CN106030476B - 用于改善投射式电容触摸屏及面板的信噪比性能的设备 - Google Patents

用于改善投射式电容触摸屏及面板的信噪比性能的设备 Download PDF

Info

Publication number
CN106030476B
CN106030476B CN201580008978.5A CN201580008978A CN106030476B CN 106030476 B CN106030476 B CN 106030476B CN 201580008978 A CN201580008978 A CN 201580008978A CN 106030476 B CN106030476 B CN 106030476B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
high voltage
driver
coupled
multiple electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201580008978.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106030476A (zh
Inventor
阿特玛·夏尔马
科里·沃尔顿
杰里·哈诺尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Microchip Technology Inc
Original Assignee
Microchip Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Microchip Technology Inc filed Critical Microchip Technology Inc
Publication of CN106030476A publication Critical patent/CN106030476A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106030476B publication Critical patent/CN106030476B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/22—Modifications for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/017509—Interface arrangements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04106—Multi-sensing digitiser, i.e. digitiser using at least two different sensing technologies simultaneously or alternatively, e.g. for detecting pen and finger, for saving power or for improving position detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

通过耦合到由微控制器控制的多个投射式电容式触摸元件的集成电路调节式高电压源及高电压/电流驱动器来提供投射式电容触摸屏及面板的经改善信噪比性能。所述单个集成电路高电压产生器/驱动器可包括电压升压电路、电压参考、上电复位POR、软起动、多个电压电平移位器及用于耦合到所述微控制器的串行接口，所述微控制器可控制与使用所述投射式电容触摸屏及面板相关的所有功能。

Description

用于改善投射式电容触摸屏及面板的信噪比性能的设备
技术领域
本发明涉及投射式电容触摸屏及面板，且更特定来说涉及改善投射式电容触摸屏及面板的信噪比性能。
背景技术
电容式触摸屏及面板用作例如计算机、移动电话、个人便携式媒体播放器、计算器、电话、收银机、汽油泵等电子装备的用户接口。在一些应用中，不透明触摸屏及面板提供软键功能性。在其它应用中，透明触摸屏覆叠在显示器上以允许用户经由触摸或接近与显示器上的物件互动。此类物件可呈软键、菜单及显示器上的其它物件的形式。当物件(例如，用户的指尖)致使触摸屏或面板中的电容式电极的电容改变时，电容式触摸屏或面板因电容式电极的电容的改变而激活(控制指示激活的信号)。
现今的电容式触摸屏及面板呈不同种类，包含单点触摸及多点触摸。单点触摸屏或面板检测并报告与触摸屏或面板接触或接近的一个物件的位置。多点触摸屏或面板检测与触摸屏或面板同时接触或接近的一或多个物件的位置，并报告与每一物件相关的不同位置信息或依据与每一物件相关的不同位置信息而行动。
用于单点触摸系统及多点触摸系统两者中的触摸屏及面板可包括一或多个层，每一层具有彼此电绝缘的多个电极。在多层触摸传感器中，各层可以彼此紧密接近且彼此电绝缘的方式固定。在一或多层触摸屏及面板构造中的任一者中，电极(电容)可形成任何类型的坐标系统(例如,极坐标系统等)。一些触摸传感器可利用X-Y或栅格状布置。参考图1，描绘根据本发明的教示的以X-Y栅格定向布置的触摸传感器电极的示意性平面图。举例来说，在双层触摸屏或面板102中，电极104与105在不同层(衬底106)上且可彼此正交地布置，使得不同层上的电极104与105之间的其相交点(在下文中称为节点120)界定栅格(或其它坐标系统)。在替代单层触摸屏中，一组电极与另一组电极之间的接近关系可类似地界定栅格(或其它坐标系统)。
