KR20150043424A - 보다 빠른 센서 셋틀링을 달성하기 위한 터치 센서의 구동 방법 - Google Patents

보다 빠른 센서 셋틀링을 달성하기 위한 터치 센서의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

다중 레벨 구동 스킴을 사용하여 터치 센서 디바이스에서 용량성 화소들을 구동하기 위한 방법 및 시스템. 구동 스킴은 제 1 주기 동안 부스팅된 전압으로 송신기 전극을 구동하는 것, 및 제 2 주기 동안 제 2 전압으로 송신기 전극을 구동하는 것을 포함한다. 다중 레벨 송신기 신호는 터치 센서 디바이스의 용량성 화소와 연관된 상이한 셋틀링 응답들에 기초하여 결정된다.

Description

보다 빠른 센서 셋틀링을 달성하기 위한 터치 센서의 구동 방법{METHOD FOR DRIVING TOUCH SENSOR TO ACHIEVE FASTER SENSOR SETTLING}
본 발명의 실시형태들은 일반적으로 전자 디바이스들에서 부하들을 구동하는 것에 관한 것이며, 또는 보다 구체적으로, 용량성 센싱 디바이스에서 송신기 신호를 구동하는 것에 관한 것이다.
근접 센서 디바이스들 (보통 터치패드들 또는 터치 센서 디바이스들이라도 또한 칭함) 을 포함하는 입력 디바이스들이 다양한 전자 시스템들에서 광범위하게 사용된다. 근접 센서 디바이스는 통상적으로 표면에 의해 종종 디마킹되는 (demarked) 센싱 영역을 포함하며, 그 센싱 영역에서 근접 센서 디바이스가 하나 이상의 입력 오브젝트들의 존재, 로케이션 및/또는 모션을 결정한다. 근접 센서 디바이스들은 전자 시스템에 대한 인터페이스들을 제공하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 근접 센서 디바이스들은 대형 컴퓨팅 시스템들에 대한 입력 디바이스들 (예컨대, 노트북 또는 데스크톱 컴퓨터들에 통합되는 불투명한 터치패드들, 또는 그 주변장치) 로서 종종 사용된다. 근접 센서 디바이스들은 또한 소형 컴퓨팅 시스템들 (예컨대, 셀룰러 폰들에 통합된 터치 스크린들) 에서 종종 사용된다.
디스플레이들 및 입력 디바이스들과 같은, 전자 디바이스들을 동작시키기 위해, 부하를 구동하는 것이 종종 필요하다. 부하를 구동하는데 필요한 시간은 저항 및/또는 캐패시턴스 (즉, RC 시간 상수) 의 함수일 수도 있다. 종래의 구동 방법들은 2 개의 전압 레벨들 (즉, 하이 레벨 및 로우 레벨) 을 사용한다. 예를 들어, 터치 센서 디바이스에서의 송신기 전극은 구형파의 시리즈들을 포함하는 파형으로 구동될 수도 있다. 하지만, 파형의 주파수가 제한될 수도 있는데, 이는 송신기 전극이 원하는 값으로 "셋틀 (settle)" 하게 하기에 충분히 긴 센싱 사이클을 제공할 필요가 있기 때문이다. 셋틀링 시간은 저항 및/또는 캐패시턴스가 증가함에 따라 증가하는 경향이 있다. 예를 들어, 더 얇고 더 긴 전기 전도체들을 사용하여 부하를 구동하면 저항이 증가할 수도 있고, 물리적으로 더 큰 부하를 구동하면 캐패시턴스가 증가할 수도 있다. 그 결과, RC 시간 상수가 길어질 수도 있다. 하지만, 긴 셋틀링 시간은 고주파수에서 전자 디바이스를 구동하는데 필요할 수도 있는 시스템 성능 및 노이즈로 인하여 바람직하지 않을 수도 있다. 따라서, 전자 디바이스들의 셋틀링 시간을 감소시키는 것이 바람직하다.
구동될 때 부하가 셋틀링하는데 필요한 시간의 양을 감소시키는 방법이 개시된다. 특히, 셋틀링 시간은, 예를 들어 부스팅된 (boosted) 전압을 포함하는 다중 전압 레벨들로 부하를 구동하는 것에 의해 감소될 수 있다. 다양한 실시형태들에 의하면, 부하는 디스플레이 컴포넌트 또는 센서 컴포넌트와 같은, 전자 디바이스의 컴포넌트일 수 있다. 다양한 실시형태들에 따라, 부하는 디스플레이에서 화소를 구동하는 것과 연관되거나 터치 패널의 송신기 전극들을 구동하는 것과 연관될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 센서를 구동하는 방법을 제공한다. 방법은 또한 제 1 송신기 전극과 연관된 제 1 셋틀링 응답 (settling response) 에 기초하여 제 1 지속 기간 동안 제 1 송신기 전극에 제 1 전압을 인가하는 단계를 포함하고, 제 1 전압은 제 1 송신기 전극의 엔딩 전압보다 크다. 방법은 센서에 대한 제 2 셋틀링 응답에 기초하여 제 2 지속 기간 동안 제 1 송신기 전극에 제 2 전압을 인가하는 단계를 포함하고, 제 1 전압을 인가하는 단계 및 제 2 전압을 인가하는 단계는 제 1 셋틀링 응답 및 제 2 셋틀링 응답에 기초한다. 제 1 셋틀링 응답 및 제 2 셋틀링 응답은 상이할 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태는 또한 제 1 셋틀링 응답과 연관된 제 1 용량성 화소 및 제 2 셋틀링 응답과 연관된 제 2 용량성 화소에 커플링하도록 구성된 드라이버 회로를 갖는 드라이버 모듈을 구비한 프로세싱 시스템을 포함한다. 제 1 용량성 화소는 제 1 송신기 전극 및 제 1 수신기 전극을 포함한다. 드라이버 모듈은 제 1 지속 기간 동안 제 1 송신기 전극에 제 1 전압을 인가하도록 구성되고, 제 1 전압은 제 1 용량성 화소의 엔딩 전압보다 크다. 드라이버 모듈은 또한 제 2 지속 기간 동안 제 1 송신기 전극에 제 2 전압을 인가하도록 구성된다. 제 1 전압 및 제 2 전압은 제 1 셋틀링 응답 및 제 2 셋틀링 응답에 기초하여 선택된다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 통합된 디스플레이 디바이스를 갖는 디스플레이 디바이스를 제공한다. 일 실시형태에 따라, 디스플레이 디바이스는, 제 1 셋틀링 응답과 연관된 제 1 용량성 화소 및 제 2 셋틀링 응답과 연관된 제 2 용량성 화소를 포함하는, 용량성 센싱을 위해 구동되도록 구성된 복수의 용량성 화소들을 포함한다. 제 1 용량성 화소는 제 1 송신기 전극 및 제 1 수신기 전극을 포함한다. 디스플레이 디바이스는 제 1 용량성 화소 및 제 2 용량성 화소에 커플링되고 제 1 지속 기간 동안 제 1 송신기 전극에 제 1 전압을 인가하도록 구성된 프로세서를 더 포함한다. 제 1 전압은 제 1 용량성 화소의 엔딩 전압보다 크다. 프로세서는 또한 제 2 지속 기간 동안 제 1 송신기 전극에 제 2 전압을 인가하도록 구성되며, 제 1 전압 및 제 2 전압은 제 1 셋틀링 응답 및 제 2 셋틀링 응답에 기초하여 선택된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 입력 디바이스를 포함하는 예시의 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 패턴과 연관된 센싱 영역에서 센싱하도록 구성된 일 예의 센서 전극 패턴을 갖는 입력 디바이스의 일 실시형태를 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 구동 및 수신 회로와 연관된 터치 센서 디바이스의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 4 는 터치 센서 디바이스 구동에 대한 종래의 접근법에 따른 센서의 셋틀링 특성들을 예시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 부스팅된 전압 레벨을 갖는 송신기 신호를 나타낸다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 터치 센서 디바이스를 구동하기 위해 부스팅된 파형을 사용하는 센서의 셋틀링 특성들을 예시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 센서를 구동하는 방법의 플로우 다이어그램이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 부스팅된 파형을 사용하여 터치 센서 디바이스를 구동하기 위한 예시의 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 9 및 도 10 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 터치 센서 디바이스를 구동하기 위한 부스팅된 파형 및 대응 제어 신호들을 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위해, 동일한 참조 번호들이 도면들에 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 곳에서 사용되고 있다. 일 실시형태에서 개시된 엘리먼트들은 구체적인 인용없이 다른 실시형태들에서 이롭게 사용될 수도 있음이 고려된다. 여기에서 참조되는 도면들은 구체적으로 언급되지 않는 한 일정한 비율로 도시된 것으로 이해되지 않아야 한다. 또한, 도면들은 종종 간략화되고 상세들 및 컴포넌트들은 제시 및 설명의 명확성을 위해 생략된다. 도면들 및 논의는 하기에서 논의된 원리들을 설명하기 위해 제공되며, 여기서 같은 지정들은 같은 엘리먼트들을 지칭한다.
본 발명의 실시형태들은 다중 레벨들을 갖는 구동 신호를 사용하여 용량성 센서를 구동하기 위한 접근법을 기재한다. 다중 레벨 구동 스킴은 용량성 센서의 셋틀링에 필요한 시간을 감소시킴으로써, (주어진 셋틀링 요건에 대해) 증가된 센싱 주파수를 가능하게 한다. 종래의 구동 기법들은 2 개의 레벨들: 구형파를 생성하는 하이 및 로우 레벨을 사용한다. 센싱 사이클 지속 기간은 용량성 센서가 일부 레벨 (예를 들어, 타겟 레벨의 95% 이내) 에 셋틀링하게 하기에 충분히 길도록 제약된다. 센서가 더 얇아질 수록, 설계 요건들이 더 극단적으로 되어감에 따라 (더 작은 피치를 필요로 함), 셋틀링 거동은 더 중요한 인자가 되고 있다. 낮은 센싱 주파수는 노이즈 성능에서의 저하를 유도한다. 따라서, 본 발명의 실시형태들은 용량성 센서 성능에서 상당한 이득들을 유도하는 센싱 주파수를 증가시키기 위한 기법을 제공한다.
