템 (110) 으로부터 수신된 정보를 프로세싱한다.
예를 들어, 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 감지 영역 (120) 에서의 입력 (또는, 입력의 결여) 를 나타내는 전기 신호들을 발생시키도록 입력 디바이스 (100) 의 감지 엘리먼트(들)을 동작한다. 프로세싱 시스템 (110) 은 전자 시스템에 제공되는 정보를 발생할 때에 전기 신호들에 대해 임의의 적합한 양의 프로세싱을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 프로세싱 시스템 (110) 은 센서 전극들로부터 획득된 아날로그 전기 신호들을 디지털화할 수도 있다. 다른 예로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 필터링 또는 다른 신호 조정을 수행할 수도 있다. 또한, 다른 예로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 그 정보가 전기 신호들과 베이스라인 사이의 차이를 반영하도록, 베이스라인을 감산하거나 또는 아니면 활용할 수도 있다. 또한 추가적인 예들로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 위치 정보를 결정하거나, 입력들을 지령들로서 인식하거나, 육필 (handwriting) 을 인식하거나, 등등을 행할 수도 있다.
"위치 정보" 는, 본원에서 사용될 때, 절대 위치, 상대적인 위치, 속도, 가속도, 및 다른 유형들의 공간 정보를 넓게 포괄한다. 예시적인 "0차원" 위치 정보는 가까운/먼 또는 접촉/비접촉 정보를 포함한다. 예시적인 "1차원" 위치 정보는 축에 따른 위치들을 포함한다. 예시적인 "2차원" 위치 정보는 평면에서의 모션들을 포함한다. 예시적인 "3차원" 위치 정보는 공간에서의 순간 또는 평균 속도들을 포함한다. 추가적인 예들은 공간 정보의 다른 표현들을 포함한다. 예를 들어, 시간에 따라 위치, 모션, 또는 순시 속도를 추적하는 이력 데이터를 포함한, 하나 이상의 유형들의 위치 정보에 관련한 이력 데이터가 또한 결정되거나 및/또는 저장될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 입력 디바이스 (100) 는 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 또는 일부 다른 프로세싱 시스템에 의해 동작되는 추가적인 입력 구성요소들과 함께 구현된다. 이들 추가적인 입력 구성요소들은 감지 영역 (120) 에의 입력을 위한 여분의 기능, 또는 일부 다른 기능을 제공할 수도 있다. 도 1 은 입력 디바이스 (100) 를 이용하여 아이템들의 선택을 촉진시키는데 이용될 수 있는 감지 영역 (120) 에 가까운 버튼들 (130) 을 나타낸다. 다른 유형들의 추가적인 입력 구성요소들은 슬라이더들, 볼들, 휠들, 스위치들 등을 포함한다. 반대로, 일부 실시형태들에서, 입력 디바이스 (100) 는 어떤 다른 입력 구성요소들 없이 구현될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 입력 디바이스 (100) 는 터치 스크린 인터페이스를 포함하며, 감지 영역 (120) 은 디스플레이 스크린의 활성 영역의 적어도 일부분과 겹친다. 예를 들어, 입력 디바이스 (100) 는 디스플레이 스크린을 오버레이하는 실질적으로 투명한 센서 전극들을 포함할 수도 있으며 연관된 전자 시스템에 터치 스크린 인터페이스를 제공할 수도 있다. 디스플레이 스크린은 사용자에게 시각 인터페이스를 디스플레이할 수 있는 임의 종류의 동적 디스플레이일 수도 있으며, 임의 종류의 발광 다이오드 (LED), 유기 LED (OLED), 음극선관 (CRT), 액정 디스플레이 (LCD), 플라즈마, 전계발광 (EL), 또는 다른 디스플레이 기술을 포함할 수도 있다. 입력 디바이스 (100) 및 디스플레이 스크린은 물리적인 엘리먼트들을 공유할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들은 디스플레이하고 감지하는데 동일한 전기적 구성요소들의 일부를 이용할 수도 있다. 다른 예로서, 디스플레이 스크린은 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 부분적으로 또는 전체로서 동작될 수도 있다.
많은 본 발명의 실시형태들이 완전히 기능하는 장치의 맥락에서 설명되지만 본 발명의 메커니즘들은 프로그램 제품 (예컨대, 소프트웨어) 로서 다양한 유형들로 배포될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 메커니즘들은 전자 프로세서들에 의해 판독가능한 정보 베어링 매체들 (예컨대, 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 판독가능한 비일시성 컴퓨터-판독가능 및/또는 기억가능/기입가능 정보 운반 매체들) 상의 소프트웨어 프로그램으로서 구현되고 배포될 수도 있다. 게다가, 본 발명의 실시형태들은 배포를 실행하는데 사용된 특정 유형의 매체에 관계없이 동등하게 적용한다. 비일시성 전자 판독가능 매체들의 예들은 여러 디스크들 (discs), 메모리 스틱들, 메모리 카드들, 메모리 모듈들 등을 포함한다. 전자 판독가능 매체들은 플래시, 광학, 자기, 홀로그램, 또는 임의의 다른 저장 기술에 기초할 수도 있다.
도 2 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 용량성 감지를 수행하기 위한 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 입력 디바이스 (200) 이다. 입력 디바이스 (200) 는 전원 (202), 호스트 (204), 프로세싱 시스템 (110), 백라이트 (232), 및 디스플레이/감지 패널 (234) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 전원 (202) 은 프로세싱 시스템 (110), 백라이트 (232), 및 디스플레이/감지 패널 (234) 에 전력을 제공하는, 적어도 2개의 레퍼런스 전압들, 즉, VDD 및 VGND 를 출력하는 DC 전력 소스가다. 전원 (202) 은 외부 전력 소스 (예컨대, AC 또는 DC 전기 그리드) 에 플러깅된 전력 변환기 또는 배터리일 수도 있다. 본원에서 사용될 때, 낮은 레퍼런스 전압 (즉, VGND) 은 또한 입력 디바이스 (200) 에 대한 레퍼런스 전압이라는 것을 표시하기 위해 섀시 그라운드 (chassis ground; 208) 로서 지칭된다. 이에 반해, 입력 디바이스 (200) 에서의 다른 전력 도메인들은 섀시 그라운드 (208) 와 동일한 전압 또는 상이한 전압일 수도 있는 로컬 그라운드 기준들 (예컨대, 로컬 그라운드 (216)) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 이하에서 설명하는 바와 같이, 일부 시간 기간들에서, 로컬 그라운드 (216) 는 섀시 그라운드 (208) 와 동일한 전압일 수도 있지만, 다른 시간 기간들에서 상이한 전압들로 유도됨으로써 변조된다.
일 실시형태에서, 호스트 (204) 는 통화들을 행하는 것, 데이터를 무선으로 송신하는 것, 운영 시스템 또는 애플리케이션들을 실행하는 것 등등을 행하는 것과 같은, 임의 개수의 기능들을 수행하는 입력 디바이스 (200) 의 일반적인 시스템을 나타낸다. 호스트 (204) 는 업데이트된 데이터 프레임들을 프로세싱 시스템 (110) 에 제공하는 디스플레이 소스 (206) 를 포함한다. 예를 들어, 디스플레이 소스 (206) 는 디스플레이/감지 패널 (234) 상의 디스플레이를 업데이트하기 위해 픽셀 또는 프레임 데이터를 프로세싱 시스템 (110) 으로 송신하는 그래픽 프로세싱 유닛 (GPU) 일 수도 있다. 업데이트된 디스플레이 데이터를 제공하기 위해, 디스플레이 소스 (206) 는 풀 프레임 레이트로 초 당 1 Gbit 보다 크거나 또는 동일한 속도에서 데이터를 송신할 수도 있는 고속 링크 (244) 를 통해서 프로세싱 시스템 (110) 에 커플링된다. 예를 들어, 디스플레이 소스 (206) 는 DisplayPortTM (예컨대, eDP) 또는 MIPI® 디스플레이 인터페이스들을 이용하여, 고속 링크 (244) 상에서 디스플레이 데이터와 통신할 수도 있다. 이 인터페이스는 단일 쌍 (예컨대, 차동 (differential)) 또는 다중 와이어 물리 접속들 - 예컨대, 3 와이어 시그널링, 공유된 클록에 의한 다중 링크들, 내장된 클록, 3 레벨 시그널링, 등) 을 포함할 수도 있다.
프로세싱 시스템 (110) 은 스위치들 (210, 212), 타이밍 제어기 (220), 및 전력 관리 제어기 (230) 를 포함한다. 스위치들 (210, 212) 은 레퍼런스 전압 레일들 (211A, 211B) 을 전원 (202) 에 선택적으로 커플링한다. 제어 신호 (218) 를 이용하여, 타이밍 제어기 (220) 는 스위치들 (210, 212) 을 개방하고 클로징함으로써 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 전원 (202) 에 전기적으로 접속하고 단락시킬 수 있다. 저항 접속으로서 도시되지만, 다른 실시형태들에서, 레퍼런스 전압 레일들 (211) 은 전원 (202) 에 용량성 또는 유도성 커플링될 수도 있다. 어쨌든, 스위치들 (210, 212) 은 전원 (202) 으로부터 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 단락시키는데 사용될 수 있지만 변조 신호 (228) 는 전압 레일들을 변조하는데 사용될 수도 있다.
스위치들 (210, 212) 이 클로징될 때, 전원 (202) 은 바이패스 커패시터 (214) 를 충전한다. 스위치들 (210, 212) 이 개방될 때, 바이패스 커패시터 (214) 상에 저장된 전하는 전력 입력 디바이스 (200) 에서의 여러 구성요소들 (예컨대, 전력 관리 제어기 (230), 백라이트 (232), 또는 패널 (234)) 을 급전하는데 이후 사용되는 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 급전하는데 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 타이밍 제어기 (220) 는 커패시터 (214) 및 레일들 (211) 전반에 걸쳐서 실질적으로 일정한, 평균 전압을 유지하기 위해 제어 신호 (218) 를 이용하여 스위치들 (210, 212) 을 주기적으로 개방하고 클로징할 수도 있다. 대안적으로, 별개의 제어 엘리먼트 (예컨대, 플라이백 인덕터) 는 커패시터 (214) 전반에 걸쳐서 전압을 제어할 수도 있으며, 한편 타이밍 제어기 (220) 는 신호 (228) 를 이용하여 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조한다.
타이밍 제어기 (220) 는 센서 모듈 (222), 디스플레이 모듈 (224), 및 레퍼런스 전압 변조기 (226) 를 포함한다. 센서 모듈 (222) 은 디스플레이/감지 패널 (234) 에 커플링되며, 좀더 구체적으로는, 패널 (234) 에서의 센서 전극들 (242) 에 직접 또는 변조 신호 (228) 를 통해서 커플링될 수도 있다. 센서 전극들 (242) 을 이용하여, 센서 모듈 (222) 는 센서 전극들 (242) 을 포함할 수도 있는 도 1 에 나타낸 감지 영역 (120) 에서 용량성 감지를 수행한다. 위에서 설명한 바와 같이, 센서 모듈 (222) 은 자기-커패시턴스, 상호 커패시턴스, 또는 양쪽의 조합을 이용하여, 입력 오브젝트가 접촉하고 있거나 또는 위에서 호버링하는 감지 영역 (120) 에서의 특정의 로케이션을 식별할 수도 있다.
디스플레이 모듈 (224) 은 패널 (234) 에서의 디스플레이를 업데이트하기 위해 디스플레이 회로 (236) (예컨대, 소스 드라이버들 및 게이트 선택 로직) 및 디스플레이 전극들 (240) (예컨대, 소스 전극들, 게이트 전극들, 공통 전극들) 에 커플링된다. 예를 들어, 디스플레이 소스 (206) 로부터 수신된 디스플레이 데이터에 기초하여, 디스플레이 모듈 (224) 은 게이트 전극들을 이용하여 디스플레이의 로우들 (rows) 을 통해서 반복하고 소스 전극들을 이용하여 그 선택된 로우에서의 디스플레이 픽셀들의 각각을 업데이트한다. 이와 같이, 디스플레이 모듈 (224) 은 업데이트된 디스플레이 프레임들을 호스트 (204) 로부터 수신하고 그에 따라서 디스플레이/감지 패널 (234) 에서의 개개의 픽셀들을 업데이트할 (또는, 리프레시할) 수 있다.
레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조하는 변조 신호 (228) 를 출력한다. 일 실시형태에서, 레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 단지 레일들 (211) 이 전원 (202) 으로부터 단락될 때 (즉, 스위치들 (210, 212) 이 개방될 때) 전압 레일들 (211) 을 변조한다. 그렇게 하는 것은 변조 신호 (228) 로 하여금, 전원 (202) 출력들 - 즉, VDD 및 VGND 에 대해 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조가능하게 한다. 레퍼런스 전압 레일들 (211) 이 변조될 때 전원 (202) 이 전기적으로 단락되지 않았으면, VDD 및 VGND 는 전원 (202) 에 의해 공급되는 전력에 의존하는 입력 디바이스 (200) 에서의 다른 구성요소들로 하여금, 예측할 수 없게 또는 부적절하게 동작하도록 할 수도 있는 변조 신호 (228) 에 의해 단락될 수도 있다. 예를 들어, 호스트 (204) (또는, 미도시된 입력 디바이스 (200) 에서의 다른 구성요소들) 은 또한 전원 (202) 을 이용하여 그의 구성요소들에 급전할 수도 있다. 호스트 (204) 는 변조되지 않은 전원들로 동작하도록 설계될 수도 있으며, 따라서, 변조 신호 (228) 가 전원 (202) 으로부터 전기적으로 분리되지 않았으면, 신호 (228) 는 호스트 (204) 에 부정적인 영향을 미칠 수도 있다.
일 실시형태에서, 변조 신호 (228) 는 이들 레일들 상에서의 전압들을 별개의 정량화된 또는 주기적인 방법으로 증가시키거나 또는 감소시킴으로써 레퍼런스 전압 레일들을 변조한다. 일 예에서, 변조 신호 (228) 는 레일들 (211) 사이의 전압 차이가 실질적으로 일정하게 유지하도록, 전압 레일들 (211A 및 211B) 양쪽 상에 동일하거나 또는 유사한 전압 변화를 초래한다. 예를 들어, VDD 가 4V 이고 VGND 가 0V 이면, 변조 신호는 전압 레일 (211A) 이 5V 와 3V 사이에서 변하지만 전압 레일 (211B) 이 -1V 와 1V 사이에서 변하도록, 양쪽의 레일들 상에 1V 전압 스윙을 추가할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 레일들 (211) 사이의 전압 차이 (즉, 4V) 는 동일하게 유지한다. 더욱이, 변조 신호 (228) 는 주기적인 신호 (예컨대, 정현파 또는 구형파), 또는 변조가 반복적인 신호를 이용하여 수행되지 않는 비-주기적인 신호일 수도 있다. 일 실시형태에서, 용량성 감지 측정치는 변조 신호 (228) 의 변조 파형에 매칭하는 방법으로 복조된다.
섀시 그라운드에 대해 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조함으로써, 프로세싱 시스템 (110) 의 관점으로부터, 마치 섀시에 커플링된 외부 세계 및 입력 오브젝트들이 변조하고 있는 전압 신호들을 가지는 것 처럼 나타난다. 즉, 프로세싱 시스템 (110) 에서의 급전된 시스템 (powered system) 에 대해, 그의 전압이 안정하고, 패널 (234) 에 가장 가까운 임의의 입력 오브젝트 및 변조된 레퍼런스 전압 레일들 (211) 에 커플링되지 않은 입력 디바이스 (200) 에서의 다른 구성요소들을 포함하는 그 세계의 나머지가 변조하고 있는 것으로 나타난다. 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조하는 하나의 이점은 레일들 (211) 에 커플링된 모든 구성요소들이 변조 신호 (228) 에 의해 변조된다는 점이다. 따라서, 별개의 변조 신호는 이들 전극들을, 그들이 용량성 감지를 방해하지 않도록 보호하기 위해, 디스플레이 전극들 (240), 디스플레이 회로 (236), 또는 전력 관리 제어기 (230) 상에서 구동될 필요가 없다. 달리 말하면, 용량성 감지를 수행하는데 사용되는 전극들과 디스플레이 패널 (234) 에서의 여러 구성요소들 사이의 전압 차이가 변하지 않는다. 따라서, 비록 패널 (234) 에서의 전극들 및 구성요소들이 용량성 커플링되더라도, 이 커플링 커패시턴스는 전극들 상에서 발생되는 결과 신호에 영향을 미친다. 더욱이, 표준 구성요소들이 사용될 수 있다 - 즉, 디스플레이 회로 (236) 및 전력 관리 제어기 (230) 가 보호 (guarding) 를 수행하기 위해 수정될 필요가 없다.
전력 관리 제어기 (230) (예컨대, 하나 이상의 전력 관리 집적회로들 (PMICs)) 은 패널 전원들 (231) 을 통해서 디스플레이/감지 패널 (234) 에서의 디스플레이 회로 (236) 및 백라이트 (232) 에 급전하기 위한 여러 전압들을 제공한다. 전력 관리 제어기 (230) 는 여러 전압들 (예컨대, TFT 게이트 전압들 VGH, VHL, 소스 전압들, VCOM, 등) 을 공급하는 복수의 상이한 전원들을 포함할 수도 있다. 여러 전압들을 발생시키기 위해, 전원들은 유도성 부스트 회로들 또는 용량성 전하 펌프들을 이용하여 레퍼런스 전압 레일들 (211) 에 의해 제공되는 DC 전압을 백라이트 (232) 또는 패널 (234) 에서의 회로에 의해 소망되는 DC 전압으로 변경하는, 스위칭되는 전원들일 수도 있다. 전원들은 또한 기가비트 (gigabit) 직렬 링크들과 같은 저전압 디지털 회로들에 효율적으로 급전하는 벅 회로들 (buck circuits) 을 포함할 수도 있다.
일 실시형태에서, 레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 입력 디바이스 (200) 가 저-전력 상태에 있을 때 전압 레일들 (211) 을 변조할 수도 있다. LCD 디스플레이를 가진 스마트폰과 같은 모바일 디바이스에서, 디스플레이 시스템에 의해 소모되는 대부분의 전력은 백라이트 (232), 디스플레이 모듈 (224), 및 디스플레이 회로 (236) 에 의해 소비된다. 일 예에서, 백라이트 (232) 는, 온일 때, 1-3 W 를 인출하지만, 디스플레이 모듈 (224) 및 디스플레이 회로 (236) 는 0.5 내지 1 W 를 인출한다. 이에 반해, 센서 모듈 (222) 은 용량성 감지를 수행할 때 50-150 mW 를 인출할 수도 있다. 따라서, 저 전력 상태에 있을 때 백라이트 (232) 및 디스플레이 모듈 (224) 양쪽이 비활성화되면 소비 전력이 크게 감소될 수 있다. 일 실시형태에서, 백라이트 (232) 및 디스플레이 모듈 (224) 은 레퍼런스 전압 레일들 (211) 이 변조되는 동안 급전되지 않는다.
