CN106066746B - 使用编码驱动信号的时叠并行扫描操作式电容式触摸屏 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及使用编码驱动信号的时间重叠并行扫描操作式电容式触摸屏。一种电容式感测系统包括具有多条驱动线和多条感测线的电容式感测面板。每条驱动线包括驱动电路。代码生成器运行以用于生成多个调制码。驱动控制器生成多个驱动信号，其中，每个驱动信号由这些调制码之一调制。所生成的这些驱动信号通过这些驱动电路应用于这些驱动线。该驱动控制器运行以用于同时生成这些驱动信号以便在驱动周期期间应用于相应的一组驱动线。分开的多组驱动线在仅部分重叠的多个驱动周期期间用相同的驱动信号按顺序被驱动。

Description

使用编码驱动信号的时叠并行扫描操作式电容式触摸屏
技术领域
本披露总体上涉及一种电容性传感器。
背景技术
参照示意性展示了常规电容式触摸屏系统10的图1。触摸屏系统10包括触摸屏面板10p，该触摸屏面板被形成为包括电容式感测节点12阵列。每个感测节点12位于驱动(或电力)线14与感测线16交叉的点处。在常见实现方式中，驱动线和感测线14和16由导电材料形成。该多条驱动线14形成在由基板支撑的第一材料层中。该多条感测线16形成在也由基板支撑的第二材料层中。这些第一和第二材料层被一层电介质材料分开。在每个感测节点12处，电容器12c因此形成为包括第一极板14a(从驱动线14在交叉点的那部分开始)、第二极板16a(从感测线16在交叉点的那部分开始)和位于第一极板与第二极板之间的电介质18。在每个感测节点12的电容器12c将展现本领域中已知的相关联的互(或耦合)电容值。
虽然驱动线和感测线14和16被展示为线性结构，但将理解的是，这仅仅是一种典型的实现方式，并且现有技术中已知的是形成除了线性以外的形状的驱动线和感测线。例如，串联连接的菱形形状在本领域是众所周知的，以形成驱动线/感测线。
此外，虽然驱动线和感测线14和16被描述为位于不同层中，但将理解的是，这是仅仅一种典型的实现方式，并且，现有技术中已知的是在共用材料层中形成驱动线和感测线，在感测节点12的交叉点通过导电桥和中间电介质结构来提供。
驱动线14由耦接至这些驱动线的驱动电路20输出的电力信号激活。在常见实现方式中，驱动电路20输出的电力信号可以包括交流信号，如具有特定频率和占空比的方波。这些感测线16耦接至感测电路22的输入端，这些感测电路可以作为感测放大器(例如，电荷放大器或跨导放大器)运行来生成输出信号。
由于将交流信号应用于驱动线并且至感测线的电容耦合的存在，每个感测电路22生成的输出信号将指示在感测节点12处的电容。例如，通过驱动电路20应用于给定驱动线14的交流信号通过在感测节点12处的电容器12c耦合至交叉感测线16。耦接至交叉感测线16的感测电路22接收耦合交流信号并检测感测线上的信号。感测信号的幅度根据在感测节点12处的电容器12c的互(或耦合)电容而变化。
感测节点12附近存在物体(如人体部分，例如，手指)或装置(例如，触笔)引起那个感测节点12处的电容器12c的互(或耦合)电容变化。结果是，耦合交流信号将发生变化，并且感测电路22感测的信号幅度发生相应变化，作为存在物体和其对感测节点12处的电容器12c的互(或耦合)电容的影响的结果。
控制电路26耦接至驱动电路20和感测电路22。控制电路26包括驱动控制器28，该驱动控制器运行用于按顺序致动驱动电路20中的每个驱动电路从而将交流信号应用于每一条驱动线14。控制电路26进一步包括耦接至感测电路22的输出端的信号处理电路30。针对每个驱动控制器28致动驱动电路20，信号处理电路30运行用于读取感测电路22中的每个感测电路感测的耦合交流信号的电压。结果是，数字化信号值由信号处理电路30从电容式触摸屏10的每个感测节点12收集。然后，信号处理电路30处理所收集的数字化信号值以确定物体的存在和那个物体的位置(或多个位置)。
控制电路26的驱动控制器28常规地运行用于通过如图2中所示的相关联驱动电路20按顺序将交流信号应用于驱动线14。在这种配置下，交流信号的脉冲波形一次应用于仅一条驱动线14。然而，感测电路22并行运行用于同时感测多条感测线16上的电压。
发明内容
