CN108376039A - 将信号施加到触摸传感器 - Google Patents
将信号施加到触摸传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108376039A CN108376039A CN201810091416.7A CN201810091416A CN108376039A CN 108376039 A CN108376039 A CN 108376039A CN 201810091416 A CN201810091416 A CN 201810091416A CN 108376039 A CN108376039 A CN 108376039A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- touch sensor
- electrode
- sample
- signal
- polarity
- 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.)
- Granted
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 44
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 34
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 19
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 126
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 29
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 23
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N indium tin Chemical compound [In].[Sn] RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 description 2
- 239000004425 Makrolon Substances 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 208000032366 Oversensing Diseases 0.000 description 1
- 244000131316 Panax pseudoginseng Species 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 150000004702 methyl esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
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
- G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
-
- 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
- G06F3/0416—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
- G06F3/04182—Filtering of noise external to the device and not generated by digitiser components
-
- 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
- G06F3/04184—Synchronisation with the driving of the display or the backlighting unit to avoid interferences generated internally
-
- 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
- G06F3/0445—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
-
- 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
-
- 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
- G06F2203/04108—Touchless 2D- digitiser, i.e. digitiser detecting the X/Y position of the input means, finger or stylus, also when it does not touch, but is proximate to the digitiser's interaction surface without distance measurement in the Z direction
-
- 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
- G06F2203/04112—Electrode mesh in capacitive digitiser: electrode for touch sensing is formed of a mesh of very fine, normally metallic, interconnected lines that are almost invisible to see. This provides a quite large but transparent electrode surface, without need for ITO or similar transparent conductive material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- Electrophonic Musical Instruments (AREA)
- Push-Button Switches (AREA)
Abstract
本发明涉及将信号施加到触摸传感器。在一个实施例中,包括逻辑的非暂时性计算机可读媒体经配置以在由一或多个处理器执行时致使所述一或多个处理器执行若干操作,所述操作包括测量来自触摸传感器的样本。通过以下方式来测量每一样本:基于第一极性模式而确定将施加到所述触摸传感器的电极的充电信号的极性,所述第一极性模式基于与噪声源相关联的信号;将所述充电信号施加到所述电极,如所施加的所述充电信号具有基于所述第一极性模式而确定的极性;及测量来自所述触摸传感器的所接收信号,所述所接收信号至少部分地由施加到所述电极的所述充电信号产生。所述操作包括通过分析来自所述样本的所述所接收信号而确定是否已在所述电极处发生触摸事件。
Description
技术领域
本发明一般来说涉及触摸传感器。
背景技术