그러나, 센서 및 디스플레이 모듈들 (222, 224) 이 동일한 집적회로 상에 로케이트될 때, 디스플레이 제어 신호들 (233) 을 이용하여 디스플레이 모듈 (224) 을 비활성화하고 센서 모듈 (222) 및 센서 제어 신호들 (235) 을 이용하여 여전히 용량성 감지를 수행하는 것이 불가능할 수도 있다. 이 예에서, 저-전력 상태로부터 웨이크업할 때를 결정하기 위해 (즉, 사용자의 손가락이 패널 (234) 에 접근하는 때를 결정하기 위해) 입력 디바이스가 센서 모듈 (222) 에 의해 수행되는 용량성 감지에 의존하면, 디스플레이 모듈 (224) 은 또한 활성이어야 하며, 이것은 입력 디바이스 (200) 가 디스플레이 모듈 (224) 을 비활성화하는 전력 절감들로부터 이점을 가지지 않는다는 것을 의미한다. 이에 반해, 도 2 에 도시된 입력 디바이스 (200) 는 저 전력 상태에 있을 때 분리된 센서 모듈 (222) 에 급전함이 없이 용량성 감지를 수행할 수 있으며, 따라서, 센서 모듈 (222) 및 디스플레이 모듈 (224) 양쪽을 비활성화할 수 있는 절력 절감들로부터 이점을 취할 수 있다. 따라서, 저-전력 상태에서, 센서 모듈 (222), 디스플레이 모듈 (224), 전력 관리 제어기 (230), 백라이트 (232), 및 디스플레이 감지 회로 (236) 가 각각 비활성화될 수 있다.
센서 모듈 (222) 이 비활성화될 때 저-전력 상태에서 용량성 감지를 수행하기 위해, 일 실시형태에서, 레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 전압 레일들 (211) 중 적어도 하나를 변조하는 것을 초래하는 디스플레이 및 센서 전극들 (240, 242) 로부터, 신호들 - 즉, 결과 신호들 - 을 포착하기 위한 회로를 포함할 수도 있다. 이를 행하기 위해, 레퍼런스 전압 변조기 (266) 는 결과 신호들을 측정하는 별개의 수신기 (도 2 에 미도시) 를 포함한다. 게다가, 레퍼런스 전압 변조기 (266) 는 필터 (아날로그 또는 디지털) 및 결과 신호들을 샘플링하기 위한 아날로그 대 디지털 변환기 (ADC) 와 같은 다른 회로를 가질 수도 있다. 입력 오브젝트 (140) 와 디스플레이/감지 패널 (234) 사이의 커플링 커패시턴스 (246) 에서의 변화들을 측정하는 것에 기초하여, 입력 디바이스 (200) 는 패널 (234) 에 가깝거나 또는 접촉하는 입력 오브젝트의 근접을 검출할 수 있다. 일 실시형태에서, 결과 신호들은 디스플레이 전극들 (240) 및 센서 전극들 (242) 양쪽으로부터 동시에 포착된다. 디스플레이 및 센서 전극들 (240, 242) 은 패널 (234) 에 의해 레퍼런스 전압 레일들 (211) 에 커플링될 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 및 센서 전극들 (240, 242) 은 디스플레이 업데이팅을 전력 (예컨대, 게이트 라인 전압, Vcom 전압, 소스 전압) 및 용량성 감지를 위한 전력 (예컨대, 개개의 센서 전극들 (242) 에 커플링된 수신기들에 급전하기 위한 전압들) 을 제공하는 전력 관리 제어기 (230) 에 커플링된다. 결국, 전력 관리 제어기 (230) 는 그의 전력을 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 통해서 수신한다. 따라서, 디스플레이 및 센서 전극들 (240, 242) (뿐만 아니라, 패널 (234) 에서의 다른 구성요소들) 은 레퍼런스 전압 변조기 (226) 와 공통인 전기 노드 (즉, 변조 신호 (228) 가 전압 레일 (211B) 에 커플링하는 동일한 전기 노드) 에 커플링된다. 따라서, 레퍼런스 전압들 (211) 을 변조할 때, 이것은 전력 관리 제어기 (230) 에서의 전원들을 변조하고, 결국, 패널 (234) 에서의 여러 구성요소들 - 예컨대, 디스플레이 및 센서 전극들 (240, 242) 을 변조함으로써 - 입력 디바이스 (200) 로 하여금 사용자 입력들을 측정가능하게 한다.
레퍼런스 전압 변조기 (226) 가 또한 이 공통 노드에 커플링되기 때문에, 변조기 (226) 는 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조할 때 디스플레이 및 센서 전극들 (240, 242) 로부터 동시에 결과 신호들을 포착할 수도 있다. 달리 말하면, 레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 패널 (234) 에서의 여러 전극들로부터 상이한 시간 기간들에서 결과 신호들을 개별적으로 포착하기 보다는, 모든 커플링된 전극들로부터 그 결합된 결과 신호들을 병렬로 포착할 필요가 있다. 결과 신호들을 동시에 포착함으로써, 패널 (234) 은 단일 큰 용량성 픽셀 또는 전극으로서 간주될 수도 있다. 입력 오브젝트가 패널 (234) 에서의 임의의 부분 또는 로케이션에 접근함에 따라, 그 부분에서의 디스플레이 및 센서 전극들 (240, 242) 은 입력 오브젝트의 근접에 의해 초래되는 커패시턴스 (예컨대, 자기-커패시턴스) 에서의 변화를 표시하는 결과 신호들을 발생시킨다. 따라서, 일 실시형태에서, 레퍼런스 전압 변조기 (226) 에 의해 포착된 결과 신호들을 평가함으로써, 입력 디바이스 (200) 는 입력 오브젝트가 패널 (234) 에 가장 가까운지 여부를 결정할 수 있다. 그러나, 패널이 (복수의 별개의 용량성 전극들 또는 픽셀들 대신) 하나의 용량성 전극이기 때문에, 디바이스 (200) 는 입력 오브젝트가 로케이트되는 패널 (234) 에서의 특정의 부분 또는 로케이션을 식별할 수 없을 수도 있다.
일 실시형태에서, 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조할 때 용량성 감지를 수행하는데 디스플레이 및 센서 전극들 (240, 242) 양쪽을 이용하는 대신, 레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 단지 디스플레이 전극들 (240) 또는 단지 센서 전극들 (242) 로부터 결과 신호들을 포착할 수도 있다. 레퍼런스 전압 변조기에 커플링된 전극들이 실질적으로 패널 (234) 의 전체 영역을 커버하는 한, 입력 디바이스 (200) 는 패널 (234) 에서의 오브젝트의 특정의 로케이션에 관계없이 입력 오브젝트를 검출할 수 있다.
일단 입력 오브젝트가 검출되면, 입력 디바이스 (200) 는 저 전력 상태로부터, 변조된 신호들이 디스플레이 업데이트 시간 동안 수신되는 활성 상태로 스위칭할 수도 있다. 예를 들어, 입력 디바이스 (200) 는 센서 모듈 (222) 을 활성화하여, 상이한 용량성 감지 기법을 수행할 수도 있다. 레퍼런스 전압 변조기 (226) 을 이용하여 수행되는 용량성 감지와는 달리, 이 용량성 감지 기법은 패널 (234) 의 감지 영역을 복수의 용량성 픽셀들로 논리적으로 분할할 수도 있다. 어느 용량성 픽셀 (또는, 픽셀들) 이 입력 오브젝트에 의해 변경되는 연관된 커패시턴스를 갖는지를 결정함으로써, 입력 디바이스는 입력 오브젝트가 접촉하고 있거나 또는 위에서 호버링하는 패널 (234) 의 특정의 로케이션 또는 영역을 결정할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 센서 모듈 (222) 은 자기-커패시턴스 감지, 상호 용량성 감지, 또는 이들의 어떤 조합을 이용하여, 감지 영역에서의 입력 오브젝트의 로케이션을 식별할 수도 있다.
일 실시형태에서, 레퍼런스 전압 레일들 (211) 은 전원 (202) 으로부터 항상 (예컨대, 유도성으로 또는 용량성으로) 분리되며, 따라서, 위에서 설명한 바와 같이 변조되기 전에 전원 (202) 으로부터 선택적으로 단락될 필요가 있다. 대신, 프로세싱 시스템 (110) 및 디스플레이/감지 패널 (234) 은 이들 구성요소들에 단지 급전하는 레퍼런스 전압 레일들 (211) 에 커플링된 별개의, 개개의 전원 (예컨대, 전력에 유도성 커플링된 별개의 배터리 또는 충전된 커패시터) 를 가질 수도 있다. 이와 같이, 레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 전압 레일들 (211) 을 변조하는 것이 예컨대, 통신 인터페이스들에서의 레벨 변환 또는 분리가 중요한, 입력 디바이스 (200) 에서의 다른 구성요소들에 악영향을 미치지 않도록 보장할 필요 없이, 용량성 감지를 위해 이들 전압 레일들 (211) 을 변조할 수 있다.
프로세싱 시스템 (110) 에서의 구성요소들은 하나 이상의 집적회로들 (칩들) 상에서 많은 상이한 구성들로 배열될 수도 있다. 일 실시형태에서, 센서 모듈 (222), 디스플레이 모듈 (224), 및 레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 동일한 집적회로 상에 배치될 수도 있다. 일 실시형태에서, 센서 모듈 (222) 은 레퍼런스 전압 변조기 (226) 와는 상이한 집적회로 상에 배치될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 센서 모듈 (222), 디스플레이 모듈 (224), 및 레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 3개의 별개의 집적회로들 상에 배치될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 센서 모듈 (222) 및 레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 동일한 집적회로 상에 배치되지만, 디스플레이 모듈 (224) 은 별개의 집적회로 상에 배치된다. 더욱이, 일 실시형태에서, 디스플레이 모듈은 하나의 집적회로 상에 배치되지만, 센서 모듈 (222) 및 디스플레이 회로 (236) 의 적어도 일부분 (예컨대, 소스 드라이버, mux, 또는 TFT 게이트 드라이버) 는 제 2 집적회로 상에 배치되며, 그리고 레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 제 3 집적회로 상에 배치된다.
일 실시형태에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 전력 관리 제어기 (230), 타이밍 제어기 (220), 및 호스트 (204) 에의 커플링을 위한 고속 링크 (244) 를 포함하는 집적회로를 포함한다. 집적회로는 또한 디스플레이 업데이팅 및 용량성 감지를 수행하기 위한 수신기들 및 소스들 드라이버들을 포함할 수도 있다. 더욱이, 이 집적회로는 상이한 기판들 상에 로케이트되는 대신, 디스플레이/감지 패널 (234) 을 지지하는 동일한 기판 상에 배치될 수도 있다. 공통 기판은 집적회로를 디스플레이 및 센서 전극들 (240, 242) 에 커플링하는 트레이스들을 포함할 수도 있다.
더욱이, 일부 디스플레이들 (예컨대, LED 또는 OLED) 에서, 백라이트는 요구되지 않을 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 위에서 설명된 레퍼런스 전압 레일 변조 기법들이 용량성 감지를 수행하는데 사용될 수도 있다.
도 3 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 용량성 감지를 수행하기 위한 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 입력 디바이스 (300) 이다. 입력 디바이스 (300) 는 전원 (미도시) 에 의해 제공되는 레일 전압들 VDD 및 VGND 을 제어하고 유지하기 위한 전압 조정기 (315) 를 포함한다. 일 실시형태에서, 전압 조정기 (315) 는 배터리로 대체될 수도 있으며 및/또는 전력 제어기 (230) 는 변조된 전력 도메인 (310) 을 변조되지 않은 전력 도메인 (305) 으로부터 분리할 수도 있다. 입력 디바이스 (200) 에서와 유사하게, 디바이스 (300) 는 스위치들 (210, 212) (즉, 트랜지스터들) 을 제어하는 제어 신호들 (330A, 330B) 을 출력하는 타이밍 제어기 (220) 를 포함한다. 위와 같이, 레퍼런스 전압 레일들 (211) (VDD _MOD 및 VGND_MOD) 을 변조하기 전에, 타이밍 제어기 (220) 는 스위치들 (210, 212) 을 개방하여, 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 레퍼런스 전압들 VDD 및 VGND 로부터 전기적으로 단락시킨다.
레퍼런스 전압 레일들 (211) 이 레퍼런스 전압들 VDD 및 VGND 로부터 전기적으로 분리될 때, 입력 디바이스 (300) 는 2개의 별개의 전력 도메인들 - 즉, 변조되지 않은 전력 도메인 (305) 및 변조된 전력 도메인 (310) 을 갖는다. 변조되지 않은 전력 도메인 (305) 은 점선 (301) 의 좌측에 있는 구성요소들을 포함하는 한편, 변조된 전력 도메인 (310) 은 점선 (301) 의 우측에 있는 구성요소들을 포함한다. 변조되지 않은 전력 도메인 (305) 에서의 구성요소들은 변조되지 않은, DC 레퍼런스 전압들 VDD 및 VGND 를 이용하여 동작하며, 한편 변조된 전력 도메인 (310) 에서의 구성요소들은 레퍼런스 전압 레일들 (211) 상에서의 변조된 레퍼런스 전압들 VDD _MOD 및 VGND _ MOD 를 이용하여 동작한다. 위와 같이, 레퍼런스 전압 레일들 (211) 은 레퍼런스 전압 변조기 (226) 에 의해 발생된 변조 신호 (228) 에 의해 변조된다. 예를 들어, 변조 신호 (228) 는 수신기 (325) 에 대한 입력 전압일 수도 있는 VDD/2 보다 작은 전압으로 구동될 수도 있다. 일 실시형태에서, 레퍼런스 전압 변조기는 나타낸 바와 같이 타이밍 제어기 (220) 상 대신, 전력 관리 제어기 (230) 또는 소스 드라이버에 로케이트될 수도 있다.
나타낸 바와 같이, 타이밍 제어기 (220) 는 변조되지 않은 전력 도메인 (305) 에 있는 고속 데이터 인터페이스 (320) (예컨대, eDP 또는 MIPI 표준 인터페이스) 를 포함한다. 이와 같이, 타이밍 제어기 (220) 에서의 모듈들 중 적어도 하나는 변조되지 않은 전력 도메인 (305) 에 있으며, 한편 모듈들 중 적어도 하나는 변조된 전력 도메인 (310) 에 있다. 도시되지는 않았지만, 센서 모듈 및 디스플레이 모듈은 또한 변조된 전력 도메인 (310) 에 있을 수도 있다. 더욱이, 레퍼런스 전압 변조기 (226) 가 변조된 전력 도메인 (310) 에 있는 것으로 도시되지만, 또한 변조기 (226) 가 변조되지 않은 전력 도메인 (305) 에 있는 섀시 그라운드에 대한 변조 신호 (228) 를 발생시킬 수도 있기 때문에, 변조되지 않은 전력 도메인 (305) 에 있는 것으로 간주될 수도 있다. 통신 모듈은 변조 신호들 (228) 및 전력 도메인 분리 제어들 (330) 을 더 제공할 수도 있다.
고속 데이터 인터페이스 (320) 를 변조되지 않은 전력 도메인 (305) 에 둠으로써, 타이밍 제어기 (220) 는 호스트 (204) 에 직접 통신할 수 있다. 즉, 데이터 인터페이스 (320) 및 호스트 (204) 가 양쪽다 변조되지 않은 전력 도메인 (305) 에 있기 때문에, 그들은 데이터 신호들을 직접 송신할 수도 있다. 이에 반해, 인터페이스 (320) 가 변조된 전력 도메인 (310) 에 있었고 동작하는데 그 변조된 레퍼런스 전압들을 이용하였으면, 인터페이스 (320) 는 비용, 전력, 및 설계 시간에서의 실질적인 증가 없이 호스트 (204) 로부터 수신된 데이터 신호들을 검출하여 식별할 수 없을 수도 있다. 도시되지는 않았지만, 타이밍 제어기 (220) 는 고속 데이터 인터페이스 (320) 에게 타이밍 제어기 (220) 내의 다른 모듈들과 통신하도록 허용하는 레벨 시프터들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 호스트 (204) 로부터 업데이트 디스플레이 데이터를 수신할 때, 고속 데이터 인터페이스 (320) 는 디스플레이 데이터를 변조된 전력 도메인 (310) 내 디스플레이 모듈로 송신할 때 레벨 시프터들을 이용할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 전체 타이밍 제어기 (220) 는 변조된 전력 도메인 (310) 에 있을 수도 있다. 호스트 (204) 와 통신하기 위해, 별개의 통신 모듈은 호스트 (204) 와 제어기 (220) 사이에 통신가능하게 커플링될 수도 있다. 예를 들어, 통신 모듈은 타이밍 제어기 (220) 와는 별개인 집적회로 상에 로케이트될 수도 있다. 통신 모듈은 데이터 신호들을 변조된 전력 도메인 (310) 내 타이밍 제어기 (220) 로 송신하고 타이밍 제어기 (220) 로부터 수신된 데이터 신호들이 변조되지 않은 전력 도메인 (305) 내 호스트 (204) 로 송신될 수 있도록 허용하는 하나 이상의 레벨 시프터들을 포함할 수도 있다.
레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조할 때 패널 (234) 에서의 디스플레이 및 센서 전극들로부터 결과 신호들을 포착하는 수신기 (325) 를 포함한다. 수신기 (325) 는 변조 신호 (228) 에 의해 사용되는 동일한 전기 접속을 이용하여, 레일들 (211) 을 변조하여 또한 결과 신호들을 포착할 수도 있다. 즉, 레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 동일한 포트를 이용하여, 변조 신호 (228) 를 송신하고 그리고 디스플레이/감지 패널 (234) 에서의 디스플레이 및 센서 전극들로부터 결과 신호들을 포착할 수도 있다. 대안적으로, 레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 단지 신호들을 수신하는 데만 디스플레이/감지 패널 (234) 을 이용할 수도 있으며, 한편 변조 신호 (228) 는 다른 구성요소 (예컨대, 소스 드라이버 또는 전력 관리 제어기 (230)) 에 의해 기준 전극에 공급된다.
