KR20230088486A - 터치 센서 상호 전하 상쇄 및 관련 시스템, 방법 및 장치 - Google Patents

터치 센서 상호 전하 상쇄 및 관련 시스템, 방법 및 장치 Download PDF

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KR20230088486A
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KR1020237016822A
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리처드 피. 콜린스
사무엘 다니엘 브루넷
폴 헤슬롭
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아트멜 코포레이션
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Abstract

프로세스는 센서 어레이의 수신기 전극을 통해 연관된 입력 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 연관된 입력 신호는 수신기 전극의 연관된 상호 커패시턴스를 나타내고; 수신기 전극에서 다수의 센서 노드에 적어도 부분적으로 응답하는 밸런싱된 입력 신호를 생성하기 위해 연관된 입력 신호에 밸런싱 신호를 추가하는 단계; 밸런싱된 입력 신호에 적어도 부분적으로 응답하는 수신기 전극의 연관된 상호 커패시턴스를 나타내는 전압 신호를 생성하는 단계; 및 전압 신호를 나타내는 디지털 값을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

터치 센서 상호 전하 상쇄 및 관련 시스템, 방법 및 장치
관련 출원에 대한 상호 참조
본 특허 출원은 2020년 11월 19일자로 출원된 "FREE-FORM TOUCH SENSOR MUTUAL CHARGE CANCELLATION"의 제목의 미국 가특허 출원 번호 제63/198,877호에 대한 우선권을 주장하며, 이의 전체 개시내용은 본 원에 참고로 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 정전식 센서 및 상호 정전식 터치 감지에 관한 것이다.
정전식 센서는, 터치 스크린, 터치 패드, 및 정전식 버튼과 같은 다양한 동작 상황에 제한없이 활용된다.
임의의 특정 요소 또는 행위의 논의를 쉽게 식별하기 위해, 참조 번호에서의 최상위 숫자 또는 숫자들은 그 요소가 처음 도입되는 도면 번호를 지칭한다.
도 1은 하나 이상의 예에 따른 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 하나 이상의 예에 따른, 차동 신호 처리를 활용하는 터치 감지 장치의 일부분을 도시하는 개략도이다.
도 3은 하나 이상의 예에 따른, 차동 신호 처리를 활용하는 터치 감지 장치의 일부분을 도시하는 개략도이다.
도 4는 하나 이상의 예에 따른, 차동 신호 처리를 활용하는 터치 감지 장치의 일부분을 도시하는 개략도이다.
도 5는 하나 이상의 예에 따른, 상호 터치 감지를 위한 시스템을 도시하는 도면이다.
도 6은 하나 이상의 예에 따른, 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 일부 예에서, 본원에 개시된 다양한 기능, 동작, 행위, 프로세스, 및/또는 방법을 구현하는 데 사용될 수 있는 회로부의 블록도이다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 센서 배치의 예시적인 배열의 개략도이다.
하기의 상세한 설명에서, 상세한 설명의 일부를 형성하고, 본 개시내용이 실시될 수 있는 예의 특정한 예가 예시로서 도시되어 있는 첨부 도면을 참조한다. 이들 예는 당업자가 본 개시내용을 실시하는 것을 가능하게 하기에 충분히 상세하게 설명된다. 그러나, 본원에서 가능하게 된 다른 예가 활용될 수 있으며, 본 개시내용의 범주로부터 벗어남이 없이 구조적, 재료 및 프로세스 변경이 이루어질 수 있다.
본원에 제시된 도면은 임의의 특정한 방법, 시스템, 장치 또는 구조의 실제 도면인 것으로 의미되는 것이 아니라, 단지 본 개시내용의 예를 설명하기 위해 사용되는 이상화된 표현일 뿐이다. 일부 사례에서 다양한 도면에서의 유사한 구조 또는 구성요소는 독자의 편의를 위해 동일 또는 유사한 번호 부여를 유지할 수 있다; 그러나, 번호 부여에서의 유사성은 구조 또는 구성요소가 크기, 조성, 구성, 또는 임의의 다른 특성에서 동일하다는 것을 반드시 의미하지는 않는다.
다음의 설명은 당업자가 개시된 예를 실시할 수 있게 돕기 위한 예를 포함할 수 있다. 용어 "예시적인", "예로서", 및 "예를 들어"의 사용은 관련 설명이 설명을 위한 것임을 의미하며, 본 개시내용의 범주가 예 및 법적 등가물을 포함하도록 의도되지만, 그러한 용어의 사용은 예 또는 본 개시내용의 범주를 명시된 구성요소, 단계, 특징, 기능 등으로 제한하도록 의도되지 않는다.
본원에서 일반적으로 설명되고 도면에 예시된 바와 같은 예의 구성요소가 매우 다양한 상이한 구성으로 배열되고 설계될 수 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다. 따라서, 다양한 예의 다음의 설명은 본 개시내용의 범주를 제한하도록 의도된 것이 아니라, 단지 다양한 예를 대표할 뿐이다. 예의 다양한 양태가 도면에 제시될 수 있지만, 명확히 지시되지 않는 한 도면은 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다.
또한, 도시되고 설명된 특정한 구현예는 단지 예일 뿐이며, 본원에서 달리 명시되지 않는 한 본 개시내용을 구현하는 유일한 방법으로 해석되지 않아야 한다. 요소, 회로, 및 기능은 불필요한 상세로 본 개시내용을 모호하게 하지 않기 위해 블록도 형태로 도시될 수 있다. 반대로, 도시되고 설명된 특정한 구현예는 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 원에서 달리 명시되지 않는 한 본 개시내용을 구현하는 유일한 방법으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 블록 정의 및 다양한 블록 사이의 로직 분할은 특정한 구현예를 예시한다. 본 개시내용이 많은 다른 분할 솔루션에 의해 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다. 대부분의 경우, 타이밍 고려 사항 등에 관한 상세는 그러한 상세가 본 개시내용의 완전한 이해를 얻는 데 필요하지 않고 당업자의 능력 내에 있는 경우 생략되었다.
당업자는 정보 및 신호가 다양한 상이한 기술 및 기법 중 임의의 것을 사용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 도면은 표현 및 설명의 명료함을 위해 신호를 단일 신호로 예시할 수 있다. 신호는 신호의 버스를 표현할 수 있으며, 버스는 다양한 비트 폭을 가질 수 있고 본 개시내용은 단일 데이터 신호를 포함하는 임의의 수의 데이터 신호에 구현될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.
본원에 개시된 예와 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직 블록, 모듈 및 회로는 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서, 디지탈 신호 프로세서(DSP), 집적 회로(IC), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그래밍 가능 로직 장치, 단품 게이트 또는 트랜지스터 로직, 단품 하드웨어 구성요소, 또는 본원에 설명된 기능을 수행하도록 디자인된 이들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서(본원에서 호스트 프로세서 또는 간단히 호스트로 또한 지칭될 수 있는)는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안에서, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 협력하는 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 이러한 구성과 같은 컴퓨팅 장치의 조합으로 또한 구현될 수 있다. 프로세서를 포함하는 범용 컴퓨터는 특수 목적 컴퓨터로 간주되는 반면, 범용 컴퓨터는 본 개시내용의 예와 관련된 컴퓨팅 명령(예를 들어 소프트웨어 코드)을 실행하도록 구성된다.
예는 순서도, 흐름도, 구조도, 또는 블록도로서 도시되는 프로세스에 관해서 설명될 수 있다. 순서도가 동작 행위를 순차적인 프로세스로서 설명할 수 있지만, 다수의 이러한 행위는 다른 순서로, 병렬로, 또는 실질적으로 동시에 수행될 수 있다. 또한, 행위의 순서는 재배열될 수 있다. 프로세스는 방법, 스레드, 기능, 절차, 서브루틴, 서브프로그램, 다른 구조, 또는 이들의 조합에 대응할 수 있다. 또한, 본원에 개시된 방법은 하드웨어, 소프트웨어 또는 둘 모두로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능은 컴퓨터 판독 가능 매체에 하나 이상의 명령 또는 코드로서 저장되거나 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 한 장소로부터 다른 장소로의 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 둘 모두를 포함한다.
"제1", "제2" 등과 같은 지정을 사용하는 본원의 요소에 대한 임의의 지칭은 이러한 제한이 명시적으로 언급되지 않는 한, 그 요소의 수량 또는 순서를 제한하지 않는다. 오히려, 이러한 지정은 둘 이상의 요소 또는 요소의 사례 사이를 구별하는 편리한 방법으로서 본원에서 사용될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 요소에 대한 지칭은 2개의 요소만이 거기에서 사용될 수 있거나 제1 요소가 일부 방식으로 제2 요소를 선행해야 한다는 것을 의미하지 않는다. 또한, 달리 언급되지 않는 한, 요소의 세트는 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 주어진 파라미터, 특성 또는 조건을 지칭하는 용어 "실질적으로"는 당업자가 이해할 정도로, 주어진 파라미터, 특성 또는 조건이 예를 들어 수용 가능한 제조 공차 이내와 같은 작은 정도의 변동을 갖고서 충족되는 것을 의미하고 포함한다. 예로서, 실질적으로 충족되는 특정 파라미터, 특성 또는 조건에 따라, 파라미터, 특성 또는 조건은 적어도 90% 충족되거나, 적어도 95% 충족되거나, 심지어 적어도 99% 충족될 수 있다.
이 설명에서, 용어 "결합된" 및 그의 파생어는 2개의 요소가 서로 공동 동작하거나 상호작용하는 것을 나타내기 위해 사용될 수 있다. 요소가 다른 요소에 "결합된"것으로 설명되는 경우, 요소는 직접적인 물리적 또는 전기적 접촉일 수 있거나 중간 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 대조적으로, 요소가 다른 요소에 "직접적으로 결합된"것으로 설명되는 경우, 중간 요소 또는 층이 존재하지 않는다. 용어 "상에" 및 "연결된"은 본 설명에서 용어 "결합된"과 상호교환적으로 사용될 수 있으며, 명확하게 달리 지시되거나 문맥이 당업자에게 달리 지시하지 않는 한 동일한 의미를 갖는다.
상호 커패시턴스는 물체 사이의 용량성 결합이고, 터치 센서의 경우에, 각각 "X 전극" 및 "Y 전극"으로 또한 때때로 지칭되는, 송신기로서 역할하는 전극(송신기 전극)과 수신기로서 역할하는 전극(수신기 전극)의 교차점 사이의 용량성 결합이다. 상호 커패시턴스 감지를 위한 전형적인 배열에서, 송신기 전극 및 수신기 전극은 행 및 열의 그리드, 및 각각 "센서 노드"로 지칭되는 송신기 및 수신기 전극의 교차점에 각각 배열된다. 송신기 전극은 송신기 및 수신기 전극 사이의 상호 커패시턴스(CM) 결합을 통해 수신기 전극의 커패시턴스에 전류를 주입하는 펄스로 구동된다. 센서 노드에 적합하게 근접한 접지된 물체는 용량성으로 결합된 접지 경로를 통해 전하의 일부를 분로하고, 따라서 관찰자(즉, 측정 회로)에게는 그 센서 노드에서 교차하는 송신기 및 수신기 전극 사이의 상호 커패시턴스가 변화(예를 들어, 감소)하는 것으로 나타난다. 상호 커패시턴스 감지는 상호 커패시턴스의 그러한 변화를 검출하는 단계를 수반한다.
상호 커패시턴스 감지를 위한 센서 어레이의 전형적인 2차원(2D) 배열은 직사각형 형상을 갖고, 전형적인 터치 컨트롤러는 직사각형 형상을 갖는 센서 어레이에서의 용량성 부하의 변화를 검출하도록 미리 구성된다. 때때로, 각각 직사각형 형상을 갖는 다수의 배열은 조합되고, 직사각형 형상을 갖는 센서 어레이에서의 용량성 부하의 변화를 검출하도록 미리 구성된 다수의 터치 컨트롤러에 개별적으로 결합된다. 센서 어레이의 직사각형 배열에서, 센서 어레이의 각각의 행(및 열)은 전형적으로 동일한 수의 센서 노드를 갖는다. 행당 센서 노드의 수는 열당 센서 노드의 수와 동일하거나 상이할 수 있다. 그러한 대칭은 센서 어레이 상의 용량성 부하의 영향이 밸런싱되기(즉, 균등화되기) 때문에 상호 커패시턴스 감지에 대해 편리하기에 인접 라인의 차동 신호 처리를 활용함으로써 그러한 용량성 부하는 터치 컨트롤러의 동작 이득 범위를 제한하지 않는다.
때때로, 비-직사각형 형상(예를 들어, 제한없이, 사다리꼴 또는 타원형, 및 규칙적이거나 불규칙적인 형상)을 갖는 배열에서, 제한없이, 예를 들어 터치 스크린 또는 터치 패드의 센서 어레이를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 센서 어레이의 비-직사각형 배열의 경우, 센서 어레이의 일부 행(또는 열)은 센서 어레이의 다른 행(또는 열)과 상이한 수의 센서 노드를 가질 수 있고, 본 출원의 발명자는 소정 유형의 용량성 부하(예를 들어, 제한없이 커넥터-커넥터 커패시턴스 또는 상호 커패시턴스)에 대해 터치 감지 측정 상의 효과가 센서 노드의 수에 기초하여 상이하다는 것을 이해하고, 인접 라인의 차동 신호 처리의 사용이 특정 영역에서 제한된다는 것을 이해한다.
본 개시내용의 발명자는 조정된 연관된 입력 신호가(예를 들어, 제한없이 크기 또는 주파수에 관하여) 센서 어레이의 각각의 행(또는 열)이 동일한 수의 센서 노드(직사각형 센서 어레이의 경우에서와 같이)를 가질 경우 예상되는 입력 신호에 대응하도록, 즉, 커패시턴스 불균형으로 인한 적어도 일부 전하 불균형을 감소시키도록 연관된 입력 신호를 측정 회로 또는 그의 커패시턴스-전압 변환기에 조정하는 것이 유리할 것이라는 것을 이해한다. 즉, 입력 신호를 밸런싱된 배치와 연관된 입력 신호와 더 유사하게 변경한다.
하나 이상의 예는 일반적으로 커넥터, 커패시턴스-전압 변환기, 신호 밸런싱 회로, 및 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 장치(예를 들어, 제한없이, 터치 컨트롤러)에 관한 것이다. 커넥터는 센서 어레이의 수신기 전극에 결합되도록 작동가능할 수 있다. 커패시턴스-전압 변환기는 수신기 전극의 연관된 상호 커패시턴스를 나타내는 전압 신호를 생성하기 위해 커넥터와 결합될 수 있다. 신호 밸런싱 회로는 전압 신호, 연관된 입력 신호와 동위상 또는 이위상의 밸런싱된 입력 신호를 생성하기 위해 커패시턴스-전압 변환기에 제공된 밸런싱된 입력 신호를 생성하기 위해 밸런싱 신호를 연관된 입력 신호에 추가하기 위해 커패시턴스-전압 변환기의 입력 경로에 결합될 수 있다. 아날로그-디지털 변환기는 생성된 전압 신호를 나타내는 디지털 값을 생성하기 위해 커패시턴스-전압 변환기와 결합될 수 있다.
도 1은 하나 이상의 예에 따른 장치(100)를 도시하는 개략도이다. 장치(100)는 커넥터(102), 커패시턴스-전압 변환기(104), 아날로그-디지털 변환기(106), 신호-밸런싱 회로(108), 및 선택적 로직 회로(122)를 포함할 수 있다.
커넥터(102)는 센서 어레이(미도시된 센서 어레이)의 선택적인 수신기 전극(120)과 결합하도록 동작가능할 수 있다. 수신기 전극(120)은 다수의 연관된 센서 노드를 가질 수 있지만, 편의를 위해 단일 센서 노드가 도시된다. 센서 노드는 연관된 상호 커패시턴스(CM)("수신기 전극(120)의 연관된 상호 커패시턴스(CM)"로도 지칭되는)를 갖는다. 커넥터(102)는 제한없이 핀 또는 패드와 같은 전기 접촉(예를 들어, 비제한적인 예로서, 센서 어레이의 매칭 구조)을 제공하기 위한 임의의 적합한 구조일 수 있다.
커패시턴스-전압 변환기(104)는 연관된 입력 신호(126)에 적어도 부분적으로 기초하는 수신기 전극(120)의 연관된 상호 커패시턴스(CM)를 나타내는 전압 신호(112)를 생성하기 위해 커넥터(102)와 결합된다.
하나 이상의 예에서, 커패시턴스-전압 변환기(104)는 임의의 적합한 기법에 따라 연관된 상호 커패시턴스(CM)를 나타내는 전압 신호(112)를 생성하기 위해 회로 및 로직을 포함할 수 있다. 적합한 기법의 비제한적인 예는 연관된 상호 커패시턴스를 나타내는 주파수로 진동하는 이완 발진기의 활용이다. 적합한 기법의 다른 비제한적인 예는 센서 노드의 커패시턴스를 미리 결정된 전압으로 충전하기 위한 시간 또는 센서 노드가 미리 결정된 기간에 걸쳐 충전되는 양 - 충전 시간 또는 상호 커패시턴스를 나타내는 충전된 양을 추적하는 회로의 활용이다. 적합한 기법의 다른 비제한적인 예는 용량성 전압 분할기 회로의 활용이며, 센서 노드 및 커넥터(예를 들어, 제한없이, 커넥터(102))가 각각 미리 결정된 전압으로 충전되고 이어서 전하를 나누는 경우, 연관된 커패시터에서의 결과적인 전압은 센서 노드에서의 커패시턴스의 변화를 나타낸다. 적합한 기법의 다른 비제한적인 예는 통합 커패시터 상에 전하를 축적하는 전하 전송 회로를 활용하는 것이고, 상호 커패시턴스를 나타내는 통합 커패시터에 걸치는 전압은 기준 전압과 비교되거나 임계 값과 비교하기 위해 아날로그-디지털 변환기에 의해 판독된다. 적합한 기법의 다른 비제한적인 예는 외부 커패시터에 걸치는 전압이 전하 증가 및 전하 감소 동작의 기준 전압에 대해 변조되고 이러한 동작의 지속기간이 상호 커패시턴스를 나타내는 시그마-델타 변조의 활용이다.
신호 밸런싱 회로(108)는 커넥터(102) 및 수신기 전극(120)을 통해 수신된 연관된 입력 신호(116)에 밸런싱 신호(110)를 추가하기 위해 커패시턴스-전압 변환기(104)의 입력 경로(118)에 결합된다. 밸런싱 신호(110)가 추가된 연관된 입력 신호(116)는 수신기 전극(120)의 연관된 상호 커패시턴스(CM)를 나타내는 전압 신호(112)를 생성하기 위해 커패시턴스-전압 변환기(104)에 의해 활용된다.
연관된 입력 신호(116)에 추가된 밸런싱 신호(110)의 양 및 위상은 수신기 전극(120)에 따라 존재하는 센서 노드의 수에 비례할 수 있다. 하나 이상의 예에서, 신호 밸런싱 회로(108)는 수신기 전극에 존재하는 센서 노드의 수를 나타내는 설정(128)에 적어도 부분적으로 응답하는 밸런싱 신호(110)를 생성할 수 있다. 동등한 밸런싱된 배치(추가적인 센서 노드)보다 더 많은 센서 노드가 존재하는 경우에, 밸런싱 신호(110)는 연관된 입력 신호(116)(즉, 차감/파괴)와 이위상일 수 있고, 밸런싱 신호(110)의 크기는 존재하는 추가적인 센서 노드의 수에 비례할 수 있고, 밸런싱 회로(108)에서 사전설정된 설정(128)의 미리 결정된 값은 그러한 위상 오프셋 및 크기를 반영할 수 있다. 동등한 밸런싱된 배치(누락된 센서 노드)보다 더 적은 센서 노드가 존재하는 경우에, 밸런싱 신호(110)는 연관된 입력 신호(116)(즉, 첨가/보강)와 동위상일 수 있고, 밸런싱 신호(110)의 크기는 누락된 센서 노드의 수에 비례할 수 있고, 신호 밸런싱 회로(108)에서 사전설정된 설정(128)의 미리 결정된 값은 그러한 위상 오프셋(이 경우에, 무위상 오프셋 또는 일반적으로 동위상) 및 크기를 반영할 수 있다.
하나 이상의 예에서, 동등한 밸런싱된 배치 또는 그의 센서 노드의 수는 알려져 있거나 미리 결정될 수 있고, 추가적인 센서 노드의 수, 또는 누락된 센서 노드의 수를 결정하는 데 활용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 설정(128)에 대한 값은 미리 결정된 형상을 갖는 센서 어레이 배열을 위한 신호 밸런싱 회로(108)를 포함하는 터치 컨트롤러에서 사전설정될 수 있다. 비제한적인 예로서, 설정(128)에 대한 값은 그러한 터치 컨트롤러와 통합되는 센서 어레이 배열을 위한 신호 밸런싱 회로(108)를 포함하는 터치 컨트롤러에서 사전설정될 수 있다. 비제한적인 예로서, 다수의 설정(128)("설정들(128"))에 대한 각각의 값은 다수의 센서 어레이 배열에 대한 신호 밸런싱 회로(108)를 포함하는 터치 컨트롤러에서 사전설정될 수 있고, 설정들(128)의 각각은 장치(100)를 포함하는 그러한 터치 컨트롤러와 선택적으로 통합된 다수의 센서 어레이 배열의 각각에 대해 선택가능할 수 있다(또는 대안적으로 선택가능할 수 있다).
하나 이상의 예에서, 설정(128)의 값은 예를 들어 센서 어레이의 비-직사각형 배열로 인한 커패시턴스 불균형으로 인해 입력 경로(118)에서의 적어도 일부 전하 불균형을 감소시킬 것으로 예상되는 미리 결정된 크기 및 위상을 나타낼 수 있다.
아날로그-디지털 변환기(106)는 전압 신호(112)의 크기를 나타내고, 따라서 수신기 전극(120)의 연관된 상호 커패시턴스를 나타내는 디지털 값(114)을 생성하기 위해 커패시턴스-전압 변환기(104)에 결합된다.
수신기 전극(120)의 상호 커패시턴스(CM)는 변경될 수 있고, 따라서 관찰된 수신기 전극(120)의 상호 커패시턴스(CM)는 변경될 수 있고 수신기 전극(120)의 상호 커패시턴스(CM)를 나타내는 디지털 값(114)은 변경될 수 있다. 선택적인 로직 회로(122)는 생성된 디지털 값(114)에 적어도 부분적으로 응답하는 수신기 전극(120)의 연관된 상호 커패시턴스(CM)의 변화를 검출하기 위해 아날로그-디지털 변환기(106)에 결합되고 그의 표시(124)를 생성한다. 비제한적인 예로서, 로직 회로(122)는 상호 커패시턴스(CM)에 대한 임계 값(예를 들어, 제한없이, 수신기 전극(120)을 포함하는 센서 어레이에 근접한 어떠한 물체에도 대응하지 않는 기준선 값)을 저장하는 메모리 및 디지털 값(114)을 임계 값과 비교하는 로직(예를 들어, 제한없이 비교기 또는 임계 검출기)을 포함할 수 있다.
하나 이상의 예에서, 차동 신호 처리가 - 예를 들어, 인접 센서 전극(송신기 또는 수신기)의 구성요소 신호로부터 구성된 차동 신호가 상호 커패시턴스를 나타내는 값을 결정하기 위해 측정되는 - 상호 터치 감지에 활용된다. 비제한적인 예로서, 차동 신호는 디스플레이 잡음의 영향을 감소시키거나 더 높은 신호 경로 이득을 지원하기 위해 터치 디스플레이와의 상호 터치 감지를 위해 활용될 수 있다.
인접한 센서 전극의 센서 노드의 수가 상이한 경우, 터치 감지 측정에 대한 일부 용량성 부하의 영향은 상응하게 상이할 수 있다. 그러한 영향의 바람직하지 않은 양태는 차동 신호 처리가 활용되는 경우, 예를 들어, 센서 신호가 상쇄하지 않고 신호 경로 이득이 감소되기 때문에 증가될 수 있다.
하나 이상의 예는 일반적으로 밸런싱 신호를 차동 신호를 생성하기 위해 활용되는 연관된 입력 신호에 추가하는 것에 관한 것이다. 추가된 밸런싱 신호는 센서 어레이의 다양한 수신기 전극을 따른 상이한 수의 센서 노드를 보상하고 차동 신호 처리를 더 일반적으로 개선한다.
도 2는 하나 이상의 예에 따른, 차동 신호 처리를 활용하는 터치 감지 장치의 일부분(200)을 도시하는 개략도이다. 부분(200)은 입력 경로(202), 인접 입력 경로(216) 및 전하 주입 회로(230)를 포함한다. 입력 경로(202)는 전류 증폭기(204) 및 합산 블록(208)을 포함한다. 인접 입력 경로(216)는 전류 증폭기(218) 및 합산 블록(222)을 포함한다. 전하 주입 회로(230)는 전압 드라이버(232) 및 도 2에서 "CC"로 표시된 전하 보상 커패시터를 포함한다.
도 2에 의해 도시된 특정 비제한적인 배열에서, 입력 경로(202)는 커넥터(246)에 의해, 누락된 센서 노드(플레이스홀더 센서 노드 또는 비활성 센서 노드가 본 개시내용에 의해 요구되는 것을 암시하도록 의도되지 않는, 이 설명에서 편의를 위해 "누락된 센서 노드(214)"로 표시된 누락된 센서 노드와 같은)와 연관된 수신기 전극(250)에 결합된다. 인접 입력 경로(216)는 커넥터(244)에 의해 센서 노드(236)와 연관된 수신기 전극(252)에 결합된다. 센서 노드(236)는 수신기 전극(252)을 포함하는 센서 어레이(미도시)에 존재하며, 본 원에서 또한 "누락되지 않은"으로 특징지어진다.
인접 입력 경로(216)에서, 전류 증폭기(218)는 결합된 커넥터(244)를 통해 수신된 연관된 입력 신호(238)(수신기 전극(252)과 연관된)를 증폭하여 구성요소 입력 신호(220)를 생성한다. 구성요소 입력 신호(220) 및 인접 구성요소 입력 신호(224)(예를 들어, 도시되지 않은 인접 센서 전극으로부터 공급된)는 차동 연관된 입력 신호(228)를 생성하도록 합산 블록(222)의 양극 및 음극 입력 단자에 각각 제공된다. 입력 경로(202)에서, 전류 증폭기(204)는 결합된 커넥터(246)를 통해 수신된 연관된 입력 신호(212)(수신기 전극(250)과 연관된)를 증폭하여 구성요소 입력 신호(206)를 생성한다. 구성요소 입력 신호(206) 및 인접 구성요소 입력 신호(226)는 차동 연관된 입력 신호(210)를 생성하기 위해 합산 블록(208)의 양극 및 음극 입력 단자에 각각 제공된다. 하나 이상의 예에서, 차동 연관된 입력 신호(210) 및 차동 연관된 입력 신호(228)는 수신기 전극(252, 및 252)을 포함하는 센서 어레이에서 상호 커패시턴스를 검출하는 데 활용될 수 있다.
각각의 합산 블록(208, 222)의 양극 입력 단자에 제공되는 국부적으로 생성된 구성요소 입력 신호(예를 들어, 구성요소 입력 신호(220) 및 구성요소 입력 신호(206)) 및 합산 블록(208, 222)의 각각의 음극 입력 단자에 제공되는 원격으로 생성된 구성요소 입력 신호(예를 들어, 인접한 구성요소 입력 신호(224) 및 인접 구성요소 입력 신호(226))의 도 2에 의한 도시는 단지 설명의 편의를 위한 것이며 본 개시내용을 어떠한 방식으로도 제한하지 않으며 다른 배열이 구체적으로 고려될 수 있다.
전하 주입 회로(230)는 밸런싱된 입력 신호(248)를 생성하기 위해 전하 전송(240)을 연관된 입력 신호(212)(누락된 센서 노드(214)에 의해 동등한 밸런싱된 배치와 차이를 나타내는)에 추가하기 위해 전류 증폭기(204)의 입력에서의 노드에 결합된다. 전하 주입 회로(230)에서, 전압 드라이버(232)가 이벤트 신호(234)에 응답하여 구동 전압(242)을 생성하고 이를 보상 커패시터(CC)에 인가한다. 전하 보상 커패시터(CC)의 제1 플레이트는 전압 드라이버(232)의 출력에 결합되고, 전하 보상 커패시터(CC)의 제2 플레이트는 전류 증폭기(204)의 입력에 결합되고 커넥터(246)에 더 결합된다. 보상 커패시터(CC)는 보상 커패시터(CC)의 제2 플레이트에 구동 전압(242)을 인가하는 것에 응답하여 전류 증폭기(204)의 입력에 전하를 주입(동위상 또는 이위상)함으로써 연관된 입력 신호(212)에 전하 전송(240)을 추가한다. 따라서, 전하 전송(240)은 입력 신호(212) 및 입력 신호(238)에 각각 연관된 전하의 차이를 다룬다. 비제한적인 예로서, 이러한 차이는 커넥터(244 및 246)에 대한 용량성 결합의 차이에 의해 적어도 부분적으로 영향을 받을 수 있다.
하나 이상의 예에서, 전하 보상 커패시터(CC)는 전압 드라이버(232)에 의해 고정된 전압 출력으로 조정하도록 선택적으로 프로그래밍가능하다. 전하 전송(240)을 통해 생성된 밸런싱 신호의 크기는 보상 커패시터(CC)의 크기(커패시턴스의 크기)를 변경하는 단계, 구동 전압(242)의 드라이버 전압 스윙을 변경하는 단계, 또는 보상 커패시터(CC)의 크기를 변경하는 단계 및 구동 전압(242)의 드라이버 전압 스윙을 변경하는 단계 둘 모두를 변경하는 단계에 의해 조정될 수 있다.
도 3은 하나 이상의 예에 따른, 차동 신호 처리를 활용하는 터치 감지 장치의 일부분(300)을 도시하는 개략도이다. 부분(300)은 입력 경로(302), 인접 입력 경로(316) 및 전하 주입 회로(330)를 포함한다. 입력 경로(302)는 전류 증폭기(304) 및 합산 블록(308)을 포함한다. 인접 입력 경로(316)는 전류 증폭기(318) 및 합산 블록(322)을 포함한다. 전하 주입 회로(330)는 전압 드라이버(332) 및 도 3에서 CC로 표시된 보상 커패시터를 포함한다.
하나 이상의 예에서, 수신기 전극(352)에 존재하는 센서 노드(336)의 수는 수신기 전극(350)에 존재하는 센서 노드(314)의 수와 상이하다. 도 3에 의해 도시된 특정 비제한적인 배열에서, 입력 경로(302)는 인접 입력 경로(316)에 결합된 수신기 전극(352)에 존재하는 센서 노드(센서 노드(336))의 수보다 더 큰 수의 센서 노드(센서 노드(314))를 갖는 수신기 전극(350)에 결합된다. 특정 비제한적인 예에서, 동등한 밸런싱된 배치는 입력 경로(316)에 결합된 수신기 전극에 존재하는 센서 노드의 수에 대응한다.
전하 주입 회로(330)는 밸런싱된 입력 신호(348)를 생성하기 위해 연관된 입력 신호(312) 상에 센서 노드(314) 중 추가된 하나(동등한 밸런스 배치와 비교하여)의 효과를 상쇄하기 위해 전하 전송(340)을 연관된 입력 신호(312)에 추가하기 위해 전류 증폭기(304)의 입력에서의 노드에 결합된다. 보다 구체적으로, 전압 드라이버(332)는 이벤트 신호(334)의 역인(즉, 이위상인) 극성을 나타내는 구동 전압(342)을 생성한다. 하나 이상의 예에서, 이벤트 신호(334)의 극성은 센서 노드(314)의 송신기 전극에서 구동되는 송신기 신호에 의해 나타난 극성과 일치하도록 선택될 수 있어(선택은 미도시), 전하 전송(340)은 연관된 입력 신호(312)와 이위상이며, 연관된 입력 신호(312)는 그러한 송신기 신호와 실질적으로 동상이고 적어도 부분적으로 그에 응답하여 생성된다.
하나 이상의 예에서, 센서 노드의 각각의 수(예를 들어, 제한없이, 센서 노드(336 및 314))는 둘 모두 동등한 밸런싱된 배치와 상이할 수 있으며 하나 이상의 전하 주입 회로(예를 들어, 제한없이, 전하 주입 회로(330))는 연관된 입력 신호(예를 들어 제한없이 각각 커넥터(344 및 346)을 통해 수신된 입력 신호(338 및 312)를 밸런싱하기 위해 입력 경로(예를 들어 제한없이 입력 경로(316 및 302))로의 전하 전송을 유도할 수 있다. 그러한 예에서, 입력 경로에서 유도된 전하 전송의 각각의 양은 동일하거나 상이할 수 있다.
인접한 입력 경로(316)에서, 전류 증폭기(318)는 구성요소 입력 신호(320)를 생성하기 위해 연관된 입력 신호(338)를 증폭한다. 구성요소 입력 신호(320) 및 인접 구성요소 입력 신호(324)는 차동 연관된 입력 신호(328)를 생성하기 위해 합산 블록(322)의 양극 및 음극 입력 단자에 각각 제공된다. 입력 경로(302)에서, 전류 증폭기(304)는 구성요소 입력 신호(306)를 생성하기 위해 밸런싱된 입력 신호(348)를 증폭시키고, 구성요소 입력 신호(306) 및 인접 구성요소 입력 신호(326)(구성요소 입력 신호(320)를 포함하는)는 차동 입력 신호(310)를 생성하기 위해 각각 합산 블록(308)의 양극 및 음극 단자에 제공된다.
단일-종단 처리 예에서, 다양한 인접 커넥터 사이의 각각의 커넥터-커넥터 커패시턴스를 실질적으로 매칭하는 것이 바람직하다. 수신기 전극을 따른 센서 노드의 수의 차이는 상이한 커넥터-커넥터 커패시턴스를 초래할 수 있다.
도 4는 하나 이상의 예에 따른, 단일 종단 신호 처리를 활용하는 터치 감지 장치의 일부분(400)을 도시하는 개략도이다. 부분(400)은 수신기 커넥터(426)에 결합된 입력 경로(402), 입력 경로(402)와 수신기 커넥터(426) 사이의 노드에 결합된 전하 주입 회로(412), 및 인접 송신기 커넥터(424)에(즉, 송신기 커넥터(424)는 수신기 커넥터(426)에 인접하게 배열됨) 결합된 전압 드라이버(422)를 포함한다. 전하 주입 회로(412)는 전압 드라이버(414) 및 보상 커패시터(CC)를 포함한다. 입력 경로(402)는 증폭기(404)를 포함한다. 수신기 전극(430)(수신기 커넥터(426)에 결합된)과 드라이버 전극(432)(송신기 커넥터(424)에 결합된)의 교차점에 의해 형성된 센서 노드(428)의 상호 커패시턴스는 상호 커패시턴스(CM)에 의해 표현된다. 수신기 커넥터(426)와 송신기 커넥터(424) 사이의 커넥터-커넥터 커패시턴스는 커넥터-커넥터 커패시턴스(CP1)에 의해 표현된다.
도 4에 의해 도시된 특정 비제한적인 배열에서, 입력 경로(402)는 터치 감지 시스템이 차동 신호 처리를 활용하는 도 2 및 도 3과 비해, 단일-종단 신호 처리를 활용하는 터치 감지 시스템에 대한 입력 경로이다. 고려되는 동작에서, 전압 드라이버(414)는 이벤트(416)에 적어도 부분적으로 응답하는(예를 들어, 제한없이, 클록 소스 또는 이벤트 로직에 의해 생성된) 보상 커패시터(CC)의 제1 플레이트에 전압 신호(420)를 생성 및 인가한다. 보상 커패시터(CC)의 제2 플레이트는 수신기 커넥터(426)에 결합되고, 전하 전송(418)은 밸런싱된 입력 신호(410)를 생성하기 위해 전하 보상 커패시터(CC)에 인가된 전압 신호(420)에 응답하는 연관된 입력 신호(408)에 추가된다. 증폭기(404)는 입력 신호(406)를 생성하기 위해 밸런싱된 입력 신호(410)를 증폭시킨다. 다양한 예에서, 전하 전송(418)의 추가는 커넥터-커넥터 커패시턴스(CP1)와 다른 커넥터-커넥터 커패시턴스(또는 동등한 밸런싱된 배치의 커넥터-커넥터 커패시턴스) 사이의 차이를 보상하기 위한 것이며 그에 의해 단일 종단 동작을 개선한다.
도 5는 하나 이상의 예에 따른, 터치 디스플레이에서의 상호 터치 감지를 위한 시스템(500)을 도시하는 도면이다. 시스템(500)은 측정 회로(502), 신호 밸런싱 회로(504), 및 선택적 디스플레이(512)를 포함할 수 있다. 수신기 및 송신기 전극의 배열(514)은 디스플레이(512)를 오버레이하기 위한 것이다. 배열(514)의 수신기 전극 및 송신기 전극의 다양한 교차점은 각각 센서 노드를 형성한다. 센서 노드(516)는 TX로 표시된 송신기 커넥터에 결합된 송신기 전극 및 RX로 표시된 수신기 커넥터에 결합된 수신기 전극을 통해 측정 회로(502)에 결합된다. 다양한 예에서, 측정 회로(502)의 측정 로직(508)은 본 원에서 논의된 바와 같이 상호 터치 감지를 위해 단일-종단 또는 차동 신호 처리를 수행할 수 있고, 더 구체적으로는, 각각의 센서 노드(516)의 상호 커패시턴스(CM)를 측정할 수 있다. 신호 밸런싱 회로(504)는 본 원에서 논의된 바와 같이 밸런싱 신호(들)를 제공하기 위해 센서 노드(516)의 하나 이상의 수신기 전극(RX)의 측정 로직(508)의 입력 경로와 결합된다. 신호 밸런싱 회로(504)는 생성할 밸런싱 신호의 크기 및 위상을 나타내는 값으로 각각 설정 가능하거나 사전설정하는 설정(510) 및 설정(510)의 값에 응답하는 밸런싱 신호를 생성하기 위해 신호 생성 로직(506)을 포함한다. 각각의 설정(510)의 값은 수신기 커넥터(RX)에 결합된 수신기 전극과 연관된 센서 노드(516)의 각각의 수에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 다양한 예에서, 각각의 설정(510) 및 그의 사전설정된 값은 각각의 수신기 커넥터(RX) 또는 그에 결합된 수신기 전극과 연관될 수 있다. 하나 이상의 예에서, 설정(510)의 값을 구성하는 단계는 제한없이, 원하는 밸런싱 신호를 생성하기 위해 도 3 및 도 4의 보상 커패시터(CC)와 같은 보상 커패시터를 구성하는 단계를 수반할 수 있다.
특히, 도시되지 않지만, 배열(514)에 의해 보여진 형상은 제한없이 사다리꼴, 테이퍼형, 다각형 또는 타원형과 같은 비-직사각형일 수 있다. 특히, 시스템(500)은 전하 불균형에 대한 보상이 없음을 나타내는 값으로 설정(510)을 구성함으로써, 비제한적인 예로서, 배열(514)이 직사각형인 터치 디스플레이에서의 상호 터치 감지를 위해 활용될 수 있다.
도 6은 하나 이상의 예에 따른 프로세스(600)를 도시하는 흐름도이다.
동작(602)에서, 프로세스(600)는 센서 어레이의 수신기 전극을 통해 연관된 입력 신호를 수신하고, 연관된 입력 신호는 수신기 전극의 연관된 상호 커패시턴스를 나타낸다.
동작(604)에서, 프로세스(600)는 수신기 전극에 존재하는 센서 노드의 수에 적어도 부분적으로 응답하는 밸런싱된 입력 신호를 생성하기 위해 밸런싱 신호를 연관된 입력 신호에 추가한다. 하나 이상의 예에서, 수신기 전극에 존재하는 센서 노드의 수 또는 그를 나타내는 설정(값)에 적어도 부분적으로 응답하는 위상 및 크기를 갖는 밸런싱 신호가 생성될 수 있다. 하나 이상의 예에서, 밸런싱 신호의 크기는 연관된 드라이버(예를 들어, 도 2, 도 3, 또는 도 4의 전하 보상 커패시터(CC) 및 전압 드라이버(232, 332, 또는 414))에 의해 생성된 고정 전압에 응답하는 전하량을 생성하도록 프로그래밍된 전하 보상 커패시터에서 설정될 수 있다. 비제한적인 예로서, 보상 커패시터(CC)는 사전설정될 수 있는 디지털 값에 의해 제어되는 프로그래밍가능 커패시터 어레이다.
선택적인 동작(606)에서, 프로세스(600)는 연관된 입력 신호와 동위상인 밸런싱 신호를 생성한다. 이러한 동위상 밸런싱 신호는 동등한 밸런싱된 배치에 대해 누락된 센서 노드를 보상하기 위해 연관된 입력 신호로 구성된다.
선택적인 동작(608)에서, 프로세스(600)는 연관된 입력 신호와 이위상인 밸런싱 신호를 생성한다. 이러한 이위상 밸런싱 신호는 동등한 밸런싱된 배치에 대해 추가적인 센서 노드를 보상하기 위해 연관된 입력 신호로 구성된다.
선택적인 동작(610)에서, 프로세스(600)는 밸런싱 신호를 연관된 입력 신호에 추가하기 위해 입력 경로에 또는 입력 경로로부터 전하 전송을 제공한다. 입력 경로로의 전하 전송은 건설적인 것으로 이해될 수 있고, 입력 경로로부터의 전하 전송은 파괴적인 것으로 이해될 수 있다. 센서 노드가 상호 터치 감지 시스템에서 누락되면, 전형적으로 전하가 송신기로부터 수신기 전극으로 덜 전송되어, 밸런싱이 전하(동위상)를 추가한다. 추가 노드 또는 추가 상호 용량성 결합이 있는 경우(밸런싱된 배치와 비교하여), 밸런싱 신호는 전하(이위상)를 감소시킨다.
특히, 동작(610)은 동작(606 또는 608)의 결과로서 이해될 수 있는데, 즉, 입력 경로에 인가되는 동위상 또는 이위상 밸런싱 신호를 생성함으로써 전하 전송이 제공된다.
동작(612)에서, 프로세스(600)는 밸런싱 신호와 함께 추가된 연관된 입력 신호를 포함하는 밸런싱된 입력 신호에 적어도 부분적으로 응답하는 수신기 전극의 연관된 상호 커패시턴스를 나타내는 전압 신호를 생성한다.
동작(614)에서, 프로세스(600)는 전압 신호를 나타내는 디지털 값을 생성한다.
선택적인 동작(616)에서, 프로세스(600)는 전압 신호를 나타내는 생성된 디지털 값에 적어도 부분적으로 응답하는 수신기 전극의 연관된 상호 커패시턴스를 나타내는 값을 결정한다.
본원에 개시된 예의 기능 요소(예를 들어, 기능, 동작, 행위, 프로세스, 및/또는 방법)가 임의의 적합한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 도 7은 본원에 개시된 기능 요소의 구현의 비제한적인 예를 예시한다. 일부 예에서, 본원에 개시된 기능 요소의 일부 또는 모든 부분은 기능 요소를 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어에 의해 수행될 수 있다.
도 7은, 일부 예에서, 본원에 개시된 다양한 기능, 동작, 행위, 프로세스, 및/또는 방법을 구현하는 데 사용될 수 있는 회로부(700)의 블록도이다. 회로부(700)는 하나 이상의 데이터 저장 장치(때때로 본원에서 "저장소(704)"로 지칭되는)에 동작가능하게 결합된 하나 이상의 프로세서(702)(때때로 본원에서 "프로세서(702)"로 지칭되는)를 포함한다. 저장소(704)는 그 상에 저장된 기계 실행가능 코드(706)를 포함하고, 프로세서(702)는 로직 회로부(708)를 포함한다. 기계 실행가능 코드(706)는 로직 회로부(708)에 의해 구현될(예를 들어, 수행될) 수 있는 기능 요소를 설명하는 정보를 포함한다. 논리 회로부(708)는 기계 실행가능 코드(706)에 의해 설명된 기능 요소를 구현(예를 들어, 수행)하도록 적응된다. 회로부(700)는, 기계 실행가능 코드(706)에 의해 설명된 기능 요소를 실행할 때, 본원에 개시된 기능 요소를 수행하기 위해 구성된 특수 목적 하드웨어로 간주되어야 한다. 일부 예에서, 프로세서(702)는 기계 실행가능 코드(706)에 의해 설명된 기능 요소를 순차적으로, 동시에(예를 들어, 하나 이상의 상이한 하드웨어 플랫폼 상에서), 또는 하나 이상의 병렬 프로세스 스트림으로 수행하도록 구성될 수 있다.
프로세서(702)의 로직 회로부(708)에 의해 구현될 때, 기계 실행가능 코드(706)는 본원에 개시된 예의 동작을 수행하기 위해 프로세서(702)를 조정하도록 구성된다. 예를 들어, 기계 실행가능 코드(706)는 도 6의 프로세스(600)의 적어도 일부 또는 전체를 수행하도록 프로세서(702)를 조정하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 기계 실행가능 코드(706)는 도 1의 장치(100), 도 2의 부분(200), 도 3의 부분(300) 또는 도 5의 부분(400)에 대해 논의된 동작의 적어도 일부 또는 전체를 수행하도록 프로세서(702)를 적응시키도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 기계 실행가능 코드(706)는 도 5의 시스템(500)에 대해 논의된 동작의 적어도 일부 또는 전체를 수행하도록 프로세서(702)를 조정하도록 구성될 수 있다.
프로세서(702)는 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서, 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로컨트롤러, 프로그램밍 가능 로직 컨트롤러(PLC), 디지탈 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램밍 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그래밍 가능 로직 장치, 단품 게이트 또는 트랜지스터 로직, 단품 하드웨어 구성요소, 다른 프로그래밍 가능 장치, 또는 본원에 개시된 기능을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 프로세서를 포함하는 범용 컴퓨터는 그 범용 컴퓨터가 본 개시내용의 예와 관련된 기계 실행가능 코드(706)(예를 들어, 소프트웨어 코드, 펌웨어 코드, 하드웨어 설명)에 대응하는 기능 요소를 실행하도록 구성될 때 특수 목적 컴퓨터로서 간주된다. 범용 프로세서(본원에서 호스트 프로세서 또는 간단히 호스트로 또한 지칭될 수 있는)는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안에서, 프로세서(702)는 임의의 종래의 프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러 또는 상태 기계를 포함할 수 있다는 것에 유의한다. 프로세서(702)는 또한, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 관련한 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 그러한 구성과 같은 컴퓨팅 장치의 조합으로 구현될 수 있다.
일부 예에서, 저장소(704)는 휘발성 데이터 저장소(예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(RAM)), 비휘발성 데이터 저장소(예를 들어, 제한없이, 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브, 소거가능 프로그래밍가능 판독 전용 메모리(EPROM))를 포함한다. 일부 예에서, 프로세서(702) 및 저장소(704)는 제한없이 단일 장치(예를 들어, 반도체 장치 제품, 시스템 온 칩(SOC))로 구현될 수 있다. 일부 예에서, 프로세서(702) 및 저장소(704)는 별개의 장치로 구현될 수 있다.
일부 예에서, 기계 실행가능 코드(706)는 컴퓨터-판독 가능 명령(예를 들어, 소프트웨어 코드, 펌웨어 코드)를 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 컴퓨터-판독 가능 명령은 저장소(704)에 의해 저장되고, 프로세서(702)에 의해 직접 액세스되고, 적어도 로직 회로부(708)를 사용하여 프로세서(702)에 의해 실행될 수 있다. 또한, 비제한적인 예로서, 컴퓨터-판독 가능 명령은 저장소(704) 상에 저장되고, 실행을 위해 메모리 장치(미도시)로 전송되고, 적어도 로직 회로부(708)를 사용하여 프로세서(702)에 의해 실행될 수 있다. 따라서, 일부 예에서, 논리 회로부(708)는 전기적으로 구성가능한 논리 회로부(708)를 포함한다.
일부 예에서, 기계 실행가능 코드(706)는 기능 요소를 수행하기 위해 로직 회로부(708)에서 구현될 하드웨어(예를 들어, 회로부)를 설명할 수 있다. 이러한 하드웨어는 로우 레벨 트랜지스터 배치으로부터 하이 레벨 설명 언어까지, 다양한 추상 레벨 중 임의의 레벨에서 설명될 수 있다. 하이 레벨 추상에서, IEEE 표준 하드웨어 설명 언어(HDL)와 같은 하드웨어 설명 언어(HDL)가 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 베릴로그, 시스템베릴로그 또는 대규모 집적 회로(VLSI) 하드웨어 설명 언어(VHDL)가 사용될 수 있다.
HDL 설명은 원하는 대로 많은 다른 레벨 추상 중 임의의 레벨의 설명으로 변환될 수 있다. 비제한적인 예로서, 하이 레벨 설명은 레지스터-전송 언어(RTL), 게이트-레벨(GL) 설명, 배치-레벨 설명, 또는 마스크-레벨 설명과 같은 로직 레벨 설명으로 변환될 수 있다. 비제한적인 예로서, 논리 회로부(708)의 하드웨어 로직 회로(예를 들어, 제한없이, 게이트, 플립-플롭, 레지스터)에 의해 수행될 마이크로-동작은 RTL로 설명될 수 있고, 이어서 합성 도구에 의해 GL 설명으로 변환될 수 있으며, GL 설명은 배치 및 라우팅 도구에 의해, 프로그래밍 가능 로직 장치, 단품 게이트 또는 트랜지스터 로직, 단품 하드웨어 구성요소, 또는 이들의 조합의 집적 회로의 물리적 배치에 대응하는 배치-레벨 설명으로 변환될 수 있다. 따라서, 일부 예에서, 기계 실행가능 코드(706)는 HDL, RTL, GL 설명, 마스크 레벨 설명, 다른 하드웨어 설명, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
기계 실행가능 코드(706)가 하드웨어 설명(임의의 추상의 레벨에서)을 포함하는 예에서, 시스템(미도시되었으나, 저장소(704)를 포함하는)은 기계 실행가능 코드(706)에 의해 설명된 하드웨어 설명을 구현하도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예로서, 프로세서(702)는 프로그래밍 가능 로직 장치(예를 들어, FPGA 또는 PLC)를 포함할 수 있고, 로직 회로부(708)는 하드웨어 설명에 대응하는 회로부를 논리 회로부(708)로 구현하도록 전기적으로 제어될 수 있다. 또한, 비제한적인 예로서, 논리 회로부(708)는 기계 실행가능 코드(706)의 하드웨어 설명에 따른 제작 시스템(미도시되었으나, 저장소(704)를 포함하는)에 의해 제작된 하드-와이어드 로직을 포함할 수 있다.
기계 실행가능 코드(706)가 컴퓨터-판독 가능 명령 또는 하드웨어 설명을 포함하는지 여부에 관계없이, 논리 회로부(708)는 기계 실행가능 코드(706)의 기능 요소를 구현할 때 기계 실행가능 코드(706)에 의해 설명된 기능 요소를 수행하도록 조정된다. 하드웨어 설명이 기능 요소를 직접 설명하지 않을 수 있지만, 하드웨어 설명은 하드웨어 설명에 의해 설명되는 하드웨어 요소가 수행할 수 있는 기능 요소를 간접적으로 설명한다는 것에 유의한다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 하나 이상의 예에 따른 센서 노드의 비-직사각형 형상의 배열의 비제한적인 예를 예시한다. 도 8a는 타원형 형상(806)을 나타내는 배열(800a)을 도시한다. 제1 수신기 전극(802)은 다수의 센서 노드를 포함하고, 제2 수신기 전극(804)은 제1 수신기 전극(802)의 다수의 센서 노드보다 작은 다수의 센서 노드를 포함한다. 누락된 센서 노드(808 및 810)의 예는 직사각형 형상(812)을 갖는 센서 노드의 등등한 밸런싱된 배치에 존재할 일부 센서 노드를 보여주도록 도시된다. 유사하게, 도 8b는 사다리꼴 형상(818)을 나타내는 배열(800b)을 도시한다. 제1 수신기 전극(814)은 다수의 센서 노드를 포함하고, 제2 수신기 전극(816)은 제1 수신기 전극(814)의 다수의 센서 노드보다 작은 다수의 센서 노드를 포함한다. 누락된 센서 노드(822 및 820)의 예는 직사각형 형상(824)을 갖는 센서 노드의 등등한 밸런싱된 배치에 존재할 일부 센서 노드를 표현하도록 도시된다. 도 8c는 사다리꼴 형상(830)을 나타내는 배열(800c)을 도시한다. 제1 수신기 전극(826)은 다수의 센서 노드를 포함하고, 제2 수신기 전극(828)은 제1 수신기 전극(826)의 다수의 센서 노드보다 작은 다수의 센서 노드를 포함한다. 도 8c에 의해 도시된 특정 비제한적인 예에서, 동등한 밸런싱된 배치는 위에서 논의된 "추가적인 센서 노드"의 예인 센서 노드(832 및 834)를 포함하지 않는 동등한 영역을 갖는 직사각형 형상(836)을 나타낸다.
본 개시내용에서 사용된 바와 같이, 용어 "모듈" 또는 "구성요소"는 모듈 또는 구성요소의 행동을 수행하도록 구성된 특정 하드웨어 구현 및/또는 컴퓨팅 시스템의 범용 하드웨어(예를 들어, 제한없이, 컴퓨터-판독 가능 매체, 처리 장치)에 저장되고/되거나 그에 의해 실행될 수 있는 소프트웨어 객체 또는 소프트웨어 루틴을 지칭할 수 있다. 일부 예에서, 본 개시내용에 설명된 상이한 구성요소, 모듈, 엔진, 및 서비스는 컴퓨팅 시스템 상에서 실행되는 객체 또는 프로세스로서(예를 들어, 개별 스레드로서) 구현될 수 있다. 본 개시내용에 설명된 시스템 및 방법 중 일부가 일반적으로 소프트웨어(범용 하드웨어에 저장되고/되거나 그에 의해 실행되는)로 구현되는 것으로 설명되지만, 특정 하드웨어 구현 또는 소프트웨어와 특정 하드웨어 구현의 조합이 또한 가능하고 고려된다.
본 개시내용에서 사용된 바와 같이, 복수의 요소와 관련한 용어 "조합"은 모든 요소의 조합, 또는 일부의 요소의 다양한 상이한 하위조합 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, "A, B, C, D, 또는 이의 조합"이라는 어구는 A, B, C, 또는 D 중의 임의의 하나; A, B, C, 및 D 각각의 조합; 및 A, B,및 C; A, B, 및 D; A, C, 및 D; B, C, 및 D; A 및 B; A 및 C; A 및 D; B 및 C; B 및 D; 또는 C 및 D와 같은, A, B, C 또는 D의 임의의 하위 조합을 지칭할 수 있다.
본 개시내용 및 특히 첨부된 청구범위(예를 들어, 첨부된 청구범위의 본문)에서 사용되는 용어는 일반적으로 "개방형" 용어(예를 들어, 제한없이, "포함하는"이라는 용어는 "포함하지만 이에 제한되지 않는"으로 해석되어야 하고, "갖고 있는"이라는 용어는 "적어도 갖는"으로 해석되어야 하고, "포함하다"라는 용어는 "포함하지만 이에 제한되지 않는다"로 해석되어야 함)로서 의도된다. 본원에 사용된 바와 같이, "각각"은 일부 또는 전체를 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, "각각 및 모든"은 총합을 의미한다.
또한, 도입된 청구항 열거의 특정 수가 의도되는 경우, 그러한 의도는 그 청구항에 명확하게 열거될 것이며, 그러한 열거의 부재 시에는 그러한 의도는 존재하지 않는다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 다음의 첨부된 청구항은 청구항 열거를 도입하기 위해 "적어도 하나" 및 "하나 이상"이라는 도입 어구의 사용을 포함할 수 있다. 그러나, 그러한 문구의 사용은 부정관사 ("a" 또는 "an")에 의한 청구항 열거의 도입이 그러한 도입되는 청구항 열거를 포함하는 임의의 특정 청구항을 동일 청구항이 도입 어구 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 "하나" 또는 "하나"과 같은 부정관사를 포함하는 경우에도 하나의 그러한 열거만을 포함하는 예로 제한한다는 것을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 하며(예를 들어, "하나" 및/또는 "하나"는 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"으로 해석되어야 함), 이는 청구항 열거를 도입하는 데 사용되는 정관사의 사용에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 도입된 청구항 열거의 특정 수가 명시적으로 열거될지라도, 당업자는 그러한 열거가 적어도 열거된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(예를 들어, 다른 수식어가 없는, "2개의 열거"의 꾸밈이 없는 열거는 적어도 2개의 열거 또는 2개 이상의 열거를 의미한다). 또한, "제한없이, A, B, 및 C 중의 적어도 하나" 또는 "제한없이, A, B, 및 C 중의 하나 이상"과 유사한 규약이 사용되는 그러한 사례에, 일반적으로 그러한 구성은, 제한없이, A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B와 함께, A 및 C와 함께, B 및 C와 함께, 또는 A, B, 및 C와 함께를 포함하는 것으로 의도된다.
또한, 설명에서든, 청구항에서든, 또는 도면에서든, 2개 이상의 대안적인 용어를 제시하는 임의의 이접 단어 또는 어구는 용어 중의 하나, 용어 중의 어느 하나, 또는 용어 둘 모두를 포함하는 가능성을 고려하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 어구 "A 또는 B"는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시내용의 추가적인 비-제한적인 예는 다음을 포함한다:
예 1: 장치로서, 센서 어레이의 수신기 전극에 결합되는 커넥터; 수신기 전극의 연관된 상호 커패시턴스를 나타내는 전압 신호를 생성하기 위해 커넥터와 결합된 커패시턴스-전압 변환기; 밸런싱된 입력 신호를 생성하기 위해 밸런싱 신호를 수신기 전극의 연관된 입력 신호에 추가하기 위해 커패시턴스-전압 변환기의 입력 경로에 결합된 신호 밸런싱 회로로써, 수신기 전극에 존재하는 다수의 센서 노드를 나타내는 설정에 적어도 부분적으로 응답하는 밸런싱 신호를 생성하는 신호 밸런싱 회로, 및 생성된 전압 신호를 나타내는 디지털 값을 생성하기 위해 커패시턴스-전압 변환기와 결합된 아날로그-디지털 변환기를 포함하는, 장치.
예 2: 예 1에 있어서, 밸런싱 신호는 연관된 입력 신호와 동위상인, 장치.
예 3: 예 1 및 예 2에 있어서, 밸런싱 신호는 연관된 입력 신호와 이위상인, 장치.
예 4: 예 1 내지 예 3에 있어서, 신호 밸런싱 회로는 연관된 입력 신호에 추가하기 위해 밸런싱 신호를 생성하기 위해 커패시턴스-전압 변환기의 입력 경로에서 전하 전송을 제공하도록 결합된 전하 주입 회로를 포함하는, 장치.
예 5: 예 1 내지 예 4에 있어서, 전하 주입 회로는 커패시턴스-전압 변환기의 입력 경로에서 전하 전송을 위한 전하를 주입하도록 결합된 커패시터 및 전압 드라이버를 포함하는, 장치.
예 6: 예 1 내지 예 5에 있어서, 전압 드라이버는 커패시터의 제1 플레이트에 전압을 인가하도록 결합되고; 커패시터의 제2 플레이트는 커패시터의 제1 플레이트에 인가된 전압에 적어도 부분적으로 응답하는 커패시턴스-전압 변환기의 입력 경로에서 전하 전송의 전하를 주입하도록 결합된, 장치.
예 7: 예 1 내지 예 6에 있어서, 전하 전송의 전하는 연관된 입력 신호와 동위상인, 장치.
예 8: 예 1 내지 예 7에 있어서, 전하 전송의 전하는 연관된 입력 신호와 이위상인, 장치.
예 9: 예 1 내지 예 8에 있어서, 입력 경로는, 밸런싱된 입력 신호를 증폭하도록 결합된 전류 증폭기, 및 구성요소 입력 신호 및 인접 구성요소 입력 신호에 적어도 부분적으로 응답하는 차동 신호를 생성하기 위한 합산 블록을 포함하고, 구성요소 입력 신호는 증폭된 밸런싱된 입력 신호를 포함하고, 커패시턴스-전압 변환기는 차동 신호에 적어도 부분적으로 응답하는 전압 신호를 생성하는, 장치.
예 10: 방법으로서, 센서 어레이의 수신기 전극을 통해 연관된 입력 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 연관된 입력 신호는 수신기 전극의 연관된 상호 커패시턴스를 나타내고; 상기 연관된 입력 신호와 밸런싱 신호를 추가하여 수신기 전극에 존재하는 다수의 센서 노드에 적어도 부분적으로 응답하는 밸런싱된 입력 신호를 생성하기 위해 연관된 입력 신호와 함께 밸런싱 신호를 추가하는 단계; 밸런싱 신호와 함께 추가된 연관된 입력 신호를 포함하는 밸런싱된 입력 신호에 적어도 부분적으로 응답하는 수신기 전극의 연관된 상호 커패시턴스를 나타내는 전압 신호를 생성하는 단계; 및 전압 신호를 나타내는 디지털 값을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
예 11: 예 10에 있어서, 연관된 입력 신호에 밸런싱 신호를 추가하기 위해 연관된 입력 신호에, 또는 그로부터 전하 전송을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
예 12: 예 10 및 예 11에 있어서, 전압 신호를 나타내는 생성된 디지털 값에 적어도 부분적으로 응답하는 수신기 전극의 연관된 상호 커패시턴스를 나타내는 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
예 13: 예 10 내지 예 12에 있어서, 연관된 입력 신호와 동위상인 밸런싱 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
예 14: 예 10 내지 예 13에 있어서, 연관된 입력 신호와 이위상인 밸런싱 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
예 15: 시스템으로서, 디스플레이; 수신기 및 송신기 전극의 배열, 센서 어레이의 용량성 센서 노드로서 배열된 수신기 및 송신기 전극; 수신기 및 송신기 전극의 교차점을 형성한 센서 노드의 상호 커패시턴스를 결정하기 위해 수신기 전극 및 송신기 전극에 결합된 측정 회로, 연관된 입력 신호에 밸런싱 신호를 추가하기 위해 측정 회로의 입력 경로에 결합된 적어도 하나의 신호 밸런싱 회로를 포함하며, 추가된 밸런싱 신호는 수신기 전극에서 다수의 센서 노드에 적어도 부분적으로 응답하는, 시스템.
예 16: 예 15에 있어서, 배열에 의해 나타나는 형상은 비-직사각형 형상인, 시스템.
예 17: 예 16에 있어서,비-직사각형 형상은 사다리꼴, 테이퍼형, 다각형, 또는 타원형 중 하나인, 시스템.
본 개시내용이 소정의 예시된 예와 관련하여 본 원에서 설명되었지만, 당업자는 본 발명이 그런 식으로 제한되지 않는다는 것을 인지 및 인식할 것이다. 오히려, 예시되고 설명된 예에 대한 많은 추가, 삭제 및 수정이 그의 법적 등가물과 함께 이하에서 청구되는 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다. 또한, 하나의 예로부터의 특징은 본 발명자에 의해 고려되는 바와 같은 본 발명의 범위 내에 여전히 포함되면서 다른 예의 특징과 조합될 수 있다.

Claims (17)

  1. 장치로서,
    센서 어레이의 수신기 전극에 결합되는 커넥터;
    상기 수신기 전극의 연관된 상호 커패시턴스를 나타내는 전압 신호를 생성하기 위해 상기 커넥터와 결합된 커패시턴스-전압 변환기;
    밸런싱된 입력 신호를 생성하기 위해 밸런싱 신호를 상기 수신기 전극의 연관된 입력 신호에 추가하기 위해 상기 커패시턴스-전압 변환기의 입력 경로에 결합된 신호 밸런싱 회로로서, 상기 수신기 전극에 존재하는 다수의 센서 노드를 나타내는 설정에 적어도 부분적으로 응답하는 상기 밸런싱 신호를 생성하는 상기 신호 밸런싱 회로; 및
    상기 생성된 전압 신호를 나타내는 디지털 값을 생성하기 위해 상기 커패시턴스-전압 변환기와 결합된 아날로그-디지털 변환기를 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸런싱 신호는 상기 연관된 입력 신호와 동위상인, 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 밸런싱 신호는 상기 연관된 입력 신호와 이위상인, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 신호 밸런싱 회로는:
    상기 연관된 입력 신호에 추가하기 위해 상기 밸런싱 신호를 생성하기 위해 상기 커패시턴스-전압 변환기의 상기 입력 경로에서 전하 전송을 제공하도록 결합된 전하 주입 회로를 포함하는, 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전하 주입 회로는:
    상기 커패시턴스-전압 변환기의 상기 입력 경로에서의 상기 전하 전송을 위한 전하를 주입하도록 결합된 커패시터 및 전압 드라이버를 포함하는, 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전압 드라이버는 상기 커패시터의 제1 플레이트에 전압을 인가하도록 결합되고;
    상기 커패시터의 제2 플레이트는 상기 커패시터의 상기 제1 플레이트에 인가된 상기 전압에 적어도 부분적으로 응답하는 상기 커패시턴스-전압 변환기의 상기 입력 경로에서의 상기 전하 전송의 전하를 주입하도록 결합된, 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 전하 전송의 전하는 상기 연관된 입력 신호와 동위상인, 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 전하 전송의 전하는 상기 연관된 입력 신호와 이위상인, 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 입력 경로는:
    상기 밸런싱된 입력 신호를 증폭하도록 결합된 전류 증폭기; 및
    구성요소 입력 신호 및 인접 구성요소 입력 신호에 적어도 부분적으로 응답하는 차동 신호를 생성하기 위한 합산 블록을 포함하고, 상기 구성요소 입력 신호는 상기 증폭된 밸런싱된 입력 신호를 포함하고,
    상기 커패시턴스-전압 변환기는 상기 차동 신호에 적어도 부분적으로 응답하는 상기 전압 신호를 생성하는, 장치.
  10. 방법으로서,
    센서 어레이의 수신기 전극을 통해 연관된 입력 신호를 수신하는 단계를 포함하며, 연관된 입력 신호는 상기 수신기 전극의 연관된 상호 커패시턴스를 나타내며;
    상기 수신기 전극에 존재하는 다수의 센서 노드에 적어도 부분적으로 응답하는 밸런싱된 입력 신호를 생성하기 위해 연관된 입력 신호와 함께 밸런싱 신호를 추가하는 단계;
    상기 밸런싱 신호와 함께 추가된 상기 연관된 입력 신호를 포함하는 밸런싱된 입력 신호에 적어도 부분적으로 응답하는 상기 수신기 전극의 상기 연관된 상호 커패시턴스를 나타내는 전압 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 전압 신호를 나타내는 디지털 값을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연관된 입력 신호에 상기 밸런싱 신호를 추가하기 위해 상기 연관된 입력 신호에 또는 그로부터 전하 전송을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 전압 신호를 나타내는 상기 생성된 디지털 값에 적어도 부분적으로 응답하는 상기 수신기 전극의 상기 연관된 상호 커패시턴스를 나타내는 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 연관된 입력 신호와 동위상인 상기 밸런싱 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 연관된 입력 신호와 이위상인 상기 밸런싱 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 시스템으로서,
    디스플레이;
    수신기 및 송신기 전극의 배열로서, 상기 수신기 및 송신기 전극은 센서 어레이의 용량성 센서 노드로서 배열된 수신기 및 송신기 전극의 배열;
    상기 수신기 및 송신기 전극의 교차점에 형성된 센서 노드의 상호 커패시턴스를 결정하기 위해 수신기 전극 및 송신기 전극에 결합된 측정 회로; 및
    연관된 입력 신호에 밸런싱 신호를 추가하기 위해 상기 측정 회로의 입력 경로에 결합된 적어도 하나의 신호 밸런싱 회로로서, 상기 추가된 밸런싱 신호는 상기 수신기 전극에서 다수의 센서 노드에 적어도 부분적으로 응답하는 신호 밸런싱 회로를 포함하는, 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 배열에 의해 나타나는 형상은 비-직사각형 형상인, 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 비-직사각형 형상은 사다리꼴, 테이퍼형, 다각형, 또는 타원형 중 하나인, 시스템.
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