CN102301320B - 用于触摸输入设备的改进的触摸检测 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于校正从液晶模块耦合到布置在触摸传感器面板内的多个感测元件的电噪声并且用于减少触摸检测算法中的误差的方法和装置。可以通过利用用于检测感测元件和参考元件共有的噪声的一组参考元件，以及从感测到的值中有效地减去噪声的校正模块，来校正感测元件检测到的误差信号值。通过在连续的感测元件之间提供更均匀的间隔，可以减少触摸检测算法中的误差。在某些实施例中，可以在相邻感测元件之间插入一个或多个虚地元件，以便减少信号干扰。

Description

用于触摸输入设备的改进的触摸检测
技术领域
本发明一般涉及触摸检测领域。更具体地，本发明在一个示例性方面涉及触摸输入设备内的改进的触摸检测方法和装置。
背景技术
当前许多类型的输入设备，诸如按钮或按键、鼠标、轨迹球、操纵杆、触摸传感器面板、和触摸屏等，可用于在计算系统中执行操作。尤其是，触摸屏由于其容易且通用的操作以及其不断下降的价格而正变得日益流行。触摸屏可包括触摸传感器面板和诸如液晶显示器(LCD)的显示设备，所述触摸传感器面板可以是具有触摸敏感表面的清澈面板，而所述显示设备可被部分地或完全地置于在该面板后面，从而所述触摸敏感表面可以覆盖显示设备的可观看区域的至少一部分。触摸屏可允许用户通过使用手指、输入笔或其它物体在显示设备所显示的用户界面(UI)所指定的位置处触摸该触摸传感器面板来执行各种功能。一般来说，触摸屏可识别触摸事件以及触摸事件在触摸传感器面板上的位置，然后计算系统可根据在触摸事件的时刻出现的显示来解释触摸事件，此后可基于该触摸事件执行一个或多个动作。
单侧互电容触摸传感器面板通常包括分布在衬底上的多个感测元件。每个感测元件与相关联的一组驱动元件间隔开一个距离，该距离足以使得感测元件能够检测激励电压何时被施加在特定驱动元件上。当手指、输入笔或其它导电元件被置于触摸传感器面板的特定区域附近时，由激励电压驱动的一部分电荷通过由手指、输入笔或其它导电元件形成的导电路径逸出。因此，相对于不存在导电路径时检测到的电荷耦合量，感测元件检测到的电荷耦合量有所减少。然后，可以基于对于哪些感测元件在特定感测时间段内传输了减少的信号的确定，来计算触摸区域。
在某些触摸传感器面板中，触摸表面位于液晶显示模块(LCM)前面。LCM产生可能不利地影响触摸传感器面板的操作的电磁噪声。为了防止触摸传感器面板受到LCM产生的噪声的影响，已经采用了数种技术。在某些设备中，例如，在触摸传感器面板的背面上沉积导电屏蔽物。导电屏蔽物充分滤除LCM产生的噪声，但是由于触摸面板衬底的两面都需要对导电元素进行沉积和/或图案形成，这可能增加触摸传感器面板的制造成本。在其它设备中，给触摸面板布局添加一组参考元件以使得每个感测元件包括大小成比例的参考元件。参考元件与驱动元件间隔足够远，从而参考元件和驱动元件之间的电容耦合是小的或微不足道的。从相关联的感测元件检测到的信号中减去参考元件检测到的信号，以便滤除两种元件共有的噪声。然而，这种方法消耗了触摸传感器面板上的大量空间，并且可能导致不期望的大像素尺寸，或产生下降性能的较小感测元件。
另外，某些触摸传感器面板被布置为使得连续的感测元件被不均匀地间隔开。这通常出现在感测元件以不对称方式分布在驱动元件之间的布局内，或在共有布线必须贯穿触摸传感器面板的一部分以便到达其目的地的布局内。感测元件之间的不均匀间隔在适于根据一组所报告的感测信号确定触摸区域的算法中引入了误差，这是由于这些算法通常假设感测元件在整个触摸表面上被均匀地间隔开。在某些情况下，感测元件之间的不均匀间隔甚至能够产生对于触摸输入没有响应的触摸传感器面板的区域(即，“盲区”)。
发明内容
某些触摸传感器面板被制成布图在透明衬底一侧上的一组导电迹线。导电迹线通常被布置成使得触摸传感器面板包括由多个驱动元件和感测元件形成的触摸像素的网格状结构，其中可以通过检测位于触摸区域附近的触摸像素的驱动元件和感测元件之间的电荷耦合的改变，确定触摸区域。在某些实施例中，触摸传感器面板可被布置在适于通过透明衬底透光的LCM前面。
不幸的是，从LCM耦合到触摸传感器电极的电噪声可以不利地影响触摸传感器面板的触摸检测机构，使得感测元件报告错误的信号值。因此，本发明的某些实施例通过利用用于检测感测元件和参考元件两者共有的噪声的一组参考元件，以及用于有效地从感测值中减去噪声的校正模块，校正错误的信号值。在某些实施例中，通过利用其是感测元件大小的一部分的参考元件，保留触摸传感器面板上的物理空间。在某些实施例中，通过利用少于感测元件的参考元件，来保留触摸传感器面板上的物理空间。
