KR102265245B1 - 디스플레이 보호 기술들 - Google Patents

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Abstract

본원에서 설명된 실시형태들은 터치 센서에서의 센서 전극과 디스플레이 스크린에서의 디스플레이 전극 사이의 결합 커패시턴스의 영향을 완화시킨다. 터치 센서 및 디스플레이 스크린을 포함하는 입력 디바이스는, 용량성 센싱을 수행할 때에 디스플레이 전극들 상에서 보호 신호를 송신할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 보호 신호는 입력 디바이스와 입력 객체 사이의 상호작용을 검출하기 위하여 센서 전극 상에서 드라이브된 변조된 신호와 유사한 특성들 (예를 들어, 유사한 진폭 및/또는 위상) 을 가질 수도 있다. 변조된 신호와 유사한 보호 신호를 디스플레이 전극들 상으로 드라이브함으로써, 센서 전극과 디스플레이 전극 사이의 전압 차이는 동일하게 유지된다. 따라서, 센서 전극과 디스플레이 전극 사이의 결합 커패시턴스는 사용자 상호작용을 검출하기 위하여 이용되는 커패시턴스 측정에 영향을 주지 않는다.

Description

디스플레이 보호 기술들{DISPLAY GUARDING TECHNIQUES}
본 발명의 실시형태들은 일반적으로 용량성 센싱 (capacitive sensing) 을 수행할 때 기생 커패시턴스 (parasitic capacitance) 를 관리하는 것에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 기생 커패시턴스를 관리하기 위한 디스플레이 전극들 상에서 보호 신호를 송신하는 것에 관한 것이다.
근접 센서 (proximity sensor) 디바이스들 (또한 통상적으로 터치패드 (touchpad) 들 또는 터치 센서 디바이스들이라고 칭해짐) 을 포함하는 입력 디바이스들은 다양한 전자 시스템들에서 널리 이용된다. 근접 센서 디바이스는 전형적으로 표면에 의해 종종 구별되는 센싱 영역을 포함하고, 이 센싱 영역에서는, 근접 센서 디바이스가 하나 이상의 입력 객체들의 존재, 로케이션 및/또는 모션을 결정한다. 근접 센서 디바이스들은 전자 시스템을 위한 인터페이스들을 제공하기 위하여 이용될 수도 있다. 예를 들어, 근접 센서 디바이스들은 (노트북 또는 데스크톱 컴퓨터들에 통합되거나 이에 부수적인 불투명한 터치패드들과 같은) 더 큰 컴퓨팅 시스템들을 위한 입력 디바이스들로서 종종 이용된다. 근접 센서 디바이스들은 또한 (셀룰러 전화들 내에 통합된 터치 스크린들과 같은) 더 작은 컴퓨팅 시스템들에서 종종 이용된다.
본원에서 설명된 하나의 실시형태는, 입력 디바이스의 센싱 영역을 확립하는 복수의 센서 전극들, 및 디스플레이 업데이팅 동안, 디스플레이 디바이스의 픽셀과 연관된 전압을 설정하도록 구성된 적어도 하나의 디스플레이 전극을 포함하는 입력 디바이스이다. 입력 디바이스는, 복수의 센서 전극들 및 적어도 하나의 디스플레이 전극에 결합되어, 변조된 신호를 복수의 센서 전극들 중의 제 1 센서 전극 상으로 변조된 신호를 드라이브하여 제 1 기간 동안에 입력 객체와 제 1 센서 전극 사이의 용량성 결합에 있어서의 변화를 획득하고, 제 1 기간 동안에 제 1 센서 전극과 적어도 하나의 디스플레이 전극 사이의 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위하여 적어도 하나의 디스플레이 전극을 보호 모드에서 동작시키는 프로세싱 시스템을 더 포함한다.
본원에서 설명된 또 다른 실시형태는, 용량성 센싱을 수행할 때, 디스플레이 전극과 연관된 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위한 방법이다. 방법은 제 1 기간 동안에 입력 객체와 제 1 센서 전극 사이의 용량성 결합에 있어서의 변화를 검출하기 위하여 복수의 센서 전극들 중의 제 1 센서 전극 상으로 변조된 신호를 드라이브하는 단계를 포함한다. 방법은 또한, 제 1 기간 동안에 제 1 센서 전극과 디스플레이 전극 사이의 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위하여 디스플레이 전극을 보호 모드에서 동작시키는 단계를 포함한다.
본원에서 설명된 또 다른 실시형태는 입력 디바이스를 위한 프로세싱 시스템이다. 프로세싱 시스템은 적어도 하나의 디스플레이 전극에 결합된 디스플레이 드라이버 회로부를 포함하는 디스플레이 드라이버 모듈을 포함하고, 디스플레이 드라이버 모듈은, 디스플레이 디바이스의 픽셀과 연관된 전압을 설정하기 위하여 적어도 하나의 디스플레이 전극을 드라이브하고, 그리고, 제 1 시간 기간 동안에 복수의 센서 전극들 중의 제 1 센서 전극과 적어도 하나의 디스플레이 전극 사이의 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위하여 적어도 하나의 디스플레이 전극을 보호 모드에서 동작시키도록 구성된다. 제 1 시간 기간 동안, 제 1 센서 전극은 제 1 센서 전극과 입력 객체 사이의 커패시턴스에 있어서의 변화를 검출하기 위하여 변조된 신호로 드라이브된다.
본원에서 설명된 또 다른 실시형태는 입력 디바이스를 위한 프로세싱 시스템이다. 프로세싱 시스템은 센서 회로부를 포함하는 센서 모듈을 포함하고, 복수의 센서 전극들에 결합된다. 센서 모듈은, 제 1 시간 기간 동안에, 하나의 센서 전극과 입력 객체 사이의 용량성 결합에 있어서의 변화를 검출하기 위하여 복수의 센서 전극들 중의 하나를 변조된 신호로 드라이브하도록 구성된다. 센서 모듈은, 제 1 시간 기간 동안에 하나의 센서 전극과 적어도 하나의 디스플레이 전극 사이의 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위하여 적어도 하나의 디스플레이 전극을 보호 모드에서 동작시키도록 구성되는 디스플레이 드라이버 모듈에 결합되며 이 디스플레이 드라이버 모듈과 동기화된다.
본 발명의 상기 기재된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간단히 요약된 발명의 더욱 특정한 설명은 실시형태들을 참조하여 행해질 수도 있고, 그 일부는 첨부된 도면들에서 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 이 발명의 전형적인 실시형태들만을 예시하고, 그러므로, 발명이 다른 동일하게 효과적인 실시형태들을 인정할 수도 있기 때문에, 그 범위의 제한으로 고려되지 않아야 한다는 것에 주목해야 한다.
도 1a 는 본원에서 설명된 실시형태에 따라, 예시적인 디스플레이 디바이스로 통합된 입력 디바이스의 개략적인 블록도이다.
도 1b 내지 도 1g 는 본원에서 설명된 실시형태들에 따라, 입력 디바이스들에서의 다양한 커패시턴스들을 예시한다.
도 2a 내지 도 2f 는 본원에서 설명된 실시형태들에 따라, 커패시턴스를 측정하기 위한 회로 모델들을 예시한다.
도 3a 및 도 3b 는 본원에서 설명된 실시형태들에 따라, 용량성 센싱 동안에 디스플레이 전극들을 보호하기 위한 디스플레이 시스템의 개략적인 블록도들이다.
도 4a 및 도 4b 는 본원에서 설명된 실시형태들에 따라, 디스플레이 시스템에서 게이트 전극들을 보호하기 위한 통합된 터치 및 디스플레이 제어기를 예시한다.
도 5 는 본원에서 설명된 실시형태에 따라, 디스플레이 전극들이 용량성 센싱을 수행하기 위해 이용되는 디스플레이 시스템의 개략적인 블록도이다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 동일한 참조 번호들은 가능한 경우에, 도면들에서 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 이용되었다. 하나의 실시형태에서 개시된 엘리먼트들은 특정 특정한 기재 없이 다른 실시형태들에 대해 유익하게 사용될 수도 있는 것으로 구상된다. 여기에서 참조된 도면들은 구체적으로 언급되지 않으면 일정한 비율로 그려진 것으로 이해되지 않아야 한다. 또한, 도면들은 종종 간략화되고, 세부사항들 또는 컴포넌트들은 제시 및 설명의 명확함을 위하여 생략된다. 도면들 및 논의는 이하에서 논의되는 원리들을 설명하도록 작용하고, 여기서, 유사한 지정들은 유사한 엘리먼트들을 나타낸다.
다음의 상세한 설명은 본질적으로 예시적인 것에 불과하고, 발명 또는 발명의 응용 및 이용들을 제한하도록 의도된 것은 아니다. 또한, 선행하는 기술 분야, 배경, 간단한 개요 또는 다음의 상세한 설명에서 제시된 임의의 표현되거나 암시된 이론에 의해 경계가 정해지도록 하기 위한 의도는 전혀 없다.
본 기술의 다양한 실시형태들은 유용성을 개선시키기 위한 입력 디바이스들 및 방법들을 제공한다.
입력 디바이스는 입력 디바이스와 입력 객체 (예를 들어, 스타일러스 (stylus) 또는 사용자의 손가락) 사이의 상호작용을 검출하기 위한 센싱 엘리먼트들로서 이용되는 센서 전극들을 포함할 수도 있다. 그렇게 하기 위하여, 입력 디바이스는 용량성 센싱 신호를 센서 전극들 상으로 드라이브할 수도 있다. 용량성 센싱 신호를 드라이브하는 것과 연관된 커패시턴스들을 측정하는 것에 기초하여, 입력 디바이스는 입력 디바이스와의 사용자 상호작용의 로케이션을 결정한다. 하나의 실시형태에서, 전극들은 입력 디바이스에서 다른 전극들과 근접하게 위치될 수도 있다. 예를 들어, 입력 디바이스는 이미지를 사용자에게 출력하기 위한 디스플레이 스크린을 포함할 수도 있다. 센서 전극들은 디스플레이 스크린의 상부에 장착될 수도 있거나, 스크린 내의 층 또는 층들 내로 통합될 수도 있다. 이미지를 업데이트하기 위하여 디스플레이 스크린에 의해 이용된 다양한 디스플레이 전극들 (예를 들어, 소스 전극들, 게이트 전극들, 공통 전극들, 등) 은 용량성으로 (capacitively) 센서 전극에 결합할 수도 있다. 이 결합 커패시턴스는 입력 디바이스로 하여금, 용량성 센싱 신호를 전극 상으로 드라이브할 때에 입력 객체와 연관되지 않은 커패시턴스를 측정하게 할 수도 있다. 이 여분의 커패시턴스는 시스템 동적 범위를 소비할 수 있고, 입력 객체로 인한 커패시턴스에 있어서의 변화들에 대한 감도를 제한할 수 있다. 이 희망되지 않은 여분의 커패시턴스는 이미지 컨텐츠 또는 센서 온도와 같은 환경적 요인들로 인해 또한 변화할 수 있어서, 시스템 배경 커패시턴스에서의 변화들은 입력 객체로부터의 변화들로서 잘못 해석될 수 있고 잘못된 프로세싱 결과들로 귀착될 수 있다.
용량성 측정을 행하기 위하여 현재 이용되고 있지 않은 센서 전극들 상에서 뿐만 아니라 디스플레이 전극들 상에서 보호 신호를 송신하는 것은, 파워 소비를 감소시키거나 정착 시간 (settling time) 을 개선시킬 수도 있을 뿐만 아니라, 센서 전극과 연관된 커패시턴스를 측정할 때에 이 결합 커패시턴스의 영향을 완화시킬 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 보호 신호 (또는 가드 (guard) 신호) 는 용량성 센싱 신호 (변조된 신호 또는 송신기 신호) 와 유사한 특성들 (예를 들어, 유사한 진폭, 주파수, 또는 위상) 을 가질 수도 있다. 용량성 센싱 신호와 유사한 보호 신호를 디스플레이 전극들 상으로 드라이브함으로써, 센서 전극과 디스플레이 전극들 사이의 전압 차이는 동일하게 유지된다. 따라서, 전극들 사이의 결합 커패시턴스는 용량성 센싱 동안에 얻어진 커패시턴스 측정에 영향을 주지 않는다. 하나의 실시형태에서, 보호 신호는 용량성 센싱 신호 (송신기 신호 또는 변조 신호) 의 진폭보다 더 큰 진폭을 가진다. 또 다른 실시형태에서, 보호 신호는 용량성 센싱 신호 (송신기 신호 또는 변조된 신호) 의 진폭보다 더 작은 진폭을 가진다.
도 1a 는 본 기술의 실시형태들에 따라, 예시적인 디스플레이 디바이스 (160) 내로 통합된 입력 디바이스 (100) 의 개략적인 블록도이다. 본 개시물의 예시된 실시형태들은 디스플레이 디바이스와 통합된 것으로 도시되어 있지만, 발명은 디스플레이 디바이스들과 통합되지 않는 입력 디바이스들에서 실시될 수도 있는 것으로 구상된다. 입력 디바이스 (100) 는 입력을 전자 시스템 (150) 에 제공하도록 구성될 수도 있다. 이 문서에서 이용된 바와 같이, 용어 "전자 시스템" (또는 "전자 디바이스") 은 정보를 전자적으로 프로세싱할 수 있는 임의의 시스템을 폭넓게 지칭한다. 전자 시스템들의 일부의 비-제한적인 예들은 데스크톱 컴퓨터들, 랩톱 컴퓨터들, 넷북 컴퓨터들, 태블릿들, 웹 브라우저들, 전자책 (e-book) 리더들, 및 개인 정보 단말 (personal digital assistant; PDA) 들과 같은, 모든 사이즈들 및 형상들의 개인용 컴퓨터들을 포함한다. 추가적인 예의 전자 시스템들은 입력 디바이스 (100) 및 별도의 조이스틱 (joystick) 들 또는 키 스위치들을 포함하는 물리적 키보드들과 같은 복합 입력 디바이스들을 포함한다. 추가의 예의 전자 시스템들은 데이터 입력 디바이스들 (원격 제어부들 및 마우스들을 포함함) 및 데이터 출력 디바이스들 (디스플레이 스크린들 및 프린터들을 포함함) 과 같은 주변기기들을 포함한다. 다른 예들은 원격 단말들, 키오스크 (kiosk) 들, 및 비디오 게임 머신들 (예를 들어, 비디오 게임 콘솔들, 휴대용 게이밍 디바이스들, 등) 을 포함한다. 다른 예들은 통신 디바이스들 (스마트 폰들과 같은 셀룰러 전화들을 포함함) 및 미디어 디바이스들 (텔레비전들, 셋톱 박스들, 음악 플레이어들, 디지털 사진 프레임들, 및 디지털 카메라들과 같은 레코더들, 편집기들, 및 플레이어들을 포함함) 을 포함한다. 추가적으로, 전자 시스템은 입력 디바이스에 대한 호스트 (host) 또는 슬레이브 (slave) 일 수 있다.