입력 디바이스 (300) 에서, 전력 관리 제어기 (230) 는 다수의 상이한 DC 전압들을 링크들 (340) 을 경유하여 패널 (234) 로 출력하는 다수의 전원들 (335) 을 포함한다. 여러 전압들을 발생시키기 위해, 전원들 (335) 은 유도성 부스트 회로들 또는 용량성 전하 펌프들을 이용하여, 레퍼런스 전압 레일들 (211) 에 의해 제공되는 전압들 (즉, VDD _MOD 및 VGND _MOD) 을 패널 (234) 에서의 구성요소들에 의해 요구되는 전압들 - 예컨대, VGH, VGL, VCOM, 등으로 변경하는, 스위칭된 전원들일 수도 있다. 일 실시형태에서, 레퍼런스 전압 변조기 (226) 가 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조할 때, 전력 관리 제어기 (230) 는 전원들 (335) 을 비활성화할 수도 있다 (예컨대, 입력 디바이스는 저-전력 상태에 있다). 그러나, 전압 레일들 (211) 이 변조되고 있지 않을 때 입력 디바이스 (300) 가 디스플레이 업데이팅 또는 용량성 감지를 수행할 때, 전원들 (335) 은 DC 전력을 패널 (234) 에 제공하기 위해 활성일 수도 있다.
도 4 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 용량성 감지를 수행하기 위한 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 입력 디바이스 (400) 이다. 도 3 에서의 입력 디바이스 (300) 와는 대조적으로, 입력 디바이스 (400) 는 전압 레일들 (211) 중 적어도 하나를 변조할 때 결과 신호들을 포착하지 않는 레퍼런스 전압 변조기 (410) 를 포함한다. 나타낸 바와 같이, 레퍼런스 전압 변조기 (410) 는 변조 신호 (228) 를 발생시키기 위한 송신기 (415) 를 포함하며 전력 관리 제어기 (230) 에 배치된다. 그러나, 수신기 (325) 는 변조기 (410) 에 로케이트되지 않는다. 대신, 수신기 (325) 가 타이밍 제어기 (220) 에서의 변조기 (410) 외부에 로케이트된다 (그러나, 또한 프로세싱 시스템 (110) 에서의 다른 어딘가에, 예컨대, 별개의 집적회로 상에 로케이트될 수 있다). 따라서, 이 실시형태에서, 결과 신호들을 포착하는데 사용되는 전기 경로는 변조 신호 (228) 를 구동하는데 사용되는 전기 경로와 상이하다. 또, 본원에서 나타낸 바와 같이, 용량성 신호들이 예컨대, 커패시터 (405) 에 의해 제공되는 경우, 수신기 (325) 와 변조된 레일 (211) 사이의 직접 저항 접속이 요구되지 않는다. 따라서, 도 3 및 도 4 는 결과 신호들이 전압 레일들 (211) 중 하나를 통해서 포착될 수 있다는 것을 예시한다. 일 실시형태에서, 수신기 (325) 는 디스플레이/감지 패널 (234) 에서의 전극들에 커플링하기 위해 변조 신호 (228) 에 대한 최저 임피던스 경로에 있다. 일 실시형태에서, 송신기 (415) 는 또한 레퍼런스 전압 레일들 (211) 에의 전력 관리 제어기의 접속을 이용하여 레퍼런스 전압 레일들 (211) 상에서 변조 신호 (228) 를 구동한다.
나타낸 바와 같이, 커패시터 (405) 는 수신기 (325) 를 전압 레일 (211A) 에 커플링하는 전기 경로에 로케이트되지만, 커패시터 (405) 는 옵션적이다. 수신기 (325) 는 입력 오브젝트가 디스플레이/감지 패널 (234) 에 가장 가까운 때를 결정하기 위해, 송신기 (415) 가 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조할 때 커패시터 (405) 상에 축적된 전하 (또는, 전압) 을 측정할 수도 있다.
도 5 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 도 3 에 도시된 레퍼런스 전압 변조기 (226) 의 회로도이다. 변조기 (226) 는 변조 신호 (228) 를 출력하는 적분기 (500) 를 포함한다. 더욱이, 적분기 (500) 가 수신기로서 기능하기 때문에, 변조기는 또한 적분기 (500) 의 출력에서 디스플레이 및 센서 전극들로부터 결과 신호들을 포착한다. 적분기 (500) 에서의 증폭기의 하나의 입력은 적분기 (500) 가 변조 신호 (228) 를 센서 출력으로부터의 피드백을 통해서 구동하는데 이후 이용할 변조된 신호를 출력하는 신호 발생기 (515) 에 커플링된다. 예를 들어, 적분 기능 (integration function) 은 오프셋 드리프트가 예컨대, 리셋 스위치 또는 옵션적인 저항기 (520) 에 의해 보상되도록, 커패시터 (525) 에 의해, 예를 들어, 저역 통과 필터에서 수행될 수도 있다.
레퍼런스 전압 변조기 (226) 의 기능을 일반적으로 설명하면, 적분기 (500) 는 레퍼런스 전압 레일들을 변조함으로써 디스플레이 패널에서의 디스플레이 및 센서 전극들을 변조하기 위해, 증폭기가 커패시터 (525) 를 통해서 제공해야 하는 전하의 양을 (결과 신호들을 이용하여) 측정한다. 도시되지는 않았지만, 수신기 (325) 는 결과 신호들을 프로세싱하기 위해 필터 및 샘플링 회로 - 예컨대, ADC - 에 커플링될 수도 있다. 더욱이, 도 5 는 단지 레퍼런스 전압 변조기 (226) 및 수신기에 대한 적합한 구조의 일 예를 예시한다. 일반적으로 말하면, 변조기 (226) 는 변조 신호 (228) 를 구동하는 임의 종류의 송신기 회로 및 커패시턴스의 측정치 또는 회로 내 커패시턴스에서의 변화를 수신하는 임의 종류의 아날로그 회로일 수도 있다. 대안적으로, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 수신기 (325) 는 레퍼런스 전압 변조기로부터 분리될 수도 있다. 예를 들어, 레퍼런스 전압 변조기는 변조 신호 (228) 를 구동하는 단지 변조기를 포함할 수도 있으며, 한편 수신기는 프로세싱 시스템에서 다른 어딘가에 (예컨대, 별개의 집적회로, 전력 관리 제어기 등에) 로케이트될 수도 있다.
도 6 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 변조된 레퍼런스 전압 레일들을 이용하여 저 전력 상태로부터 입력 디바이스를 웨이크업하는 방법 (600) 을 예시하는 흐름도이다. 블록 (605) 에서, 타이밍 제어기는 레일들을 선택적으로 단락시킴으로써 또는 유도성 커플링과 같은 간접 커플링 방법을 이용함으로써 전력 소스로부터 레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 분리한다. 예를 들어, 전력 소스는 입력 디바이스에서의 여러 구성요소들에 급전하기 위해 DC 전압 출력들 (예컨대, VDD 및 VGND) 을 제공하는 배터리일 수도 있다. 일부 구성요소들의 기능이 전력 소스의 출력들을 변조함으로써 부정적으로 영향을 받을 수도 있기 때문에, 타이밍 제어기는 배터리로부터 레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 분리한다. 대안적으로, 입력 디바이스의 디스플레이를 업데이트하거나 또는 레퍼런스 전압 레일들을 변조하지 않는 용량성 감지를 수행할 때, 타이밍 제어기는 레퍼런스 전압 레일들이 전력 소스에 전기적으로 접속되도록 허용할 수도 있다. 이들 시간 기간들 동안, 전력 소스는 변조되지 않은, DC 전압들을 전압 레일들 상에서 직접 구동할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 심지어 전압 레일들이 섀시 그라운드에 대해 상대적으로 일정한 전압에서 변조되거나, 플로팅 (float) 되거나, 또는 유지되는 동안에도, 전력은 일관하여 제공될 수도 있다 (예컨대, 전압 레일들이 전원들에 유도성 커플링된다).
블록 (610) 에서, 입력 디바이스는 저-전력 상태에서 입력 디바이스를 구성한다. 일 실시형태에서, 입력 디바이스는 사용자가 입력 디바이스와 상호작용하는데 실패하였으면, 비활동의 기간을 식별한 후 저-전력 상태에 진입하기로 결정할 수도 있다. 예를 들어, 사용자가 미리 정의된 시간 기간 내에 입력 디바이스의 기능을 사용하지 않으면 (예컨대, 감지 영역을 터치하거나, 통화를 행하거나, 버튼을 두드리거나, 등을 행하지 않으면), 입력 디바이스는 저-전력 상태로 스위칭할 수도 있다. 다른 예에서, 사용자는 감지 영역에서 미리 정의된 제스처를 행하거나 또는 특정의 버튼을 활성화함으로써 입력 디바이스에게 저-전력 상태에 진입하도록 명령할 수도 있다.
저-전력 상태에서, 입력 디바이스는 입력 디바이스의 하나 이상의 구성요소들을 비활성화하여 전력을 절감한다 (예컨대, 전원들, PMIC들, 백라이트, 등). 도 2 에 나타낸 바와 같이, 레퍼런스 전압 변조기 (226) 가 용량성 감지를 수행하기 위한 결과 신호들을 포착하기 때문에, 센서 모듈 (222) 및 디스플레이/감지 패널 (234) 에서의 대응하는 용량성 감지 회로 (있다면) 가 비활성화될 수도 있다. 이와 유사하게, 저-전력 상태가 이미지를 디스플레이할 필요가 없으면, 디스플레이 모듈 (224) 및 디스플레이 회로 (236) 는 비활성화될 수 있다. 더욱이, 입력 디바이스는 패널 (234) 에 전력을 공급하는 것을 중지하는 전력 관리 제어기 (230) 를 비활성화함으로써 디스플레이/감지 패널 (234) 에서의 구성요소들을 효과적으로 비활성화할 수 있다. 또, 전력 관리 제어기 (230) 를 비활성화하는 것은 백라이트 (232) 를 턴오프시킬 수도 있다. 일 실시형태에서, 저-전력 상태는, 적어도 센서 모듈 (222), 디스플레이 모듈 (224), 전력 관리 제어기 (230), 및 디스플레이/감지 패널 (234) 에서의 모든 급전되는 구성요소들이 비활성화된다는 것을 의미한다. 그러나, 다른 실시형태들에서, 이들 구성요소들의 일부는 저-전력 상태에서 급전되는 상태로 유지할 수도 있다.
블록 (615) 에서, 레퍼런스 전압 변조기는 입력 디바이스의 섀시 그라운드에 대해 레퍼런스 전압 레일들을 변조한다. 블록 (620) 에서, 전압 레일들을 변조하는 동안, 수신기는 패널에서의 디스플레이 및 센서 전극들로부터 결과 신호들을 동시에 포착한다. 이를 행하기 위해, 수신기는 패널에서의 디스플레이 및 센서 전극들에 공통 전기 노드 - 예컨대, 공급 전압에 커플링될 수도 있다. 결과 신호들을 이용하여, 수신기 (또는, 입력 디바이스에서의 다른 구성요소) 는 디스플레이 및 센서 전극들에 대응하는 커패시턴스 또는 커패시턴스에서의 변화를 결정한다. 이 커패시턴스 측정치를 하나 이상의 임계치들과 비교함으로써, 입력 디바이스는 입력 오브젝트가 패널에 근접한 때를 검출할 수 있다.
수신기가 레퍼런스 전압 레일들을 변조하기 위한 신호를 발생시키는 레퍼런스 전압 변조기에 통합될 수도 있지만, 수신기는 패널에서의 디스플레이 전극 및/또는 센서 전극에 커플링되도록 허용하는 프로세싱 시스템 상의 어딘가에 로케이트될 수도 있다. 예를 들어, 수신기는 레퍼런스 전압 변조기와는 상이한 타이밍 제어기에서의 로케이션에 또는 별개의 집적회로 상에 함께 로케이트될 수도 있다. 더욱이, 수신기는 전력 관리 제어기 상에 로케이트될 수도 있다. 일 실시형태에서, 그의 로케이션에 관계 없이, 수신기는 변조중인 레퍼런스 전압 레일들 중 하나 (또는, 양쪽) 에 커플링된다.
블록 (625) 에서, 입력 디바이스는 블록 (620) 에서 포착된 결과 신호들을 평가함으로써 입력 오브젝트가 디스플레이/감지 패널에 근접한지를 결정한다. 입력 오브젝트가 입력 디바이스에 근접하지 않으면 (예컨대, 패널에 접촉하지 않거나 또는 패널 위에서 호버링하지 않으면), 방법 (600) 은 전압 레일들이 변조되는 동안 수신기가 결과 신호들을 다시 포착하는 620 으로 진행한다. 예를 들어, 저-전력 상태에 있을 때, 입력 디바이스는 간격을 두고 레퍼런스 전압 레일들을 변조하여, 입력 오브젝트가 검출될 때까지 결과 신호를 포착할 수도 있다. 이들 저 전력 사이클의 듀티 사이클은 낮지만 - 예컨대, 10 ms 보다 크지만 - 환경의 변화들을 추적하기에 충분히 빠를 - 예컨대, 100 초보다 빠를 수도 있다.
입력 오브젝트가 블록 (625) 에서 검출되면, 방법 (600) 은 블록 (630) 으로 진행하여, 여기서 입력 디바이스가 활성 상태로 스위칭한다. 일 실시형태에서, 저-전력 상태로부터 활성 상태로 스위칭할 때, 비활성화되었거나 또는 저-전력 상태로 전력 강하되었던 적어도 하나의 구성요소가 활성화된다. 예를 들어, 입력 디바이스는 패널 상의 센서 모듈 및 용량성 감지 회로를 활성화하여, 용량성 감지를 수행함으로써, 패널에서의 입력 오브젝트의 특정의 로케이션을 결정할 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 입력 디바이스는 이미지가 디스플레이되도록 디스플레이 모듈 및 디스플레이 회로 (및 백라이트) 를 활성화할 수도 있다. 일부 저 전력 모드들에서, 간섭이 검출되고 있거나 또는 활성 펜의 존재를 검출하는 경우 레퍼런스 전압의 변조가 요구되지 않는다. 예를 들어, 간섭 또는 활성 펜 검출을 수행할 때, 듀티 사이클들은 느릴 (예컨대, 100 ms 미만일) 수도 있다.
일 실시형태에서, 활성 상태에 있을 때, 입력 디바이스에서의 구성요소들 중 일부는 여전히 비활성화될 수도 있다. 예를 들어, 블록 (630) 에서, 입력 디바이스는 단지 용량성 감지를 수행하는데 필요한 구성요소들만을 활성화하여 패널에서의 입력 오브젝트의 로케이션을 결정할 수도 있다. 디스플레이 구성요소들 (예컨대, 백라이트 또는 디스플레이 모듈) 은 여전히 비활성화될 수도 있다. 예를 들어, 활성 상태에 있을 때, 입력 디바이스는 블록 (625) 에서 검출된 입력 오브젝트가 디스플레이 구성요소들을 활성화하기 전에 거짓 양성이 아니었다는 것을 보장하기 위해 센서 모듈을 이용할 수도 있다. 다른 예에서, 레퍼런스 전압 변조기는 이후에 블록 (630) 에서 입력 디바이스에게 활성 상태로 스위칭하도록 하는, 디스플레이에 입력 오브젝트가 접근할 (예컨대, 위에서 호버링할) 때를 검출할 수 있다. 그러나, 디스플레이 구성요소들을 활성화하기 전에, 입력 디바이스는 센서 모듈을 이용하여, 사용자가 미리 정의된 웨이크업 제스처를 입력 오브젝트를 이용하여 행하였는지를 결정할 수도 있다. 따라서, 방법 (600) 에서 도시되지 않지만, 활성 상태는 저-전력 상태보다 더 많은 전력을 뽑아내지만 예를 들어, 디스플레이 업데이팅 및 용량성 감지 양쪽이 수행되는 완전 활성 상태보다 더 적은 전력을 뽑아내는 중간 전력 상태일 수도 있다.
도 7 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 용량성 감지를 수행하기 위한 예시적인 전극 배열을 예시한다. 도 7 은 일부 실시형태들에 따른, 패턴과 연관된 감지 영역에서 감지하도록 구성된 센서 전극들 (710) 을 포함하는 예시적인 센서 전극 패턴의 부분을 나타낸다. 예시 및 설명의 명료성을 위해, 도 7 은 간단한 직사각형들의 패턴을 나타내며, 여러 구성요소들을 나타내지 않는다. 또, 예시된 바와 같이, 센서 전극들 (710) 은 제 1 복수의 센서 전극들 (720), 및 제 2 복수의 센서 전극들 (730) 을 포함한다.
일 실시형태에서, 센서 전극들 (710) 은 동일한 기판의 상이한 측면들 상에 배열될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 복수의 센서 전극(들) (720, 730) 의 각각은 기판의 표면들 중 하나 상에 배치될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 센서 전극들 (710) 은 상이한 기판들 상에 배열될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 복수의 센서 전극(들) (720, 730) 의 각각은 함께 부착될 수도 있는 별개의 기판들의 표면들 상에 배치될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 센서 전극들 (710) 은 공통 기판의 동일한 측면 또는 표면 상에 모두 로케이트된다. 일 예에서, 제 1 복수의 센서 전극들은 제 1 복수의 센서 전극들이 제 2 복수의 센서 전극들을 교차하는 영역들에서 점퍼들을 포함하며, 여기서, 점퍼들은 제 2 복수의 센서 전극들로부터 절연된다.
제 1 복수의 센서 전극들 (720) 은 제 1 방향으로 연장할 수도 있으며, 제 2 복수의 센서 전극들 (730) 은 제 2 방향으로 연장할 수도 있다. 제 2 방향은 제 1 방향과 유사하거나 또는 상이할 수도 있다. 예를 들어, 제 2 방향은 제 1 방향과 평행하거나, 수직하거나, 또는 그에 대각선일 수도 있다. 또, 센서 전극들 (710) 은 각각 동일한 사이즈 또는 형태, 또는 상이한 사이즈 및 형태들을 가질 수도 있다. 일 실시형태에서, 제 1 복수의 센서 전극들은 제 2 복수의 센서 전극들보다 더 큰 (더 큰 표면 영역) 일 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 제 1 복수 및 제 2 복수의 센서 전극들은 유사한 사이즈 및/또는 형태를 가질 수도 있다. 따라서, 센서 전극들 (710) 중 하나 이상의 사이즈 및/또는 형태는 센서 전극들 (710) 중 다른 하나 이상의 사이즈 및/또는 형태와는 상이할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 센서 전극들 (710) 의 각각은 그들의 개개의 기판들 상에서 임의의 원하는 형태로 형성될 수도 있다.