도 1 은 본 발명의 실시형태들에 따른, 예시적인 입력 디바이스 (100) 의 블록 다이어그램이다. 일 실시형태에서, 입력 디바이스 (100) 는 통합된 센싱 디바이스를 갖는 디스플레이 디바이스를 포함한다. 본 개시물의 실시형태들은 센싱 디바이스와 통합된 디스플레이 디바이스에서 사용될 수도 있지만, 본 발명은 통합된 입력 디바이스들 없이 디스플레이 디바이스들에서 구현될 수도 있다는 것이 고려된다. 입력 디바이스 (100) 는 전자 시스템 (150) 에 입력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "전자 시스템 (또는 "전자 디바이스") 는, 넓게는 정보를 전자적으로 프로세싱할 수 있는 임의의 시스템을 지칭한다. 한정이 아닌 전자 시스템들의 일부 예들은, 데스크 탑 컴퓨터들, 랩탑 컴퓨터들, 노트북 컴퓨터들, 테블릿들, 웹 브라우저들, e-북 리더들, 및 개인용 디지털 보조기들 (PDAs) 과 같은, 모든 사이즈 및 형상의 개인용 컴퓨터들을 포함한다. 전자 시스템들의 부가적인 예들은, 입력 디바이스 (100) 및 별도의 조이스틱들 또는 키 스위치들을 포함하는 물리적 키보드들과 같은 복합 입력 디바이스들을 포함한다. 전자 시스템들 (150) 의 추가 예들은, 데이터 입력 디바이스들 (원격 제어부들 및 마우스들을 포함) 및 데이터 출력 디바이스들 (디스플레이 스크린들 및 프린터들을 포함) 과 같은 주변 장치들을 포함한다. 다른 예들은 원격 단말기들, 키오스크들 및 비디오 게임 머신들 (예를 들어, 비디오 게임 콘솔들, 포터블 게이밍 디바이스들 등) 을 포함한다. 다른 예들은 통신 디바이스들 (스마트 폰들과 같은 셀룰러 폰들을 포함), 및 미디어 디바이스들 (레코더들, 에디터들 및 플레이어들, 예컨대 텔레비젼들, 셋톱 박스들, 뮤직 플레이어들, 디지털 포토 프레임들 및 디지털 카메라들을 포함) 을 포함한다. 부가적으로, 전자 시스템은 입력 디바이스에 대한 호스트 또는 슬레이브일 수 있다.
입력 디바이스 (100) 는 전자 시스템 (150) 의 물리적 부분으로서 구현될 수 있고, 또는 전자 시스템 (150) 으로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 적당한 것으로서, 입력 디바이스 (100) 는, 버스들, 네트워크들 및 다른 유선 또는 무선 상호접속들 중 어느 하나 이상을 사용하여 전자 시스템의 부분들과 통신할 수도 있다. 예들은 I2C, SPI, PS/2, 유니버설 시리얼 버스 (USB), 블루투스, RF 및 IRDA 를 포함한다.
도 1 에서, 입력 디바이스 (100) 는 센싱 영역 (120) 에서 하나 이상의 입력 오브젝트들 (140) 에 의해 제공된 입력을 센싱하도록 구성된 근접 센서 디바이스 (또한 종종 "터치패드" 또는 "터치 센서 디바이스" 로서 지칭됨) 로서 나타나 있다. 예시의 입력 오브젝트들은 도 1 에 나타낸 바와 같이 손가락들 및 스타일러스들을 포함한다.
센싱 영역 (120) 은 입력 디바이스 (100) 위, 주위, 내 및/또는 근방의 임의의 공간을 포함하며, 이 공간에서 입력 디바이스 (100) 는 사용자 입력 (예를 들어, 하나 이상의 입력 오브젝트들 (140) 에 의해 제공된 사용자 입력) 을 검출할 수 있다. 특정 센싱 영역들의 사이즈들, 형상들 및 로케이션들은 실시형태들에 걸쳐서 광범위하게 달라질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 센싱 영역 (120) 은 신호 대 노이즈 비들이 정확한 오브젝트 검출을 충분히 방지할 때까지, 하나 이상의 방향들에서 입력 디바이스 (100) 의 표면으로부터 공간 내부로 연장한다. 다양한 실시형태들에서, 이러한 센싱 영역 (120) 이 특정 방향으로 연장하는 거리는, 대략 밀리미터 미만, 밀리미터들, 센티미터들, 또는 그 이상일 수도 있으며, 원하는 정확도 및 사용된 센싱 기술의 유형에 따라 현저하게 달라질 수도 있다. 따라서, 일부 실시형태들은, 입력 디바이스 (100) 의 임의의 표면들과의 비접촉, 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면 (예를 들어, 터치 표면) 과의 접촉, 일부 가해진 힘 또는 압력의 양, 및/또는 그 조합과 커플링된 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면과의 접촉을 포함하는, 입력을 센싱한다. 다양한 실시형태들에서, 입력 표면들은 센서 전극들 또는 임의의 케이싱들 등 상부에 적용된 페이스 시트들에 의해, 내부에 센서 전극들이 상주하는 케이싱들의 표면에 의해 제공될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 센싱 영역 (120) 은 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면 상으로 프로젝트 (project) 될 때 직사각형 형상을 갖는다.
입력 디바이스 (100) 는 센싱 영역 (120) 에서 사용자 입력을 검출하기 위해 센서 컴포넌트들 및 센싱 기술들의 임의의 조합을 사용할 수도 있다. 입력 디바이스 (100) 는 사용자 입력을 검출하기 위한 하나 이상의 센싱 엘리먼트들을 포함한다. 한정이 아닌 몇몇 예들로서, 입력 디바이스 (100) 는 용량성, 탄성, 저항성, 유도성, 자기성, 음향성, 초음파성, 및/또는 광학 기술들을 사용할 수도 있다.
일부 구현들은 1 차원, 2 차원, 3 차원 또는 그 이상의 차원의 공간들에 걸치는 이미지들을 제공하도록 구성된다. 일부 구현들은 특정 축들 또는 평면들을 따라 입력의 프로젝션들을 제공하도록 구성된다.
입력 디바이스 (100) 의 일부 저항성 구현들에서, 플렉시블 및 전도성의 제 1 층이 전도성의 제 2 층으로부터 하나 이상의 스페이서 엘리먼트들에 의해 분리된다. 동작 동안, 하나 이상의 전압 구배들이 층들에 걸쳐서 생성된다. 플렉시블 제 1 층을 가압하면 그것을 충분히 편향시켜 층들 사이의 전기적 컨택을 생성할 수 있어서, 층들 사이의 컨택의 지점(들)을 반영하는 전압 출력들을 야기한다. 이러한 전압 출력들은 위치 정보를 결정하는데 사용될 수도 있다.
입력 디바이스 (100) 의 일부 유도성 구현들에서, 하나 이상의 센싱 엘리먼트들은 공진 코일 또는 코일의 쌍들에 의해 유도된 루프 전류들을 픽업한다. 전류들의 크기, 위상 및 주파수의 일부 조합이 그 후 위치 정보를 결정하는데 사용될 수도 있다.
입력 디바이스 (100) 의 일부 용량성 구현들에서, 전압 또는 전류가 전계를 생성하기 위해 인가된다. 근방의 입력 오브젝트들은 전계에서의 변화들을 야기시키고, 전압, 전류 등의 변화들로서 검출될 수도 있는 용량성 커플링에서의 검출가능한 변화들을 생성한다.
일부 용량성 구현들은 전계들을 생성하기 위해 용량성 센싱 엘리먼트들의 어레이 또는 다른 규칙적이거나 불규칙적인 패턴들을 사용한다. 일부 용량성 구현들에서, 별도의 센싱 엘리먼트들이 큰 센서 전극들을 형성하기 위해 함께 오믹 쇼트될 수도 있다. 일부 용량성 구현들은 균일하게 저항성일 수도 있는 저항성 시트들을 사용한다.
일부 용량성 구현들은 센서 전극들과 입력 오브젝트 사이의 용량성 커플링에서의 변화들에 기초한 "자기 캐패시턴스" (또는 "절대 캐패시턴스") 센싱 방법들을 사용한다. 다양한 실시형태들에서, 센서 전극들 근방의 입력 오브젝트가 센서 전극들 근방의 전계를 변경함으로써, 측정된 용량성 커플링을 변화시킨다. 일 구현에서, 절대 캐패시턴스 센싱 방법은 기준 전압 (예를 들어, 시스템 접지) 에 대하여 센서 전극들을 변조하는 것에 의해, 그리고 센서 전극들과 입력 오브젝트들 사이의 용량성 커플링을 검출하는 것에 의해 동작한다.
일부 용량성 구현들은 센서 전극들 사이의 용량성 커플링에서의 변화들에 기초한 "상호 캐패시턴스" (또는 "트랜스캐패시턴스") 센싱 방법들을 사용한다. 다양한 실시형태들에서, 센서 전극들 근방의 입력 오브젝트는 센서 전극들 사이에 생성된 전계를 변화시킴으로써, 측정된 용량성 커플링을 변화시킨다. 일 구현에서, 트랜스 용량성 센싱 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 기준 전압 (예를 들어, 시스템 접지) 에 대하여 변조될 수도 있다. 수신기 센서 전극들은 결과의 신호들의 수신을 용이하게 하기 위해 기준 전압에 대하여 실질적으로 일정하게 유지될 수도 있다. 결과의 신호는 하나 이상의 송신기 신호들에 및/또는 환경적 간섭의 하나 이상의 소스들 (예를 들어, 다른 전자기 신호들) 에 대응하는 효과(들) 을 포함할 수도 있다. 센서 전극들은 전용 송신기들 또는 수신기들일 수도 있고, 또는 송신 및 수신 모두를 하도록 구성될 수도 있다.
도 1 에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 디바이스 (100) 의 부분으로서 나타나 있다. 프로세싱 시스템 (110) 은 센싱 영역 (120) 에서 입력을 검출하기 위해 입력 디바이스 (100) 의 하드웨어를 동작시키도록 구성된다. 프로세싱 시스템 (110) 은 하나 이상의 집적 회로들 (ICs) 및/또는 다른 회로 컴포넌트들의 부분들 또는 전부를 포함한다. (예를 들어, 상호 캐패시턴스 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 등과 같은, 전자적으로 판독가능한 명령들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 을 구성하는 컴포넌트들은, 예컨대 입력 디바이스 (100) 의 센싱 엘리먼트(들) 근방에서 함께 로케이팅된다. 다른 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 의 컴포넌트들은 입력 디바이스 (100) 의 센싱 엘리먼트(들) 에 가까운 하나 이상의 컴포넌트들, 및 다른 곳의 하나 이상의 컴포넌트들과 물리적으로 분리된다. 예를 들어, 입력 디바이스 (100) 는 데스크탑 컴퓨터에 커플링된 주변 장치일 수도 있고, 프로세싱 시스템 (110) 은 데스트탑 컴퓨터의 중앙 프로세싱 유닛 및 중앙 프로세싱 유닛으로부터 분리된 하나 이상의 IC들 (어쩌면 연관된 펌웨어를 갖음) 상에서 작동하도록 구성된 소프트웨어를 포함할 수도 있다. 또 다른 예로서, 입력 디바이스 (100) 는 폰에 물리적으로 통합될 수도 있고, 프로세싱 시스템 (110) 은 폰의 메인 프로세서의 부분인 펌웨어 및 회로들을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 디바이스 (100) 를 구현하는데 전용된다. 다른 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 또한 디스플레이 스크린들을 동작시키는 것, 햅틱 액추에이터를 구동하는 것 등과 같은, 다른 기능들을 수행한다.
