KR20170108030A - 센서들을 위한 직교 주파수 분할 스캐닝 방법 - Google Patents

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Abstract

실시형태들에서, 장치는 센서 (예를 들어, 터치 패널 센서, 지문 센서) 에 동작적으로 커플링하도록 구성된 제어기를 포함한다. 센서는 복수의 구동 전극들 및 복수의 감지 전극들을 포함한다. 노드들은 복수의 구동 전극들 및 감지 전극들의 교차부들에 형성된다. 제어기는 복수의 구동 전극들에 동작적으로 커플링된 출력 회로를 포함한다. 그 출력 회로는 터치 패널 센서의 대응하는 구동 전극들을 구동하기 위해 고유한 구동 신호들을 생성하도록 구성된다. 터치 패널 제어기는 또한 감지 전극들에 동작적으로 커플링된 입력 회로를 포함한다. 그 입력 회로는 센서에 근접한 하나 이상의 물체들의 이미지를 생성하기 위해 복수의 구동 전극들의 각각의 교차부에 형성된 상호-커패시턴스를 측정하도록 구성된다.

Description

센서들을 위한 직교 주파수 분할 스캐닝 방법
본 출원은 2015년 2월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION SCANNING METHOD FOR SENSORS" 인 미국 가특허출원 제 62/112,778 호, 및 2016년 2월 4일자로 출원되고 발명의 명칭이 "ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION SCANNING METHOD FOR SENSORS" 인 미국 특허출원 제 15/016,112 호에 대한 우선권을 주장한다.
터치 패널은 전자 디바이스의 오퍼레이터가 손가락, 스타일러스 등과 같은 도구를 사용하여 디바이스에 입력을 제공하는 것을 허용하는 인간 기계 인터페이스 (HMI) 이다. 예를 들어, 오퍼레이터는 이동 컴퓨팅 디바이스, 개인용 컴퓨터 (PC), 또는 네트워크에 연결된 단말기에 부착된 디스플레이와 같은 전자 디스플레이상의 이미지들을 조작하기 위해 그의 또는 그녀의 손가락을 사용할 수도 있다. 일부 경우들에서, 오퍼레이터는 2 개의 손가락들을 서로로부터 멀리 이동시킴으로써 실행되는 줌 커맨드; 2 개의 손가락들을 서로를 향해 이동시킴으로써 실행되는 축소 커맨드; 등과 같은 고유한 커맨드들을 제공하기 위해 동시에 2개 이상의 손가락들을 사용할 수도 있다.
터치 스크린은 스크린의 디스플레이 영역 내의 터치의 존재 및/또는 로케이션을 검출하기 위해 디스플레이 위에 놓이는 터치 패널을 포함하는 전자 시각 디스플레이이다. 터치 스크린들은 올-인-원 (all-in-one) 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들, 위성 네비게이션 디바이스들, 게이밍 디바이스들, 미디어 디바이스들, 및 스마트폰들과 같은 디바이스들에서 통상적이다. 터치 스크린은 오퍼레이터가 마우스 또는 터치패드에 의해 제어되는 포인터로 간접적으로라기 보다, 터치 패널 아래에 놓인 디스플레이에 의해 디스플레이되는 정보와 직접 상호작용하는 것을 가능하게 한다. 용량성 터치 패널들은 종종 터치 스크린 디바이스들과 함께 사용된다. 용량성 터치 패널은 일반적으로 인듐 주석 옥사이드 (ITO) 와 같은 투명성 도전체로 코팅된 유리와 같은 절연체를 포함한다. 인간의 몸이 또한 전기 전도체이기 때문에, 패널의 표면을 터치하는 것은 커패시턴스에서의 변화로서 측정가능한, 패널의 정전장의 왜곡을 초래한다.
지문 센서는 지문 패턴 (예를 들어, 지문의 라이브 (live) 스캔) 의 디지털 이미지를 캡쳐하기 위해 사용되는 전자 디바이스이다. 라이브 스캔은 매칭 목적으로 저장되고 이용될 수 있는 생체 템플릿을 생성하기 위해 이용될 수 있다.
