KR20140026363A - 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 도전성 오브젝트의 검출 - Google Patents

터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 도전성 오브젝트의 검출 Download PDF

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KR20140026363A
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Abstract

터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 용량성 감지 엘리먼트에 인접한 도전성 오브젝트의 존재를 검출하는 방법 및 시스템이 개시된다. 기준 감지 엘리먼트는 감지 파라미터 값을 생성하도록 교정된다. 복수의 용량성 감지 엘리먼트들의 커패시턴스는 감지 파라미터 값에 기초하여 측정되고 터치 감지 디바이스의 비휘발성 메모리에 저장된 베이스라인 커패시턴스 값에 비교된다. 용량성 감지 엘리먼트에 인접한 도전성 오브젝트의 존재는 측정된 커패시턴스와 저장된 베이스라인 커패시턴스 값 사이의 차이가 임계값 보다 클 때 검출된다.

Description

터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 도전성 오브젝트의 검출{DETECTION OF A CONDUCTIVE OBJECT DURING AN INITIALIZATION PROCESS OF A TOUCH-SENSING DEVICE}
관련 출원
본 출원은 그 전체가 참조로 여기에 통합되는 2011년 1월 14일 출원된 미국 가특허 출원 제61/433,148호의 이익을 주장한다.
본 개시물은 사용자 인터페이스 디바이스들의 분야에 관한 것으로, 특히, 용량성 감지 디바이스들에 관한 것이다.
용량성 감지 엘리먼트들은 기계적 버튼들, 노브들 및 다른 유사한 기계적 사용자 인터페이스 컨트롤들을 대체하기 위해 사용될 수도 있다. 용량성 감지 엘리먼트의 사용은 복잡한 기계적 스위치들 및 버튼들의 제거를 허용하여, 불편한 조건하에서 신뢰할 수 있는 동작을 제공한다. 또한, 용량성 감지 엘리먼트들은 현대의 소비자 애플리케이션들에서 널리 사용되어, 기존의 제품들에 새로운 사용자 인터페이스 옵션들을 제공한다. 용량성 감지 엘리먼트들은 터치 감지 표면에 대해 용량성 감지 어레이의 형태로 배열된 단일 버튼으로부터 다수의 버튼들까지의 범위일 수 있다.
용량성 감지 어레이들을 활용하는 투명 터치 스크린은 현재의 산업 및 소비자 시장에 도처에 존재한다(ubiquitous). 이들은 셀룰러 폰들, GPS 디바이스들, 셋탑 박스들, 카메라, 컴퓨터 스크린들, MP3 플레이어들, 디지털 태블릿들 등에서 발견될 수 있다. 용량성 가지 어레이들은 용량성 감지 엘리먼트의 커패시턴스를 측정하고 용량성 오브젝트의 터치 또는 존재를 나타내는 커패시턴스에서의 델타를 찾음으로써 작동한다. 용량성 오브젝트(예를 들어, 핑거, 손, 또는 다른 오브젝트)가 용량성 감지 엘리먼트와 접촉하거나 그에 인접할 때, 커패시턴스 변화 및 용량성 오브젝트가 검출된다. 용량성 감지 엘리먼트들의 커패시턴스 변화들은 전기 회로에 의해 측정될 수 있다. 전기 회로는 용량성 감지 엘리먼트들의 측정된 커패시턴스들을 디지털 값들로 변환한다.
커패시턴스가 환경 조건들(예들 들어, 습도 및 온도의 변화들)로 인해 또한 변하기 때문에, 종래의 용량성 감지 알고리즘들은 환경 변화로부터 용량성 오브젝트의 존재를 구별할 수 있도록 즉시값(immediate value) 과 (비터치 상태에서 취해진 측정에 의해 초기화된) 필터링된 베이스라인 평균값 사이의 차이를 통상적으로 사용한다.
기계적 버튼들을 갖는 일부 전자 디바이스들(예를 들어, 프린터들, 셋탑 케이블 박스들, 블루-레이 플레이어들)은 특수한 진단 모드들을 입력하기 위해 전력이 인가될 때(파워 업(power up)시에) 버튼의 상태를 사용한다. 북미에서 다양한 케이블 텔레비전 제공자들에 의해 사용되는 특정한 셋탑 케이블 박스들은 디바이스에 전력을 동시에 인가하면서 디바이스상의 하나 또는 그 초과의 기계적 버튼들을 누름으로써 셋탑 박스를 진단 모드(예를 들어, 테스트 모드, 디버그 모드)에 배치할 것을 서비스 기술자에게 요구한다.
셋탑 박스에 기계적 버튼들에 대한 대체물들로서 용량성 감지 엘리먼트들을 장비하는 것이 바람직하지만, 이를 행하기 위해서는, 파워 업시에(즉, 디바이스의 초기화 프로세스 동안) 하나 또는 그 초과의 용량성 감지 엘리먼트들에 인접한 도전성 오브젝트의 초기 존재를 검출할 것을 디바이스에 요구한다. 그러나, 필터링된 베이스라인 평균들에 기초하여 종래의 용량성 감지 알고리즘을 사용하는 디바이스는, 도전성 오브젝트의 초기 존재가 디바이스(예를 들어, 상술한 셋탑 케이블 박스)의 넌-터치 상태로 정확한 측정을 방해하기 때문에, 초기화 프로세스 동안 도전성 객체의 존재의 검출에 실패한다.