입력 디바이스 (100) 는 전자 시스템의 물리적 부분으로서 구현될 수 있거나, 전자 시스템으로부터 물리적으로 분리되어 있을 수 있다. 적절한 바와 같이, 입력 디바이스 (100) 는 다음 중의 하나 이상을 이용하여 전자 시스템의 일부들과 통신할 수도 있다: 버스들, 네트워크들, 및 다른 유선 또는 무선 상호접속들. 예들은 I2C, SPI, PS/2, 범용 직렬 버스 (Universal Serial Bus; USB), 블루투스, RF, 및 IRDA 를 포함한다.
도 1a 에서, 입력 디바이스 (100) 는 센싱 영역 (170) 에서 하나 이상의 입력 객체들 (140) 에 의해 제공된 입력을 센싱하도록 구성된 근접 센서 디바이스 (또는 "터치패드" 또는 "터치 센서 디바이스" 라고 종종 지칭됨) 로서 도시되어 있다. 일 예의 입력 객체들은 도 1a 에 도시된 바와 같이, 손가락들 및 스타일러스들을 포함한다.
센싱 영역 (170) 은 입력 디바이스 (100) 가 사용자 입력 (예를 들어, 하나 이상의 입력 객체들 (140) 에 의해 제공된 사용자 입력) 을 검출할 수 있는 입력 디바이스 (100) 의 상부, 주위, 내부 및/또는 근처의 임의의 공간을 망라한다. 특정한 센싱 영역들의 사이즈들, 형상들, 및 로케이션들은 실시형태마다 널리 변동될 수도 있다. 일부의 실시형태들에서, 신호-대-잡음 비율 (signal-to-noise ratio) 들이 정확한 객체 검출을 충분히 방지할 때까지, 센싱 영역 (170) 은 입력 디바이스 (100) 의 표면으로부터 하나 이상의 방향들에서 공간으로 연장된다. 다양한 실시형태들에서, 이 센싱 영역 (170) 이 특정한 방향으로 연장되는 거리는 밀리미터, 밀리미터들, 센티미터들 또는 그 이상보다 대략 더 작을 수도 있고, 이용된 센싱 기술의 타입 및 희망하는 정확도로 상당히 변동될 수도 있다. 따라서, 일부의 실시형태들은 입력 디바이스 (100) 의 임의의 표면들과의 접촉 없음, 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면 (예를 들어, 터치 표면) 과의 접촉, 일부의 양의 가해진 힘 또는 압력과 결합된 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면과의 접촉, 및/또는 그 조합을 포함하는 입력을 센싱한다. 다양한 실시형태들에서, 입력 표면들은 센서 전극들이 그 내부에 존재하는 케이스들의 표면들, 센서 전극들 또는 임의의 케이스들 상부에 도포된 페이스 시트 (face sheet) 들, 등에 의해 제공될 수도 있다. 일부의 실시형태들에서, 센싱 영역 (170) 은 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면 상으로 투영될 때에 직사각형 형상을 가진다.
입력 디바이스 (100) 는 센싱 영역 (170) 에서 사용자 입력을 검출하기 위하여 센서 컴포넌트들 및 센싱 기술들의 임의의 조합을 사용할 수도 있다. 입력 디바이스 (100) 는 사용자 입력을 검출하기 위한 복수의 센싱 (120) 을 포함한다. 입력 디바이스 (100) 는 센서 전극들 (또한 참조 번호 120 을 이용하여 지칭됨) 을 형성하기 위하여 조합되는 하나 이상의 센싱 엘리먼트들 (120) 을 포함할 수도 있다. 몇몇 비-제한적인 예들로서, 입력 디바이스 (100) 는 용량성, 탄성, 저항성, 유도성, 자기 음향, 초음파, 및/또는 광학 기술들을 이용할 수도 있다.
일부의 구현들은 1 차원, 2 차원, 3 차원, 또는 더 높은 차원의 공간들에 걸쳐 있는 이미지들을 제공하도록 구성된다. 일부의 구현들은 특정한 축들 또는 평면들을 따라 입력의 투영들을 제공하도록 구성된다.
입력 디바이스 (100) 의 일부의 저항성 구현들에서는, 플렉시블 (flexible) 및 전도성의 제 1 층이 전도성의 제 2 층으로부터 하나 이상의 스페이서 엘리먼트들에 의해 분리된다. 동작 동안, 하나 이상의 전압 구배 (gradient) 들이 층들에 걸쳐 생성된다. 플렉시블 제 1 층을 누르는 것은 층들 사이의 전기적 접촉을 생성할 정도로 그것을 충분히 편향시킬 수도 있어서, 층들 사이의 접촉의 포인트 (들) 를 반영하는 전압 출력들로 귀착된다. 이 전압 출력들은 위치 정보를 결정하기 위해 이용될 수도 있다.
입력 디바이스 (100) 의 일부의 유도성 구현들에서는, 하나 이상의 센싱 엘리먼트들 (120) 이 공진 코일 또는 한 쌍의 코일들에 의해 유도된 루프 전류들을 픽업 (pickup) 한다. 다음으로, 전류들의 크기, 위상, 및 주파수의 일부의 조합은 위치 정보를 결정하기 위해 이용될 수도 있다.
입력 디바이스 (100) 의 일부의 용량성 구현들에서는, 전압 또는 전류가 전기장을 생성하기 위하여 인가된다. 인접한 입력 객체들은 전기장에서 변화들을 야기시키고, 전압, 전류, 등에서의 변화들로서 검출될 수도 있는 용량성 결합에 있어서의 검출가능한 변화들을 생성한다.
일부의 용량성 구현들은 전기장들을 생성하기 위하여 용량성 센싱 엘리먼트들 (120) 의 어레이들 또는 다른 규칙적인 또는 불규칙적인 패턴들을 사용한다. 일부의 용량성 구현들에서, 별도의 센싱 엘리먼트들 (120) 은 더 큰 센서 전극들을 형성하기 위하여 저항에 있어서 함께 단락될 수도 있다. 일부의 용량성 구현들은 저항이 균일할 수도 있는 저항 시트 (resistive sheet) 들을 사용한다.
위에서 논의된 바와 같이, 일부의 용량성 구현들은 센서 전극들 (120) 과 입력 객체 사이의 용량성 결합에 있어서의 변화들에 기초한 "셀프 커패시턴스 (self capacitance)" (또는 "절대 커패시턴스 (absolute capacitance)") 센싱 방법들을 사용한다. 하나의 실시형태에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 알려진 진폭을 갖는 전압을 센서 전극 (120) 상으로 드라이브하고, 센서 전극을 드라이브된 전압까지 충전시키기 위해 요구되는 전하의 양을 측정하도록 구성된다. 다른 실시형태들에서는, 프로세싱 시스템 (110) 이 알려진 전류를 드라이브하고 결과적인 전압을 측정하도록 구성된다. 다양한 실시형태들에서, 센서 전극들 (120) 근처의 입력 객체는 센서 전극들 (120) 근처의 전기장을 변경시키고, 따라서, 측정된 용량성 결합을 변화시킨다. 하나의 구현에서, 절대 커패시턴스 센싱 방법은 변조된 신호를 이용하여 기준 전압 (예를 들어, 시스템 접지) 에 대하여 센서 전극들 (120) 을 변조시킴으로써, 그리고, 센서 전극들 (120) 과 입력 객체들 (140) 사이의 용량성 결합을 검출함으로써 동작한다.
추가적으로, 위에서 논의된 바와 같이, 일부의 용량성 구현들은 센싱 전극들 사이의 용량성 결합에 있어서의 변화들에 기초한 "상호 커패시턴스 (mutual capacitance)" (또는 "트랜스커패시턴스 (transcapacitance)") 센싱 방법들을 사용한다. 다양한 실시형태들에서, 센싱 전극들 근처의 입력 객체 (140) 는 센싱 전극들 사이의 전기장을 변경시키고, 따라서, 측정된 용량성 결합을 변화시킨다. 하나의 구현에서, 트랜스 용량성 (transcapacitive) 센싱 방법은 이하에서 더욱 설명되는 바와 같이, 하나 이상의 송신기 센싱 전극들 (또한 "송신기 전극들") 과 하나 이상의 수신기 센싱 전극들 (또한 "수신기 전극들") 사이의 용량성 결합을 검출함으로써 동작한다. 송신기 센싱 전극들은 송신기 신호들을 송신하기 위하여 기준 전압 (예를 들어, 시스템 접지) 과 관련하여 변조될 수도 있다. 수신기 센싱 전극들은 결과적인 신호들의 수신을 용이하게 하기 위하여 기준 전압과 관련하여 실질적으로 일정하게 유지될 수도 있다. 결과적인 신호는 하나 이상의 송신기 신호들, 및/또는 환경적 간섭의 하나 이상의 소스들 (예를 들어, 다른 전자기 신호들) 에 대응하는 영향 (들) 을 포함할 수도 있다. 센싱 전극들은 전용 송신기 전극들 또는 수신기 전극들일 수도 있거나, 송신 및 수신의 둘 모두를 행하도록 구성될 수도 있다.
도 1a 에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 디바이스 (100) 의 일부로서 도시되어 있다. 프로세싱 시스템 (110) 은 센싱 영역 (170) 에서 입력을 검출하기 위하여 입력 디바이스 (100) 의 하드웨어를 동작시키도록 구성된다. 프로세싱 시스템 (110) 은 하나 이상의 집적 회로 (IC) 들 및/또는 다른 회로부 컴포넌트들의 일부들 또는 전부를 포함한다. (예를 들어, 상호 커패시턴스 센서 디바이스의 프로세싱 시스템은 송신기 센서 전극들로 신호들을 송신하도록 구성된 송신기 회로부, 및/또는 수신기 센서 전극들로 신호들을 수신하도록 구성된 수신기 회로부를 포함할 수도 있다.) 일부의 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 펌웨어 코드, 소프트웨어 코드, 및/또는 등과 같은 전자적-판독가능한 명령들을 또한 포함한다. 일부의 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 을 포함하는 컴포넌트들은 예컨대, 입력 디바이스 (100) 의 센싱 엘리먼트 (들) (1120) 근처에서 함께 위치된다. 다른 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 의 컴포넌트들은 입력 디바이스 (100) 의 센싱 엘리먼트 (들) (120) 에 근접한 하나 이상의 컴포넌트들, 및 다른 곳의 하나 이상의 컴포넌트들과 물리적으로 분리되어 있다. 예를 들어, 입력 디바이스 (100) 는 데스크톱 컴퓨터에 결합된 주변기기일 수도 있고, 프로세싱 시스템 (110) 은 데스크톱 컴퓨터의 중앙 프로세싱 유닛 및 중앙 프로세싱 유닛으로부터 분리된 하나 이상의 IC 들 (아마도 연관된 펌웨어를 가짐) 상에서 실행하도록 구성된 소프트웨어를 포함할 수도 있다. 또 다른 예로서, 입력 디바이스 (100) 는 전화 내에 물리적으로 통합될 수도 있고, 프로세싱 시스템 (110) 은 전화의 메인 프로세서의 일부인 회로들 및 펌웨어를 포함할 수도 있다. 일부의 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 디바이스 (100) 를 구현하는 것에 전용으로 이용된다. 다른 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 디스플레이 스크린들을 동작시키는 것, 촉각 액추에이터 (haptic actuator) 들을 드라이브하는 것, 등과 같은 다른 기능들을 또한 수행한다.
프로세싱 시스템 (110) 은 프로세싱 시스템 (110) 의 상이한 기능들을 처리하는 모듈들의 세트로서 구현될 수도 있다. 각각의 모듈은 프로세싱 시스템 (110) 의 일부인 회로부, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 그 조합을 포함할 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 모듈들의 상이한 조합들이 이용될 수도 있다. 일 예의 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 보고하기 위한 보고 모듈들을 포함한다. 추가의 예의 모듈들은 입력을 검출하기 위하여 센싱 엘리먼트들 (120) 을 동작시키도록 구성된 센서 동작 모듈들, 모드 변화 제스추어 (mode changing gesture) 들과 같은 제스추어들을 식별하도록 구성된 식별 모듈들, 및 동작 모드들을 변화시키기 위한 모드 변화 모듈들을 포함한다. 프로세싱 시스템 (110) 은 하나 이상의 제어기들을 또한 포함할 수도 있다.
일부의 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 하나 이상의 작업들을 야기시킴으로써 센싱 영역 (170) 에서 직접 사용자 입력 (또는 사용자 입력의 결여) 에 응답한다. 일 예의 작동들은 커서 이동, 선택, 메뉴 내비게이션 (menu navigation), 및 다른 기능들과 같은 GUI 작동들 뿐만 아니라, 동작 모드들을 변화시키는 것을 포함한다. 일부의 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 (또는 입력의 결여) 에 대한 정보를 전자 시스템의 일부의 부분에 (예를 들어, 이러한 별도의 중앙 프로세싱 시스템이 존재할 경우, 프로세싱 시스템 (110) 으로부터 분리되어 있는 전자 시스템의 중앙 프로세싱 시스템에) 제공한다. 일부의 실시형태들에서, 전자 시스템의 일부의 부분은 사용자 입력에 작동하기 위하여, 예컨대, 모드 변화 작동들 및 GUI 작동들을 포함하는 완전한 범위의 작동들을 용이하게 하기 위하여, 프로세싱 시스템 (110) 으로부터 수신된 정보를 프로세싱한다.
예를 들어, 일부의 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 센싱 영역 (170) 에서 입력 (또는 입력의 결여) 을 표시하는 전기 신호들을 생성하기 위하여 입력 디바이스 (100) 의 센싱 엘리먼트 (들) (120) 을 동작시킨다. 프로세싱 시스템 (110) 은 전자 시스템에 제공되는 정보를 생성함에 있어서 전기 신호들에 대한 임의의 적절한 양의 프로세싱을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 프로세싱 시스템 (110) 은 센싱 엘리먼트들 (120) 로부터 얻어진 아날로그 전기 신호들을 디지털화할 수도 있다. 또 다른 예로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 필터링 또는 다른 신호 조절을 수행할 수도 있다. 또 다른 예로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 정보가 전기 신호들과 기저선 (baseline) 사이의 차이를 반영하도록, 기저선을 감산하거나 또는 이와 다르게 기저선을 평가할 수도 있다. 또 다른 예들로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 위치 정보를 결정하고, 입력들을 커맨드들로서 인식하고, 필적을 인식하는, 등등을 행할 수도 있다.
본원에서 이용된 바와 같은 "위치 정보" 는 절대 위치, 상대 위치, 속도, 가속도, 및 다른 타입들의 공간 정보를 폭넓게 망라한다. 예시적인 "제로 차원 (zero-dimensional)" 위치 정보는 가까운/먼 (near/far) 또는 접촉/접촉 없음 (contact/no contact) 정보를 포함한다. 예시적인 "1 차원 (one-dimensional)" 위치 정보는 축을 따른 위치들을 포함한다. 예시적인 "2 차원 (two-dimensional)" 위치 정보는 평면에서의 모션 (motion) 들을 포함한다. 예시적인 "3 차원 (three-dimensional)" 위치 정보는 공간에서의 순간적인 또는 평균적인 속도들을 포함한다. 추가의 예들은 공간적 정보의 다른 표현들을 포함한다. 예를 들어, 시간에 걸쳐 위치, 모션, 또는 순간적인 속도를 추적하는 이력 데이터를 포함하는 하나 이상의 타입들의 위치 정보에 관한 이력 데이터가 또한 결정 및/또는 저장될 수도 있다.