실시형태들에서, 장치는 센서 (예를 들어, 터치 패널 센서, 지문 센서) 에 동작적으로 커플링하도록 구성된 제어기를 포함한다. 센서는 복수의 구동 전극들 및 복수의 감지 전극들을 포함한다. 노드들 (“화소들”) 은 복수의 구동 전극들 및 감지 전극들의 교차부들에 형성된다. 제어기는 복수의 구동 전극들에 동작적으로 커플링된 출력 회로를 포함한다. 그 출력 회로는 센서의 대응하는 구동 전극들을 구동하기 위해 고유한 구동 신호들을 생성하도록 구성된다. 제어기는 또한 감지 전극들에 동작적으로 커플링된 입력 회로를 포함한다. 그 입력 회로는 센서에 근접한 하나 이상의 물체들의 이미지를 생성하기 위해 복수의 구동 전극들 및 복수의 감지 전극들의 각각의 교차부에 형성된 상호-커패시턴스를 측정하도록 구성된다.
이러한 개요는 상세한 설명에서 이하에 더 기술되는, 단순화된 형태의 개념들의 선택을 도입하기 위해 제공된다. 이러한 개요는 청구된 주제의 중요한 특징들 또는 본질적인 특징들을 식별하도록 의도되지 않고, 청구된 주제의 범위를 결정함에 있어 도움으로서 사용되도록 의도되지도 않는다.
상세한 설명은 첨부하는 도면을 참조하여 기술된다. 상세한 설명 및 도면들에서의 상이한 예들에서의 동일한 참조 번호들의 사용은 유사한 또는 동일한 아이템들을 나타낼 수도 있다.
도 1 은 본 개시의 예시의 구현에 따른 터치 패널 센서 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 2 는 터치 이벤트가 터치 센서 위에서 수행되고 있는 경우, 터치 패널 센서 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 3 및 도 4 는 여러 구동 신호 진폭들 대 구동 신호 주파수들을 도시하는 다이어그램 그래프들이며, 여기서 도 3 은 터치 센서 위에서 수행되는 터치 이벤트들을 갖지 않는 진폭들을 도시하며, 도 4 는 도 2 에 도시된 터치 이벤트에 따른 진폭들을 도시한다.
도 5 는 터치 이벤트가 터치 센서 위에서 수행되고 있는 경우, 터치 패널 센서 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 6 및 도 7 은 여러 구동 신호 진폭들 대 구동 신호 주파수들을 도시하는 다이어그램 그래프들이며, 여기서 도 6 은 터치 센서 위에서 수행되는 터치 이벤트들을 갖지 않는 진폭들을 도시하며, 도 7 은 도 5 에 도시된 터치 이벤트에 따른 진폭들을 도시한다.
도 8 은 본 개시의 다른 예시의 구현에 따른 터치 패널 센서 시스템을 도시하는 블록도이며, 여기서 주파수 생성기는 인터리빙된 방식으로 주파수 특징들을 갖는 구동 신호들을 생성하도록 구성된다.
도 9 는 본 개시의 다른 예시의 구현에 따른 터치 패널 센서 시스템을 도시하는 블록도이며, 여기서 주파수 생성기는 캐리어 주파수를 갖는 구동 신호들을 생성하도록 구성된다.
도 10 은 본 개시의 다른 예시의 구현에 따른 터치 패널 센서 시스템을 도시하는 블록도이며, 여기서 스타일러스는 터치 센서 위에서 터치 이벤트를 수행하고 있다.
도 11 내지 도 13 은 본 개시의 예시의 구현에 따른 여러 다이어그램식 데이터 전송 프로토콜들을 도시한다.
개관
통상적으로, 터치 센서상의 송신기 및 수신기 라인들의 교차부에서의 상호 커패시턴스를 측정하는 것은 센서 아래로 한 번에 하나의 행을 스캔하는 것이다. 터치 센서가 100 fps (frames per second) 로 업데이트해야 하고, 각 프레임에 스캔할 50 개의 행들이 존재한다면, 각 행은 단지 200 ㎲ (1/[(100fps)(50rows)]) 를 갖는다. 일부 측정 방법들에서, 다수의 행들은 동시에 구동된다. 구동 파형들이 센서 경로들을 통해 전파한 후, 그 파형들은 센서의 입력 회로 (예를 들어, 수신기) 에서 함께 합산될 수 있다
여러 구동 신호들의 직교성 (orthogonality) 은 각 교차부에서 임피던스들이 변화한 방법을 결정하기 위해 구동 신호들 각각에서의 변화를 식별하기 위해 수신기에 의해 사용될 수 있다. 터치 센서 또는 지문 센서의 경우에, 센서의 각 구동 라인은 그 자신의 직교 신호를 갖는 구동 신호에 의해 구동된다. 그 신호들은 프레임 타임 동안 연속적으로 주행할 수 있고, 그 결과는 전체 터치 스크린 또는 지문 센서가 커패시턴스 변화들을 능동적으로 측정하는 것이다.