본 발명은 첨부한 도면들에서 제한이 아닌 예로서 예시된다.
도 1은 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 도전성 오브젝트의 존재를 검출하는 프로세싱 디바이스를 갖는 전자 시스템의 일 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 2는 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 도전성 오브젝트의 존재를 검출하는 프로세싱 디바이스에 커플링된 커패시턴스 센서를 갖는 전자 시스템의 일 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 3은 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 도전성 오브젝트의 존재를 검출하는 방법의 일 실시예를 예시한다.
도 4는 오버레이를 갖고/갖지 않는, 용량성 감지 엘리먼트들 및 기준 용량성 감지 엘리먼트의 어레이를 포함하는 인쇄 회로 기판의 실시예의 상면도를 예시한다.
도 5는 인쇄 회로 기판의 제 1 측상에 배열된 용량성 감지 엘리먼트들 및 인쇄 회로 기판의 제 2 측상에 배열된 기준 용량성 감지 엘리먼트의 어레이를 포함하는 인쇄 회로 기판의 다른 실시예를 예시한다.
도 6은 소프트웨어 전용 온도 보상을 갖는 용량성 스위칭된 완화 오실레이터에 의해 측정된 용량성 감지 엘리먼트의 커패시턴스에 대한 도전성 오브젝트의 온도 및 검출을 상승시키는 영향들의 그래프를 예시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 하나의 환경 조건(조건 A) 및 다른 환경 조건(조건 B)에서 측정된 용량성 감지 엘리먼트의 커패시턴스에 대한 상이한 환경 조건들의 영향들의 예시적인 비교를 도시하는 그래프를 예시한다.
터치 감지 디바이스의 파워 업시에 하나 또는 그 초과의 도전성 오브젝트들의 존재를 검출하는 방법 및 장치가 설명된다. 터치 감지 디바이스의 파워 업은 디바이스에 대한 전력의 인가 및 디바이스의 임의의 연관된 초기화 프로세스(여기서, "초기화 프로세스"로 칭함)를 포함한다. 초기화 프로세스는 터치 감지 디바이스의 리셋에 후속하여 또한 발생할 수도 있다. 일 실시예에서, 기준 감지 엘리먼트가 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 하나 또는 그 초과의 기준 감지 파라미터들을 캡처하기 위해 이용된다. 기준 감지 엘리먼트는 도전성 오브젝트가 제공되는 것이 허용되지 않도록 위치지정되거나 위치되어서, 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 감지되지 않는다. 하나 또는 그 초과의 교정된 감지 파라미터들이, 도전성 오브젝트가 하나 또는 그 초과의 감지 엘리먼트들 중 어느 하나에 인접하는지를 결정하기 위해 사용된다. 하나 또는 그 초과의 용량성 감지 엘리먼트들 각각의 측정된 커패시턴스 값이 커패시턴스 차이값을 결정하기 위해 용량성 감지 엘리먼트들 각각에 대한, 터치 감지 디바이스의 메모리(예를 들어, 비휘발성 메모리)에 저장될 수도 있는 베이스라인 커패시턴스 값과 비교된다. 베이스라인 커패시턴스 값은 도전성 오브젝트에 의해 작동되지 않을 때 각 용량성 감지 엘리먼트의 커패시턴스 값을 나타낸다. 각 용량성 감지 엘리먼트에 대한 커패시턴스 값은 터치 감지 디바이스상에서 도전성 오브젝트의 존재를 검출하기 위해 임계값에 비교된다. 방법 및 장치는 임의의 다른 용량성 감지 엘리먼트들이 초기화 프로세스 동안 활성화되는지를 결정하기 위해 기준 감지 엘리먼트의 커패시턴스 측정치를 사용한다. 또한, 본 개시물의 이익을 갖는 당업자가 이해하는 바와 같은, 다중의 용량성 감지 엘리먼트들에 대한 차이값들의 패턴이 용량성 감지 엘리먼트들의 어레이에 대한 터치 이벤트의 위치를 결정하기 위해 분석될 수도 있다(예를 들어, 중심 분석(centroid analysis)은 슬라이더(slider) 용량성 감지 엘리먼트들의 어레이에 대한 터치 이벤트의 특정 위치를 나타낸다). 실시예에서, 기준 감지 엘리먼트 및 하나 또는 그 초과의 용량성 감지 엘리먼트들 각각의 커패시턴스가 측정된다. 차이값은 기준 감지 엘리먼트의 측정된 커패시턴스를 하나 또는 그 초과의 감지 엘리먼트들 각각의 측정된 커패시턴스에 비교함으로써 계산된다. 차이값이 소정의 임계값 보다 클 때, 용량성 감지 엘리먼트들 중 하나 또는 그 초과에 인접한 도전성 오브젝트의 존재가 검출된다.
아래의 설명에서, 설명을 목적으로, 다수의 특정한 상세들이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정한 상세들 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우들에서, 널리 공지된 회로들, 구조들, 및 기법들은 상세히 도시되지 않고, 오히려 이러한 설명의 이해를 불필요하게 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 블록도로 도시된다.