일부의 실시형태들에서, 입력 디바이스 (100) 는 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 또는 일부의 다른 프로세싱 시스템에 의해 동작되는 추가적인 입력 컴포넌트들로 구현된다. 이 추가적인 입력 컴포넌트들은 센싱 영역 (170) 에서의 입력에 대한 중복적인 기능성, 또는 일부의 다른 기능성을 제공할 수도 있다. 도 1a 는 입력 디바이스 (100) 를 이용하여 항목들의 선택을 용이하게 하기 위해 이용될 수 있는 센싱 영역 (170) 근처의 버튼들 (130) 을 도시한다. 다른 타입들의 추가적인 입력 컴포넌트들은 슬라이더 (slider) 들, 볼 (ball) 들, 휠 (wheel) 들, 스위치들, 등을 포함한다. 반대로, 일부의 실시형태들에서는, 입력 디바이스 (100) 가 다른 입력 컴포넌트들 없이 구현될 수도 있다.
일부의 실시형태들에서, 입력 디바이스 (100) 는 터치 스크린 인터페이스를 포함하고, 센싱 영역 (170) 은 디스플레이 디바이스 (160) 의 디스플레이 스크린의 활성 구역의 적어도 일부와 중첩한다. 예를 들어, 입력 디바이스 (100) 는 디스플레이 스크린을 덮는 실질적으로 투명한 센싱 엘리먼트들 (120) 을 포함할 수도 있고, 연관된 전자 시스템을 위한 터치 스크린 인터페이스를 제공할 수도 있다. 디스플레이 스크린은 시각적 인터페이스를 사용자에게 디스플레이할 수 있는 임의의 타입의 동적 디스플레이일 수도 있고, 임의의 타입의 발광 다이오드 (LED), 유기 LED (OLED), 음극선관 (CRT), 액정 디스플레이 (LCD), 플라즈마, 전계발광 (electroluminescence; EL), 또는 다른 디스플레이 기술을 포함할 수도 있다. 입력 디바이스 (100) 및 디스플레이 디바이스 (160) 는 물리적 엘리먼트들을 공유할 수도 있다. 예를 들어, 일부의 실시형태들은 디스플레이 및 센싱을 위하여 동일한 전기적 컴포넌트들 중의 일부를 사용할 수도 있다. 또 다른 예로서, 디스플레이 디바이스 (160) 는 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 동작될 수도 있다.
본 기술의 많은 실시형태들이 완전히 기능하는 장치의 맥락에서 설명되지만, 본 기술의 메커니즘들은 다양한 형태들로 프로그램 제품 (예를 들어, 소프트웨어) 으로서 분산될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 기술의 메커니즘들은 전자 프로세서들에 의해 판독가능한 정보 유지 매체들 (예를 들어, 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 판독가능한 비-일시적인 컴퓨터-판독가능한 및/또는 레코딩가능한/기록가능한 정보 유지 매체들) 상에서 소프트웨어 프로그램으로서 구현 및 분산될 수도 있다. 추가적으로, 본 기술의 실시형태들은 분산을 수행하기 위하여 이용되는 매체의 특정한 타입에 관계없이 동일하게 적용된다. 비-일시적인, 전기적으로 판독가능한 매체들의 예들은 다양한 디스크들, 메모리 스틱들, 메모리 카드들, 메모리 모듈들, 등을 포함한다. 전자적으로 판독가능한 매체들은 플래시 (flash), 광, 자기, 홀로그램, 또는 임의의 다른 저장 기술에 기초할 수도 있다.
보호 신호들
절대 용량성 센싱 (absolute capacitive sensing) 은 센서 전극으로부터 실질적으로 일정한 전압 (즉, 시스템 접지 또는 임의의 다른 실질적으로 일정한 전압) 까지의 커패시턴스를 측정함으로써 수행될 수도 있다. 도 1b 내지 도 1g 는 용량성 센싱을 수행할 때에 이용될 수도 있는 4 개의 노드들 - A, B, C, 및 GND - 을 포함하는 네트워크를 예시한다. 예를 들어, 도 1b 는 이 4 개의 노드들을 포함하는 네트워크에서 존재할 수도 있는 다양한 커패시턴스들을 예시한다. 도시된 바와 같이, 이 4-노드 네트워크에서 예시된 6 개의 커패시턴스들이 있다. 노드 A 는 (변조된 신호에 의해 드라이브될 때) 도 1b 에서 센서 전극이라고 본원에서 지칭되지만, 노드들 A, B 또는 C 중의 임의의 하나는 센서 전극으로서 이용될 수도 있다. 도 1b 에서, 센서 전극 (노드 A) 은 CA 와 병렬로 GND 까지의 커패시턴스 CF 를 가진다. 커패시턴스 CF 는 입력 객체의 센서 전극으로의 근접성에 기초하여 변화한다. 따라서, CF 를 측정함으로써, 근접한 입력 객체의 위치가 결정될 수도 있다. 이 설명 전반에 걸쳐, 노드 A 및 센서 전극은 상호 교환가능하게 이용될 수도 있다.
하나의 실시형태에서, 센서 전극으로부터 근접한 입력 객체로의 변화된 커패시턴스는 변조된 신호 (V(t) 로서 예시됨) 를 센서 전극 상에 드라이브함으로써, 그리고 다음으로, 센서 전극으로 수신된 결과적인 신호들을 측정함으로써 측정된다. 하나의 실시형태에서, 결과적인 신호들은 결과적인 전류 i(t) 에 대응한다. 결과적인 신호들을 측정함으로써, 입력 객체의 위치가 결정될 수도 있다. 그러나, 도 1b 에서 도시된 커패시턴스들 CA, CAB, CCA, CB, CBC, 및/또는 CC 은 몇몇 해로운 영향들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 센서 전극의 접지로의 총 커패시턴스가 증가되어, 센서 전극의 정착 시간을 증가시키고, 결과적인 신호에서의 커패시턴스들의 크기들이 또한 증가되고, 이것은 센싱 회로의 요구된 동적 범위를 증가시킨다. 다양한 실시형태들에서, 커패시턴스들 중의 일부는 (프로세스 온도, 인가된 DC 전압, 등으로 인해) 가변적일 수도 있어서, 변동을 보상하는 것을 어렵게 할 수도 있다. 많은 실시형태들에서, 다른 커패시턴스들을 감소시키거나 제거하는 것은 입력 디바이스의 성능을 개선시킬 것이고, 입력 객체와 센서 전극 사이의 커패시턴스에 있어서의 변화가 더욱 용이하게 결정되게 할 수도 있다.
하나의 실시형태에서, 그리고 도 1b 를 더욱 참조하면, 커패시턴스 CF 는 노드 A, 센서 전극을 변조된 신호로 드라이브함으로써, 그리고, 수신된 결과적인 신호를 측정함으로써 결정될 수도 있다. 이 드라이브 및 측정 단계 동안, 노드 B (즉, 또 다른 전극) 는 플로팅 (floating) 상태로 될 수도 있어서, 실질적으로 일정한 전압 (예를 들어, 접지 등) 으로 드라이브되거나 보호 신호로 드라이브될 수도 있다. 유사하게, 노드 C 는 플로팅 상태로 될 수도 있어서, 실질적으로 일정한 전압 (접지) 으로 드라이브되거나 보호 신호로 드라이브될 수도 있다. 따라서, 이하의 표 1 에 의해 예시된 바와 같이 측정 동안에 노드들/전극들 B 및 C 에 대한 9 개의 가능한 조합들이 있다.
조합
번호 		설명 노드 B 노드 C
1 보호 없음, 전극들 접지됨 접지됨 접지됨
2 보호 없음, 플로팅 전극들. 플로팅됨 플로팅됨
3 전극들 B 및 C 을 가드 신호로 드라이브함으로써 보호함 보호됨 보호됨
4 전극 B 을 가드 신호로 드라이브하고 전극 C 을 플로팅함 보호됨 플로팅됨
5 전극 B 을 가드 신호로 드라이브하고 전극 C 을 접지함 보호됨 접지됨
6 전극 C 을 접지하고 전극 B 을 플로팅함 플로팅됨 접지됨
7 전극 B 을 접지하면서 전극 C 을 보호함 접지됨 보호됨
8 전극 B 을 플로팅하면서 전극 C 을 보호함 플로팅됨 보호됨
9 전극 B 을 접지하고 전극 C 을 플로팅함 접지됨 플로팅됨
도 1b 내지 도 1g 에 도시되지 않은 기생 저항들의 존재가 단위 시간 당 더 많은 측정들을 허용하고 신호 대 잡음 비율을 증가시킨다는 것을 고려하면, 기생 커패시턴스들의 영향들을 감소시키거나 제거하는 것은 센서 전극 (도 1b 의 노드 A) 의 정착 시간을 개선시킨다. 커패시턴스들 CA, CB, CC, CAB, CBC, 및 CCA 의 일부 또는 전부는 온도, 프로세스, 인가된 전압 또는 다른 조건들을 함수로서 또한 변동될 수도 있다. 이 변동성의 완화는 입력 객체로부터 기인하는 커패시턴스에 있어서의 변화들을 정확하게 검출하기 위하여 중요하다.
도 1b 의 또 다른 실시형태에서, CF 의 측정은 CF 의 측정 동안에 노드들 B 및 C 를 개방 상태로 (전기적으로 노드들 B 및 C 를 플로팅함) 둠으로써 개선될 수도 있다. CA, CB 및 CC 의 값들이 결합 커패시턴스들 CBC 및 CCA 에 비해 작을 (예를 들어, 10 배 더 작음) 경우, 하나의 노드를 보호하고 다른 하나를 플로팅하는 것이 더욱 효과적으로 된다. 그러나, 노드들로부터 접지로의 커패시턴스들의 값들이 결합 커패시턴스들에 비해 클 경우, 노드를 플로팅하는 것은 덜 효과적으로 된다.
도 1c 에 도시된 실시형태에서, 커패시턴스 CF 는 노드 A 를 변조된 신호로 드라이브하고 결과적인 신호를 측정하면서 노드들 B 및 C 을 접지함으로써 결정될 수도 있다. 노드들 B 및 C 이 접지되므로, 커패시턴스들 CAB 및 CCB 은 커패시턴스 CF 및 CA 와 효과적으로 병렬인 반면, CB, CBC 및 CC 는 (점선 박스들에 의해 도시된 바와 같이) 회로로부터 효과적으로 제거된다. 커패시턴스들 CAB 및 CCB 는 CF 에 대해 전형적으로 크고, CAB 및 CCB 와 함께 CF 가 모두 측정되기 때문에, 이것은 수신기 모듈의 요구된 동적 범위를 증가시킨다. 또한, 커패시턴스들 CAB 및 CCB 는 저항성 센서 전극을 따라 분산된 커패시턴스들이므로, 센서 전극의 정착 시간이 또한 증가된다.
대안적으로, 도 1d 에 도시된 바와 같이, 노드들 B 및 C (전극들 B 및 C) 는 2 개의 V(t) 전압 발생기들에 의해 도시된 노드들에서 보호 신호를 드라이브함으로써 둘 모두 "보호" 된다. 보호 신호는 진폭, 형상, 위상 및/또는 주파수 중의 적어도 하나에서 변조된 신호 V(t) 와 동일할 수도 있다. 이러한 실시형태들에서, 노드들 B 및 C 에 접속되는 도 1d 에 도시된 결합 커패시턴스들 CAB, CBC 및 CCA 의 전부를 가로지르는 전압들은 변화하지 않고, 따라서, 이 커패시턴스들은 회로로부터 효과적으로 제거된다. 측정된 커패시턴스는 단일 커패시턴스 CA 와의 CF 의 합이다. 많은 실시형태들에서, CA 는 CF 와 동일한 정도이고, 이와 같이, 수신기 모듈의 동적 범위는 증가될 필요가 없을 수도 있고 및/또는 센서 전극의 정착 시간은 CA 로 인해 약간만 증가되어, 더 높은 변조된 신호 또는 송신기 신호 주파수들이 이용되도록 한다. 보호는 또한, 온도, 전압, 등으로 인해 커패시터들 CAB, CBC 및 CCA 에 있어서의 변화들의 영향들을 제거하는 중요한 2 차적인 장점을 가진다.
일부의 실시형태들에서는, 도 1e 에 예시된 바와 같이, 보호 신호가 노드 B 및 C 중의 하나에 인가되는 반면, 다른 노드 B 또는 C 는 전기적으로 플로팅된다. 이 특정한 실시형태에서, 보호 신호는 V(t) 전압 발생기에 의해 도시된 바와 같이 노드 B 에 인가된다. 커패시턴스 CC 는 CBC 및 CCA 와 비교하여 작은 것으로 가정되고, 따라서, 노드 C 는 노드 B 에 인가된 보호 신호에 의해 효과적으로 드라이브된다. 이것은 회로로부터 CCA 를 효과적으로 제거한다. 또한, 변조된 신호 및 보호 신호가 CBC 및 CCA 의 직렬 조합의 양 단부들에 인가되므로, 커패시터들 CBC 및 CCA 은 또한, 등가 회로로부터 실질적으로 제거될 수도 있다. 따라서, CC 가 CBC 및 CCA 와 비교하여 작을 때, 노드/전극 C 를 플로팅하면서 노드/전극 B 만을 보호하는 것은 노드들/전극들 B 및 C 의 둘 모두를 보호하는 것과 실질적으로 동등할 수도 있다.
도 1f 에 예시된 실시형태에서, 가드 신호는 노드 B 또는 노드 C 상으로 드라이브되는 반면, 노드 B 또는 노드 C 의 다른 하나는 실질적으로 일정한 전압 (즉, 접지됨) 으로 드라이브된다. 노드 B 가 드라이브되므로, 커패시턴스 CB 는 결과적인 신호에 실질적으로 영향을 주지 않고, CBC 의 하나의 단부가 드라이브되고 다른 하나는 접지되므로, CBC 는 결과적인 신호에 실질적으로 영향을 주지 않는다. 또한, 노드 C 는 접지되므로, 커패시턴스 CC 는 결과적인 신호에 실질적으로 영향을 주지 않는다. 또한, CAB 의 두 단부들이 유사한 신호로 드라이브되므로, 그것은 결과적인 신호에 영향을 주지 않는다. 그러나, 노드 C 는 실질적으로 일정한 전압으로 드라이브되므로, 그리고 노드 A는 변조된 신호로 드라이브되므로, 노드 C 와 노드 A 사이의 커패시턴스 (CCA) 는 결과적인 신호에 영향을 줄 수도 있다. 이 실시형태는, 예를 들어, 노드들과 접지 사이의 커패시턴스 값 (예를 들어, CC) 이 제거되는 반면, 결합 커패시턴스 (예를 들어, CCA) 는 그렇지 않다는 점에서 도 1d 및 도 1e 와는 상이하다.