测量触摸屏或面板内的个别电极的自电容是一种由单点触摸系统所采用的方法。举例来说，触摸传感器控制器使用X-Y栅格来分别遍历穿过(iterate through)X轴电极105及Y轴电极104中的每一者，从而一次选择一个电极且测量其电容。通过对(1)经历最显著电容改变的X轴电极105及(2)经历最显著电容改变的Y轴电极104的接近来确定触摸的位置。
对所有X轴及Y轴电极执行自电容测量提供相当快的系统响应时间。然而，其不支持如多点触摸屏系统中所需的跟踪多个同时(X,Y)坐标。举例来说，在16×16电极栅格中，一个物件在位置(1,5)处与第二物件在位置(4,10)处的同时触摸产生四个可能触摸位置：(1,5)、(1,10)、(4,5)及(4,10)。自电容系统能够确定X轴电极1及4已被触摸且Y轴电极5及10已被触摸，但其不能够解疑以确定所述四个可能位置中的哪两个位置表示实际触摸位置。
在多点触摸屏中，可使用互电容测量来检测一或多个物件的同时触摸。举例来说，在X-Y栅格触摸屏中，互电容可指X轴电极与Y轴电极之间的电容式耦合。触摸屏上的一组电极可用作接收器且另一组中的电极可用作发射器。发射器电极上的经驱动信号可更改对接收器电极进行的电容式测量，这是因为所述两个电极是经由其之间的互电容耦合的。以此方式，互电容测量可不会遇到与自电容相关联的模糊性问题，这是因为互电容可有效地寻址触摸传感器上的每个X-Y接近关系(节点)。
更具体来说，使用互电容测量的多点触摸控制器可选择第一组电极中的一个电极作为接收器。接着，控制器可测量(逐一地)第二组电极中的每一发射器电极的互电容。控制器可重复此过程直到第一组电极中的每一者均已被选择作为接收器为止。可通过经历最显著电容改变的那些互电容节点(例如，节点120)来确定一或多个触摸的位置。在以下各项中较全面地描述了包括自电容式触摸检测及互电容式触摸检测的投射式电容式触摸技术：可在www.microchip.com处获得的托德·奥康纳(Todd O'Connor)的标题为“mTouchTM投射式电容式触摸屏感测操作理论(mTouchTMProjected Capacitive Touch Screen SensingTheory of Operation)”的技术通报TB3064；及杰瑞·哈诺尔(Jerry Hanauer)的标题为“使用自电容及互电容两者的电容式触摸系统(Capacitive Touch System Using BothSelf and Mutual Capacitance)”的共同拥有的第US 2012/0113047号美国专利申请公开案，其中所述技术通报及所述美国专利申请公开案两者均出于所有目的特此以引用的方式并入本文中。
可通过对电极的自电容及互电容上的电压进行充电或放电来确定自电容值及互电容值。举例来说，在电容式分压器(CVD)方法中，可通过以下操作来确定电容值：首先测量存储于电极电容器上的电压；接着将经放电已知值电容器与所述电极电容器并联地耦合；及随后测量所得平衡电压，或对所述已知值电容器进行充电且将其耦合到经放电电极电容器。可在www.microchip.com处获得的应用注释AN1208中较全面地描述了CVD方法；且在迪特尔·彼得(Dieter Peter)的标题为“使用模/数转换器(ADC)的内部电容器及电压参考的电容式触摸感测(Capacitive Touch Sensing using an Internal Capacitor of anAnalog-To-Digital Converter(ADC)and a Voltage Reference)”的共同拥有的第US2010/0181180号美国专利申请公开案中呈现了对CVD方法的较详细阐释；其中所述应用注释及所述美国专利申请公开案两者均出于所有目的特此以引用的方式并入本文中。
使用充电时间测量单元(CTMU)，可通过以下操作来获得对电极电容的极准确电容测量：运用恒定电流源对电极电容器进行充电或放电；接着在准确测量时间周期之后测量电极电容器上的所得电压。以下各项中较全面地描述了CTMU方法：可在www.microchip.com处获得的微芯片应用注释AN1250及AN1375；以及两者均由詹姆斯·E·巴特林(JamesE.Bartling)做出的标题为“测量长时间周期(Measuring a long time period)”的共同拥有的第US 7,460,441B2号美国专利及标题为“电流-时间数/模转换器(Current-timedigital-to-analog converter)”的共同拥有的第US 7,764,213B2号美国专利，其中所述微芯片应用注释及所述美国专利全部出于所有目的特此以引用的方式并入本文中。
根据公式：Q＝C×V，电容C上的电荷Q与电容C上的电压V直接成比例。因此，可用于对电容器进行充电或放电的电压越大，确定电极的自电容及互电容的电容值的分辨率越好。另外，运用较高(较大)电压对电容进行充电及放电的能力还改善电容检测电路的信噪比，这是因为噪声通常为电极可与之屏蔽开以减小其上的噪声拾取的恒定脉冲或交流(AC)电压。然而，来自电源(例如，电池)的电压正由集成电路装置减小以节约电力。因此，较高电压的可用性正降低。
发明内容