다른 실시형태들에서, 센서 전극들 (710) 중 하나 이상이 공통 기판의 동일한 측면 또는 표면 상에 배치되며 감지 영역에서 서로 분리된다. 센서 전극들 (720) 은 매트릭스 어레이로 배치될 수도 있으며, 여기서 각각의 센서 전극이 매트릭스 센서 전극으로서 지칭될 수도 있다. 매트릭스 어레이에서 센서 전극들 (710) 의 각각의 센서 전극은 실질적으로 유사한 사이즈 및/또는 형태일 수도 있다. 일 실시형태에서, 센서 전극들 (710) 의 매트릭스 어레이의 센서 전극들 중 하나 이상은 사이즈 및 형태 중 적어도 하나가 변할 수도 있다. 매트릭스 어레이의 각각의 센서 전극은 용량성 이미지의 픽셀에 대응할 수도 있다. 또, 매트릭스 어레이의 2개 이상의 센서 전극들은 용량성 이미지의 픽셀에 대응할 수도 있다. 여러 실시형태들에서, 매트릭스 어레이의 각각의 센서 전극은 복수의 용량성 라우팅 트레이스들의 별개의 용량성 라우팅 트레이스에 커플링될 수도 있다. 여러 실시형태들에서, 센서 전극들 (710) 은 센서 전극들 (710) 의 적어도 2개의 센서 전극들 사이에 배치된 하나 이상의 그리드 전극들을 포함한다. 그리드 전극 및 적어도 하나의 센서 전극은 기판의 공통 측면 상에, 공통 기판의 상이한 측면들 상에, 및/또는 상이한 기판들 상에 배치될 수도 있다. 하나 이상의 실시형태들에서, 센서 전극들 (710) 그리드 전극(들) 은 디스플레이 디바이스의 전체 전압 전극을 포괄할 수도 있다. 센서 전극들 (710) 이 기판 상에서 전기적으로 분리되지만, 전극들은 감지 영역의 외부에서 - 예컨대, 접속 영역에서 함께 커플링될 수도 있다. 일 실시형태에서, 부동 전극은 그리드 전극과 센서 전극들 사이에 배치될 수도 있다. 하나의 특정의 실시형태에서, 부동 전극, 그리드 전극 및 센서 전극은 디스플레이 디바이스의 공통 전극 전체를 포함한다.
도 1 에 도시된 프로세싱 시스템 (110) 은 센서 전극들 (710) 의 절대 커패시턴스에서의 변화들을 결정하기 위해, 변조된 신호들 (즉, 절대 용량성 감지 신호들) 로 센서 전극들 (710) 의 하나 이상의 센서 전극을 구동하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 송신기 신호를 센서 전극들 (710) 의 제 1 센서 전극 상으로 구동하여 센서 전극들 (710) 의 제 2 센서 전극으로 결과 신호를 수신하도록 구성된다. 송신기 신호(들) 및 절대 용량성 감지 신호(들) 은 형태, 진폭, 주파수 및 위상 중 적어도 하나가 유사할 수도 있다. 프로세싱 시스템 (110) 은 그리드 전극을 차폐 및/또는 보호 전극으로서 구동하기 위해 그리드 전극을 차폐 신호로 구동하도록 구성될 수도 있다. 또, 프로세싱 시스템 (110) 은 그리드 전극과 하나 이상의 센서 전극들 사이의 용량성 커플링이 결정될 수 있도록 송신기 신호로, 또는 그리드 전극의 절대 커패시턴스가 결정될 수 있도록 절대 용량성 감지 신호로, 그리드 전극을 구동하도록 구성될 수도 있다.
본원에서 사용될 때, 차폐 신호는 일정 전압 또는 가변 전압 신호 (보호 신호) 중 하나를 갖는 신호를 지칭한다. 보호 신호는 진폭 및 위상 중 적어도 하나가 센서 전극을 변조하는 신호와 실질적으로 유사할 수도 있다. 또, 여러 실시형태들에서, 보호 신호는 센서 전극을 변조하는 신호의 진폭보다 더 크거나 또는 더 작은 진폭을 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 보호 신호는 센서 전극을 변조하는 신호와는 상이한 위상을 가질 수도 있다. 전극을 전기적으로 부동시키는 것은 부동에 의해, 제 2 전극이 입력 디바이스 (100) 의 인접한 구동된 센서 전극으로부터 용량성 커플링을 통해서 원하는 보호하는 파형을 수신하는 경우들에서 보호하는 유형으로서 해석될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 위에서 설명된 센서 전극 배열들 중 임의의 센서 전극 배열에서, 센서 전극들 (710) 은 디스플레이 디바이스의 외부 또는 내부에 있는 기판 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 센서 전극들 (710) 은 입력 디바이스 (100) 에서 렌즈의 외부 표면 상에 배치될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 센서 전극들 (710) 은 디스플레이 디바이스의 칼라 필터 유리와 입력 디바이스의 렌즈 사이에 배치된다. 다른 실시형태들에서, 센서 전극들 및/또는 그리드 전극(들) 중 적어도 일부분은 그들이 박막 트랜지스터 기판 (TFT 기판) 과 디스플레이 디바이스 (160) 의 칼라 필터 유리 사이에 있도록, 배치될 수도 있다. 일 실시형태에서, 제 1 복수의 센서 전극들은 TFT 기판과 디스플레이 디바이스 (160) 의 칼라 필터 유리 사이에 배치되며, 제 2 복수의 센서 전극들은 칼라 필터 유리와 입력 디바이스 (100) 의 렌즈 사이에 배치된다. 또한 다른 실시형태들에서, 센서 전극들 (710) 의 모두는 TFT 기판과 디스플레이 디바이스의 칼라 필터 유리 사이에 배치되며, 여기서, 센서 전극들은 위에서 설명한 바와 같이 동일한 기판 상에 또는 상이한 기판들 상에 배치될 수도 있다.
위에서 설명된 센서 전극 배열들 중 임의의 센서 전극에서, 센서 전극들 (710) 은 센서 전극들 (710) 을 송신기 전극 및 수신기 전극으로 분할함으로써 트랜스커패시턴스 감지를 위해 또는 절대 용량성 감지를 위해, 또는 양자의 일부 혼합을 위해 입력 디바이스 (100) 에 의해 동작될 수도 있다. 또, 센서 전극들 (710) 또는 디스플레이 전극들 (예컨대, 소스, 게이트, 또는 기준 (Vcom) 전극들) 중 하나 이상이 차폐 (shielding) 를 수행하는데 사용될 수도 있다.
제 1 복수의 센서 전극들 (720) 과 제 2 복수의 센서 전극들 (730) 사이의 로컬라이즈된 용량성 커플링의 영역들은 용량성 픽셀들을 형성한다. 제 1 복수의 센서 전극들 (720) 과 제 2 복수의 센서 전극들 (730) 사이의 용량성 커플링은 제 1 복수의 센서 전극들 (720) 및 제 2 복수의 센서 전극들 (730) 과 연관된 감지 영역에서의 입력 오브젝트들의 근접 및 모션에 따라서 변한다. 또, 제 1 복수의 센서 전극들 (720) 과 입력 오브젝트 및/또는 제 2 복수의 센서 전극들 (730) 과 입력 오브젝트 사이의 로컬라이즈된 커패시턴스의 영역들이 또한 용량성 픽셀들을 형성한다. 이와 같이, 제 1 복수의 센서 전극들 (720) 및/또는 제 2 복수의 센서 전극들의 절대 커패시턴스는 제 1 복수의 센서 전극들 (720) 및 제 2 복수의 센서 전극들 (730) 과 연관된 감지 영역에서의 입력 오브젝트들의 근접 및 모션에 따라서 변한다.
일부 실시형태들에서, 센서 패턴은 이들 용량성 커플링들을 결정하기 위해 "스캐닝된다". 즉, 일 실시형태에서, 제 1 복수의 센서 전극들 (720) 은 송신기 신호들을 송신하기 위해 예를 들어, 도 2 에서의 센서 모듈 (222) 에 의해 구동된다. 송신기들은 하나의 송신기 전극이 한번에 송신하거나 또는 다수의 송신기 전극들이 동시에 송신하도록 동작될 수도 있다. 다수의 송신기 전극들이 동시에 송신하는 경우, 이들 다수의 송신기 전극들은 동일한 송신기 신호를 송신하고 유효하게 더 큰 송신기 전극을 생성 수도 있거나, 또는 이들 다수의 송신기 전극들은 상이한 송신기 신호들을 송신할 수도 있다. 예를 들어, 다수의 송신기 전극들은 제 2 복수의 센서의 결과 신호들에 대한 그들의 결합된 영향들 (effects) 을 가능하게 하는 하나 이상의 코딩 방식들에 따라서 상이한 송신기 신호들을 송신할 수도 있다.
수신기 센서 전극들은 결과 신호들을 포착하기 위해 단독으로 또는 다수로 동작될 수도 있다. 결과 신호들이 용량성 픽셀들에서 용량성 커플링들의 측정치들을 결정하는데 사용될 수도 있다. 수신 전극들은 또한 신호들을 수신하기 위해, 감소된 개수의 용량성 측정치 입력들로 (예컨대, 멀티플렉서에 의해) 스케일링될 수도 있다.
다른 실시형태들에서, 센서 패턴을 스캐닝하는 것은 하나 이상의 센서 전극들로 결과 신호들을 수신하는 동안 절대 감지 신호들로 제 1 및/또는 제 2 복수의 센서 전극들의 하나 이상의 센서 전극을 구동하는 것을 포함한다. 센서 전극들은 하나의 제 2 전극이 한번에 구동되어 수신되거나 또는 다수의 센서 전극들이 동시에 구동되어 수신되도록, 구동되어 수신될 수도 있다. 결과 신호들이 용량성 픽셀들에서 또는 각각의 센서 전극을 따라서 용량성 커플링들의 측정치들을 결정하는데 사용될 수도 있다.
용량성 픽셀들로부터의 측정치들의 세트는 "용량성 프레임" 을 형성한다. 용량성 프레임은 픽셀들에서의 용량성 커플링들을 나타내는 "용량성 이미지" 및/또는 또는 각각의 센서 전극에 따른 용량성 커플링들을 나타내는 "용량성 프로파일" 을 포함할 수도 있다. 다수의 용량성 프레임들이 감지 영역에의 입력에 관한 정보를 유도하는데 사용되는 다수의 시간 기간들, 및 그들 사이의 차이들에 걸쳐서 포착될 수도 있다. 예를 들어, 연속적인 시간 기간들에 걸쳐서 포착된 연속적인 용량성 프레임들은, 감지 영역에 진입하고, 나가고, 그리고 내에 있는 하나 이상의 입력 오브젝트들의 모션(들)을 추적하는데 사용될 수 있다.
센서 디바이스의 백그라운드 커패시턴스는 감지 영역에서의 어떤 입력 오브젝트와도 연관되지 않은 용량성 프레임이다. 백그라운드 커패시턴스는 환경 및 동작하는 상태들에 따라서 변하며, 여러 방식으로 추정될 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들은 어떤 입력 오브젝트도 감지 영역에 있는 것으로 결정되지 않을 때 "베이스라인 프레임들" 을 취하고, 그들 베이스라인 프레임들을 그들의 백그라운드 커패시턴스들의 추정들로서 이용한다.
용량성 프레임들은 좀더 효율적인 프로세싱을 위해 센서 디바이스의 백그라운드 커패시턴스에 대해 조정될 수 있다. 일부 실시형태들은 "베이스라인화된 용량성 프레임들" 을 발생하기 위해 용량성 픽셀들에서 용량성 커플링들의 측정치들을 "베이스라인화함으로써" 이것을 달성한다. 즉, 일부 실시형태들은 커패시턴스 프레임들을 형성하는 측정치들을 "베이스라인 프레임들" 의 적합한 "베이스라인 값들" 과 비교하고, 그 베이스라인 이미지로부터의 변화들을 결정한다. 이들 베이스라인 이미지들은 또한 프로파일 감지에 대해 위에서 설명된 저 전력 모드들 또는 능동 변조된 활성 펜들에서 사용될 수도 있다.
간섭 및 활성 펜 검출
도 8 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 활성 입력 오브젝트로부터 잡음 (즉, 간섭) 신호 또는 통신 신호를 검출하는 입력 디바이스 (800) 이다. 입력 디바이스 (800) 는 도 3 에서의 입력 디바이스 (300) 와 유사한 구조를 가지며, 사실은, 개개의 입력 디바이스는 도 3 에서 설명된 레퍼런스 전압 변조 뿐만 아니라 간섭 및 활성 입력 오브젝트 검출을 수행가능할 수도 있다. 그러나, 다른 실시형태들에서, 입력 디바이스는 단지 이들 기능들 중 하나만을 수행하도록 구성될 수도 있다. 일 실시형태에서, 활성 오브젝트는 알려진 또는 구성가능한 주파수, 듀티 사이클, 시기를 맞춘 (timed) 인코딩, 등으로, 섀시 그라운드에 대해 능동적으로 변조된다.
입력 디바이스 (800) 에서의 타이밍 제어기 (805) 는 낮은 레퍼런스 전압 레일 (211B) 에 커플링된 중앙 수신기 (810) 를 포함한다. 도 3 에서의 수신기 (325) 와 유사하게, 중앙 수신기 (810) 는 전력 관리 제어기 (230) 에서의 전원들을 통해서 디스플레이/감지 패널 (234) 에서의 디스플레이 및 센서 전극들과 커플링된다. 일 실시형태에서, 전압 레일들 (211) 이 또한 패널 (234) 에 직접 커플링될 수도 있지만, 제어기 (230) 에서의 전원들을 통해서 패널 (234) 에서의 다른 구성요소들에 간접적으로 커플링되기 때문에, 중앙 수신기 (810) 는 디스플레이/감지 패널 (234) 에서의 일부 구성요소들에 직접 커플링될 수도 있다. 어느 경우에나, 모든 전극들 (그리고, 어쩌면 패널 (234) 에서의 다른 구성요소들) 이 중앙 수신기 (810) 와의 공통 전기 노드에 커플링되며, 따라서, 패널 (234) 은 단일 용량성 픽셀로서 기능할 수 있다.
그러나, 중앙 수신기 (810) 는 패널 (234) 에서의 디스플레이 및 센서 전극들의 모두에 커플링될 필요가 없지만 대신 단지 디스플레이 전극들에만 또는 단지 센서 전극들에만 커플링될 수 있다. 그러나, 중앙 수신기 (810) 와 (예컨대, 단일 소스 드라이버에) 커플링되는 전극의 개수를 제한함으로써, 패널 (234) 에서의 감지 영역의 사이즈 (또는, 용량성 픽셀의 감도) 는, 설령 패널 전반에 걸쳐 전극들이 스캐닝되더라도 패널의 작은 부분이 측정되도록, 감소될 수도 있다.
도 3 에 나타낸 실시형태와는 달리, 활성 입력 오브젝트 (예컨대, 무선 송신기를 갖는 스타일러스 또는 펜) 으로부터의 간섭 또는 통신 신호를 검출하기 위해, 입력 디바이스 (800) 는 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조하지 않는다. 대신, 레일들 (211) 은 섀시 그라운드에 대해 변조되지 않은, DC 전압들을 유지할 수도 있다. 그러나, 도 3 에서와 유사하게, 타이밍 제어기 (805) 는 간섭 또는 통신 신호를 검출하기 전에 전력 소스 전압들 VDD 및 VGND 로부터 전압 레일들 (211) 을 전기적으로 단락시킬 수도 있다. 신호들 (330A, 330B) 을 이용하여, 타이밍 제어기 (805) 는 스위치들 (210, 212) 을 개방함으로써 전력 소스 전압들로부터 전압 레일들 (211) 을 단락시킨다. 대안적으로, 레퍼런스 전압 레일들 (211) 은 전력 소스 전압들에 유도성 커플링될 수도 있으며, 이 경우 레일들 (211) 이 이들 전압들로부터 항상 분리된다.
잡음 소스 또는 활성 입력 오브젝트가 패널 (234) 상의 전극들에 근접하면, 잡음 소스에 의해 발생된 간섭 신호 또는 입력 오브젝트에 의해 발생된 디지털 통신 신호는 중앙 수신기 (810) 에 의해 이후 포착되는 결과 신호들을 패널 (234) 에서의 센서 전극들 및 디스플레이 상에 발생시킨다. 결과 신호들을 프로세싱함으로써, 입력 디바이스 (800) 는 간섭 신호를 식별하여 그것을 보상할 수 있다. 간섭 신호들에 대해 보상하기 위해 입력 디바이스 (800) 가 취할 수도 있는 액션들의 일부 비한정적인 예들은 상이한 감지 주파수를 스위칭하는 것, 보고될 입력 오브젝트들의 개수를 제한하는 것, 근접 검출 또는 글러브 검출과 같은 일부 피쳐들을 이용하는 것을 중지하는 것, 터치 로케이션을 검출하기 전에 평균되는 프레임들의 개수를 증가시키는 것, 간섭이 발생할 때 검출되는 임의의 새로운 입력 오브젝트들을 무시하는 것, 입력 오브젝트가 감지 영역을 떠났다고 센서 모듈이 보고하는 것을 방지하는 것, 또는 용량성 프레임 레이트를 변경하는 것을 포함한다.
결과 신호들이 활성 입력 오브젝트에 의해 초래되면, 입력 디바이스 (800) 는 디지털 신호를 디코딩하고 대응하는 액션을 수행할 수 있다. 활성 입력 오브젝트가 무선 송신기를 이용하여 통신 신호를 송신하면, 패널 (234) 상의 디스플레이 및 센서 전극들은 신호를 수신하기 위한 안테나들로서 기능한다. 따라서, 패널 (234) 에서의 전극들 상에서 결과 신호들을 발생시키기 위해 잡음 소스도 활성 입력 오브젝트도 패널 (234) 에 접촉하고 있을 필요가 없다 - 예컨대, 입력 오브젝트가 패널 (234) 위에서 호버링하고 있을 수도 있다.