프로세싱 시스템 (110) 은 프로세싱 시스템 (110) 의 상이한 기능들을 취급하는 모듈들의 세트로서 구현될 수도 있다. 각각의 모듈은 프로세싱 시스템 (110) 의 부분인 회로, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 그 조합을 포함할 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 모듈들의 상이한 조합들이 사용될 수도 있다. 예시의 모듈들은 센서 전극들 및 디스플레이 스크린들과 같은 하드웨어를 동작시키기 위한 하드웨어 동작 모듈들, 센서 신호들 및 위치 정보와 같은 데이터를 프로세싱하기 위한 데이터 프로세싱 모듈들, 및 정보를 리포팅하기 위한 리포팅 모듈들을 포함한다. 추가적인 예시의 모듈들은 입력을 검출하기 위해 센싱 엘리먼트(들)을 동작시키도록 구성된 센서 동작 모듈들, 모드 변화 제스쳐들과 같은 제스쳐들을 식별하도록 구성된 식별 모듈들, 및 동작 모드들을 변화시키기 위한 모드 변화 모듈들을 포함한다. 모듈들의 세트 (예를 들어, 드라이버 모듈, 수신기 모듈 등) 를 갖는 프로세싱 시스템 (110) 의 일 실시형태는 도 2 와 함께 이후 설명된다.
일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 하나 이상의 액션들을 야기시킴으로써 센싱 영역 (120) 에서 직접 사용자 입력 (또는 사용자 입력의 부족) 에 응답한다. 예시의 액션들은 커서 이동, 선택, 메뉴 네비게이션, 및 다른 기능들과 같은, GUI 액션들 뿐만 아니라 동작 모드들을 변화시키는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 (또는 입력의 부족) 에 관한 정보를 전자 시스템의 일부 부분 (예를 들어, 별도의 중앙 프로세싱 시스템이 존재하는 경우, 그러한 프로세싱 시스템 (110) 으로부터 분리되는 전자 시스템의 중앙 프로세싱 시스템) 에 제공한다. 일부 실시형태들에서, 전자 시스템의 일부 부분은, 사용자 입력에 대해 작용하기 위해, 예컨대 모드 변화 액션들 및 GUI 액션들을 포함하는 액션들의 전체 범위를 용이하게 하기 위해, 프로세싱 시스템 (110) 으로부터 수신된 정보를 프로세싱한다.
예를 들어, 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 센싱 영역 (120) 에서 입력 (입력의 부족) 을 표시하는 전기적 신호들을 생성하기 위해 입력 디바이스 (100) 의 센싱 엘리먼트(들) 을 동작시킨다. 프로세싱 시스템 (110) 은 전자 시스템에 제공된 정보의 생성에 있어서 전기적 신호들에 대해 임의의 적절한 양의 프로세싱을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 프로세싱 시스템 (110) 은 센서 전극들로부터 획득된 아날로그 전기 신호들을 디지털화할 수도 있다. 또 다른 예로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 필터링 또는 다른 신호 컨디셔닝을 수행할 수도 있다. 또 다른 예로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 베이스라인을 빼거나 또는 그렇지 않으면 계산할 수도 있어서, 정보가 전기 신호들과 베이스라인 사이의 차이를 반영한다. 또 다른 추가 예로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 위치 정보를 결정하고, 커맨드들로서 입력들을 인식하며, 필적 등을 인식할 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 "위치 정보" 는 절대 위치, 상대 위치, 속도, 가속도, 및 공간 정보의 다른 유형들을 넓게 포함한다. 예시의 "0 차원" 위치 정보는 근방/먼 또는 접촉/비접촉 정보를 포함한다. 예시의 "1 차원" 위치 정보는 축을 따르는 위치들을 포함한다. 예시의 "2 차원" 위치 정보는 평면에서의 모션들을 포함한다. 예시의 "3 차원" 위치 정보는 공간에서의 순간 또는 평균 속도들을 포함한다. 추가의 예들은 공간 정보의 다른 표현들을 포함한다. 위치 정보의 하나 이상의 유형들에 관한 이력 데이터는 또한, 시간 경과에 대한 위치, 모션 또는 순간 속도를 추적하는 이력 데이터를 포함하여, 결정될 수도 있고 및/또는 저장될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 입력 디바이스 (100) 는 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 또는 일부 다른 프로세싱 시스템에 의해 동작되는 부가적인 입력 컴포넌트들로 구현된다. 이러한 부가적인 입력 컴포넌트들은 센싱 영역 (120) 에서의 입력에 대한 중복 (redundant) 기능성 또는 일부 다른 기능성을 제공할 수도 있다. 도 1 은 입력 디바이스 (100) 를 사용하여 아이템들의 선택을 용이하게 하는데 사용될 수 있는 센싱 영역 (120) 근방의 버튼들 (130) 을 나타낸다. 부가적인 입력 컴포넌트들의 다른 유형들은, 슬라이더들, 볼들, 휠들, 스위치들 등을 포함한다. 반대로, 일부 실시형태들에서, 입력 디바이스 (100) 는 다른 입력 컴포넌트들 없이 구현될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 입력 디바이스 (100) 는 터치 스크린 인터페이스를 포함하고, 센싱 영역 (120) 은 디스플레이 디바이스의 디스플레이 스크린의 액티브 영역의 적어도 부분을 오버랩한다. 예를 들어, 입력 디바이스 (100) 는 디스플레이 스크린 위에 놓인 실질적으로 투명한 센서 전극들을 포함할 수도 있고, 연관된 전자 시스템에 대해 터치 스크린 인터페이스를 제공할 수도 있다. 디스플레이 스크린은 사용자에게 시각적 인터페이스를 디스플레이할 수 있는 동적 디스플레이의 임의의 유형일 수도 있고, 발광 다이오드 (LED), 유기 LED (OLED), 캐소드 레이 튜브 (CRT), 액정 디스플레이 (LCD), 플라즈마, 일렉트로루미네선스 (EL) 또는 다른 디스플레이 기술 중 임의의 유형을 포함할 수도 있다. 입력 디바이스 (100) 및 디스플레이 디바이스는 물리적 엘리먼트들을 공유할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들은 디스플레이 및 센싱을 위해 동일한 전기적 컴포넌트들의 일부를 사용할 수도 있다. 또 다른 예로서, 디스플레이 디바이스는 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 부분적으로 또는 전체로서 동작될 수도 있다.
본 기술의 많은 실시형태들은 완전히 기능하는 장치의 맥락에서 기재되지만, 본 기술의 메커니즘들은 다양한 형태들로 프로그램 제품 (예를 들어, 소프트웨어) 으로서 분산될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 기술의 메커니즘들은 전자 프로세서들에 의해 판독가능한 정보 함유 매체들 (예를 들어, 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 판독가능한 비일시적 컴퓨터 판독가능 및/또는 기록가능/쓰기가능 정보 함유 매체들) 상에 소프트웨어 프로그램으로서 구현되고 분산될 수도 있다. 부가적으로, 본 기술의 실시형태들은 분산을 수행하는데 사용되는 매체의 특정 유형에 관계없이 동등하게 적용한다. 비일시적인, 전자적으로 판독가능한 매체들의 예들은 다양한 디스크(disc)들, 메모리 스틱들, 메모리 카드들, 메모리 모듈 등을 포함한다. 전자적으로 판독가능한 매체들은 플래시, 광학, 자기, 홀로그래픽, 또는 임의의 다른 저장 기술에 기반할 수도 있다.
도 2 는 일부 실시형태들에 따른, 패턴과 연관된 센싱 영역 (120) 에서 센싱하도록 구성된 일 예의 센서 전극 패턴의 부분을 갖는 입력 디바이스 (100) 의 일 실시형태를 나타낸다. 예시 및 설명의 명료함을 위해, 도 2 는 복수의 간단한 직사각형들로서 센서 패턴을 도시하지만, 어레이는 도시되지 않은 다른 기하학적 형태들 및/또는 다양한 컴포넌트들을 가질 수도 있음을 이해해야 한다. 이러한 센서 전극 패턴은 복수의 송신기 전극들 (210)(210-1, 210-2, 210-3, ... 210-n), 및 복수의 송신기 전극들 (210) 상부에 배치된 복수의 수신기 전극들 (220)(220-1, 220-2, 220-3, ... 220-n) 을 포함한다.
송신기 전극들 (210) 및 수신기 전극들 (220) 은 서로 오믹 격리된다. 즉, 하나 이상의 절연체들이 송신기 전극들 (210) 및 수신기 전극들 (220) 을 분리하며, 그들이 서로 전기적으로 쇼팅하는 것을 방지한다. 일부 실시형태들에서, 송신기 전극들 (210) 및 수신기 전극들 (220) 은 크로스 오버 영역들에서 그들 사이에 배치된 절연성 재료에 의해 분리되며; 그러한 구성들에서, 송신기 전극들 (210) 및/또는 수신기 전극들 (220) 은 동일한 전극의 상이한 부분들을 접속시키는 점퍼들로 형성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 송신기 전극들 (210) 및 수신기 전극들 (220) 은 절연성 재료의 하나 이상의 층들에 의해 분리된다. 일부 다른 실시형태들에서, 송신기 전극들 (210) 및 수신기 전극들 (220) 은 하나 이상의 기판들에 의해 분리되며; 예를 들어, 그들은 동일한 기판의 반대 측들 상에 또는 함께 적층되는 상이한 기판들 상에 배치될 수도 있다.
송신기 전극들 (210) 과 수신기 전극들 (220) 사이의 국부화된 용량성 커플링의 영역들은 "용량성 화소들" 로 칭해질 수도 있다. 예를 들어, 도 2 에 나타낸 실시형태는 송신기 전극 (210-1) 과 수신기 전극 (220-2) 의 교차 지점에 위치된 제 1 용량성 화소 (212)(파선의 원으로 도시됨) 를 예시한다. 또 다른 예에서, 센싱 영역 (120) 은 제 1 용량성 화소 (212) 와 동일한 송신기 전극 (210-2) 및 상이한 수신기 전극 (220-3) 의 교차 지점에 위치된 제 2 용량성 화소 (214) 를 포함한다. 또 다른 예에서, 센싱 영역 (120) 은 상이한 송신기 전극 (210-3) 및 상이한 수신기 전극 (220-n) 의 교차 지점에 위치된 제 3 용량성 화소 (216) 를 포함한다. 송신기 전극들 (210) 과 수신기 전극들 (220) 사이의 용량성 커플링은 송신기 전극들 (210) 및 수신기 전극들 (220) 과 연관된 센싱 영역에서의 입력 오브젝트들의 모션 및 근접도에 따라 변화한다.