因此，需要一种提供具有经良好调节的较高输出电压的电压源的集成解决方案，所述经良好调节的较高输出电压可用于在确定触摸屏或面板的元件的电容值时对所述元件进行充电。
根据实施例，一种用于产生高电压且将所述高电压选择性地耦合到多个节点的设备可包括：电压升压电路，其具有高电压输出；电压参考，其耦合到所述电压升压电路；多个电压电平移位器/驱动器，每一电压电平移位器/驱动器具有耦合到所述电压升压电路的所述高电压输出的高电压输入及可独立控制的高电压输出；逻辑电路，其耦合到所述多个电压电平移位器/驱动器，其中所述逻辑电路控制所述多个电压电平移位器/驱动器的所述高电压输出；及串行/并行接口，其耦合到所述逻辑电路及所述电压升压电路。
根据另一实施例，上电复位(POR)电路可耦合到所述电压升压电路及所述串行/并行接口。根据另一实施例，软起动电路可耦合到所述电压升压电路。根据另一实施例，所述逻辑电路可为多个“与”门。根据另一实施例，输出启用控制件可耦合到所述多个“与”门中的每一者的输入。根据另一实施例，高电压输出电容器可耦合在所述电压升压电路的输出与电源共同点之间。根据另一实施例，升压电感器可耦合在到所述电压升压电路的电力输入与电源之间。根据另一实施例，所述多个电压电平移位器/驱动器的所述输出可为三态的且在电源共同点、所述高电压输出或高关断电阻处具有可选择输出状态。
根据另一实施例，所述串行/并行接口可进一步包括配置寄存器及数据存储寄存器，其中所述配置寄存器存储所述电压升压电路的参数，且所述数据存储寄存器存储所述多个电压电平移位器/驱动器的输出状态。根据另一实施例，在软起动期间，所述多个电压电平移位器/驱动器的所述输出可被停用。根据另一实施例，所述电压升压电路、所述电压参考、所述多个电压电平移位器/驱动器、所述逻辑电路及所述串行/并行接口可提供于单个集成电路装置中。根据另一实施例，所述逻辑电路及所述多个电压电平移位器/驱动器的输入电路可包括低电压及低电力装置。根据另一实施例，所述多个电压电平移位器/驱动器的输出电路可包括具有低阻抗驱动能力的高电压装置。
根据另一实施例，一种用于通过检测投射式电容触摸感测表面上的触摸而确定触摸的位置的系统可包括：第一多个电极，其以具有第一轴的平行定向布置，其中所述第一多个电极中的每一者可包括自电容；第二多个电极，其以具有基本上垂直于所述第一轴的第二轴的平行定向布置，所述第一多个电极可位于所述第二多个电极上方且形成可包括所述第一多个电极与所述第二多个电极的重叠相交点的多个节点，其中所述多个节点中的每一者可包括互电容；高电压产生器/驱动器(可包括：电压升压电路，其具有高电压输出；电压参考，其耦合到所述电压升压电路；多个电压电平移位器/驱动器，每一电压电平移位器/驱动器具有耦合到所述电压升压电路的所述高电压输出的高电压输入以及耦合到所述第一多个电极及所述第二多个电极中的相应一者的可独立控制的高电压输出；逻辑电路，其耦合到所述多个电压电平移位器/驱动器，其中所述逻辑电路控制所述多个电压电平移位器/驱动器的所述高电压输出；及串行/并行接口，其耦合到所述逻辑电路及所述电压升压电路)；混合信号装置(可包括：电容式触摸模拟前端，其具有耦合到所述第一多个电极及所述第二多个电极中的相应者的多个模拟输入；模/数转换器(ADC)，其耦合到所述电容式触摸前端；数字处理器与存储器，其中来自所述ADC的至少一个输出可耦合到所述数字处理器；及串行接口，其耦合到所述数字处理器以及所述高电压产生器/驱动器的所述串行/并行接口)，其中所述自电容的值可由所述模拟前端针对所述第一多个电极中的每一者使用高电压而测量，所述经测量自电容的所述值可存储于所述存储器中，具有最大自电容值中的至少一者的所述第一电极中的至少一者的所述节点的所述互电容的值由所述模拟前端使用所述高电压而测量，所述经测量互电容的所述值可存储于所述存储器中，且所述数字处理器使用所述所存储自电容值及所述所存储互电容值来确定施加到所述触摸感测表面的所述触摸的位置及相应力。
根据另一实施例，所述混合信号装置可为混合信号微控制器集成电路。根据另一实施例，所述高电压产生器/驱动器可包括集成电路。根据另一实施例，所述高电压可大于给所述高电压产生器/驱动器及所述混合信号装置供电的供应电压。
根据又一实施例，一种用于改善投射式电容触摸感测表面的信噪比性能的方法可包括以下步骤：提供以具有第一轴的平行定向布置的第一多个电极，其中所述第一多个电极中的每一者可包括自电容；提供以具有基本上垂直于所述第一轴的第二轴的平行定向布置的第二多个电极，所述第一多个电极可位于所述第二多个电极上方且形成可包括所述第一多个电极与所述第二多个电极的重叠相交点的多个节点，其中所述多个节点中的每一者可包括互电容；将所述第一多个电极充电到大于电源电压的电压；将所述第二多个电极放电到电源共同点；扫描所述第一多个电极以确定所述第一多个电极的所述自电容的值；将所述经扫描自电容的所述值进行比较以确定所述第一多个电极中的哪一者具有最大自电容值；扫描所述第一多个电极中的具有所述最大自电容值的电极的所述节点以确定所述相应多个节点的所述互电容的值；将具有所述最大自电容值的所述第一电极上的所述相应多个节点的所述经扫描互电容的所述值进行比较，其中具有所述最大互电容值的所述节点可为所述触摸感测表面上的触摸的位置。
根据所述方法的另一实施例，可运用模拟前端及模/数转换器(ADC)来测量所述自电容值及所述互电容值。根据所述方法的另一实施例，可将所述自电容值及所述互电容值存储于数字处理器的存储器中。根据所述方法的另一实施例，可通过电容式分压器方法来确定所述自电容值及所述互电容值。根据所述方法的另一实施例，可运用充电时间测量单元来确定所述自电容值及所述互电容值。