실시형태들에서, 장치는 센서 (예를 들어, 터치 패널 센서, 지문 센서) 에 동작적으로 커플링하도록 구성된 제어기를 포함한다. 센서는 복수의 구동 전극들 및 복수의 감지 전극들을 포함한다. 노드들 (“화소들”) 은 복수의 구동 전극들 및 감지 전극들의 교차부들에 형성된다. 제어기는 복수의 구동 전극들에 동작적으로 커플링된 출력 회로를 포함한다. 그 출력 회로는 터치 패널 센서의 대응하는 구동 전극들을 구동하기 위해 고유한 구동 신호들을 생성하도록 구성된다. 제어기는 또한 감지 전극들에 동작적으로 커플링된 입력 회로를 포함한다. 그 입력 회로는 센서상의 물체의 이미지를 생성하기 위해 복수의 구동 전극들 및 복수의 감지 전극들의 각각의 교차부에 형성된 상호-커패시턴스를 측정하도록 구성된다. 추가적으로, 이미지의 추가의 신호 프로세싱은 손가락의 로케이션 또는 지문과 연관된 고유한 특징들 (예를 들어, 고유한 리지 (ridge) 패턴들 등) 을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상술된 바와 같이, 각 구동 신호는 다른 구동 신호들의 주파수 특징들에 직교인 주파수 특징을 가질 수도 있다.
따라서, 수신기는 송신기 (예를 들어, 출력 회로) 로부터 수신기 (예를 들어, 입력 회로) 로의 경로를 따라 임피던스가 어떻게 변했는지를 결정하기 위해 신호들의 진폭 및/또는 위상 지연을 측정할 수 있다. 측정들은 더 큰 정확성을 위해 함께 평균된다.
예시의 구현들
도 1 은 본 개시의 예시의 구현에 따른 센서 시스템 (100) 을 도시한다. 일 구현에서, 센서 시스템 (100) 은 터치 패널 센서 시스템을 포함한다. 다른 구현에서, 센서 시스템 (100) 은 지문 센서 시스템을 포함한다. 센서 시스템 (100) 은 센서 (102) (예를 들어, 터치 패널 센서, 지문 센서), 출력 회로 (104) (예를 들어, 다수의 센서 구동기들을 갖는 송신기), 입력 회로 (106) (예를 들어, 수신기), 및 제어기 (108) 를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제어기 (108) 는 센서 (102) 에 (통신 인터페이스를 통해) 동작적으로 연결된다. 하나 이상의 구현들에서, 센서 (102) 는 그것의 표면 위의 손가락들 및/또는 손바닥을 이미징하기 위해 이용된다. 다른 구현에서, 센서 (102) 는 센서 (102) 위에 위치된 손가락의 지문 리지들을 이미징하기 위해 이용된다. 예를 들어, 센서 (102) 는 패널의 표면 위의 손가락 또는 손바닥으로 인한 커패시턴스에서의 변화를 검출하기 위해, 복수의 행 트레이스들 (예를 들어, 전극들), 또는 구동 라인들 (110), 및 복수의 열 트레이스들 (예를 들어, 전극들), 또는 감지 라인들 (112) 을 갖는 용량성 감지 매체를 포함할 수 있다. 이에 따라, 용어들 “라인”, “전극” 및 “트레이스” 는 여기서 상호 교환가능하게 사용될 수도 있다. (이미징 회로 (113) 를 이용하는) 제어기 (108) 는 손가락들 및/또는 손바닥의 로케이션을 결정하기 위해 센서 이미지를 프로세싱하는 기능성을 구현할 수 있다. 하나 이상의 구현들에서, 제어기 (108) 는 터치 이벤트들 (예를 들어, 지문들, 손바닥들 등), 스타일러스 디바이스 이벤트들, 및 호버 (hover) 이벤트들의 존재를 검출하도록 구성된다.