在实施例中，一种电容式感测包括：电容式感测面板，该电容式感测面板包括多条驱动线和多条感测线；用于每条驱动线的驱动电路；代码生成器，该代码生成器被配置成用于生成多个调制码；驱动控制器，该驱动控制器被配置成用于生成多个驱动信号，每个驱动信号由所生成的该多个调制码之一调制，所生成的该多个驱动信号通过这些驱动电路应用于这些驱动线；并且其中，该驱动控制器被进一步被配置成用于同时生成该多个驱动信号以便在驱动周期期间应用于相应的一组驱动线，并且其中，分开的多组驱动线在仅部分重叠的多个驱动周期期间用相同的驱动信号按顺序被驱动。
在实施例中，一种用于电容式感测的方法包括：生成多个调制码；生成多个驱动信号，每个驱动信号由所生成的该多个调制码之一调制；将所生成的该多个驱动信号应用于电容式感测面板的多条驱动线，该电容式感测面板包括多条驱动线和多条感测线。生成并应用该多个驱动信号包括：同时生成该多个驱动信号以便在驱动周期期间应用于相应的一组驱动线；并且在仅部分重叠的多个驱动周期期间用相同的驱动信号按顺序驱动分开的多组驱动线。
本披露的前述和其他特征和优点将通过结合附图进行阅读从以下实施例的详细描述中变得更加明显。详细描述和附图仅仅是对本披露的说明，而不限制所附权利要求书及其等效内容限定的本发明的范围。
附图说明
通过举例在附图中展示了实施例，这些附图不一定按比例绘制，在附图中相同的数字指示相似的部分，并且在附图中：
图1是常规电容式触摸屏系统的示意图；
图2展示了图1的系统的驱动信号波形；
图3是CDMA驱动方案的电容式触摸屏系统的示意图；
图4A至图4D示出了编码交流信号波形；
图5示出了使用图4A至图4D的波形用于电容式感测的编码驱动操作的实现方式；
图6A至图6D示出了编码交流信号波形；
图7展示了使用图6A至图6D的波形用于电容式感测的编码驱动操作的实现方式；
图8示出了随时间以按顺序部分重叠的方式应用编码信号；并且
图9A和9B展示了断言附加驱动线上的信号的操作。
具体实施方式
参照示意性展示了根据实施例的电容式触摸屏系统110的图3。图1和图3中的相同参考数字指代相同或者相似的部分，将不会针对这些部分提供进一步的描述。
控制电路126耦接至驱动电路20和感测电路22。控制电路126包括驱动控制器128，该驱动控制器运行用于选择性地致动驱动电路20中的每个驱动电路从而将交流信号应用于每一条驱动线14。控制电路126进一步包括耦接至感测电路22的输出端的信号处理电路130。针对每个驱动控制器128致动驱动电路20，信号处理电路130运行用于读取感测电路22中的每个感测电路感测的耦合交流信号的幅值。结果是，数字化信号值由信号处理电路130从电容式触摸屏10的每个感测节点12收集。然后，信号处理电路130处理所收集的数字化信号值以确定物体的存在和那个物体的位置(或多个位置)。
为了较图1的实现方式改进感测操作，图3中的驱动控制器128使用代码生成器132基于不同的代码值生成多个不同调制交流信号，用于通过驱动电路20应用于驱动线14。所生成的不同调制交流信号被选择性地应用于该多条驱动线14。
考虑运行用于生成四个不同代码的代码生成器132示例：<1111>、<1010>、<1100>和<1001>。驱动控制器128以生成四个相应的不同调制交流信号来对这些代码做出响应。作为这种调制的示例，代码中的数据值“1”与同相方波信号(具有特定频率和占空比)由驱动控制器生成相对应，并且代码中的数据值“0”与逻辑反转或反相方波信号由驱动控制器生成相对应。将理解的是，四个代码的使用仅是示例性的。
图4A至图4D示出了这四个示例代码的调制交流信号。在所生成的信号波形上方的数学操作数“+”与调制交流信号(逻辑代码数据值“1”)的同相方波信号分量相关联，并且在所生成的信号波形上方的数学操作数“-”与调制交流信号(逻辑代码数据值“0”)的反相方波信号分量相关联。所示不同调制交流信号波形显示同相和反相方波信号分量彼此呈180o异相。
图5示出了用于电容式感测的编码驱动操作的前述示例的实现方式。在本实现方式中，四个相应的不同调制交流信号在编码驱动周期140期间被同时应用于四条相应的驱动线14。面板10p的其他所包括的驱动线14在那个编码驱动周期140期间不被驱动。在那个编码驱动周期140到期之后，在下一个编码驱动周期142内使用相同的四个相应的不同调制交流信号驱动面板10p中的下一组驱动线14。使用编码信号的这种顺序驱动操作继续进行直至面板10p的所有驱动线14已经被驱动。然后重复该过程。
虽然显示四条驱动线14在每个顺序驱动周期140/142内被同时驱动，但将理解的是，只要每个代码不相同，该编码驱动方案适用于同时驱动更少或更多条驱动线14。