许多触摸传感器面板还包括被不均匀地间隔开的感测元件。这种不均匀性在适于基于从触摸像素报告的触摸位置来计算接触中心的算法中引入了误差。因此，本发明的某些实施例通过在连续的感测元件之间提供更均匀的间隔，来减少触摸检测算法中的误差。在某些实施例中，一个或多个虚地元件被插入在相邻的感测元件之间，以便减少信号干扰。
附图说明
图1示出了具有以不对称方式布置在一组驱动元件内的一组感测元件的触摸传感器面板；
图2A示出了根据本发明的实施例的用于校正触摸传感器面板中的公共模式噪声的示例性配置；
图2B是示出了根据本发明的实施例的用于校正图2A所示的公共模式噪声的示例性配置的透视图；
图3示出了根据本发明的实施例的适于使用相关联的参考信号校正感测信号的校正模块；
图4示出了根据本发明的实施例的触摸传感器面板的一部分的示例性配置；
图5示出了根据本发明的实施例的适于使用公共参考信号产生一组校正信号的示例性校正处理；
图6示出了根据本发明的实施例的具有参考元件的触摸传感器面板的示例性配置，其中参考元件具有等于感测元件大小的组合大小；
图7A示出了根据本发明的实施例的用于触摸面板配置的校正信号的示例性方法，在所述配置中每个参考元件专用于特定的感测元件；
图7B示出了根据本发明的实施例的使用公共参考信号来校正信号的示例性方法；
图8示出了包括由被不均匀地间隔开的感测元件提供服务的一组像素的触摸传感器面板的一部分；
图9示出了根据本发明的实施例的示例性触摸传感器面板的一部分，该触摸传感器面板具有由虚地导体分隔开的相等间隔的感测元件；
图10示出了根据本发明的实施例的适于使用参考元件校正LCM噪声的示例性触摸传感器面板的一部分，其中所述参考元件位于被均匀间隔开的感测元件之间；
图11示出了根据本发明的实施例的包括利用一个或多个参考线路和/或被均匀间隔开的感测线路的触摸传感器面板的示例性计算系统；
图12A示出了具有利用根据本发明的实施例的一个或多个参考线路和/或被均匀间隔开的感测线路的触摸传感器面板的示例性移动电话；
图12B示出了具有利用根据本发明的实施例的一个或多个参考线路和/或被均匀间隔开的感测线路的触摸传感器面板的示例性数字媒体播放器；以及
图12C示出了具有触摸传感器面板(轨迹板)和/或显示器的示例性个人计算机，其中所述触摸传感器面板(轨迹板)和/或显示器包括根据本发明的实施例的一个或多个参考线路和/或被均匀间隔开的感测线路。
具体实施方式
在对优选实施例的下列描述中参考了附图，这些附图以说明的方式示出了可以实现本发明的特定实施例。应当理解，可以使用其它实施例，并且可以做出结构改变而不脱离本发明的实施例的范围。
如此处使用的，术语“计算机程序”和“软件”包括但不限于适于以计算机处理的人类或机器可以辨识的任意步骤序列。这些计算机程序和软件可以在任意编程语言或环境下被呈现，所述编程语言或环境包括，例如，C/C++、Fortran、COBOL、PASCAL、Perl、Prolog、Python、MATLAB、汇编语言、脚本语言、标记语言(例如，HTML、SGML、XML、VoXML)、函数语言(例如，APL、Erlang、Haskell、Lisp、ML、F#和Scheme)以及面向对象的环境，诸如公用对象请求代理程序体系结构(CORBA)、JavaTM(包括J2ME、Java Beans等)。
如此处使用的，术语“显示器”包括适于显示信息的任意类型的设备，包括但不限于阴极射线管显示器(CRT)、液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管显示器(TFT)、数字光处理器显示器(DLP)、等离子显示器、发光二极管(LED)或二极管阵列、白炽光设备和荧光设备。显示设备还包括较不动态的设备，诸如打印机、电子墨水设备和其它类似结构。
如此处使用的，术语“存储器”包括适于存储数字数据的任意类型的集成电路或其它存储设备，包括但不限于，ROM、PROM、EEPROM、DRAM、SDRAM、DDR/2SDRAM、EDO/FPMS、RLDRAM、SRAM、″闪速″存储器(例如，NAND/NOR)和PSRAM。
如此处使用的，术语“模块”指的是为执行所希望的功能而设计的任意类型的软件、固件、硬件或它们的组合。
如此处使用的，术语“网络”一般指的是任意类型的电信或数据网络，包括但不限于，缆线网络、卫星网络、光网络、蜂窝网络和总线网络(包括MAN、WAN、LAN、WLAN、互联网和内联网)。这些网络或其部分可以利用任意一种或多种不同的拓扑(例如，环形、总线、星形、环路等)、传输介质(例如，有线/RF缆线、RF无线、毫米波、混合光纤同轴电缆等)和/或通信或网络协议(例如，SONET、DOCSIS、IEEE Std.802.3、ATM、X.25、帧中继、3GPP、3GPP2、WAP、SIP、UDP、FTP、RTP/RTCP、TCP/IP、H.323等)。