附图说明
连同附图一起参考以下说明可获取对本发明的较完整理解，附图中：
图1图解说明根据本发明的教示的以X-Y栅格定向布置的触摸传感器电极的示意性平面图；且
图2图解说明根据本发明的特定实例性实施例的具有投射式电容触摸屏或面板、高电压源/驱动器及混合信号装置的电子系统的示意性框图。
虽然易于对本发明做出各种修改及替代形式，但已在图式中展示并在本文中详细描述本发明的特定实例性实施例。然而，应理解，本文中对特定实例性实施例的说明并非打算将本发明限制于本文中所揭示的特定形式，而是相反，本发明打算涵盖如由所附权利要求书界定的所有修改及等效形式。
具体实施方式
根据各种实施例，本文中揭示用于提供调节式高电压源及高电压/电流驱动器以耦合到由微控制器控制的多个投射式电容式触摸元件的集成解决方案。其中单个集成电路高电压产生器/驱动器可包括电压升压电路、电压参考、上电复位(POR)、软起动、多个低输入电流电压电平移位器及用于耦合到微控制器的串行接口，所述微控制器可控制与使用投射式电容触摸屏及面板相关的所有功能。据预期且在本发明的范围内，前述高电压产生器/驱动器还可用于驱动高电压低电力显示器，例如但不限于，真空荧光显示器(VFD)、有机发光二极管(OLED)显示器等。
现在参考图式，示意性地图解说明特定实例性实施例的细节。图式中，相似元件将由相似编号表示，且类似元件将由带有不同小写字母后缀的相似编号表示。
参考图2，描绘根据本发明的特定实例性实施例的具有投射式电容触摸屏或面板、高电压源/驱动器及混合信号装置的电子系统的示意性框图。混合信号装置212可包括电容式触摸模拟前端210、模/数转换器208、数字处理器与存储器206及串行接口232。高电压产生器/驱动器214可包括电压升压电路216、电压参考218、上电复位(POR)220、软起动电路222、多个电压电平移位器224、用以控制从电平移位器224到电极104及105的驱动的控制逻辑234，及用于电平移位器到混合信号装置212中的串行接口232的耦合控制的串行/并行接口226。POR 220可用于在上电起动期间将高电压产生器/驱动器214中的所有存储器(存储)元件初始化。
混合信号装置212的模拟前端210及高电压产生器/驱动器214可耦合到由布置成矩阵的多个导电列104及导电行105构成的触摸屏或面板102。据预期且在本发明的范围内，导电行105及/或导电列104可为透明衬底(例如，显示器/触摸屏等)上的印刷电路板导体、导线、氧化铟锡(ITO)涂层或其任何组合。混合信号装置212可包括提供于经封装或未经封装的一或多个集成电路(未展示)中的微控制器、数字信号处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列(PLA)等。高电压产生器/驱动器214可提供于经封装或未经封装的单个集成电路(未展示)中。
电压升压电路216结合外部电容228及电感230使用经调制输入信号(Osc)从电源VDD产生高电压(HV)。电压参考218可将恒定参考电压提供到电压升压电路216，使得从电压升压电路216产生的HV在触摸屏或面板102的整个操作中保持处于基本上相同的电压。电压升压电路216可进一步并入有电流限制。电压升压电路216可为(举例来说但不限于)熟知集成电路电力供应器的设计技术的一般技术人员众所周知的开关模式升压电力电路。来自电压升压电路216的HV输出耦合到电平移位器224，其中“与”门234控制可耦合到电极104及105的电平移位器224的HV驱动输出。输出启用OE可用于将电平移位器224的输出作为群组进行启用/停用，且个别电平移位器224的输出可经由“与”门234由串行/并行接口226中的移位寄存器的所存储内容控制。据预期且在本发明的范围内，可替代“与”门以同等效用使用其它逻辑设计，且熟知数字逻辑设计且受益于本发明的一般技术人员将易于理解此如何进行。逻辑电路(例如，“与”门234)及电平移位器224的输入电路可包括低电压及高阻抗电路以节约电力，且电平移位器224的输出电路可包括具有低阻抗以将电极电容器快速地充电到高电压的高电压/电流输出电路及组件(未展示)。
串行/并行接口226可为(举例来说但不限于)工业标准移位寄存器加锁存器类型串行接口(SPI)等。串行/并行接口226可用于经由其与电压升压电路216之间的控制总线而配置电压升压电路216的参数，且(例如)经由“与”门234及电平移位器224选择作用输出通道。在使用锁存启用(LE)输入来锁存所要数据之前，可使用来自串行接口232的时钟及串行数据流来配置串行/并行接口226中的移位寄存器(未展示)。数据可迟早移位为最高有效位(MSB)。配置字或数据字可计时于且锁存于串行/并行接口226中。数据字选择每一电平移位器驱动器224的输出状态。在用户模式中，配置字可选择电压升压电路216的升压电压及电流限制参数。
软起动电路222可耦合到电压升压电路216。软起动电路222可用于防止高初始涌入电流下拉电源VDD及导致欠压状况。举例来说，在启用电压升压电路216之后的前10毫秒到50毫秒期间，仅其开关晶体管的最小区段可开始作用且电流可(举例来说)限于200毫安的最大值(标称)。在此时间期间，电平移位器224的输出也可为三态的。在软起动已超时之后，电流限制及开关晶体管设定回复到由配置字所选择的正常操作值。也可完全停用软起动。可停用软起动期间的电流限制。其中选择开关晶体管的最小区段且其输出是三态的，但电流限制电路并非作用的。