일부 실시형태들에서, 센서 패턴은 이러한 용량성 커플링들을 결정하기 위해 "스캔" 된다. 즉, 송신기 전극들 (210) 은 송신기 신호들을 송신하도록 구동된다. 송신기들은 하나의 송신기 전극이 한번에 송신하도록, 또는 다중 송신기 전극들이 동시에 송신하도록 동작될 수도 있다. 다중 송신기 전극들이 동시에 송신하는 경우에는, 이러한 다중 송신기 전극들이 동일한 송신기 신호를 송신하고 실질적으로 큰 송신기 전극을 효과적으로 생성할 수도 있으며, 또는 이러한 다중 송신기 전극들이 상이한 송신기 신호들을 송신할 수도 있다. 예를 들어, 다중 송신기 전극들은, 수신기 전극들 (220) 의 결과의 신호들에 그 결합된 효과들이 독립적으로 결정되는 것을 가능하게 하는 하나 이상의 코딩 스킴에 따라 상이한 송신기 신호들을 송신할 수도 있다.
수신기 센서 전극들 (220) 은 결과의 신호들을 획득하기 위해 단일로 또는 다중으로 동작될 수도 있다. 결과의 신호들은 용량성 화소들에서 용량성 커플링들의 측정들을 결정하는데 사용될 수도 있다.
용량성 화소들로부터의 측정들의 세트는 화소들에서 용량성 커플링들을 나타내는 "용량성 이미지" (또한 "용량성 프레임") 를 형성한다. 다중 용량성 이미지들은 다중 시간 주기들에 걸쳐 획득될 수도 있으며, 그들 사이의 차이는 센싱 영역에서의 입력에 관한 정보를 도출하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 시간의 연속적인 주기들에 걸쳐 획득된 연속적인 용량성 이미지들은 진입 및 진출하는 그리고 센싱 영역 내의 하나 이상의 오브젝트들의 모션(들)을 추적하는데 사용될 수 있다.
센서 디바이스의 백그라운드 캐패시턴스는 센싱 영역에서 어떠한 입력 오브젝트와도 연관되지 않는 용량성 이미지이다. 백그라운드 캐패시턴스는 환경 및 동작 조건들에 따라 변화하며, 다양한 방식들로 추정될 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들은, 센싱 영역에 입력 오브젝트가 없다고 결정될 때, "베이스라인 이미지들" 을 취하며, 그 백그라운드 캐패시턴스의 추정들로서 그러한 베이스라인 이미지들을 사용한다.
용량성 이미지들은 보다 효율적인 프로세싱을 위해 센서 디바이스의 백그라운드 캐패시턴스에 대해 조정될 수 있다. 일부 실시형태들은 이것을 용량성 화소들에서 용량성 커플링들의 측정들을 "베이스라이닝" 하는 것에 의해 달성하여 "베이스라인 용량성 이미지" 를 생성한다. 즉, 일부 실시형태들은 캐패시턴스 이미지를 형성하는 측정들과 그러한 화소들과 연관된 "베이스라인 이미지" 의 적절한 "베이스라인 값들" 을 비교하며, 그 베이스라인 이미지로부터의 변화들을 결정한다.
일부 터치 스크린 실시형태들에서, 송신기 전극들 (210) 은 디스플레이 스크린의 디스플레이를 업데이트하는데 사용된 하나 이상의 공통 전극들을 포함한다. 이러한 공통 전극들은 적절한 디스플레이 스크린 기판 상에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 공통 전극들은 일부 디스플레이 스크린들 (예를 들어, 인 플레인 스위칭 (IPS) 또는 평면 투 라인 스위칭 (PLS)) 에서 TFT 유리 상에, 유기 발광 다이오드 (OLED) 등의 일 단에 커플링된, 일부 디스플레이 스크린들 (예를 들어, 패터닝된 수직 정렬 (PVA) 또는 다중 도메인 수직 정렬 (MVA)) 의 컬러 필터 유리의 저부 상에 배치될 수도 있다. 그러한 실시형태들에서, 공통 전극은 또한 "결합 전극" 으로서 지칭될 수 있는데, 이는 이 전극이 다중 기능들을 수행하기 때문이다. 다양한 실시형태들에서, 각각의 송신기 전극 (210) 은 하나 이상의 공통 전극들을 포함한다. 다른 실시형태들에서, 적어도 2 개의 송신기 전극들 (210) 은 적어도 하나의 공통 전극을 공유할 수도 있다.
다양한 터치 스크린 실시형태들에서, "용량성 프레임 레이트" (연속적인 용량성 이미지들이 획득되는 레이트) 는 "디스플레이 프레임 레이트" (스크린을 리프레시하여 동일한 이미지를 재디스플레이하는 것을 포함하여, 디스플레이 이미지가 업데이트되는 레이트) 와 동일하거나 상이할 수도 있다. 2 개의 레이트들이 상이한 일부 실시형태들에서, 연속적인 용량성 이미지들은 상이한 디스플레이 업데이팅 상태들에서 획득되며, 상이한 디스플레이 업데이팅 상태들은 획득되는 용량성 이미지들에 영향을 미칠 수도 있다. 즉, 디스플레이 업데이팅은, 특히 백그라운드 용량성 이미지에 영향을 미친다. 따라서, 디스플레이 업데이팅이 제 1 상태에 있을 때 제 1 용량성 이미지가 획득되고, 디스플레이 업데이팅이 제 2 상태에 있을 때 제 2 용량성 이미지가 획득되는 경우, 제 1 및 제 2 용량성 이미지들은 디스플레이 업데이팅 상태들과 연관된 백그라운드 용량성 이미지에서의 차이들에 기인하고 센싱 영역에서의 변화들에는 기인하지 않고 달라질 수도 있다. 이것은 아마 용량성 센싱 및 디스플레이 업데이팅 전극들이 서로 가까이 근접하여 있는 곳이거나 그들이 공유되어 있을 때이다 (예를 들어, 결합 전극들).
설명의 편의를 위해, 특정 디스플레이 업데이팅 상태 동안 취해진 용량성 이미지는 특정 프레임 유형의 것으로 고려된다. 즉, 특정 프레임 유형은 특정 디스플레이 시퀀스와의 특정 용량성 센싱 시퀀스의 맵핑과 연관된다. 따라서, 제 1 디스플레이 업데이팅 상태 동안 취해진 제 1 용량성 이미지는 제 1 프레임 타입의 것으로 고려되며, 제 2 디스플레이 업데이팅 상태 동안 취해진 제 2 용량성 이미지는 제 2 프레임 타입의 것으로 고려되며, 제 1 디스플레이 업데이팅 상태 동안 취해진 제 3 용량성 이미지는 제 3 프레임 유형 등의 것으로 고려된다. 디스플레이 업데이트 상태와 용량성 이미지 획득의 관계가 주기적인 경우에는, 용량성 이미지들이 프레임 타입들을 통해 사이클을 획득한 후 반복한다.
일 실시형태에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 복수의 송신기 전극들 (210) 에 커플링하기 위해 구성된 드라이버 회로 (도시되지 않음) 를 갖는 드라이버 모듈 (202) 을 포함한다. 드라이버 모듈 (202) 은 송신기 전극들 (210) 의 하나 이상에 전압을 인가하는 것에 의해 송신기 전극들 (210) 의 하나 이상을 구동하도록 구성된다. 프로세싱 시스템 (110) 은 복수의 수신기 전극들 (220) 에 커플링되고 송신기 전극들 (210) 의 하나 이상이 구동 되는 동안 결과의 신호들을 획득하기 위해 수신기 전극들 (220) 을 동작시키도록 구성된 수신기 회로 (도시되지 않음) 을 갖는 수신기 모듈 (204) 을 더 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 복수의 송신기 전극들 (210) 을 구동하기 위한 방법들을 튜닝하는 것으로 용이하게 하도록 구성된 결정 모듈 (208) 을 포함하며, 이후에 더 상세하게 기재된다.
도 3 은 센서 (302), 구동 회로, 및 수신기 회로를 포함하는 일 예의 터치 센서 회로 (300) 의 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 도 3 은 저항기들 및 캐패시터들의 회로로서 용량성 센서 (302) 에서의 트랜스 용량성 화소의 간략화된 요약을 도시한다. 예시로서, 나타낸 터치 센서 회로 (300) 는 송신기 전극 (210-1) 및 수신기 전극 (220-2) 의 교차 지점으로 구성된 제 1 용량성 화소에 대응할 수도 있다. 그러나, 도 3 은 본 발명의 실시형태들에 따라 구동되는 부하의 일 예를 도시하며, 다른 실시형태들이, 예를 들어 터치 센서 회로의 다른 구성들에서, 센서들의 다른 유형들에서, 그리고 디스플레이 및 입력 디바이스들의 다른 회로에서 고려되는 것이 이해된다.
나타낸 실시형태에서, 드라이버 회로는 센서의 하나 이상의 송신기 전극들 (예를 들어, 송신기 전극들 (210-1)) 에 구동 신호 (Vdrive(t)) 를 인가한다. 하나 이상의 수신기 전극들 (예를 들어, 수신기 전극들 (220-2)) 에 커플링된 수신기 회로는 결과의 신호들을 적분하여 Vout(t) 을 생성한다. 이로써, 센서의 각각의 송신기 전극 (210) 및 수신기 전극 (220) 은 분산된 RC 네트워크로 간주될 수도 있으며, 이는 각각의 전극에 대한 단일 폴 (pole) 로서 근사화될 수 있다. 따라서, 도 3 에 나타낸 터치 센서 회로 (300) 의 전반적인 거동은 "2 차" 시스템의 것이며; 트랜스 캐패시턴스가 후속하여 터치 제어기 수신기 (예를 들어, 수신기 모듈 (204)) 에 의해 적분되는 전하를 생성하는 미분기로서 작용한다. 2 차 모델은 합당한 충실도의 모델이며, 본 명세서에서 일 예의 모델로서 나타낸 것임을 알아야 한다. 실제 센서가 더 복잡한 거동을 나타낼 수도 있지만, 모델은 본 명세서에 기재된 발명의 실시형태들의 이점을 입증하는 거동을 포착한다.
