KR20130108556A - 컨패시턴스 스캐닝 근접성 검출 - Google Patents

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KR20130108556A
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올렉산드르 카핀
앤드리 마하리타
앤드리 리쉬툰
볼로디미르 후트니크
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사이프레스 세미컨덕터 코포레이션
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Abstract

용량성 감지 어레이에 근접하는 오브젝트의 존재를 식별하기 위해 제 1 감지 모드를 이용하여 용량성 감지 어레이의 제 1 세트의 전극들을 스캐닝하기 위한 방법 및 장치들이 설명되며, 여기서 제 1 감지 모드를 이용하여 스캐닝하는 것은 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉하지 않는 오브젝트들을 식별한다. 제 1 세트의 전극들은 용량성 감지 어레이와 관련하여 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 제 2 감지 모드를 이용하여 스캐닝되고, 여기서 제 2 감지 모드를 이용하여 재스캐닝하는 것은 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉하는 오브젝트들의 위치들을 결정한다.

Description

컨패시턴스 스캐닝 근접성 검출{CAPACITANCE SCANNING PROXIMITY DETECTION}
본 출원은, 2010년 8월 23일자 출원된 U.S 가출원 제61/376,161호를 우선권으로 주장하며, 그 내용은 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 개시물은 터치-센서 디바이스들의 분야에 관한 것이고, 특히, 커패시턴스 감지 근접성 검출(capacitance sensing proximity detection)에 관한 것이다.
컴퓨팅 디바이스들, 예를 들어, 노트북 컴퓨터들, 개인용 휴대 정보 단말기들(PDAs), 모바일 통신 디바이스들, 휴대용 엔터테인먼트 디바이스들(예를 들어, 핸드헬드 비디오 게임 디바이스들, 멀티미디어 플레이어들 등) 및 셋-톱-박스들(예를 들어, 디지털 케이블 박스들, 디지털 비디오 디스크(DVD) 플레이어들 등)은, 사용자와 컴퓨팅 디바이스 사이의 상호작용을 용이하게 하는 사용자 인터페이스 디바이스들(또한, HID(human interface devices)로서도 알려짐)을 갖는다. 더욱 더 보현화되어 가는 일 유형의 사용자 인터페이스 디바이스는 커패시턴스 감지에 의해 동작하는 터치-센서 디바이스이다. 터치-센서 디바이스는 대개 터치-센서 패드, 터치-센서 슬라이더, 또는 터치-센서 버튼들의 형태이며, 하나 또는 둘 이상의 용량성 감지 엘리먼트(capacitive sense element)들의 어레이를 포함한다. 커패시턴스 센서에 의해 검출된 커패시턴스는, 터치 오브젝트가 센서에 접촉할 때 변화한다. 터치 오브젝트는, 예를 들어, 스타일러스 또는 사용자의 손가락일 수 있다.
일 유형의 커패시턴스 감지 디바이스는, 로우들 및 컬럼들로 배열되고 인터섹션들의 어레이를 형성하는 다중 터치 감지 전극들을 포함한다. X 및 Y 차원들에서 전극들의 각각의 인터섹션(즉, 대략적으로 직교하는 전극들이 서로에 대해 걸쳐서, 그러나 서로 접속하지 않는 위치)에서, 상호 커패시턴스가 전극들 사이에서 형성되고, 이에 따라 용량성 감지 엘리먼트들의 매트릭스가 형성된다. 이러한 상호 커패시턴스는 프로세싱 시스템에 의해 측정되며, (예를 들어, 터치 오브젝트의 접촉 또는 움직임으로 인한) 커패시턴스에서의 임의의 변화가 검출될 수 있다. 터치-센서 디바이스에서, 감지 어레이의 X 및 Y 차원들에서의 각각의 감지 엘리먼트에 의해 검출되는 커패시턴스의 변화는 다양한 방법들에 의해 측정될 수 있다. 이 방법과는 상관없이, 용량성 감지 엘리먼트들에 의해 감지된 커패시턴스를 나타내는 전기 신호는 대개 프로세싱 디바이스에 의해 프로세싱되며, 다음으로, X 및 Y 차원들에서 터치-센서 패드와 관련하여 터치 오브젝트의 위치를 나타내는 전기적 또는 광학적 신호들을 생성한다. 터치-센서 스트립, 슬라이더, 또는 버튼은 동일한 커패시턴스-감지 원리로 동작한다.
특정 컴퓨팅 디바이스들은 또한, 실제 터치 이외에, 디바이스로의 오브젝트의 근접성에 기초하여 사용자 입력을 프로세싱할 수 있다. 예를 들어, 이동 전화기의 터치-스크린은, 의도하지 않은 접촉으로 인해 터치-입력 커맨드들이 입력되는 것을 방지하기 위해 사용자의 얼굴 근처에 이 전화기의 터치-스크린이 위치될 때, 비활성화될 수 있다. 부가적으로, 다른 컴퓨팅 디바이스들은, 사용자의 손이 컴퓨팅 디바이스 근처에 있을 때 사용자의 손을 통해 수행되는 제스쳐들을 인식할 수 있다. 예를 들어, 전자 판독기의 스크린 근처에서 손을 스위핑(swiping)하는 것은 전방 또는 후방으로 e-북의 페이지를 넘길 수 있다. 이러한 근접성 제어들 및 제스쳐들은 적외선(IR; infrared) 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 IR 신호를 방출하는 IR 송신기를 포함할 수 있다. 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손)가 디바이스 근처에 있을 때, IR 신호의 몇몇 부분은 디바이스에 다시 반영될 수 있고 IR 수신기에 의해 검출될 수 있다. 프로세싱 디바이스는 오브젝트의 존재 및/또는 위치를 검출하기 위해 수신된 신호를 해석한다. 이 디바이스는 그후 검출된 근접성 또는 제스쳐에 기초하여 적절한 동작을 수행할 수 있다. 그러나, 이 기술은 전용(dedicated) IR 센서 및 프로세싱을 위한 관련 칩들을 이용한다. 심지어 가장 간단한 제스쳐들을 검출하기 위해 적어도 4 개의 IR 센서들이 이용될 것이다. 이는 컴퓨팅 디바이스의 전체 비용을 증가시킬 수 있다. 또한, IR 센서들은 외부 IR 필드들에 민감할 수 있고, 이는 포화상태로 유도할 수 있어서 디바이스의 동작에 부정적인 영향을 준다.
본 개시물은 첨부된 도면들의 도들에서 한정이 아닌 예로서 예시된다.
도 1은, 실시예에 따라서, 근접성 감지를 위한 커패시턴스 감지 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 2a는, 실시예에 따라서, 2개 배선의 근접성 감지 안테나를 예시하는 블록도이다.
도 2b는, 실시예에 따라서, 3개 배선의 근접성 감지 안테나를 예시하는 블록도이다.
도 2c는, 실시예에 따라서, 3개 배선의 근접성 감지 안테나의 감지 구역(sensitivity area)을 예시하는 도면이다.
도 3은, 실시예에 따라서, 다중-배선의 근접성 감지 안테나의 감지 구역을 예시하는 도면이다.
도 4a는, 실시예에 따라서, 근접성 감지를 구현하기 위한 용량성 감지 어레이를 예시하는 도면이다.
도 4b는, 실시예에 따라서, 정의된 근접성 감지 영역들을 갖는 용량성 감지 어레이를 예시하는 도면이다.
도 4c는, 실시예에 따라서, 근접성 표면 감지를 위해 용량성 감지 어레이를 예시하는 도면이다.
도 5는, 실시예에 따라서, 근접성 감지를 위해 용량성 감지 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 6은, 실시예에 따라서, 용량성 감지 어레이에 관련하여 근접성 감지 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 7은, 실시예에 따라서, 터치 오브젝트의 존재를 검출하기 위한 프로세싱 디바이스를 갖는 전자 시스템을 예시하는 블록도이다.