虽然已参考本发明的实例性实施例描绘、描述及界定了本发明的实施例，但此些参考并不暗指对本发明的限制，且不应推断出存在此限制。如熟知相关领域且受益于本发明的一般技术人员将会想到，所揭示的标的物能够在形式及功能上具有大量修改、变更及等效形式。本发明的所描绘及所描述实施例仅为实例，而并非为对本发明的范围的穷尽性说明。

Claims (20)

1.一种用于产生高电压且将所述高电压选择性地耦合到多个输出引脚的单个集成电路，所述集成电路包括：
电压升压电路，其具有高电压输出；
电压参考，其耦合到所述电压升压电路；
多个电压电平移位器/驱动器，每一电压电平移位器/驱动器具有耦合到所述电压升压电路的所述高电压输出的高电压输入及可独立控制的高电压输出，且每一电压电平移位器/驱动器与所述输出引脚中的一者耦合；
逻辑电路，其耦合到所述多个电压电平移位器/驱动器，其中所述逻辑电路控制所述多个电压电平移位器/驱动器的所述高电压输出的启用；及
串行/并行接口，其耦合到所述逻辑电路及所述电压升压电路，其中所述串行/并行接口经配置以在第一模式中确定每一电平移位器/驱动器的输出状态或所述串行/并行接口经配置以在第二模式中配置所述电压升压电路的参数。
2.根据权利要求1所述的单个集成电路，其进一步包括耦合到所述电压升压电路及所述串行/并行接口的上电复位POR电路。
3.根据权利要求1所述的单个集成电路，其进一步包括耦合到所述电压升压电路的软起动电路，其中在软起动期间，所述多个电压电平移位器/驱动器的所述输出被停用。
4.根据权利要求1所述的单个集成电路，其中所述逻辑电路是多个“与”门。
5.根据权利要求4所述的单个集成电路，其中输出启用控制件耦合到所述多个“与”门中的每一者的输入。
6.根据权利要求1所述的单个集成电路，其中高电压输出电容器耦合在所述电压升压电路的所述输出与电源共同点之间。
7.根据权利要求1所述的单个集成电路，其中升压电感器耦合在到所述电压升压电路的电力输入与电源之间。
8.根据权利要求1所述的单个集成电路，其中所述多个电压电平移位器/驱动器的所述输出是三态的，且在电源共同点、所述高电压输出或高关断电阻处具有可选择输出状态。
9.根据权利要求1所述的单个集成电路，其中所述串行/并行接口进一步包括配置寄存器及数据存储寄存器，其中所述配置寄存器存储所述电压升压电路的参数，且所述数据存储寄存器存储所述多个电压电平移位器/驱动器的输出状态。
10.根据权利要求1所述的单个集成电路，其中所述逻辑电路及所述多个电压电平移位器/驱动器的输入电路包括低电压及低电力装置。
11.根据权利要求1所述的单个集成电路，其中所述多个电压电平移位器/驱动器的输出电路包括具有低阻抗驱动能力的高电压装置。
12.一种用于通过检测投射式电容触摸感测表面上的触摸而确定触摸的位置的系统，所述系统包括：
第一多个电极，其以具有第一轴的平行定向布置，其中所述第一多个电极中的每一者包括自电容；
第二多个电极，其以具有基本上垂直于所述第一轴的第二轴的平行定向布置，所述第一多个电极位于所述第二多个电极上方，且形成包括所述第一多个电极与所述第二多个电极的重叠相交点的多个节点，其中所述多个节点中的每一者包括互电容；
高电压产生器/驱动器，其包括：
电压升压电路，其具有高电压输出；
电压参考，其耦合到所述电压升压电路；多个电压电平移位器/驱动器，每一电压电平移位器/驱动器具有耦合到所述电压升压电路的所述高电压输出的高电压输入以及耦合到所述第一多个电极和所述第二多个电极中的相应一者的可独立控制的高电压输出；
逻辑电路，其耦合到所述多个电压电平移位器/驱动器，其中所述逻辑电路控制所述多个电压电平移位器/驱动器的所述高电压输出；及
串行/并行接口，其耦合到所述逻辑电路及所述电压升压电路；
混合信号装置，其包括
电容式触摸模拟前端，其具有耦合到所述第一多个电极及所述第二多个电极中的相应者的多个模拟输入，
模/数转换器ADC，其耦合到所述电容式触摸前端，
数字处理器与存储器，其中来自所述ADC的至少一个输出耦合到所述数字处理器；及
串行接口，其耦合到所述数字处理器及所述高电压产生器/驱动器的所述串行/并行接口；
其中所述自电容的值是由所述电容式触摸模拟前端针对所述第一多个电极中的每一者使用高电压而测量，所述经测量自电容的所述值存储于所述存储器中，所述第一多个电极中的具有最大自电容值中的至少一者的至少一个第一多个电极的所述节点的所述互电容的值是由所述电容式触摸模拟前端使用所述高电压而测量，所述经测量互电容的所述值存储于所述存储器中，且所述数字处理器使用所述所存储自电容值及所述所存储互电容值来确定施加到所述触摸感测表面的所述触摸的位置及相应力。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述混合信号装置是混合信号微控制器集成电路。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述高电压产生器/驱动器包括集成电路。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述高电压大于给所述高电压产生器/驱动器及所述混合信号装置供电的供应电压。
16.一种用于改善投射式电容触摸感测表面的信噪比性能的方法，所述方法包括以下步骤：
提供具有第一轴的平行定向布置的第一多个电极，其中所述第一多个电极中的每一者包括自电容；