일 실시형태에서, 센서 (302) 의 용량성 화소들은 터치 센서 회로 구현의 특성들에 기초하여 변화하는 "셋틀링 응답들" 을 가질 수도 있다. 셋틀링 응답은 소정의 전압 신호 (예를 들어, 송신기 신호) 에 의해 구동되는 것에 응답하여 출력 신호에 의해 표현되는 바와 같은 용량성 화소의 거동을 지칭한다. 용량성 화소에 대한 셋틀링 응답은 도 3 에서 대략적으로 나타낸 터치 센서 회로 (300) 의 저항기들및 캐패시터들의 값들에 의해 결정된다. 셋틀링 응답들은 동일한 센서에서 용량성 화소 전체에 걸쳐 변화할 수도 있다. 많은 경우들에서, 입력 디바이스의 센서 전극 패턴을 따라 저항 및 캐패시턴스에서의 작은 변화들이 제 2 용량성 화소 보다 빠른 셋틀링 응답을 갖는 제 1 용량성 화소를 유발할 수도 있다. 예를 들어, 구동 회로로부터 멀리 있는 용량성 화소들은 구동 회로 가까이에 있는 용량성 화소들보다 긴 셋틀링 시간들을 갖는데, 이는 긴 라우팅 트레이스들 또는 와이어들에 의해 야기된 높은 저항 때문이다. 또한, 용량성 화소들의 셋틀링 응답들에 대한 범위들은 센서들의 상이한 유형들에 대해 상이할 수 있다.
일 실시형태에서, 용량성 화소에 대한 셋틀링 시간은, 특정 전압 신호가 인가하면, 타겟 값의 범위 또는 소정 비율 내에 (예를 들어, 엔딩 출력의 2-5% 로) 도달하고 머무르기 위해 용량성 화소의 출력에 대해 필요한 시간을 기재한다.
도 4 는 하이 및 로우 레벨들을 갖는 종래의 구동 방법의 셋틀링 특성들을 도시한다. 편의를 위해, 본 명세서에는 구동 방법들이 용량성 터치 센서에 관하여 기재된 바와 같이 기재하였지만, 그 방법은 임의의 용량성 또는 저항성 센싱 디바이스들, 또는 디스플레이에서의 화소를 구동하는 것이나 터치 센서 디바이스의 송신기 전극들을 구동하는 것과 연관된 임의의 부하들에 사용될 수도 있다.
나타낸 바와 같이, 종래 구동 방법은, 주기 (T) 를 갖는 전압 레벨들 (Vlow 및 Vhigh) 사이에서 스윙하는 구형 파형으로서 도 4 에 도시된 터치 센싱 신호 (402) 를 사용한다. 도 4 는 또한 상이한 셋틀링 응답들을 갖는 2 개의 용량성 화소들에 대한 적분된 신호들 Vout(t): 빠른 셋틀링 응답을 갖는 용량성 화소에 대응하는 제 1 출력 신호 (404) 및 느린 셋틀링 응답을 갖는 용량성 화소에 대응하는 제 2 출력 신호 (406) 을 도시한다. 도 4 에서 알 수 있는 바와 같이, 느린 셋틀링 화소들은 빠른 셋틀링 화소들보다 원하는 전압 레벨 (예를 들어, Vhigh, Vlow) 로의 천이가 더 길 수도 있다.
본 발명의 실시형태들에 의하면, "느린" 화소에 대한 셋틀링 시간이 다중 레벨 파형으로 화소를 구동하는 것에 의해 감소될 수 있다고 결정된다. 특히, 터치 센싱 파형은 화소가 셋틀링하는 전압들 초과인 "부스트" 전압을 인가하여 화소를 "과구동 (overdrive) " 시킨다. 단지 엔딩 전압들 (예를 들어, Vhigh 및 Vlow) 로만 구동하는 대신 부스트 전압으로 구동하는 것에 의해, 원하는 전압 레벨 (예를 들어, Vhigh 또는 Vlow 레벨들) 로 그 셋틀링 시간을 감소시키는 것보다 어려운 느린 셋틀링 화소들을 구동하는 것이 가능하다. 도 5 는 센서를 구동하는데 사용된 부스팅된 터치 센싱 파형 (500) 의 일 실시형태의 일반화된 도시를 나타낸다.
본 실시형태에서, 파형 (500) 은 부스트 부분 (506) 을 포함하며, 여기서 부스팅된 전압 레벨 (예를 들어, V+Vboost) 이 제 1 지속 기간 (502) 동안 (예를 들어, 시간 (T1)) 까지) 인가된다. 파형 (500) 은 셋틀링 부분 (508) 을 더 포함하며, 여기서 제 2 전압 레벨 (예를 들어, V) 이 제 2 지속 기간 동안 (504)(예를 들어, 시간 (T2) 까지) 인가되었다. 일 실시형태에서, 극성에도 불구하고, 부스트 부분 (506) 의 전압 레벨은 셋틀링 부분 (508) 의 전압 레벨보다 더 클 수도 있다. 극성은 전압 천이의 부호를 지칭한다. 통상적으로 간략하게, 전압 레벨에서의 증가를 유발하는 천이는 양의 극성을 갖는 것으로서 지칭되는 반면 전압 레벨에서의 감소를 유발하는 천이는 음의 극성을 갖는다. 일부 실시형태들에서, 전압 레벨 (V) 은 센싱 동작들 동안 사용된 전압을 지칭한다. 도시된 파형 (500) 은 하이 레벨 (예를 들어, Vhigh) 을 구동하기 위한 것이지만, 도 6 에 도시된 바와 같이, 다중 레벨 파형이 로우 전압 레벨 (예를 들어, Vlow1 로의 부스트를 갖는 Vlow) 에 인가될 수도 있음을 알아야 한다. 많은 접근법들이 타겟 셋틀링 시간들을 달성하기 위해 최적화된 부스트 전압들 (예를 들어, Vboost) 및 부스트 지속 기간들 (예를 들어, 지속 기간 (502)) 을 결정하도록 취해질 수 있다는 것을 또한 알아야 한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 터치 센서 디바이스를 구동하기 위해 부스팅된 파형을 사용하는 센서의 셋틀링 특성들을 예시한다. 터치 센서 디바이스는 도 4 에 도시된 신호 (402) 와 동일한 주기 (T) 로 전압 레벨들 (Vlow1 및 Vhigh1) 사이에서 스윙하는 다중 레벨 센싱 신호 (602) 를 사용하여 구동될 수도 있다. 레벨 (Vhigh) 은 시간 오프셋 (T1) 을 갖는 각각의 제 1 절반 센싱 주기에서 사용되고, 레벨 (Vlow) 은 동일한 시간 오프셋 (T1) 을 갖는 각각의 제 2 절반 센싱 주기에서 사용된다. 단지 Vhigh 및 Vlow 로만 구동하는 대신, 부스트 전압들 (예를 들어, Vhigh1 및 Vlow1) 로 구동하는 것에 의해, 센싱 신호 (602) 는 Vhigh 또는 Vlow 레벨들 중 어느 하나와 같은, 원하는 전압 레벨로 그 셋틀링 시간을 감소시키는 것 보다 어려운 느린 셋틀링 화소들 (즉, 출력 신호 (606)) 을 구동한다. 도 6 은 빠른 셋틀링 화소 (예를 들어, 출력 신호 (604)) 및 느린 셋틀링 화소들 (예를 들어, 출력 신호 (606)) 의 양자가 도 4 에 나타낸 종래 센싱에서 보다 빨리 Vhigh 및 Vlow 로 셋틀링시킨다. 나타낸 바와 같이, 초기 천이들은 Vhigh - Vlow 를 초과한다. 즉, Vlow 에서 Vhigh1 로의 제 1 천이는 Vboost = Vhigh1 - Vhigh 양만큼 Vhigh - Vlow 를 초과한다. 제 2 천이는 또한 - Vboost 양만큼 -(Vhigh - Vlow) 를 초과한다.
따라서, 본 발명의 실시형태들은 구동될 때 셋틀링하기 위해, 디스플레이에서의 화소를 구동하는 것과 연관된 또는 터치 센서 디바이스의 송신기 전극들을 구동하는 것과 연관된 부하와 같은, 부하에 필요한 시간을 감소시키는 기법을 제공한다. 터치 센서 디바이스의 경우, 셋틀링 시간을 감소시키면 높은 주파수들에서 센서를 동작시키는 것이 가능하며, 이는 다수의 이점들을 제공한다고 결정된다.
예를 들어, 높은 센싱 주파수를 달성하는 부스팅된 파형을 갖는 송신기 신호를 사용하는 것에 의해, 입력 디바이스는 (터치 리포트 레이트를 감소시키지 않으면서) 보다 양호한 노이즈 완화를 위해 평균이 송신기 신호 당 많은 샘플들이 되게 하는 것이 가능하며, 또는 다른 경우, 평균이 송신기 신호 당 종래 구동 방법에서와 동일한 수의 샘플들이 되게 하면서 터치 데이터 리포트 레이트를 증가시킬 수 있다. 또한, 주어진 센서에 대한 최대 센싱 주파수는 부스팅된 파형을 사용하여 상승될 수도 있으며, 이는 간섭 회피를 보다 용이하게 한다 (예를 들어, 간섭 에너지가 주파수에 따라 감소하는 경향이 있기 때문).
디스플레이 업데이트들 및 터치 센싱을 위한 시간을 공유하는 멀티플렉싱 스킴들 (예컨대, 인-셀 디스플레이 기술) 을 사용하는 실시형태들에서, 기재된 접근법은 터치 데이터의 수집을 위해 사용되는데 적은 시간을 허용하며, 이에 의해 디스플레이 업데이트를 위해 많은 시간을 부여하고, 뿐만 아니라 위에서 언급된 바와 같이, 간섭의 보다 양호한 완화를 제공한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 센서를 구동하기 위한 방법 (700) 의 플로우 다이어그램이다. 방법 (700) 은 단계 (702) 에서 시작하며, 제 1 송신기 전극과 연관된 제 1 셋틀링 응답이 결정된다. 일부 실시형태들에서, 제 1 셋틀링 응답은 제 1 송신기 전극 (예를 들어, 송신기 전극 (210-1)) 및 제 1 수신기 전극 (예를 들어, 수신기 전극 (220-2)) 으로 구성된 제 1 용량성 화소 (예를 들어, 용량성 화소 (212)) 와 연관될 수도 있다.
단계 (704) 에서, 센서와 연관된 제 2 셋틀링 응답이 결정될 수도 있으며, 제 2 셋틀링 응답은 제 1 셋틀링 응답과 상이하다. 제 2 셋틀링 응답의 다양한 실시형태들이 고려되며, 일부 예들이 본 명세서에서 논의된다.
일 실시형태에서, 제 2 셋틀링 응답은 제 1 송신기 전극과 연관될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 셋틀링 응답은 제 1 용량성 화소들과 동일한 송신기 전극 (210-1) 을 공유하는 제 2 용량성 화소 (214) 와 연관될 수도 있지만, 상이한 수신기 전극 (220-2) 을 포함한다.