도 1g 는 노드 B 및 노드 C 중의 하나는 접지되고 노드들 중의 다른 하나는 플로팅되는 실시형태를 예시한다. 예시된 실시형태에서, 노드 B 는 접지되므로, 커패시턴스 CB 는 결과적인 신호에 영향을 주지 않는다. 또한, CC 및 CBC 는 병렬이고, CC 는 많은 실시형태들에서 CBC 보다 더 작으므로, CC 는 무시될 수도 있다. 이것은 CAB, CA, 및 CCA 가 결과적인 신호에 영향을 줄 수도 있는 CBC 와 직렬인 것으로 귀착된다.
디스플레이 디바이스의 하나의 실시형태에서는, 예를 들어, 픽셀들에 의해 공유되는 3 개의 전극들이 전형적으로 있다: Vcom 전극 (즉, 공통 전극 (들)), 게이트 전극들 (즉, 게이트 라인들) 및 소스 전극들 (즉, 소스 라인들). 이하에서 더욱 상세하게 논의되는 바와 같이, 다양한 실시형태들에서는, 이 전극들 중의 임의의 것이 센서 전극으로서 구성될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 도 1b 내지 도 1g 에 설명된 4 개의 노드 네트워크는 단일의 서브-픽셀에 대응할 수도 있지만; 그러나, 유사한 논의가 서브-픽셀들의 집합된 그룹으로 연장될 수도 있다. 예를 들어, 노드 A 는 디스플레이를 업데이트함에 있어서 또한 이용되는 센서 전극일 수도 있다. 노드들 B 및 C 는 다른 타입들의 디스플레이 전극들 (예를 들어, 게이트 및 소스 전극들) 일 수도 있다. 또한, 센서 전극과 연관된 커패시턴스들은 연관된 배선 또는 다른 루팅 (routing) 의 커패시턴스들을 또한 포함할 수도 있다. 서브-픽셀과 연관된 커패시턴스들은 4 개의 노드들을 포함하는 네트워크를 포함할 수도 있다: AC 시스템 접지 (또한, "GND" 라고 지칭되며 다양한 도면들에서 기호
Figure 112014093670318-pat00001
에 의해 도시됨), Vcom 전극들, 소스 전극들 및 게이트 전극들.
하나의 실시형태에서, 센서 전극들의 각각은 공통 전극 층의 하나 이상의 세그먼트들 (Vcom 전극 세그먼트들), 소스 라인들 및 게이트 라인들을 포함하고, 여기서, 상기 논의에서, 센서 전극은 노드 A 에 대응하고, 소스 라인들은 노드 B 에 대응하고, 게이트 라인들은 노드 C 에 대응한다. 소스 라인들 및/또는 게이트 라인들은 그 기생 커패시턴스 영향들을 적어도 부분적으로 제거하기 위하여 보호 신호로 드라이브되거나 전기적으로 플로팅될 수도 있다. 또한, 공통 전극들은 보호 신호로 또한 드라이브될 수도 있어서, 그 커패시턴스들은 용량성 센싱을 위해 드라이브되고 있는 센서 전극에 영향을 주지 않을 것이다. 대조적으로, 전형적인 디스플레이 디바이스들은 예를 들어, 도 1c 에 도시된 바와 같이, 터치 측정 간격 동안에 소스 및 게이트 라인들 상에서 DC 전압을 드라이브할 수도 있고, 여기서, 노드 B 및 노드 C 는 접지된다. 대조적으로, 도 1d 내지 도 1f 는 결합 커패시턴스들 중의 하나 이상을 제거하기 위하여 디스플레이 전극들 중의 적어도 하나 상으로 보호 신호들을 드라이브하는 것을 예시한다.
또 다른 실시형태에서, 센서 전극들은 Vcom 전극 (들) (공통 전극들) 으로부터 분리되어 있고, 여기서, Vcom 전극은 Vcom 전극과 센서 전극들 사이의 기생 용량성 결합의 영향들을 감소시키기 위하여 보호 신호로 드라이브된다. 또한, 게이트 라인들 및/또는 소스 라인들의 전부는 또한, 게이트 라인들 및 센서 전극들과, 소스 라인들 및 센서 전극들 사이의 기생 커패시턴스 영향들을 감소시키기 위하여 보호 신호로 드라이브되거나 전기적으로 플로팅될 수도 있다.
추가의 실시형태에서, 제 1 센서 전극은 송신기 신호로 드라이브될 수도 있는 반면, 송신기 신호에 대응하는 영향들을 포함하는 결과적인 신호는 제 2 센서 전극으로 수신된다. 위에서 설명된 것과 유사한 방식들은 제 1 센서 전극 및/또는 제 2 센서 전극에 근접한 디스플레이 전극들에 적용될 수도 있다. 송신기 전극 (제 1 센서 전극) 및 수신기 전극 (제 2 센서 전극) 으로부터 접지로의 커패시턴스들을 감소시키거나 제거함으로써, 송신기 전극 및/또는 수신기 전극들의 정착 시간은 개선될 수도 있다. 또한, 송신기 및/또는 수신기 전극들 사이의 커패시턴스들에 있어서의 변동들에 기초한 송신기 및 수신기 전극들 사이의 커패시턴스 값들에 있어서의 임의의 변동들은 감소되거나 제거될 수도 있다.
상기 논의는 다가오는 설명에서 실시되는 다양한 구성들에 추가로 적용될 수도 있다.
센서 전극 배치들
하나의 실시형태에서, 센서 전극들 (120) 은 동일한 기판의 상이한 면들 상에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 센서 전극 (들) (120) 의 각각은 기판의 표면들 중의 하나를 가로질러 종방향으로 연장할 수도 있다. 또한, 기판의 하나의 면 상에서는, 센서 전극들 (120) 이 제 1 방향으로 연장할 수도 있지만, 기판의 다른 면 상에서는, 센서 전극들 (120) 이 제 1 방향과 평행하거나 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 연장할 수도 있다. 예를 들어, 전극들 (120) 은 막대들 또는 줄무늬들로서 형상이 만들어질 수도 있고, 여기서, 기판의 하나의 면 상의 전극들 (120) 은 기판의 반대 면 상의 센서 전극들 (120) 에 수직인 방향으로 연장한다.
센서 전극들은 기판의 면들 상에서 임의의 희망하는 형상으로 형성될 수도 있다. 또한, 기판의 하나의 면 상의 센서 전극들 (120) 의 사이즈 및/또는 형상은 기판의 또 다른 면 상의 전극들 (120) 의 사이즈 및/또는 사이즈와는 상이할 수도 있다. 추가적으로, 동일한 면 상의 센서 전극들 (120) 은 상이한 형상들 및 사이즈들을 가질 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 센서 전극들 (120) 은 다음으로 함께 라미네이팅 (laminating) 되는 상이한 기판들 상에 형성될 수도 있다. 하나의 예에서, 기판의 하나 상에 배치된 제 1 복수의 센서 전극들 (120) 은 센싱 신호를 송신하기 위하여 이용될 수도 있는 반면 (즉, 송신기 전극들), 다른 기판 상에 배치된 제 2 복수의 센서 전극들 (120) 은 결과적인 신호들을 수신하기 위하여 이용된다 (즉, 수신기 전극들). 다른 실시형태들에서, 제 1 및/또는 제 2 복수의 센서 전극들은 절대 용량성 센서 전극들로서 드라이브될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 이것은 요건이 아니지만, 제 1 복수의 센서 전극들은 제 2 복수의 센서 전극들보다 더 클 수도 있다 (더 큰 표면적). 다른 실시형태들에서, 제 1 복수 및 제 2 복수의 센서 전극들은 유사한 사이즈 및/또는 형상을 가질 수도 있다. 따라서, 기판들 중의 하나 상의 센서 전극들 (120) 의 사이즈 및/또는 형상은 다른 기판 상의 전극들 (120) 의 사이즈 및/또는 사이즈와는 상이할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 센서 전극들 (120) 은 그 각각의 기판들 상에서 임의의 희망하는 형상으로 형성될 수도 있다. 추가적으로, 동일한 기판 상의 센서 전극들 (120) 은 상이한 형상들 및 사이즈들을 가질 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 센서 전극들 (120) 은 동일한 면 또는 공통 기판의 표면 상에 모두 위치된다. 하나의 예에서, 제 1 복수의 센서 전극들은 영역들 내에 점퍼 (jumper) 들을 포함하고, 여기서, 제 1 복수의 센서 전극들은 제 2 복수의 센서 전극들을 교차하고, 여기서, 점퍼들은 제 2 복수의 센서 전극들로부터 절연된다. 위와 같이, 센서 전극들 (120) 은 동일한 사이즈 또는 형상 또는 상이한 사이즈 및 형상들을 각각 가질 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 센서 전극들 (120) 은 공통 기판의 동일한 면 또는 표면 상에 모두 위치되고 센싱 영역 (170) 에서 서로로부터 격리된다. 이러한 실시형태들에서, 센서 전극들 (120) 은 서로로부터 전기적으로 격리된다. 하나의 실시형태에서, 전극들 (120) 은 매트릭스 어레이로 배치되고, 여기서, 각각의 센서 전극 (120) 은 실질적으로 동일한 사이즈 및/또는 형상이다. 이러한 실시형태에서, 센서 전극들 (120) 은 매트릭스 센서 전극이라고 지칭될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 센서 전극들 (120) 의 매트릭스 어레이의 센서 전극들 중의 하나 이상은 사이즈 및 형상의 적어도 하나에서 변동될 수도 있다. 매트릭스 어레이의 각각의 센서 전극은 용량성 이미지의 픽셀에 대응할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 절대 커패시턴스에서의 변화들을 결정하기 위하여 센서 전극들 (120) 을 변조된 신호로 드라이브하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 송신기 신호를 센서 전극들 (120) 중의 제 1 센서 전극 상으로 드라이브하고 센서 전극들 (120) 중의 제 2 센서 전극으로 결과적인 신호를 수신하도록 구성된다. 송신기 신호 (들) 및 변조된 신호 (들) 는 형상, 진폭, 주파수 및 위상 중의 적어도 하나에 있어서 유사할 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 송신기 신호 (들) 및 변조된 신호 (들) 는 동일한 신호이다. 또한, 송신기 신호는 트랜스 용량성 센싱을 위해 이용되는 변조된 신호이다. 다양한 실시형태들에서, 하나 이상의 그리드 전극 (grid electrode) 들은 센서 전극들 (120) 사이의 공통 기판 상에 배치될 수도 있고, 여기서, 그리드 전극 (들) 은 센서 전극들을 차폐 및 보호하기 위하여 이용될 수도 있다.
본원에서 이용되는 바와 같이, 차폐는 일정한 전압을 전극 상으로 드라이브하는 것을 지칭하고, 보호는 제 1 전극의 커패시턴스를 측정하기 위하여 제 1 전극을 변조하는 신호와 진폭 및 위상에 있어서 실질적으로 유사한 제 2 전극 상으로 변동되는 전압 신호를 드라이브하는 것을 지칭한다. 전극을 전기적으로 플로팅하는 것은, 플로팅에 의해, 제 2 전극이 입력 디바이스 (100) 에서의 제 1 또는 제 3 전극으로부터 용량성 결합을 통해 희망하는 보호 파형을 수신할 경우들에는 보호의 형태로서 해석될 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 보호는 차폐의 서브세트인 것으로 고려될 수도 있어서, 센서 전극을 보호하는 것은 그 센서 전극을 또한 차폐할 것이다. 그리드 전극은 변동되는 전압으로, 실질적으로 일정한 전압으로 또는 전기적으로 플로팅되도록 드라이브될 수도 있다. 그리드 전극은 송신기 신호로 드라이브될 때에 송신기 전극으로서 또한 이용될 수도 있어서, 그리드 전극과 하나 이상의 센서 전극들 사이의 용량성 결합이 결정될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 플로팅 전극은 그리드 전극과 센서 전극들 사이에 배치될 수도 있다. 하나의 특정한 실시형태에서, 플로팅 전극, 그리드 전극 및 센서 전극은 디스플레이 디바이스의 공통 전극의 전체를 포함한다. 다른 실시형태들에서, 그리드 전극은 센서 전극들 (120) 또는 둘 모두 이외의 별도의 기판 또는 기판의 표면 상에 배치될 수도 있다. 센서 전극들 (120) 은 기판 상에서 전기적으로 격리될 수도 있지만, 전극들은 센싱 영역 (170) 의 외부에서 - 예를 들어, 센서 전극들 (120) 상에서 용량성 센싱 신호들을 송신하거나 수신하는 접속 영역에서 함께 결합될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 센서 전극들 (120) 은 다양한 패턴들을 이용하여 어레이로 배치될 수도 있고, 여기서, 전극들 (120) 은 모두 동일한 사이즈 및 형상이 아니다. 또한, 어레이에서의 전극들 (120) 사이의 거리는 등거리가 아닐 수도 있다.
위에서 논의된 센서 전극 배치들 중의 임의의 것에서, 센서 전극들 (120) 및/또는 그리드 전극 (들) 은 디스플레이 디바이스 (160) 의 외부에 있는 기판 상에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 전극들 (120) 및/또는 그리드 전극 (들) 은 입력 디바이스 (100) 에서 렌즈의 외부 표면 상에 배치될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 센서 전극들 (120) 및/또는 그리드 전극 (들) 은 디스플레이 디바이스의 컬러 필터 유리와 입력 디바이스의 렌즈 사이에 배치된다. 다른 실시형태들에서, 센서 전극들 및/또는 그리드 전극 (들) 의 적어도 일부분은, 이들이 디스플레이 디바이스 (160) 의 박막 트랜지스터 (Thin Film Transistor; TFT) 기판 (TFT 기판) 과 컬러 필터 유리 사이에 있도록 배치될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 제 1 복수의 센서 전극들 및/또는 그리드 전극 (들) 은 디스플레이 디바이스 (160) 의 TFT 기판과 컬러 필터 유리 사이에 배치되고, 제 2 복수의 센서 전극들 및/또는 제 2 그리드 전극 (들) 은 입력 디바이스 (100) 의 컬러 필터 유리와 렌즈 사이에 배치된다. 또 다른 실시형태들에서, 센서 전극들 (120) 및/또는 그리드 전극 (들) 의 전부는 디스플레이 디바이스의 TFT 기판과 컬러 필터 유리 사이에 배치되고, 여기서, 센서 전극들은 위에서 설명된 바와 동일한 기판 상에 또는 상이한 기판들 상에 배치될 수도 있다.