使用上述示例不同代码，将注意的是，相应调制交流信号的总体信号幅值在给定驱动周期140/142内的编码信号传输持续时间内不一致。例如，图4A中所示的与代码<1111>相对应的第一编码信号将具有和图4B至图4D中所示的与代码<1010>、<1100>以及<1001>(由于存在两个同相分量和两个反相分量)不同的信号幅度(由于存在四个同相分量)。信号幅度的这种差可能由于驱动电路20的不一致加载而引起二阶效应。总体噪声特征曲线也将在触摸屏面板10p上在驱动线14与驱动线之间(即，行与行之间)不同。
为了解决前述问题，代码生成器132可以进一步被配置成用于生成调制码，这些调制码保证基于不同代码值的该多个不同调制交流信号全都拥有一致的总体信号幅值。这在一个实施例中通过使所有调制码在给定驱动周期140/142内拥有相同数量的同相分量和相同数量的反相分量来完成。考虑代码生成器132运行例如用于生成以下两个不同代码：<1011>和<0111>。图6A至图6B示出了这两个示例代码的调制交流信号。在本案例中，相应调制交流信号的所有信号幅值在给定驱动周期140/142内的编码信号传输持续时间内是一致的，因为每个信号包括三个同相位分量和一个反相分量。
这还可以在另一个实现方式中通过使调制代码是彼此的逻辑反转来完成。考虑代码生成器132运行例如用于生成以下两个不同代码：<1011>和<0100>。图6C和图6D示出了这两个示例代码的调制交流信号。在本案例中，相应调制交流信号的所有信号幅值在给定驱动周期140/142内的编码信号传输持续时间内是一致的，因为两个信号相互抵消。
图7示出了使用图6A至图6B中所示的调制交流信号用于电容式感测的编码驱动操作的实现方式。在本实现方式中，两个相应的不同调制交流信号在多个部分重叠的编码驱动周期150中的每一个单独的驱动周期期间被同时应用于两条相应的驱动线14。那对不同调制交流信号的应用根据驱动周期150的部分重叠遵循顺序模式。因此，一对信号应用于一对驱动线14，并且然后另一对信号以另一对信号的与那一对信号的第二方波部分重叠的第一方波部分应用于下一对驱动线。使用部分重叠的编码信号的这种顺序驱动操作继续进行直至面板10p的所有驱动线14已经被驱动。按图8中所示重复该过程。
感测电路22并行运行用于同时感测多条感测线16上的信号。驱动周期150(1)期间的感测信号例如由信号处理器126处理以确定沿着第一对驱动线14(1)中的行在每个感测节点12处的互电容。更确切地，驱动周期150(1)和150(2)期间第一感测线16(1)上的感测信号响应于驱动线14(1)和14(2)上的那对不同调制交流信号而被处理以确定在感测节点12(1)和12(2)处的电容值。更确切地，驱动周期150(2)和150(3)期间第一感测线16(1)上的感测信号响应于驱动线14(3)和14(4)上的那对不同调制交流信号而被处理以确定在感测节点12(3)和12(4)处的电容值。剩余驱动周期150内的感测信号被类似地处理以完成针对面板10p的与感测线14(1)相关联的列中的剩余感测节点12的电容数据采集。相对于每条感测线16，同时执行前述处理操作以便获得每个感测线列中的感测节点12的电容数据。
在图8中将注意的是，在与代码数据位的方波信号相对应的每个感测时间周期160，除了该过程开始时(参考号162)的前两个感测时间周期以外，有四个方波信号应用于四条驱动线14。小于四条驱动线14被致动的这两个初始感测时间周期(时隙)第一遍可能不支持最准确的电容确定，但这在许多实例中能够作为非实质性的而被忽视。
为了前述问题，图9A展示了解决方案，其中驱动周期150的将以其他方式不包括应用于四条驱动线14(见参考号162)的四个方波信号的部分由驱动控制器128标识，该驱动控制器响应于所生成的代码码起到断言任何未被驱动的驱动线的驱动信号的作用。在本示例中，在驱动周期150的仅包括两条已驱动线的部分致动两条附加驱动线(参考号164)。图9B展示了为驱动周期的以下部分提供附加驱动的驱动线14的操作：仅包括两条已致动的驱动线，在这种情况下，两条附加驱动线被致动(参考号164)；仅包括一条已致动的驱动线，在这种情况下，三条附加驱动线被致动(参考号168)；并且仅包括三条已致动的驱动线，在这种情况下，一条附加驱动线被致动(参考号170)。将理解的是，所选择的附加驱动线可以是图9A中的参考号166注解和用图9B中的参考号164所示的可用驱动线中的任何驱动线。