"일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 설명에서의 참조는, 실시예와 관련하여 설명된 특정한 특성, 구조, 또는 특징이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 본 설명의 다양한 장소들에 위치되어 있는 어구 "일 실시예에서"가 반드시 동일한 실시예를 지칭하지는 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 용량성 감지 엘리먼트에 인접한 도전성 오브젝트의 존재를 검출하는 전자 시스템(100)의 일 실시예를 예시하는 블록도이다. 전자 시스템(100)은 프로세싱 디바이스(110), 비휘발성 메모리(120), 및 기준 감지 엘리먼트(150)와 용량성 감지 엘리먼트들(160)의 어레이에 접속된 커패시턴스 센서(130)를 포함한다.
프로세싱 디바이스(110)는 예를 들어, 집적 회로("IC") 다이 기판, 멀티-칩 모듈 기판 등과 같은 공통 캐리어 기판상에 상주할 수도 있다. 다르게는, 프로세싱 디바이스(110)의 컴포넌트들은 하나 또는 그 초과의 개별 집적 회로들 및/또는 별개의 컴포넌트들일 수도 있다. 일 실시예에서, 프로세싱 디바이스(110)는 캘리포니아 새너제이 소재의 Cypress Semiconductor Corporation가 개발한 프로그램가능한 시스템 온 칩(PSoC®) 프로세싱 디바이스이다. 프로세싱 디바이스(110)는 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 유닛, 제어기, 특수용 프로세서, 디지털 신호 프로세서("DSP"), 응용 주문형 집적 회로("ASIC"), 필드 프로그램가능한 게이트 어레이("FPGA") 등과 같은 당업자에게 알려진 하나 또는 그 초과의 다른 프로세싱 디바이스들일 수도 있다.
비휘발성 메모리(120)로서 설명되어 있지만, 자기 저장 매체(예를 들어, 플로피 디스켓), 광 저장 매체(예를 들어, CD-ROM), 광자기 저장 매체, 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 소거가능한 프로그래머블 메모리(예를 들어, EPROM 및 EEPROM), 플래시 메모리, 또는 전자 명령들을 저장하는데 적합한 다른 타입의 매체와 같은 당업자에게 알려진 다른 타입의 메모리가 사용될 수도 있다.
커패시턴스 센서(130)가 프로세싱 디바이스(110)의 IC에, 또는 다르게는 개별 IC에 집적될 수도 있다. 다르게는, 커패시턴스 센서(130)의 설명들은 다른 집적 회로들로의 통합을 위해 일반화되고 컴파일될 수도 있다. 예를 들어, 커패시턴스 센서(130), 또는 그것의 일부를 설명하는 행위 레벨 코드(behavioral level code)가 VHDL 또는 Verilog와 같은 하드웨어 기술 언어를 사용하여 생성될 수도 있고, 머신-액세스가능한 매체(예를 들어, CD-ROM, 하드 디스크, 플로피 디스크 등)에 저장될 수도 있다. 또한, 행위 레벨 코드는 레지스터 전송 레벨("RTL") 코드, 넷리스트, 또는 심지어 회로 레이아웃으로 컴파일될 수도 있고, 머신-액세스가능한 매체에 저장될 수도 있다. 행위 레벨 코드, RTL 코드, 넷리스트, 및 회로 레이아웃 모두는 커패시턴스 센서(130)를 설명하기 위한 추상화(abstraction)의 다양한 레벨들을 나타낸다.
커패시턴스 센서(130)는 프로세싱 디바이스(110)에 의해 제어된 조정가능한 감지 파라미터 소스(140)를 포함한다. 당업자는 조정가능한 감지 파라미터가 (도 1 및 도 2에 예시된 예시적인 실시예들에 도시된 바와 같은) 전류 디지털-아날로그 컨버터(IDAC)에 의해 공급된 전류, 전압 디지털-아날로그 컨버터(VDAC)에 의해 공급된 조정가능한 비교기 기준 전압, 또는 측정 출력값의 가변 승산 팩터를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 커패시턴스 센서(130)에 접속된 기준 감지 엘리먼트 및 용량성 감지 엘리먼트들(150 및/또는 160)의 커패시턴스 측정의 출력에 영향을 미치는 임의의 알려진 파라미터일 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 프로세싱 디바이스(110)는 도 3과 관련하여 상세히 설명하는 바와 같이 소스의 출력을 동조시키기 위해 조정가능한 감지 파라미터 소스를 제어하도록 구성된다. 커패시턴스 센서(130)는 터치 감지 패드, 터치 감지 슬라이더, 터치 감지 버튼들, 및/또는 다른 디바이스들과 같은 외부 컴포넌트에 커플링하는 아날로그 I/O를 포함할 수도 있다. 커패시턴스 센서(130) 및 프로세싱 디바이스(110)를 더욱 상세히 후술한다.
실시예에서, 용량성 감지 엘리먼트들(160)("용량성 감지 어레이"로서 총칭) 및 기준 감지 엘리먼트(150)는 도전성 오브젝트(예를 들어, 스타일러스 또는 사용자의 핑거)의 존재 뿐만 아니라 하나 또는 그 초과의 환경 팩터들의 영향에 응답할 수도 있다. 환경 팩터는 예를 들어, 온도, 습도, 습기 등과 같은 용량성 감지 엘리먼트들(160) 및 기준 감지 엘리먼트(150)의 커패시턴스에 영향을 미치는 용량성 감지 엘리먼트들(160) 및 기준 감지 엘리먼트(150)의 환경의 임의의 속성 또는 특징일 수도 있다.