더욱이, 디스플레이/감지 패널 (234) 은 패널 (234) 에서의 개개의 센서 전극에 각각 커플링될 수도 있는 다수의 로컬 수신기들 (815) 을 포함한다. 용량성 감지를 수행할 때, 로컬 수신기들 (815) 은 입력 오브젝트 접촉하고 있거나 또는 위에서 호버링하는 패널 (234) 에서의 특정의 로케이션을 식별하는데 사용될 수 있는 개개의 센서 전극들로부터 결과 신호들을 측정한다. 일 실시형태에서, 로컬 수신기들 (815) 은 수신기 (810) 와 유사한 기능을 수행할 수도 있다 - 즉, 양쪽의 수신기들 (810, 815) 이 커패시턴스를 측정한다. 일 실시형태에서, 활성 입력 오브젝트로부터 간섭 신호 또는 통신 신호를 검출하기 위해 중앙 수신기 (810) 를 이용하는 대신, 입력 디바이스는 패널 (234) 상의 로컬 수신기들 (815) 에 의해 수신된 모든 결과 신호들을 결합할 수 있다. 그러나, 간섭 신호들 및 통신 신호들을 검출하는 것은 더 많은 전력, 또는 단지 수신기 (810) 를 이용하여 용량성 감지를 수행하는데 요구되는 회로보다 더 복잡하거나 또는 비싼 회로를 필요로 할 수도 있다. 이와 같이, 로컬 수신기들 (815) 이 간섭 또는 통신 신호들을 검출하는데 사용되었으면, 그들은 단지 변조된 신호를 이용하여 용량성 감지를 수행하는데 사용되는 로컬 수신기들 (815) 보다 더 비쌀 수도 있다. 따라서, 비싼 다수의 수신기들 (815) 을 가지는 대신, 입력 디바이스 (800) 는 간섭 및 통신 신호들을 검출하는데 사용될 수 있는 오직 하나의 중앙 수신기 (810) 를 사용할 수도 있다. 중앙 수신기 (810) 는 더 큰 동적 범위, 더 빠른 ADC 를 가질 수도 있으며, 및/또는 로컬 수신기들 (815) 이 중앙 수신기 (810) 보다 더 비싸게 제조되도록 로컬 수신기들 (815) 보다 더 잡음 내성이 있을 수도 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 활성 입력 오브젝트로부터 간섭 및 통신 신호들을 식별할 수 있는 수십 또는 수백, 또는 비싼 로컬 수신기들 (815) 을 가지는 대신, 입력 디바이스 (800) 는 오직 하나 - 즉, 중앙 수신기 (810) 를 갖는다. 로컬 수신기들 (815) 이 간섭 또는 통신 신호들을 검출하는데 사용되지 않을 수도 있기 때문에, 그들은 달리 가능할 수 있는 것들보다 더 비쌀 수 있다.
일 실시형태에서, 간섭 또는 통신 신호들은 디스플레이가 업데이트되는 동안 측정될 수 있다. 즉, 타이밍 제어기는 중앙 수신기 (810) 가 위에서 설명한 바와 같이 신호들을 포착하고 있는 동안 디스플레이/감지 패널 (234) 에서의 픽셀들을 능동적으로 업데이트하고 있는 디스플레이 모듈을 포함할 수도 있다. 비록 전력 관리 제어기 (230) 및 패널 (234) 이 전력 소스 전압들 VDD 및 VGND 로부터 선택적으로 단락되더라도 (또는, 분리되더라도), 바이패스 커패시터 (214) 에 저장된 전하가 전압 레일들 (211) 에 급전하여 디스플레이 업데이팅을 가능하게 하는데 사용될 수 있다. 커패시터 (214) 전반을 가로질러 전하가 임계치까지 하락할 때, 타이밍 제어기 (805) 는 전압 레일들 (211) 및 커패시터를 전력 소스 전압들 VDD 및 VGND 에 다시 접속하거나 또는 아니면 전력 소스 전압들을 레일들 (211) 에 커플링될 (예컨대, 유도성 커플링될) 수도 있다. 더욱이, 중앙 수신기 (810) 는 전압 레일들 (211) 이 전력 소스 전압들 VDD 및 VGND 에 저항 (ohmically) 커플링될 때 간섭 또는 통신 신호들을 측정하는 것을 중지할 수도 있다. 그러나, 커패시터 (214) (예컨대, 15-150 마이크로패럿들) 은, 잡음에 의해 발생되는 간섭 신호 또는 활성 펜 또는 스타일러스에 의해 제공되는 통신 신호를 중앙 수신기 (810) 가 식별가능하게 하기에 충분한 시간 동안, 전력 관리 제어기 (230) 및 패널 (234) 에 급전하기에 충분한 전하를 저장할 수도 있다.
도 9 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 잡음 또는 통신 신호를 식별하기 위해 결과 신호들을 포착하기 위한 중앙 수신기 (810) 의 회로도이다. 중앙 수신기 (810) 는 적분기 (500) 와 유사한 디스플레이 및 센서 전극들로부터 결과 신호들을 포착하기 위한 적분기 (900) 를 포함한다. 적분기 (900) 는 피드백 신호가 측정되고 레일 (211) 중 하나 상에서의 레퍼런스 전압을 제어할 때 피드백 커패시터 (915) 및 옵션적인 저항기 (920) 로 저역 통과 필터로서 구현될 수도 있다. 나타낸 바와 같이, 적분기 (900) 에서의 증폭기의 하나의 입력은 VGND (예컨대, 섀시 그라운드 또는 VDD/2) 에 커플링된다. 일 실시형태에서, 중앙 수신기 (810) 는 잡음 소스 또는 활성 펜과 섀시 그라운드 사이의 최저 임피던스 경로이다. 이와 같이, 잡음 소스에 의해 발생된 간섭 신호들 또는 입력 오브젝트에 의해 발생된 통신 신호에 의해 야기되는 결과 신호들은, 입력 디바이스에서의 다른 구성요소를 통해서 흐르는 것보다는, 중앙 수신기 (810) 를 통해 흐르고, 따라서, 중앙 수신기 (810) 에 의해 측정된다. 달리 말하면, 전력 소스로부터 전압 레일들을 선택적으로 단락시키거나 또는 분리함으로써, 중앙 수신기 (810) 가 잡음 소스 및 활성 입력 오브젝트와 섀시 그라운드 사이의 최저 임피던스 경로가 되며, 이렇게 해서, 잡음 소스 및 활성 입력 오브젝트에 의해 발생된 결과 신호들은 신호들이 측정될 수 있는 중앙 수신기 (810) 및 적분기 (900) 를 통해서 주로 흐른다.
적분기 (900) 는, 그러나, 중앙 수신기 (810) 의 기능을 수행하는데 적합한 회로의 단지 한 유형이다. 일반적으로 말하면, 중앙 수신기 (810) 는 커패시턴스를 측정하는 임의의 아날로그 회로일 수 있다. 예를 들어, 중앙 수신기 (810) 는 축적된 전하 또는 전압을 커패시터 (925) 전반에 걸쳐서 측정하는 회로, 또는 중앙 수신기 (810) 를 통해서 흐르는 전류를 이용하여 커패시턴스를 측정하는 회로를 포함할 수 있다.
도 10 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 용량성 감지를 이용하여 잡음 또는 통신 신호를 식별하기 위한 방법 (1000) 을 예시하는 흐름도이다. 블록 (1005) 에서, 입력 디바이스는 전력 소스로부터 레퍼런스 전압 레일을 분리한다. 예를 들어, 스위치들은 전력 소스로부터 레퍼런스 전압 레일들을 선택적으로 단락시킬 수도 있거나 또는 레일들은 유도성 커플링에 의해 전력 소스로부터 영구적으로 분리될 수도 있다. 일 실시형태에서, 커패시터 (예컨대, 도 8 에 도시된 바이패스 커패시터 (214)) 는, 용량성 감지 신호들이 수신될 때 단락될 수도 있는 레퍼런스 전압 레일들에 의해 급전되는 입력 디바이스에서의 구성요소들에 임시의 전력을 제공하기 위해, 레일들 사이에 접속될 수도 있다. 예를 들어, 전압 레일들이 전원으로부터 분리된 동안 디스플레이 업데이팅 및 용량성 감지가 수행될 수도 있다.
블록 (1010) 에서, 중앙 수신기는 섀시 그라운드에 (그의 전원들을 통해서), 그리고, 디스플레이/감지 패널에서의 하나 이상의 디스플레이 전극 및/또는 센서 전극에 커플링된다. 더욱이, 중앙 수신기는 전극들과 그라운드 사이에 낮은 임피던스 경로를 제공할 수도 있다. 따라서, 잡음 소스가 패널에서의 전극들에 용량성 커플링되거나 또는 활성 입력 디바이스로부터의 통신 신호가 전극들 상에서 수신될 때, 중앙 수신기를 통해서 흐르는 전류 루프가 형성된다.
블록 (1015) 에서, 중앙 수신기는 디스플레이 및 센서 전극들로부터 결과 신호들을 동시에 포착한다. 예를 들어, 디스플레이 전극들, 센서 전극들, 및 중앙 수신기는, 디스플레이 및 센서 전극들 상에서 발생된 결과 신호들의 조합이 수신기를 통해서 흘러서 섀시 그라운드에 도달하도록, 공통 전기 노드에 커플링될 수도 있다.
일 실시형태에서, 중앙 수신기는 디스플레이 및 센서 모듈들이 비활성화될 때 도 6 에서 위에서 인용된 저-전력 상태에 있을 때 결과 신호들을 포착할 수도 있다. 제 1 시간 기간 동안, 입력 디바이스는 간섭 신호 또는 통신 신호를 식별하기 위해 레퍼런스 전압 레일들이 변조되지 않는 동안 결과 신호들을 포착할 수도 있다. 제 2 시간 기간 동안, 입력 디바이스는 레퍼런스 전압 레일들이 도 6 에서 설명한 바와 같이 변조되는 동안 결과 신호들을 포착할 수도 있다. 더욱이, 간섭 신호가 제 1 시간 기간 동안 검출되면, 입력 디바이스는 잡음 소스로부터의 유해한 간섭을 피하기 위하여 제 2 시간 기간 동안 전압 레일들을 변조하는데 사용된 변조된 신호를 변경할 수도 있다. 그러나, 위에서 언급한 바와 같이, 방법 (1000) 은 또한 입력 디바이스가 활성 또는 고-전력 상태에 있을 때 단독으로 또는 디스플레이 업데이팅과 병렬로 수행될 수도 있다.
블록 (1020) 에서, 입력 디바이스는 포착된 결과 신호들에 기초하여 활성 입력 디바이스로부터 간섭 신호 및 통신 신호 중 적어도 하나를 식별한다. 간섭 신호가 식별되면, 입력 디바이스는 예를 들어, 용량성 감지를 수행할 때 간섭 신호의 범위 외부에 있는 변조 신호를 스위칭함으로써 그 신호에 대해 보상할 수도 있다. 통신 신호가 수신되면, 입력 디바이스는 그 신호를 프로세싱하여, 활성 입력 오브젝트에 관한 정보를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 통신 신호는 디스플레이/감지 패널에 대한 입력 오브젝트의 전류 기울기, 입력 오브젝트가 패널에 접촉하는 로케이션에 디스플레이될 특정의 칼라 또는 마킹, 또는 입력 오브젝트 또는 입력 디바이스와 페어링하려고 시도하는 다른 오브젝트 (예컨대, Bluetooth 접속) 을 위한 ID 를 식별할 수도 있다. 다른 예에서, 통신 신호는 저-전력 상태로 스위칭하는 것, 저-전력 상태로부터 웨이크업하는 것, 특정의 애플리케이션을 여는 것, 입력 오브젝트를 이용하여 디스플레이에서 이루어지는 마킹들의 모양을 변경하는 것, 등과 같은 입력 디바이스에서의 특정의 기능에 대응할 수도 있는 입력 오브젝트 상의 버튼이 사용자에 의해 눌려졌다는 것을 입력 디바이스에게 표시한다.
일 실시형태에서, 통신 신호가 수신되면, 입력 디바이스는 다수의 용량성 프레임들에 대해 입력 오브젝트를 검출하는데 사용되는 다수의 검출 프레임들을 증가시킬 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 입력 디바이스는 코오스 탐색 (coarse search) (센서 전극들의 그룹들을 이용한 감지) 를 수행하고, 일단 입력 오브젝트의 위치가 코오스 탐색 동안 검출되면, 뒤이어서 더 미세한 (granular) 탐색 (로컬 수신기들을 개별적으로 이용한 각각의 센서 전극 상에서의 감지) 을 수행함으로써, 감지 영역에서의 입력 오브젝트의 로케이션에 대해 탐색할 수도 있다.
낮은 그라운드 매스 (Ground Mass) 의 영향들을 완화하기
도 11 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 입력 디바이스와 그 환경 사이의 여러 커패시턴스들을 예시한다. 나타낸 바와 같이, 시스템 (1100) 은 용량성 커플링된, 입력 디바이스 (1105), 입력 오브젝트 (1110), 및 접지 (1115) 를 포함한다. 입력 디바이스 (1105) 는 용량성 감지를 수행하기 위한, 위에서 설명된 디스플레이/감지 패널 상의 감지 영역 (1120) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 감지 영역 (1120) 과 입력 오브젝트 (1110) (CT) 사이의 커패시턴스에서의 변화를 측정함으로써, 입력 디바이스 (1105) 는 입력 오브젝트 (1110) 가 감지 영역 (1120) 에 접촉하고 있거나 또는 위에서 호버링하는지 여부를 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 입력 디바이스 (1105) 는 입력 오브젝트 (1110) 가 상호작용하고 있는 감지 영역 (1120) 에서의 특정의 로케이션을 결정할 수도 있다.
용량성 감지를 수행할 때, 그러나, 입력 디바이스 (1105) 에 의해 측정되는 결과 신호들은 또한 CT 외에, 시스템 (1100) 에서의 다른 커패시턴스들에 의해 영향을 받을 수도 있다. 예를 들어, 입력 오브젝트 (1110) 는 CBC 에 의해 표시되는 입력 디바이스 (1105) 의 섀시에 용량성 커플링될 수도 있다. 또, 입력 오브젝트 (1110) 및 입력 디바이스 (1105) 의 섀시 양쪽이 둘다 CIG 및 CBG 로 각각 표현되는 바에 따라, 일반적으로 접지 (1115) 에 용량성 커플링된다. 커패시턴스들 CBC, CBG, 및 CIG 은 본원에서 그라운드 상태들 (1125) 로서 지칭된다. 일반적으로, 입력 디바이스 (1105) 는 디바이스 (1105) 의 환경이 변함에 따라서 변하는 그라운드 상태들 (1125) 에서 커패시턴스들을 제어할 수 없다. 예를 들어, 입력 오브젝트 (1110) 와 섀시 사이의 커패시턴스 CBC 는 사용자가 입력 디바이스 (1105) 를 잡고 있는지 또는 디바이스 (1105) 가 테이블 상에 놓여 있는지 여부에 따라서 변한다. 더욱이, 사용자가 지구 상에 서있거나 또는 항공기 내에 있으면, 입력 오브젝트 (1110) 와 접지 (1115) 사이의 커패시턴스 CIG 가 변한다. 입력 디바이스 (1105) 는 그 환경에서의 입력 디바이스 (1105) 및 입력 오브젝트 (1110) 의 위치를 측정하는 어떤 메커니즘을 갖지 않을 수도 있으며, 따라서, 그라운드 상태들 (1125) 에서의 커패시턴스들이 CT 를 측정하는 입력 디바이스 (1105) 의 능력에 영향을 미치는지를 정확하게 결정할 수 없을 수도 있다.
감지 영역 (1120) 과 입력 오브젝트 (1110) 사이의 커패시턴스 CT 는, 일반적으로 도 11 에 도시된 가장 작은 커패시턴스이기 때문에, 그것이 제한적인 임피던스이기 때문에, 그것은 입력 오브젝트 (1105) 에서 수신되는 신호의 양을 지배한다. 그러나, 그 환경에서의 입력 디바이스 (1105) 또는 입력 오브젝트 (1110) 의 위치가 변함에 따라서 그라운드 상태들 (1125) 에서의 커패시턴스들이 감소하기 때문에, 이들 커패시턴스들은 CT 를 정확하게 모니터링하는 입력 디바이스 (1105) 의 능력을 감소시킬 수도 있다. 예를 들어, CT 와 직렬인 그라운드 상태들 (1125) 에서의 결합된 커패시턴스들이 CT 와 동일한 값 (예컨대, 1-10 pF) 을 가지면, CT 에 기인하는, 입력 디바이스에서 수신된 신호가 반분된다. 예를 들어, 입력 디바이스 (1105) 가 사용자의 무릎 위에 위치되면, 커패시턴스 CBG 는 대략 50 pF 일 수도 있으며, 따라서, 입력 디바이스 (1105) 에 의해 측정된 신호들에 적은 영향을 미칠 수도 있다. 그러나, 입력 디바이스 (1105) 가 접지 (1115) 와 접촉하는 테이블 상에 위치되면, 커패시턴스 CBG 는 대략 5 pF 일 수도 있다. 커패시턴스들 CT 및 CBG 이 이제 동일하기 때문에, CT (즉, 입력 디바이스 (1105) 가 모니터링하려고 시도하고 있는 커패시턴스) 에 기인하는 입력 디바이스 (1105) 에 의해 포착된 결과 신호들에 대한 영향이 대략 반감된다. 그라운드 상태들 (1125) 에서의 커패시턴스가 입력 디바이스 (1105) 에 의해 측정되는 결과 신호들에 대해 상당한 영향을 미치는 배열들은 본원에서 낮은 그라운드 매스 (LGM) 상태들로서 지칭된다.
LGM 상태가 존재하면, 입력 디바이스 (1105) 는 결과 신호들을, 그라운드 상태들 (1125) 의 커패시턴스들이 크다고 가정하는 터치 또는 호버 (hover) 이벤트를 검출하는데 사용되는 임계치들과 비교할 수도 있으며, 이 경우, 입력 디바이스 (1105) 는 터치/호버 이벤트의 낮은 용량성 변화를 검출하는데 실패할 수도 있다. LGM 상태 동안 터치/호버 이벤트들을 정확하게 검출하기 위해서, 입력 디바이스 (1105) 는 LGM 와는 독립적으로 또는 호스트 제어 모드 (예컨대, 배터리가 충전되고 있다) 에 기초하여 임계치들을 더 낮게 조정할 수 있으며; 그러나, 위에서 언급한 바와 같이, LGM 상태를 초래하는, 입력 디바이스 (1105), 입력 오브젝트 (1110), 및 접지 (115) 의 배열들을 검출하는 것은 어렵거나 또는 불가능할 수도 있다. 대신, 본원에서의 실시형태들은 위에서 설명한 바와 같이 레퍼런스 전압 레일들을 변조함으로써 (그라운드 상태들 (1125) 에서의 커패시턴스들을 포함하는) 환경의 전체 커패시턴스를 나타내는 중앙 수신기에서의 결과 신호들을 측정한다. 이 전체 커패시턴스는 감지 영역 (1120) 에서의 개개의 센서 전극들에 접속된 로컬 수신기들에 이루어진 측정치들에 서로 연관된다. 일 실시형태에서, 로컬 수신기들에 의해 포착되는 결과 신호들은 중앙 수신기에 의해 포착된 결과 신호들을 이용하여 정규화되며, 그렇게 함으로써, 로컬 커패시턴스 측정치들에 대한 그라운드 상태들 (1125) 에서의 커패시턴스들의 영향을 상쇄시킨다 (또는, 완화한다). 다른 실시형태에서, 임계치들은 로컬 수신기 측정치들과 결합된 중앙 수신기 측정치에 기초하여 추정된 LGM 을 활용하기 위해 조정된다.