다른 실시형태에서, 제 2 셋틀링 응답은 제 2 송신기 전극과 연관될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 셋틀링 응답은 제 1 용량성 화소와 상이한 송신기 전극 (210-3) 및 상이한 수신기 전극 (220-n) 으로 구성된 제 3 용량성 화소 (216) 와 연관될 수도 있다.
단계 (706) 에서, 드라이버 모듈 (202) 은 제 1 지속 기간 동안 제 1 송신기 전극에 제 1 전압을 인가한다. 제 1 전압은 제 1 송신기 전극의 엔딩 전압 초과일 수도 있으며, 본 명세서에서는 때때로 "부스팅된 전압" 으로서 지칭될 수도 있다. 예를 들어, 드라이버 모듈 (202) 이 제 1 전극 상의 전압을 증가시키는 것이 요망될 때, 부스트 전압은 그 후에 인가된 전압 (Vhigh) 보다 높다 (즉, 초과이다). 송신기 전극에 인가된 전압을 더 낮추는 것이 요망되는 다른 예에서, 부스트 전압은 그 후에 인가된 전압 (Vlow) 보다 낮다 (즉, 초과이다).
단계 (708) 에서, 드라이버 모듈 (202) 은 제 2 지속 기간 동안 제 1 송신기 전극에 제 2 전압을 인가한다. 일부 실시형태들에서, 제 1 및 제 2 전압들의 인가는 단계들 (702 및 704) 에서 결정된 제 1 셋틀링 응답 및 제 2 셋틀링 응답에 기초할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 제 1 및 제 2 지속 기간들은 제 1 셋틀링 응답 및 제 2 셋틀링 응답에 기초하여 선택될 수도 있다. 제 1 및 제 2 지속 기간들은 제 1 셋틀링 응답과 연관된 제 1 셋틀링 시간 및 제 2 셋틀링 응답과 연관된 제 2 셋틀링 시간이 유사하게 되도록 선택될 수도 있다. 제 1 및 제 2 지속 기간들은 어떤 경우에 있어서는, 제 1 및 제 2 셋틀링 시간들이 유사하게, 동일하게 또는 실질적으로 동일하게 되도록 선택될 수도 있다.
이러한 지속 기간들은, 전자 디바이스 (150) 전체에 대한 단일 부스팅된 파형, 용량성 화소들의 상이한 그룹들 (예를 들어, 화소들의 라인들) 에 대한 상이한 부스팅된 파형들, 또는 개별 화소들에 대한 상이한 부스팅된 파형들을 구동하는 것을 포함하는, 다양한 사용 경우들을 지원하도록 선택될 수 있다. 단일 파형이 센서 패턴 전체에 대해 사용될 수 있는 일 실시형태에서, 센서 패턴에서의 모든 용량성 화소에 대한 셋틀링 시간이 동일하도록 제 1 및 제 2 지속 기간들을 갖는 단일 파형이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 용량성 화소들 (212 및 216) 에 대한 용량성을 각각 수행할 때, 송신기 전극들 (210-1 및 210-3) 을 구동하기 위해 동일한 파형들이 사용될 수도 있어서, 용량성 화소들 (212 및 216) 에 대한 셋틀링 시간이 유사하다.
용량성 화소들의 상이한 그룹들에 대해 상이한 파형들이 사용되는 일 예의 실시형태에서, 상이한 파형은 각 그룹 내의 모든 용량성 화소들에 대한 셋틀링 시간이 유사하도록 용량성 화소들의 각 그룹에 대해 선택될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 용량성 화소들은 그 대응 송신기 전극들에 관하여 조직화될 수도 있다. 이로써, 상이한 파형이 각각의 송신기 전극에 대해 연관되고 사용될 수도 있으며, 각각의 파형은 그 송신기 전극을 갖는 용량성 화소들의 상이한 셋틀링 응답들에 기초하여 선택된 그 자신의 각각의 제 1 및 제 2 지속 기간들을 갖는다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 지속 기간들을 갖는 파형은 송신기 전극 (210-1) 과 연관된 용량성 화소들의 라인 (용량성 화소들 (212 및 214) 을 포함) 에 대해 선택될 수도 있어서, 그 화소들의 라인에서 가장 느린 셋틀링 용량성 화소에 대한 셋틀링 시간 및 그 화소들의 라인에서 가장 빠른 셋틀링 용량성 화소에 대한 셋틀링 시간이 유사하다.
용량성 화소들의 상이한 그룹들에 대해 상이한 파형들이 사용되는 다른 실시형태에서, 상이한 파형들은 센서 패턴을 구동하기 위한 코드 분할 멀티플렉싱 (CDM) 스킴에서와 같은, 송신기 전극들의 상이한 그룹들을 한번에 구동하기 위해 선택될 수도 있다. 그러한 실시형태에서, 파형은 송신기 전극들의 각 그룹에 대해 선택될 수도 있어서 그 그룹에서의 모든 송신기 전극들과 연관된 모든 용량성 화소들에 대한 셋틀링 시간이 유사하다. 예를 들어, CDM 구동 스킴이 송신기 전극들 (210-1 및 210-3) 을 동시에 구동하는 경우, 그 송신기 전극들 (210-1 및 210-3) 과 연관된 모든 용량성 화소들 (용량성 화소들 (212, 214 및 216 포함) 에 대한 셋틀링 시간이 유사하도록 파형이 선택될 수도 있다.
상이한 파형들이 사용되는 실시형태들에서, 각각의 제 1 및 제 2 지속 기간들을 갖는 상이한 파형들이 공통 셋틀링 시간을 달성하기 위해 사용될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 송신기 전극 (210-1) 과 연관된 화소들의 라인은 전반적으로 송신기 전극 (210-3) 과 연관된 화소들의 라인 보다 느린 셋틀링 응답을 가질 수도 있다. 그러한 경우, 송신기 전극 (210-1) 을 구동하는데 사용된 파형은 부스팅된 전압을 구동하기 위한 제 1 지속 기간 및 셋틀링 전압을 구동하기 위한 제 2 지속 기간을 갖도록 선택될 수도 있고, 송신기 전극 (210-3) 을 구동하는데 사용된 파형은 부스팅된 전압을 구동하기 위한 제 3 지속 기간 (제 1 지속 기간과 상이함) 및 셋틀링 전압을 구동하기 위한 제 4 지속 기간 (제 2 지속 기간과 상이함) 을 갖도록 선택될 수도 있어서, 모든 용량성 화소들에 대한 셋틀링 시간들이 유사하다.
일 실시형태에서, 제 1 및 제 2 전압들은 또한 제 1 셋틀링 응답 및 제 2 셋틀링 응답에 기초하여 선택될 수도 있다. 다양한 실시형태들에 의하면, 전자 디바이스 (150) 는 특정 전압 레벨들 (예를 들어, Vhigh1 및 Vlow1 전압들) 을 제공하도록 구성될 수도 있다. 대안으로, 전자 디바이스에 제공되어야 하는 전압들의 수를 최소화하기 위해 전자 디바이스에 이미 존재하는 전압들을 사용하는 것이 가능할 수도 있다. 또한, 다양한 사용 경우들에 대해 선택된 파형들에 관한 위의 논의가 제 1 및 제 2 전압의 선택에 적용가능하다는 것을, 즉 상이한 셋틀링 응답들 (센서 패턴 전체 상부인지, 용량성 화소들의 그룹 내인지 등) 과 연관된 셋틀링 시간들이 유사하도록 제 1 및 제 2 전압들을 갖는 파형이 선택될 수도 있다는 것을 알아야 한다.
일 실시형태에서, 주어진 센서에 대해 "부스트" 전압들을 인가하기 위한 지속 기간들은, 도 3 에 도시된 바와 같은, 2 차 시스템으로서 용량성 화소 시스템의 분석들에 기초하여 결정될 수도 있다. 센서 (예를 들어, 용량성 화소 (212)) 에 대한 셋틀링 응답은 대략 RC/2 의 극성 시간 제약들을 갖는 2 차 시스템과 유사할 수도 있다고 결정된다. 용량성 화소 시스템의 분석은 다음과 같을 수도 있다.
일 실시형태에서, 2 차 시스템의 라플라스 변환 (수신기 및 송신기 폴들이 동일한 주파수에 있지 않다고 가정) 은 다음과 같을 수도 있다:
Figure pct00001
스텝 응답의 라플라스 변환은 1/s 를 포함하여 센서를 통해 흐르는 전류를 적분하고 도 3 에서의 적분기의 출력에서 전압을 생성한다:
Figure pct00002
식 중, Vout 은 적분된 수신 신호를 나타낸다. 따라서, 시간 도메인 스텝 응답은 다음과 같다:
Figure pct00003
식 중, u(t) 는 유닛 스텝 함수이다.
일 실시형태에서, 도 3 에 도시된 바와 같은 명명법을 가정하면, 전압 신호 (Vboost) 가 시간 (T1) 동안 인가되고, 전압 레벨 (V) 은 시간 (T2) 까지 인가되며, 시간 (T1) 까지의 응답은 다음에 의해 결정된다.
Figure pct00004
또한, 시간 (T2) 에서 최종 응답은 하기 식 (4B) 에 나타낸 함수에 의해 결정된다.
Figure pct00005
일부 실시형태들에서, 용량성 화소를 구동하는데 가용 전압 레벨들 (예를 들어, V 및 Vboost) 이 고정된다. 예를 들어, V=6 및 Vboost=3 의 가용 전압 레벨들을 갖는 전자 시스템들에서, 구동을 위해 사용된 전압 레벨들이 어떤 경우에 있어서는 Vlow1 = 0, Vlow = 3, Vhigh = 6 및 Vhigh1 = 9 일 수도 있다. 이러한 실시형태들에서, 부스팅된 파형은 하나 이상의 센서들에서 원하는 셋틀링 시간을 달성하기 위해 사전구성된 전압 레벨을 인가하기 위한 지속 기간 정도로 최적화될 수도 있다.
일 실시형태에서, 복수의 화소들에 대한 부스트 지속 기간 (T1) 은 셋틀링 시간이 유사하게 되는 복수의 화소들 중 "가장 빠른" 셋틀링 화소 및 "가장 느린" 셋틀링 화소에 기초하여 결정될 수도 있다. 이로서, 위의 식 (4B) 에서, (α1, β1) 를 센서 상의 "가장 느린" 셋틀링 화소의 폴들로 하고, (α2, β2) 를 센서 상의 "가장 빠른" 셋틀링 화소의 폴들로 한다. 따라서, 본 발명의 실시형태들은 다음의 조건들이 충족되도록 설정 시간 (T2) 을 야기하기 위해 부스트 지속 기간 (T1) 및 전압 (Vboost) 을 선택하도록 구성된다.