일 실시예에서, 커패시턴스 센서(130)는 후술하는 바와 같이 자기 커패시턴스(self-capacitance) 감지 또는 상호 커패시턴스 감지를 사용하여 커패시턴스를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 커패시턴스 센서(130)는 도 2에 관하여 후술하는 바와 같이 완화 오실레이터(relaxation oscillator)를 포함한다. 다른 실시예들에서, 커패시턴스 센서(130)는 캘리포니아 새너제이 소재의 Cypress Semiconductor Corporation이 개발한 CapSense® Sigma-Delta (CSD) 및 CapSense® Successive Approximation (CSA) 회로들, 전하 누적 회로들, 전하 전송 회로들, 전하 집적 회로들, 또는 본 개시물의 이익을 갖는 당업자가 이해하는 바와 같은 다른 커패시턴스 감지 회로들과 같은 다른 커패시턴스 감지 회로들을 포함할 수도 있다.
실시예에서, 유사한 특징들(예를 들어, 사이즈, 유사한 오버레이, 유사한 감지 엘리먼트 대 그라운드 클리어런스(ground clearance) 등)을 갖는 기준 감지 엘리먼트(150) 및 용량성 감지 엘리먼트들(160)이 커패시턴스에 영향을 미칠 수 있는 변수들을 정규화하고 감지 엘리먼트들을 교정하기 위한 능력을 개선하기 위해 활용된다.
실시예에서, 기준 감지 엘리먼트(150) 및 용량성 감지 엘리먼트들(160)에 커플링되는 커패시턴스 센서(130)는 자기 커패시턴스 감지를 수행하도록 구성된다. 자기 커패시턴스 감지 모드에서, 기준 감지 엘리먼트(150) 및 각 용량성 감지 엘리먼트(160) 센서 엘리먼트는 커패시턴스 센서(130) 회로에 대한 단지 하나의 접속 와이어만을 필요로 한다. 자기 커패시턴스 감지 모드에 대해, 기준 감지 엘리먼트(150) 또는 용량성 감지 엘리먼트(160)상에서 작용하는 도전성 오브젝트 또는 환경 팩터의 존재는 도전성 오브젝트 커패시턴스가 감지 엘리먼트 커패시턴스에 추가될 때 감지 엘리먼트 커패시턴스를 증가시킨다.
실시예에서, 기준 감지 엘리먼트(150) 및 용량성 감지 엘리먼트들(160)의 커패시턴스 센서(130)는 상호 커패시턴스 감지를 수행하도록 구성된다. 상호 커패시턴스 감지 모드에서, 전극들 사이의 상호 커패시턴스의 변화가 검출된다. 기준 감지 엘리먼트(150) 및 각 용량성 감지 엘리먼트(160) 센서 엘리먼트는 적어도 2개의 전극들: 송신기(TX) 전극(여기서 송신기 전극으로서 또한 칭함)인 하나의 전극 및 수신기(RX) 전극인 다른 전극을 각각 사용한다. TX 전극과 RX 전극의 교차를 감지 엘리먼트라 부른다. 도전성 오브젝트가 감지 엘리먼트를 터치하거나 감지 엘리먼트에 매우 인접할 때, 감지 엘리먼트의 수신기와 송신기 사이의 용량성 커플링은 도전성 오브젝트가 전계의 일부를 접지(예를 들어, 섀시(chassis) 또는 어스(earth))에 분로할 때 감소된다.
도 2는 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 도전성 오브젝트의 존재를 검출하는 프로세싱 디바이스(210)에 커플링된 커패시턴스 센서를 포함하는 전자 시스템(200)의 실시예를 예시한다. 도시되어 있는 바와 같이, 전자 시스템(200)은 비휘발성 메모리(220), 커패시턴스 감지 엘리먼트들(260)의 어레이, 기준 감지 엘리먼트(250), 및 멀티플렉서 어레이(270)를 더 포함한다. 이러한 실시예에서, 커패시턴스 센서(230)는 프로세싱 디바이스(210)에 의해 프로그램가능한 조정가능한 IDAC 전류 소스(즉, 감지 파라미터)(240)를 포함하는 완화 오실레이터를 포함한다. 도 2가 멀티플렉서 어레이(270)를 완화 오실레이터(230)의 외부에 있는 것으로 예시하지만, 당업자는 멀티플렉서 어레이(270)가 완화 오실레이터(230)의 일부이라는 것을 이해할 것이다.
완화 오실레이터(230)는 임의의 용량성 감지 엘리먼트들(260) 또는 기준 감지 엘리먼트(250), 조정가능한 감지 파라미터 소스(240), 비교기(231), 리셋 스위치(233), 및 타이머 엘리먼트(232)로부터 측정될 커패시턴스에 의해 형성된다. 실시예에서, 핀(미도시)이 용량성 감지 엘리먼트들(260) 및 기준 감지 엘리먼트(250) 및 멀티플렉서 어레이(270) 각각에 커플링될 수도 있다. 당업자는 완화 오실레이터(230) 및 컴포넌트들의 동작이 당업계에 널리 공지되어 있고 다양한 다른 배열들 및 회로가 본 발명의 전자 시스템(200)에서 사용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 완화 오실레이터는 충/방전하도록 구성되고 측정할 수 있는 출력 신호를 포함한다. 실시예에서, 출력 신호는 충/방전이 발생하는 횟수(즉, 카운트 측정치)를 카운팅하는 카운터로의 입력이고, 여기서, 커패시턴스의 증가가 카운트의 증가를 발생시킨다. 대안의 실시예에서, 카운터 대신에, 디지털 필터가 커패시턴스 측정치를 커패시턴스를 나타내는 디지털 값으로 변환하기 위해 완화 오실레이터의 출력에서 이용될 수도 있다.