提供以具有基本上垂直于所述第一轴的第二轴的平行定向布置的第二多个电极，所述第一多个电极位于所述第二多个电极上方，且形成包括所述第一多个电极与所述第二多个电极的重叠相交点的多个节点，其中所述多个节点中的每一者包括互电容；
将所述第一多个电极充电到大于电源电压的电压；
其中大于电源电压的所述电压由以下步骤产生：
将电压参考耦合到电压升压电路；
通过所述电压升压电路产生高电压；
将多个电压电平移位器/驱动器的高电压输入耦合到所述电压升压电路的高电压输出，其中所述多个电压电平移位器/驱动器中的每一者包括可独立控制的高电压输出；以及将逻辑电路耦合到所述多个电压电平移位器/驱动器，其中所述逻辑电路控制所述多个电压电平移位器/驱动器的所述高电压输出；
将所述第二多个电极放电到电源共同点；
扫描所述第一多个电极以确定所述第一多个电极的所述自电容的值；
将所述经扫描自电容的所述值进行比较以确定所述第一多个电极中的哪一者具有最大自电容值；
扫描所述第一多个电极中的具有所述最大自电容值的一者的所述节点以确定相应多个节点的所述互电容的值；
将具有所述最大自电容值的所述第一多个电极中的所述一者上的所述相应多个节点的所述经扫描互电容的所述值进行比较，其中具有最大互电容值的所述节点为所述触摸感测表面上的触摸的位置。
17.根据权利要求16所述的方法，其中运用模拟前端及模/数转换器ADC来测量所述自电容值及所述互电容值。
18.根据权利要求17所述的方法，其中将所述自电容值及所述互电容值存储于数字处理器的存储器中。
19.根据权利要求17所述的方法，其中通过电容式分压器方法来确定所述自电容值及所述互电容值。
20.根据权利要求17所述的方法，其中通过充电时间测量单元来确定所述自电容值及所述互电容值。
CN201580008978.5A 2014-04-16 2015-04-14 用于改善投射式电容触摸屏及面板的信噪比性能的设备 Active CN106030476B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/254,164 US9354743B2 (en) 2014-04-16 2014-04-16 Apparatus for improving signal-to-noise performance of projected capacitance touch screens and panels
US14/254,164 2014-04-16
PCT/US2015/025759 WO2015160812A1 (en) 2014-04-16 2015-04-14 Apparatus for improving signal-to-noise performance of projected capacitance touch screens and panels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106030476A CN106030476A (zh) 2016-10-12
CN106030476B true CN106030476B (zh) 2019-08-23

Family

ID=53015937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580008978.5A Active CN106030476B (zh) 2014-04-16 2015-04-14 用于改善投射式电容触摸屏及面板的信噪比性能的设备

Country Status (7)

Country Link
US (2) US9354743B2 (zh)
EP (1) EP3132334B1 (zh)
JP (1) JP6525475B2 (zh)
KR (1) KR102321247B1 (zh)
CN (1) CN106030476B (zh)
TW (1) TWI662463B (zh)
WO (1) WO2015160812A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103889118B (zh) * 2014-03-18 2016-02-10 深圳创维－Rgb电子有限公司 一种oled驱动电源装置
US9354743B2 (en) 2014-04-16 2016-05-31 Microchip Technology Incorporated Apparatus for improving signal-to-noise performance of projected capacitance touch screens and panels
US9983748B2 (en) * 2016-02-17 2018-05-29 Atmel Corporation Connecting electrodes to voltages
WO2018119960A1 (zh) * 2016-12-29 2018-07-05 深圳市汇顶科技股份有限公司 触控系统及其电源供应电路
JP6833530B2 (ja) * 2017-01-30 2021-02-24 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