특정의 구현에서, 센서 (102) 는 액정 디스플레이, 음극선관, 플라즈마 디스플레이들 등과 같은 디스플레이 디바이스 앞에 또는 내에 위치된 투명 패널이다. 그러나, 다른 구현들에서, 디스플레이 디바이스 및 터치 패널 센서는 별개일 수도 있다 (즉, 터치 패널 센서는 디스플레이 디바이스 앞에 위치되지 않는다). 행 및 열 트레이스들은 인듐 주석 산화물 (ITO) 또는 안티몬 주석 산화물 (ATO) 과 같은 투명한 도전성 물질로부터 형성될 수 있지만, 구리 또는 은과 같은 다른 투명한 및 불투명한 물질들이 사용될 수도 있다. 일부 구현들에서, 여기서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 행 및 열 트레이스들은 그 행 및 열 트레이스들이 좌표 시스템을 정의하고 각 좌표 로케이션이 행 및 열 트레이스들의 교차부 (118) 에 형성된 커패시터를 포함하도록 서로에 수직일 수 있다. 다른 구현들에서, 다른 비데카르트 (non-Cartesian) 배향들이 또한 가능하다. 상술된 바와 같이, 센서 시스템 (100) 는 터치 이벤트들 (예를 들어, 지문들, 손바닥), 스타일러스 이벤트들, 및 호버 이벤트들을 검출하도록 구성된다.
제어기 (108) 는 센서 (102) 를 자극 (예를 들어, 구동 라인들을 자극) 하고 감지 라인들로부터의 커패시턴스에서의 변화를 검출 (예를 들어, 판독) 하기 위해 센서 (102) 와 인터페이싱하도록 구성된다. 하나 이상의 구현들에서, 제어기 (108) 는 구동 라인들 (110) (예를 들어, 구동 채널들, 구동 전극들) 을 구동하도록 구성되는 주문형 반도체 (ASIC) 를 포함한다. 일 구현에서, 제어기 (108) 는 시스템 (100) 으로 프로세싱 기능성을 제공하는 펌웨어 및/또는 ASIC 을 포함할 수도 있다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 제어기 (108) 는 파형 특성들을 갖는 구동 신호들을 출력하도록 구성된 출력 회로 (104) (예를 들어, 송신기) 를 포함한다. 도시된 바와 같이, 출력 회로 (104) 는 파형 특성들을 갖는 다수의 신호들을 생성하기 위한 주파수 생성기 (122) 를 포함한다. 예를 들어, 주파수 생성기 (122) 는 다른 신호들의 파형 특성들에 대해 고유한 파형 (예를 들어, 주파수) 특성들을 갖는 다수의 신호들을 생성하도록 구성된다. 주파수 생성기 (122) 는 다수의 디지털-대-아날로그 변환기들 (124) (DAC) 에 통신적으로 연결되며, 각 DAC (124) 는 각각의 버퍼 (126) 에 통신적으로 연결된다. 각 버퍼 (126) 는 각각의 구동 라인 (110) 에 전기적으로 연결된다. 일 구현에서, 출력 회로는 구동 라인들 (110) 의 수와 동일한 다수의 DAC 들 (124) 및 다수의 버퍼들 (126) 을 포함한다. 그러나, 일부 구현에서, 센서 구동기는 구동 신호들을 생성할 수 있는 다른 적합한 디바이스들을 포함할 수도 있다.
주파수 생성기 (122) 는 각각의 해당 구동 라인 (110) 에 대해 고유한 신호를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 주파수 생성기 (122) 는 제 1 구동 라인 (110) 에 대해 제 1 신호를 생성하도록 구성되고, 제 2 구동 라인 (110) 에 대해 제 1 신호를 생성하도록 구성된다 (등등이다). 일 구현에서, 주파수 생성기 (122) 는 인접한 신호에 대해 직교 주파수 특성들을 갖는 신호를 생성한다. 예를 들어, 제 1 구동 라인 (110) 을 구동하는 제 1 신호는 제 2 구동 라인 (110) 을 구동하는 제 2 신호에 대해 직교 주파수 특성들을 가질 수도 있다 (여기서, 제 2 구동 라인 (110) 은 제 1 구동 라인 (110) 에 직접 인접한다).