도 3은 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 도전성 오브젝트의 존재를 검출하는 방법(300)의 실시예를 예시한다. 터치 감지 디바이스의 초기화(블록 310) 동안, 블록 320에서, 기준 감지 엘리먼트(즉, 초기화 프로세스 동안 터치되지 않거나 터치불가능한 감지 엘리먼트)의 커패시턴스 측정치가 하나 또는 그 초과의 감지 파라미터들을 조정함으로써 기준 감지 엘리먼트에 대한 타겟 출력 값으로 설정된다. 실시예에서, 프로세싱 디바이스(110, 210)는 소스의 출력을 동조시키기 위해 조정가능한 감지 파라미터 소스(140, 240)를 제어하도록 구성되어서, 기준 감지 엘리먼트(150, 250)의 커패시턴스 측정치는 타겟 출력 값으로 설정되고, 여기서, 감지 파라미터의 결과 값을 감지 파라미터 값이라 칭한다. 그 후, 블록 330에서, 감지 파라미터 값이 다중의 감지 엘리먼트들 각각에 대한 커패시턴스를 측정하기 위해 사용된다(즉, 각 용량성 감지 엘리먼트의 커패시턴스의 측정치가 감지 파라미터 값에서 취해진다). 실시예에서, 감지 파라미터 조정의 더 미세한 입도(granularity)가 더욱 정밀한 기준 포인트의 식별을 발생시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 터치 감지 디바이스의 제조/생산 단계 또는 초기 테스팅 단계 동안, 초기 교정은 터치없이 발생하고, 감지 엘리먼트들 각각의 초기 측정된 커패시턴스들은 디바이스의 비휘발성 메모리에 저장된다. 블록 340에서 나타낸 바와 같이, 디바이스가 각 용량성 감지 엘리먼트에 대한 베이스라인 커패시턴스 값들을 이미 저장하였는지의 결정이 이루어진다. 저장된 베이스라인 커패시턴스 값들은 도전성 오브젝트에 의해 작동되지 않을 때의 각 용량성 감지 엘리먼트의 커패시턴스 값을 나타낸다. 베이스라인 커패시턴스 값들이 저장되지 않았으면, 블록 350에서, 각 감지 엘리먼트에 대한 초기 측정치들이 비휘발성 메모리에 저장된다. 당업자는, 블록 350에서의 베이스라인 커패시턴스 값들의 저장이 제조하는 동안 통상적으로 단지 1회만 발생하지만, 예를 들어, 저장된 베이스라인 값들이 데이터 손실을 발생시키는 에러 또는 문제로 인해 더 이상 비휘발성 메모리에 저장되지 않는 경우에 디바이스의 사후 생산 사용 동안 발생할 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
디바이스가 비휘발성 메모리에 저장된 각 용량성 감지 엘리먼트에 대한 베이스라인 커패시턴스 값들을 이미 가지면, 블록 360에서, 이들 커패시턴스 값들은 베이스라인 커패시턴스 값들로서 사용된다. 그렇지 않으면, 블록 370에서, 각 용량성 감지 엘리먼트의 초기 측정값들이 베이스라인 커패시턴스 값들로서 사용된다. 블록 380에서, 감지 파라미터 값에서 측정된 각 용량성 감지 엘리먼트에 대한 커패시턴스 값들은 차이("커패시턴스 차이"로 칭함)를 결정하기 위해 비휘발성 메모리에 저장된 베이스라인 커패시턴스 값에 비교된다. 블록 380(또는 블록 370)에 후속하여, 정상 동작이 진행된다(즉, 블록 390에서, 커패시턴스 측정을 하고 베이스라인 평균을 업데이트한다).
다음으로, 각 용량성 감지 엘리먼트에 대한 커패시턴스 차이가 임계값에 비교된다. 커패시턴스 차이가 그 용량성 감지 엘리먼트에 대한 임계값 보다 높으면, 용량성 감지 엘리먼트에 인접한 도전성 엘리먼트의 존재가 검출된다(즉, 감지 엘리먼트 활성화). 커패시턴스 차이가 용량성 감지 엘리먼트에 대한 임계값 이하이면, 그 용량성 감지 엘리먼트에 대해 도전성 오브젝트는 검출되지 않는다. 예시된 바와 같이, 방법(300)은 기준 감지 엘리먼트의 출력이 각 초기화 동안 타겟 측정 출력 값에 매칭하도록 감지 파라미터의 교정이 기준 감지 엘리먼트의 출력을 미세 동조시킬 수 있게 하고, 이것은 환경 조건들에 걸쳐 안정한 감지 파라미터의 교정을 발생시킨다.