CN106952585B (zh) * 2017-05-02 2023-08-22 深圳市洲明科技股份有限公司 Led显示屏系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8018176B1 (en) * 2007-06-28 2011-09-13 National Semiconductor Corporation Selectable power FET control for display power converter
CN102693055A (zh) * 2012-05-02 2012-09-26 东莞市乐升电子有限公司 投射电容触摸屏信号检测装置及其检测方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9710095B2 (en) * 2007-01-05 2017-07-18 Apple Inc. Touch screen stack-ups
TW200830247A (en) * 2007-01-09 2008-07-16 Denmos Technology Inc Gate driver
US7460441B2 (en) 2007-01-12 2008-12-02 Microchip Technology Incorporated Measuring a long time period
US7920134B2 (en) * 2007-06-13 2011-04-05 Apple Inc. Periodic sensor autocalibration and emulation by varying stimulus level
CN102084326A (zh) * 2008-05-14 2011-06-01 3M创新有限公司 评估多个触摸输入的位置的系统和方法
US7764213B2 (en) 2008-07-01 2010-07-27 Microchip Technology Incorporated Current-time digital-to-analog converter
TWI442293B (zh) * 2008-07-09 2014-06-21 Egalax Empia Technology Inc 電容式感測裝置及方法
US8836350B2 (en) 2009-01-16 2014-09-16 Microchip Technology Incorporated Capacitive touch sensing using an internal capacitor of an analog-to-digital converter (ADC) and a voltage reference
TWI528250B (zh) * 2009-06-25 2016-04-01 Elan Microelectronics Corp Object Detector and Method for Capacitive Touchpad
US9069405B2 (en) * 2009-07-28 2015-06-30 Cypress Semiconductor Corporation Dynamic mode switching for fast touch response
GB2475735A (en) * 2009-11-27 2011-06-01 Gpeg Internat Ltd Detecting touches with an oscillator with a frequency dependent on the capacitance of a touch sensor
CN101840293B (zh) * 2010-01-21 2012-03-21 宸鸿科技(厦门)有限公司 投射电容式触控面板的扫描方法
US8933907B2 (en) 2010-04-30 2015-01-13 Microchip Technology Incorporated Capacitive touch system using both self and mutual capacitance
JP5780650B2 (ja) 2011-11-11 2015-09-16 株式会社Ｊｏｌｅｄ レベルシフタ回路、走査回路、表示装置、及び、電子機器
TW201322066A (zh) * 2011-11-17 2013-06-01 Novatek Microelectronics Corp 控制觸控面板的方法
TWI457812B (zh) * 2012-02-24 2014-10-21 Elan Microelectronics Corp 電容式觸控面板感測器及其製造方法
TWI463369B (zh) * 2012-03-27 2014-12-01 Chunghwa Picture Tubes Ltd 訊號雜訊比例控制系統及其方法
US9207820B2 (en) * 2012-03-30 2015-12-08 Microchip Technology Incorporated Method and system for multi-touch decoding
CN103543857A (zh) 2012-07-10 2014-01-29 瀚宇彩晶股份有限公司 触控面板的驱动装置及驱动方法
JP2014048605A (ja) 2012-09-04 2014-03-17 Sony Corp 表示装置および電子機器