도 12 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 용량성 감지를 수행하기 위한 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 입력 디바이스 (1200) 이다. 도 3 및 도 4 에 도시된 입력 디바이스들과 유사하게, 입력 디바이스 (1200) 는 레퍼런스 전압 변조기 (226) 를 이용하여 용량성 감지를 수행하기 위해 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조한다. 일 실시형태에서, 타이밍 제어기 (220) 는 레퍼런스 전압 레일들 (211) 이 전원 전압들 VDD 및 VGND 로부터 단락되도록 스위치들 (210, 212) 을 개방한다. 위에서 언급한 바와 같이, 전원들 전압들을 단락시키는 것은 변조 신호 (228) 가 전력을 위한 VDD 및 VGND 에 또한 의존하는 (미도시된) 입력 디바이스 (1200) 에서의 다른 구성요소들에 악영향을 미치는 것을 방지할 수도 있다.
레퍼런스 전압 변조기 (226) 는 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조함으로써 발생된 결과 신호들을 포착하는 중앙 수신기 (1205) 를 포함한다. 즉, 변조 신호 (228) 가 활성인 동안, 중앙 수신기 (1205) 는 패널 (234) 에서의 디스플레이 전극 및/또는 센서 전극 (240, 242) 으로부터 결과 신호들을 측정한다. 일반적으로, 중앙 수신기 (1205) 가 레퍼런스 전압 레일들 (211) 에 커플링되기 때문에, 수신기 (1205) 는 전압 레일들 (211) 에 (직접적으로 또는 간접적으로) 전기적으로 커플링되는 패널 (234) 에서의 임의의 구성요소들로부터 결과 신호들을 포착할 수도 있다. 도 11 을 참조하면, 일 실시형태에서, 중앙 수신기 (1205) 에 의해 측정되는 결과 신호들은 커패시턴스 CT 뿐만 아니라, 그라운드 상태들 (1125) 에서의 커패시턴스들 - 즉, CBC, CIG, 및 CBG 에 의해 영향을 받는다. 더욱이, 중앙 수신기 (1205) 가 레퍼런스 전압 레일 (211B) 에 커플링된 것으로 도시되지만, 다른 실시형태들에서, 수신기 (1205) 는 상부 전압 레일 (211A) 또는 다른 전원들 (335) 에 커플링될 수도 있다. 게다가, 중앙 수신기 (1205) 는 제어기 (220) 상에 로케이트될 필요가 없지만, 전력 관리 제어기 (230) 와 동일한 집적회로 상에 또는 별개의 집적회로 상에 배치될 수 있다.
입력 디바이스 (1200) 는 또한 디스플레이/감지 패널 (234) 에 로케이트된 로컬 수신기들 (1210) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 로컬 수신기들 (1210) 의 각각은 패널 (234) 에 대응하는 로컬 커패시턴스 값을 측정하기 위해 단지 센서 전극들 중 하나에만 커플링된다. 즉, 디스플레이/감지 패널 (234) 의 전체 커패시턴스에 의해 영향을 받는 중앙 수신기 (1205) 에 의해 포착되는 결과 신호들과는 달리, 로컬 수신기들 (1210) 에 의해 측정되는 결과 신호들은 패널 (234) 의 서브-부분에 대한 로컬 커패시턴스 값에 의해 영향을 받는다. 패널 (234) 의 서브-부분의 형태 및 사이즈는 로컬 수신기 (1210) 에 커플링된 센서 전극 (242) 의 형태 및 사이즈에 직접 의존할 수도 있다. 일 실시형태에서, 로컬 수신기 (1210) 는 다수의 센서 전극들 (242) 에 커플링될 수도 있다. 여하튼, 로컬 수신기들 (1210) 은 중앙 수신기 (1205) 와 유사하게 패널 (234) 에 대한 전체 커패시턴스 값을 측정하기 보다는, 단지 패널 (234) 에 의해 정의된 감지 영역의 부분에 대한 커패시턴스 값을 측정한다.
입력 디바이스 (1200) 가 로컬 수신기들 (1210) 에서의 결과 신호들을 측정할 때와는 상이한 (비-중첩하는) 시간 기간에서 중앙 수신기 (1205) 에서의 결과 신호들을 측정할 수도 있지만, 일 실시형태에서, 중앙 및 로컬 수신기들 (1205, 1210) 은 결과 신호들을 병렬로 측정한다 (예컨대, 동일한 로컬 수신기 (1205) 상에서, 그리고 중앙 수신기 (1210) 상에서 모두 동시에 측정한다). 달리 말하면, 변조 신호 (228) 를 이용하여 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 변조할 때, 중앙 수신기 (1205) 및 로컬 수신기들 (1210) 양쪽은 결과 신호들을 포착할 수 있다. 중앙 수신기 (1205) 에 의해 측정되는 결과 신호들은 모든 센서 전극들 (242) (뿐만 아니라, 디스플레이 전극들 (240) 과 같은 패널 (234) 에서의 다른 구성요소들) 에 의해 발생된 결과 신호들을 포함할 것이며, 한편 로컬 수신기 (1210) 의 각각에 의해 포착되는 결과 신호들은 센서 전극들 (242) 및/또는 그들의 임계치들 중 오직 하나, 또는 서브세트 상에서 발생된다. 또한, 사용자 입력들 및 LGM 상태들이 이들 측정치들에 대해 느리게 변한다고 가정될 수도 있다. 이와 같이, 심지어 중첩하는 시간들에서 이루어진 측정치들은 LGM 상태들을 추정하기 위해 결합될 수도 있다.
중앙 및 로컬 수신기들 (1205, 1210) 에 의해 측정된 결과 신호들이 상이하더라도, 측정 값들은 도 11 에 도시된 그라운드 상태들 (1125) 에서의 커패시턴스들에 의해 동등하게 영향을 받는다. 즉, 전체 커패시턴스를 측정할 때 그리고 로컬 커패시턴스들을 측정할 때 입력 오브젝트 (1110) 및 접지 (1115) 에 대한 입력 디바이스 (1105) 의 배열에서의 어떤 변화들도 없다고 가정하면, 이들 측정치들에 대한 그라운드 상태들 (1125) 은 본질적으로 동일하다. 이 관계에 기초하여, 도 12 에서의 입력 디바이스 (1200) 는, 로컬 수신기들 (1210) 상에서 수신된 결과 신호들을 정규화하여 로컬 커패시턴스 측정치들에 관한 그라운드 상태들의 영향을 완화하거나 또는 제거하기 위해, 중앙 수신기 (1205) 에서 수신된 결과 신호들에 의해 표시된 전체 커패시턴스를 이용할 수 있다.
도 13 은 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, LGM 상태의 영향들을 완화시키는 방법 (1300) 에 대한 플로우 차트이다. 블록 (1305) 에서, 타이밍 제어기는, 선택적으로 단락시키거나 또는 유도성 커플링과 같은 간접 커플링 기법을 이용함으로써 DC 전력 소스 (즉, 전원 전압들 VDD 및 VGND) 로부터 레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 분리한다. 도 12 를 참조하면, 타이밍 제어기 (220) 는 스위치들 (210, 212) 을 비활성화하여 DC 전원으로부터 레퍼런스 전압 레일들 (211) 을 단락시키기 위해 게이트 전압들을 이용한다.
블록 (1310) 에서, 레퍼런스 전압 변조기는 레퍼런스 전압 레일들 중 적어도 하나를 변조하는 신호를 발생시킨다. 일 실시형태에서, 변조는 섀시 그라운드 (예컨대, VGND) 에 대해 수행된다. 따라서, 레퍼런스 전압 레일들에 접속되지 않은 입력 디바이스에서의 구성요소들의 관점으로, 변조된 레퍼런스 전압 레일에 접속된 구성 요소들이 변조하고 있다. 그러나, 레퍼런스 전압 레일에 접속된 구성요소들의 관점으로, 입력 디바이스에서의 다른 구성요소들 뿐만 아니라, 입력 오브젝트가 변조하고 있는 것으로 보인다.
블록 (1315) 에서, 중앙 수신기는 복수의 센서 전극들로부터 결과 신호들을 포착한다. 센서 전극들이 디스플레이/감지 패널에 대한 감지 영역을 설정할 수도 있기 때문에, 센서 전극들로부터 결과 신호들을 포착함으로써, 중앙 수신기는 블록 (1320) 에서, 결과 신호들로부터 패널에 대한 일반 용량성 측정치를 유도할 수 있다. 일 실시형태에서, 일반 용량성 측정치는 결과 신호들에 의해 초래되는 입력 디바이스에서의 전류일 수도 있다. 대안적으로, 일반 용량성 측정치는 중앙 수신기에서의 ADC 를 이용하여 결과 신호들로부터 유도된 디지털 신호일 수도 있다. 일 실시형태에서, 일반 용량성 측정치는 디스플레이/감지 패널에서의 모든 센서 전극들 상에서 발생된 결과 신호들에 의해 초래되며, 패널의 전체 커패시턴스를 나타낸다. 더욱이, 중앙 수신기는 패널에서의 디스플레이 전극들 및 다른 회로로부터 결과 신호들을 포착하여, 일반 용량성 측정치를 유도할 수도 있다. 도 14 는 일반 용량성 측정치가 중앙 수신기에 의해 측정될 수 있는 예시적인 시스템을 예시한다.
도 14 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, 입력 디바이스 (1105) 와 환경 (1405) 사이의 여러 커패시턴스들을 예시한다. 일 실시형태에서, 환경 (1405) 은 입력 디바이스 (1105) 에 근접한 둘러싸는 영역을 포함한다. 예를 들어, 환경 (1405) 은 입력 디바이스 (1105) 가 접촉하는 오브젝트들, 예컨대, 디바이스 (1105) 가 안착하고 있는 테이블 또는 디바이스 (1105) 를 잡고 있는 사용자의 손 뿐만 아니라, 입력 오브젝트 (1110) 와 같은, 입력 디바이스 (1105) 에 용량성 커플링되지만 디바이스 (1105) 에 접촉하지 않을 수도 있는 오브젝트들, 예컨대, 손가락 또는 스타일러스를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 환경 (1405) 은 접지를 포함할 수도 있다.
도 14 에 나타낸 바와 같이, 입력 디바이스 (1105) 에서의 상이한 구성요소들은 환경 (1405) 에서의 오브젝트들에 용량성 커플링된다. 예를 들어, 환경은 후면 플레이트 섀시 (1410) (예컨대, C1) 및 디스플레이/감지 패널 (234) (C2) 에 용량성 커플링된다. 이들 커패시턴스들의 값은 환경에서의 입력 디바이스 (1105) 의 로케이션 뿐만 아니라 환경의 상태들 (예컨대, 습도) 에 따라서 변할 수도 있다. 예를 들어, C1 및 C2 의 값들은 사용자에 의해 소지되고 있을 때에 대비하여 입력 디바이스 (1105) 가 테이블 상에 안착하고 있을 때 변할 수도 있다. 커패시턴스들 C1 및 C2 은 입력 디바이스 (1105) 의 그라운딩 상태들 (grounding conditions) 을 적어도 부분적으로 정의할 수도 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 이들 커패시턴스들이 입력 오브젝트 (1110) 와 전류 컨베이어 (1420) 사이의 커패시턴스 CT 와 유사한 값들을 가지면, LGM 상태가 발생할 수 있다.
환경 (1405) 과 입력 오브젝트 (1110) 사이의 커패시턴스 C3 는 또한 입력 디바이스 (1105) 의 그라운드 상태들에 영향을 미칠 수 있다. 커패시턴스 C3 는 접지에 대한 입력 오브젝트들 로케이션에 따라서 변할 수도 있다. 예를 들어, C3 의 값은 (입력 오브젝트 (1110) 를 잡고 있는) 사용자가 지구 상에 직접 서 있는 대신, 절연 표면 상에 서 있을 때 더 작을 수도 있다. 커패시턴스들 C1 및 C2 과 유사하게, 입력 오브젝트 (1110) 및 환경 (1405) 에서의 오브젝트들의 상대적인 로케이션들은 커패시턴스 C3 를 변경시켜 CT 를 측정하는 입력 디바이스 (1105) 의 능력에 부정적인 영향을 미칠 수도 있는 LGM 상태를 야기할 수 있다.
도 14 는 또한 (섀시 그라운드에 커플링될 수도 있는) 후면 플레이트 섀시 (1410) 와 입력 디바이스 (1105) 에 대한 그라운드 상태의 일부일 수도 있는 입력 오브젝트 사이의 커패시턴스 CHC 를 포함한다. 예를 들어, 입력 디바이스 (1105) 가 랩탑이고 입력 오브젝트 (1110) 가 사용자이면, 커패시턴스 CHC 는 입력 디바이스 (1105) 가 사용자의 무릎 상에 또는 테이블 상에 안착하고 있는지 여부에 따라서 변할 수도 있다. 더욱이, 도 14 는 입력 오브젝트 (1110) 와 디스플레이/감지 패널 (234) 사이의 커플링 커패시턴스 CP 를 포함한다. 전류 컨베이어 (1420) (및 컨베이어 (1420) 에 커플링된 대응하는 센서 전극) 에 용량성 커플링되는 것에 더해서, 입력 오브젝트 (1110) 는 디스플레이 전극들, 다른 센서 전극들, 소스 드라이버들, 게이트 라인 선택 로직 등과 같은, 패널 (234) 에서의 다른 구성요소들에 커플링될 수도 있다. 일 실시형태에서, 커패시턴스 CP 는 입력 오브젝트 (1110) 와 패널 (234) 에서의 여러 구성요소들 사이의 전체 커패시턴스를 나타낸다.
중앙 수신기 (1205) 는 이 실시형태에서, 디스플레이/감지 패널 (234) 에서의 디스플레이 전극 및/또는 센서 전극 (뿐만 아니라 다른 회로) 로부터 결과 신호들을 포착하는 적분기로서 예시된다. 포착된 신호들은 도 14 에서의 여러 커패시턴스들에 의해 영향을 받으며, 그 결과, 레퍼런스 전압 레일들을 변조할 때 포착된 신호들을 프로세싱함으로써, 중앙 수신기는 도 13 의 블록 (1320) 에서 설명한 일반 용량성 감지 측정치를 유도할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 중앙 수신기 (1205) 는 포착된 신호들을 프로세싱하여 일반 용량성 감지 측정치를 유도하기 위해, 복조기, 필터, 버퍼, 및/또는 ADC 를 포함할 수도 있다. 전류 컨베이어 (1420) 및 중앙 수신기 적분기 (1205) 가 앞에서 설명한 적분기 (500) 및 적분기 (900) 와 유사한 목적으로 기능한다는 점에 유의한다. 또한, 1205 가 커패시턴스 CFB 를 통합하기 위한 리셋 스위치로 도시되지만, 그것은 마치 적분기들 (500, 900) 이 이산 시간 감지를 위해 리셋 스위치를 통합할 수도 있는 것처럼, 연속적인 시간 감지를 위해 저항기 (520) 와 같은 저역 통과 필터 저항을 대신 통합할 수도 있다. 또한, 전류 컨베이어 (1420) 가 또한 적분기 (1205) 의 전압 기준으로의 용량성 감지 전류의 레벨 시프팅을 수행하여 적분기 (1205) 의 효과적인 동적 범위를 증가시키는데 사용될 수도 있다는 점에 유의한다. 유사한 전류 컨베이어가 또한 동일한 기능들을 수행하기 위해 적분기들 (500, 900) 에 포함될 수도 있다. 대안적으로, 적분기 (1205) 의 동적 범위가 충분한 경우, 전류 컨베이어 (1420) 는 불필요할 수도 있다. (예컨대, 분리된 로컬 수신기 서플라이들 (supplies) 을 통한) 디스플레이/감지 패널 (234) 및 입력 오브젝트로부터의 전류들은 적분기 (1205) 로, 그의 기준 VREF 가 변조되는 동안, 직접 라우팅될 수도 있다.
결과 신호들을 포착할 때 적분기 (1205) 의 출력 전압 (VOUT) 은 다음과 같이 표현될 수도 있다:
Figure 112020139366363-pat00001
(1)
커패시턴스 CB 는 백그라운드 커패시턴스를 나타내며, 여기서, CT = CF + CB 이다. 전력 변조 서플라이 (VMOD) 를 통한 디스플레이/감지 패널 (234) 로부터 후면 플레이트 섀시 (1410) 로의 전류는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112020139366363-pat00002
(2)
도 13 으로 되돌아가서, 블록 (1325) 에서, 입력 디바이스는 센서 전극들의 각각으로부터 로컬 용량성 감지 측정치를 결정한다. 즉, 중앙 수신기와 유사하게 다수의 전극들 (예컨대, 센서 전극들의 그룹 또는 디스플레이 및 센서 전극들 양쪽) 로부터 결과 신호들을 포착하는 대신, 입력 디바이스는 각각의 로컬 수신기를 이용하여, 하나의 센서 전극으로부터 결과 신호들을 포착할 수도 있다. 결과 신호들을 프로세싱함으로써, 로컬 수신기들은 로컬 수신기가 커플링되는 센서 전극을 포함하는 감지 영역의 일부에 대한 로컬라이즈된 커패시턴스 값을 나타내는 로컬 용량성 감지 측정치를 각각 결정할 수 있다. 따라서, 중앙 수신기에 의해 유도되는 일반 용량성 감지 측정치와는 달리, 로컬 용량성 감지 측정치들은 디스플레이/감지 패널에서의 감지 영역의 서브-부분에 대한 커패시턴스를 나타낼 수도 있다. 그러나, 일반 커패시턴스 측정치와 로컬 커패시턴스 측정치 사이의 이 차이에도 불구하고, 이들 측정치들 양쪽은 입력 디바이스의 그라운드 상태들에 의해 동등하게 영향을 받을 수도 있다. 즉, 도 14 를 참조하면, 커패시턴스들 C1, C2, C3, CHC 및 CP 은 로컬 및 일반 커패시턴스 측정치들에 관해 동일한 영향을 미칠 수도 있다. 따라서, 커패시턴스들 C1, C2, C3, CHC 및 CP 의 값들이 변하면, 로컬 및 일반 커패시턴스 측정치들은 대응하는 방식으로 변한다.
일 실시형태에서, 로컬 수신기들은 결과 신호들을 포착하는 중앙 수신기와 병렬로 결과 신호들을 포착할 수도 있다. 달리 말하면, 입력 디바이스가 레퍼런스 전압 레일을 변조하는 동안, 로컬 및 중앙 수신기들 양자가 결과 신호들을 측정한다. 더욱이, 로컬 및 중앙 수신기들은 또한 로컬 및 일반 용량성 감지 측정치들을 유도하기 위해 결과 신호들을 병렬로 프로세싱할 수도 있으며, 그러나 이것은 요건은 아니다. 결과 신호들을 로컬 및 일반 수신기들 상에서 동시에 포착하는 하나의 이점은 그라운드 상태들이 동일하다 (예컨대, 동시에 측정된다) 점이다. 결과 신호들이 상이한 시간들에서 포착되었으면, 그의 환경에서의 입력 디바이스의 로케이션이 변경될 수도 있으며, 이에 의해 그라운드 상태들을 변경시킬 수도 있다. 아래에서 설명하는 바와 같이, 그라운드 상태들이 일반 및 로컬 수신기들 양쪽에서 결과 신호들을 포착할 때 동일하면, 신호들을 상관시킴으로써, 입력 디바이스는 로컬 용량성 측정치들로부터 그라운드 상태들의 영향을 제거할 수 있다. 그러나, 심지어 로컬 및 중앙 수신기들이 결과 신호들을 병렬로 포착하지 않더라도, 로컬 수신기 및 중앙 수신기가 결과 신호들을 측정할 때 사이의 그라운드 상태들에서의 (용량성 측정치들이 취해진 레이트에 대한) 임의의 느린 변하는 변화는 작을 수도 있으며, 따라서, 여전히 입력 디바이스가 신호들을 상관시켜, 그라운드 상태들의 영향들을 완화하거나 또는 제거하도록 허용한다.
도 14 에서의 회로도를 예로서 이용하여, 전류 컨베이어 (1420) 에서 CT 를 통해 터치를 검출하기 위해 측정되는 전류는 다음과 같이 나타낼 수도 있다:
Figure 112020139366363-pat00003
(3)
디스플레이/감지 패널 (234) 과 후면 플레이트 섀시 (1410) 사이의 방정식 2 에서의 전류 I1 는 방정식 3 에서의 전류 I2 와 강하게 상관된다. 예를 들어, 이들 전류들의 각각은 커패시턴스들 CHP 및 C1 에 의존한다. 환경 (1405) 에서의 입력 디바이스 (1105) 의 배열이 변함에 따라, 커패시턴스들 CHP 및 C1 은 LGM 상태를 초래할 수도 있다.
도 13 으로 되돌아가서, 블록 (1330) 에서, 입력 디바이스는 그라운드 상태들이 로컬 수신기들에 의해 포착된 결과 신호들에 미치는 영향을 중앙 수신기에 의해 포착된 결과 신호들을 이용하여 완화시킨다. 일 실시형태에서, 중앙 수신기에 의해 측정된 결과 신호들 (또는, 그로부터 유도된 일반 용량성 측정치) 이 로컬 수신기에 의해 포착된 결과 신호들 (또는, 그로부터 유도된 로컬 용량성 측정치) 를 정규화하는데 사용된다. 예를 들어, 방정식 3 에서의 전류 I2 (예컨대, 로컬 용량성 감지 측정치) 는 방정식 2 에서의 전류 I1 (예컨대, 일반 용량성 감지 측정치) 에 의해 나눔으로써 정규화될 수 있다.
Figure 112020139366363-pat00004
(4)
방정식 4 에 나타낸 정규화된 전류는 커패시턴스들 CHC 및 C1 에 강하게 상관되지 않는 정규화된 전류를 초래하는 전류들 I1 및 I2 에서의 의존성들에 비해, 그라운드 상태들을 형성하는 커패시턴스들에 대해 더 작은 의존성을 갖는다. 달리 말하면, 커패시턴스들 CHC 및 C1 의 값들에서의 변화들은 비-정규화된 전류들 I1 및 I2 에서의 변화들과 비교할 때 정규화된 전류에 대해 작은 변화들 (또는, 어떤 변화 없음) 을 초래할 수도 있다.
도 15 는 본원에서 설명되는 일 실시형태에 따른, LGM 상태의 영향들을 완화시키는 결과들을 예시하는 차트 (1500) 이다. 구체적으로 설명하면, 상부 플롯 (1505) 은 중앙 수신기에 의해 포착된 결과 신호들을 이용하여 정규화되어진 정정된 로컬 수신기 신호를 예시하며, 한편 하부 플롯 (1510) 은 미정정된 신호를 예시한다. 나타낸 바와 같이, 상부 플롯 (1505) 은 하부 플롯 (1510) 보다, 입력 오브젝트 (1110) 와 후면 플레이트 섀시 (1410) 사이의 용량성 커플링 (즉, CHC) 및 후면 플레이트 섀시 (1410) 와 환경 (1405) 사이의 용량성 커플링 (즉, C1) 에서의 변화들에 덜 민감하다. 따라서, 그라운드 상태 커패시턴스들 CHC 및 C1 의 값들에서의 변화들은, 플롯 (1510) 에서의 미-정규화된 용량성 감지 신호들보다, 플롯 (1505) 에서의 정규화된 용량성 감지 신호들에 대해 더 적은 영향을 미친다.
로컬 용량성 감지 측정치를 일반 용량성 감지 측정치를 이용하여 정규화하는 다른 이점은 정규화된 신호들이 VMOD 에 의존하지 않는다는 점이다. 따라서, 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는데 사용되는 전압에 커플링되는 임의의 잡음이 상쇄된다. 심지어 또한, 로컬 및 일반 용량성 측정치들을 정규화하는 것은 또한 그라운드 상태들을 초래하는 오브젝트들에 의해 도입되는 잡음을 완화시킬 수도 있다. 예를 들어, 도 14 를 참조하면, 커플링 커패시턴스 C1, C2, C3, CHC 및 CP 를 통해서 입력 디바이스 (1105) 에 도입되는 임의의 잡음이 로컬 및 중앙 수신기들에 의해 포착되는 결과 신호들을 상관함으로써 상쇄될 수도 있다. 따라서, 입력 디바이스를 외부 오브젝트들에 커플링하는 그라운드 상태 커패시턴스들에 의해 도입되는 임의의 잡음 신호가 제거될 수 있다.
예시적인 구현예들의 제 1 그룹은 다음과 같이 설명될 수도 있다:
제 1 예에서, 입력 디바이스는,
복수의 센서 전극들; 및
프로세싱 시스템을 포함하며, 상기 프로세싱 시스템은
용량성 감지를 위해 복수의 센서 전극들을 동작하도록 구성된 센서 모듈,
프로세싱 시스템의 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기, 및
레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 동안 입력 오브젝트를 검출하기 위해 센서 전극들로부터 결과 신호들을 동시에 포착하도록 구성된 수신기를 포함한다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 2 예에서, 각각의 센서 전극은 디스플레이 디바이스의 적어도 하나의 공통 전극을 포함한다.
예 2 의 입력 디바이스의 제 3 예에서, 복수의 센서 전극들은 동일한 층 상의 센서 전극들의 매트릭스로서 배치된다.
예 3 의 입력 디바이스의 제 4 예에서, 적어도 하나의 그리드 전극은 동일한 층에서의 센서 전극들 중 적어도 2개 사이에 배치된다.
예 2 의 입력 디바이스의 제 5 예에서, 입력 디바이스는 복수의 수신기 전극들을 더 포함하며, 여기서, 복수의 센서 전극들은 복수의 송신기 전극들을 포함한다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 6 예에서, 입력 디바이스는 디스플레이를 더 포함하며, 여기서, 센서 전극들은 디스플레이 외부에 있다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 7 예에서, 센서 모듈은 집적회로 내에 배치되며, 여기서 레퍼런스 전압 변조기의 적어도 일부분은 집적회로 외부에 있다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 8 예에서, 프로세싱 시스템은 디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 더 포함하며, 여기서, 디스플레이 모듈은 제 1 집적회로 내에 배치되고 센서 모듈의 적어도 일부분은 제 2 집적회로 내에 배치되며, 레퍼런스 전압 변조기의 적어도 일부분은 제 1 및 제 2 집적회로들 외부에 배치된다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 9 예에서, 프로세싱 시스템은 디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 더 포함하며, 여기서, 디스플레이 모듈은 제 1 집적회로 내에 배치되며 센서 모듈 및 레퍼런스 전압 변조기의 적어도 일부분은 제 2 집적회로 내에 배치된다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 10 예에서, 프로세싱 시스템은 디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 더 포함하며, 여기서, 디스플레이 모듈은 집적회로 내에 배치되며 레퍼런스 전압 변조기의 적어도 일부분은 집적회로 외부에 있다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 11 예에서, 프로세싱 시스템은,
디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성되며, 타이밍 제어기로서 구성되며 제 1 집적회로 내에 배치되는 디스플레이 모듈; 및
디스플레이 모듈로부터 수신된 신호들에 기초하여 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 소스 드라이버를 더 포함하며, 여기서, 소스 드라이버 및 센서 모듈은 제 2 집적회로 내에 배치되며, 레퍼런스 전압 변조기의 적어도 일부분은 제 1 및 제 2 집적회로들 외부에 배치된다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 12 예에서, 레퍼런스 전압 변조기 및 수신기는 동일한 집적회로에 배치되며, 여기서, 수신기는 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 13 예에서, 레퍼런스 전압 변조기는 레퍼런스 전압 레일들을 변조하기 위한 변조 신호를 발생시키는 송신기를 포함한다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 14 예에서, 프로세싱 시스템은 레퍼런스 전압 레일들을 이용하여 디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 더 포함하며, 여기서, 픽셀들을 업데이트할 때, 레퍼런스 전압 레일들은 변조되지 않은 DC 전압들에서 유지된다.
예 14 의 입력 디바이스의 제 15 예에서, 입력 디바이스는,
레퍼런스 전압 레일들을 이용하여 복수의 전력 레일들을 제공하도록 구성된 전력 관리 제어기를 더 포함하며, 여기서, 전력 관리 제어기는 레퍼런스 전압이 레퍼런스 전압 레일들을 변조할 때 저-전력 상태에, 그리고 디스플레이 모듈이 픽셀들을 업데이트할 때 활성 상태에 있다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 16 예에서, 입력 디바이스는 복수의 디스플레이 전극들을 더 포함하며, 여기서, 수신기는 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 동안 용량성 감지를 수행하기 위한 디스플레이 전극들 및 감지 전극들 양쪽으로부터 결과 신호들을 동시에 포착하도록 구성된다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 17 예에서, 입력 디바이스는 디스플레이 스크린 및 백라이트를 포함하는 디스플레이 패널을 더 포함하며, 여기서, 레퍼런스 전압 변조기는 백라이트 및 디스플레이 패널이 턴오프될 때 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된다.
예 1 의 입력 디바이스의 제 18 예에서, 전압 레일들을 변조하기 전에, 프로세싱 시스템은 적어도 하나의 DC 전원으로부터 레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 단락시키도록 구성된다.
예 18 의 입력 디바이스의 제 19 예에서, 입력 디바이스는,
디스플레이 소스;
디스플레이 패널; 및
레퍼런스 전압 변조기와 동일한 집적회로 상에 배치되는 고속 데이터 인터페이스를 더 포함하며, 상기 데이터 인터페이스는 디스플레이 스크린을 업데이트하기 위한 디스플레이 데이터를 수신하기 위해 디스플레이 소스와 통신하도록 구성되며, 고속 데이터 인터페이스는 레퍼런스 전압 레일들이 DC 전원으로부터 전기적으로 단락될 때 DC 전원에 커플링된 상태로 유지하는 전력 전압 레일들을 포함하는 변조되지 않은 전압 도메인의 부분이다.
제 20 예에서, 프로세싱 시스템은,
구동 용량성 감지를 위해 복수의 센서 전극들을 구동하도록 구성된 센서 모듈;
프로세싱 시스템의 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기로서, 전압 레일들을 변조하기 전에, 프로세싱 시스템은 적어도 하나의 DC 전원으로부터 레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 단락시키도록 구성되는, 상기 레퍼런스 전압 변조기; 및
전압 레일들을 변조하는 동안 입력 오브젝트를 검출하기 위해 센서 전극들을 이용하여 결과 신호들을 포착하도록 구성된 수신기를 포함한다.
제 21 예에서, 제 20 예의 프로세싱 시스템은,
레퍼런스 전압 레일들을 이용하여 디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 더 포함하며, 여기서, 픽셀들을 업데이트할 때, 레퍼런스 전압 레일들은 변조되지 않은 DC 전압들에서 유지된다.
제 22 예에서, 제 21 예의 프로세싱 시스템, 디스플레이 모듈은 픽셀들을 업데이트하기 위한 복수의 디스플레이 전극들에 커플링하도록 구성되며, 여기서 수신기는 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 동안 용량성 감지를 수행하기 위한 디스플레이 전극들 및 감지 전극들 양쪽으로부터 결과 신호들을 동시에 포착하도록 구성된다.
제 23 예에서, 제 20 예의 프로세싱 시스템은,
디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 더 포함하며, 여기서, 디스플레이 모듈은 센서 모듈의 적어도 일부분을 따라서 집적회로 상에 배치된다.
제 24 예에서, 제 20 예의 프로세싱 시스템은,
디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 더 포함하며, 여기서, 디스플레이 모듈은 제 1 집적회로 내에 배치되며 센서 모듈 및 레퍼런스 전압 변조기의 적어도 일부분은 제 2 집적회로 내에 배치된다.
제 25 예에서, 제 20 예의 프로세싱 시스템은,
디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 더 포함하며, 여기서, 디스플레이 모듈은 제 1 집적회로 내에 배치되며 및 센서 모듈의 적어도 일부분은 제 2 집적회로 내에 배치되며, 레퍼런스 전압 변조기의 적어도 일부분은 제 1 및 제 2 집적회로들 외부에 배치된다.
제 26 예에서, 제 20 예의 프로세싱 시스템은,
디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 더 포함하며, 여기서, 디스플레이 모듈은 집적회로 내에 배치되며, 레퍼런스 전압 변조기의 적어도 일부분은 집적회로 외부에 있다.
제 27 예에서, 제 20 예의 프로세싱 시스템은,
디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성되며, 타이밍 제어기로서 구성되며 제 1 집적회로 내에 배치되는 디스플레이 모듈; 및
디스플레이 모듈로부터 수신된 신호들에 기초하여 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 소스 드라이버를 더 포함하며, 여기서, 소스 드라이버 및 센서 모듈은 제 2 집적회로 내에 배치되며, 레퍼런스 전압 변조기의 적어도 일부분은 제 1 및 제 2 집적회로들 외부에 배치된다.
제 28 예에서, 제 20 예의 프로세싱 시스템에서, 전압 레일들을 변조하기 전에, 프로세싱 시스템은 적어도 하나의 DC 전원으로부터 레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 단락시키도록 구성된다.
제 29 예에서, 입력 디바이스는, 복수의 센서 전극들; 및 프로세싱 시스템을 포함하며,
각각의 센서 전극은 디스플레이 디바이스의 적어도 하나의 공통 전극을 포함하며, 센서 전극들은 매트릭스 어레이에서 공통 평면 상에 배치되며,
상기 프로세싱 시스템은,
용량성 감지를 위해 복수의 센서 전극들을 동작하도록 구성된 센서 모듈,
프로세싱 시스템의 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기, 및
전압 레일들을 변조하는 동안 입력 오브젝트를 검출하기 위해 센서 전극들을 이용하여 결과 신호들을 포착하도록 구성된 수신기를 포함한다.
제 30 예에서, 제 29 예의 입력 디바이스에서, 전압 레일들을 변조하기 전에, 프로세싱 시스템은 적어도 하나의 DC 전원으로부터 레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 단락시키도록 구성되며, 상기 프로세싱 시스템은,
레퍼런스 전압 레일들을 이용하여 디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 더 포함하며, 여기서, 픽셀들을 업데이트할 때, 레퍼런스 전압 레일들은 변조되지 않은 DC 전압들에서 유지된다.
제 31 방법에서, 상기 방법은,
입력 디바이스에서 복수의 센서 전극들 상에서 용량성 감지 신호를 구동하는 단계;
적어도 하나의 DC 전원으로부터 레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 단락시키는 단계;
레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 단락시킨 후, 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 단계; 및
전압 레일들을 변조하는 동안 입력 오브젝트를 검출하기 위해 센서 전극들을 이용하여 결과 신호들을 포착하는 단계를 포함한다.
예시적인 구현예들의 제 2 그룹은 다음과 같이 설명될 수도 있다:
제 1 예에서, 입력 디바이스는,
복수의 디스플레이 전극들;
복수의 센서 전극들; 및
프로세싱 시스템을 포함하며, 상기 프로세싱 시스템은,
제 1 시간 기간 동안 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기를 포함하며, 상기 프로세싱 시스템은,
제 1 시간 기간과 비-중첩하는 제 2 시간 기간 동안 프로세싱 시스템의 디스플레이 전극들 및 레퍼런스 전압 레일들을 이용하여 디스플레이를 업데이트하고, 그리고
제 1 시간 기간 동안 복수의 센서 전극들로부터 결과 신호들을 포착하도록 구성되며, 레퍼런스 전압 레일들은 제 1 시간 기간 동안 변조되지 않은, 일정한 전압들에서 유지된다.
제 2 예에서, 제 1 예의 입력 디바이스는 용량성 커플링된 레퍼런스 전압 레일들을 포함한다.
제 3 예에서, 제 1 예의 입력 디바이스는,
복수의 센서 전극들에 커플링된 소스 드라이버들을 더 포함하며, 여기서, 소스 드라이버들은 용량성 감지 신호를 용량성 감지를 위한 센서 전극들 상으로 구동하도록 구성되며, 용량성 감지 신호는 변조된 레퍼런스 전압 레일들로부터 유도된다.
제 3 예의 입력 디바이스의 제 4 예에서, 소스 센서 전극들은 변조된 레퍼런스 전압 레일들로부터 유도된 용량성 감지 신호에 의해 구동될 때 적어도 하나의 간섭 신호로부터 보호된다.
제 5 예에서, 제 3 예의 입력 디바이스는,
디스플레이를 업데이트하기 위한 게이트 전극들; 및
디스플레이를 업데이트하기 위한 소스 전극들을 더 포함하며, 여기서, 용량성 감지 신호를 센서 전극들 상으로 구동할 때, 게이트들 전극들은 부동되며 소스 전극들은 보호된다.
제 6 예에서, 제 1 예의 입력 디바이스는,
디스플레이를 업데이트할 때 변조되지 않은 레퍼런스 전압 레일들을 수신하고 레퍼런스 전압 레일들을 디스플레이를 포함하는 디스플레이 패널에서의 디스플레이 회로에 급전하기 위한 전력 전압들로 변환하도록 구성된 전력 관리 제어기를 더 포함한다.
제 6 예의 입력 디바이스의 제 7 예에서, 전력 관리 제어기는 레퍼런스 전압 변조기가 레퍼런스 전압 레일들을 변조할 때 저-전력 상태에 있고 디스플레이 모듈이 픽셀들을 업데이트할 때 활성 상태에 있다.
제 4 예의 입력 디바이스의 제 8 예에서, 수신기는 용량성 감지를 수행하기 위한 디스플레이 전극들 및 감지 전극들 양쪽으로부터 결과 신호들을 동시에 포착하도록 구성된다.
제 9 예에서, 제 1 예의 입력 디바이스는,
백라이트를 더 포함하며, 여기서, 레퍼런스 전압 변조기는 백라이트 및 디스플레이가 턴오프된 동안 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된다.
제 10 예에서, 제 1 예의 입력 디바이스는,
디스플레이 소스;
디스플레이 패널; 및
레퍼런스 전압 변조기와 동일한 집적회로 상에 배치되는 고속 데이터 인터페이스를 더 포함하며,
상기 데이터 인터페이스는 디스플레이를 업데이트하기 위한 디스플레이 데이터를 수신하기 위해 디스플레이 소스와 통신하도록 구성되며, 상기 고속 데이터 인터페이스는 레퍼런스 전압 레일들이 레퍼런스 전압 변조기에 의해 변조될 때 변조되지 않은 상태로 유지하는 전력 전압 레일들을 포함하는 변조되지 않은 전압 도메인의 부분이다.
제 11 예에서, 프로세싱 시스템은,
제 1 시간 기간 동안 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기;
제 1 시간 기간 동안, 복수의 센서 전극들에 대한 결과 신호들을 포착하도록 구성된 수신기; 및
제 1 시간 기간과 비-중첩하는 제 2 시간 기간 동안 복수의 디스플레이 전극들 및 레퍼런스 전압 레일들을 이용하여 디스플레이를 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 포함하며,
여기서, 레퍼런스 전압 레일들은 제 2 시간 기간 동안 변조되지 않은, DC 전압들에서 유지된다.
제 11 예의 프로세싱 시스템의 제 12 예에서, 레퍼런스 전압 레일들은 용량성 커플링된다.
제 11 예의 프로세싱 시스템의 제 13 예에서, 프로세싱 시스템은,
디스플레이를 업데이트할 때 변조되지 않은 레퍼런스 전압 레일들을 수신하고 레퍼런스 전압 레일들을 디스플레이를 포함하는 디스플레이 패널에서의 디스플레이 회로에 급전하기 위한 전력 전압들로 변환하도록 구성된 전력 관리 제어기를 더 포함한다.
제 13 예의 프로세싱 시스템의 제 14 예에서, 전력 관리 제어기는 레퍼런스 전압 변조기가 레퍼런스 전압 레일들을 변조할 때 저-전력 상태에 있고 디스플레이 모듈이 픽셀들을 업데이트할 때 활성 상태에 있다.
제 11 예의 프로세싱 시스템의 제 15 예에서, 수신기는 용량성 감지를 수행하기 위한 디스플레이 전극들 및 감지 전극들 양쪽으로부터 결과 신호들을 동시에 포착하도록 구성된다.
제 11 예의 프로세싱 시스템의 제 16 예에서, 프로세싱 시스템은 백라이트 및 디스플레이가 턴오프된 동안 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된다.
제 17 예에서, 제 11 예의 프로세싱 시스템은,
레퍼런스 전압 변조기와 동일한 집적회로 상에 배치되는 고속 데이터 인터페이스를 더 포함하며, 상기 데이터 인터페이스는 디스플레이를 업데이트하기 위한 디스플레이 데이터를 수신하기 위해 디스플레이 소스와 통신하도록 구성되며, 상기 고속 데이터 인터페이스는 레퍼런스 전압 레일들이 레퍼런스 전압 변조기에 의해 변조될 때 변조되지 않은 상태로 유지하는 전력 전압 레일들을 포함하는 변조되지 않은 전압 도메인의 부분이다.
제 18 예에서, 방법은,
제 1 시간 기간 동안 레퍼런스 전압 레일들 및 복수의 디스플레이 전극들을 이용하여 입력 디바이스의 디스플레이에서의 픽셀들을 업데이트하는 단계로서, 상기 레퍼런스 전압 레일들은 제 1 시간 기간 동안 변조되지 않은, DC 전압들에서 유지되는, 상기 업데이트하는 단계;
제 1 시간 기간과 비-중첩하는 제 2 시간 기간 동안 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 단계; 및
레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 것에 기초하여 복수의 센서 전극들로부터 결과 신호들을 포착하는 단계를 포함한다.
제 18 예의 방법의 제 19 예에서, 입력 디바이스는 제 2 시간 기간 동안 저 전력 상태에 있으며, 상기 방법은,
결과 신호들에 기초하여 입력 오브젝트를 검출한 후:
입력 디바이스를 저 전력 상태로부터 활성 상태로 스위칭하는 단계; 및
레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 것을 중지시키는 단계를 더 포함한다.
제 20 예에서, 제 18 예의 방법은,
레퍼런스 전압 레일들을 변조하기 전에, 레퍼런스 전압 레일들로부터 DC 전원을 전기적으로 단락시키는 단계를 더 포함한다.
제 18 예의 방법의 제 21 예에서, 결과 신호들을 포착하는 단계는,
디스플레이 전극들 및 센서 전극들로부터 개개의 결과 신호들을 동시에 수신하는 단계를 포함하며, 여기서 개개의 결과 신호들은 용량성 감지를 수행하는데 사용된다.
예시적인 구현예들의 제 3 그룹은 다음과 같이 설명될 수도 있다:
제 1 예에서, 입력 디바이스는,
복수의 센서 전극들; 및
프로세싱 시스템을 포함하며, 상기 프로세싱 시스템은,
전력을 복수의 전원들에 제공하는데 사용되는 레퍼런스 전압을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기,
레퍼런스 전압이 변조되고 있을 때, 복수의 센서 전극들로부터 제 1 결과 신호들을 동시에 포착하도록 구성된 중앙 수신기, 및
센서 전극들 중 적어도 하나에 각각 커플링된 복수의 로컬 수신기들을 포함하며, 상기 로컬 수신기들은 센서 전극들로부터 제 2 결과 신호들을 포착하도록 구성되며,
상기 프로세싱 시스템은 제 1 결과 신호들을 이용하여 그라운딩 상태가 제 2 결과 신호에 미치는 영향을 완화하도록 구성된다.
제 2 예에서, 제 1 예의 입력 디바이스는,
레퍼런스 전압은 변조되고 있는 동안 DC 전력 소스로부터 레퍼런스 전압을 단락시키도록 구성된 제어기를 더 포함한다.
제 3 예에서, 제 1 예의 입력 디바이스는,
복수의 센서 전극들, 복수의 로컬 수신기들, 및 복수의 디스플레이 전극들을 포함하는 디스플레이/감지 패널을 더 포함하며, 여기서, 센서 전극들의 각각은 단지 로컬 수신기들 중 하나에만 커플링된다.
제 1 예의 입력 디바이스의 제 4 예에서, 로컬 수신기들 상에서 제 2 결과 신호들을 포착하는 단계는 레퍼런스 전압이 변조될 때 중앙 수신기 상에서 제 1 결과 신호들을 포착하는 단계와 병렬로 발생한다.
제 1 예의 입력 디바이스의 제 5 예에서, 중앙 수신기는 레퍼런스 전압이 변조되고 있는 동안 복수의 디스플레이 전극들로부터 제 3 결과 신호들을 포착하도록 구성되며, 프로세싱 시스템은 제 2 결과 신호들에 미치는 그라운드 상태의 영향을 제 3 결과 신호들을 이용하여 완화하도록 구성된다.
제 1 예의 입력 디바이스의 제 6 예에서, 그라운드 상태는, (i) 입력 디바이스와 상호작용하는 입력 오브젝트와 접지 사이의 제 1 용량성 커플링, 및 (ii) 입력 디바이스와 접지 사이의 제 2 용량성 커플링 중 적어도 하나이다.
제 1 예의 입력 디바이스의 제 7 예에서, 프로세싱 시스템은,
디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 더 포함하며, 여기서, 디스플레이 모듈 및 로컬 수신기들은 공통 집적회로 내에 배치된다.
제 1 예의 입력 디바이스의 제 8 예에서, 프로세싱 시스템은,
디스플레이 스크린에서의 픽셀들을 업데이트하도록 구성된 디스플레이 모듈을 더 포함하며, 여기서, 디스플레이 모듈은 제 1 집적회로 내에 배치되며 및 로컬 수신기들의 적어도 일부분은 제 2 집적회로 내에 배치된다.
제 1 예의 입력 디바이스의 제 9 예에서, 복수의 센서 전극들은 매트릭스 어레이에 배치된다.
제 10 예에서, 프로세싱 시스템은,
전력을 복수의 전원들에 제공하는데 사용되는 레퍼런스 전압을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기;
레퍼런스 전압이 변조되고 있을 때, 복수의 센서 전극들로부터 제 1 결과 신호들을 동시에 포착하도록 구성된 중앙 수신기; 및
복수의 센서 전극들로부터 제 2 결과 신호들을 포착하도록 구성된 복수의 로컬 수신기들을 포함하며,
여기서, 프로세싱 시스템은 그라운딩 상태가 제 2 결과 신호들에 미치는 영향을 제 1 결과 신호들을 이용하여 완화하도록 구성된다.
제 11 예에서, 제 10 예의 프로세싱 시스템은,
레퍼런스 전압이 변조되고 있는 동안 DC 전력 소스로부터 레퍼런스 전압을 단락시키도록 구성된 제어기를 더 포함한다.
제 10 예의 프로세싱 시스템의 제 12 예에서,
전원들을 포함하는 전력 관리 제어기를 더 포함하며, 여기서, 전원들은 전력을 디스플레이에 제공하도록 구성된다.
제 10 예의 프로세싱 시스템의 제 13 예에서, 로컬 수신기들 상에서 제 2 결과 신호들을 포착하는 단계는 레퍼런스 전압이 변조될 때 중앙 수신기 상에서 제 1 결과 신호들을 포착하는 단계와 병렬로 발생한다.
제 10 예의 프로세싱 시스템의 제 14 예에서, 중앙 수신기는 레퍼런스 전압이 변조되고 있는 동안 복수의 디스플레이 전극들로부터 제 3 결과 신호들을 포착하도록 구성되며, 여기서, 프로세싱 시스템은 제 2 결과 신호들에 미치는 그라운드 상태의 영향을 제 3 결과 신호들을 이용하여 완화하도록 구성된다.
제 10 예의 프로세싱 시스템의 제 15 예에서, 그라운드 상태는, (i) 프로세싱 시스템을 포함하는 섀시와 상호작용하는 입력 오브젝트와 접지 사이의 제 1 용량성 커플링, 및 (ii) 섀시와 접지 사이의 제 2 용량성 커플링 중 적어도 하나이다.
제 16 예에서, 방법은,
전력을 복수의 전원들에 제공하는데 사용되는 레퍼런스 전압을 변조하는 단계;
레퍼런스 전압을 변조하는 동안, 중앙 수신기에서 복수의 센서 전극들로부터 제 1 결과 신호들을 동시에 포착하는 단계;
복수의 로컬 수신기들에서 센서 전극들로부터 제 2 결과 신호들을 포착하는 단계; 및
그라운딩 상태가 제 2 결과 신호에 미치는 영향을 제 1 결과 신호들을 이용하여 완화시키는 단계를 포함한다.
제 17 예에서, 제 16 예의 방법은,
레퍼런스 전압이 변조되고 있는 동안 DC 전원으로부터 레퍼런스 전압을 전기적으로 분리하는 단계를 더 포함한다.
제 16 예의 방법의 제 18 예에서, 제 1 결과 신호들은 복수의 로컬 수신기들에서 제 2 결과 신호들을 포착하는 것과 병렬로 중앙 수신기에서 포착된다.
제 16 예의 방법의 제 19 예에서,
레퍼런스 전압을 변조하는 동안 중앙 수신기에서 복수의 디스플레이 전극들로부터 제 3 결과 신호들을 동시에 포착하는 단계; 및
그라운딩 상태가 제 2 결과 신호에 미치는 영향을 제 3 결과 신호들을 이용하여 완화시키는 단계를 더 포함한다.
따라서, 본 기술 및 그의 특정의 애플리케이션에 따른 실시형태들을 가장 잘 설명하여 당업자들에게 본 기술을 실시하고 이용가능하게 하기 위해서, 본원에서 개시된 실시형태들 및 예들이 제시되었다. 그러나, 전술한 설명 및 예들이 단지 예시 및 예의 목적들을 위해 제시되었다는 것을 당업자는 알 수 있을 것이다. 개시된 바와 같은 설명은 완전하게 하거나 또는 본 개시물을 개시된 정확한 형태에 한정하려고 의도된 것이 아니다.
상기 설명을 감안하여, 본 개시물의 범위는 뒤따르는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (10)

  1. 입력 디바이스로서,
    복수의 센서 전극들; 및
    프로세싱 시스템을 포함하며,
    상기 프로세싱 시스템은,
    상기 복수의 센서 전극들을 용량성 감지를 위해 동작시키도록 구성된 센서 모듈;
    상기 입력 디바이스가 저 전력 상태에 있는 동안, 상기 프로세싱 시스템의 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기; 및
    상기 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 동안, 입력 오브젝트를 검출하기 위해 상기 센서 전극들로부터 결과 신호들을 동시에 포착하도록 구성된 수신기를 포함하고,
    상기 수신기 및 상기 센서 전극들은 공통 전기 노드에 커플링되고,
    상기 프로세싱 시스템은, 포착된 상기 결과 신호들에 기초하여, 상기 입력 디바이스를 상기 저 전력 상태로부터 활성 상태로 스위칭하도록 구성되는, 입력 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 센서 전극은 디스플레이 디바이스의 적어도 하나의 공통 전극을 포함하는, 입력 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 전극들은, 동일한 층에 센서 전극들의 매트릭스로서 배치되는, 입력 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    적어도 하나의 그리드 전극이, 상기 동일한 층의 상기 복수의 센서 전극들 중 적어도 2 개의 센서 전극들 사이에 배치되는, 입력 디바이스.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 디바이스는, 복수의 수신기 전극들을 더 포함하고,
    상기 복수의 센서 전극들은 복수의 송신기 전극들을 포함하는, 입력 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 디바이스는, 복수의 디스플레이 전극들을 더 포함하고,
    상기 수신기는, 상기 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 동안 용량성 감지를 수행하기 위해, 상기 디스플레이 전극들 및 감지 전극들 양자로부터 결과 신호들을 동시에 포착하도록 구성되는, 입력 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레퍼런스 전압 레일들을 변조하기 전에, 상기 프로세싱 시스템이 상기 레퍼런스 전압 레일들을 적어도 하나의 DC 전원으로부터 전기적으로 접속해제하도록 구성되는, 입력 디바이스.
  8. 프로세싱 시스템으로서,
    복수의 센서 전극들을 용량성 감지를 위해 구동하도록 구성된 센서 모듈;
    상기 프로세싱 시스템을 포함하는 입력 디바이스가 저 전력 상태에 있는 동안, 상기 프로세싱 시스템의 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기로서, 상기 레퍼런스 전압 레일들을 변조하기 전에, 상기 프로세싱 시스템이 상기 레퍼런스 전압 레일들을 적어도 하나의 DC 전원으로부터 전기적으로 접속해제하도록 구성되는, 상기 레퍼런스 전압 변조기; 및
    상기 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 동안, 입력 오브젝트를 검출하기 위해 상기 센서 전극들을 이용하여 결과 신호들을 동시에 포착하도록 구성된 수신기로서, 상기 수신기 및 상기 센서 전극들은 공통 전기 노드에 커플링되고, 상기 프로세싱 시스템은, 포착된 상기 결과 신호들에 기초하여, 상기 입력 디바이스를 상기 저 전력 상태로부터 활성 상태로 스위칭하도록 구성되는, 상기 수신기를 포함하는, 프로세싱 시스템.
  9. 입력 디바이스로서,
    복수의 센서 전극들로서, 각각의 센서 전극은 디스플레이 디바이스의 적어도 하나의 공통 전극을 포함하고, 상기 센서 전극들은 공통 평면 상에 매트릭스 배열로 배치되는, 상기 복수의 센서 전극들; 및
    프로세싱 시스템을 포함하며,
    상기 프로세싱 시스템은,
    상기 복수의 센서 전극들을 용량성 감지를 위해 동작시키도록 구성된 센서 모듈;
    상기 입력 디바이스가 저 전력 상태에 있는 동안, 상기 프로세싱 시스템의 레퍼런스 전압 레일들을 변조하도록 구성된 레퍼런스 전압 변조기; 및
    상기 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 동안, 입력 오브젝트를 검출하기 위해 상기 센서 전극들을 이용하여 결과 신호들을 포착하도록 구성된 수신기를 포함하고,
    상기 수신기 및 상기 센서 전극들은 공통 전기 노드에 커플링되고,
    상기 프로세싱 시스템은, 포착된 상기 결과 신호들에 기초하여, 상기 입력 디바이스를 상기 저 전력 상태로부터 웨이크업하도록 구성되는, 입력 디바이스.
  10. 방법으로서,
    입력 디바이스에서 복수의 센서 전극들 상에서 용량성 감지 신호를 구동하는 단계;
    레퍼런스 전압 레일들을 적어도 하나의 DC 전원으로부터 전기적으로 접속해제하는 단계;
    상기 레퍼런스 전압 레일들을 전기적으로 접속해제한 후에, 상기 입력 디바이스가 저 전력 상태에 있는 동안 상기 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 단계;
    상기 레퍼런스 전압 레일들을 변조하는 동안 입력 오브젝트를 검출하기 위해 수신기에서 상기 센서 전극들을 이용하여 결과 신호들을 동시에 포착하는 단계로서, 상기 수신기 및 상기 센서 전극들은 공통 전기 노드에 커플링되는, 상기 결과 신호들을 동시에 포착하는 단계; 및
    포착된 상기 결과 신호들에 기초하여, 상기 입력 디바이스를 상기 저 전력 상태로부터 활성 상태로 스위칭하는 단계를 포함하는, 방법.
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