如此处使用的，术语“处理器”、“微处理器”和“数字处理器”包括所有类型的数字处理设备，包括但不限于，数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算机(RISC)、通用(CISC)处理器、微处理器、门阵列(例如，FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、可重配置计算构造(RCF)、阵列处理器和专用集成电路(ASIC)。这些处理器可被包含在单一IC晶片上，或分布在多个组件上。
某些触摸传感器面板被制成布图在透明衬底一侧上的一组导电迹线。导电迹线通常被布置成使得触摸传感器面板包括由多个驱动元件和感测元件形成的触摸像素的网格状结构，其中可以通过检测位于触摸区域附近的触摸像素的驱动元件和感测元件之间的电荷耦合的改变，确定触摸区域。在某些实施例中，触摸传感器面板可被布置在适于通过透明衬底透光的LCM前面。
不幸的是，从LCM耦合到触摸传感器电极的电噪声可以不利地影响触摸传感器面板的触摸检测机构，使得感测元件报告错误的信号值。因此，本发明的某些实施例通过利用用于检测感测元件和参考元件两者共有的噪声的一组参考元件，以及用于有效地从感测值中减去噪声的校正模块，校正错误的信号值。在某些实施例中，通过利用其是感测元件大小的一部分的参考元件，保留触摸传感器面板上的物理空间。在某些实施例中，通过利用少于感测元件的参考元件，来保留触摸传感器面板上的物理空间。
许多触摸传感器面板还包括被不均匀地间隔开的感测元件。这种不均匀性在适于基于从触摸像素报告的触摸位置来计算接触中心的算法中引入了误差。因此，本发明的某些实施例通过在连续的感测元件之间提供更均匀的间隔，来减少触摸检测算法中的误差。在某些实施例中，一个或多个虚地元件被插入在相邻的感测元件之间，以便减少信号干扰。
虽然此处可以根据单侧触摸传感器面板描述和说明本发明的实施例，但是应当理解：本发明的实施例不限于此，而是还适用于双面面板以及其中驱动元件和感测元件被形成在不同衬底上或形成在覆盖玻璃的背面上的配置。附加地，虽然此处可以根据布置在液晶显示模块(LCM)前面的触摸传感器面板描述和说明本发明的实施例，但是应当理解：本发明不限于LCM，而是可以包括其它类型的显示技术以及其它来源的电磁干扰。另外，虽然此处可以根据以氧化铟锡(ITO)材料形成图案的导电元件描述和说明本发明的实施例，但是本发明不限于以ITO构成的导电元件，而是可由各种其它类型的导电材料构成。这包括但不限于非晶硅(amorphous silicon)、二硒化铜铟(copper indium diselenide)、碲化镉(cadmium telluride)和薄膜晶体硅(film crystalline silicon)。
互电容触摸传感器面板通常包括适于为触摸表面的每个区域提供服务的多个导电元件。触摸传感器面板可被认为是触摸像素的二维阵列，其中每个像素可以指示唯一的触摸区域。在许多触摸传感器面板，诸如图1所示的触摸传感器面板中，以唯一的行和列组合定义触摸传感器面板100的每个像素。例如，图1所示的触摸传感器面板100包括15行和10列，从而给出150个唯一的触摸像素。
在许多触摸传感器面板中，以驱动元件和感测元件为每个触摸像素提供服务。在图1中，例如，存在总共10个感测元件104，其中每个感测元件104连续延伸，并且垂直穿过触摸面板100的长度。相反，驱动元件102可以是单个的但是相连的分段，其中每个分段特定于特定的触摸像素。例如，在图1中，示出了150个不同的驱动元件102，也就是说，每个感测元件104有15个驱动元件102。
将感测元件104足够靠近地放置(即，足够紧密地相邻)，以便电容耦合到一组附近的驱动元件102。在某些实施例中，可以以任意预定的顺序激励驱动元件，诸如从位于行0的驱动元件开始，然后顺序地激励行1、行2等直到行14，然后以连续方式在行0重复。从而，可以在分为时间块的时间段上分析来自感测元件104的输出，其中每个时间块对应于特定驱动元件102被激励的时间。在图1所示的触摸传感器面板100中，这使得触摸检测逻辑能够区分沿着相同列位于不同行的触摸。在其它实施例中，可以同时激励多行驱动元件，对所得到的触摸数据进行后处理，以便确定触摸的位置。
当给驱动元件102施加激励电压时，该激励电压使得一定数量的电荷电容耦合到附近的感测元件104上。感测元件104又产生一信号，该信号是所施加电压的函数。然而，当手指、输入笔或其它导电机构被置于被激励的驱动元件102和电容耦合的感测元件104附近时，在驱动元件102和该导电机构之间形成新的导电路径。因此，否则被耦合到感测元件104上的一部分电荷改为被引导通过手指、输入笔或其它导电机构(例如，到达地面地)。感测元件104所报告的由于减少的电荷耦合而减小的信号用于指示特定像素已被触摸。
在许多情况下，手指、输入笔或其它导电机构还将从附近像素(即，不直接位于触摸区域之下的像素)的被激励的驱动元件102吸引少量电荷。为这些像素提供服务的感测元件104也报告减小的信号，但是由于这些像素与手指、输入笔或其它导电机构间隔较大的距离，信号减小的数量较小。
通过分析触摸传感器面板的所有像素的信号轮廓(signalprofile)，可以计算指示触摸在触摸传感器面板上的近似位置的接触中心。该接触中心通常被称为质心。例如，如果信号分析指示行0列1和行0列2处同等减小的信号，这可能指示手指、输入笔或其它导电机构的中心在像素(0，1)和(0，2)的边界上。相反，如果信号分析指示行0列1处比行0列2处的信号减小更强，这可能指示手指中心正好在像素(0，1)上。注意，在某些应用中，可以计算多个质心，从而指示触摸传感器面板上的多个触摸。
在某些触摸输入设备中，触摸表面位于液晶显示模块(LCM)前面。在正常操作过程中，LCM产生触摸传感器面板的各种组件所共有的电噪声，并且因此该噪声被称为“公共模式噪声”。公共模式噪声电容耦合到面板的感测元件，从而产生感测信号的失真。由于感测元件104不能区分来自被激励的驱动元件102的电荷耦合的改变和从LCM产生的公共模式噪声的改变，该噪声通常在质心计算中引入误差。
上面讨论的公共模式噪声问题的示例性解决方案是在触摸传感器面板100上分布一个或多个参考元件，其中任意一个参考元件可被电结合到一个或多个更大的元件内，或在模拟或数字域内被单独处理，并且按需要被缩放以便从感测元件中有效地减去公共模式噪声。
图2A和图2B提供了根据本发明的实施例的可用于实现这种解决方案的示例性配置。对于触摸传感器面板200的每个感测元件204，给触摸传感器面板布局添加了参考元件206。在一个实施例中，参考元件206是与感测元件204具有相同大小的导电元件，但是与驱动元件202间隔开给定距离d210。该距离d210确保参考元件206被放置成距对应的驱动元件202足够远，从而驱动元件202和参考元件206之间的电容耦合量是可忽略的，或至少比感测元件204和驱动元件202之间的电容耦合量小一个数量级。因此，参考元件206用于检测与感测元件204将检测到的相同数量的由LCM 208产生的公共模式噪声，但是该噪声未受到驱动元件202的显著影响。
然后可以减去感测元件204和参考元件206两者共有的噪声，以便产生校正后的感测信号。图3示出了这个处理。如图所示，感测信号Si302和对应的参考信号Ri304被馈送到校正模块306。校正模块306适于产生校正信号Si′308，其中Si′308＝Si302-Ri304。
不幸的是，额外的参考元件206以及间隔距离d210本身不易于适合于具有尺寸约束(例如，5mm×5mm)的小触摸像素。为了利用参考元件206，同时仍然符合所需的触摸像素尺寸约束，可以减小感测元件204的大小。然而，当减小感测元件204的导电表面的物理面积时，电容耦合量减小，并且信号检测变得更困难，从而降低了触摸传感器面板的触摸灵敏度。
因此，本发明的某些实施例使得能够利用参考元件，而没有相伴而来的牺牲触摸灵敏度。在某些实施例中，触摸传感器面板包括数目比感测元件少的参考元件。在某些实施例中，参考元件的大小是感测元件的大小的一部分。在其它实施例中，参考元件的大小是感测元件的大小的一部分，并且触摸传感器面板包括数目比感测元件少的参考元件。
为了减少布置在触摸传感器面板内的参考元件的数目，认识到LCM所产生的公共模式噪声在触摸传感器面板的各个区域上大体是均匀的。由于这种一致性，触摸传感器面板可以包括数目比感测元件少的参考元件。另外，参考元件不再需要对应于特定的感测元件，并且取而代之的是，参考元件可被共有布线。
图4示出了根据本发明的实施例的触摸传感器面板的一部分的示例性配置。注意，图中以DS指示驱动/感测组合，而图中以SD指示感测/驱动组合。如图所示，被共有布线的一组参考元件406与感测元件相邻，并且每个参考元件将每对连续的感测元件间隔开。然而，应当理解，在不具有连续(即，相邻)感测元件的触摸传感器面板设计中，参考元件不是必须间隔开连续的感测元件对，而是取而代之的是，可以简单地邻近或接近感测元件。
每个参考元件406适于检测由LCM(未示出)或其它电磁噪声产生源产生的公共模式噪声的数量。然后，可以对检测值进行合计，并且以适于缩放合计值以便匹配由感测列接收的值的逻辑进行有效平均。软件、固件或硬件的任意组合可被用于这个目的。
然后，可以从感测列所产生的每个感测信号中减去所得信号Rcommon。图5示出了这个处理。如图所示，触摸传感器面板中的每个感测信号Si-Sx以及所得信号Rcommon504被馈送到对应的校正模块506(1)-506(n)。校正模块506(1)-506(n)适于产生多个校正信号Si′508(1)-Sx′508(n)，其中对于任意信号Sx，Sx′508＝Sx502-Rx504。
为了进一步优化触摸传感器面板上的空间，本发明的某些实施例利用其是感测元件的大小的一部分的参考元件。随后可以由校正逻辑缩放以这种方式减小的参考信号。例如，在一个实施例中，每个参考元件具有这样的导电面积，该导电面积导致大小只有感测元件的噪声电平的1/3的接收噪声电平。然后，在被传输到校正模块之前，每个参考信号将被放大3倍。
在另一个实施例中，可使多个参考元件的组合大小等于单个感测元件的大小。这以图6中所示的参考元件606示出。因此，Rcommon可以是参考信号606的合计，并且因此不需要缩放合计信号的逻辑。
图7A和7B示出了根据本发明的实施例的用于校正信号的示例性方法。注意：图7A和7B所示的方法可以通过处理模拟或数字信号或两者的某种组合实现，并且可以利用硬件、固件或软件的任意组合。
图7A示出了根据本发明的实施例的用于触摸面板配置的校正信号的示例性方法，其中每个参考元件专用于特定的感测元件。在方框702，在参考元件处检测信号值。可选择地，可以缩放该信号值，以便补偿感测元件的大小相对于参考元件的大小之间的差异。这可在方框704示出。
在方框706，由感测元件检测信号值。然后可以通过从感测元件检测到的信号值中减去由参考元件检测到的信号值，确定感测元件的经校正的信号。这在方框708中示出。
注意，尽管根据专用于单个感测元件的参考元件而描述了图7A所示的处理，但在其它实施例中，可以从由不同的感测元件检测到的值中减去由单个参考元件检测到的信号值。以这种方式，单个参考元件可以为多个感测元件服务(例如，位于参考元件相对侧上的感测元件)。
图7B示出了根据本发明的实施例的使用公共参考信号来校正信号的示例性方法。如图所示，在方框752在每个参考元件处检测信号值。然后在方框754对信号值累加，以便确定公共参考信号Rcommon。
在方框756，还在每个感测元件处检测信号值。在已经检测了每个信号值之后，在方框758使用Rcommon对其进行校正。在一个实施例中，通过从每个检测到的信号值中减去Rcommon的值而给出经校正的值。
还应注意，在某些实施例中，每个参考元件可与一个或多个虚地导体相邻或接近。这些虚地导体是适于保护参考元件不受附近被激励的驱动元件影响的导电元件(例如，在触摸传感器面板的正常操作过程中)。在某些实施例中，虚地导体用于减小将参考元件和附近的驱动元件间隔开的距离d210。
图8示出了包括由被不均匀地间隔开的感测元件构成的一组像素的触摸传感器面板的一部分。该图示出了包括相邻像素(i，j)810(1)(驱动/感测)、(i，j+1)810(2)(感测/驱动)和(i，j+2)810(3)(驱动/感测)的触摸传感器面板。如图所示，像素(i，j)810(1)和(i，j+1)810(2)之间的连续感测元件804之间的距离小于连续像素(i，j+1)810(2)和(i，j+2)810(3)之间的距离。在某些触摸传感器面板中，感测元件之间的间隔还可能受到在触摸传感器面板的一部分上延伸的一个或多个布线分段的影响。
如上所述，某些触摸传感器面板包括这种非均匀间隔的感测元件。这种非均匀间隔可以在基于由感测元件报告的信号来计算质心的触摸检测算法中引入误差。这些误差可以导致未对齐的、畸形的或偏移的质心。在某些情况下，连续感测元件之间不均匀的间隔还允许触摸传感器面板中出现无响应区域(即，“盲区”)。
因此，本发明的某些实施例适于减少由不均匀间隔引入的误差的数量，以及出现在触摸传感器面板中的盲区的数目。这可例如通过将触摸传感器面板布局制造成使得驱动-感测元件的触摸敏感中心被更均匀地间隔开来实现。在某些实施例中，一个或多个虚地导体将相邻的感测元件间隔开。在一个实施例中，虚地导体适于防止像素之间的信号干扰。