JP6034161B2 (ja) * 2012-11-29 2016-11-30 シナプティクス・ジャパン合同会社 半導体装置及び電子機器
US9280245B2 (en) * 2013-02-28 2016-03-08 Qualcomm Technologies, Inc. Touch panel sensor having dual-mode capacitive sensing for detecting an object
JP2014174851A (ja) * 2013-03-11 2014-09-22 Japan Display Inc タッチセンサ装置、表示装置、及び電子機器
US9354743B2 (en) 2014-04-16 2016-05-31 Microchip Technology Incorporated Apparatus for improving signal-to-noise performance of projected capacitance touch screens and panels

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8018176B1 (en) * 2007-06-28 2011-09-13 National Semiconductor Corporation Selectable power FET control for display power converter
CN102693055A (zh) * 2012-05-02 2012-09-26 东莞市乐升电子有限公司 投射电容触摸屏信号检测装置及其检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3132334B1 (en) 2019-09-04
TW201546694A (zh) 2015-12-16
US9354743B2 (en) 2016-05-31
US20160274731A1 (en) 2016-09-22
EP3132334A1 (en) 2017-02-22
US9910543B2 (en) 2018-03-06
TWI662463B (zh) 2019-06-11
JP6525475B2 (ja) 2019-06-05
JP2017511518A (ja) 2017-04-20
KR20160144957A (ko) 2016-12-19
CN106030476A (zh) 2016-10-12
US20150301675A1 (en) 2015-10-22
WO2015160812A1 (en) 2015-10-22
KR102321247B1 (ko) 2021-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106030476B (zh) 用于改善投射式电容触摸屏及面板的信噪比性能的设备
CN109426403B (zh) 触控屏设备及其操作方法
JP6335313B2 (ja) 静電容量ボタンへの異なる大きさの導電性対象物のタッチの検出及び識別
CN102033166B (zh) 使用单个引脚测量自身电容的方法和设备
KR101687035B1 (ko) 멀티-칩 터치 스크린
CN104769537B (zh) 用于使用触摸集成显示器操作的触摸控制器和显示驱动器之间的接口和同步方法
US10228780B2 (en) Stylus to host synchronization using a magnetic field
US9916049B2 (en) Touch sensing system and display apparatus
CN105278778B (zh) 集成有触摸屏的显示装置
US20130032861A1 (en) Touch panel and method for manufacturing the same
KR101970606B1 (ko) 셀프-정전용량 감지 디바이스를 사용한 상호 정전용량 감지
TW200849074A (en) Two-dimensional position sensor
CN108376039B (zh) 将信号施加到触摸传感器
WO2016085760A2 (en) Full-wave synchronous rectification for self-capacitance sensing
CN103543874A (zh) 触摸传感器控制器传感器集线器
US8872791B2 (en) Touch sensing device and method thereof
US20120249457A1 (en) Ungrounded touch-sensing input device and control device thereof
CN205281452U (zh) 一种集成触控显示面板和集成触控显示装置
CN109669585B (zh) 可确定导电类型的电容式触摸感测
CN109983426A (zh) 触摸传感器信号积分
CN206003068U (zh) 触控显示设备
US9612265B1 (en) Methods and apparatus to detect a conductive object

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant