CN104123051B - 用于检测邻近对象的设备和方法以及驱动电子装置的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于检测邻近对象的设备和方法以及驱动电子装置的方法。所述设备包括：基板；多个第一电极，其包括被设置为在所述基板的一个表面上沿着第一方向延伸的多个第一电极；多个第二电极，其与所述第一电极交替并平行地设置在所述基板的所述表面上以与所述第一电极一起形成电容器；信号源，其被配置为生成电信号；检测器，其被配置为在将所述电信号施加至所述电容器时检测电流信号输出；以及控制器，其被配置为将所述信号源连接至所述第一电极并且将所述检测器连接至所述第二电极。

Description

用于检测邻近对象的设备和方法以及驱动电子装置的方法

技术领域

本发明涉及用于检测邻近对象的设备和方法以及驱动电子装置的方法。

背景技术

目前在触摸屏中使用的感测方法主要基于电阻层感测、表面声波(SAW)感测和电容式感测。在这些感测方法中，电容式感测能够实现多触摸感测并具有优良的耐久性、可识别性等，因此被选为便携式移动装置的主要输入装置。

电容式触摸屏感测由用户导致的在触摸屏面板上的电容式传感器中的电荷量的变化，从而识别用户输入。根据电荷累积方法，电容式触摸屏分为自电容式触摸屏和互电容式触摸屏。在自电容式触摸屏中，各个导体构成一个电容式传感器，以在触摸屏面板以外形成基准地或电气化表面，而在互电容式触摸屏中，触摸屏面板上的两个导体构成相对的电气化表面，并用作一个电容式传感器。

在普通自电容式触摸屏中，使用正交X/Y导体布置。在这种情况下，各个电容式传感器用作线传感器，进而基于各个触摸屏的感测，仅分别从X线传感器组和Y线传感器组接收一条X感测信息和一条Y感测信息。因此，普通自电容式触摸屏能够感测和跟踪单个触摸，而不能支持多触摸。另外，在互电容式触摸屏中，使用正交X/Y导体布置。然而，互电容式触摸屏与自电容式触摸屏的不同之处在于：各个电容式传感器在导体以直角交叉的各个位置以栅格传感器的形式构造，并且在触摸屏上检测用户输入时独立地感测所有栅格传感器的反应。由于栅格传感器分别对应于不同的X/Y坐标对并提供独立的反应，因此互电容式触摸屏可通过从自一组X/Y栅格传感器接收到的一组X/Y感测信息中提取用户输入信息来感测和跟踪用户的多触摸。

普通互电容式触摸屏面板的导体构造和感测方法如下。由沿着一个方向延伸的导体构成的第一电极和由沿着垂直于第一电极的方向延伸的导体构成的第二电极利用第一电极和第二电极之间的电介质材料作为介质形成互电容式传感器。当每一对的第一电极和第二电极之间的距离为d、各个电气化表面的面积为a并且电气化表面之间的所有电介质材料的等效介电常数为ε时，各个传感器的电容量C定义为C＝ε*a/d，并且其与传感器中累积的电荷量Q和施加至两个电极/电气化表面的电势差(电压)V的关系为Q＝CV。当用户接近传感器时，在两个电极之间形成的电场中发生干扰，并且所述干扰阻碍电荷在传感器中累积。然后，传感器中累积的电荷量减少，结果，传感器的电容量降低。这可以理解为由用户的接近引起的电气化表面之间的等效介电常数的变化导致的电容量的变化，但是实际上存在这样的物理现象，即，电气化表面之间的电场的一部分被分路(shunt)，因此电气化/累积的电荷的量减少。当交流(AC)电压源连接至第一电极并且将AC波形施加至一个电气化表面时，关于根据用户的接近程度而改变的C，出现对应于ΔQ＝CΔV的电气化的量的变化ΔQ，并且电气化的量的变化ΔQ通过连接至第二电极的读出电路转换为电流或电压。这样转换的信息通常受到诸如噪声过滤、解调、模数转换和累积的信号处理操作，然后用于坐标跟踪算法和手势识别算法中。美国专利登记No.7,920,129是涉及这种电容式触摸感应面板的先前专利。

根据用于检测邻近对象的现有设备和方法，用于检测触摸输入坐标和触摸强度的活动模式(active mode)的信号处理操作即使在等待用户输入的空闲模式中也原样执行。然而，当按照与在活动模式中检测用户的触摸坐标和触摸强度的方式相同方式在空闲模式中处理信号以等待用户的触摸从而切换为活动模式时，增大了不必要的电力消耗。通过延长作为检测触摸坐标和触摸强度的时段的刷新率，可降低电力消耗。然而，当刷新率延长时，作为在空闲模式下发生触摸以使用装置的时刻与装置进入活动模式并做出反应的时刻之间的时间间隔的休眠时间延长了，并且对用户的触摸输入的反应变差。

为了解决该问题，可通过独立地构造活动模式和空闲模式的驱动结构来减少休眠时间。然而，引入用于两个驱动结构的额外电路导致芯片面积增大，这与小型化和纤细化的趋势背道而驰，并且还可导致不必要的电力消耗增大。

发明内容

本发明致力于提供一种用于检测邻近对象的设备和方法，其可在空闲模式下对用户的输入做出快速反应并进入活动模式。

本发明还致力于提供一种用于检测邻近对象的设备和方法，其中可减小等待用户输入的空闲模式的电力消耗。

本发明还致力于提供一种用于检测邻近对象的设备和方法，其即使在等待用户的输入的空闲模式下也使用活动模式中使用的驱动结构来提取对象的触摸坐标和触摸强度，因此符合芯片的小型化和电子装置的纤细化的趋势。