하나 이상의 실시형태에서, 적어도 제 1 복수의 센서 전극들 (120) 은 디스플레이를 업데이트함에 있어서 이용되는 디스플레이 디바이스의 하나 이상의 디스플레이 전극들로 구성된다. 예를 들어, 센서 전극들 (120) 은 Vcom 전극의 하나 이상의 세그먼트들, 소스 드라이브 라인, 게이트 라인, 애노드 서브-픽셀 전극 또는 캐소드 픽셀 전극, 또는 임의의 다른 디스플레이 엘리먼트와 같은 공통 전극들을 포함할 수도 있다. 이 공통 전극들은 적절한 디스플레이 스크린 기판 상에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 공통 전극들은 일부의 디스플레이 스크린들 (예를 들어, 평면내 스위칭 (In Plane Switching; IPS), 프린지 필드 스위칭 (Fringe Field Switching; FFS) 또는 평면 대 라인 스위칭 (Plane to Line Switching; PLS) 유기 발광 다이오드 (OLED)) 에서의 투명한 기판 (유리 기판, TFT 유리, 또는 임의의 다른 투명한 재료) 상에서, 일부의 디스플레이 스크린들 (예를 들어, 패터닝된 수직 정렬 (Patterned Vertical Alignment; PVA) 멀티-도메인 수직 정렬 (Multi-domain Vertical Alignment; MVA), IPS 및 FFS) 의 컬러 필터 유리의 하부 상에, 캐소드 층 (OLED) 의 상부, 등에 배치될 수도 있다. 이러한 실시형태들에서는, 공통 전극이 다수의 기능들을 수행하므로, 공통 전극은 "조합 전극" 이라고 또한 지칭될 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 센서 전극들 (120) 의 각각은 픽셀 또는 서브 픽셀과 연관된 하나 이상의 공통 전극들을 포함한다. 다른 실시형태들에서, 적어도 2 개의 센서 전극들 (120) 은 픽셀 또는 서브-픽셀과 연관된 적어도 하나의 공통 전극을 공유할 수도 있다. 제 1 복수의 센서 전극들은 디스플레이 업데이팅 및 용량성 센싱을 위해 구성된 하나 이상의 공통 전극들을 포함할 수도 있지만, 제 2 복수의 센서 전극들은 디스플레이 업데이팅을 위해서가 아닌 용량성 센싱을 위하여 구성될 수도 있다. 또한, 하나 이상의 실시형태들에서, 그리드 전극 및/또는 플로팅 전극은, 존재할 때, 하나 이상의 공통 전극들을 포함한다.
대안적으로, 모든 센서 전극들 (120) 은 디스플레이 디바이스 (160) 의 TFT 기판과 컬러 필터 유리 사이에 배치될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 제 1 복수의 센서 전극들은 TFT 기판 상에 배치되며 그 각각은 하나 이상의 공통 전극들을 포함하고, 제 2 복수의 센서 전극들은 컬러 필터 유리와 TFT 기판 사이에 배치될 수도 있다. 구체적으로, 수신기 전극들은 컬러 필터 유리 상의 블랙 마스크 내에 루팅될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 모든 센서 전극들 (120) 은 하나 이상의 공통 전극들을 포함한다. 센서 전극들 (120) 은 전극들의 어레이로서 TFT 기판 또는 컬러 필터 유리 상에 완전히 위치될 수도 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 센서 전극들 (120) 중의 일부는 점퍼를 이용하여 어레이에서 함께 결합될 수도 있거나, 모든 전극들 (120) 은 어레이에서 전기적으로 격리될 수도 있고 센서 전극들 (120) 을 차폐 또는 보호하기 위하여 그리드 전극들을 이용할 수도 있다. 하나 이상의 실시형태들에서, 그리드 전극은, 존재할 때, 하나 이상의 공통 전극들을 포함한다.
위에서 설명된 센서 전극 배치들 중의 임의의 것에서, 센서 전극들 (120) 은 센서 전극들 (120) 을 송신기 및 수신기 전극들로 분할함으로써 트랜스 용량성 모드로, 또는 절대 용량성 센싱 모드로, 또는 이 둘의 일부 혼합으로 입력 디바이스 (100) 에서 동작될 수도 있다.
이하에서 더욱 상세하게 논의되는 바와 같이, 센서 전극들 (120) 또는 디스플레이 전극들 (예를 들어, 소스, 게이트, 또는 기준 (공통) 라인들) 중의 하나 이상은 차폐 또는 보호를 수행하기 위하여 이용될 수도 있다. 본원에서 이용되는 바와 같이, 차폐는 입력 디바이스 (100) 에서 전극을 플로팅하는 것뿐만 아니라, 일정한 전압 또는 가드 신호 (변동되는 전압 신호) 를 전극 상으로 드라이브하는 것을 지칭한다.
도 1a 를 계속 참조하면, 센서 전극들 (120) 에 결합된 프로세싱 시스템 (110) 은 센서 모듈을 포함하고, 다양한 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 디스플레이 드라이버 모듈을 또한 또는 대안적으로 포함할 수도 있다. 센서 모듈은 입력 센싱이 희망되는 기간들 동안의 용량성 센싱을 위하여 센서 전극들 (120) 중의 적어도 하나를 드라이브하도록 구성된 회로부를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 센서 모듈은 적어도 하나의 센서 전극과 입력 객체 사이의 절대 커패시턴스에 있어서의 변화들을 검출하기 위하여 변조된 신호를 적어도 하나의 센서 전극 상으로 드라이브하도록 구성된다. 또 다른 실시형태에서, 센서 모듈은 적어도 하나의 센서 전극과 또 다른 센서 전극 사이의 트랜스커패시턴스에 있어서의 변화들을 검출하기 위하여 송신기 신호를 적어도 하나의 센서 전극 상으로 드라이브하도록 구성된다. 변조된 그리고 송신기 신호들은 입력 센싱에 대해 할당된 시간 기간에 걸쳐 복수의 전압 전이 (transition) 들을 포함하는 일반적으로 변동되는 전압 신호들이고, 용량성 센싱 신호라고 또한 지칭될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 변조된 신호 및 송신기 신호는 적어도 하나의 형상, 주파수, 진폭 및/또는 위상에 있어서 유사하다. 다른 실시형태들에서, 변조된 신호 및 송신기 신호들은 주파수, 형상, 위상, 진폭 및 위상에 있어서 상이하다. 센서 모듈은 센서 전극들 (120) 중의 하나 이상에 선택적으로 결합될 수도 있다. 예를 들어, 센서 모듈 (204) 은 센서 전극들 (120) 중의 적어도 하나에 결합될 수도 있고, 절대 또는 트랜스 용량성 센싱 모드의 어느 하나에서 동작할 수도 있다.
센서 모듈은 입력 센싱이 희망되는 기간들 동안에 변조된 신호들 또는 송신기 신호들에 대응하는 영향들을 포함하는 센서 전극들 (120) 로 결과적인 신호들을 수신하도록 구성된 회로부를 포함한다. 센서 모듈은 센싱 영역에서 입력 객체 (140) 의 위치를 결정할 수도 있거나, 결과적인 신호를 표시하는 정보를 포함하는 신호를 또 다른 모듈 또는 프로세서, 예를 들어, 센싱 영역에서 입력 객체 (140) 의 위치를 결정하기 위한 전자 디바이스의 결정 모듈 또는 프로세서 (즉, 호스트 프로세서) 에 제공할 수도 있다.
디스플레이 드라이버 모듈은 디스플레이 업데이팅 기간들 동안에 디스플레이 이미지 업데이트 정보를 디스플레이 디바이스 (160) 의 디스플레이에 제공하도록 구성된 회로부를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 디스플레이 드라이버는, 디스플레이 디바이스의 픽셀과 연관된 전압을 설정하기 위하여 적어도 하나의 디스플레이 전극을 드라이브하고, 복수의 센서 전극들 중의 제 1 센서 전극과 적어도 하나의 디스플레이 전극 사이의 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위하여 적어도 하나의 디스플레이 전극을 보호 모드에서 동작시키도록 구성된 디스플레이 전극들 (소스 전극들, 게이트 전극들 및 Vcom 전극들) 에 결합된다. 다양한 실시형태들에서, 디스플레이 전극은, 픽셀과 연관된 저장 엘리먼트 상으로 전압을 드라이브하는 소스 전극, 픽셀과 연관된 트랜지스터에 대한 게이트 전압을 설정하는 게이트 전극, 및 저장 엘리먼트에 기준 전압을 제공하는 공통 전극 중의 적어도 하나이다.
하나의 실시형태에서, 센서 모듈 및 디스플레이 드라이버 모듈은 공통의 집적 회로 (제 1 제어기) 내에서 구성될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 센서 모듈 및 디스플레이 드라이버 모듈은 2 개의 별도의 집적 회로들에서 구성된다. 다수의 집적 회로들을 포함하는 그러한 실시형태들에서, 디스플레이 업데이팅 기간들, 센싱 기간들, 송신기 신호들, 디스플레이 업데이트 신호들 등을 동기화하도록 구성된 동기화 메커니즘은 이들 사이에 결합될 수도 있다.
디스플레이 전극들의 보호
도 2a 내지 도 2e 는 본원에서 설명된 실시형태들에 따라, 커패시턴스를 측정하기 위한 회로들을 예시하는 회로도들이다. 구체적으로, 도 2a 내지 도 2e 는 위에서 설명된 바와 같이 절대 커패시턴스 센싱을 수행할 때에 도 1a 에서의 이력 디바이스 (100) 의 회로 모델을 나타낼 수도 있다. 본 실시형태들은 절대 커패시턴스 센싱의 맥락에서 보호 신호를 이용하는 것을 논의하지만, 개시물은 이러한 것에 제한되지 않는다. 대신에, 트랜스커패시턴스 센싱 동안, 보호 신호 (즉, 송신기 신호와 유사한 신호) 는 용량성 센싱 동안에 이용되지 않는 이하에서 설명되는 디스플레이 전극들 상에서 송신될 수도 있다. 그렇게 하는 것은 파워 소비를 감소시킬 수도 있고 정착 시간을 개선시킬 수도 있다.
도 2a 의 도면 (200) 에 의해 도시된 바와 같이, 노드 D 에서, 센싱 전압은 센서 전극 (120) 중의 하나 이상에 결합된다. 도면 (200) 은 피드백 커패시터 (CFB) 를 갖는 op 앰프 (op amp) 를 포함하는 적분기 (integrator; 210) 를 포함한다. 적분기 (210) 는 센서 전극 (120) 과, 도 2a 에서 커패시터 CABS 에 의해 표현되는 자유 공간 (또는 어스 (earth) 접지) 사이의 커패시턴스를 측정한다. 이 커패시턴스는 입력 객체가 입력 디바이스에서의 센싱 구역의 근접 내에서 나옴에 따라 변화한다. 하나의 실시형태에서, 노드 E 에서는, 변조된 신호가 로우 전압 (low voltage) 과 하이 전압 사이에서 스위칭할 수도 있다. 노드 E 에서의 전압이 변화함에 따라, 적분기는 네거티브 단자를 동일한 전압으로 드라이브한다. 적분기 (210) 의 출력 전압에 기초하여, 입력 디바이스는 커패시턴스들 CABS 및 CP 을 충전하기 위하여 얼마나 많은 전하가 흘러야 하는지를 결정할 수 있고, 따라서, 이 커패시턴스들의 값을 결정할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 변조된 전압은 그 대신에 CABS 를 측정하기 위하여 노드 E 에서 인가될 수도 있다. 또한, 도 2a 내지 도 2f 에 도시된 바와 같이 CABS 의 값을 결정하기 위한 전류를 측정하기 위하여 전압을 드라이브하는 대신에, 대안적으로, 입력 디바이스는 전류를 드라이브할 수 있고 전압을 측정할 수 있다. CABS 를 측정하기 위해 이용된 특정 기술에 관계없이, 이하에서 설명된 바와 같이 센서 및/또는 디스플레이 전극들을 보호하는 것은 성능을 개선시킬 수도 있다.
도면 (200) 은 또한, 기생 커패시턴스 CP 가 적분기 (210) 에 의해 얻어진 측정에 영향을 줄 수도 있다는 것을 예시한다. 도 1b 내지 도 1g 와 관련하여 위에서 설명되는 바와 같이, 기생 커패시턴스는 커패시턴스 CABS 에 있어서의 변화들보다 훨씬 더 클 수도 있으므로, 적분기 (210) 는 높은 기생 커패시턴스 CP 를 다루기 위한 기술들을 사용하지 않으면서 커패시턴스 CABS 에 있어서의 변화들을 효과적으로 식별할 수 없을 수도 있다. 도 2b 의 도면 (250) 은, 높은 기생 커패시턴스 CP 의 존재 시에도 적분기 (210) 가 커패시턴스 CABS 에 있어서의 변화를 효과적으로 식별하는 것을 가능하게 하는 보호 신호 (215) 가 적용되는 회로 모델을 예시한다.
도면 (250) 에서는, 그리고 위에서 설명된 바와 같이, 기생 커패시턴스 CP 는 센서 전극 (120) 과 입력 디바이스에서의 임의의 전극 (205) 사이의 결합 커패시턴스를 나타낸다. 이와 같이, 전극 (205) 은 현재 센싱되고 있지 않은 또 다른 센서 전극일 수도 있거나, 전극 (120) 에 근접해 있는 디스플레이 전극 - 예를 들어, 입력 디바이스에서 디스플레이 이미지를 업데이트하기 위해 이용되는 소스, Vcom, 캐소드, 또는 게이트 전극일 수도 있다. 전극 (205) 과 센서 전극 (120) 사이의 기생 커패시턴스가 적분기 (210) 에 의해 취해진 절대 커패시턴스 측정과 간섭하는 것을 방지하기 위하여, 보호 신호는 직접적으로 또는 간접적으로 전극 (205) 에 인가될 수도 있다. 구체적으로, 보호 신호는 전극 (120) 상에서 드라이브된 변조 신호와 동일하거나 실질적으로 유사할 수도 있다. 따라서, 기생 커패시턴스를 가로지르는 전압이 변화하지 않을 경우 (즉, 커패시턴스 CP 의 일 측 상의 전압이 다른 측 상의 전압과 동일한 양만큼 변화할 경우), 커패시턴스 CP 는 적분기 (210) 에 의해 취해진 측정에 영향을 주지 않는다. 예를 들어, 노드 E 에서, 변조 신호가 로우 및 하이 센싱 전압들 사이의 스위칭에 의해 정의될 경우, 동일한 전압 변화는 보호 신호로서 전극 (205) 에 인가될 수도 있다.
하나의 실시형태에서, 노드 D 또는 노드 E 는 전극 (205) 에 전기적으로 결합될 수도 있어서, 전극 (120) 상에서 드라이브되는 동일한 변조된 신호는 전극 (205) 상에서 보호 신호로서 드라이브되지만, 이것은 요건이 아니다. 예를 들어, 동기화되는 다른 드라이브 회로들은 전극 (120) 상에서 드라이브되는 변조된 신호와 실질적으로 유사한 (즉, 동일한 위상 및/또는 주파수 및/또는 진폭) 보호 신호를 전극 (205) 상으로 드라이브하기 위하여 이용될 수도 있다.