이하의 설명은 본 발명의 몇몇 실시예들의 양호한 이해를 제공하기 위해 특정 시스템들, 컴포넌트들, 방법들 등의 예들과 같은 수많은 구체적인 세부사항들을 설명한다. 그러나, 당업자에게는 이러한 구체적인 세부사항들 없이 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들이 실행될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예들에서, 잘-알려진 컴포넌트들 또는 방법들은 본 발명을 불필요하게 방해하는 것을 회피하기 위해 상세하게 설명되지 않고 간단한 블록도 형태로 제시된다. 따라서, 설명된 구체적인 세부사항들은 단지 예시적이다. 특정 구현들은 이러한 예시적인 세부사항에서 벗어날 수 있으며 본 발명의 범위 내에서 여전히 고찰될 수 있다.
용량성 감지 어레이(capacitive sense array)를 이용하여 오브젝트의 근접성을 검출하기 위한 방법 및 장치의 실시예들이 설명된다. 일 실시예에서, 용량성 감지 어레이는 로우들 및 컬럼들로 배열된 복수의 전극들을 포함한다. 일 실시예에서, 최외곽 로우 및 컬럼 전극들은 근접성 스캐닝 영역들을 형성한다. 프로세싱 시스템은 그 어레이에 근접하는 오브젝트의 존재를 검출하기 위해 자기-커패시턴스 단일 전극 감지 기술을 이용하여 근접성 스캐닝 영역들 내의 전극들을 스캐닝한다. 프로세싱 시스템은 동일한 전극들을 이용할 수 있지만, 오브젝트가 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉할 때 그리고 물리적으로 접촉하지 않을 때 둘 다의 경우에 오브젝트의 위치 및/또는 움직임(예를 들어, 제스쳐)를 결정하기 위한 상이한 감지 기술들을 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라서 커패시턴스 감지 시스템을 예시하는 블록도이다. 일 실시예에서, 시스템(100)은 터치-감지 디바이스(110), 프로세싱 디바이스(120), 및 멀티플렉서들(130, 140)을 포함한다. 터치-감지 디바이스(110)는 예를 들어, 터치-센서 패드, 터치-스크린 디스플레이, 터치-센서 슬라이더, 터치-센서 버튼, 또는 다른 디바이스일 수 있다. 터치-감지 디바이스(110)는 용량성 감지 어레이(112)를 포함할 수 있다. 용량성 감지 어레이(112)는 터치 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락)의 터치 또는 근접성을 검출하는데 이용될 수 있는 (예를 들어, X 및 Y 차원들에서의) 로우들 및 컬럼들로 배열된 감지 엘리먼트들의 매트릭스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 용량성 감지 어레이(112)는 상호 커패시턴스 감지 기술(mutual capacitance sensing technique)을 이용하고, 여기서 2개의 전극들의 인터섹션에서 존재하는 상호 커패시턴스는 프로세싱 디바이스(120)에 의해 측정될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 인터섹션들에서의 이러한 상호 커패시턴스에서의 변화는 프로세싱 디바이스(120)가 터치 오브젝트의 위치를 결정하게 한다.
상호 커패시턴스 감지를 통해서, 일 세트의 전극들(예를 들어, X 차원으로 배향된 로우들)은 송신(TX) 전극들로서 지정된다. 송신 전극들은 프로세싱 디바이스(120)에 의해 제공되는 전자 신호(135)를 이용하여 구동된다. 일 실시예에서, 송신 멀티플렉서(TX MUX)(130)는 하나 또는 둘 이상의 송신 전극들에 전자 신호(135)를 공급하는데 이용될 수 있다. 다른 세트의 전극들(예를 들어, Y 차원으로 배향된 컬럼들)은 수신(RX) 전극들로서 지정된다. 로우들과 컬럼들 사이의 상호 커패시턴스는 수신 전극들 각각에서 신호를 샘플링함으로써 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 수신 멀티플렉서(RX MUX)(140)는 하나 또는 둘 이상의 수신 전극들에 대해 신호를 샘플링하고 수신 측정 신호(145)를 다시 프로세싱 디바이스(120)에 제공하는데 이용될 수 있다. 송신 및 수신 전극들로서 로우들 및 컬럼들의 지정은 오직 하나의 예이며, 다른 실시예들에서, 로우들 및 컬럼들은 반전될 수 있다.
일 실시예에서, 터치-센서 디바이스(110)는 근접성 감지 안테나(114)를 더 포함할 수 있다. 근접성 감지 안테나(114)는 예를 들어 터치-센서 디바이스(110)에 관련하여 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손)의 근접성을 검출할 수 있는 하나 또는 둘 이상의 배선들(예를 들어, 센서들 또는 전극들)을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 근접성 감지 안테나(114)는 용량성 감지 어레이(112)에 인접하는 터치-센서 디바이스(110)의 프레임 내에 내장된다. 그러나, 이하 설명될 것과 같이, 근접성 감지 안테나(114)는, 용량성 감지 어레이(112)를 형성하는 전극들의 일부로서 포함하여, 용량성 감지 어레이(112)와 관련하여 임의의 수의 상이한 방법들로 배향될 수 있다.
도 2a는 실시예에 따라서 2개 배선의 근접성 감지 안테나를 예시하는 블록도이다. 근접성 감지 안테나(210)는 도 1에 도시된 바와 같은 근접성 감지 안테나(114)의 일 예일 수 있다. 일 실시예에서, 근접성 감지 안테나(210)는 2개의 배선들: 송신(TX) 배선 및 수신(RX) 배선을 포함한다. 송신 및 수신 배선들은 금속성 트레이스들, 전극들일 수 있고, 또는 몇몇 다른 도전성 재료로 형성될 수 있다. 근접성 감지 안테나(210)의 송신 배선은 송신 신호(135)를 수신하기 위해 송신 멀티플렉서(130)에 접속될 수 있고, 수신 배선은 프로세싱 디바이스(120)에 수신 신호(145)를 제공하기 위해 수신 멀티플렉서(140)에 접속될 수 있다. 대안적으로, 송신 및 수신 배선들은 다른 소스들에 접속될 수 있다.
일 실시예에서, 근접성 감지 안테나(210)의 송신 및 수신 배선들은 서로에 대해 실질적으로 평행할 수 있다. 이 배선들은 대략 10-20 센티미터(cm) 길이일 수 있고, 3-6cm 의 거리로 이격될 수 있으며, 대략적으로 0.5-1.5 밀리미터(mm) 두께일 수 있다. 다른 실시예들에서, 배선들은 상이한 배향, 길이, 간격, 및/또는 두께를 가질 수 있다. 일반적으로, 근접성 감지 안테나(210)는 송신 및 수신 배선들의 길이와 대략적으로 동일한 거리에 있는 근접성을 효과적으로 감지할 수 있다.
일 실시예에서, 근접성 감지 안테나(210)의 송신 배선은 송신 신호를 이용하여 구동된다. 이는 송신 배선과 수신 배선 사이에 전계(즉, 상호 커패시턴스)가 형성되도록 유도할 수 있다. 결과로 나타나는 신호는 수신 배선으로부터(예를 들어, 프로세싱 디바이스(120)에 의해) 판독될 수 있다. 근접성 감지 안테나(210) 근처에 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손)의 존재는 송신 배선과 수신 배선 사이의 커패시턴스를 변경시키거나 또는 그렇지 않으면 이에 영향을 미칠 수 있어서, 이에 의해 수신 배선으로부터 판독된 신호의 변화를 야기한다. 일 실시예에서, 신호의 변화는, 인접성 감지 안테나(210)로부터의 오브젝트의 거리에 비례할 수 있다. 일반적으로, 2개 배선의 근접성 감지 안테나(210)를 이용하는 방향성 감지(directional sensing)는 가능하지 않다.