图9示出了根据本发明的实施例的示例性触摸传感器面板的一部分，该触摸传感器面板具有被虚地导体分隔开的同等间隔的感测元件。如图所示，虚地导体912已被插入在每对相邻的感测列之间(例如，在像素(i，j)910(1)(驱动/感测)和像素(i，j+1)910(2)(感测/驱动)之间，以及在像素(i，j+2)910(3)和后续像素(未示出)之间)。在一个实施例中，虚地导体912不是触摸敏感的，并且仅用于在触摸面板上均匀地间隔感测元件904。注意：在图9所示的实施例中，连续的感测元件904之间的距离d1 906和d2 908在触摸面板的每个连续像素上是相等的。然而在其它实施例中，分隔驱动/感测和感测/驱动像素(例如，像素(i，j)910(1)和像素(i，j+1)910(2))之间的感测列的距离d1 906与分隔感测/驱动和驱动/感测像素(例如，像素(i，j+1)910(2)和像素(i，j+2)910(3))之间的感测列的距离d2 908不相同，但是接近于相等。
在具有固定尺寸约束(例如，5mm×5mm)的触摸像素的触摸传感器面板中，可以减小驱动元件902和/或感测元件904的大小，以便在连续的感测元件之间获得所希望的间隔。因此，在感测元件的物理面积与这些元件之间的间隔之间存在折中。
然而，即使可以减小感测元件的导电表面的物理面积(通常产生较弱的信号，并且因此产生降低的触摸灵敏度)，性能损失也大于由与感测元件的均匀间隔相关联的性能增益所带来的抵消。例如，相对于没有优化的相同面板，进行了均匀间隔优化的触摸传感器面板中的质心计算的准确性可以提高2倍。
还值得注意的是：可以实现均匀间隔感测元件，而无需如上所述的那样校正LCM噪声。相反，可以实现校正LCM噪声，而无需均匀地间隔感测元件。然而，在某些实施例中，可以在相同触摸传感器面板中采用两种技术。
例如，图10示出了根据本发明的实施例的适于使用参考元件1014校正LCM噪声的触摸传感器面板的一部分，其中参考元件1014位于被均匀地间隔开的感测元件1004之间。如图所示，每个参考元件1014被一对虚地导体1012(例如，围绕参考元件1014(1)的虚地导体1012(1)和1012(2))围绕。注意，可以调整参考元件1014的大小、虚地导体1012的大小、驱动元件1002的大小和感测元件1004的大小，以便获得具有固定像素尺寸的触摸传感器面板内的所希望的间隔距离d1 1006和d2 1008。
在某些实施例中，附加的虚地元件1012围绕每个参考元件1014(1)。这可以提供对来自相邻像素的信号干扰的附加保护。在其它实施例中，不利用虚地导体1012(2)。在某些实施例中，分隔驱动/感测和感测/驱动像素(例如，像素(i，j)1010(1)和像素(i，j+1)1010(2))之间的感测列的距离d1 1006与分隔感测/驱动和驱动/感测像素(例如，像素(i，j+1)1010(2)和像素(i，j+2)1010(3))之间的感测列的距离d2 1008不相同，但是接近于相等。
另外，在某些实施例中，参考元件1014(1)可以是感测元件1004的大小的一部分。在一个实施例中，例如，基于感测元件1014和参考元件1012之间的相对差异来缩放由参考元件1014产生的参考信号。在一个实施例中，触摸传感器面板中每个参考元件1014的组合大小与单个感测元件1014的大小相同。
图11示出了示例性计算系统1100，其可以包括本发明的上述一个或多个实施例。计算系统1100可以包括一个或多个面板处理器1102和外设1104，以及面板子系统1106。外设1104可以包括但不限于随机访问存储器(RAM)或其它类型的存储器或存储设备、看门狗计时器等。面板子系统1106可以包括但不限于一个或多个感测通道1108、通道扫描逻辑1110和驱动器逻辑1114。通道扫描逻辑1110可以访问RAM 1112，自治地从感测通道读取数据，并且为感测通道提供控制。另外，通道扫描逻辑1110可以控制驱动器逻辑1114，以便以各种频率和相位产生可被有选择地施加到触摸传感器面板1124的驱动线路上的激励信号1116。在某些实施例中，面板子系统1106、面板处理器1102和外设1104可被集成在单个专用集成电路(ASIC)内。
触摸传感器面板1124可以包括具有多个驱动线路1142、多个感测线路1144和多个参考线路1146的电容感测介质。在一个实施例中，驱动线路1142、感测线路1144和参考线路1146为矩形形状，但是根据本发明的实施例，可以利用各种其它的几何形状。
触摸传感器面板1124可被划分为触摸像素1126的集合，以便捕捉触摸的“图像”(例如，手指触摸面板的图案)。触摸传感器面板1124的每个感测线路1144可以驱动面板子系统1106内的感测通道1108(此处也被称为事件检测和解调电路)。
在某些实施例中，每个感测线路1144可以和下一个感测线路1144间隔均匀距离。在一个实施例中，驱动线路1142和/或感测线路1144的大小部分取决于连续感测线路1144之间的所希望的间隔。在一个实施例中，驱动线路1142和/或感测线路1144的大小部分取决于所希望的像素尺寸。
校正模块1134适于校正参考线路1146和感测线路1144两者共有的噪声。校正模块1134可以包括软件、固件和/或硬件的任意组合。另外，校正模块1134可被布置在触摸传感器面板1124内或一个或多个其它电路内。
计算系统1100还可以包括用于接收来自面板处理器1102的输出并且基于该输出执行动作的主机处理器1128，所述动作可以包括但不限于移动物体(诸如游标或指针)、滚动或摇动、调整控制设置、打开文件或文档、观看菜单、进行选择、执行指令、操作耦接到主机设备的外围设备、应答电话呼叫、进行电话呼叫、终止电话呼叫、改变音量或音频设置、存储与电话通信有关的信息(诸如地址、频繁拨打的号码、已接呼叫、未接呼叫)、登录计算机或计算机网络、允许被授权的个体访问计算机或计算机网络的受限制区域、装载与计算机桌面的用户优选布置相关联的用户简档、允许对网络内容的访问、启动特定程序、和/或加密或解码消息等等。主机处理器1128还可以执行与面板处理无关的附加功能，并且可被耦接到程序存储设备1132和显示设备1130，诸如用于给设备的用户提供UI的LCD显示器。当部分或整个地位于触摸传感器面板之下时，显示设备1130与触摸传感器面板1124可以一起形成触摸屏1118。
注意，可由存储在存储器(例如图11中的外设1104之一)内并且由面板处理器1102执行或存储在程序存储设备1132内并且由主机处理器1128执行的固件执行上述功能中的一个或多个。固件还可被存储在任意计算机可读介质内，和/或被在任意计算机可读介质内传输，以便由指令执行系统、装置或设备使用，或结合指令执行系统、装置或设备使用，所述指令执行系统、装置或设备诸如是基于计算机的系统、包含处理器的系统、或可以从指令执行系统、装置或设备取回指令并且执行指令的其它系统。在本文档的上下文中，“计算机可读存储介质”可以是可包含或存储程序以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的任意介质。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备、便携计算机盘(磁性的)、随机访问存储器(RAM)(磁性的)、只读存储器(ROM)(磁性的)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)(磁性的)、便携光盘(诸如CD、CD-R、CD-RW、DVD、DVD-R或DVD-RW)，或闪存(诸如小型闪存卡、安全数字卡、USB存储器设备、和记忆棒等)。
固件还可在任意传输介质中传送，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用，所述指令执行系统、装置或设备诸如是基于计算机的系统、包含处理器的系统、或可以从指令执行系统、装置或设备取回指令并且执行指令的其它系统。在本文档的上下文中，“传输介质”可以是可以传送、传播或传输程序，以便由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的任意介质。传输可读介质可以包括但不限于电子、磁、光、电磁或红外的有线或无线传送介质。
图12A示出了示例性移动电话1236，其可以包括触摸传感器面板1224和显示设备1230，该触摸传感器面板包括根据本发明的实施例的一个或多个参考线路1146和/或被均匀地间隔开的感测线路。
图12B示出了示例性数字媒体播放器1240，其可以包括触摸传感器面板1224和显示设备1230，该触摸传感器面板包括根据本发明的实施例的一个或多个参考线路1146和/或被均匀地间隔开的感测线路1144。
图12C示出了示例性个人计算机1244，其可以包括触摸传感器面板(轨迹板)1224和显示器1230，该个人计算机的触摸传感器面板和/或显示器(在显示器是触摸屏的一部分的实施例中)包括根据本发明的实施例的一个或多个参考线路1146和/或被均匀地间隔开的感测线路1144。
通过利用根据本发明的实施例的被均匀地间隔开的感测线路1144和/或一个或多个参考线路1146，图12A、12B和12C的移动电话、媒体播放器和个人计算机可以实现改进的触摸传感器面板性能。
虽然已经参考附图完整描述了本发明的实施例，应当注意本领域的技术人员将会明了各种改动和修改。这些改动和修改应被理解为包括在由所附的权利要求定义的本发明的实施例的范围内。

Claims (28)

1.一种适于补偿接收到的电磁噪声的触摸传感器面板，所述触摸传感器面板包括：
多个驱动元件(202)；
布置成与所述驱动元件相邻并与所述驱动元件对应的多个感测元件(204)，所述感测元件适于电容耦合到所述驱动元件以及检测触摸事件；