根据本发明的一方面，提供了一种用于检测邻近对象的设备，该设备包括：基板；多个第一电极，其包括被设置为在所述基板的一个表面上沿着第一方向延伸的至少一个1a电极和至少一个1b电极；多个第二电极，其与所述第一电极交替并平行地设置在所述基板的所述表面上，以与所述第一电极一起形成电容器；信号源，其被配置为生成电信号；检测器，其被配置为当将所述电信号施加至所述电容器时检测电流信号输出；以及控制器，其被配置为将信号源连接至所述第一电极并且将所述检测器连接至所述第二电极。所述信号源将彼此异相的信号施加至1a电极和1b电极。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于检测邻近对象的设备，该设备包括：基板；多个第一电极，其包括被设置为在所述基板的一个表面上沿着第一方向延伸的至少一个1a电极和至少一个1b电极；多个第二电极，其与所述第一电极交替并平行地设置在所述基板的所述表面上，以与所述第一电极一起形成电容器；信号源，其被配置为生成电信号；检测器，其被配置为当将所述电信号施加至所述电容器时检测电流信号输出；以及控制器，其被配置为将所述信号源连接至所述第一电极并且将所述检测器连接至所述第二电极。所述信号源将彼此同相的信号施加至1a电极和1b电极。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于检测邻近对象的方法，该方法包括以下步骤：(a)将彼此同相的电信号施加至被设置为在基板的一个表面上沿着第一方向延伸的至少一个1a电极和至少一个1b电极；(b)从在所述基板的所述表面上与所述1a电极和所述1b电极交替和平行地布置以与所述1a电极和所述1b电极一起形成电容器的多个第二电极接收电流信号；以及(c)将所接收到的电流信号转换为电压信号以检测与所述基板邻近的对象。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于检测邻近对象的方法，该方法包括以下步骤：(a)将彼此异相的电信号施加至被设置为在基板的一个表面上沿着第一方向延伸的至少一个1a电极和至少一个1b电极；(b)从与所述1a电极和所述1b电极交替并平行地设置在所述基板的所述表面上以与所述1a电极和所述1b电极一起形成电容器的多个第二电极接收电流信号；以及(c)将所接收到的电流信号转换为电压信号，以检测与所述基板邻近的对象。

根据本发明的另一方面，提供了一种驱动电子装置的方法，该方法包括以下步骤：(a)将彼此同相的电信号施加至被设置为在基板的一个表面上沿着第一方向延伸的多个第一电极，并从与所述第一电极交替并平行地设置在所述基板的所述表面上的多个第二电极接收电流信号，以检测对象的接近；(b)当在步骤(a)中检测到对象的接近时，将彼此异相的电信号施加至所述第一电极并从所述第二电极接收由彼此异相的电信号形成的电场通量生成的电流信号，以检测所述对象的触摸；以及(c)当检测到所述对象的触摸时，以活动模式驱动所述电子装置。

附图说明

通过参照附图详细描述本发明的示例性实施方式，本发明的以上和其它目的、特征和优点将对于本领域普通技术人员变得更加清楚，附图中：

图1是根据示例性实施方式的用于检测邻近对象的设备的示意性框图；

图2示出了设置在基板上的多个第一电极、第二电极和第三电极；

图3是示出在示例性实施方式中使用的术语的示图；

图4示出了根据示例性实施方式的施加至第一电极、第二电极和第三电极以检测对象的信号的波形；

图5示出了对象布置在触摸面板上的情况；

图6示出了根据另一示例性实施方式的施加至第一电极、第二电极和第三电极以检测对象的信号的波形；

图7示出了对象布置在触摸面板上的情况；以及

图8和图9是根据示例性实施方式示意性地示出驱动具有触摸面板的电子装置的方法的流程图。

具体实施方式

本文公开了本发明的示例性实施方式。然而，本文公开的特定结构性和功能性细节只是代表性的，用于描述本发明的示例性实施方式的目的，并且本发明可按照许多另选形式实现，并且不应理解为限于本文阐述的本发明的示例性实施方式。因此，虽然本发明可能有各种修改形式和另选形式，但是通过附图以举例方式示出本发明的特定实施方式，并且本文将详细描述这些特定实施方式。然而，应该理解，本文并不旨在将本发明限于公开的具体形式，相反，本发明覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改形式、等同形式和另选形式。

应该理解，虽然本文中可使用第一、第二等术语来描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，第一元件可被称作第二元件，并且类似地，第二元件可被称作第一元件，而不会脱离本发明的范围。

应该理解，当一个元件被称作“位于”另一元件“上”时，其可直接位于所述另一元件上，或者可存在中间元件。

如本文使用的，单数形式“一个”、“一种”、“该”也旨在包括复数形式，除非上下文中明确指出不是这样。还应该理解，术语“包括”、“包含”当用于本文中时，其指明存在所列特征、整体、步骤、操作、元件、部件或它们的组合，但并不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件或它们的组合。

还应该注意，在一些另选形式的实施方式中，框中表示的功能/动作可不按照流程图中表示的顺序发生。例如，以连续方式示出的两个框可实际上基本同时执行，或者所述框可有时按照相反的顺序执行，这取决于涉及的功能/动作。

在示出本发明的示例性实施方式的附图中，为了方便描述和易于理解，有意地夸大了尺寸、高度、厚度等，但是它们没有根据比率放大或缩小。另外，在附图中，可有意地缩小一些元件，并且可有意地放大其它元件。

除非另外限定，否则本文使用的所有术语具有与本发明有关的领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还应该理解，诸如在通用词典中定义的那些的术语应该被解释为具有与它们在相关领域中的含义一致的含义，并且将不按照理想化或过于正式的含义解释它们，除非本文明确这样定义。

在下文中，将参照附图描述本发明的示例性实施方式。图1是根据示例性实施方式的用于检测邻近对象的设备的示意性框图，并且图2示出了设置在基板180上的多个第一电极120、第二电极140和第三电极160。参照图1和图2，根据当前示例性实施方式的用于检测邻近对象的设备包括：基板；多个第一电极120，其包括被设置为在基板的一个表面上沿着第一方向延伸的至少一个1a电极和至少一个1b电极；多个第二电极140，其与第一电极120交替并平行地设置在基板的所述表面上，以与第一电极120一起形成电容器；信号源Vsig，其被配置为生成电信号；检测器300，其被配置为当将电信号施加至电容器时检测电流信号输出；以及控制器200，其被配置为将信号源Vsig连接至第一电极120并且将检测器300连接至第二电极140。信号源Vsig将彼此异相的信号施加至1a电极和1b电极。

第一电极120和第二电极140二者在活动模式下均用作感测电极，但是在本公开中，为了清楚和简单地描述空闲模式下的操作，将它们称作第一电极(1a电极和1b电极)以及第二电极(2a电极和2b电极)。

在示例性实施方式中，如图2B所示，将保护玻璃设置在与基板180的上表面相隔预定距离处。保护玻璃由经受了预定处理的玻璃形成，并用于保护设置在基板180上的触摸面板100并且将设置在基板180下方的显示器所显示的图像传输至用户。在另一示例性实施方式中，虽然在附图中未示出，但是由不透明材料形成的盖可位于基板180的上表面上。所述盖和保护玻璃由电场通量可通过的材料形成，从而通过在活动模式中用作驱动电极的第三电极160所形成的电场通量可通过对象O分路。

在本说明书中，被称作“沿第一方向延伸”的元件可沿着第一方向按照直线状形成，如图3中的(a)所示，或者，沿着第一方向按照锯齿状形成，如图3中的(b)所示。另外，虽然在附图中未示出，但是被称作“沿第一方向延伸”的元件可沿着第一方向按照锯齿状以外的蜿蜒形状形成。

下面，将用户可用来向触摸面板进行输入的实体定义为“对象”。所述对象是可通过将由第一电极120和第二电极140形成的电场通量分路来向触摸面板100进行输入的实体，诸如手指、手、手掌或触笔。然而，这些仅是示例，并且对象不限于此。

在本说明书中，将在用户利用对象进行触摸时获得诸如触摸坐标、触摸强度和运动速度的信息的状态定义为“活动模式”。另外，将因为没有进行触摸、没有对象而导致设备等待输入的状态定义为“空闲模式”，并且将触摸信息的获得停止的状态定义为“停止模式”。

基板180由电介质材料形成。在示例性实施方式中，基板由透明电介质形成，保护玻璃形成在基板180的上表面上，以传输由设置在基板180的下表面上的显示装置(诸如液晶显示器(LCD)或有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器)显示的图像。例如，基板180由玻璃形成。如稍后将描述的，设置在基板180上的第一电极120、第二电极140和第三电极160中的全部可形成为透明的，以显示图像并且检测对象。在另一示例性实施方式中，基板180可由不透明电介质形成，以仅检测对象的触摸。

在基板180的上表面上，多个第一电极120被设置为沿着第一方向延伸，并且多个第二电极140与第一电极120交替并平行地设置，以与第一电极120一起形成电容器。

在示例性实施方式中，在基板180的下表面上，彼此平行地布置的第三电极160被设置为沿着垂直于第一方向的第二方向延伸。在活动模式中，第三电极160用作驱动电极，并与用作感测电极的第一电极120和第二电极140一起形成电容式栅格传感器。例如，第一电极至第三电极120、140和160可由透明导电材料形成，以传输由设置在基板180的下表面上的显示装置显示的图像，如上所述。例如，第一电极至第三电极120、140和160由具有导电性的透明材料(诸如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)或铟镉氧化物(ICO))形成。在另一示例性实施方式中，第一电极至第三电极120、140和160可由碳纳米管(CNT)形成。与诸如ITO的透明导电材料相比，CNT的电流密度更高。

在空闲模式下，第三电极160连接至低阻抗电源或地电势，从而去除从显示装置发出的噪声。在活动模式下，除连接至信号源Vsig以形成电场通量的第三电极160以外的所有第三电极160连接至低阻抗电源(未示出)，从而屏蔽从基板180的底部流出的噪声。然而，在空闲模式下，在第一电极120与第二电极140之间形成电场通量，进而所有第三电极160连接至低阻抗电源，从而屏蔽从基板180的下表面流出的噪声。

信号源Vsig生成电信号。在示例性实施方式中，信号源Vsig所生成的电信号是阶梯波、方形脉冲、正弦脉冲、三角形脉冲和它们的线性叠加中的至少一个。作为示例，信号源Vsig可同时输出一个电信号以及与该电信号存在180度相位差的异相信号。作为另一示例，信号源Vsig可同时输出一个电信号以及与所述电信号无相位差的同相信号。

检测器300电连接至由第一电极120和第二电极140形成的电容器的任一电极，接收从电极输出的电流信号，并且输出对应于该电流信号的电压信号。在示例性实施方式中，检测器300包括电荷放大器。作为电荷放大器的示例，运算放大器具有反馈至连接至地的倒相输入端子和非倒相输入端子的输出端子，并且电容器和电阻器在反馈路径中彼此平行地连接。虽然倒相输入端子未连接至非倒相输入端子，但是倒相输入端子由于运算放大器的虚短路原理而与非倒相输入端子保持在相同电势。因此，当将地电势施加至非倒相输入端子时，倒相输入端子保持在地电势，并且当将预定电势施加至非倒相输入端子时，倒相输入端子也与非倒相输入端子保持在相同电势。在示例性实施方式中，将地电压施加至非倒相输入端子。在另一示例性实施方式中，将供应的电力的电势与地电势之间的电势施加至非倒相输入端子。

控制器200将第一电极120与信号源Vsig电连接，并将第二电极140与检测器300电连接。在示例性实施方式中，控制器200在预定时段执行切换，以将第一电极120连接至检测器300并且将第二电极140连接至信号源Vsig。

参照图4和图5，将描述根据示例性实施方式的检测邻近对象的方法。图4是示出根据示例性实施方式的检测对象的触摸的方法的示图，并且图5示出了对象O布置在触摸面板100上的情况。在图4中，波形V1a和V1b是分别施加至图5的第一电极120和第二电极140的波形，并且V3指示地电势施加至第三电极160。另外，“第一电极启用”指示第一电极120从信号源Vsig接收电信号并形成电场的时段，并且“第二电极启用”指示第二电极140从信号源Vsig接收电信号并形成电场的时段。灰色区域指示对应的电极连接至检测器300以执行对象感测的时段。

参照图4和图5，控制器200在两个阶段T1和T2中分开执行帧扫描。在第一阶段T1中，控制器200将第一电极120电连接至信号源Vsig，并将第二电极140电连接至检测器300(见图4中的T1的灰色部分)。因此，第一电极120由于从信号源Vsig施加的电信号而形成电场通量，并且第二电极140连接至检测器300的电荷放大器并感测对象的触摸。当第二电极140连接至检测器300的电荷放大器时，第二电极140由于电荷放大器的虚拟短路而保持在电荷放大器的电势。

在第一阶段T1中，信号源Vsig将方形脉冲V1a施加至一个1a电极120a并将与方形脉冲V1a异相(也就是说，与方形脉冲V1a存在180度的相位差)的方形脉冲V1b施加至一个1b电极120b，同时第二电极140介于1a电极120a与1b电极120b之间。这样，当将彼此异相的电信号施加至1a电极120a和1b电极120b时，1a电极120a所形成的电场通量的影响和1b电极120b所形成的电场通量的影响在1a电极120a与1b电极120b之间的中点处(也就是说，在第二电极区域中)相抵。如图所示，各个1a电极120a和各个第二电极140形成具有预定电容量的电容器，并且各个1b电极120b和各个第二电极140形成具有预定电容量的电容器。在这样形成的电容器中，1a电极120a、1b电极120b和第二电极140用作具有相同面积的电极，并且使用与电容器的电介质相同的材料。因此，电容器具有相同的电容量。

当信号源Vsig将具有上升沿的方形脉冲施加至1a电极120a时，电流流至作为连接至地电势的电容器的另一电极的第二电极140。当电流为i1时，电流i1表达为如下式1所示：

[式1]

V：施加至第一电极的驱动信号；C：电容量。

类似地，将与施加至1a电极120a的脉冲异相的脉冲(也就是说，具有下降沿的方形脉冲)施加至1b电极120b。当流至形成在第二电极140与1b电极120b之间的电容器的电流是i2时，将所述电流表达为因此两个电流在同时施加有i1和i2的第二电极140处相抵。

在施加至第一电极120的脉冲的半周期之后，将具有下降沿的脉冲施加至1a电极120a，并将具有上升沿的脉冲施加至1b电极120b，从而按照如上所述的相同方式，各个脉冲所引起的电流在第二电极140处相抵。换句话说，由连接至检测器300的一个电极和连接至信号源Vsig的相邻电极形成的电容器互补地操作。因此，当对象O未足够靠近以将电场通量分路或者不存在对象时，没有电流或者可忽略不计的电流流至第二电极140，因此，可检测出对象未靠近或者对象未做出触摸。

当如图5所示对象O做出触摸时，在第一阶段T1中，彼此异相的波形分别施加至各个1a电极120a和各个1b电极120b，如图4所示。因此，彼此异相的脉冲也施加至与对象O邻近的1a电极120a和1b电极120b。然而，对象O与1a电极120a之间的距离等于对象O与1b电极120b之间的距离，因此对象O将相同量的由施加至1a电极120a的脉冲形成的电场通量以及由施加至1b电极120b的脉冲形成的电场通量分路。这样，当对象触摸与施加有彼此异相的信号的两个电极等距离的点时，不可检测对象的触摸。这是因为对象将互补地操作的两个电容器的相同量的电场通量分路，电流i₁和电流i₂的减小的量是相同的，并且所述两个电流i₁和i₂在第二电极140处相抵。

控制器200在预定时段将已连接至信号源Vsig的第一电极120连接至检测器300，并执行切换，使得已连接至检测器300的第二电极140连接至信号源Vsig。在执行切换之后，信号源Vsig将彼此异相的波形分别施加至2a电极140a和2b电极140b，如图4的第二阶段T2所示，并且第一电极120电连接至检测器300(见图4的T2的灰色部分)。在第二阶段T2中，对象O布置在2a电极140a上，因此与由2b电极140b形成的电场通量相比，对象O将较大量的由2a电极140a形成的电场分路。因此，从由2a电极140a和1a电极120a形成的电容器C1以及由2a电极140a和1b电极120b形成的电容器C2中，通过分路的电场通量生成电流，并且这样生成的电流的值与由2b电极140b和1b电极120b形成的电容器C2’中生成的电流的值不同。换句话说，对象O的触摸破坏了电流的互补，并且电流不相抵，从而在1b电极120b中生成电流。

类似地，在由2a电极140a形成的另一电容器C1与电容器C1’之间的对象O破坏了电流的互补，因此也在1a电极120a处生成电流。因此，检测器300可检测这样生成的电流，并生成提供通知对象的触摸的信号。

作为示例，可以将通过对象O将电场通量分路的情况塑造为构成电容器C1和C2的电介质的介电常数减小的情况。当施加至其上布置有对象O的电极的脉冲的相位为0度以及施加至相邻电极(其中连接至检测器300的电极介于所述电极与所述相邻电极之间)的脉冲的相位为180度时，由其上布置有对象O的电极形成的电容器C1和C2的介电常数减小，进而与电场通量未被对象O分路的电容器C1’和C2’相比，电容器C1和C2的电容量减小。因此，在连接至检测器300的1a电极120a和1b电极120b中生成的电流中，由彼此异相的脉冲形成的电流分量是主要的，并且电流与施加至其上布置有对象O的电极的脉冲异相。

如上所述，当用于检测邻近对象的设备处于空闲模式时，单帧扫描由第一阶段T1和第二阶段T2构成，在第一阶段T1中，信号源Vsig连接至第一电极120并且检测器300连接至第二电极140，以检测对象，在第二阶段T2中，检测器300连接至的第一电极120并且信号源Vsig连接至第二电极140。以均匀的刷新率执行帧扫描。与现有技术不同的是，执行帧扫描从而不检测触摸坐标而仅检测对象是否做出触摸，或者对象是否邻近。

因此，为了检测触摸坐标，执行与设置在基板180的下表面上的第三电极160的数量一样多次数的扫描。在现有技术中，执行与第三电极160的数量一样多次数的扫描以检测对象是否与设备邻近，然而该示例性实施方式仅涉及针对第一电极120和第二电极140的扫描的两倍，从而可降低不必要的电力消耗。另外，在不牺牲检测对象的触摸和对触摸的反应的速度的情况下，可在空闲模式中降低电力消耗。此外，在不用除在活动模式中使用的部件以外的部件的情况下，可以在低电力消耗下检测对象，进而芯片尺寸不增大。

在上述示例性实施方式中，仅作为示例显示和描述了第一电极和第二电极以交替方式连接至信号源和检测器的构造。然而，所述构造旨在方便描述，并且连接至信号源并且其上施加有0度相位的脉冲的电极、其上施加有180度相位的脉冲的电极以及连接至检测器的第二电极的数量可为多个。换句话说，通过将0度相位的脉冲施加至由彼此邻近的两个或更多个电极构成的A电极组，将由设置为与A电极组邻近的两个或更多个电极构成的B电极组连接至检测器，并且将180度相位的脉冲施加至被设置为与B电极组邻近的C电极组，可如上述示例性实施方式中那样检测对象。

将参照图6和图7描述根据另一示例性实施方式的用于检测邻近对象的设备的操作。为了清楚和简明起见，可省略与上述示例性实施方式中相同的描述。图6是示出根据该示例性实施方式的检测邻近对象的方法的示图。在图6中，波形V1a和V1b是分别施加至图7的第一电极120和第二电极140的波形，并且波形V3指示地电势施加至第三电极160。另外，“第一电极启用”指示第一电极120从信号源Vsig接收电信号并形成电场的时段，并且“第二电极启用”指示第二电极140从信号源Vsig接收电信号并形成电场的时段。灰色区域指示对应的电极连接至检测器300以执行对象感测的时段。与上述示例性实施方式类似，设置在基板180的下表面上的第三电极160电连接至低阻抗电源或地电势，并接收地信号，如图所示。然而，施加至第一电极120和第二电极140的波形的相位与上述示例性实施方式中的波形的相位不同。

在该示例性实施方式中，控制器200将第一电极120与信号源Vsig电连接。第一电极120从信号源Vsig接收彼此同相的信号，并形成电场通量。在示例性实施方式中，将彼此无相位差的同相方形脉冲施加至第一电极120(第二电极140介于第一电极120之间)。与上述示例性实施方式类似，当在第二电极140介于第一电极120a和120b之间的情况下将彼此异相的脉冲施加至彼此面对的第一电极120a和120b时，由第一电极120a和120b形成的电场通量的影响在作为第一电极120a和120b之间的中点的第二电极140周围相抵。相邻的电场通量彼此吸引，因此在相对低的高度上具有影响。然而，当如该示例性实施方式中那样将彼此同相的脉冲施加至面对的第一电极120时，电场通量彼此推斥并且急剧上升。因此，在该示例性实施方式中，由接收彼此同相的信号的第一电极120形成的电场通量彼此推斥，并且急剧上升至可被在基板180上方盘旋的对象分路的那样高。因此，第二电极140将通过由在基板180上方盘旋的对象分路的电场通量的变化生成的电流发送至检测器300，并且检测器300对所检测到的电流执行信号处理，从而检测对象是否在触摸面板100上方盘旋、是否接近基板180或者是否运动远离基板180。

参照图7，第一电极120从信号源Vsig接收同相信号，并形成升高至预定高度的电场通量。如上所述，第二电极140与第一电极120一起形成电容器，并且通过控制器200电连接至检测器300。预定的AC波形施加至形成电容器的第一电极120，并且将由于检测器300的虚拟短路而施加至电荷放大器的非倒相端子的电势施加至第二电极140。因此，在电容器C1中生成了从1a电极120a流至2a电极140a的电流，并且在电容器C2中也生成了从1b电极120b流至2b电极140b的电流。因此，当不存在与触摸面板100的上表面邻近或足够靠近所述上表面从而可将电场通量分路的对象时，从第二电极140施加至检测器300的电流是从连接至检测器300的各个第二电极140流出的电流之和。

另一方面，当对象O在2a电极140a上方的高度使得可将电场通量分路时，对象将通过1a电极120a和1b电极120b形成的电场通量分路。因此，流动通过由1a电极120a和2a电极140a形成的电容器C1以及由1b电极120a和2b电极140b形成的电容器C2的电流与通过对象O分路的电场通量成比例地减小。在上述示例性实施方式中，当第一电极或第二电极接收彼此异相的电信号并互补地操作时，在2a电极中流动的电流相抵，并且不可能感测对象的影响。然而，在该示例性实施方式中，电流不相抵。因此，与通过对象O分路的电场通量的量成比例地减小的电流在2a电极140a中流动，并被施加至检测器300。

因此，在示例性实施方式中，可通过将由在2a电极140a中流动的电流形成的信号与由在另一第二电极140中流动的电流形成的信号进行比较来检测对象是否与触摸面板100邻近。在另一示例性实施方式中，在第二电极140中流动的电流相加并与预定电流值进行比较，并且当总和为预定电流值或更小时，可确定对象邻近触摸面板100。此外，当在2a电极140a中流动的电流逐渐增大时，对象的影响逐渐减小，并且可以确定对象逐渐运动离开触摸面板100。另一方面，当在2a电极140a中流动的电流逐渐减小时，可确定对象逐渐靠近触摸面板100。

在该示例性实施方式中，电流不相抵，并且无需在两个时段分开执行单帧扫描。因此，如图6中的(a)所示，在一个时段中执行单帧扫描，从而在空闲模式下消耗的电力可进一步减小。在另一示例性实施方式中，通过如图6中的(b)所示在两个时段中分开执行单帧扫描，可使用根据先前实施方式的驱动方法和结构。

在该示例性实施方式中，当将彼此同相的信号施加至电极(所述电极与介于所述电极之间的电极交替布置)时，由所述信号形成的电场通量的影响比在先前实施方式中的电场通量的那些影响延伸得更远。因此，当这样形成的电场通量通过对象分路时，即使对象未与设备直接接触而是在设备上方盘旋，除对应的电极之外的电极也可检测通过对象分路的电场通量的影响。另外，可检测对象的接近或分离。

与现有技术不同的是，在该示例性实施方式中，无需检测对象的触摸坐标。因此，无需执行与驱动电极的数量一样多次数的扫描，可仅利用单次扫描检测对象的接近或分离，进而可减小不必要的电力消耗。另外，在不牺牲检测对象的触摸和对所述触摸做出反应的速度的情况下，可减小空闲模式下的电力消耗。此外，在不使用除活动模式中使用的部件以外的部件的情况下，可以在低电力下检测对象，进而芯片尺寸不增大。而且，可检测接近状态(对象触摸之前的状态)或分离状态(对象触摸之后的状态)，并检测对象是否随时间接近触摸垫，或者对象是否随时间运动远离触摸垫。因此，可更有效地控制电子装置的驱动。

在该示例性实施方式中，与先前示例性实施方式类似，仅作为示例示出并描述了第一电极和第二电极交替地连接至信号源和检测器的构造。然而，该构造旨在方便描述，并且连接至信号源并且其上施加有0度相位的脉冲的电极的数量可为多个。

参照图8和图9，将描述根据示例性实施方式驱动具有触摸面板的电子装置的方法。为了清楚和简明起见，可省略该示例性实施方式的与上述示例性实施方式的描述相同的描述。图8和图9是示意性地示出根据示例性实施方式驱动电子装置的方法的流程图。参照图8和图9，作为示例，当在步骤S100和S200中没有将输入施加至电子装置时，电子装置检测对象的接近。因此，如在上述示例性实施方式中那样，将彼此同相的电子信号施加至第一电极，第一电极被设置为使得第二电极介于第一电极之间。当将彼此同相的电子信号施加至第一电极时，如上所述，由第一电极形成的电场通量彼此推斥并升高至使得可通过在触摸面板上方近距离盘旋的对象分路那样高。

在示例性实施方式中，为了检测对象，在一个时段中执行用于检测邻近对象的帧扫描，从而可进一步减小在空闲模式下消耗的电力。在另一示例性实施方式中，在两个时段中分开执行用于检测邻近对象的帧扫描，从而可使用根据先前示例性实施方式的驱动方法和结构。

当检测到对象的接近时，电子装置检查对象的触摸(S300和S400)。当检测到正接近的对象或正盘旋的对象时，可确定用户将很快利用电子装置执行预定操作，并且电子装置预备检查用于向其施加输入的触摸输入。因此，当检测到对象的接近时，将彼此异相的电信号施加至第一电极，并且从第二电极接收由彼此异相的电信号所形成的电场通量生成的电流信号，从而检查到对象的触摸。当对象被布置在任一电极上时，可不检测由如上所述将电场通量分路的对象导致的电流的变化。因此，在预定时段，电子装置将第一电极从信号源断开，将第一电极连接至检测器，将第二电极从检测器断开，并且将第二电极连接至信号源。以预定频率执行对这样由两个阶段构成的对象的触摸的检测。

当检测到对象的触摸时，在活动模式下驱动电子装置并接收诸如对象的触摸坐标和触摸强度的信息(S500)。

在示例性实施方式中，当在活动模式中在第一预定时间内未检测到对象的触摸时，电子装置进入停止模式。然而，由于在未检测到触摸之后的特定时间内可出现对象的触摸，因此电子装置需要检测在第二预定时间内是否出现触摸而不立即进入停止模式。因此，当在第一预定时间内未检测到对象的触摸时，通过将彼此异相的电信号施加至第一电极并从第二电极接收由彼此异相的电信号所形成的电场通量生成的电流信号，来执行对对象的触摸的检测(S600)。当此时检测到对象的触摸时，可确定用户尝试驱动电子装置，进而再次在活动模式下驱动电子装置。

另一方面，当在第二预定时间内未检测到对象的触摸时，通过将彼此同相的电信号施加至第一电极并从第二电极接收由电场通量生成的电流信号来检测对象是否接近触摸面板或者对象是否在触摸面板上方盘旋(S700)。换句话说，当不能检测对象的触摸时，检测到对象是否在基板上方盘旋。当对象以预定距离在基板上方盘旋时，对象可做出触摸，进而有必要检查在第三预定时间内对象是否在基板上方盘旋。另一方面，当检查到在第三预定时间内没有对象在基板上方盘旋时，以停止模式驱动电子装置(S900)。

当根据该示例性实施方式执行空闲模式下的对象检测时，单帧扫描仅涉及两个感测操作。因此，即使刷新率保持为与活动模式下的值相同的值，也能获得比活动模式下的电力效率更高的电力效率，并且获得与通过降低刷新率实现低电力消耗的现有技术的初始反应速度相比改进的初始反应速度。

本领域技术人员应该清楚，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明的上述示例性实施方式做出各种修改。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的所有这些修改形式。

本申请要求于2013年4月25日提交的韩国专利申请No.10-2013-0046245的优先权和利益，通过引用将该申请的公开全部并入本文。

Claims (34)

1.一种用于检测邻近对象的设备，该设备包括：

基板；

多个第一电极，其包括被设置为在所述基板的一个表面上沿着第一方向延伸的一个或更多个1a电极以及一个或更多个1b电极；

多个第二电极，其与所述第一电极交替并平行地设置在所述基板的所述表面上，以与所述第一电极一起形成电容器；

信号源，其被配置为生成电信号；

检测器，其被配置为在将所述电信号施加至所述电容器时检测电流信号输出；以及

控制器，其被配置为将所述信号源连接至所述第一电极并且将所述检测器连接至所述第二电极，

其中，所述信号源将彼此具有180度相位差的信号施加至所述1a电极和所述1b电极。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二电极包括一个或更多个2a电极以及一个或更多个2b电极，并且

所述控制器以预定频率执行一个循环，该循环包括：第一步骤，将所述1a电极和所述1b电极连接至所述信号源以将彼此具有180度相位差的信号施加至所述1a电极和所述1b电极，并且将所述第二电极连接至所述检测器；以及第二步骤，将所述第一电极连接至所述检测器，并且将所述2a电极和所述2b电极连接至所述信号源以将彼此具有180度相位差的信号施加至所述2a电极和所述2b电极。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述检测器检测从在所述第一步骤中连接至所述检测器的所述第二电极施加的电流信号，并且检测从在所述第二步骤中连接至所述检测器的所述第一电极施加的电流信号。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，一个或更多个第二电极中的每一个介于所述多个1a电极中的每一个与所述多个1b电极中的每一个之间。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一个或更多个1a电极彼此邻近并构成A电极组，并且

所述一个或更多个1b电极彼此邻近并构成B电极组。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，至少一个第二电极介于所述A电极组与所述B电极组之间。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，沿着垂直于所述第一方向的第二方向延伸并彼此平行地布置的第三电极被设置在所述基板的另一表面上，并且连接至低阻抗电源或地电势。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述信号源施加阶梯波、方形脉冲、正弦脉冲、三角形脉冲和它们的线性叠加当中的至少一种电信号。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，通过将由于电场通量的变化而生成的电流信号转换为电压信号来检测要检测的对象，其中，所述电场通量的变化是在由连接至所述信号源的第一电极处的电信号形成的所述电场通量被所述对象分路时导致的。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述检测器包括接收所述电流信号并将所述电流信号转换为预定电压信号的电荷放大器。

11.一种用于检测邻近对象的设备，该设备包括：

基板；

多个第一电极，其包括被设置为在所述基板的一个表面上沿着第一方向延伸的一个或更多个1a电极以及一个或更多个1b电极；

多个第二电极，其与所述第一电极交替并平行地设置在所述基板的所述表面上，以与所述第一电极一起形成电容器；

信号源，其被配置为生成电信号；

检测器，其被配置为在将所述电信号施加至所述电容器时检测电流信号输出；以及

控制器，其被配置为将所述信号源连接至所述第一电极并且将所述检测器连接至所述第二电极，

其中，所述信号源将彼此同相的信号施加至所述1a电极和所述1b电极。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述控制器以预定频率执行将所述第一电极连接至所述信号源并且将所述第二电极连接至所述检测器的步骤。

13.根据权利要求11所述的设备，其中，一个或更多个第二电极中的每一个介于所述多个1a电极中的每一个与所述多个1b电极中的每一个之间。

14.根据权利要求11所述的设备，其中，所述一个或更多个1a电极彼此邻近，并构成A电极组，并且

所述一个或更多个1b电极彼此邻近，并构成B电极组。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，至少一个第二电极介于所述A电极组与所述B电极组之间。

16.根据权利要求11所述的设备，其中，沿着垂直于所述第一方向的第二方向延伸并彼此平行地布置的第三电极被设置在所述基板的另一表面上，并且连接至低阻抗电源或地电势。

17.根据权利要求11所述的设备，其中，所述信号源施加阶梯波、方形脉冲、正弦脉冲、三角形脉冲和它们的线性叠加当中的至少一种电信号。

18.根据权利要求11所述的设备，其中，通过将由于电场通量的变化而生成的电流信号转换为电压信号来检测要检测的对象，其中，所述电场通量的变化是在由连接至所述信号源的第一电极处的电信号形成的所述电场通量被所述对象分路时导致的。

19.根据权利要求11所述的设备，其中，所述检测器包括接收所述电流信号并将所述电流信号转换为预定电压信号的电荷放大器。

20.一种用于检测邻近对象的方法，该方法包括以下步骤：

(a)将彼此同相的电信号施加至被设置为在基板的一个表面上沿着第一方向延伸的至少一个1a电极和至少一个1b电极；

(b)从与所述1a电极和所述1b电极交替并平行地设置在所述基板的所述表面上以与所述1a电极和所述1b电极一起形成电容器的多个第二电极接收电流信号；以及

(c)将所接收到的电流信号转换为电压信号，以检测与所述基板邻近的对象。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，以预定频率执行包括步骤(a)和步骤(b)的一个循环。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，通过施加阶梯波、方形脉冲、正弦脉冲、三角形脉冲和它们的线性叠加当中的至少一种电信号来执行电信号的施加。

23.根据权利要求20至22中的任一项所述的方法，其中，通过将低阻抗电源或地电势连接至第三电极来执行所述方法，其中，所述第三电极沿着垂直于所述第一方向的第二方向延伸并彼此平行地布置在所述基板的另一表面上。

24.一种用于检测邻近对象的方法，该方法包括以下步骤：

(a)将彼此具有180度相位差的电信号施加至被设置为在基板的一个表面上沿着第一方向延伸的至少一个1a电极和至少一个1b电极；

(b)从与所述1a电极和所述1b电极交替并平行地设置在所述基板的所述表面上以与所述1a电极和所述1b电极一起形成电容器的多个第二电极接收电流信号；以及

(c)将所接收到的电流信号转换为电压信号，以检测与所述基板邻近的对象。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第二电极包括至少一个2a电极和至少一个2b电极，并且，所述方法在步骤(c)之后还包括以下步骤：

(d)将彼此具有180度相位差的电信号施加至所述2a电极和所述2b电极；以及

(e)从所述1a电极和所述1b电极接收电流信号。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，以预定频率执行包括第一步骤和第二步骤的一个循环，并且其中，所述第一步骤包括步骤(b)和步骤(c)，所述第二步骤包括步骤(d)和步骤(e)。

27.根据权利要求24所述的方法，其中，通过施加阶梯波、方形脉冲、正弦脉冲、三角形脉冲和它们的线性叠加当中的至少一种电信号来执行电信号的施加。

28.根据权利要求24至27中的任一项所述的方法，其中，通过将低阻抗电源或地电势连接至第三电极来执行所述方法，其中，所述第三电极沿着垂直于所述第一方向的第二方向延伸并彼此平行地布置在所述基板的另一表面上。

29.一种驱动电子装置的方法，该方法包括以下步骤：

(a)将彼此同相的电信号施加至被设置为在基板的一个表面上沿着第一方向延伸的多个第一电极，并从与所述第一电极交替并平行地设置在所述基板的所述表面上的多个第二电极接收电流信号，以检测对象的接近；

(b)当检测到对象的接近时，将彼此具有180度相位差的电信号施加至所述第一电极并从所述第二电极接收由彼此具有180度相位差的电信号所形成的电场通量生成的电流信号，以检测所述对象的触摸；以及

(c)当检测到所述对象的触摸时，以活动模式驱动所述电子装置。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，步骤(a)还包括以下步骤：在将同相信号施加至所述第一电极并且从所述第二电极接收到电流信号之后，将同相信号施加至所述第二电极并且从所述第一电极接收电流信号以检测对象的接近。

31.根据权利要求29所述的方法，其中，步骤(b)还包括以下步骤：在将具有180度相位差的信号施加至所述第一电极并且从所述第二电极接收到电流信号之后，将具有180度相位差的信号施加至所述第二电极并且从所述第一电极接收电流信号以检测所述对象的触摸。

32.一种驱动电子装置的方法，该方法包括以下步骤：

(a)将彼此具有180度相位差的电信号施加至被设置为在基板的一个表面上沿着第一方向延伸的多个第一电极，并且从与所述第一电极交替并平行地设置在所述基板的所述表面上的多个第二电极接收电流信号，以检测对象的触摸；

(b)当在预定时间内未检测到对象的触摸时，将彼此同相的电信号施加至所述第一电极并从所述第二电极接收由彼此同相的电信号所形成的电场通量生成的电流信号，以检测所述对象的接近；以及

(c)当在预定时间内未检测到所述对象的接近时，以停止模式驱动所述电子装置。

33.根据权利要求32所述的方法，其中，步骤(a)还包括以下步骤：在将具有180度相位差的信号施加至所述第一电极并且从所述第二电极接收到电流信号之后，将具有180度相位差的信号施加至所述第二电极并且从所述第一电极接收电流信号以检测对象的触摸。

34.根据权利要求32所述的方法，其中，步骤(b)还包括以下步骤：在将同相信号施加至所述第一电极并且从所述第二电极接收到电流信号之后，将同相信号施加至所述第二电极并且从所述第一电极接收电流信号以检测所述对象的接近。