구동 라인들 (110) (예를 들어, 행들) 및 감지 라인들 (112) (예를 들어, 열들) 의 각 교차부 (118) 는 특징적인 상호-커패시턴스를 갖는 화소를 나타낸다. 대응하는 화소 (118) 를 향해 이동하는 그라운딩된 물체 (예를 들어, 손가락, 스타일러스 등) 는 대응하는 행과 열 교차부 사이에 존재하는 전기장을 션트 (shunt) 시킬 수도 있으며, 이것은 그 로케이션에서의 상호-커패시턴스에서의 감소를 야기한다. 동작 동안, 각 행 (또는 열) 은 특정의 주파수 특성에 대응하는 파형을 갖는 미리 결정된 전압 신호로 대응하는 구동 라인 (110) 을 (센서 구동기들을 통해) 구동함으로써 순차적으로 충전될 수도 있다. 각 교차부 (118) 의 커패시턴스가 측정된다. 즉, 감지 회로 (106) 는 각 노드 (예를 들어, 교차부 (118) 화소) 에 대한 물체의 커패시턴스를 결정하기 위해 구동 라인들 (110) 과 감지 라인들 (112) 사이의 구동 신호들의 용량성 커플링을 측정하도록 구성된다.
제어기 (108) 는 주파수 생성기 (122) 로 하여금 센서 (102) 를 스캐닝 (센서 (102) 내의 커패시턴스에서의 변화를 측정 또는 결정) 하기 위한 구동 신호들을 생성하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 제어기 (108) 는 출력 회로 (104) 로 하여금 미리 정의된 주파수 특성을 갖는 신호들을 출력 (예를 들어, 미리 정의된 영역의 주파수들 내에서 발생하는 출력 신호를 생성) 하게 하도록 구성된다. 감지 회로 (106) 는 각 노드에서의 커패시턴스에서의 변화들을 검출하기 위해 주어진 시간에 수송되는 전하를 모니터링 (예를 들어, 결정) 하도록 구성된다. 커패시턴스 변화들이 발생하는 센서 (102) 내의 위치들 및 이들 변화들의 크기는 센서 (102) 에 근접한 (예를 들어, 위의) 손가락들 및/또는 손바닥들을 이미징하기 위해 사용된다.
일부 구현들에서, 감지 회로 (106) (예를 들어, 수신기) 는 각각의 감지 라인들 (112) 에 통신적으로 연결된 저역 통과 필터들 (128) (예를 들어, 안티-알리아스 필터들) 을 포함할 수도 있다. 저역 통과 필터들 (128) 은 각각의 버퍼들 (130) 에 연결되고, 버퍼들 (130) 은 각각의 아날로그-대-디지털 변환기들 (ADCs) (132) 에 통신적으로 연결된다. 감지 회로 (106) 는 또한 ADC 들 (132) 에 통신적으로 연결되는 고속 푸리에 변환 모듈 (134) 을 포함한다. 효율적인 방식으로 이산 푸리에 변환을 컴퓨팅하는 고속 푸리에 변환 모듈 (134) 은 ADC 들로부터의 시간 데이터를 그것의 대응하는 주파수 표현으로 변환한다. 고속 푸리에 변환 모듈 (134) 은 커패시턴스 측정 모듈 (134) 에 통신적으로 커플링된다. 구동 신호들은 고유한 주파수들을 포함하고, 커패시턴스 측정 모듈 (134) 은 상호 커패시턴스가 센서상의 각 화소들에서 변화했는지 여부를 결정하기 위해 이들 주파수들의 진폭에서의 변화들을 모니터링한다. 통상적으로, 커패시턴스 측정 모듈 (134) 은 센서 (102) 에 근접한 물체가 존재하지 않는 경우에 상호 커패시턴스들의 베이스 측정을 결정한다. 베이스 측정으로부터의 상호 커패시턴스에서의 변화는 물체가 스크린에 근접하다 (예를 들어, 위에, 상에 있는 등등이다) 는 것을 나타낼 수도 있을 것이다. 보통 환경에서의 다량의 잡음이 존재하기 때문에, 문제는 상호 커패시턴스에서의 변화가 물체에 기인하는지 잡음에 기인하는지를 결정하는 것이다.
버퍼들 (126) 은 센서 DAC 들 (124) 에 의해 생성된 신호를 버퍼링하도록 구성되고, 센서 (102) 로 버퍼링된 구동 신호를 출력 (예를 들어, 센서 (102) 의 구동 라인들 (110) 을 구동) 한다. DAC 들 (124) 은 주파수 생성기 (122) 로부터 수신된 각각의 신호를 대응하는 아날로그 신호로 변환하도록 구성된다. 구현들에서, 센서 DAC 들 (124) 은 다음의 식에 의해 표현된 파형 특성들을 갖는 신호를 생성할 수도 있다:
A1 ·sin(ωt) 식 1,
여기서, A1 은 신호의 진폭을 나타내고, ω 는 신호의 각주파수를 나타내며, t 는 시간을 나타낸다. 상술된 바와 같이, 각 DAC (124) 는 각각의 구동 라인에 대해 고유한 신호를 생성한다. 예를 들어, DAC (124) 는 인접한 구동 신호들에 대해 직교 주파수 특성들을 갖는 신호를 생성할 수도 있다. 일부 구현들에서, 센서 DAC 들 (124) 은 사인파들을 출력하도록 구성될 수도 있다. 그러나, 다른 구현들에서, 센서 DAC 들 (124) 은 구형파들, 웨이블릿들 등과 같은 다른 파형 특성들을 갖는 다른 신호들을 출력하도록 구성될 수도 있다.
하나 이상의 구현들에서, 시스템 (100) 은 상호-커패시턴스 (CM) 에서의 변화를 측정하도록 구성된다. 상호-커패시턴스 (CM) 는 2 개의 전하-유지 물체들 (예를 들어, 도체들) 사이에 발생하는 커패시턴스이다. 이러한 예에서, 상호-커패시턴스는 센서 (102) 를 포함하는 감지 라인들 (112) 과 구동 라인들 (110) 사이의 커패시턴스이다.
도 2 는 센서 위에서 터치 이벤트를 수행하는 물체 (202) (예를 들어, 손가락 터치) 를 도시한다. 도시된 바와 같이, 각 구동 라인 (110) 은 다른 구동 라인들 (110) 을 구동하는 다른 구동 신호들 (예를 들어, 주파수 특성들 f 내지 4f 를 갖는 신호들) 에 대해 고유한 구동 신호 (상이한 주파수 특성을 갖는 신호) 를 수신한다. 센서 (102) 위의 물체는 구동 라인 (110) 과 감지 라인 (112) 사이의 상호 커패시턴스를 감소시키고, 이리하여 그 2 개의 라인들에 걸쳐 전송된 신호를 감소시킨다. 예를 들어, 주파수 특성 3f 와 연관된 구동 라인 (110) 은 주파수 특성들 f, 2f, 및 4f 와 연관된 구동 라인들에 대해 감소된 진폭을 갖는 신호를 갖는다 (도 3 및 도 4 참조). 따라서, 커패시턴스 측정 모듈 (134) 은 센서 (102) 의 표면에 근접한 (예를 들어, 호버 이벤트, 터치 이벤트) 물체들 (손가락들, 손바닥 등) 의 이미지를 생성하도록 구성된다. 이미징 회로는 센서 (102) 위에서 수행되고 있는 터치 이벤트의 근사한 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 이미징 회로는 어떤 구동 라인들 (110) 에 어떤 구동 신호들이 제공되는지에 대한 데이터가 제공되고, 변경된 신호 (예를 들어, 주파수 특성 3f 를 갖는 신호) 에 기초하여 근사한 위치를 결정하도록 구성된다. 예를 들어, 이미징 회로는 커패시턴스 측정 모듈 (134) 이 주파수 특성 3f 를 갖는 신호가 (터치 이벤트에 의해) 변경되었고 주파수 특성 3f 를 갖는 구동 신호에 의해 어떤 구동 라인 (110) 이 구동되었는지를 나타내는 데이터가 이미징 회로에 제공되었다는 것을 검출하기 때문에 그 근사한 위치를 결정할 수 있다.
도 5 는 센서 (102) 위의 물체들 (204, 206) 을 도시한다. 이러한 예에서, 물체 (206) 는 주파수 특성 3f 와 연관된 구동 라인 (110) 위에 있고, 다른 물체 (204) 는 주파수 특성 2f 와 연관된 구동 라인 (110) 위에 있다. 따라서, 주파수 특성들 2f 및 3f 를 갖는 구동 신호들의 진폭 특성들은 주파수 특성들 1f 및 4f 를 갖는 구동 신호들에 대해 변경된다 (도 6 및 도 7 참조).
일부 구현들에서, 도 8 에 도시된 바와 같이, 주파수 생성기 (122) 는 구동 신호들의 주파수 특성들을 변경하도록 구성된다. 예를 들어, 주파수 생성기 (122) 는 구동 라인들이 샘플 주기 동안 취해진 동일한 근사한 수의 측정들을 갖도록 미리 결정된 기준으로 구동 라인들 (110) 을 구동하는 주파수 특성들을 인터리빙하도록 구성될 수도 있다. 이들 주파수들은 또한 외부 간섭 (예를 들어, 외부 신호들로부터의 간섭) 의 이벤트에서 변경될 수도 있다. 예를 들어, 주파수 생성기 (122) 는 간섭의 대역 밖에 있는 주파수로 주파수 특성들을 변경할 수 있다.
하나 이상의 구현들에서, 도 9 에 도시된 바와 같이, 주파수 생성기 (122) 는 캐리어 주파수 (fC) 로 변조되는 구동 신호를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 주파수 생성기는 센서 (102) 의 3dB 주파수 아래에 있는 캐리어 주파수 특성을 갖는 직교 구동 신호들을 생성하도록 구성된다.
하나 이상의 구현들에서, 스타일러스 디바이스는 스크린상에서 텍스트를 기입하고, 물체들을 그리며, 물체들을 선택하고, 물체들을 조작하며, 물체들을 이동시키는 등등을 위해 이용될 수도 있다 (도 10 참조). 이들 구현들에서, 스타일러스 디바이스는 스타일러스 디바이스의 말단 (예를 들어, 스타일러스 디바이스의 선단) 을 통해 신호를 송신하는 송신기를 포함한다. 스타일러스는 전용 직교 신호들 (예를 들어, 센서에 할당된 직교 신호들과는 상이한 직교 신호들) 을 생성한다. 화소들 (118) 은 스타일러스 디바이스의 로케이션을 결정하기 위해 이용된다. 예를 들어, 센서 (102) 는 주기 T 내에 (상술된) 터치 이미징과 스타일러스 디바이스 이미징 (도 11 참조) 사이에서 스위칭하는 시간 분할 멀티플렉싱 기능성을 이용할 수도 있다. 그러나, 스타일러스 디바이스 이미징 동안, 제어기 (108) 내의 송신기 채널들은 (송신기를 포함하는) 스타일러스 디바이스의 제 2 좌표를 결정하기 위해 수신기 채널들로 변환된다. 현재의 수신기 채널들은 스타일러스 디바이스의 제 1 좌표를 결정하기 위해 사용된다.
구현들에서, 센서 (102) 는 초기에, 도 12 에 도시된 바와 같이, 터치 검출 모드 (예를 들어, 터치 스캔 모드) 에 있을 수도 있다. 스타일러스는 근접한 화소들 (118) 에서의 신호들을 변경하는 직교 주파수들의 조합을 갖는 싱크 (sync) 신호 (예를 들어, 포워드 에러 정정된 코드 신호) (도 13 참조) 를 송신 (예를 들어, 브로드캐스트) 할 수 있다. 하이-레벨 스타일러스 회로 (1002) 는 제어기 (108) 로 하여금 스타일러스 디바이스를 로케이팅하고 스타일러스 디바이스로부터 데이터를 수신하기 위해 스타일러스 스캔을 수행하게 하는, 이들 스타일러스 신호들의 존재를 검출한다 (도 12 참조). 버퍼 시간 후에, 제어기 (108) 는 손가락들을 이미징하기 위해 터치 스캔을 개시한다. 제어기 (108) 는 스타일러스 디바이스가 존재하는 한 스타일러스 스캔과 터치 스캔 사이에서 스위칭을 계속한다. 일단 스타일러스 디바이스가 영역 밖으로 이동하거나 송신을 중단하면, 제어기 (108) 는 스타일러스 디바이스가 존재하지 않는 (예를 들어, 검출되지 않는) 동안 터치 스캐닝으로 스위칭한다.
스타일러스 디바이스가 싱크 신호를 송신한 후, 그것은 아이덴티티 정보, 스타일러스와 연관된 버튼들의 상태, 배터리 레벨, 경사, 및/또는 스타일러스 디바이스와 연관된 압력을 나타내는 데이터를 송신한다 (도 13 참조). 데이터는 스타일러스 디바이스의 전용 직교 신호들 상으로 코딩될 수 있다. 포워드 에러 정정이 올바른 데이터가 내부 또는 외부 잡음의 존재 하에서 제어기에서 디코딩되는 우도 (likelihood) 를 향상시키기 위해 포함될 수 있다.
스타일러스 디바이스는 송신하고 수신 능력을 갖지 않기 때문에, 스타일러스 디바이스는 외부 신호에 위상 고정 (lock) 되지 않는다. 따라서, 제어기 (108) 는, 제어기 (108) 가 스타일러스 디바이스가 송신하고 있는 주기의 부분에서 그것의 송신기들을 수신기들로 스위칭하도록, 스타일러스 디바이스가 존재할 때마다 스타일러스 디바이스로 위상 고정할 수 있다. 스타일러스 디바이스 회로는 스타일러스의 타이밍과 제어기의 타이밍을 정렬하기 위해 위상 고정 방법을 가질 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 제어기 (108) 와 스타일러스 디바이스의 타이밍 사이에 일부 에러가 존재할 수도 있다. 따라서, 스타일러스 스캔과 터치 스캔 사이의 일부 버퍼 주기가 필요할 수도 있을 것이다. 예를 들어, 도 11 은 스타일러스 스캔과 터치 스캔 사이의 1/8 주기 버퍼를 도시한다.
결론
비록 주제가 구조적 특징들 및/또는 프로세스 동작들에 특정한 언어로 기술되었지만, 첨부된 청구범위에서 정의된 주제는 반드시 상술된 특정의 특징들 또는 액션들에 제한되는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 상술된 특정의 특징들 및 액션들은 청구범위를 구현하기 위한 예시의 형태들로서 개시된다.

Claims (9)

  1. 장치로서,
    센서에 동작적으로 커플링하도록 구성된 제어기를 포함하고,
    상기 센서는 복수의 구동 전극들 및 복수의 감지 전극들을 포함하며,
    복수의 노드들이 상기 복수의 구동 전극들 및 상기 복수의 감지 전극들의 교차부들에 형성되고,
    터치 패널 제어기는,
    상기 복수의 구동 전극들에 동작적으로 커플링된 출력 회로로서, 상기 출력 회로는 상기 복수의 구동 전극들의 제 1 구동 전극을 위한 제 1 구동 신호를 생성하고, 상기 복수의 구동 전극들의 제 2 구동 전극을 위한 제 2 구동 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 제 1 구동 신호는 상기 제 2 구동 전극과는 상이한, 상기 출력 회로; 및
    상기 복수의 감지 전극들에 동작적으로 커플링된 입력 회로로서, 상기 입력 회로는 상기 센서에 근접한 하나 이상의 물체들의 이미지를 생성하기 위해 상기 복수의 구동 전극들 및 상기 복수의 감지 전극들의 각각의 교차부에 형성된 상호 커패시턴스를 측정하도록 구성된, 상기 입력 회로를 포함하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 신호의 주파수 특성은 상기 제 2 구동 신호의 주파수 특성에 직교인, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 회로는 상기 복수의 구동 전극들의 제 3 구동 전극을 위한 제 3 구동 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 제 3 구동 신호는 상기 제 1 구동 신호 및 상기 제 2 구동 신호와는 상이한, 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 구동 신호에 대한 주파수 특성은 상기 제 1 구동 신호의 주파수 특성 및 상기 제 2 구동 신호의 주파수 특성에 직교인, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 물체들은 스타일러스 디바이스를 포함하는, 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 회로는 복수의 구동 신호들을 생성하도록 구성된 주파수 생성기, 상기 주파수 생성기에 통신적으로 커플링된 복수의 디지털-대-아날로그 변환기들, 복수의 버퍼들을 포함하고,
    상기 복수의 버퍼들의 각각의 버퍼는 상기 복수의 디지털-대-아날로그 변환기들의 각각의 디지털-대-아날로그 변환기에 커플링되며,
    각각의 버퍼는 상기 복수의 구동 전극들의 각각의 구동 전극에 커플링되는, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 터치 패널 센서를 포함하는, 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 지문 센서를 포함하는, 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이벤트는 터치 이벤트, 상기 센서와 관계를 맺는 스타일러스, 또는 상기 센서와 인터페이싱하는 지문 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.



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