당업자는, 초기화 프로세스에 후속하여, 베이스라인 값들이 슬루-레이트(slew-rate) 제한 기준 조정을 사용하는 베이스라인 평균화 접근방식 또는 드리프트 보상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 공지된 방법에 따라 트랙킹될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
도 4는 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 도전성 오브젝트의 존재에 응답하지 않는 기준 감지 엘리먼트(150)의 "은닉(hiding)" 또는 그렇지 않으면 렌더링에 대한 예시적인 접근방식을 도시하는 본 발명의 실시예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 인쇄 회로 기판(410)은 그 위에 배치된 기준 감지 엘리먼트(150) 및 그 위에 배치된 용량성 감지 엘리먼트들(160)의 어레이를 갖는다. 제조하는 동안, 오버레이가 인쇄 회로 기판(410)에 적용되어, 기준 감지 엘리먼트(450)는 오버레이에 매우 인접하거나 그와 접촉하는 도전성 오브젝트의 존재에 응답하지 않는다. 이러한 배열에서, 용량성 감지 엘리먼트들(460)은 오버레이에 매우 인접하거나 그와 접촉하는 도전성 오브젝트의 존재에 응답한다.
다르게는, 양면 인쇄 회로 기판(510)이 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 활용될 수도 있다. 인쇄 회로 기판(510)은 터치 감지 디바이스내에 배열될 때 외부적으로 대면하는 제 1 측면(측면 1), 및 터치 감지 디바이스의 정상 동작 동안 사용자에 의해 액세스가능하지 않은 제 2 측면(측면 2)을 포함한다. 도시되어 있는 바와 같이, 터치 감지 디바이스의 정상 동작 동안 터치되도록/터치가능하도록 의도되는 용량성 감지 엘리먼트들(560)이 인쇄 회로 기판(510)의 측면 1상에 배치되고, 기준 감지 엘리먼트(550)가 인쇄 회로 기판(510)의 측면 2상에서 사용자로부터 "은닉"된다. 당업자는, 도 4 및 도 5에 예시된 실시예들에 부가하여, 기준 가지 엘리먼트가 터치 감지 디바이스의 정상 동작 동안 터치되지 않고/터치가능하지 않도록 기준 감지 엘리먼트를 은닉하기 위해 활용될 수도 있는 다른 배열들 및/또는 기법들이 존재한다는 것을 이해할 것이다.
도 6의 그래프(620)를 참조하면, 소프트웨어 전용 보상하에서, 기준, 또는 베이스라인(624)이 트랙킹되어서, 컴퓨팅 디바이스는 (사용자의 핑거와 같은 도전성 오브젝트의 존재로 인한 커패시턴스를 나타내는) 용량성 센서 완화 오실레이터(CSR) 원시 카운트들(raw counts)(622)을 베이스라인(624)과 비교함으로써 사용자 상호작용이 존재하는 때(예를 들어, 버튼상에 또는 그에 인접한 도전성 오브젝트)를 인지한다. CSR 원시 카운트들(622)이 임계값 만큼 베이스라인(624)을 초과하면, 사용자 상호작용이 존재하는 것으로 여겨지고, 적절한 액션들이 취해지고, 그렇지 않으면 액션은 취해지지 않는다. 베이스라인(624)은 일반적으로 파워-온 이후에 즉시 확립된다. 사용자가 터치 감지 디바이스가 파워 온되어 초기화되는 순간에 버튼을 누르면, 소프트웨어는 핑거의 커패시턴스를 포함하는 베이스라인을 확립한다. 도 6에서 온도로 인한 원시 카운트 변화의 크기가 핑거의 존재로 인한 원시 카운트 변화의 크기 이상일 수도 있다는 것에 유의한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 하나의 환경 조건(조건 A)하에서 감지 파라미터의 조정없이 측정되고 다른 환경 조건(조건 B)하에서 측정된 커패시턴스에 대한 환경 조건(예를 들어, 온도 상승)의 영향들의 예시적인 비교를 도시하는 그래프를 예시한다. 이 도면은 2개의 상이한 커패시턴스들을 갖는 감지 엘리먼트들(감지 엘리먼트 1 및 감지 엘리먼트 2)에 대한 2개의 환경 조건들 사이의 원시 카운트 드리프트를 또한 도시한다. 도시되어 있는 바와 같이, 환경 변화들은 일반적으로, 용량성 측정치들에서 오프셋 에러들을 초래하지 않지만, 대신에 일반적으로 이득 에러를 도입한다. 이것은 환경 조건들에서의 변화로 인한 원시 카운트 드리프트로 하여금 상이한 커패시턴스들을 갖는 센서들에 대해 상이하도록 한다. 따라서, 터치에 응답하지 않고 감지 파라미터들을 교정하지 않는 감지 엘리먼트의 측정을 수행하는 용량성 센서는 노-터치 감지 엘리먼트에 대한 원시 카운트에서의 드리프트를 관측함으로써 도 6에 예시된 환경 조건에서의 변화를 검출할 수 있지만, 환경 조건들로 인한 다른 감지 엘리먼트들에 대한 원시 카운트 드리프트의 크기는 이러한 방법에 의해 정확하게 결정될 수 없다. 또한, 측정 출력 대 커패시턴스 전달 함수의 경사가 핑거 터치로 인한 커패시턴스에서의 작은 변화로부터 발생하는 차동 출력 카운트들의 수를 결정한다는 것에 유의한다. 따라서, 감지 파라미터를 조정하지 않고, 동일한 터치로부터 발생하는 터치 "신호"는 상이한 환경 조건들에서 상이한 크기들을 가질 것이다. 감지 파라미터를 변화시킴으로써, 본 발명에 실시예들에 따르면, 측정 이득이 상이한 환경 조건들에 걸쳐 동일한 출력 대 커패시턴스 전달 함수를 획득하기 위해 조정될 수 있다. 이것은 파워 업시에 그리고 초기화 프로세스 동안 환경 조건이 알려지지 않을 것이기 때문에 파워 업 버튼 누름 검출을 위해 필요하다.
여기에 설명한 실시예들은 임의의 특정한 터치 감지 디바이스에 제한되지 않고, 다른 용량성 감지 구현들에서 사용될 수 있고, 예를 들어, 감지 디바이스는 터치 스크린, 노트북 구현용 터치 감지 패드, 터치 슬라이더, 또는 터치 감지 버튼들(예를 들어, 커패시턴스 감지 버튼들)일 수도 있다. 일 실시예에서, 이들 감지 디바이스들은 하나 또는 그 초과의 용량성 감지 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 여기에 설명한 동작들은 노트북 포인터 동작들에 제한되지 않고, 조명 제어(딤머), 볼륨 제어, 그래픽 이퀄라이저 제어, 속도 제어, 또는 점진적 또는 개별 조정들을 요구하는 다른 제어 동작들과 같은 다른 동작들을 포함할 수 있다. 용량성 감지 구현들의 이들 실시예들이 픽 버튼들, 슬라이더들(예를 들어, 디스플레이 휘도 및 콘트라스트), 스크롤-휠들, 멀티미디어 제어(예를 들어, 볼륨, 트랙 어드밴스(track advance) 등) 핸드라이팅 인식, 및 수치 키패드 동작을 포함하지만 이에 제한되지 않는 비용량성 감지 엘리먼트들과 함께 사용될 수도 있다는 것에 또한 유의해야 한다.
실시예들의 특정한 부분들이 컴퓨터 판독가능한 매체상에 저장된 명령들을 포함할 수도 있는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수도 있다. 이들 명령들은 설명한 동작들을 수행하기 위해 범용 또는 특수용 프로세서를 프로그래밍하도록 사용될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 머신(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 판독가능한 형태(예를 들어, 소프트웨어, 프로세싱 애플리케이션)로 정보를 저장 또는 송신하는 임의의 메커니즘을 포함한다. 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는 자기 저장 매체(예를 들어, 플로피 디스켓), 광 저장 매체(예를 들어, CD-ROM), 광자기 저장 매체, 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 소거가능한 프로그래머블 메모리(예를 들어, EPROM 및 EEPROM), 플래시 메모리, 또는 전자 명령들을 저장하는데 적합한 다른 타입의 매체를 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 컴퓨터 판독가능한 송신 매체는 전기, 광, 음향, 또는 다른 형태의 전파 신호(예를 들어, 반송파들, 적외선 신호들, 디지털 신호들 등), 또는 전자 명령들을 송신하는데 적합한 다른 타입의 매체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
추가로, 일부 실시예들은 컴퓨터 판독가능한 매체가 하나 보다 많은 컴퓨터 시스템상에 저장 및/또는 그에 의해 실행되는 분산 컴퓨터 환경들에서 실시될 수도 있다. 또한, 컴퓨터 시스템들 사이에서 전송된 정보는 컴퓨터 시스템들을 접속하는 송신 매체 양단에서 풀(pull) 또는 푸쉬(push)될 수도 있다.
여기에서의 방법(들)의 동작들이 특정한 순서로 도시되고 설명되었지만, 각 방법의 동작들은 특정한 동작들이 역순서로 수행될 수도 있도록 또는 특정한 동작이 다른 동작들과 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수도 있도록 변경될 수도 있다. 다른 실시예에서, 개별 동작들의 명령들 또는 서브-동작들은 단속적 및/또는 교호 방식에 있을 수도 있다.
여기에 설명한 특정한 특성들, 구조들 또는 특징들은 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예들에서 적절하게 조합될 수도 있다. 또한, 본 발명을 여러 실시예들에 관련하여 설명하였지만, 당업자는 본 발명이 설명한 실시예들에 제한되지 않는다는 것을 인식할 것이다. 본 발명의 실시예들은 첨부한 청구항들의 범위내의 변경물 및 변동물과 실시될 수 있다. 따라서, 명세서 및 도면들은 본 발명에 대한 제한이라기 보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (20)

  1. 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안,
    기준 감지 엘리먼트의 커패시턴스를 측정하고,
    상기 기준 감지 엘리먼트의 상기 측정된 커패시턴스를 타겟 측정 출력값에 비교하며,
    감지 파라미터 값을 생성하기 위해 상기 기준 감지 엘리먼트의 커패시턴스 측정치를 교정하는 단계,
    커패시턴스 차이값을 결정하기 위해 상기 감지 파라미터 값에 기초하여 복수의 용량성 감지 엘리먼트들 각각에 대해 측정된 커패시턴스를 상기 복수의 용량성 감지 엘리먼트들 각각에 대한 베이스라인 커패시턴스 값에 비교하는 단계, 및
    상기 용량성 감지 엘리먼트에 대한 상기 커패시턴스 차이값이 임계값 보다 클 때 상기 용량성 감지 엘리먼트에 인접한 도전성 오브젝트의 존재를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 감지 엘리먼트는 상기 터치 감지 디바이스의 상기 초기화 프로세스 동안 상기 기준 감지 엘리먼트에 인접한 도전성 오브젝트의 존재에 응답하지 않는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 감지 엘리먼트를 교정하는 단계는 상기 기준 감지 엘리먼트의 측정된 커패시턴스를 상기 타겟 측정 출력값으로 설정하기 위해 감지 파라미터를 상기 감지 파라미터 값으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 감지 파라미터는 상기 터치 감지 디바이스의 커패시턴스 센서에 접속된 전류 소스의 전류인, 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 감지 파라미터는 상기 터치 감지 디바이스의 커패시턴스 센서에 접속된 전압 소스의 전압인, 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 감지 파라미터는 프로세싱 디바이스에 의해 프로그램가능한, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 용량성 감지 엘리먼트에 인접한 상기 도전성 오브젝트의 상기 존재는 상기 터치 감지 디바이스의 상기 초기화 프로세스 동안 검출되는, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 용량성 감지 엘리먼트들 각각에 대한 상기 베이스라인 커패시턴스 값은 비휘발성 메모리에 저장되는, 방법.
  9. 감지 파라미터를 포함하는 커패시턴스 센서에 커플링된 프로세싱 디바이스를 포함하고,
    상기 프로세싱 디바이스는,
    기준 감지 엘리먼트의 커패시턴스를 측정하고,
    상기 기준 감지 엘리먼트의 상기 측정된 커패시턴스를 타겟 측정 출력값에 비교하고,
    상기 기준 감지 엘리먼트의 측정된 커패시턴스를 상기 타겟 측정 출력값으로 설정하기 위해 상기 감지 파라미터를 감지 파라미터 값으로 조정하고,
    커패시턴스 차이값을 결정하기 위해 복수의 용량성 감지 엘리먼트들 각각의 커패시턴스를 상기 복수의 용량성 감지 엘리먼트들 각각에 대한 베이스라인 커패시턴스 값에 비교하며,
    상기 용량성 감지 엘리먼트에 대한 상기 커패시턴스 차이값이 임계값 보다 클 때 상기 용량성 감지 엘리먼트에 인접한 도전성 오브젝트의 존재를 검출하도록 구성되는, 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 커패시턴스 센서는 상기 감지 파라미터 값에 기초하여 상기 복수의 용량성 감지 엘리먼트들 각각의 상기 커패시턴스를 측정하도록 구성되는, 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 용량성 감지 엘리먼트들 각각에 대한 상기 베이스라인 커패시턴스 값은 상기 터치 감지 디바이스의 비휘발성 메모리에 저장되는, 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 용량성 감지 엘리먼트에 인접한 상기 도전성 오브젝트의 상기 존재는 상기 터치 감지 디바이스의 상기 초기화 프로세스 동안 검출되는, 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 감지 엘리먼트는 상기 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 상기 기준 감지 엘리먼트에 인접한 도전성 오브젝트의 존재에 응답하지 않는, 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 감지 파라미터는 프로그램가능한 전류인, 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서,
    용량성 감지 어레이가 그 위에 배치된 제 1 측면 및 상기 기준 감지 엘리먼트가 그 위에 배치된 제 2 측면을 포함하는 인쇄 회로 기판을 더 포함하는, 시스템.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 감지 엘리먼트가 상기 터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 동안 상기 기준 감지 엘리먼트에 인접한 도전성 오브젝트의 존재에 응답하지 않도록 상기 기준 감지 엘리먼트를 커버하는 오버레이를 포함하는 인쇄 회로 기판을 더 포함하는, 시스템.
  17. 컴퓨터에 의해 액세스될 때, 상기 컴퓨터로 하여금,
    터치 감지 디바이스의 초기화 프로세스 파워 업 동안, 기준 감지 엘리먼트의 커패시턴스를 측정하고, 상기 기준 감지 엘리먼트의 상기 측정된 커패시턴스를 타겟 측정 출력값에 비교하며, 감지 파라미터 값을 생성하기 위해 상기 기준 감지 엘리먼트의 측정치를 교정하는 단계;
    커패시턴스 차이값을 결정하기 위해 상기 감지 파라미터 값에 기초하여 복수의 용량성 감지 엘리먼트들 각각에 대해 측정된 커패시턴스를 상기 복수의 용량성 감지 엘리먼트들 각각에 대한 비휘발성 메모리에 저장된 베이스라인 커패시턴스 값에 비교하는 단계, 및
    상기 용량성 감지 엘리먼트에 대한 상기 커패시턴스 차이값이 임계값 보다 클 때 상기 터치 감지 디바이스의 상기 초기화 프로세스 파워 업 동안 상기 용량성 감지 엘리먼트상의 터치 오브젝트에 인접한 도전성 오브젝트의 존재를 검출하는 단계를 포함하는 방법을 수행하게 하는 데이터를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 기준 감지 엘리먼트 커패시턴스를 상기 타겟 측정 출력값으로 설정하기 위해 감지 파라미터를 상기 감지 파라미터 값으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 감지 파라미터는 상기 터치 감지 디바이스의 커패시턴스 센서에 접속된 전류 소스의 전류인, 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 용량성 감지 엘리먼트에 대한 상기 커패시턴스는 커패시턴스 센서에 의해 측정되는, 방법.
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