도 2b는 실시예에 따라서 3개 배선의 근접성 감지 안테나를 예시하는 블록도이다. 근접성 감지 안테나(220)는 도 1에 도시된 것과 같은 근접성 감지 안테나(114)의 다른 예일 수 있다. 일 실시예에서, 근접성 감지 안테나(220)는 안테나(210)와 유사한 구성을 갖지만, 3개의 배선들: 송신 배선 TX, 및 2개의 수신 배선들(RX1 및 RX2)을 포함한다. 근접성 감지 안테나(220) 내의 송신 및 수신 배선들은 안테나(210) 내의 배선들과 유사하게 접속될 수 있다.
일 실시예에서, 송신 배선 TX는 송신 신호를 이용하여 구동된다. 이는 송신 배선(TX)과 각각의 수신 배선들(RX1 및 RX2) 사이에 전계(즉, 상호 커패시턴스)가 형성되게 할 수 있다. 결과로 나타나는 신호는 수신 배선들 각각으로부터(예를 들어, 프로세싱 디바이스(120)에 의해) 판독될 수 있다. 근접성 감지 안테나(220) 근처의 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손)의 존재는 송신 배선과 수신 배선 사이의 커패시턴스를 변경하거나 또는 그렇지 않으면 이에 영향을 미칠 수 있어서, 이에 의해 각각의 수신 배선으로부터 판독된 신호의 변화를 야기한다. 수신 배선(RX1)에 대한 신호의 변화는 수신 배선(RX2)에 대한 신호의 변화와는 상이할 수 있다. 이 차이는 오브젝트의 위치에 기인할 수 있다. 프로세싱 디바이스(120)는 신호들에서의 차이들에 기초하여 오브젝트의 위치를 결정하도록 구성될 수 있고, 일정 기간에 걸쳐서 다수의 판독들을 수행함으로써 오브젝트의 모션을 검출할 수 있다. 따라서, 3개 배선의 근접성 감지 안테나(220)를 이용하는 적어도 1차원에서의 방향성 감지(directional sensing)는 가능할 수 있다. 도 2c에 감지 구역(230)이 나타난다. 도 2c는, 감지 구역(230)이 수신 배선들(RX1 및 RX2) 각각으로부터 외측으로 방사하고 있는, 근접성 감지 안테나(220)의 말단 뷰를 나타낸다.
도 3은 실시예에 따라서 다중-배선 근접성 감지 안테나의 감지 구역을 예시하는 도면이다. 이 실시예에서, 근접성 감지 안테나(310)는 송신 배선들(TX1, TX2, TX3, TX4) 및 수신 배선들(RX1, RX2, RX3, RX4)을 포함한다. 이 배선들은 근접성 감지 디바이스(310) 둘레에 비대칭적으로 배열될 수 있다. 송신 배선들(TX1, TX2, TX3, TX4)이 송신 신호를 이용하여 구동될 때, 각각의 송신 배선과 인접하는 수신 배선들 사이에 상호 커패시턴스가 형성될 수 있다. 예를 들어, TX1은 RX1과 RX2를 갖는 커패시턴스, RX2와 RX3를 갖는 TX2, RX3과 RX4를 갖는 TX3, 및 RX4와 RX1을 갖는 TX4를 형성할 수 있다. 증가된 수의 송신 및 수신 배선들을 통해서, 감지 구역(320)이 또한 증가한다. 수신 배선들(RX1, RX2, RX3, RX4) 각각에 대해 측정된 신호들의 차이들에 기초하는 일 실시예에서, 근접성 감지 안테나(310)는 감지 구역(320) 내 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손)의 복잡한 움직임들 및/또는 제스쳐들을 검출할 수 있다. 예시된 안테나 구성은, 4개의 방향들에서의 근접성 감지, 2개 배선 근접성 검출 안테나(예를 들어 210)와 비교하여 개선된 감도, 및 근접성 감도 안테나(310)를 형성하는데 이용된 재료의 최적의 공간 활용(인쇄 회로 기판(PCB) 재료 또는 다른 재료를 포함할 수 있음)을 제공할 수 있다.
다른 실시예들에서, 안테나(114)와 같은 전용 근접성 감지 안테나를 가지는 것 보다는, 어레이(112)와 같은 용량성 감지 어레이의 기존의 커패시턴스 센서들이 오브젝트의 근접성을 검출하는데 이용될 수 있다. 도 4a는 실시예에 따라서 근접성 감지를 구현하기 위한 용량성 감지 어레이를 예시하는 도면이다. 용량성 감지 어레이(410)는 도 1에 나타난 것과 같은 용량성 감지 어레이(112)의 일 예일 수 있다. 일 실시예에서, 용량성 감지 어레이(410)는 터치-감지 패널, 터치-스크린 디스플레이, 또는 다른 터치-감지 디바이스의 일부일 수 있다.
나타난 바와 같이, 용량성 감지 어레이(410)는 전극들의 로우들 및 컬럼들을 포함한다. 이 전극들은 예를 들어 투명 인듐-주석-산화물(ITO) 또는 다른 도전성 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, ITO 센서들은 디스플레이 영역(예를 들어, 터치-스크린 디스플레이) 또는 쉴드(shield) 영역에 걸쳐서 포지셔닝될 수 있다.
도 4b는, 실시예에 따라서, 정의된 근접성 감지 영역들을 갖는 용량성 감지 어레이를 예시하는 도면이다. 용량성 감지 어레이(420)는 다수의 정의된 근접성 감지 영역들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 4개의 근접성 감지 영역들(422, 424, 426, 및 428)이 있을 수 있다. 근접성 감지 영역들은 용량성 감지 어레이(420)의 외측 에지들 둘레에 위치될 수 있고, 예를 들어, 전극들의 최외곽 로우들 및 컬럼들을 포함할 수 있다. 근접성 감지 영역들에 포함된 전극들은, 용량성 감지 어레이(420)에 대한 오브젝트의 근접성을 검출하는데 처음 이용될 수 있고, 후속하여 오브젝트에 의한 실제 터치를 검출하는데 재목적될(repurposed) 수 있다. 근접성 감지 영역들(422, 424, 426, 및 428)의 이러한 구분 및 배향은 프로세싱 시스템이 측정된 신호들에서의 차이들에 기초하여 용량성 감지 어레이(420)에 근접하는 오브젝트의 위치를 결정하게 할 수 있다. 또한, 일정 기간에 걸친 다수의 측정들은, 용량성 감지 어레이(420)의 표면에 걸쳐서, 예를 들어, 사용자의 손에 의해 이루어진 제스쳐들의 검출을 허용할 수 있다. 다른 실시예에서, 근접성 감지 영역들은 용량성 감지 어레이의 외부에 위치된 분리된 별도의 센서들 또는 안테나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 4개의 별도의 센서들이 존재할 수 있는데, 여기서 하나의 센서는 용량성 감지 어레이의 에지에 인접하여 위치되고 이 에지에 대략적으로 평행하게 위치된다. 이러한 별도의 센서들은 오브젝트의 근접성을 검출하기 위해 근접성 감지 영역들(422, 424, 426, 및 428)과 유사하게 기능한다. 다른 실시예들에서, 몇몇 다른 개수의 별도의 센서들이 존재할 수 있고, 또는 이와 다르게 이 센서들은 용량성 감지 어레이와 관련하여 배향될 수 있다.
도 4c는 실시예에 따라서 근접성 표면 감지를 위한 용량성 감지 어레이를 예시하는 도면이다. 용랑성 감지 어레이(430)에서, 근접성 감지 영역(432)은 용량성 감지 어레이(430)의 전체 표면을 포함할 수 있다. 따라서, 어레이 내의 모든 전극들은 오브젝트의 근접성을 검출하는데 이용될 수 있다. 모든 전극들을 이용하는 것은 프로세싱 시스템이 더욱 복잡한 제스쳐들을 더 나은 정확성으로 검출하게 하지만, 추가적인 전극들은 더 많은 시간을 취할 수 있고 추가적인 시스템 리소스들을 이용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라서 커패시턴스 감지 시스템을 예시하는 블록도이다. 일 실시예에서, 시스템(500)은 용량성 감지 어레이(510), 프로세싱 디바이스(520), 및 멀티플렉서들(530, 540)을 포함한다. 용량성 감지 어레이(510) 내에서, 개별적인 로우 전극들(R0-Rm) 및 컬럼 전극들(C0-Cn)이 도시된다. 상이한 실시예들에서, 용량성 감지 어레이(510) 내에 임의의 수의 로우 및 컬럼 전극들이 존재할 수 있다.
로우 전극들(R0-Rm) 각각은, 로우 전극들(R0-Rm)에 쉴드 신호(535)를 교대로 공급하고, 로우 전극들(R0-Rm)로부터의 측정된 신호들을 수신기 모듈(524)의 수신 채널(Rx1-Rxy)에 제공할 수 있는 로우 멀티플렉서(530)에 접속될 수 있다. 로우 멀티플렉서(530)는 제어 신호(미도시)에 기초하여 하나 또는 둘 이상의 로우 전극들(R0-Rm)에, 또는 이들에 대한 측정 신호들에 쉴드 신호(535)를 선택적으로 공급할 수 있다. 제어 신호는 프로세싱 디바이스(520) 로부터 또는 몇몇 다른 소스로부터 수신될 수 있다. 일 실시예에서, 쉴드 신호(535)는 프로세싱 디바이스(520)의 쉴드 소스 컴포넌트(522)에 의해 제공되며, 그러나 다른 실시예들에서, 쉴드 신호(535)는 몇몇 다른 소스에 의해 제공될 수 있다.
컬럼 전극들(C0-Cn) 각각은, 프로세싱 디바이스(520)로의 측정된 신호들의 공급을 제어하고, 적절한 경우 컬럼 전극들(C0-Cn)에 쉴드 신호(535)를 공급하는 컬럼 멀티플렉서(540)에 접속될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세싱 디바이스(520)는 수신기 모듈(524)을 포함한다. 수신기 모듈(524)은 다수의 수신 채널들(Rxl, Rx2, Rx3, Rxy)을 가질 수 있고, 이들 각각은 로우 또는 컬럼 전극들 중 하나로부터의 측정된 신호를 수신 및 프로세싱하도록 구성된다. 일 실시예에서, 로우 전극들 m 또는 컬럼 전극들 n 중 더 큰 수와 동일한 y개의 수신 채널들이 존재할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 몇몇 다른 수의 수신 채널들이 존재할 수 있다. 특정 실시예들에서, 수신 채널들의 개수는 로우 또는 컬럼 전극들의 개수 미만일 수 있고, 이에 따라 모든 전극들이 한 번에 측정되는 것이 방지될 수 있다. 로우 멀티플렉서(530) 및 컬럼 멀티플렉서(540)는 제어 신호(미도시)에 기초하여 전극들로부터 수신 채널들로 측정된 신호들을 선택적으로 공급할 수 있다. 제어 신호는 프로세싱 디바이스(520)로부터 또는 몇몇 다른 소스로부터 수신될 수 있다.
일 실시예에서, 로우 멀티플렉서(530) 및 컬럼 멀티플렉서(540)는 도 1과 관련하여 앞서 설명된 상호 커패시턴스 감지 기술들을 구현하는데 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 송신(TX) 소스(526)로부터의 송신 신호(545)는 로우 멀티플렉서(530)에 접속되고 용량성 감지 어레이(510)에 공급된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 시스템(500)은 도 4a 내지 도 4c와 관련하여 설명된 것과 같이 근접성 감지를 위해서 이용될 수 있다. 근접성 감지를 위해 이용될 때, 시스템(500)은 상이한 커패시턴스 감지 기술들을 이용하기 위해 변경될 수 있다(예를 들어, 상이한 동작 모드로 전환될 수 있다). 이러한 기술들은, 용량성 감지 어레이(510)의 실제 터치를 검출하는 것과는 대조적으로, 근접성 감지를 위해 최적화될 수 있다. 동작 모드는 프로세싱 디바이스(520)에 의해 제어될 수 있다.
용량성 감지 어레이(510)는 도 4b와 관련하여 설명된 것과 같은 근접성 감지 영역들을 이용하여 근접성 감지를 위해 구성될 수 있다. 이는 "근접성 감지 모드"로서 설명될 수 있다. 예로서 이전에 설명된 근접성 감지 영역들을 이용하여, 근접성 감지 영역(422)은 로우 전극(R0)을 포함할 수 있고, 근접성 감지 영역(424)은 로우 전극(Rm)을 포함할 수 있으며, 근접성 감지 영역(426)은 컬럼 전극 C0을 포함할 수 있고, 그리고 근접성 감지 영역(428)은 컬럼 전극 Cn을 포함할 수 있다.
인접성 감지 모드에서, 전극들(R0, Rm, C0 및 Cn)은 자기-커패시턴스 단일 전극 감지 기술을 이용하여 구성될 수 있다. 자기-커패시턴스 단일 전극 감지 동안, 모든 로우 및 컬럼 전극들은 동일한 전기적 전위를 갖는다. 따라서, 결과로 나타나는 전계는 교차하는 로우 및 컬럼 전극들 사이에 집중되지 않는다. 용량성 감지 어레이(510)의 일정 거리 내에 있는 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손)의 존재는 오브젝트와 전극들 사이에 커패시턴스를 생성한다. 이는, 프로세싱 디바이스(520)에 의해 오브젝트의 존재로서 해석될 수 있는, 각각의 전극에 대응하는 전자 신호에 영향을 미친다. 일 실시예에서, 자기-커패시턴스 단일 전극 감지 동안, 근접성 감지 영역들을 형성하는 로우 전극들(R0 및 Rm)이 먼저 측정된다. 각각의 전극들(R0 및 Rm)로부터의 측정된 신호는, 로우 멀티플렉서(530)에 의해 수신기 모듈(524)의 이용가능한 수신 채널들(예를 들어, Rx1 및 Rx2)로 라우팅된다. 로우 전극들(R0, Rm)과 컬럼 전극들 사이에 형성되는 상호 커패시턴스를 제거하기 위해, 컬럼 전극들(C0-Cn)은 컬럼 멀티플렉서(540)를 통해서 쉴드 소스(522)로부터의 쉴드 신호(535)를 이용하여 구동될 수 있다. 로우 전극들과 컬럼 전극들이 스캔 동안 동일한 전위에 있게 하기 위해, 쉴드 신호(535)는 수신 채널들의 전위와 동일한 값을 가질 수 있다. 사전에 측정된 베이스라인 값과 비교하여 로우 전극들(R0 및 Rm)로부터의 측정된 신호들의 임의의 변화는 용량성 감지 어레이(510)에 근접하는 오브젝트의 존재를 결정하기 위해 프로세싱 디바이스(520)에 의해 이용될 수 있다.
후속하여, 컬럼 전극들(C0 및 Cn)이 측정된다. 컬럼 멀티플렉서(540)는 전극들(C0 및 Cn)로부터의 측정된 신호를 수신기 모듈(524)의 이용가능한 수신 채널들에 공급한다. 동시에, 쉴드 신호(535)가 로우 멀티플렉서(530)를 통해서 로우 전극들(R0-Rm)에 공급된다. 이러한 측정된 신호들은 용량성 감지 어레이(510)에 근접하는 오브젝트의 존재를 결정하기 위해 로우 전극들(R0 및 Rm)로부터의 신호들과 함께 이용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 근접성 감지 영역들은, 오브젝트의 근접성을 검출하기 위해 스캐닝될 수 있는 추가적인 및/또는 상이한 전극들을 포함할 수 있다. 영역 지정들에 상관없이, 스캐닝 및 측정이 동일한 방식으로 발생할 수 있다. 스캐닝될 전극들의 수가 이용가능한 수신 채널들의 수보다 큰 경우, 지정된 영역 내에 있는 모든 전극들이 완료될 때까지, 전극들이 순차적으로 스캐닝될 수 있다. 또한, 전극들은 상이한 순서(예를 들어, 컬럼 전극들 먼저, 후속하여 로우 전극들)로 스캐닝될 수 있다.
시스템(500)에 대한 다른 모드의 동작은 "호버 모드(hover mode)"로서 지칭될 수 있다. 호버 모드에서, 시스템(500)은 용량성 감지 어레이(510)에 근접하는 오브젝트의 정확한 위치를 결정하고 그 오브젝트에 의해 행해지는 제스쳐들을 식별할 수 있다. 이러한 기능들을 달성하기 위해, 호버 모드에서는, 시스템(500)은 혼합 상호 및 자기 커패시턴스(hybrid mutual and self capacitance) 단일 전극 기술("혼합 기술(hybrid technique)")을 이용하여 동작하도록 구성될 수 있다. 이 혼합 기술은 더 큰 정확도로 오브젝트를 검출하기 위해 상호 커패시턴스 감지 그리고 자기 커패시턴스 감지 둘 다의 엘리먼트들을 이용한다. 혼합 기술에서, 하나의 세트의 전극들(예를 들어, 로우 전극들(R0-Rm))은 다른 전극들(예를 들어, 컬럼 전극들(C0-Cn))보다 더 높은 전위를 가진다. 따라서, 상호 커패시턴스가 컬럼들과 로우들 사이에 형성되고, 감지 동안, 오브젝트는 컬럼들 및 로우들 모두의 전계에 영향을 주어 측정 신호들에서의 더 큰 변화를 초래한다. 이러한 더 큰 변화는, 프로세싱 디바이스(520)가 상호 또는 자기 커패시턴스 감지 기술들 둘 중 하나를 단독과 비교하여 오브젝트의 위치 및 움직임을 더 쉽게 결정하게 한다.
호버 모드는 또한, 예를 들어, 전극들(R0, Rm, CO 및 Cn)을 포함하는 도 4b와 관련하여 설명된 것과 같은 근접성 감지 영역들을 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 혼합 감지 동안, 근접성 감지 영역들을 형성하는 로우 전극들(R0 및 Rm)이 먼저 측정된다. 측정 동안, 컬럼 전극들(CO-Cn)은 컬럼 멀티플렉서(540)를 통해서 쉴드 신호(535)로 구동된다. 이 실시예에서, 쉴드 신호(535)는 수신 채널들에서의 전위 보다 더 높은 값을 가질 수 있다. 게다가, 쉴드 신호(535)는 또한 수신 채널들과 비교하여 반대 극성을 가질 수 있다. 이는 로우 전극들(R0, Rm)과 컬럼 전극들(C0-Cn) 사이의 상호 커패시턴스를 생성할 수 있다. 남아있는 로우 전극들은 또한 원치않는 상호 커패시턴스들을 제거하기 위해 로우 멀티플렉서(530)를 통해서 쉴드 신호(535)로 구동될 수 있다. 전극(R0 및 Rm) 각각으로부터의 측정된 신호는 로우 멀티플렉서(530)에 의해 수신기 모듈(524)의 이용가능한 수신 채널들(예를 들어, Rx1 및 Rx2)로 라우팅된다. 사전에 측정된 베이스라인 값과 비교하여 로우 전극들(R0 및 Rm)로부터의 측정된 신호들에서의 임의의 변화는, 용량성 감지 어레이(510)에 근접하는 오브젝트의 존재를 결정하기 위해 프로세싱 디바이스(520)에 의해 이용될 수 있다. 용량성 감지 어레이(510) 근처의 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락)의 존재는 로우 전극들(R0 및 Rm)의 자기-커패시턴스에 기여하는 신호를 증가시키고 로우 전극들(R0, Rm)과 컬럼 전극들(C0-Cn) 사이의 상호 커패시턴스에 기여하는 신호는 감소시킬 수 있다. 그러나, 쉴드 신호(535)의 극성이 반전되기 때문에, 이 신호들 모두에서의 최종적인 변화는 동일한 방향에 존재할 것이다. 이러한 증가된 변화는 프로세싱 디바이스(520)가 오브젝트의 위치 및 움직임을 더 쉽게 결정하게 한다.
그 다음에, 컬럼 전극들(C0 및 Cn)이 측정된다. 컬럼 멀티플렉서(540)는 전극들(C0 및 Cn)로부터의 측정된 신호를 수신기 모듈(524)의 이용가능한 수신 채널들에 공급한다. 동시에, 쉴드 신호(535)가 로우 멀티플렉서(530)를 통해서 로우 전극들(R0-Rm)로 공급된다. 다시, 쉴드 신호(535)는 수신 채널들보다 더 높고 반대 극성을 갖는 전위 값을 가질 수 있다. C0 및 Cn으로부터의 측정된 신호들은, 용량성 감지 어레이(510)에 근접하는 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 로우 전극들(R0 및 Rm)로부터의 신호들과 함께 이용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 근접성 감지 영역들은, 오브젝트의 근접성을 결정하기 위해 스캐닝될 수 있는 추가적인 및/또는 상이한 전극들을 포함할 수 있다. 또한, 이 전극들은 상이한 순서(예를 들어, 컬럼 전극들 먼저, 뒤따라서 로우 전극들)로 스캐닝될 수 있다.
도 6은 실시예에 따라서 용량성 감지 어레이에 대한 근접성 감지 방법을 예시하는 흐름도이다. 이 방법(600)은, 하드웨어(예를 들어, 회로, 전용 로직, 프로그래머블 로직, 마이크로코드 등), 소프트웨어(예를 들어, 하드웨어 시뮬레이션을 수행하기 위해서 프로세싱 디바이스 상에서 구동하는 명령들), 또는 이들의 조합을 포함하는 프로세싱 로직에 의해 수행될 수 있다. 프로세싱 로직은, 용량성 감지 어레이에 근접하는 오브젝트의 존재를 검출하고 그 오브젝트의 위치, 움직임, 및/또는 제스쳐를 결정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 방법(600)은 도 5에 도시된 것과 같은 프로세싱 디바이스(520)에 의해 수행될 수 있다.
도 6을 참조하여, 블록(605)에서, 방법(600)은 어레이(510)와 같은 용량성 감지 어레이의 지정된 근접성 영역들을 스캐닝한다. 근접성 영역들은 프로세싱 디바이스(520)에 의해 정의될 수 있고, 예를 들어, 로우 전극들(R0 및 Rm) 및 컬럼 전극들(C0 및 Cn)과 같은 어레이(510)의 최외곽 전극들을 포함할 수 있다. 근접성 영역들을 스캐닝할 때, 프로세싱 디바이스(520)는 시스템이 자기-커패시턴스 단일 전극 감지 기술을 이용하도록 야기할 수 있다. 프로세싱 디바이스(520)는, 쉴드 신호(535)를 이용하여 다른 전극들을 구동하면서, 로우 전극들(R0 및 Rm) 및 컬럼 전극들(C0 및 Cn)을 교대로 스캐닝할 수 있다. 블록(610)에서, 방법(600)은 터치 오브젝트가 용량성 감지 어레이(510)에 근접하는 것으로 검출되는지의 여부를 결정한다. 로우 전극들(R0 및 Rm) 및 컬럼 전극들(C0 및 Cn)로부터의 측정된 신호들은 오브젝트의 존재를 결정하기 위해 사전에 측정된 베이스라인과 비교될 수 있다. 신호들에서의 변화가 근접성 임계값보다 큰 경우, 오브젝트가 검출될 수 있다.
블록(610)에서, 방법(600)은 오브젝트가 검출되지 않았다고 결정하고, 방법(600)은 블록(605)로 다시 복귀한다. 그러나, 방법(600)이 오브젝트가 검출되었다고 결정하는 경우, 블록(615)에서 방법(600)은 근접성 계신들을 수행한다. 근접성 계산들은, 근접성 제스쳐들을 정의하기 위해, 근접성 중량/거리 신호 또는 Z 값을 계산하는 것을 포함할 수 있다. 블록(620)에서, 방법(600)은 계산된 근접성 데이터를, 호스트 머신, 예를 들어, 도 7에 나타낸 것과 같은 호스트 머신(750)에 출력한다.
블록(625)에서, 방법(600)은 용량성 감지 어레이(510)의 지정된 호버 영역들을 스캐닝한다. 일 실시예에서, 호버 영역들은 근접성 영역들과 동일한 전극들(즉, 로우 전극들(R0 및 Rm) 및 컬럼 전극들(C0 및 Cn), 따라서, 동일한 전극들이 재스캐닝됨)을 포함할 수 있다. 호버 영역들을 스캐닝할 때, 프로세싱 디바이스(520)는 시스템이 혼합 감지 기술을 이용하도록 야기할 수 있다. 프로세싱 디바이스(520)는 쉴드 신호(535)를 이용하여 다른 전극들을 구동시키면서, 로우 전극들(R0 및 Rm) 및 컬럼 전극들(C0 및 Cn)을 교대로 스캐닝할 수 있다. 일 실시예에서, 쉴드 신호(535)는 프로세싱 디바이스(520)의 수신 채널들보다 더 높고 반대 극성의 전위값을 가질 수 있다. 블록(630)에서, 방법(600)은 오브젝트가 용량성 감지 어레이(510)에 걸쳐서 호버링(hovering)하고 있는 것으로 검출되는지 여부를 결정한다. 로우 전극들(R0 및 Rm) 및 컬럼 전극들(C0 및 Cn)로부터의 측정된 신호들은 서로 비교되어 오브젝트의 위치 및 움직임을 결정할 수 있다.
블록(630)에서 방법(600)이 오브젝트가 호버링하는 것으로 결정하는 경우, 방법(600)은 블록(605)으로 복귀한다. 그러나, 방법(600)이 오브젝트가 호버링하고 있는 것으로 결정되는 경우, 블록(635)에서 방법(600)은 호버 계산들을 수행한다. 호버 계산들은, 호버 제스쳐들을 정의하기 위한, 호버 중량/거리 신호 또는 Z 값을 계산하는 것을 포함할 수 있다. 블록(640)에서, 방법(600)은 그 계산된 호버 데이터를 호스트 머신(750)으로 출력한다.
블록(645)에서, 방법(600)은 오브젝트의 터치를 검출하기 위해 용량성 감지 어레이(510)를 스캐닝한다. 용량성 감지 어레이(510)를 스캐닝할 때, 프로세싱 디바이스(520)는 시스템이 상호 커패시턴스 감지 기술을 이용하도록 야기할 수 있다. 프로세싱 디바이스(520)는 다수의 송신(예를 들어, 로우) 전극들을 순차적으로 구동하고 수신(예를 들어, 컬럼) 전극들 상에서 결과로 나타나는 신호를 측정할 수 있다. 측정된 값들은 메모리에 저장될 수 있다. 송신 및 수신 전극들은 블록들(605 및 625)에서 스캐닝되는 동일한 전극들(따라서, 이 전극들은 재스캐닝됨) 및/또는 상이한 또는 추가적인 전극들을 포함할 수 있다. 블록(650)에서, 방법(600)은 오브젝트가 용량성 감지 어레이(510)를 터치하는지의 여부를 결정한다. 수신 전극들로부터의 측정된 신호들은 저장된 베이스라인 값과 비교될 수 있다. 차이 값(즉, 측정된 값과 베이스라인 값 사이의 차이)이 미리정의된 손가락 임계값보다 큰 경우, 그후 방법(600)이 터치를 검출한다.
블록(650)에서 방법(600)이 오브젝트가 용량성 감지 어레이(510)를 터치하지 않는 것으로 결정하는 경우, 방법(600)은 블록(625)으로 복귀한다. 그러나, 방법(600)이 오브젝트가 터치하는 것으로 결정하는 경우, 블록(655)에서 방법은 터치 계산들을 수행한다. 터치 계산들은 손가락 중량 신호 또는 Z 값을 계산하는 것, 손가락 터치 좌표들을 계산하는 것, 손가락 제스쳐들을 정의하는 것, 큰 오브젝트 리젝션 및/또는 다른 계산들을 포함할 수 있다. 블록(660)에서, 방법(600)은 계산된 터치 데이터를 호스트 머신(750)으로 출력한다.
도 7은 터치 오브젝트의 존재를 검출하기 위한 프로세싱 디바이스를 갖는 전자 시스템의 일 실시예의 블록도를 예시한다. 전자 시스템(700)은 프로세싱 디바이스(770), 터치-센서 패드(720), 터치-센서 슬라이더(730), 터치-센서 버튼들(740), 호스트 프로세서(750), 및 내장된 컨트롤러(760)를 포함한다. 예시된 바와 같이, 커패시턴스 센서(710)가 프로세싱 디바이스(770)에 통합될 수 있다. 커패시턴스 센서(710)는 외부 컴포넌트, 예를 들어, 터치-센서 패드(720), 터치-센서 슬라이더(730), 터치-센서 버튼들(740), 및/또는 다른 디바이스들에 커플링하기 위한 아날로그 I/O를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세싱 디바이스(770)는 앞서 논의된 프로세싱 디바이스(120)를 대표할 수 있다.
일 실시예에서, 전자 시스템(700)은 버스(721)를 통해서 프로세싱 디바이스(770)에 커플링된 터치-센서 패드(720)를 포함한다. 터치-센서 패드(720)는 어레이(110)와 같은 용량성 감지 어레이를 형성하도록 배열된 하나 또는 둘 이상의 전극들을 포함할 수 있다. 터치-센서 패드(720)에 대해, 감지 디바이스의 전체 표면에 걸쳐서 터치 오브젝트의 존재를 검출하기 위해 하나 또는 둘 이상의 전극들이 함께 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, 터치-센서 패드(720)는 버스(721)를 통해서 용량성 감지 어레이에 의해 측정된 커패시턴스를 나타내는 프로세싱 디바이스(770)에 신호들을 전송한다. 대안적인 실시예에서, 전자 시스템(700)은 버스(731)를 통해서 프로세싱 디바이스(770)에 커플링된 터치-센서 슬라이더(730)를 포함한다. 다른 실시예에서, 전자 시스템(700)은 버스(741)를 통해서 프로세싱 디바이스(770)에 커플링된 터치-센서 버튼들(740)을 포함한다.
전자 시스템(700)은 터치-센서 패드, 터치-센서 스크린, 터치-센서 슬라이더, 및 터치-센서 버튼들 중 하나 또는 둘 이상의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 버스들(721, 731 및 741)은 단일 버스일 수 있다. 대안적으로, 버스는 하나 또는 둘 이상의 별도의 신호들 또는 버스들의 임의의 조합으로 구성될 수 있다.
일 예시적인 실시예에서, 프로세싱 디바이스(770)는, 캘리포니아 산 호세 소재의 Cypress Semiconductor Corporation에 의해 개발된, Programmable System on a Chip (PSoC®) 프로세싱 디바이스일 수 있다. 대안적으로, 프로세싱 디바이스(770)는 당업자에 의해 알려진 하나 또는 둘 이상의 다른 프로세싱 디바이스들, 예를 들어, 마이크로프로세서 또는 중앙 프로세싱 유닛, 컨트롤러, 특수-목적 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 반도체(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 등일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 예를 들어, 프로세싱 디바이스는 코어 유닛 및 다수의 마이크로엔진들을 포함하는 다수의 프로세서들을 갖는 네트워크 프로세서일 수 있다. 추가적으로, 프로세싱 디바이스는 범용 프로세싱 디바이스(들) 및 특수-목적 프로세싱 디바이스(들)의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 프로세싱 디바이스(770)는, 호스트 인터페이스(I/F) 라인(751)을 통해서, 호스트 프로세서(750)와 같은 외부 컴포넌트와 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 호스트 프로세서(750)는 상태 레지스터(755)를 포함한다. 일 예에서, 프로세싱 디바이스(770)가, 터치 오브젝트가 터치-센서 패드(720) 상에 존재하는 것으로 결정하는 경우, 프로세싱 디바이스(770)는 터치 오브젝트의 존재를 나타내기 위해 업데이트 상태 레지스터(755)에 명령들을 전송한다. 대안적인 실시예에서, 프로세싱 디바이스(770)는 인터페이스 라인(751)을 통해서 호스트 프로세서(750)에 인터럽트 요청을 전송한다.
또한, 본원에 설명된 실시예들이 호스트에 커플링된 프로세싱 디바이스의 구성을 갖는 것으로 제한하지 않지만, 감지 디바이스 상에서 등가 커패시턴스(equivalent capacitance)를 측정하고 원 데이터를 이 데이터가 애플리케이션에 의해 분석되는 호스트 컴퓨터로 전송하는 시스템을 포함할 수 있다는 것에 유의해야만 한다. 사실상, 프로세싱 디바이스(770)에 의해 행해진 프로세싱은 또한 호스트에서도 행해질 수 있다. 다른 실시예에서, 프로세싱 디바이스(770)는 호스트이다.
전자 시스템(700)의 컴포넌트들이 앞서 설명된 컴포넌트들 모두를 포함할 수 있다는 것에 유의해야 한다. 대안적으로, 전자 시스템(700)은 앞서 설명된 컴포넌트들의 오직 일부를 포함할 수 있거나, 여기에 열거되지 않은 추가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 이완 발진기(relaxation oscillator) 방법들, 전류 대 전압 위상 시프트 측정, 저항기-커패시터 충전 타이밍, 커패시턴스 브릿지 분할기, 전하 전이(charge transfer), 연속적인 근사화, 시그마-델타 변조, 전하-축적 회로들, 필드 효과, 상호 커패시턴스, 주파수 시프트, 등과 같은 커패시턴스를 측정하기 위한 다양한 알려진 방법들 중 임의의 하나가 이용될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
본 발명의 실시예들은 본원에 설명된 다양한 동작들을 포함한다. 이러한 동작들은 하드웨어 컴포넌트들, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다. 본원에 설명된 다양한 버스들에 대해 제공된 임의의 신호들은 다른 신호들로 시간-멀티플렉싱될 수 있고, 하나 또는 둘 이상의 공통 버스들에 대해 제공될 수 있다. 추가적으로, 회로 컴포넌트들 또는 블록들 사이의 상호접속은 버스들 또는 단일의 신호 라인들로서 나타낼 수 있다. 대안적으로, 버스들 각각이 하나 또는 둘 이상의 단일 신호 라인들일 수 있고, 단일 신호 라인들 각각은 대안적으로 버스들일 수 있다.
특정 실시예들은 머신-판독가능 매체에 저장된 명령들을 포함할 수 있는 컴퓨터 프로그램 물건으로서 구현될 수 있다. 이러한 명령들은 설명된 동작들을 수행하기 위해 범용 또는 특수-목적 프로세서를 프로그래밍하는데 사용될 수 있다. 머신-판독가능 매체는 머신(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 판독가능한 형태(예를 들어, 소프트웨어, 프로세싱 애플리케이션)로 정보를 저장 또는 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함한다. 머신-판독가능 매체는, 자기 저장 매체(예를 들어, 플로피 디스켓); 광 저장 매체(예를 들어, CD-ROM); 광자기(magneto-optical) 저장 매체; 판독-전용 메모리(ROM); 랜덤-액세스 메모리(RAM); 삭제가능 프로그래머블 메모리(예를 들어, EPROM 및 EEPROM); 플래시 메모리; 또는 전자 명령들을 저장하기에 적합한 다른 유형의 매체를 포함할 수 있지만 이에 한정하지 않는다.
추가적으로, 몇몇 실시예들은, 머신-판독가능 매체가 저장되고 2개 이상의 컴퓨터 시스템에 의해 실행되는 분산형 컴퓨팅 환경들에서 실행될 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템들 사이에서 전달되는 정보는 컴퓨터 시스템들을 연결하는 통신 매체에 걸쳐서 풀링 또는 푸시될 수 있다.
본 명세서에 설명된 디지털 프로세싱 디바이스들은, 마이크로프로세서 또는 중앙 프로세싱 유닛, 컨트롤러 등과 같은 하나 또는 둘 이상의 범용 프로세싱 디바이스들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 디지털 프로세싱 디바이스는 하나 또는 둘 이상의 특수-목적 프로세싱 디바이스들을 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 예를 들어, 디지털 프로세싱 디바이스는 코어 유닛 및 다수의 마이크로엔진들을 포함하는 다수의 프로세서들을 갖는 네트워크 프로세서일 수 있다. 추가적으로, 디지털 프로세싱 디바이스는 범용 프로세싱 디바이스들 및 특수-목적 프로세싱 디바이스들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 방법들의 동작들이 특정 순서로 나타나고 설명되지만, 특정 동작들이 역순으로 수행될 수 있고 또는 특정 동작이 다른 동작들과 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수 있도록, 각각의 방법의 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 다른 실시예에서, 별도의 동작들의 명령들 또는 하부-동작들은 불규칙적인 및/또는 대안적인 방식일 수 있다.

Claims (22)

  1. 방법으로서,
    용량성 감지 어레이(capacitive sense array)에 근접하는 오브젝트의 존재를 식별하기 위해 제 1 감지 모드를 이용하여 용량성 감지 어레이의 제 1 세트의 전극들을 프로세싱 디바이스에 의해 스캐닝하는 단계 ― 상기 제 1 감지 모드를 이용하는 스캐닝하는 단계는, 상기 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉하지 않는 오브젝트들을 식별함 ―; 및
    상기 용량성 감지 어레이와 관련하여 상기 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 제 2 감지 모드를 이용하여 상기 제 1 세트의 전극들을 스캐닝하는 단계 ― 상기 제 2 감지 모드를 이용하여 재스캐닝하는 단계는, 상기 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉하는 오브젝트들의 위치들을 결정함 ― 를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 신호를 발생시키기 위해 상기 제 1 감지 모드를 이용하여 용량성 감지 어레이의 제 1 전극을 스캐닝하는 단계 ― 상기 용량성 감지 어레이는 복수의 전극들을 포함함 ―;
    제 2 신호를 발생시키기 위해 상기 제 1 감지 모드를 이용하여 상기 용량성 감지 어레이의 제 2 전극을 스캐닝하는 단계; 및
    상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호에 기초하여 상기 용량성 감지 어레이에 근접하는 오브젝트의 존재를 식별하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 스캐닝하면서, 쉴드 신호(shield signal)를 이용하여 상기 용량성 감지 어레이의 제 3 전극 및 제 4 전극을 구동시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 및 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극은 상기 용량성 감지 어레이의 에지 전극들을 포함하는, 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    제 3 신호를 발생시키기 위해 상기 제 2 감지 모드를 이용하여 상기 용량성 감지 어레이의 상기 제 1 전극을 스캐닝하는 단계;
    제 4 신호를 발생시키기 위해 상기 제 2 감지 모드를 이용하여 상기 용량성 감지 어레이의 상기 제 2 전극을 스캐닝하는 단계; 및
    상기 제 3 신호 및 상기 제 4 신호에 기초하여 상기 용량성 감지 어레이와 관련하여 상기 오브젝트의 위치를 결정하는 단계 ― 상기 오브젝트는 상기 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉함 ―를 더 포함하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    제 5 신호를 발생시키기 위해 제 3 감지 모드를 이용하여 상기 용량성 감지 회로의 상기 제 1 전극을 스캐닝하는 단계;
    제 6 신호를 발생시키기 위해 상기 제 3 감지 모드를 이용하여 상기 용량성 감지 어레이의 상기 제 2 전극을 스캐닝하는 단계; 및
    상기 제 5 신호 및 상기 제 6 신호에 기초하여 상기 용량성 감지 어레이와 관련하여 상기 오브젝트의 위치를 결정하는 단계 ― 상기 오브젝트는 상기 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉하지 않음 ― 를 더 포함하는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 감지 모드는 자기-커패시턴스 단일 전극 모드를 포함하고,
    상기 제 2 감지 모드는 상호 커패시턴스 감지 모드를 포함하고,
    상기 제 3 감지 모드는 혼합 상호-자기 커패시턴스(hybrid mutual-self capacitance) 단일 전극 모드를 포함하는, 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 용량성 감지 어레이 내의 상기 복수의 전극들 각각에 대한 베이스라인 커패시턴스 값(baseline capacitance value)을 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 용량성 감지 어레이에 근접하는 오브젝트의 존재를 식별하는 단계는:
    차이 값(differential value)을 결정하기 위해 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 대한 상기 베이스라인 커패시턴스 값과 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 비교하는 단계; 및
    상기 차이 값이 근접성 임계값보다 큰지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 장치로서,
    복수의 전극들을 갖는 용량성 감지 어레이; 및
    상기 용량성 감지 어레이에 커플링된 프로세싱 디바이스를 포함하고,
    상기 프로세싱 디바이스는:
    용량성 감지 어레이(capacitive sense array)에 근접하는 오브젝트의 존재를 식별하기 위해 제 1 감지 모드를 이용하여 용량성 감지 어레이의 제 1 세트의 전극들을 스캐닝하고 ― 상기 제 1 감지 모드를 이용하는 스캐닝하는 것은, 상기 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉하지 않는 오브젝트들을 식별함 ―; 그리고
    상기 용량성 감지 어레이와 관련하여 상기 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 제 2 감지 모드를 이용하여 상기 제 1 세트의 전극들을 스캐닝하도록 ― 상기 제 2 감지 모드를 이용하여 재스캐닝하는 것은, 상기 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉하는 오브젝트들의 위치들을 결정함 ― 구성된, 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스는:
    제 1 신호를 발생시키기 위해 상기 제 1 감지 모드를 이용하여 상기 복수의 전극들 중 제 1 전극을 스캐닝하고;
    제 2 신호를 발생시키기 위해 상기 제 1 감지 모드를 이용하여 상기 복수의 전극들 중 제 2 전극을 스캐닝하고; 그리고
    상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호에 기초하여 상기 용량성 감지 어레이에 근접하는 오브젝트의 존재를 식별하도록 더 구성되는, 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스는:
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 스캐닝하면서, 쉴드 신호를 이용하여 상기 복수의 전극들 중 제 3 전극 및 제 4 전극을 구동하도록 더 구성되는, 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극은 상기 용량성 감지 어레이의 에지 전극들을 포함하는, 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극은 상기 용량성 감지 어레이에 인접하는 별개의 전극들을 포함하는, 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스는:
    제 3 신호를 발생시키기 위해 상기 제 2 감지 모드를 이용하여 상기 복수의 전극들 중 상기 제 1 전극을 스캐닝하고;
    제 4 신호를 발생시키기 위해 상기 제 2 감지 모드를 이용하여 상기 복수의 전극들 중 상기 제 2 전극을 스캐닝하고; 그리고
    상기 제 3 신호 및 상기 제 4 신호에 기초하여 상기 용량성 감지 어레이와 관련하여 상기 오브젝트의 위치를 결정하도록 ― 상기 오브젝트는 상기 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉함 ― 더 구성되는, 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스는:
    제 5 신호를 발생시키기 위해 제 3 감지 모드를 이용하여 상기 복수의 전극들 중 상기 제 1 전극을 스캐닝하고;
    제 6 신호를 발생시키기 위해 상기 제 3 감지 모드를 이용하여 상기 복수의 전극들 중 상기 제 2 전극을 스캐닝하고; 그리고
    상기 제 5 신호 및 상기 제 6 신호에 기초하여 상기 용량성 감지 어레이와 관련하여 상기 오브젝트의 위치를 결정하도록 ― 상기 오브젝트는 상기 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉하지 않음 ― 더 구성되는, 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 감지 모드는 자기-커패시턴스 단일 전극 모드를 포함하고,
    상기 제 2 감지 모드는 상호 커패시턴스 감지 모드를 포함하고,
    상기 제 3 감지 모드는 혼합 상호-자기 커패시턴스 단일 전극 모드를 포함하는, 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스는:
    상기 용량성 감지 어레이 내의 상기 복수의 전극들 각각에 대한 베이스라인 커패시턴스 값을 측정하도록 더 구성되는, 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스는 상기 용량성 감지 어레이에 근접하는 오브젝트의 존재를 식별하고,
    상기 프로세싱 디바이스는:
    차이 값(differential value)을 결정하기 위해 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 대한 상기 베이스라인 커패시턴스 값과 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 비교하고; 그리고
    상기 차이 값이 근접성 임계값보다 큰지 여부를 결정하도록 구성되는, 장치.
  20. 장치로서,
    복수의 전극들을 갖는 용량성 감지 어레이;
    제 1 감지 모드를 이용하여 상기 용량성 감지 어레이에 근접하는 오브젝트의 존재를 식별하기 위한 수단 ― 상기 제 1 감지 모드는 상기 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉하지 않는 오브젝트들을 식별함 ―; 및
    제 2 감지 모드를 이용하여 상기 커패시턴스 감지와 관련하여 상기 오브젝트의 위치를 결정하기 위한 수단 ― 상기 제 2 감지 모드는 상기 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉하는 오브젝트들의 위치들을 결정함 ― 을 포함하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    제 3 감지 모드를 이용하여 상기 커패시턴스 감지와 관련하여 상기 오브젝트의 위치를 결정하기 위한 수단 ― 상기 오브젝트는 상기 용량성 감지 어레이와 물리적으로 접촉하지 않음 ― 을 더 포함하는, 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 감지 모드는 자기-커패시턴스 단일 전극 모드를 포함하고,
    상기 제 2 감지 모드는 상호 커패시턴스 감지 모드를 포함하고,
    상기 제 3 감지 모드는 혼합 상호-자기 커패시턴스 단일 전극 모드를 포함하는, 장치.

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