도 2c 는 센서 전극들이 디스플레이 전극들 (예를 들어, 소스, 게이트, 또는 Vcom (또는 캐소드) 전극들) 로부터 분리되어 있는 도면 (260) 을 예시한다. 전극들 사이의 가까운 근접성으로 인해, 센서 전극들 (도 2c 에서 제 1 센서 전극으로서 도시됨) 과 입력 디바이스에서의 다른 전극들 사이에 기생 커패시턴스가 존재할 수도 있다. 상이하게 기술된 바와 같이, 도 2c 의 기생 커패시턴스는 제 1 센서 전극 및 제 2 센서 전극 (CSE), Vcom 전극들 (CVCOM), 소스 전극들 (CS), 및 게이트 전극들 (CG) 사이의 결합 커패시턴스의 조합이다. 절대 커패시턴스를 측정할 때에 이 기생 커패시턴스들의 영향을 완화시키기 위하여, 전극들은 하나 이상의 보호 신호들로 직접적으로 또는 간접적으로 드라이브된다.
하나의 실시형태에서, 제 1 센서 전극은 복수의 수신기 전극들 중의 하나 이상일 수도 있고, 제 2 센서 전극은 복수의 송신기 전극들 중의 하나 이상일 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 제 1 및 제 2 센서 전극은 공통의 복수의 센서 전극들 (예를 들어, 송신기 전극들, 수신기 전극들, 또는 매트릭스 센서 전극들) 중의 제 1 및 제 2 센서 전극이다. 또 다른 실시형태에서, 제 1 센서 전극은 복수의 송신기 전극들 중의 하나 이상일 수도 있고, 제 2 센서 전극은 복수의 수신기 전극들 중의 하나 이상일 수도 있다. 추가의 실시형태에서, 제 1 센서 전극은 하나의 타입의 매트릭스 센서 전극이고, 제 2 센서 전극은 동일한 타입의 매트릭스 센서 전극이다. 또 추가의 실시형태에서는, 제 1 센서 전극이 복수의 매트릭스 센서 전극들 중의 하나 이상인 반면, 제 2 센서 전극은 하나 이상의 그리드 전극들이다. 또한, 제 1 센서 전극은 하나의 타입의 매트릭스 센서 전극인 반면, 제 2 센서 전극은 제 2 상이한 타입의 매트릭스 센서 전극이다. 도 2c 에 예시되어 있지 않지만, 제 2 센서 전극, Vcom 전극들, 소스 전극들 및 게이트 전극들 중의 하나는 또 다른 센서 전극에 용량성으로 더욱 결합될 수도 있고, 이는 센서 전극의 기생 커패시턴스에 추가할 수도 있다.
도 2d 는, 센서 전극들의 제 2 센서 전극이 디스플레이 업데이트하기 위해 이용되는 디스플레이 디바이스의 하나 이상의 공통 전극들 (여기서, Vcom/센서 전극으로서 도시됨) 과, 디스플레이 디바이스를 업데이트하기 위하여 이용되지 않는 입력 센서 및 제 1 센서 전극을 포함하는 도면 (270) 을 예시한다. 예시된 바와 같이, 제 1 센서 전극은 디스플레이 디바이스의 Vcom/센서 전극, 소스 전극, 및 게이트 전극에 용량성으로 결합된다. 따라서, 변조된 신호가 제 1 센서 전극 상에서 드라이브됨에 따라, 보호 신호 (들) 는 또한 Vcom/센서 전극들, 소스, 및 게이트 전극들 상으로 드라이브될 수도 있고, 이것에 의하여, 절대 커패시턴스 CABS 를 측정할 때에 기생 커패시턴스의 영향들을 완화시킬 수도 있다. 도 2d 에 예시되어 있지 않지만, 또 다른 기생 커패시턴스는 제 1 센서 전극과 제2 센서 전극 사이에 존재할 수도 있고, 여기서, 제 1 및 제 2 센서 전극들은 공통인 복수의 센서 전극들일 수도 있거나, 제 1 센서 전극과 그리드 전극 사이에 있을 수도 있다. 또한, 제 2 센서 전극들, Vcom 전극들, 소스 전극들 및 게이트 전극들 중의 하나는 또 다른 센서 전극에 용량성으로 더욱 결합될 수도 있고, 이것은 센서 전극의 기생 커패시턴스에 추가할 수도 있다.
하나의 실시형태에서, 입력 디바이스는 제 2 센서 전극 (Vcom/센서 전극) 과 어스 접지 사이의 절대 커패시턴스를 또한 측정할 수도 있다. 이 경우, 변조된 신호는 제 2 센서 전극 상에서 드라이브되는 반면, 보호 신호는 제 1 센서 전극 상으로 드라이브될 수도 있다. 상이하게 기술된 바와 같이, 변조된 신호를 모든 센서 전극들 상으로 동시에 드라이브하는 대신에, 회로는 하나의 센싱 사이클 동안에 제 1 센서 전극 상에서 보호 신호를 드라이브하면서 제 2 센서 전극 상에서만 절대 용량성 센싱을 수행하지만, 다음으로, 추후의 센싱 사이클 동안에는 반전시키고, 제 2 센서 전극 상에서 보호 신호를 송신하면서 제 1 센서 전극과 연관된 절대 커패시턴스를 측정한다.
도 2e 는 센서 전극들의 모두가 디스플레이 디바이스의 하나 이상의 공통 전극들을 포함하는 회로 (380) 를 예시한다. 그러나, 다른 실시형태들에서는, 센서들 전극들이 소스 또는 게이트 전극들일 수도 있다. 예를 들어, 센서 전극들은 전극들의 어레이와 동일한 기판 (또는 표면) 상에 위치될 수도 있거나, 디스플레이 디바이스에서 다수의 표면들을 가로질러 분산될 수도 있다. 제 1 센서 전극들 (즉, 공통 전극들 또는 Vcom/센서 전극들) 사이의 기생 커패시턴스는 공통 전극들과, 소스, 게이트, 및 제 1 센서 전극과 동일한 방식으로 드라이브되지 않는 인접한 센서 전극들 사이의 결합 커패시턴스를 포함할 수도 있다. 이 기생 커패시턴스들을 가로지른 전압이 변화하지 않는 것을 보장하기 위하여, 보호 신호는 소스, 게이트, 및 인접한 전극들 상으로 직접적으로 또는 간접적으로 드라이브될 수도 있다. 인접한 센서 전극들은 그리드 전극 또는 제 2 센서 전극을 포함할 수도 있다. 추가적으로, 센서 전극과 추가적인 인접한 센서 전극들 사이의 기생 커패시턴스들이 또한 존재할 수도 있고, 여기서, 제 1 인접한 센서 전극은 또 다른 센서 전극일 수도 있고, 제 2 인접한 센서 전극은 그리드 전극일 수도 있다. 또한, 인접한 센서 전극들, 소스 전극들 및 게이트 전극들 중의 하나는 또 다른 센서 전극에 추가로 용량성으로 결합될 수도 있고, 이것은 센서 전극의 기생 커패시턴에 영향을 줄 수도 있다.
추가의 실시형태에서는, 도 2f 에 예시된 바와 같이, 제 1 센서 전극 (송신기 전극) 은 송신기 신호로 드라이브될 수도 있는 반면, 송신기 신호에 대응하는 영향들을 포함하는 결과적인 신호는 제 2 센서 전극 (수신기 전극) 으로 수신된다. 회로 (290) 에서, 송신기 전극은 적어도 하나의 공통 전극을 포함한다. 또한, 수신기 전극은 적어도 하나의 공통 전극을 포함할 수도 있지만, 다양한 실시형태들에서, 수신기 전극은 공통 전극들로부터 분리되어 있을 수도 있다. 송신기 전극 (제 1 센서 전극) 으로부터 소스/게이트 전극들로의 커패시턴스들을 감소시키거나 제거함으로써, 송신기 전극의 정착 시간은 개선될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 소스 전극들 및/또는 게이트 전극들은, 송신기 전극 및 소스 전극들 및/또는 게이트 전극들 사이의 기생 커패시턴스들 CTS 및 CTG 가 감소되거나 제거되도록 보호 신호로 드라이브될 수도 있다. 도 2f 에 예시되어 있지 않지만, 송신기 전극들이 Vcom 전극들로부터 분리되어 있을 때, 추가적인 기생 커패시턴스들이 수신기 전극과 Vcom 전극들 사이에 존재할 수도 있다.
도 2c 내지 도 2f 는 다양한 디스플레이 및 센서 전극들을 가로질러 동일한 보호 신호를 드라이브하는 것을 예시하지만, 이것은 설명의 용이함을 위한 것이다. 다른 실시형태들에서, 디스플레이 및 센서 전극들을 가로지르는 DC 전압들은 공유할 수도 있다. 따라서, 보호 신호를 전극들 상으로 드라이브하는 것은 동일한 방식으로 전극들에서 DC 전압들을 변화시키기만 하지만, 이들을 동등한 전압들로 하지는 않는다. 예를 들어, 보호 신호는 소스, 게이트, 및 Vcom 전극들 상의 각각의 전압을 4 V 만큼 상승시킬 수도 있지만, 전극들 상의 결과적인 전압은 예를 들어, 각각 -1 V, 3 V, 및 5 V 로 상이할 수도 있다. 따라서, 기생 커패시턴스들의 영향을 완화시키는 것은 다양한 전극들의 절대 전압에 종속되는 것이 아니라, 오히려, 기생 커패시턴스들을 가로지르는 전압이 실질적으로 변화되지 않은 상태로 유지된다.
추가적으로, 보호 신호는 용량성 결합을 이용하여 상이한 전극들 사이에서 전달될 수도 있다. 예를 들어, Vcom 및 게이트 전극들은 디스플레이 디바이스에서의 이웃하는 층들 상에 위치될 수도 있다. 이와 같이, 보호 신호는 이 전극들의 하나의 세트 상으로만 드라이브될 수도 있고, 전극들의 두 세트들 상에서 보호 신호를 전파시키기 위하여 전극들 사이의 용량성 결합에 의존할 수도 있다.
또한, 도 2b 내지 도 2f 의 실시형태들 중의 임의의 것에서, 기생 용량성 결합에 기여하는 디스플레이 및 센서 전극들 중의 하나는 실질적으로 일정한 신호로 드라이브될 수도 있는 반면, 다른 전극들은 도 1b 내지 도 1g 에서 설명되는 바와 같이 보호 신호로 드라이브된다. 또한, 도 2b 내지 도 2f 의 실시형태들 중의 임의의 것에서, 기생 용량성 결합에 기여하는 디스플레이 및 센서 전극들의 적어도 하나는 전기적으로 플로팅될 수도 있는 반면, 다른 전극들은 도 1b 내지 도 1g 에서 설명되는 바와 같이, 보호 신호로 드라이브되거나 전기적으로 플로팅된다.
도 3a 및 도 3b 는 본원에서 설명된 실시형태에 따라, 용량성 센싱 동안에 디스플레이 전극들을 보호하기 위한 디스플레이 시스템들의 개략적인 블록도들이다. 구체적으로, 디스플레이 시스템 (300) 은 픽셀들 (315) 에 결합된 게이트 선택 로직 (305) 및 복수의 소스 드라이버들 (310) 을 포함한다. 예를 들어, 시스템 (300) 은 도 1a 에서 논의된 입력 디바이스 (100) 내의 디스플레이 디바이스의 일부일 수도 있다. 게이트 선택 로직 (305) (또한, 행 선택 로직이라고 지칭됨) 은 픽셀들 (315) 내의 각각의 트랜지스터 스위치들을 활성화 (activate) 함으로써 게이트 전극들 (325) (또는 행 (row) 들) 중의 하나를 선택할 수도 있다. 온 (on) 일 때, 이 스위치들은 전도성 경로를 가능하게 하고, 이 전도성 경로를 통해, 소스 드라이버들 (310) 은 커패시터들 (320) 을 가로질러 희망하는 전압을 드라이브할 수도 있다. 커패시터들 (320) 상의 전압은 소스 드라이버 (310) 에 접속된 소스 전극들 (330) (또는 열 (column) 라인들) 상의 전압과, 공통 전극들 (350) 상의 기준 전압 (예를 들어, Vcom) 사이의 전압 차이에 의해 정의된다. 하나의 실시형태에서, 커패시터들 (320) 의 커패시턴스는 픽셀들 (315) 과 연관된 컬러를 설정하기 위하여 이용된 액정 재료에 적어도 부분적으로 기초할 수도 있다. 그러나, 본원에서 설명된 실시형태들은 임의의 특정한 디스플레이 기술에 제한되지 않고, 예를 들어, LED, OLED, CRT, 플라즈마, EL, 또는 다른 디스플레이 기술과 함께 이용될 수도 있다.
게이트 선택 로직 (305) 은 모든 픽셀들이 업데이트되었을 때까지 (본원에서는 디스플레이 프레임 업데이트라고 지칭됨) 디스플레이 스크린의 개별적인 행들을 통해 래스터 (raster) 할 수도 있다. 예를 들어, 게이트 선택 로직 (305) 은 단일의 게이트 전극 (325) 또는 행을 활성화할 수도 있다. 응답으로서, 소스 드라이버들 (310) 은 활성화된 행에서 커패시터들 (320) 을 가로질러 (기준 전압과 관련하여) 희망하는 전압을 발생시키는 소스 전극들 (330) 상으로 각각의 전압들을 드라이브할 수도 있다. 다음으로, 게이트 선택 로직 (305) 은 후속 행을 활성화하기 전에 이 행을 비활성화 (de-activate) 할 수도 있다. 이러한 방식으로, 게이트 선택 로직 (305) 및 소스 드라이버들 (310) 은 예를 들어, 게이트 선택 로직 (305) 이 각각의 행을 활성화함에 따라, 소스 드라이버들 (310) 이 픽셀들 (315) 에 대한 정확한 전압을 제공하도록, 프로세싱 시스템 상의 디스플레이 드라이버 모듈에 의해 제어될 수도 있다.
용량성 센싱을 수행할 때, 또는 더욱 구체적으로, 절대 커패시턴스 센싱을 수행할 때, 게이트, 소스, 및 공통 전극들 (325, 330, 350) 은 보호 신호를 송신할 수도 있다. 시스템 (300) 은 디스플레이 전극들 상에서 보호 신호를 송신하기 위하여 이용될 수도 있는 멀티플렉서들 (340) (즉, 먹스 (mux) 들) 을 포함한다. 예를 들어, 용량성 센싱을 수행할 때, 디스플레이 디바이스는, 보호 신호가 디스플레이 전극들 - 즉, 게이트, 소스, 및 공통 (또는 캐소드) 전극들 (325, 330, 350) 상에서 송신되도록 먹스들 (340) 을 제어하는 선택 신호를 스위칭할 수도 있다. 시스템 (300) 은 모든 디스플레이 전극들 상에서 보호 신호를 송신하는 것을 예시하지만, 다른 실시형태들에서는, 보호 신호들을 운반하기 위하여 전극들 중의 하나 이상만이 선택될 수도 있는 반면, 다른 디스플레이 전극들은 선택적으로 전기적으로 플로팅된다. 예를 들어, 센서 전극들과 소스 전극들 (330) 사이의 결합 커패시턴스가 센서 전극들과 게이트 전극들 (325) 사이의 결합 커패시턴스보다 훨씬 더 클 경우, 보호 신호는 소스 전극들 (330) 상에서만 드라이브될 수도 있고, 게이트 전극들은 드라이브될 수도 있거나 전기적으로 플로팅될 수도 있다.
도 3b 는 소스 전극들 (330) 및 공통 전극들 (35) 상으로 보호 신호를 드라이브하기 위하여 전하 공유 시스템을 이용하는 디스플레이 시스템 (390) 을 이용하는 것을 예시한다. 용량성 센싱을 수행할 때, 디스플레이 시스템 (390) 은 전하 공유 시스템과 같은 디스플레이 시스템 (390) 내에 이미 포함된 로직 - 예를 들어, 제어 로직 (345) 및 스위칭 엘리먼트들 (335) - 을 이용할 수도 있다. 용량성 센싱 동안에 이 로직을 이용하기 위하여, 공통 전극들 (350) 이 소스 전극들 (330) 에 접속되도록, 제어 로직 (345) 은 소스 드라이버를 디스에이블할 수도 있고 스위칭 엘리먼트들 (335) 을 활성화할 수도 있다. 추가적으로, 제어 로직 (345) 은 스위치 (340) (먹스로서 여기에 도시됨) 가 보호 신호를 공통 전극들 (350) 상으로 드라이브하도록 지시한다. 즉, 공통 전극들 (350) 을 기준 전압 Vcom 에 결합하는 대신에, 공통 전극들 (350) 은 그 대신에 보호 신호를 송신한다. 공통 전극들 (350) 및 소스 전극들 (330) 은 스위칭 엘리먼트들 (335) 을 통해 접속되므로, 보호 신호는 또한 소스 라인들 (330) 상으로 드라이브된다. 이러한 방식으로, 용량성 센싱을 수행할 때, 디스플레이 시스템 (390) 내의 스위칭 엘리먼트들 (335) 은 이 전극들과 센서 전극 (도시되지 않음) 사이의 기생 커패시턴스를 제거하기 위하여 보호 신호의 소스 및 공통 전극들 (330, 350) 상으로의 송신을 가능하게 한다.
도 3b 는 기준 전압과 보호 신호 사이에서 스위칭하기 위하여 스위치 (340) 를 이용하는 것을 예시하지만, 이것은 오직 예시적인 목적을 위한 것이다. 다른 실시형태들에서, 공통 전극들 (350) 은 기준 전압 또는 보호 신호의 어느 하나를 공통 전극들 (350) 상으로 드라이브할 수 있는 드라이버에 결합될 수도 있다. 따라서, 추가적인 하드웨어는 보호 신호들을 기준 및 소스 전극들 (330) 상으로 송신하기 위하여 디스플레이 시스템 (390) 에 추가될 필요가 없을 수도 있다. 또한, 도 3b 는 보호 신호를 소스 및 공통 전극들 (330, 350) 상으로 송신하는 하나의 예만을 예시하고, 여기서, 디스플레이 시스템 (390) 은 예를 들어, 전하 공유 시스템을 포함한다. 또 다른 실시형태에서는, 디스플레이 시스템이 전하 공유 시스템을 결여하더라도, 소스 드라이버 (310) 는 보호 신호를 소스 전극들 (330) 의 각각 상으로 드라이브하기 위하여 이용될 수도 있는 반면, 별도의 드라이버 (도시되지 않음) 는 보호 신호를 공통 전극들 (350) 상으로 송신한다. 즉, 소스 전극들 (330) 이 서로 결합되지 않거나 공통 전극들 (350) 에 결합되지 않더라도, 디스플레이 시스템은 보호 신호를 디스플레이 전극들 상으로 송신하도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 공통 전극들 (350) 이 보호 신호로 드라이브될 때, 게이트 전극들 (325) 및/또는 소스 전극들 (330) 은 센서 전극들로부터 그 커패시턴스를 효과적으로 제거하기 위하여 전기적으로 플로팅될 수도 있다. 또 다른 예에서, 공통 전극들 (350) 및 게이트 전극들 (325) 은 보호 신호로 드라이브될 수도 있는 반면, 소스 전극들 (330) 은 전기적으로 플로팅될 수도 있다. 다른 예들에서, 공통 전극들 (350) 및 소스 전극들 (330) 은 보호 신호로 드라이브될 수도 있는 반면, 게이트 전극들 (325) 은 전기적으로 플로팅될 수도 있다. 또 다른 예에서, 게이트 전극들 (325) 은 보호 신호로 드라이브될 수도 있는 반면, 소스 전극들 (330) 및/또는 공통 전극들 (350) 은 전기적으로 플로팅된다. 또 다른 예에서, 게이트 전극들 (325) 및 소스 전극들 (330) 은 보호 신호로 드라이브될 수도 있는 반면, 공통 전극들 (350) 은 전기적으로 플로팅될 수도 있다. 또 추가의 예에서, 소스 전극들 (330) 은 변조된 신호로 드라이브될 수도 있는 반면, 게이트 전극들 (325) 및/또는 공통 전극들 (350) 은 전기적으로 플로팅될 수도 있다. 상기 예들에서, 전기적으로 플로팅된 전극 (들) 은 플로팅된 전극 (들) 과 드라이브된 전극 (들) 사이의 결합 커패시턴스를 통해 보호 신호로 변조된다. 다른 예들에서, 전극들 (공통 전극들 (350), 게이트 전극들 (325) 및 소스 전극들 (330)) 중의 하나가 가드 신호로 드라이브될 때, 적어도 하나의 다른 전극은 실질적으로 일정한 전압으로 드라이브된다.
하나의 실시형태에서, 센서 전극들 중의 하나 이상은 도 3a 및 도 3b 에 도시된 디스플레이 시스템들에 의해 이용된 컬러 필터 유리와, 입력 디바이스의 입력 표면 사이에 배치된다. 하나의 실시형태에서, 센서 전극들의 세트는 디스플레이 디바이스의 컬러 필터 유리와 입력 디바이스의 입력 표면 사이에 배치된다. 디스플레이 디바이스 내의 전극들은 디스플레이 디바이스의 하나 이상의 디스플레이 전극들을 포함할 수도 있고 - 즉, 전극들은 디스플레이를 업데이트할 때와, 용량성 센싱을 수행할 때의 두 경우에 이용된다. 또 다른 실시형태에서는, 센서 전극들 중의 하나 이상이 디스플레이 디바이스의 활성 층과 컬러 필터 유리 사이에 배치되고, 여기서, 센서 전극들은 또한, 디스플레이 디바이스의 디스플레이 전극들로서 이용될 수도 있다. 게이트-인-패널 (gate-in-panel) 시스템에서, 입력 디바이스는 용량성 센싱 동안에 게이트 전극들을 하이-임펜던스 상태로 스위칭할 수 있을 수도 있다.
도 4a 및 도 4b 는 본원에서 설명된 실시형태에 따라, 디스플레이 시스템에서 게이트 전극들을 보호하기 위한 통합된 터치 및 디스플레이 제어기 (400) 를 예시한다. 구체적으로, 제어기 (400) 는 보호 신호를 게이트 선택 로직 (305) 에 결합된 게이트 전극들 (325) 상으로 드라이브하기 위하여 도 3a 의 디스플레이 시스템 (300) 에 결합될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 제어기 (400) 는 도 1a 에 도시된 프로세싱 시스템 (110) 일 수도 있다. 또한, 제어기 (400) 는 입력 디바이스에서 용량성 센싱 및 디스플레이 업데이팅의 둘 모두를 수행하기 위해 필요한 로직을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제어기 (400) 는 단일 IC 칩일 수도 있다. 도시되어 있지 않지만, 제어기 (400) 는 위에서 논의된 바와 같이, 보호 신호를 소스 및 공통 전극들 상으로 드라이브하기 위한 제어 신호들을 발행하는 도 3a 에 도시된 제어 로직 (345) 을 포함할 수도 있다.
통합된 제어기 (400) 는 파워 서플라이 (405) 및 파워 컨버터 (410) 를 포함한다. 제어기 (400) 의 외부에 또한 있을 수도 있는 파워 서플라이 (405) 는 파워 신호를, 도 3a 에 도시된 게이트 전극들 (325) 을 위한 전압을 발생시키기 위한 파워 컨버터 (410) 에 제공한다. 여기서, 파워 컨버터 (410) 는, 도 3a 의 게이트 선택 로직 (305) 이 픽셀들 (315) 의 행을 활성화하거나 또는 비활성화하기 위하여 그때에 이용할 수도 있는 하이 게이트 전압 VGH 및 로우 게이트 전압 VGL 을 발생시킨다. 하나의 실시형태에서, 통합된 제어기 (400) 는 소스 드라이버들 (310) 을 포함할 수도 있다. 따라서, 통합된 제어기 (400) 는 게이트 전압들 VGH 및 VGL 뿐만 아니라 소스 전압 (VS) 을 디스플레이 스크린으로 제공할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 보호 신호는 디스플레이 전극들을 드라이브하는 회로들로 송신된 파워 서플라이 전압들을 변조함으로써 직접적으로 또는 간접적으로 발생될 수도 있다.
도 4b 는 제어기 (400) 의 더욱 상세한 회로 모델을 예시한다. 구체적으로, 전하 펌프 (charge pump) 들 (420) 은 게이트 전압들 VGH 및 VGL 를 발생시킨다. 예를 들어, 파워 서플라이 (450) 는 게이트 전압들 VGH 및 VGL 을 발생시키는 전하 펌프들 (420) 에 파워를 제공한다. 하나의 실시형태에서, VGH 는 대략 15 V 일 수도 있는 반면, VGL 은 10 V 이다. 보호 신호 (215) 를 게이트 전압들 상으로 삽입하기 위하여, 파워 컨버터 (410) 는 축적 커패시터들 C1 및 C2 사이에 결합된 노드를 포함한다. 이 커패시터들은 보호 신호 (215) 를 파워 컨버터 (410) 에 의해 발생된 DC 게이트 서플라이 전압들로 결합한다. 하나의 실시형태에서, 노드는 공통 전극들에 결합될 수도 있다. 따라서, 이러한 방식으로, 보호 신호 (215) 는 게이트 전압들 VGH 및 VGL 상으로 드라이브될 수도 있다. 보호 신호 (215) 가 송신되지 않을 때, 커패시터들 C1 및 C2 사이의 노드는 그 대신에 DC 전압에 접속될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 회로부 (예를 들어, 레벨 시프터들 (415)) 는 개별적인 컴포넌트들이 보호 신호 (215) 에 의해 도입된 전압 스윙 (voltage swing) 들을 용인할 수 있음을 보장하도록 설계될 수도 있다. 또한, 클록들 및 제어 신호를 디스플레이 드라이버 모듈로부터 게이트 선택 로직 (305) 으로 레벨 시프트하기 위하여 이용될 수도 있는 레벨 시프터들 (415) 은, 제어 신호들이 파워 신호들 (VGH 및 VGL) 과 동일한 방식으로 변조됨을 보장하기 위하여 파워 서플라이들에 결합된다. 그렇게 자동으로 행하는 것은 제어 신호들을 마찬가지로 보호한다.
도 3a 및 도 3b 그리고 도 4a 및 도 4b 에 의해 도시된 바와 같이, 디스플레이 전극들 (즉, 소스, 게이트, 및 공통 전극들) 보호 신호 (215) 를 드라이브할 수도 있고, 이것에 의하여, 이 전극들과 센서 전극 사이의 기생 커패시턴스를 제거할 수도 있다. 또한, 디스플레이 전극들 상에서 보호 신호를 적절하게 드라이브하는 것은 픽셀 커패시터들 (320) 에 저장된 전압에 영향을 주지 않고, 따라서, 통합된 디스플레이 스크린 상에서 현재 디스플레이되고 있는 이미지를 변경하지 않는다. 상이하게 기재된 바와 같이, 보호 신호는 동일한 방식으로 디스플레이 전극들 상의 전압을 변화시키므로 - 즉, 디스플레이 전극들 상의 전압 스윙이 동일함 -, 픽셀 트랜지스터들은 오프 상태로 되어 있고, 이것은 픽셀 상의 전압이 손상되는 것을 방지한다. 따라서, 커패시터들 (320) 을 가로지른 전압 전위는 동일하고, 이것에 의하여 디스플레이된 이미지를 유지한다. 하나의 예의 실시형태에서, 게이트-오프 전압 VGL 은 -10 V 로부터 -6 V 까지 스윙할 수도 있는 반면, Vcom/소스 라인들은 4 V 피크-투-피크 (peak-to-peak) 보호 신호에 기초하여 0 V 로부터 4 V 까지 스윙한다.
보호 신호가 디스플레이 전극들에 - 예를 들어, 공통 전극들에만 - 선택적으로 인가될 경우, 보호 신호는 신호가 픽셀들에 의해 디스플레이된 이미지를 손상시키지 않도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 공통 전극들이 게이트 전극들 상의 전압에 대하여 매우 네거티브로 드라이브될 경우, 스위치들은 활성화하여 전하로 하여금 픽셀들로부터 손실되게 한다. 픽셀들 상에서 전하를 손실하는 것은 또한, 보호 신호를 포지티브 방향에서만 드라이브함으로써, 또는 트랜지스터의 활성화를 방지하기 위하여 게이트-오프 전압을 감소시킴으로써 방지될 수도 있다.
도 5 는 본원에서 설명된 실시형태에 따라, 디스플레이 전극들이 용량성 센싱을 수행하기 위해 이용되는 디스플레이 시스템 (500) 의 개략적인 블록도이다. 구체적으로, 디스플레이 시스템 (500) 은, 디스플레이를 업데이트할 때에 이용되는 전극들이 용량성 센싱을 수행할 때에 센서 전극들로서 또한 이용될 수도 있음을 예시한다. 하나의 실시형태에서, 커패시터들 (320) 에 결합된 공통 전극들 (350) 은 도 1a 에 도시된 센서 전극들 (120) 중의 하나 이상으로서 이용될 수도 있다. 즉, 디스플레이 스크린 위에 센서 전극들을 배치하는 대신에, 공통 전극들 (350) 은 센서 전극들 중의 하나 이상으로서 작용할 수도 있다. 공통 전극들 (350) 상에서 변조된 신호를 선택적으로 드라이브하기 위하여, 디스플레이 시스템 (500) 은 각각의 공통 전극 (350) 에 결합된 복수의 송신기들 (505) 을 포함한다. 스위칭 엘리먼트들 (510) 을 이용하면, 각각의 공통 전극 (350) 은 다른 전극들 (350) 로부터 전기적으로 격리될 수도 있고, 이것은 송신기 (505) 가 공통 전극 (350) 상에서 고유의 신호를 드라이브하는 것을 허용하는 반면, 다른 송신기들 (505) 은 다른 전극들 상에서 상이한 신호를 드라이브할 수도 있다.
예를 들어, 공통 전극들 (350) 이 절대 용량성 센싱을 위한 센서 전극들로서 현재 이용되고 있을 경우, 송신기들 (505) 은 변조된 신호를 공통 전극들 (350) 상으로 송신할 수도 있다. 보호 신호를 소스 전극들 (330) 상으로 드라이브하기 위하여, 디스플레이 시스템 (500) 은 소스 전극들 (330) 을 먹스로부터 출력된 보호 신호에 전기적으로 접속하기 위해 스위칭 엘리먼트들 (335) 을 여전히 이용할 수도 있다. 스위칭 엘리먼트들 (510) 을 이용하면, 보호 신호는 공통 전극들 (350) 상으로 선택적으로 드라이브될 수도 있다. 예를 들어, 보호 신호는 현재 센싱되고 있지 않은 모든 공통 전극들 (350) (즉, 송신기 신호를 이용하여 드라이브되고 있지 않은 모든 전극들 (350)) 상에서 드라이브될 수도 있다. 용량성 센싱을 수행하지 않을 때, 소스 전극들 (330) 은 스위칭 엘리먼트들 (335) 을 이용하여 공통 전극들 (350) 로부터 접속해제될 수도 있고, 먹스는 스위칭 엘리먼트들 (510) 을 이용하여 전극들 (350) 상에서 Vcom 을 출력할 수도 있다.
도 3a 및 도 3b 그리고 도 5 에 예시되어 있지 않지만, 스위칭 메커니즘은 디스플레이 전극들을 3-상태로 하거나 전기적으로 플로팅하기 위하여 하나 이상의 디스플레이 전극들에 결합될 수도 있다. 이것은 디스플레이 전극들의 각각에 또는 디스플레이 전극들의 서브세트들에만 결합될 수도 있다. 예를 들어, 공통 전극들, 소스 전극들 및 게이트 전극들 중의 하나 이상은 그 전극들을 전기적으로 플로팅하기 위하여 스위칭 메커니즘에 결합될 수도 있다.
용량성 프로파일들 또는 용량성 이미지를 형성하기 위해서는, 입력 디바이스는 전극들 (350) 과 연관된 커패시턴스 값을 측정하기 위하여 각각의 송신기 (505) 를 이용하여, 공통 전극들 (350) 의 전부 상에서 순차적으로 드라이브할 수도 있거나, 각각의 공통 전극 (350) 을 통해 래스터할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 다음으로, 입력 디바이스는 디스플레이 스크린의 외부에 있는 센서 전극들의 세트를 통해 순차적으로 드라이브할 수도 있다. 이와 같이, 보호 신호는 공통 전극들 (350) 상에서 드라이브될 수도 있는 반면, 변조된 신호는 외부의 센서 전극들 상에서 드라이브된다.
결론
용량성 측정을 행하기 위하여 현재 이용되고 있지 않은 센서 전극들 뿐만 아니라 디스플레이 전극들 상에서 보호 신호를 드라이브하는 것은 센서 전극과 연관된 커패시턴스를 측정할 때에 결합 커패시턴스의 영향을 완화시킬 수도 있거나, 파워 소비를 감소시킬 수도 있거나, 정착 시간을 개선시킬 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 디스플레이 전극은 변조된 신호와 유사한 특성들 (예를 들어, 유사한 진폭 및/또는 위상) 을 가질 수도 있다. 변조된 신호와 실질적으로 유사한 보호 신호를 디스플레이 전극들 상으로 드라이브함으로써, 센서 전극과 디스플레이 전극들 사이의 전압 차이는 동일하게 유지된다. 따라서, 센서 전극과 디스플레이 전극들 사이의 결합 커패시턴스는 커패시턴스 측정에 영향을 주지 않는다.
따라서, 본원에서 기재된 실시형태들 및 예들은 본 기술 및 그 특정한 응용에 따라 실시형태들을 최상으로 설명하기 위하여, 그리고 이것에 의하여, 당해 분양의 당업자들이 발명을 제조 및 이용하는 것을 가능하게 하기 위하여 제시되었다. 그러나, 당해 분야의 당업자들은 상기한 설명 및 예들이 예시의 목적들을 위하여 그리고 오직 예를 위하여 제시되었다는 것을 것을 인식할 것이다. 기재된 바와 같은 설명은 철저하도록 또는 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하도록 의도된 것은 아니다.
상기한 바를 고려하면, 본 개시물의 범위는 뒤따르는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (30)

  1. 입력 디바이스로서,
    상기 입력 디바이스의 센싱 영역을 확립하는 복수의 센서 전극들;
    디스플레이 업데이팅 동안, 디스플레이 디바이스의 픽셀과 연관된 전압을 설정하도록 구성된 적어도 하나의 디스플레이 전극; 및
    상기 복수의 센서 전극들 및 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극에 결합되는 프로세싱 시스템
    을 포함하고,
    상기 프로세싱 시스템은:
    제 1 기간 동안에 입력 객체와 제 1 센서 전극 사이의 용량성 결합에 있어서의 변화를 획득하기 위하여, 변조된 신호를 상기 복수의 센서 전극들 중의 상기 제 1 센서 전극 상으로 드라이브하고,
    상기 제 1 기간 동안에 상기 제 1 센서 전극과 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극 사이의 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위하여, 보호 신호를 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극 상으로 드라이브하도록 구성되고,
    상기 보호 신호는 진폭, 형상, 위상 및 주파수 중의 적어도 하나에서 상기 변조된 신호와 동일하도록 형성되어, 상기 제 1 기간 동안 상기 제 1 센서 전극과 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극 사이의 전압 차이는 일정하게 유지되는, 입력 디바이스.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은 상기 디스플레이 디바이스의 제 2 디스플레이 전극에 결합되고, 상기 보호 신호를 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극 상으로 드라이브함과 동시에 상기 제 2 디스플레이 전극을 전기적으로 플로팅하고,
    상기 제 2 디스플레이 전극 및 적어도 하나의 디스플레이 전극은 상기 보호 신호가 상기 제 2 디스플레이 전극 상에서 전파하도록 용량성으로 결합되는, 입력 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 신호를 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극 상으로 드라이브하는 것은, 상기 디스플레이 디바이스의 공통 전극을 상기 보호 신호로 드라이브하는 것과, 상기 디스플레이 디바이스의 적어도 하나의 소스 전극을 전기적으로 플로팅하는 것을 포함하고,
    상기 보호 신호는 상기 변조된 신호와 동일한 위상을 가지는, 입력 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 디스플레이 전극은 전압을 상기 픽셀과 연관된 저장 엘리먼트 상으로 드라이브하는 소스 전극, 상기 픽셀과 연관된 트랜지스터에 대한 게이트 전압을 설정하는 게이트 전극, 및 상기 저장 엘리먼트에 기준 전압을 제공하는 공통 전극 중의 적어도 하나인, 입력 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 전극들은 센서 전극들의 제 1 세트 및 센서 전극들의 제 2 세트를 포함하고,
    상기 센서 전극들의 제 1 세트는 상기 센서 전극들의 제 2 세트의 방향으로부터 직교하는 방향으로 배치되는, 입력 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 전극들은 상기 디스플레이 디바이스의 컬러 필터 유리들과, 상기 입력 디바이스의 입력 표면 사이에 배치되는, 입력 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 전극들 중의 적어도 하나의 센서 전극은 상기 디스플레이 디바이스의 적어도 하나의 공통 전극을 포함하는, 입력 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 전극들 중의 상기 적어도 하나의 센서 전극은 상기 디스플레이 디바이스의 컬러 필터 유리와, 상기 입력 디바이스의 입력 표면 사이에 배치되는, 입력 디바이스.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 전극들 중의 상기 적어도 하나의 센서 전극은 상기 디스플레이 디바이스의 디스플레이 재료와, 상기 디스플레이 디바이스의 컬러 필터 사이에 배치되는, 입력 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 전극들은 공통 층에 배치되는, 입력 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 입력 디바이스는 상기 복수의 센서 전극들 중의 적어도 2 개의 센서 전극들 사이에 배치된 그리드 전극을 더 포함하는, 입력 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 디바이스는 제 1 기간 동안에 상기 복수의 센서 전극들 중의 제 2 센서 전극을 상기 보호 신호로 드라이브하도록 구성되는, 입력 디바이스.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은, 상기 복수의 센서 전극들에 결합된 센서 모듈을 더 포함하고,
    상기 센서 모듈은 상기 복수의 센서 전극들 중의 제 1 센서 전극 상에서 송신기 신호를 드라이브하고 상기 복수의 센서 전극들 중의 제 2 센서 전극 상에서 결과적인 신호를 수신하도록 구성되고,
    상기 결과적인 신호들은 상기 송신기 신호에 대응하는 영향들을 포함하는, 입력 디바이스.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은 상기 변조된 신호를 상기 제 1 센서 전극 상으로 드라이브하도록 구성된 제 1 제어기와, 상기 보호 신호를 드라이브하도록 구성된 제 2 제어기를 포함하는, 입력 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 제어기는 상기 제 2 제어기와 동기화되는, 입력 디바이스.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은 상기 변조된 신호를 상기 제 1 센서 전극 상으로 드라이브하고 상기 보호 신호를 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극 상으로 드라이브하도록 구성된 제어기를 포함하는, 입력 디바이스.
  18. 용량성 센싱을 수행할 때, 디스플레이 전극과 연관된 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위한 방법으로서,
    제 1 기간 동안에 입력 객체와 복수의 센서 전극들 중의 제 1 센서 전극 사이의 용량성 결합에 있어서의 변화를 검출하기 위하여, 변조된 신호를 상기 제 1 센서 전극 상으로 드라이브하는 단계; 및
    상기 제 1 기간 동안에 상기 제 1 센서 전극과 상기 디스플레이 전극 사이의 상기 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위하여, 보호 신호를 상기 디스플레이 전극 상으로 드라이브하는 단계를 포함하고,
    상기 보호 신호는 진폭, 형상, 위상 및 주파수 중의 적어도 하나에서 상기 변조된 신호와 동일하도록 형성되어, 상기 제 1 기간 동안 상기 제 1 센서 전극과 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극 사이의 전압 차이는 일정하게 유지되는, 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위한 방법.
  19. 삭제
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 보호 신호를 드라이브하는 동안 상기 디스플레이 디바이스의 제 2 디스플레이 전극을 전기적으로 플로팅하는 단계를 더 포함하고,
    상기 보호 신호는 상기 변조된 신호와 동일한 위상을 가지는, 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위한 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 입력 객체는 상기 제 1 센서 전극과 제 2 센서 전극 사이의 용량성 결합에 있어서의 변화를 야기하고,
    상기 보호 신호는 상기 변조된 신호와 동일한 위상을 가지는, 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위한 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 디스플레이 전극은, 디스플레이 업데이팅 동안, 디스플레이 디바이스의 픽셀과 연관된 전압을 설정하도록 구성되며,
    상기 디스플레이 전극은 상기 픽셀과 연관된 저장 엘리먼트 상으로 전압을 드라이브하는 소스 전극, 상기 픽셀과 연관된 트랜지스터에 대한 게이트 전압을 설정하는 게이트 전극, 및 기준 전압을 상기 저장 엘리먼트에 제공하는 공통 전극 중의 적어도 하나인, 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위한 방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 전극들 중의 상기 제 1 센서 전극을 송신기 신호로 드라이브하는 단계, 및 상기 복수의 센서 전극들 중의 제 2 센서 전극으로 결과적인 신호들을 수신하여 상기 제 1 센서 전극과 제 2 센서 전극 사이의 용량성 결합에 있어서의 변화들을 획득하는 단계를 더 포함하는, 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위한 방법.
  24. 입력 디바이스를 위한 프로세싱 시스템으로서,
    적어도 하나의 디스플레이 전극에 결합된 디스플레이 드라이버 회로부를 포함하는 디스플레이 드라이버 모듈을 포함하고,
    상기 디스플레이 드라이버 모듈은,
    디스플레이 디바이스의 픽셀과 연관된 전압을 설정하기 위하여 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극을 드라이브하고,
    제 1 기간 동안에 복수의 센서 전극들 중의 제 1 센서 전극과 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극 사이의 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위하여, 보호 신호를 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극 상으로 드라이브하도록
    구성되고,
    상기 제 1 기간 동안에, 상기 제 1 센서 전극은 상기 제 1 센서 전극과 입력 객체 사이의 커패시턴스에 있어서의 변화를 검출하기 위하여 변조된 신호로 드라이브되고,
    상기 보호 신호는 진폭, 형상, 위상 및 주파수 중의 적어도 하나에서 상기 변조된 신호와 동일하도록 형성되어, 상기 제 1 기간 동안 상기 제 1 센서 전극과 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극 사이의 전압 차이는 일정하게 유지되는, 입력 디바이스를 위한 프로세싱 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은, 상기 복수의 센서 전극들에 결합되며 상기 제 1 센서 전극을 상기 변조된 신호로 드라이브하도록 구성된 센서 모듈을 더 포함하는, 입력 디바이스를 위한 프로세싱 시스템.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 모듈은 센싱 모듈과 동기화되고, 상기 센싱 모듈은 상기 제 1 센서 전극을 상기 변조된 신호로 드라이브하도록 구성되는, 입력 디바이스를 위한 프로세싱 시스템.
  27. 삭제
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 디스플레이 전극은 전압을 상기 픽셀과 연관된 저장 엘리먼트 상으로 드라이브하는 소스 전극, 상기 픽셀과 연관된 트랜지스터에 대한 게이트 전압을 설정하는 게이트 전극, 및 기준 전압을 상기 저장 엘리먼트에 제공하는 공통 전극 중의 적어도 하나인, 입력 디바이스를 위한 프로세싱 시스템.
  29. 입력 디바이스를 위한 프로세싱 시스템으로서,
    센서 모듈은 센서 회로부를 포함하며 복수의 센서 전극들에 결합되고,
    상기 센서 모듈은, 제 1 기간 동안에, 하나의 센서 전극과 입력 객체 사이의 용량성 결합에 있어서의 변화를 검출하기 위하여 상기 복수의 센서 전극들 중의 하나를 변조된 신호로 드라이브하도록 구성되고,
    상기 센서 모듈은, 상기 제 1 기간 동안에 상기 하나의 센서 전극과 적어도 하나의 디스플레이 전극 사이의 결합 커패시턴스의 영향을 완화시키기 위하여, 보호 신호를 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극 상으로 드라이브하도록 구성되는 디스플레이 드라이버 모듈에 결합되며 상기 디스플레이 드라이버 모듈과 동기화되고,
    상기 보호 신호는 진폭, 형상, 위상 및 주파수 중의 적어도 하나에서 상기 변조된 신호와 동일하도록 형성되어, 상기 제 1 기간 동안 상기 하나의 센서 전극과 상기 적어도 하나의 디스플레이 전극 사이의 전압 차이는 일정하게 유지되는, 입력 디바이스를 위한 프로세싱 시스템.
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