多个参考元件(206)，每个参考元件邻近至少一个感测元件，所述参考元件适于电容耦合电磁噪声并且提供参考输出信号；
多个虚地导体，所述虚地导体适于在所述触摸传感器面板上的感测元件之间提供基本上均匀的间隔，每个参考元件位于两个虚地导体之间；以及
至少一个校正模块，所述校正模块适于至少部分地基于所述参考输出信号，校正在所检测的触摸事件中的噪声。
2.如权利要求1所述的触摸传感器面板，还包括一组缩放模块，其中所述一组缩放模块中的每个缩放模块连接到相应的参考元件，并且每个缩放模块适于缩放来自所述相应的参考元件的输出。
3.如权利要求1所述的触摸传感器面板，其中每个参考元件位于相邻的感测元件之间。
4.如权利要求1所述的触摸传感器面板，其中每个参考元件被共有布线。
5.如权利要求1所述的触摸传感器面板，还包括用于产生由每个所述参考元件检测到的信号的平均值的平均装置。
6.如权利要求5所述的触摸传感器面板，其中所述校正模块适于缩放由所述平均装置产生的平均值。
7.如权利要求6所述的触摸传感器面板，其中所述校正模块适于至少部分地基于感测元件的大小相对于参考元件的大小，缩放所述平均值。
8.如权利要求1所述的触摸传感器面板，其中每个参考元件包括一面积，所述面积是感测元件的面积的一部分。
9.如权利要求1所述的触摸传感器面板，其中所述电磁噪声包括由液晶显示模块产生的公共模式噪声。
10.如权利要求1所述的触摸传感器面板，其中驱动元件-感测元件的触摸敏感中心被均匀地间隔。
11.如权利要求1所述的触摸传感器面板，其中每个参考元件的大小至少部分地基于连续感测元件之间的间隙量。
12.如权利要求11所述的触摸传感器面板，其中每个感测元件的大小至少部分地基于所希望的像素大小。
13.如权利要求1所述的触摸传感器面板，其中所述触摸传感器面板被结合在计算系统内。
14.如权利要求1-4和8-10中的任一项所述的触摸传感器面板，其中所述多个参考元件提供输出信号；以及
其中每个校正模块适于至少部分地基于所述参考元件的输出信号的合计值来校正在所检测的触摸事件中的噪声。
15.如权利要求14所述的触摸传感器面板，还包括至少一个缩放模块，其中所述至少一个缩放模块适于缩放所述参考元件的输出信号的合计值，并且将缩放后的合计值应用于校正所检测的触摸事件中的噪声。
16.如权利要求15所述的触摸传感器面板，其中所述合计值是平均值。
17.一种包括如权利要求1所述的触摸传感器面板的移动电话。
18.一种包括如权利要求1所述的触摸传感器面板的数字媒体播放器。
19.一种包括如权利要求1所述的触摸传感器面板的个人计算机。
20.一种补偿触摸传感器面板中的公共模式噪声的方法，所述触摸传感器面板包括多个感测元件(204)，所述方法包括：
提供多个驱动元件，其中所述多个感测元件被布置成与所述多个驱动元件相邻并与所述多个驱动元件对应；
在所述触摸传感器面板中提供多个参考元件(206)，所述参考元件适于感测所述公共模式噪声；
提供多个虚地导体，所述虚地导体适于在所述触摸传感器面板上的感测元件之间提供基本上均匀的间隔，每个参考元件位于两个虚地导体之间；
检测来自所述感测元件的一组信号；
检测来自所述参考元件的一组信号；以及
至少部分地基于检测到的来自所述多个参考元件的所述一组信号，校正来自所述多个感测元件的所述一组信号。
21.如权利要求20所述的方法，其中所提供的参考元件的数目小于布置在所述触摸传感器面板内的感测元件的数目。
22.如权利要求20所述的方法，还包括：
至少部分地基于用于校正噪声的校正值来调制感测到的触摸信号。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述至少部分地基于所述校正值来调制感测到的触摸信号包括：
从所述感测到的触摸信号的值中减去所述校正值。
24.如权利要求20所述的方法，其中每个参考元件被定位成使得参考元件和相关联的驱动元件之间的电容耦合的量小于相关联的感测元件和相关联的驱动元件之间的电容耦合的量。
25.如权利要求20所述的方法，还包括：
创建来自所述参考元件的所述一组信号的平均值，以及
基于所述平均值产生用于校正噪声的校正值。
26.如权利要求25所述的方法，还包括：
至少部分地基于感测元件的大小相对于参考元件的大小来缩放所述平均信号值。
27.如权利要求20所述的方法，其中使用所述多个虚地导体来均匀地间隔驱动元件-感测元件的每个触摸敏感中心。
28.如权利要求20-24和27中的任一项所述的方法，进一步包括至少部分地基于来自相应的参考元件的合计输出，产生用于校正噪声的校正值。
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