(i) V out (T 2 ) = (1-c)V , 여기서
Figure pct00006
는 가장 느린 화소에 대한 셋틀링 요건이고;
(ii) T 2 는 최소화되며; 그리고
(iii) 가장 빠른 셋틀링 화소가 또한 적어도 (1+c)V 로 셋틀링된다.
간단하게 T 1 =T 2 을 선택하고 식 (4A) 를 풀어서 제 1 조건 (i) 을 만족시키는 것이 가장 빠른 셋틀링 화소로 하여금 오버슈트하게 할 수 있기 때문에 조건 (iii) 이 제시된다. 3 개의 조건들 (i)-(iii) 을 만족시키기 위한 많은 접근법들이 하기에 기재된다.
일 접근법에 따라, 부스트 전압을 인가하기 위한 시간 주기들은 수치적 최적화 접근법을 사용하여 결정될 수도 있으며, 이 접근법에서는 가장 느린 그리고 가장 빠른 셋틀링 화소들에 대한 응답이 최적화 문제의 부분으로서 통합될 수도 있다. 예를 들어, v out1 이 가장 느린 셋틀링 화소에 대한 응답에 대응한다고 하고, v out2 는 가장 빠른 셋틀링 화소의 응답에 대응한다고 한다. (α1, β1) 및 (α2, β2) 에 대응하는 값들은 센서에 대해 경험적으로 측정될 수도 있다. 이로써, 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00007
Figure pct00008
따라서, 사전 구성된 전압들 (V 및 Vboost) 을 갖는 주어진 실시형태에 대하여, 부스트 전압 (T1) 의 선택은 셋틀링 시간 (T2) 을 최소화 (감소) 하기 위해서 최적화 문제로서 다음과 같이 표현될 수도 있다:
Figure pct00009
일부 실시형태들에서, 식 (6) 은 수치적 최적화를 수행하기 위한 주지된 기법들에 따라, 다루기 쉬운 수치적 최적화 문제로서 해결될 수도 있다. 대안으로, 다음에 기재되는 바와 같이, 반복 튜닝 기법이 식 (6) 을 해결할 수 있다.
또 다른 접근법에 따라, 부스트 전압들을 인가하기 위한 전압들 및 시간 주기들은 동적 튜닝을 통해 결정될 수도 있다. 일 실시형태에서, 전자 디바이스 (150) 는 하나 이상의 용량성 화소들의 셋틀링 시간을 모니터하기 위해 피드백을 제공하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 터치 센서 디바이스의 경우, 수신기가 송신기를 구동하는 신호를 모니터하기 위해 제공될 수 있다. 일 실시형태에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 시간에서 주어진 지점 (예를 들어, v out1 (t)) 에서 특정 용량성 화소에 대한 전압 응답을 측정하도록 구성된 측정 모듈 (208)(도 2에 도시된 바와 같음) 을 포함할 수도 있다. 수신된 피드백에 기초하여, 부스트 주기들 및 전압들이 원하는 셋틀링 시간을 달성하기 위해 조정될 수도 있다.
일 실시형태에서, 측정 모듈 (208) 은, 측정되는 제 1 용량성 화소 (212) 가 제 2 용량성 화소 (214) 와 연관된 셋틀링 시간에서 엔딩 전압을 오버슈트할 때까지, 부스트 전압을 인가하기 위한 지속 기간 (T1) 을 반복적으로 증가시키는 것에 의해 부스트 전압을 인가하기 위한 지속 기간 (T1) 을 결정하도록 구성될 수도 있다. 본 실시형태에서, 제 1 용량성 화소와 연관된 제 1 셋틀링 응답이 제 2 용량성 화소와 연관된 제 2 셋틀링 응답보다 빠르다고 가정한다. 이러한 튜닝 알고리즘은 하기 표 1에 나타나 있지만, 측정 모듈 (208) 에 한정되는 것이 아니라, 동적으로 튜닝하기 위한 다른 실시형태들이 사용될 수도 있다.
1. T 1 = 0 을 설정한다
2. T 1 = T 1 + 1 을 설정하며, 식 중 T 1 은 클록 사이클들에서 측정된다
3.
Figure pct00010
이도록 가장 느린 화소에 대한 T 2 를 결정한다
4.
Figure pct00011
인 경우:
a. 그렇다면 단계 2 로 간다
b. 그렇지 않으면 T 1 = T 1 - 1 을 설정하고 나간다
표 1: 예시의 튜닝 알고리즘
표 1 에 나타낸 바와 같이, 튜닝 알고리즘은 부스트 지속 기간 (T1) 을 0 으로 초기화한다. 튜닝 알고리즘의 각각의 반복에서, 부스트 지속 기간 (T1) 은 증가되고, 가장 느린 셋틀링 화소에 대한 셋틀링 시간 (T2) 이 결정된다 (즉,
Figure pct00012
이도록). 동일한 시간 (T2) 에서 가장 빠른 화소의 출력 신호가 타겟 레벨 (V) 을 오버슈트하지 않으면 (즉,
Figure pct00013
), 튜닝 알고리즘은 단계 2 로 반복된다 (예를 들어, T1 을 증가). 동일한 시간 (T2) 에서 가장 빠른 화소의 출력 신호가 타겟 레벨 (V) 을 오버슈트하는 경우, 튜닝 알고리즘은 부스트 지속 기간을 감소시키고 나간다.
단일 부스트 레벨 (예를 들어, Vboost) 을 갖는 다중 레벨 파형을 갖는 본 발명의 일 실시형태가 상세하게 설명되지만, 본 발명의 실시형태들은 다중 부스트 레벨들 (즉, 계단 파형) 을 갖는 송신기 신호를 포함하도록 확장될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 드라이버 모듈 (202) 은 제 3 지속 기간 동안 제 3 전압을 (예를 들어, 제 1 송신기 전극에) 인가하도록 구성될 수도 있으며, 제 3 전압 및 제 3 지속 기간은 제 1 셋틀링 시간 및 제 2 셋틀링 시간이 유사하게 되도록 선택된다. 또 다른 실시형태에서, 송신기 신호는 셋틀링 응답들에 기초하여 셋틀링 시간을 감소시키기 위해 최적화된 연속 함수로서 구성될 수도 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 부스트 레벨들, 부스트 레벨 전압들, 및 부스트 시간들의 수는 각각의 디바이스, 라인, 또는 개별 화소에 대해 상이할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 송신기 신호 파형의 셋틀링 부분 및 부스트 부분에 대한 대한 슬루율 (slew-rate) 이 (a) 셋틀링을 개선하기 위해 또는 (b) 스퓨리어스 방사를 감소시키기 위해 상이할 수 있다. 스텝 응답들 이외의 파형 프로파일, 예를 들어, 사인파, 삼각파 등이 또한 사용될 수도 있다. 게다가, 셋틀링 시간의 측정과 같은, 피드백에 기초하여 부스트 파라미터들을 동적으로 변경하는 것이 가능하다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 부스팅된 파형으로 송신기 전극들을 구동하도록 구성된 드라이버 모듈 (202) 의 블록 다이어그램이다. 드라이버 모듈 (202) 은 복수의 제어 신호들 (802) 을 멀티플렉서들 (804, 806) 에 공급하여, 용량성 센싱 동안 송신기 전극들을 구동하기 위한, 상술한 바와 같은, 다중 레벨 구동 신호를 생성할 수도 있다. 다중 레벨 구동 신호를 생성하도록 구성된 드라이버 모듈 (202) 은, 별도의 ASIC 을 포함하는 다양한 배열들 및 장치들에서, 또는 통합된 터치 및 디스플레이 IC 의 부분으로서 구현될 수도 있다. 멀티플렉서들 (804, 806) 는 또한 별도의 디스플레이 구동 IC 에서, 통합된 터치 및 디스플레이 IC 에서, 또는 디스플레이의 유리 상의 회로들에서를 포함하는 다양한 실시형태들에 배열될 수도 있다.
도 8 에 나타낸 바와 같이, 드라이버 모듈 (202) 은 복수의 제어 신호들 (802) 을 멀티플렉서들 (804, 806) 에 제공하여 하나 이상의 송신기 전극들 (210) 상에서 송신기 신호를 구동한다. 일부 실시형태들에서, 제어 신호들 (802) 은 터치 센싱 파형의 상이한 주기들 동안 인가되는 레벨들 및 극성들을 인코딩하는 디지털 로직 신호들을 포함할 수도 있다. 사용된 레벨들의 수 및 주기들의 수는 구체적인 구현에 기초하여 달라질 수도 있다. 예를 들어, N levels 을 일 센싱 주기에서의 사용된 레벨들의 수라고 하면, ceiling(log 2 (N levels ) 는 레벨들 멀티플렉서 (804) 에 대한 로직 제어 신호들의 수를 정의한다. 전압들의 타이밍, 선택, 및/또는 생성은 임의의 적절한 회로, 소프트웨어, 또는 펌웨어에 의해 제공될 수 있다. 다양한 실시형태들에 따라, 인가되는 인가 전압들이, 예를 들어 전압 레귤레이터 또는 공급기를 사용하여 생성된다. 추가 실시형태들에 따라, 인가된 전압들은 가용 전압 소스들로부터 선택된다.
도 8 에 나타낸 실시형태에서, 드라이버 모듈 (202) 은 용량성 센싱 동안 사용하기 위해 복수의 전압 레벨들 (808) 로부터 선택하도록 레벨들 멀티플렉서 (804) 에 제어 신호들을 제공한다. 전압 레벨이 선택되면, 결과의 다중 레벨 센싱 신호 (602) 는, 예를 들어 프로세싱 시스템 (110), 디스플레이 드라이버, 또는 유리 상의 로직에서 비롯될 수도 있는, 액티브 송신기(들) 을 선택하기 위해 다른 제어 신호들 (810) 에 기초하여, 터치 센싱을 위한 송신기 전극들을 구동하도록 구성된 회로 (예를 들어, 송신기 멀티플렉서 (806)) 에 제공될 수 있다.
도 9 및 도 10 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 터치 센서 디바이스를 구동하기 위한 부스팅된 파형 및 대응 제어 신호들을 예시한다. 도 9 에 나타낸 바와 같이, 다중 레벨 부스트 파형은 2 개의 극성들 (예를 들어, Vhigh 및 Vlow) 을 포함하며, 각각의 극성은 2 개의 상이한 전압 레벨들을 포함한다. 이것은 4 개 의 상이한 전압 레벨들 (즉, V1, V2, V3 및 V4) 를 갖는 파형을 야기한다. 이러한 부스트 레벨들을 제공하기 위해, 도 10 에 나타낸 2 개의 로직 제어 신호들 (C1 및 C2) 이 드라이버 모듈 (202) 에 의해 레벨들 멀티플렉서 (804) 에 제공된다. 제어 신호들 (C1 및 C2) 은 전압 레벨들 (V1, V2, V3 및 V4) 중에서 선택하며, 이는 터치 센싱을 수행하는데 사용된 송신기 전극들을 구동하기 위해 사용된다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 각각의 극성에 대해 사용된 주기의 지속 기간 및 부스트 주기들의 지속 기간을 구성하기 위해 복수의 레지스터들 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 레벨들 멀티플렉서 (804) 의 동작의 모드가 하기 표 2 에 의해 정의된다.
Figure pct00014
상기를 고려하여, 본 개시물의 범위는 이어지는 청구항들에 의해 결정된다. 하지만, 당업자는 상기 설명 및 예들이 단지 예시 및 예의 목적으로 제시된다는 것을 인식할 것이다. 기술된 바와 같은 설명은 발명을 망라하는 것이 되거나 개시된 정말한 형태로 제한하려는 의도는 아니다.

Claims (27)

  1. 센서를 구동하는 방법으로서,
    제 1 송신기 전극과 연관된 제 1 셋틀링 응답 (settling response) 에 기초하여 제 1 지속 기간 동안 상기 제 1 송신기 전극에 제 1 전압을 인가하는 단계로서, 상기 제 1 전압은 상기 제 1 송신기 전극의 엔딩 전압보다 큰, 상기 제 1 전압을 인가하는 단계; 및
    상기 센서와 연관된 제 2 셋틀링 응답에 기초하여 제 2 지속 기간 동안 상기 제 1 송신기 전극에 제 2 전압을 인가하는 단계로서, 상기 제 1 셋틀링 응답 및 상기 제 2 셋틀링 응답은 상이한, 상기 제 2 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 센서를 구동하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 셋틀링 응답은 상기 제 1 송신기 전극과 연관되는, 센서를 구동하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 셋틀링 응답은 제 2 송신기 전극과 연관되는, 센서를 구동하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 지속 기간 및 상기 제 2 지속 기간은 상기 제 1 셋틀링 응답 및 상기 제 2 셋틀링 응답에 기초하여 선택되는, 센서를 구동하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 송신기 전극과 연관된 셋틀링 응답은, 적어도 부분적으로, 상기 제 1 송신기 전극에 전압이 인가하면 상기 엔딩 전압의 미리 결정된 범위 내에 도달하고 머무는 셋틀링 시간을 정의하는, 센서를 구동하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 지속 기간 및 상기 제 2 지속 기간은, 상기 제 1 셋틀링 응답과 연관된 제 1 셋틀링 시간 및 상기 제 2 셋틀링 응답과 연관된 제 2 셋틀링 시간이 동일하게 되도록 선택되는, 센서를 구동하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 3 지속 기간 동안 제 3 전압을 인가하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 3 전압 및 상기 제 3 지속 기간은 상기 제 1 셋틀링 시간 및 상기 제 2 셋틀링 시간이 동일하게 되도록 선택되는, 센서를 구동하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 송신기 전극이 상기 제 2 셋틀링 응답과 연관된 셋틀링 시간에서 엔딩 전압을 오버슈트 (overshoot) 할 때까지, 상기 제 1 전압을 인가하기 위한 상기 제 1 지속 기간을 반복적으로 증가시키는 것에 의해, 상기 제 1 전압을 인가하기 위한 상기 제 1 지속 기간을 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 1 송신기 전극과 연관된 상기 제 1 셋틀링 응답은 상기 제 2 셋틀링 응답 보다 더 빠른, 센서를 구동하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전압을 인가하는 단계 및 상기 제 2 전압을 인가하는 단계는,
    상기 제 1 지속 기간 동안 상기 제 1 송신기 전극에 상기 제 1 전압을 인가하는 단계, 및
    상기 제 1 지속 기간 및 상기 제 2 지속 기간을 표시하는 제 1 제어 신호에 기초하여 상기 제 2 지속 기간 동안 상기 제 1 송신기 전극에 상기 제 2 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 센서를 구동하는 방법.
  10. 프로세싱 시스템으로서,
    제 1 셋틀링 응답과 연관된 제 1 용량성 화소 및 제 2 셋틀링 응답과 연관된 제 2 용량성 화소에 커플링하도록 구성된 드라이버 회로를 갖는 드라이버 모듈을 포함하고,
    상기 제 1 용량성 화소는 제 1 송신기 전극 및 제 1 수신기 전극을 포함하고,
    상기 드라이버 모듈은 제 1 지속 기간 동안 상기 제 1 송신기 전극에 제 1 전압을 인가하도록 구성되고, 상기 제 1 전압은 상기 제 1 용량성 화소의 엔딩 전압보다 크며, 그리고
    상기 드라이버 모듈은 제 2 지속 기간 동안 상기 제 1 송신기 전극에 제 2 전압을 인가하도록 구성되고, 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압은 상기 제 1 셋틀링 응답 및 상기 제 2 셋틀링 응답에 기초하여 선택되는, 프로세싱 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 용량성 화소는 상기 제 1 송신기 전극 및 제 2 수신기 전극을 포함하는, 프로세싱 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 용량성 화소는 제 2 송신기 전극을 포함하는, 프로세싱 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 지속 기간 및 상기 제 2 지속 기간은 상기 제 1 셋틀링 응답 및 상기 제 2 셋틀링 응답에 기초하여 선택되는, 프로세싱 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 송신기 전극과 연관된 셋틀링 응답은, 적어도 부분적으로, 상기 제 1 송신기 전극에 전압이 인가하면 상기 엔딩 전압의 미리 결정된 범위 내에 도달하고 머무는 셋틀링 시간을 정의하는, 프로세싱 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 지속 기간 및 상기 제 2 지속 기간은, 상기 제 1 용량성 화소와 연관된 제 1 셋틀링 시간 및 상기 제 2 용량성 화소와 연관된 제 2 셋틀링 시간이 동일하게 되도록 선택되는, 프로세싱 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 드라이버 모듈은 또한 제 3 지속 기간 동안 제 3 전압을 인가하도록 구성되고,
    상기 제 3 전압 및 상기 제 3 지속 기간은 상기 제 1 셋틀링 시간 및 상기 제 2 셋틀링 시간이 동일하게 되도록 선택되는, 프로세싱 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 용량성 화소가 상기 제 2 용량성 화소와 연관된 셋틀링 시간에서 엔딩 전압을 오버슈트할 때까지, 상기 제 1 전압을 인가하기 위한 상기 제 1 지속 기간을 반복적으로 증가시키는 것에 의해, 상기 제 1 전압을 인가하기 위한 상기 제 1 지속 기간을 결정하도록 구성된 측정 모듈을 더 포함하고,
    상기 제 1 용량성 화소와 연관된 상기 제 1 셋틀링 응답은 상기 제 2 용량성 화소와 연관된 상기 제 2 셋틀링 응답 보다 더 빠른, 프로세싱 시스템.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 드라이버 모듈은 또한 상기 제 1 지속 기간 동안 상기 제 1 송신기 전극에 상기 제 1 전압을 인가하고, 그리고 상기 제 1 지속 기간 및 상기 제 2 지속 기간을 표시하는 제 1 제어 신호에 기초하여 상기 제 2 지속 기간 동안 상기 제 1 송신기 전극에 상기 제 2 전압을 인가하도록 구성되는, 프로세싱 시스템.
  19. 통합된 디스플레이 디바이스를 갖는 디스플레이 디바이스로서,
    제 1 셋틀링 응답과 연관된 제 1 용량성 화소 및 제 2 셋틀링 응답과 연관된 제 2 용량성 화소를 포함하는, 용량성 센싱을 위해 구동되도록 구성된 복수의 용량성 화소들로서, 상기 제 1 용량성 화소가 제 1 송신기 전극 및 제 1 수신기 전극을 포함하는, 상기 복수의 용량성 화소들; 및
    상기 제 1 용량성 화소 및 상기 제 2 용량성 화소에 커플링된 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    제 1 지속 기간 동안 상기 제 1 송신기 전극에 제 1 전압을 인가하는 것으로서, 상기 제 1 전압은 상기 제 1 용량성 화소의 엔딩 전압보다 큰, 상기 제 1 전압을 인가하고,
    제 2 지속 기간 동안 상기 제 1 송신기 전극에 제 2 전압을 인가하는 것으로서, 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압은 상기 제 1 셋틀링 응답 및 상기 제 2 셋틀링 응답에 기초하여 선택되는, 상기 제 2 전압을 인가하도록
    구성되는, 디스플레이 디바이스.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 용량성 화소는 상기 제 1 송신기 전극 및 제 2 수신기 전극을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 용량성 화소는 제 2 송신기 전극을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 지속 기간 및 상기 제 2 지속 기간은 상기 제 1 셋틀링 응답 및 상기 제 2 셋틀링 응답에 기초하여 선택되는, 디스플레이 디바이스.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 송신기 전극과 연관된 셋틀링 응답은, 적어도 부분적으로, 상기 제 1 송신기 전극에 전압이 인가하면 상기 엔딩 전압의 미리 결정된 범위 내에 도달하고 머무는 셋틀링 시간을 정의하는, 디스플레이 디바이스.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 지속 기간 및 상기 제 2 지속 기간은, 상기 제 1 용량성 화소와 연관된 제 1 셋틀링 시간 및 상기 제 2 용량성 화소와 연관된 제 2 셋틀링 시간이 동일하게 되도록 선택되는, 디스플레이 디바이스.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한 제 3 지속 기간 동안 제 3 전압을 인가하도록 구성되고,
    상기 제 3 전압 및 상기 제 3 지속 기간은 상기 제 1 셋틀링 시간 및 상기 제 2 셋틀링 시간이 동일하게 되도록 선택되는, 디스플레이 디바이스.
  26. 제 19 항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한 상기 제 1 용량성 화소가 상기 제 2 용량성 화소와 연관된 셋틀링 시간에서 엔딩 전압을 오버슈트할 때까지, 상기 제 1 전압을 인가하기 위한 상기 제 1 지속 기간을 반복적으로 증가시키는 것에 의해, 상기 제 1 전압을 인가하기 위한 상기 제 1 지속 기간을 결정하도록 구성되고,
    상기 제 1 용량성 화소와 연관된 상기 제 1 셋틀링 응답은 상기 제 2 용량성 화소와 연관된 상기 제 2 셋틀링 응답 보다 더 빠른, 디스플레이 디바이스.
  27. 제 19 항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한 상기 제 1 지속 기간 동안 상기 제 1 송신기 전극에 상기 제 1 전압을 인가하고, 그리고 상기 제 1 지속 기간 및 상기 제 2 지속 기간을 표시하는 제 1 제어 신호에 기초하여 상기 제 2 지속 기간 동안 상기 제 1 송신기 전극에 상기 제 2 전압을 인가하도록 구성되는, 디스플레이 디바이스.
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