已经通过示例性且非限制性的示例提供了前面的描述，是对本发明的一个或多个示例性实施例的完整且信息性描述。然而，当结合附图和所附权利要求书进行阅读时，鉴于前面的描述，各种修改和适配对于相关领域技术人员可以变得明显。然而，对本发明教导的所有这样和类似的修改将仍然落入如所附权利要求书所确定的本发明的范围之内。

Claims (12)

1.一种电容式感测系统，包括：
电容式感测面板，所述电容式感测面板包括多条驱动线和多条感测线；
用于每条驱动线的驱动电路；
代码生成器，所述代码生成器被配置成用于生成多个调制码；
驱动控制器，所述驱动控制器被配置成用于生成多个驱动信号，每个驱动信号由所生成的所述多个调制码之一调制，所生成的所述多个驱动信号通过所述驱动电路应用于所述多条驱动线；并且
其中，所述驱动控制器被进一步被配置成用于同时生成所述多个驱动信号以便在驱动周期期间应用于相应的一组驱动线，并且其中，分开的多组驱动线在仅部分重叠的多个驱动周期期间用相同的驱动信号按顺序被驱动，
其中所述驱动控制器进一步被配置成用于标识以下实例：在顺序组驱动中，小于特定数量的驱动线被同时驱动并且以选择性地驱动多条附加驱动线来对其进行响应以满足所述特定数量，其中所述特定数量包括第一数量的同相分量和第二数量的反相分量。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述多个调制码被选择成使得从其中生成的并且同时应用于所述驱动线组的所述多个驱动信号呈现出总体一致的信号幅值。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所有所述调制码跨所述驱动周期拥有相同数量的同相分量和相同数量的反相分量。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述多个调制码包括第一代码和第二代码，并且其中，所述第一代码和所述第二代码是彼此的逻辑反转。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述驱动周期包括第一信号部分和第二信号部分，并且其中，多个驱动周期仅部分重叠的所述顺序驱动包括驱动序列中的一个组并且用所述一个组的与序列中的后续组的第一信号部分重叠的第二信号部分驱动所述后续组。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述驱动控制器根据相同的调制码生成用于所述多条被选择性驱动的附加驱动线的多个驱动信号。
7.一种用于电容式感测的方法，包括：
生成多个调制码；
生成多个驱动信号，每个驱动信号由所生成的所述多个调制码之一调制；
将所生成的所述多个驱动信号应用于电容式感测面板的多条驱动线，所述电容式感测面板包括多条驱动线和多条感测线；并且
其中，生成并应用所述多个驱动信号包括：
同时生成所述多个驱动信号以便在驱动周期期间应用于相应的一组驱动线；并且
在仅部分重叠的多个驱动周期期间用相同的驱动信号按顺序驱动分开的多组驱动线，
所述方法还包括：
标识以下实例：在顺序组驱动中，小于特定数量的驱动线被同时驱动；并且
对其进行响应，选择性地驱动多条附加驱动线来满足所述特定数量，其中所述特定数量包括第一数量的同相分量和第二数量的反相分量。
8.如权利要求7所述的方法，其中，生成所述多个调制码包括选择所述多个调制码从而使得从其中生成的并且同时应用于所述驱动线组的所述多个驱动信号呈现出总体一致的信号幅值。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所有所述调制码跨所述驱动周期拥有相同数量的同相分量和相同数量的反相分量。
10.如权利要求7所述的方法，其中，所述多个调制码包括第一代码和第二代码，并且其中，所述第一代码和所述第二代码是彼此的逻辑反转。
11.如权利要求7所述的方法，其中，所述驱动周期包括第一信号部分和第二信号部分，并且其中，多个驱动周期仅部分重叠的所述顺序驱动包括驱动序列中的一个组并且用所述一个组的与序列中的后续组的第一信号部分重叠的第二信号部分驱动所述后续组。
12.如权利要求7所述的方法，其中，选择性驱动多条附加驱动线包括根据相同的调制码生成用于所述多条被选择性驱动的附加驱动线的多个驱动信号。
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