KR20100121605A - 복수의 커패시턴스 측정 회로 및 방법 - Google Patents

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버나드 오 기아그한
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

기준 레벨 간에 전압 신호를 램핑함으로써 복수의 위치에서 커패시턴스를 측정하는 커패시턴스 측정 회로 및 방법에서, 전압 신호 램핑의 위상은 예를 들어, 측정 위치 간에 흐르는 전류를 완화시키도록 제어될 수 있다. 그러한 커패시턴스 측정 회로 및 방법은 터치 표면 상의 복수의 위치에서 커패시턴스의 측정에 기반하여 터치 위치를 판단하는 터치 센서 디바이스에 활용될 수 있다. 전압 신호 램프의 위상을 제어하는 단계는 예를 들어, 전압 역치에 도달한 적어도 하나의 신호 채널에 지연을 일으킴으로써, 또는 고정 주파수에 따라 모든 전압 램프를 조절함으로써 전압 신호 램프를 동시에 시작하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

복수의 커패시턴스 측정 회로 및 방법{MULTIPLE CAPACITANCE MEASURING CIRCUITS AND METHODS}
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 명칭이 "복수의 커패시턴스 측정 회로 및 방법"이며 2007년 12월 28일에 출원된 미국 가출원 제61/017,451호의 35 U.S.C. § 119(e) 하에서 우선권을 주장한다.
본 발명은 복수의 커패시턴스를 측정하기 위한 회로 및 방법과 복수의 커패시턴스 측정 회로 및 방법을 이용한 용량성 터치 감지 시스템과 같은 시스템에 관한 것으로서, 특히, 그러한 회로 및 방법에서 커패시턴스 측정 위치 간의 전류 흐름을 완화시키는 것에 관한 것이다.
터치 감응식 디바이스는 기계적 버튼, 키패드, 키보드 및 포인팅 디바이스들에 대한 필요성을 줄이거나 제거함으로써 사용자가 전자 시스템 및 디스플레이와 편리하게 인터페이스하도록 한다. 예를 들어, 사용자는 온-디스플레이 터치 스크린 상의 아이콘에 의해 식별되는 위치를 단순히 터치함으로써 복잡한 일련의 명령을 실행할 수 있다. 많은 터치 감응식 디바이스에서, 센서의 전도성 대상이 사용자의 손가락과 같은 전도성 터치 도구에 용량적으로 접속될 때 입력이 감지된다. 그러한 디바이스는 터치 외란으로 인해 복수의 위치에서 커패시턴스를 측정하며, 터치 위치를 판단하기 위해 측정된 커패시턴스를 이용한다.
소정 실시예에서, 본 발명은 터치 위치에서 터치 표면과 연결되는 터치 대상에 응답하여 터치 표면 상의 복수의 위치에서 커패시턴스를 측정하는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법(및 대응하는 회로)를 제공하며, 각 전압 신호를 제 1 기준 레벨과 제 2 기준 레벨 사이에서 램핑하도록 전하를 복수의 위치에 인가함으로써 커패시턴스가 측정된다. 그러한 방법은 위치 간에 흐르는 전류를 완화시키도록 전압 신호 램프의 위상을 제어하는 단계를 포함한다. 소정 실시예에서, 전압 신호 램프의 위상을 제어하는 단계는 예를 들어, 전압 역치에 도달한 적어도 하나의 신호 채널에 지연을 일으킴으로써, 또는 고정 주파수에 따라 모든 전압 램프를 조절함으로써 전압 신호 램프를 동시에 시작하는 단계를 포함한다. 소정 실시예에서, 각 전압 신호 램프가 역치 레벨에 도달하는 경우들 간에 시간 차분이 결정될 수 있고, 응답으로 다음 램프 시작 시간이 조정될 수 있다.
소정 실시예에서, 본 발명은 각 커패시턴스에서 각 전압 신호를 램핑하기 위해 각각이 커패시턴스 측정 채널과 연관된 복수의 위치에서 커패시턴스를 측정하는 디바이스와의 사용을 위한 방법을 제공한다. 그러한 방법은 (a) 복수의 채널 상에 정방향 전압 신호 램프를 동시에 시작하는 단계, 및 (b)고 전압 신호 역치로의 도달에 응답하여 적어도 한 채널의 정방향 전압 신호 램프에 지연을 일으키는 단계를 포함한다. 소정 실시예에서, 그러한 방법은 (c) 복수의 채널에 역방향 전압 신호 램프를 동시에 시작하는 단계;및 (d) 저 전압 신호 역치로의 도달에 응답하여 적어도 한 채널의 역방향 전압 신호 램프에 지연을 일으키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 그러한 교대의 정방향 및 역방향 램핑은 원하는 횟수만큼 반복될 수 있다.
소정 실시예에서, 본 발명은 터치 위치에서 터치 표면과 연결되는 터치 대상에 응답하여 터치 표면상의 복수의 위치에서 커패시턴스를 측정함으로써 터치 위치를 판단하기 위한 용량성 터치 센서 디바이스를 제공한다. 그러한 디바이스는 전하를 인가함으로써 제 1 기준 레벨과 제 2 기준 레벨 사이에서 각 전압 신호를 램핑하기 위해 각 위치와 연관된 회로 및 위치 간에 흐르는 전류를 완화시키기 위해 전압 신호 램프의 위상을 제어하기 위한 회로를 포함한다.
본 발명의 상기의 개요는 본 발명의 각각의 실시예 또는 모든 구현예를 설명하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 보다 완전한 이해와 더불어 이점 및 효과는 첨부 도면과 관련하여 취해진 이하의 상세한 설명 및 청구의 범위를 참조함으로써 명백해지고 이해될 것이다.
본 명세서는 첨부된 다음의 도면과 관련하여 다음의 다양한 실시예의 상세한 설명을 고려하여 보다 완전하게 이해되고 평가될 수 있다:
도 1a 및 1b는 본 발명의 소정 실시예에 유용한 예시적인 터치 센서 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 소정 실시예에 유용한 예시적인 제어 회로를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 소정 실시예에 따른 복수의 커패시턴스 측정 회로의 동작을 나타내는 타이밍 다이어그램을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 소정 실시예에 따른 복수의 커패시턴스 측정 회로의 동작을 나타내는 타이밍 다이어그램을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 소정 실시예에 따른 복수의 커패시턴스 측정 회로의 동작을 나타내는 타이밍 다이어그램을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 소정 실시예에 따른 복수의 커패시턴스 측정 회로의 동작을 나타내는 타이밍 다이어그램을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 소정 실시예에 유용한 예시적 제어 회로의 부분을 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 소정 실시예에 유용한 예시적 누산기 회로를 개략적으로 도시한다.
본 발명은 다양한 변형 및 대안적인 형태로 될 수 있지만, 그 구체적 사항은 도면에 예시적으로 도시되어 있으며 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 설명되는 특정 실시예로 한정하고자 의도한 것이 아님을 이해해야 한다. 오히려, 첨부된 청구의 범위에 의해 한정되는 발명의 범주 내에 속하는 모든 변형, 균등물 및 대안예를 포함하고자 한다.
실시 형태의 상세한 설명
예시된 실시예의 하기의 설명에서, 본 명세서의 일부를 구성하며 본 발명이 실시될 수 있는 다양한 실시예가 예시로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 실시예들이 이용될 수도 있으며 구조적 변경이 이루어질 수도 있음을 이해하여야 한다.
소정 실시예에서, 본 명세서는 일반적으로 복수의 커패시턴스 측정 회로 및 방법에서 커패시턴스 측정 위치 간의 전류 흐름을 완화시키는 것에 관한 것이다. 전압 신호 램프(ramp)가 복수의 위치에서 커패시턴스를 판단하기 위해 사용되면, 측정 위치간 전류 흐름은 전압 신호 램프의 위상을 제어함으로써 완화될 수 있다. 예를 들어, 각 전압 램프 사이클은 램프들을 동 위상(in phase)으로 유지하기 위해 동시에 시작될 수 있다. 소정 실시예에서, 이는 다른 측정 채널도 역치에 도달할 때까지 전압 램프 역치에 도달한 측정 채널에 지연을 일으킴으로써 달성될 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 전압 신호 램프는 그들이 동 위상으로 유지되도록 소정 램핑 주기에 의해 조절될 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 검출된 램핑 주기 차이는 다음 램핑 주기의 상대적 시작 시간을 조정하기 위해, 예를 들어, 측정 위치 간 순 전류 흐름을 줄이도록 각각의 램프 주기 중간에 램프의 전압 레벨을 정합하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 그리고 다른 기술은 여기에 제공되는 기재를 토대로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 바와 같이, 모든 적절한 조합 또는 치환을 포함하여 사용될 수 있다.
보편성의 상실없이 또한 효율적인 설명을 위해서는, 터치 센서 시스템 환경의 관점에서 본 발명의 다양한 태양을 기재하는 것이 유용하다. 그러나, 그러한 기재는 단지 예시적인 것일 뿐 제한적인 것이 아니며 본 발명의 태양은 복수의 커패시턴스가 측정되고 측정된 커패시턴스의 상대적인 크기 또는 비율이 계산되는 많은 응용에서 적절히 구현될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예는 기구, 압력계, 및 단거리, 영역 및 수분의 측정을 포함한다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 다양한 실시예를 구현하기에 적합한 커패시턴스 측정 디바이스의 터치 센서 예를 도시한다. 소정 응용에서, 도시된 디바이스는 터치 대상의 존재로 인해 센서 표면 상의 복수의 위치에서 커패시턴스, 또는 상대적 커패시턴스를 측정함으로써 센서 표면에 연결된 터치 대상과 관련된 정보를 판단한다. 예를 들어, 도 1a의 디바이스(10)는 센서(12)의 모서리에 위치하는 것으로 도시된 커패시턴스 Cx1 내지 Cx4가 제어기(14)에 의해 측정되는 4-선 용량성(아날로그 용량성이라고도 하는) 센서 시스템을 나타낸다. 센서(12)는 (3M 터치 시스템사(3M Touch Systems, Inc.)에서 Cleartek이라는 상표명으로 구입가능한 용량성 터치 센서와 같은) 연속 저항층이거나, (2007년 4월 12일에 출원된 공동 양도된 미국 특허 출원 제 11/734,553호에 개시된 센서와 같은) 패턴화된 또는 분할된 저항층이거나, 또는 다른 적합한 센서일 수 있다. 다른 예로서, 도 1b의 디바이스(20)는 전극의 직교 세트와, (미국 특허 공개 제 2007/0074913호에 개시된 것과 같은) 각 전극에서 커패시턴스를 측정하는 제어기(24)를 포함하는 매트릭스 용량성 센서 시스템을 나타낸다. 본 발명의 실시예는 또한 버튼과 스위치 응용(개별적으로 또는 어레이로), 선형 슬라이더 제어, 등을 위한 커패시턴스를 측정하기 위해 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 도 1a의 시스템(10)은 마이크로프로세서(16)와 아날로그 용량성 센서(12)에 연결된 터치 제어기(14)를 포함하는 4-선 터치 실시예를 도시한다. 예시적 실시예에서, 제어기(14)는 터치 신호 조절, 데이터 변환, 및 실시간 처리와 같은 기능을 수행하는 반면, 마이크로프로세서(16)는 필터링 및 터치 좌표 계산과 같은 기능을 수행한다. 제어기(14)는 전류원(18a 내지 18d)을 이용하여 커패시턴스 측정 위치에서 센서(12)를 구동한다. 전도성 터치 대상이 센서(12)와 연결되면, 결과적인 커패시턴스가 각 모서리에서 측정되며, 집중(lumped) 커패시턴스 Cx1 내지 Cx4로 나타낸다. 설명의 편의를 위해, 예시적인 실시예가 전류 구동 회로의 형태로 여기에 기재된다. 그러나, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 2006년 12월 19일에 출원된 공동 양도된 미국 특허 출원 제 11/612,790호에 개시된 것과 같은 전압 구동 회로에도 적용가능하다는 것을 인식할 것이다.
도시된 바와 같이, 도 1b의 시스템(20)은 마이크로프로세서(26)와 매트릭스 용량성 센서(30)에 연결된 터치 제어기(24)를 포함하는 매트릭스 터치 센서 실시예를 도시한다. 예시적 실시예에서, 제어기(24)는 터치 신호 조절, 데이터 변환, 및 실시간 처리와 같은 기능을 수행하는 반면, 마이크로프로세서(26)는 필터링 및 터치 좌표 계산과 같은 기능을 수행한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 설명을 위해서 제어기(24)는 9 개의 전류원(28a 내지 28i)를 통해서 센서(30)를 구동하며, 각 전류원은 서로 다른 센싱 전극과 연결된다. 전극은 하부 전극(32)과 상부 전극(36 내지 39)을 포함하는 선형 바(bar)의 직교 세트로 배열된다. 기생 커패시턴스(미도시)는 하부 전극(32)을 접지에 연결하며 상부 전극(36 내지 39)을 접지에 연결한다. 각 하부 전극(32)을 인접한 하부 전극과 연결하고 각 하부 전극(32)을 각 상부 전극(36 내지 39)과 연결하는 상호 커패시턴스(미도시)가 또한 존재할 수 있다. 소정 실시예에서, 센서(30)는 그렇지 않다면 기생 커패시턴스로 인해 흐를 수 있는 전류를 완화시키기 위해 전기 전도성 실드(31)를 포함한다. 실드(30)는 고정 전압(미도시)과 연결되거나 또는 AC 전기 신호 Vs로 구동될 수 있으며, 이 AC 전기 신호 Vs는 예를 들어 전극(32)에 인가된 전압 신호와 동일할 수 있다. 실드(31)와 전극(32) 및 실드(31)와 전극(36 내지 39) 사이의 AC 전압 차를 감소시키는 것은 상호(기생) 커패시턴스를 통해 흐를 수 있는 용량성 전류를 감소시킨다. 이는 기생 커패시턴스가 터치 커패시턴스의 변화에 대한 감도를 줄이는 경향이 있기 때문에 바람직하다.
설명의 편의를 위해, 그리고 보편성의 상실없이, 본 발명의 다양한 태양이 4-선 아날로그 용량성 센서를 사용할 때 존재할 수 있는 것과 같은 네 개의 커패시턴스 측정 채널의 경우에 맞춰진 논의를 통해서 이해될 수 있다. 그 점을 염두에 두어, 도 2는 커패시턴스 Cx1 내지 Cx4를 측정하기 위해 각각 사용되는 4 개의 시간(timed)-기울기 아날로그-디지털 변환기(61 내지 64)를 갖는 제어기(60)를 예시한다. 하나의 시간-기울기 변환기(61) 만이 상세히 도시되었으나, 시간-기울기 변환기(62, 63 및 64) 각각이 대응하는 구성 요소를 포함한다는 것이 이해될 것이다. 일반적인 경우에, 분리된 측정 채널은 각 커패시턴스 측정 위치에 사용되며, 이 경우 커패시턴스 측정 위치의 개수는 매트릭스 터치 센서의 경우에 개별적인 전극의 개수와 동일할 수 있다 (예를 들어, 8x8 전극 매트릭스의 경우 16개의 측정 위치).
시간-기울기 변환기는 이중-기울기 변환기와 어느 정도 유사하며, 각 변환기는 정방향 및 역방향 전류를 전류원으로부터 커패시턴스 Cx1 내지 Cx4로 교대로 주입함으로써 정방향(+) 및 역방향(-) 램프 신호를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 시간-기울기 변환기(61)는 전류원 IS1+ 및 IS1-를 포함한다(그리고 도시되지는 않았으나, 일관된 명명법에 의해, 시간-기울기 변환기(62)는 전류원 IS2+와 IS2-를, 시간-기울기 변환기(63)는 전류원 IS3+과 IS3-를, 그리고 시간-기울기 변환기(64)는 전류원 IS4+과 IS4-를 포함하며, 여기에서 IS+ 및 IS-는 문맥에 의해 나타나는 바와 같이 전류원의 일부 또는 전체를 나타내도록 사용된다). 예시적인 실시예에서, 전류원은 IS1+ = IS1- = IS2+ = IS2- = IS3+ = IS3- = IS4+ = IS4-이 되도록 그 크기가 동일하다. 시간-기울기 변환기(61)는 또한 IS1+를 이용한 전압 램프 동안 고 역치에 도달될 때, 또는 IS1-을 이용한 전압 램프 동안 저 역치에 도달될 때 제어 로직(79)에 트리거 Trig1를 제공하는 비교기(A1)를 포함한다. 유사하게, 시간-기울기 변환기(62)는 트리거 Trig2를 제공하는 비교기(A2)를 포함하고 나머지도 마찬가지이다.
측정된 커패시턴스가 또한 동일하다고 가정하면, 즉 Cx1 = Cx2 = Cx3 = Cx4이면, 전압 신호 V1, V2, V3, 및 V4는 동일한 기울기의 램프를 가질 것이다. 아날로그 용량성 터치 패널 응용의 경우, Cx1 내지 Cx4는 통상적으로 (예를 들어, 서로의 약 30% 이내의) 유사한 값을 갖는다. 센서에 입력되는 터치는 일반적으로 커패시턴스 중 하나(또는 그 이상)를 다른 것들에 비해 증가시키는 효과를 갖게 되어, 더 큰 커패시턴스를 갖는 채널의 전압 신호에서 더 완만한 램프를 나타낸다. 기울기의 차이는 역치 전압 레벨로 (예를 들어, 1/3 Vcc와 같은 저 기준 레벨에서 상승하거나 또는 2/3 Vcc와 같은 고 기준 레벨에서 하강하는 것과 같이) 램핑하기 위해 필요한 시간의 차이를 야기한다. 전압 신호 V1 내지 V4를 위한 누적된 램프 시간은 통합 주기에 걸쳐 동시에 측정되며, 측정된 누적 램프 시간 차이는 Cx1 내지 Cx4 간의 커패시턴스 차이를 표시하기 위해 사용된다. 시간-기울기 변환기(61)의 경우, 카운터(71)(Ctrl1로도 표시)는 주 클럭 사이클(MClk) 마다 카운트를 증가시킴으로써, 램핑 시간을 누적한다. 저 및 고 전압 역치(여기에서는 -Vth와 +Vth로 표시)는 이력(hysteresis) 비교기(슈미트 트리거) (A1 내지 A4)(도 2에는 A1만 도시됨)의 스위칭 지점이다.
램프 신호 V1 내지 V4는 IS1+ 및 IS1-와 같은 정방향 및 역방향 전류 발생기를 원하는 비율로 교대로 턴온시킴으로써 생성된다. 변환기(61)를 참조하면, IS1+가 턴온될 때, 정전류가 Cx1로 흘러, 증가하는 전압 신호 램프를 생성한다. 너무 일찍 종료되지 않는다면, V1 신호는 비교기(A1)가 +Vth에서 트리거될 때까지 상승 램핑할 것이다. 그 지점에서, IS1+는 턴 오프된다. 전압 신호 하강 램프는 전류원 IS1-이 턴온될 때 곧 나타나며, 비교기(A1)가 역치 -Vth에서 트리거될 때까지 계속될 수 있다. 상승 램프, 하강 램프 사이클은 필요한 측정 분해능, 응답 시간 등에 따라서 원하는 횟수만큼 반복된다. 각 시간-기울기 변환기는 직렬 I/O 포트(SI/O) 및 예를 들어 마이크로프로세서(미도시)와 연결된 인터럽트 요청 포트(IRQ) 뿐만 아니라, 모든 채널을 제어하는 (도 4에 예시된 클립 카운터, 또는 도 5 및 6에 예시된 주기 카운터와 같은) 통합 카운터 또는 다른 카운터를 포함할 수 있는 회로(65)에 연결된다.
도 3은 Cx2, Cx3, 및 Cx4가 동일하고 Cx1은 Cx2, Cx3, 및 Cx4 보다 큰 경우에 예시적인 회로 동작에 대한 시간적 순서를 나타낸다(도 3의 램프는 예를 들어, Cx1이 약 15% 크다는 것을 나타낼 수 있다). 도 3은 역치 -Vth 및 +Vth 사이의 신호 V1 내지 V4의 램핑, 비교기 트리거 Trig1 내지 Trig4가 하이 및 로우가 되는 경우, IS+ and IS- 전류가 턴 온 및 오프되는 경우, 카운터(Ctr1 및 Ctr2 내지 Ctr4)의 누적된 카운트, 및 주 클럭 MClk 사이클을 도시한다. 또한, 도 3에는 다양한 이벤트가 일어나는 다양한 시간 t0 내지 t16이 도시된다. 점선이 대체로 시간-기울기 변환기(61) (측정 채널 1)와 연관된 파라미터를 나타내기 위해 사용되고 연속선이 대체로 시간-기울기 변환기(62 내지 64) (측정 채널 2 내지 4)와 연관된 파라미터를 나타내기 위해 사용된다는 것에 주의해야 한다. 동일한 규칙이 도 4 내지 6에 사용된다.
Cx1는 다른 커패시턴스보다 크기 때문에, V1의 전압 신호 램프는 V2 내지 V4의 전압 신호 램프보다 늦다. 주 클럭 MClk 주파수는 램핑 시간 기대 범위에 걸쳐서 복수의 클럭 사이클을 제공하는 임의의 적절한 주파수가 될 수 있으며, 예를 들어 MClk 주파수는 약 10MHz 내지 30MHz가 될 수 있다. 램프 신호 V1 내지 V4의 주기(즉, 한번의 완전한 상승 램프 및 하강 램프 사이클)는 전류원 IS+ 및 IS-로부터의 전류 크기에 의해 제어되는 주파수, 및 커패시턴스 Cx를 갖는다. 아날로그 용량성 터치 센서의 예에서, 전압 램프의 주파수는 약 20KHz 내지 약 200KHz의 범위에 존재할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 측정 순서는 도 3의 t0에서 도시된 MClk 사이클의 상승 에지에서 시작된다. 네 개의 카운터(Ctr1 내지 Ctr4)는 신호 V1 내지 V4가 램핑할 때 그 신호 각각에 대한 각 MClk 사이클의 끝에서 카운트를 증가시킨다. 각 신호에 대한 카운터는 각 신호가 전압 역치(정방향 램프의 경우 +Vth이고 역방향 램프의 경우 -Vth)에 도달한 후 나타나는 MClk의 다음 상승 에지에서 증가를 중지한다. 예를 들어, 도 3에는 Ctr2 내지 Ctr4가 12의 증가 카운트를 갖는 t2에서 중지된다. 중지된 카운터는 모든 채널이 역치에 도달할 때까지 중지된 상태로 유지된다. 예를 들어, t4에서 Ctr1는 증가 카운트 14에서 중지되고, 네 개의 모든 채널이 t4까지 전압 역치에 도달된 후, 모든 카운터(Ctr1 내지 Ctr4)는 재시작되며 모든 전압 신호 V1 내지 V4가 역방향 램프를 시작한다(Ctr1는 t4에서 중지되고 즉시 재시작된다는 것에 주의한다).
소정 실시예에서, 한 신호 채널에서 전압 역치에 도달되면, 램핑은 (다른 램프와 관계없이 또한 MClk와 관계없이) 방향을 바꾼다. 예를 들어, 전압 신호 V2의 정방향 램프 중에 시간 t1에서 +Vth 역치에 도달되면, 비교기(A2)의 출력 Trig2은 하이(high)로 전환되어 IS2+ 전류원을 턴 오프시킴과 동시에 IS2- 전류원을 턴온시킨다. 도 3에서, 램프 V2 내지 V4는 시간 t1에서 반전되는 것으로 도시되고 램프 V1는 시간 t3에서 반전되는 것으로 도시된다. 그러한 램프 반전은 MClk의 다음 상승 에지에서 종료되고 동시에 각 채널의 카운터가 (예를 들어, 램프 V2 내지 V4의 경우 시간 t2에서, 그리고 램프 V1의 경우 시간 t4에서) 중지된다. 각 채널의 IS- 전류원은 그 카운터가 중지될 때 턴 오프되어 영의 기울기를 나타내며, 그 채널은 다른 모든 채널이 역치에 도달하는 것을 기다리는 동안 지연을 일으킨다.
도 3에서, 전압 신호 V2 내지 V4는 시간 t2에서 종료되는 현재 MClk 사이클의 나머지를 위해 시간 t1에서 반전된다. 시간 t2에서, 신호 채널 V2 내지 V4를 위한 카운터가 중지되며, 신호 램프는 영의 기울기로 유지된다(즉, 지연된다). 시간 t3에서, 신호 V1는 비교기(A1)의 역치(+Vth)에 도달하며, V1는 음의 기울기로 반전된다. 시간 t3까지, 모든 전압 신호는 역치에 도달한다. 따라서, 도 3에 도시된 실시예에서, 전압 신호 V1 내지 V4는 MClk의 다음 상승 에지인 시간 t4에서 시작하여 동시에 하강 램핑된다. 시간 t3에서 반전을 시작한 전압 신호 V1의 하강 램프는 중단될 필요가 없다. 전압 역치에 도달할 때의 램프 반전이 도 3(도 4 내지 6에서도 마찬가지)에 예시되어 있으나, 본 발명은 그러한 램프 반전을 구현하는 회로 또는 방법에 제한되지 않는다는 것에 주의해야 한다.
도 3에 도시된 바와 같은 램핑 사이클이 지속됨으로써, 각 부(negative) 램프는 자체의 비교기의 -Vth 역치에 도달되고 비교기 출력이 로우(low)로 전환되어 IS- 전류원을 턴 오프시킬 때 중지된다. 정 램프를 가짐으로써 소정 실시예에서 역치에 도달되는 MClk 사이클의 나머지 동안 램프가 반전될 수 있다. 예를 들어, 신호 램프 V2 내지 V4는 시간 t5에서 반전되고 신호 램프 V1는 시간 t7에서 반전된다. 채널이 역치에 도달한 후, 그 채널의 카운터는 MClk의 다음 상승 에지에서 중지된다. 예를 들어, Ctr2, Ctr3, 및 Ctr4는 24의 총 누적 증가 카운트를 갖는 시간 t6에서 중지된다. 그 때 지연이 신호 램프 V2 내지 V4의 채널들에 일어날 수 있으므로, 신호 V1가 역치 -Vth에 도달하는 것을 기다리는 동안 채널들은 영의 기울기를 나타낸다. 시간 t7에서, 전압 신호 V1는 역치-Vth에 도달한다(그리고 소정 실시예에서 즉시 기울기를 반전시킨다). 시간 t8에서, 카운터(Ctr1)는 28의 증가 카운트에서 중지되지만, 네 개의 모든 비교기(A1 내지 A4)가 시간 t8까지 트리거되기 때문에, 모든 카운터(Ctr1 내지 Ctr4)는 재시작되고 전압 신호 V1 내지 V4가 함께 정(positive) 방향으로 램핑한다.
이러한 과정(즉, 역치 레벨 간 신호 램프를 사이클링하는 것과 램프를 완료하기 위해 각 채널에 필요한 클럭 사이클을 카운팅하는 것)은 통합 카운터에 의해 결정될 수 있는, 통합 주기라 불리는 N개의 전체 사이클을 모든 채널이 완료할 때까지 계속된다. 통합 주기는 소정 개수의 사이클일 수 있고, 또는 응용 및 조건을 토대로 변경될 수 있다(예를 들어, 커패시턴스 측정 정밀도 및 분해능은 통합 주기를 증가시킴으로써 향상될 수 있고 응답 시간은 통합 주기에 상한선을 둘 수 있다). 도 3의 예에서, 모든 채널이 두 개의 완전한 상승 및 하강 전압 램프 사이클을 완료한다고 할 때 통합 주기가 시간 t0에서 시간 t16까지 연장되도록 N = 2가 된다.
통합 주기 동안, 카운터(Ctr1)는 누적적으로 56 카운트를 증가시키고, 카운터(Ctr2 내지 Ctr4)는 각각 누적적으로 48 카운트를 증가시킨다. 통합 주기가 완료되면, (예를 들어, 도 2에서 IRQ로 표시된) 인터럽트 요청이 마이크로프로세서로 발행되고 각 채널의 카운터에 유지되는 누적 값이 마이크로프로세서로 전달된다. 다른 채널에 대한 한 채널의 누적 카운트 개수는 다른 채널에 대한 그 채널의 커패시턴스에 비례한다. 도 3에서, 카운터(Ctr1)는 가장 높은 누적 카운트 개수를 가지며, 이는 커패시턴스 Cx1가 가장 큰 크기를 갖는다는 것을 나타낸다. 다른 채널의 누적 카운트에 대한 한 채널의 누적 카운트의 비율은 커패시턴스의 비율을 나타낸다. 터치 센서 실시예에서, 커패시턴스의 비율은 터치 위치를 판단하기 위해 사용될 수 있다(계산은 센서 형상에 따라 결정될 것이다).
논의된 바와 같이, 한 채널이 하나 이상의 다른 채널보다 앞서 전압 신호 역치에 도달하면, 그 채널의 전압 레벨은 하나 이상의 다른 채널도 역치에 도달할 때까지 역치 레벨 근처에 유지된다. 그로 인해, 역치에 도달할 때 역방향 램프를 시작하는 것이 아니라, 역방향 램프가 복수의 채널에서 동시에 시작될 수 있도록 지연이 일어난다. 다음 램프가 복수의 채널에서 동시에 시작될 수 있도록 하나 이상의 채널에 지연을 일으키는 것은 측정되는 커패시턴스의 크기가 유사하다고 가정할 때 채널의 램프 사이클을 대략 동 위상(in phase)이 되도록 한다. 램프 사이클을 대략 동 위상으로 유지하는 것(즉, 동 시간 프레임 동안 일어나는 모든 정 램프와 동 시간 프레임 동안 일어나는 모든 부 램프)은 임의의 주어진 시간에서 다양한 채널의 전압 신호들 간 모든 차이를 비교적 낮게 유지함으로써 채널 내 전류 (즉, 커패시턴스 측정 위치 간에 흐르는 전류)를 완화시키는 효과를 가질 수 있다. 채널 내 전류를 줄이는 것은 채널이 저항을 통해 연결될 수 있는 4-선 용량성 센서에 채널이 연결될 때 특히 바람직할 수 있다. 개별 채널이 매트릭스 센서 내의 전극과 연결되면, 동 위상 신호 램프는 또한 전극의 상호 커패시턴스를 통해 흐르는 전류를 최소화하도록 요구될 수 있다.
회로 동작이 양방향 램핑(즉, 고 역치로의 상승 램핑과 뒤이은 저 역치로의 하강 램핑)의 형태로 도 3 내지 6에 설명되고 도시되지만, 본 발명의 방법과 회로는 미국 특허 제 6,466,036호에 개시된 커패시턴스 측정 회로에 사용된 것과 같은 단방향 램프를 이용하여 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 소정 실시예에서, 전압 신호는 동시에 역치로 상승 램핑하고, (예를 들어 모든 신호 채널이 역치에 도달할 때까지 기다리기 위해서, 또는 소정 시간 기다리기 위해서 등으로) 지연을 일으킨 후, 신호 채널은 동시에 영으로 (예를 들어, 계단 함수 형태로) 다시 리셋되고 뒤이어 상승 램프를 재시작할 수 있다. 회로 동작이 예를 들어 정전류의 인가로 인해 완만한 램핑의 형태로 도 3 내지 6에 설명되고 도시되지만, 본 발명의 방법 및 회로는 펄스 전류 또는 전압을 인가함으로써 계단형 램프를 생성하도록 구현될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 예를 들어, 미국 특허 제 6,466,036호는 증분적 계단형 전압 램프를 생성하도록 빠르게 전류원을 온 및 오프 진동시키는 회로를 개시한다.
도 4는 전압 신호 V1 내지 V4 각각이 램프 사이클 사이에서 지연되어 도 4에 도시된 잘려진(clipped) 톱니형 패턴을 형성한다는 것을 제외하고는, 도 3에 도시된 것과 유사한 회로 동작의 예를 도시한다. 소정 실시예에서, 클립 카운터(CCtr)와 일부 로직은 완전한 톱니형 신호에 비해 더 적은 수의 고조파를 생성할 수 있는 잘려진 톱니를 생성하도록 제어기에 추가될 수 있다. 클립 카운터(CCtr)는 다음 전압 램프의 시작 전에 지연(예를 들면 소정 개수의 MClk 사이클)을 추가하는 효과를 갖는다. 도 4에 도시된 예에서, 램프 V1 내지 V4는 시간 t4에서 중지되고, 네 개의 모든 신호는 M개의 MClk 사이클 동안 일정한 값으로 유지되며, 이 경우 M은 2이다. 모든 하강 램프는 이후에 시간 t4a에서 재시작된다. 동일한 지연이 시간 t8, t12 및 t16에서 일어나며, 각각의 다음 램프는 시간 t8a, t12a 및 t16a에서 시작된다. 제어기의 모든 다른 기능은 도 3에 대하여 설명된 바와 같이 동작한다.
신호 V1 내지 V4를 잘려진 톱니로 형성하는 것 외에도, 신호 V1 내지 V4는 또한 고정된 주파수로, 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 유지될 수 있다. 주기 카운터(PCtr)는 (범위 내에서) 커패시턴스 변화와 관계없이, PCtr의 주기에 의해 결정되는 고정 주파수로 신호 램프 V1 내지 V4를 유지하기 위해 사용될 수 있다. 도 5에 의해 예시된 회로 동작에 대해서, 제어기는 도 3에 대해서 설명된 바와 같이 기능하며, 다음의 예외를 갖는다. 주기 카운터(PCt)는 제어기(예를 들어, 도 2에 도시된 제어기(60)의 로직 블록(65))에 추가된다. 주기 카운터(PCtr)는 주 클럭, 예를 들어 MClk에 의해 클러킹될 수 있다. 도시된 실시예에서, PCtr이 로우(low)가 되고 모든 비교기 트리거 신호 Trig가 하이(high)이면, 모든 채널은 시간 t4a에서 하강 램프를 시작하며, 모든 비교기 트리거 신호 Trig가 로우이고 PCtr 출력이 하이가 되면, 새로운 상승 램프가 시간 t8a에서 시작된다. 상승 램프가 시간 t12까지 모든 신호 채널에서 완료되면, PCtr 출력이 로우가 될 때까지 전압 레벨이 일정하게 유지되며, 그 지점에서는 새로운 하강 램프가 (네 개의 모든 비교기 트리거 신호가 하이라고 가정될 때) 시간 t12a에서 시작될 수 있다.
논의된 바와 같이, 전압 신호 램프의 시작을 동기시키는 것은 큰 전압 차이에 기인할 수 있는 측정 위치 간 전류 흐름을 완화시키기 위해 사용될 수 있다. 전류 흐름 완화의 추가적인 개선은 도 6에 대해서 설명되는 바와 같이 소정 실시예에서 달성될 수 있다. 측정 위치가 저항성 플레이트의 네 모서리에 위치한 사각형 4-선 터치 센서를 고려한다. 신호 V1 내지 V4의 모든 부정합은 모서리에서 모서리로 흐르는 정밀도-감소 전류를 생성할 수 있다. 도 6의 좌반부(제 1 상승 램프와 제 1 하강 램프)는 도 5의 좌반부와 동일하며, 전술한 바와 같이 상승 램핑되는 파형 V2, V3, 및 V4와 부정합된 V1 파형을 도시한다. 부정합의 정도는 V1 및 V2 내지 V4 사이의 영역에 의해 표시된다. 도시된 예에서, 동작은 아래에 나타낸 것을 제외하고는 도 5에 대해 설명된 것과 동일하다.
각 램프의 기간은 도 3 내지 5에서와 같이 각 카운터(Ctr1 내지 Ctr4)에 의해 측정된다. 램프 기간의 차이는 주기적으로 계산되며, 각 채널에서 다음 전압 램프 사이클의 시작 시간이 적절히, 예를 들어 램프 시간 차이의 1/2에 비례하도록 조정된다. 도 6에서, 전압 신호 V2 내지 V4의 램프 기간은 동일하고 시간 t2에서 종료되며, 전압 신호 V1의 램프 기간이 더 길고 시간 t4에서 종료된다. 다른 신호 대비 그 상승 램프를 완료하기 위한 신호 V1의 카운트 개수 차이는 ΔCt+로 표시되며, 도 6에 의해 설명되는 경우 두 개의 MClk 사이클이다. 신호 V2 내지 V4의 경우 시간 t6에서 종료되고 신호 V1의 경우 시간 t8에서 종료되는 다음의 부 램프에 대해서, 차분 카운트 ΔCt1-는 일반적인 경우에 서로 같을 필요는 없지만 역시 두 개의 MClk 사이클과 동일한 것으로 도시된다. 카운트 차분 ΔCt+ 및 ΔCt-를 고려하면, V1의 다음 상승 램프 사이클은 시간 t8a에서 시작하며, 이는 시간 t6a에서 V2, V3 및 V4 전압 신호의 상승 램프를 시작하기 한 MClk 카운트 전이다(즉, 이전 상승 및 하강 램프에서 결정된 평균 카운트 차분의 1/2).
측정된 램프 차분과 관련하여 램프의 상대적 시작 시간을 조정하는 것은 모서리 대 모서리 전류의 영향을 추가로 완화시킬 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 조정된 시작 시간은 순 모서리 대 모서리 전류 흐름이 0에 더해지도록 V1의 전압 신호 램프를 상승 램프 사이클 중간에 V2 내지 V4의 전압 신호 램프에 정합하도록 한다. 이는 도 6의 우측에서 V1 및 V2 내지 V4 사이의 영역에 의해 설명된다. 상승 및 하강 램프 양쪽에서, 전압 신호 V1는 시간의 1/2 동안은 V2 내지 V4 보다 크고, 시간의 1/2 동안은 V2 내지 V4 보다 작으므로, 그들 간의 전류는 각 램프 사이클 동안 균일해질 것이다.
소정 실시예에서, 차분 카운트 ΔCt를 측정하고 램프 시작 시간을 재조정하는 과정은 반복되고 계속됨으로써, 하나의 램프 사이클 동안 측정되는 차분은 다음 램프 사이클에서 조정되거나, 또는 대안적으로 통합 사이클 동안 (예를 들어 여러 램프 사이클에 걸쳐서) 측정되는 차분은 다음 통합 사이클에서 조정될 수 있다. 도 6에 예시된 바와 같은 세밀한 위상 정렬은 도 3 내지 5에 도시된 어떠한 동작에서든 활용될 수 있다.
도 3 내지 6에 예시된 전압 신호 램프를 생성하기 위해 필요한 전류의 레벨은 램프 기간 뿐만 아니라 측정하고자 하는 커패시턴스의 크기에 따라 결정된다. 예를 들어, Vcc = 3V인 경우 도 3에 대해서 설명한 바와 같이 동작되는 4-선 용량성 터치 센서를 가정하면, 역치 +Vth와 -Vth 간의 차이는 1V 이고 (예를 들어, +Vth는 2/3Vcc 이고 -Vth는 1/3Vcc), 여기에서 커패시턴스는 약 1000pf이다. 그러한 경우, 100μA의 IS+ 및 IS- 전류는 약 50KHz의 램핑 주기를 산출한다.
소정 실시예에서, 일부 파라미터는 예를 들어, 통합 사이클(도 3 및 4 참조), 통합 시간(예를 들어, 커패시턴스가 오버로드되어 신호 램프가 주기 동안 Vth에 도달하지 않는 경우 결함을 나타내기 위해서 도 5에 도시된 바와 같은 주기 카운터가 사용될 때), (구현된다면) 주기 카운터, (구현된다면) 클립 카운터, (MClk의 백분율로 변경가능한) 전압 신호 주기, IS+ 및 IS- 전류 레벨 등과 같이 프로그램될 수 있다.
도 7은 도 2에 도시된 시간-기울기 변환기(61 내지 64)에 사용될 수 있는 예시적 구동 회로(100)를 도시한다. 회로(100)는 도 2에 도시된 변환기(61)와 매우 유사하게 카운터(108)의 중지 및 시작을 조절하는 제어 로직(106)에 트리거 신호 Trig1를 제공하는 비교기(A1)를 갖는 시간-기울기 변환기(104)를 포함한다. 구동 회로(100)는 커패시터 Cx1 내에 전류를 발생시키기 위해, 도 2의 변환기(61)에 도시된 전류원 IS1+ 및 IS1-을 대신하는 3-상 드라이버(D1) 및 저항(R1)을 추가적으로 포함한다. 도 3 내지 6에 예시된 모든 동작은 전압 램프가 덜 선형적이 될 수 있더라도 회로(100)를 이용하여 발생될 수 있다. 아날로그 전류원은 구동 회로(100)를 이용하는 제어기에서 불필요하다. 상기에서, Vcc = 3V인 경우 도 3에 대해 설명된 바와 같이 동작하는 4-선 용량성 터치 센서 구현을 가정하면, 역치 +Vth와 -Vth 간 차이는 1V이며 (예를 들어, +Vth는 2/3 Vcc 이고 -Vth는 1/3 Vcc), 이 때 15KΩ 저항을 1.5V의 평균 전압 저하를 갖는 약 100uA 전류원이 되는 R1으로 이용하면 커패시턴스는 약 1000pf가 된다. 도 7은 저항을 통해 전압을 인가하는 것을 나타내지만, 도 7의 저항(R1), 커패시터 등과 같은 어떠한 임피던스를 통해서든 전압이 인가될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
본 발명의 소정 실시예는 누산기를 이용하여 경과된 전압 신호 램프 시간을 측정한다. 누산기는 시간을 측정하기 위해 디지털 카운터, 아날로그 적분기 또는 그 조합의 형태로 전술한 실시예에서 사용될 수 있다. 아날로그 적분기는 신속히 시작하고 중지함으로써 높은 분해능으로 측정할 수 있다. 디지털 카운터는 보다 높은 동적 범위를 갖지만, 시간 분해능이 클럭 주파수에 의해 제한될 수 있다(예를 들어, MClk). 따라서, 소정 실시예에서 도 8에 도시된 회로는 바람직한 누산기 회로일 수 있다.
도 8은 고 분해능으로 시간 세그먼트를 측정하도록 구성되는 시그마 델타 A-D 변환기(200)의 예를 도시한다. 커패시터(C1)는 아날로그 적분기를 형성한다. 주지의 기준 전류 I1는 스위치(S1)가 닫힐 때 커패시터(C1)에 공급된다. 스위치(S1)는 비교기 트리거 신호(예를 들어, 도 3의 +Trig 및 -Trig)가 모두 하이일 때, 즉 전압 신호가 저 및 고 전압 역치 사이에서 램핑될 때 닫힌다. 시그마 델타 제어 로직(210)은 A1의 입력이 Vcc/2 역치를 초과하면, 스위치(S2)를 고정 시간 동안 닫음으로써, 적분기 커패시터(C1)를 증분적으로 방전시킨다. 각 시간 스위치(S2)가 닫히면, 카운터(220)는 증가된다. 카운터(220)는 주기적으로 판독될 수 있고, 판독 간 카운트의 증분적 차이는 주기 동안 스위치(S1)가 닫히는 총 시간에 비례한다.
이 명세서에 기술된 바와 같이, 커패시턴스 측정 위치 간 전류 흐름은 구동 신호의 위상을 제어함으로써 완화될 수 있다. 도 1a 및 1b에 도시된 터치 센서 시스템과 같은 공통 커패시턴스-대-접지 측정 시스템의 경우 동 위상으로 신호를 구동하는 것은 상호 (전극 내) 커패시턴스를 바람직하게 최소화시키도록 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다른 시스템에서, 인접 커패시턴스 측정 위치를 역 위상(out of phase)으로 구동하는 것은 전극 내 상호 커패시턴스 측정 효과를 향상시키도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 아날로그 디바이스 사(Analog Devices, Inc.)에서 구입가능한 AD7142와 같은 측로 커패시턴스 측정을 이용하는 터치 검출 제품에서 전극 내 상호 커패시턴스를 측정하여 향상시키는 것이 바람직할 수 있다. 여기에 기술된 위상 제어 방법은 측정 채널을 동 위상 또는 역 위상으로 조정하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이는 모두 망라하거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 한정하려고 의도한 것이 아니다. 상기 교시에 비추어 많은 변경예 및 변형예가 가능하다. 예를 들어, 여기 기술된 검출 방법론은 한정된 수단 및 배터리 또는 다른 동력원을 수용하는 수단을 포함한 매우 다양한 터치 수단과 관련되어 사용될 수 있다. 본 발명의 범주가 이러한 상세한 설명에 의해 한정되지 않고 오히려 본 명세서에 첨부된 청구의 범위에 의해 한정되도록 의도된다.

Claims (27)

  1. 터치 위치에서 터치 표면과 연결되는 터치 대상에 응답하여 터치 표면 상의 복수의 위치에서 커패시턴스를 측정하는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위해서, 각 전압 신호를 제 1 기준 레벨과 제 2 기준 레벨 사이에서 램핑하도록 전하를 복수의 위치에 인가함으로써 커패시턴스가 측정되는 방법에 있어서,
    위치 사이에 흐르는 전류를 완화시키기 위해 전압 신호 램프의 위상을 제어하는 단계를 포함하는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 전압 신호 램프는 제 1 기준 레벨에서 제 2 기준 레벨로의 상승 램핑과 제 2 기준 레벨에서 제 1 기준 레벨로의 하강 램핑 사이에서 교대로 일어나며, 위상을 제어하는 단계는 전압 레벨을 동시에 상승 램핑하고 전압 레벨을 동시에 하강 램핑하는 단계를 포함하는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 전압 신호는 제 1 기준 레벨에서 제 2 기준 레벨로 동일한 방향으로 램핑되고, 각 램프 간에 제 1 기준 레벨로 다시 리셋되며, 위상을 제어하는 단계는 전압 레벨을 동시에 램핑하고 전압 레벨을 동시에 리셋하는 단계를 포함하는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 복수의 위치에 전하를 인가하는 것은 연속 전류를 인가하는 단계, 펄스 전류를 인가하는 단계, 또는 임피던스를 통해서 전압을 인가하는 단계를 포함하는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 전압 신호 램프의 위상을 제어하는 단계는 전압 신호 램프를 동시에 시작하는 단계를 포함하는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 전압 신호 램프를 동시에 시작하는 단계는 다른 전압 신호 램프가 역치 레벨에 도달하기 전에 역치 레벨에 도달한 적어도 하나의 전압 신호 램프에 지연을 일으키는 단계를 포함하는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 지연은 역치 레벨에 도달하는 적어도 하나의 전압 신호에서 시작되는 소정 지연인 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 전압 신호 램프 간 평균 차이를 최소화하기 위해 지연을 조정하는 단계를 추가로 포함하는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  9. 제 5 항에 있어서, 전압 신호 램프는 고정 주파수에 따라서 동시에 전압 신호 램프를 시작하는 주기 타이머에 의해 조절되는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 전압 신호 램프의 위상을 제어하는 단계는 각 전압 신호 램프가 역치 레벨에 도달하는 경우들 간에 시간 차분을 결정하는 단계 및 다음 램프 시작 시간을 조정하기 위해 결정된 시간 차분을 이용하는 단계를 포함하는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 각 전압 신호 램프에 대한 램프 시간을 측정함으로써 각 위치와 연관된 커패시턴스를 측정하는 단계를 추가로 포함하는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 터치 위치를 판단하기 위해 측정된 커패시턴스를 이용하는 단계를 추가로 포함하는 터치 센서 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  13. 터치 위치에서 터치 표면과 연결되는 터치 대상에 응답하여 터치 표면 상의 복수의 위치에서 커패시턴스를 측정하며, 각 전압 신호를 제 1 기준 레벨과 제 2 기준 레벨 사이에서 램핑하도록 전하를 복수의 위치에 인가함으로써 커패시턴스가 측정되는 터치 센서 디바이스에 있어서,
    위치 간에 흐르는 전류를 완화시키기 위해 전압 신호 램프의 위상을 제어하는 신호 제어 회로를 포함하는 터치 센서 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서, 신호 제어 회로는 전압 신호 램프를 동시에 시작함으로써 위상을 제어하는 터치 센서 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서, 신호 제어 회로는 다른 전압 신호 램프가 역치 레벨에 도달하기 전에 역치 레벨에 도달한 적어도 하나의 전압 신호 램프에 지연을 일으킴으로써 전압 신호 램프를 동시에 시작하는 터치 센서 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서, 지연은 역치 레벨에 도달하는 적어도 하나의 전압 신호에서 시작되는 소정 지연인 터치 센서 디바이스.
  17. 제 15 항에 있어서, 신호 제어 회로는 전압 신호 램프들 간 평균 차이를 최소화하기 위해 지연을 조정하는 터치 센서 디바이스.
  18. 제 14 항에 있어서, 신호 제어 회로는 고정 주파수에 따라 동시에 각 전압 신호 램프를 시작하는 주기 타이머를 이용하여 전압 신호 램프를 조절하는 터치 센서 디바이스.
  19. 제 13 항에 있어서, 신호 제어 회로는 각 전압 신호 램프가 역치 레벨에 도달하는 경우들 간에 시간 차분을 결정하고 다음 램프 시작 시간을 조정하기 위해 결정된 시간 차분을 이용함으로써 전압 신호 램프의 위상을 제어하는 터치 센서 디바이스.
  20. 각 커패시턴스에서 각 전압 신호를 램핑하기 위해 각각이 커패시턴스 측정 채널과 연관된 복수의 위치에서 커패시턴스를 측정하는 디바이스와의 사용을 위한 방법에 있어서,
    (a) 복수의 채널 상에 정방향 전압 신호 램프를 동시에 시작하는 단계; 및
    (b) 고 전압 신호 역치로의 도달에 응답하여 적어도 한 채널의 정방향 전압 신호 램프에 지연을 일으키는 단계를 포함하는 디바이스와의 사용을 위한 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    (c) 복수의 채널에 역방향 전압 신호 램프를 동시에 시작하는 단계;
    (d) 저 전압 신호 역치로의 도달에 응답하여 적어도 한 채널의 역방향 전압 신호 램프에 지연을 일으키는 단계를 추가로 포함하는 디바이스와의 사용을 위한 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 단계 (d) 이후에 단계 (a) 내지 (c)를 반복하는 단계를 추가로 포함하는 디바이스와의 사용을 위한 방법.
  23. 제 20 항에 있어서, 지연은 정방향 및 역방향 전압 간의 차이를 최소화하도록 조정되는 디바이스와의 사용을 위한 방법.
  24. 제 20 항에 있어서, 전압 신호 램프 동안 복수의 채널을 위한 클럭 사이클을 카운팅하는 단계 및 주어진 채널에 대한 클럭 사이클의 개수를 주어진 채널에 의해 측정되는 커패시턴스와 서로 연관시키는 단계를 추가로 포함하는 디바이스와의 사용을 위한 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 전압 신호 램프 시작 단계는 클럭 사이클에 동기되는 디바이스와의 사용을 위한 방법.
  26. 제 20 항에 있어서, 지연은 고 전압 신호 역치에 도달한 모든 복수의 채널에서 종료되는 디바이스와의 사용을 위한 방법.
  27. 제 20 항에 있어서, 지연은 소정 시간 이후에 종료되는 디바이스와의 사용을 위한 방법.
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