根据实例性情景,触摸传感器检测物体(例如,用户的手指或手写笔)在上覆于显示屏幕(举例来说)上的触摸传感器阵列的触敏区域内的存在及位置。在触敏显示器应用中,触摸传感器阵列允许用户与显示在屏幕上的内容直接互动而非借助鼠标或触摸垫间接互动。触摸传感器可附接到以下各项或作为以下各项的一部分而提供:桌上型计算机、膝上型计算机、平板计算机、个人数字助理(PDA)、智能电话、卫星导航装置、便携式媒体播放器、便携式游戏控制台、信息亭计算机、销售点装置或其它装置。家用电器或其它电器上的控制面板可包含触摸传感器。
存在若干种不同类型的触摸传感器,例如(举例来说)电阻性触摸传感器、表面声波触摸传感器及电容性触摸传感器。在一个实例中,当物体在触摸屏幕的触摸传感器的触敏区域内物理地触摸所述触摸屏幕(例如,通过物理地触摸上覆于触摸传感器的触摸传感器阵列上的覆盖层)或进入触摸传感器的检测距离的范围内(例如,通过在上覆于触摸传感器的触摸传感器阵列上的覆盖层上面悬停)时,可在触摸屏幕内在与物体在触摸传感器的触敏区域内的位置对应的触摸屏幕的触摸传感器的位置处发生电容改变。触摸传感器控制器处理所述电容改变以确定触摸传感器内(例如,触摸传感器的触摸传感器阵列内)的电容改变的位置。
发明内容
本发明的方面涉及一种非暂时性计算机可读媒体,所述非暂时性计算机可读媒体包括逻辑,所述逻辑经配置以在由一或多个处理器执行时致使所述一或多个处理器执行包括以下各项的操作:测量来自触摸传感器的多个样本,其中测量每一样本包括:基于第一极性模式而确定将施加到所述触摸传感器的电极的充电信号的极性,所述第一极性模式基于与噪声源相关联的信号;将所述充电信号施加到所述触摸传感器的所述电极,如所施加的所述充电信号具有基于所述第一极性模式而确定的所述极性;及测量来自所述触摸传感器的所接收信号,所述所接收信号至少部分地由施加到所述电极的所述充电信号产生;以及通过分析来自所述多个样本的所述所接收信号来确定是否已在形成于所述触摸传感器的所述电极处的电容性节点处发生触摸事件。
在本发明的另一方面中,一种方法包括:测量来自触摸传感器的多个样本,其中测量每一样本包括:基于第一极性模式而确定将施加到所述触摸传感器的电极的充电信号的极性,所述第一极性模式基于与噪声源相关联的信号;将所述充电信号施加到所述触摸传感器的所述电极,如所施加的所述充电信号具有基于所述第一极性模式而确定的所述极性;及测量来自所述触摸传感器的所接收信号,所述所接收信号至少部分地由施加到所述电极的所述充电信号产生;以及通过分析来自所述多个样本的所述所接收信号来确定是否已在所述触摸传感器的所述电极处发生触摸事件。
在本发明的又一方面中,一种设备包括:一或多个处理器;及一或多个存储器单元,其耦合到所述一或多个处理器,所述一或多个存储器单元共同存储逻辑,所述逻辑经配置以在由所述一或多个处理器执行时致使所述一或多个处理器执行包括以下各项的操作:测量来自触摸传感器的多个样本,其中测量每一样本包括:基于第一极性模式而确定将施加到所述触摸传感器的电极的充电信号的极性,所述第一极性模式基于与噪声源相关联的信号;将所述充电信号施加到所述触摸传感器的所述电极,如所施加的所述充电信号具有基于所述第一极性模式而确定的所述极性;及测量来自所述触摸传感器的所接收信号,所述所接收信号至少部分地由施加到所述电极的所述充电信号产生;及通过分析来自所述多个样本的所述所接收信号来确定是否已在所述触摸传感器的所述电极处发生触摸事件。
附图说明
为获得对本发明及其优点的更完整理解,参考结合附图一起进行的以下说明,附图中:
图1图解说明根据本发明的实施例的包含装置的实例性系统,所述装置包含触摸传感器。
图2图解说明根据本发明的实施例的装置的实例,所述装置包含触摸传感器及控制器。
图3图解说明根据本发明的实施例的实例性装置的触摸传感器电极及测量电路。
图4图解说明根据本发明的实施例的显示器及触摸传感器的横截面视图。
图5A图解说明根据本发明的实施例的实例性触摸传感器控制器的逻辑组件的示意性表示。
图5B图解说明根据本发明的实施例的实例性触摸传感器控制器的物理组件的示意性表示。
图6图解说明根据本发明的实施例的装纳触摸传感器的实例性装置。
图7图解说明根据本发明的实施例的对样本求平均的第一实例性方法。
图8图解说明根据本发明的实施例的对样本求平均的第二实例性方法。
图9图解说明根据本发明的实施例的对样本求平均的第三实例性方法。
图10图解说明根据本发明的实施例的对样本求平均的第四实例性方法。
具体实施方式
在一个实施例中,一种包括逻辑的非暂时性计算机可读媒体经配置以在由一或多个处理器执行时致使所述一或多个处理器执行若干操作,所述包括测量来自触摸传感器的样本。通过以下方式来测量每一样本:基于第一极性模式而确定将施加到所述触摸传感器的电极的充电信号的极性,所述第一极性模式基于与噪声源相关联的信号;将所述充电信号施加到所述电极,如所施加的所述充电信号具有基于所述第一极性模式而确定的所述极性;及测量来自所述触摸传感器的所接收信号,所述所接收信号至少部分地由施加到所述电极的所述充电信号产生。所述操作包括通过分析来自所述样本的所述所接收信号而确定是否已在所述电极处发生触摸事件。
图1图解说明包含装置102的实例性系统100。根据本发明的实施例,装置102包含触摸传感器104。在实施例中,装置102进一步包含触摸传感器控制器106。触摸传感器104包含连接线108及连接垫110。在一些实施例中,连接线108将触摸传感器104的电极电耦合到连接垫110。连接线108可围绕触摸传感器104的触敏区域的周界延伸。根据本发明的实施例,连接线108在触摸传感器104的触敏区域与连接垫110之间传导电信号。在实施例中,触摸传感器104通过连接112连接到触摸传感器控制器106。在一些实施例中,连接112为触摸传感器104的连接垫110与触摸传感器控制器106上的对应连接垫之间的电接口。连接112可由横跨连接垫110与触摸传感器控制器106上的对应连接垫之间的距离的导电材料组成。在某些其它实施例中,触摸传感器控制器106不借助连接112连接到连接垫110。
触摸传感器104包含一或多个触敏区域。在一个实施例中,触摸传感器104包含安置于一或多个衬底(其可由电介质材料制成)上的电极阵列。对触摸传感器的提及可囊括触摸传感器104的电极及所述电极安置于其上的衬底两者。替代地,对触摸传感器的提及可囊括触摸传感器104的电极,但不囊括所述电极安置于其上的衬底。
在一个实施例中,电极为形成例如(举例来说)圆盘形、正方形、矩形、细线、其它形状或这些形状的组合的形状的导电材料区域。一或多个导电材料层中的一或多个切口可(至少部分地)形成电极的所述形状,且所述形状的区域可(至少部分地)由所述切口限界。在一个实施例中,电极的导电材料占据其形状的区域的大致100%。举例来说,电极可由氧化铟锡(ITO)制成且电极的ITO可占据其形状的区域的大致100%(有时称为100%填充)。在一个实施例中,电极的导电材料占据其形状的区域的小于100%。举例来说,电极可由金属或其它导电材料(例如(举例来说)铜、银或者基于铜或基于银的材料)细线(FLM)制成,且所述导电材料细线可以阴影线图案、网状图案或其它图案占据其形状的区域的大致5%。对FLM的提及囊括此类材料。尽管本发明描述或图解说明由形成具有特定填充百分比(具有特定图案)的特定形状的特定导电材料制成的特定电极,但本发明以任一组合囊括由形成具有其它填充百分比(具有其它图案)的其它形状的其它导电材料制成的电极。
触摸传感器104的电极(或其它元件)的形状全部地或部分地构成触摸传感器104的一或多个宏观特征。所述形状的实施方案的一或多个特性(例如,举例来说,所述形状内的导电材料、填充或图案)全部地或部分地构成触摸传感器104的一或多个微观特征。触摸传感器104的一或多个宏观特征可确定其功能性的一或多个特性,且触摸传感器104的一或多个微观特征可确定触摸传感器104的一或多个光学特征,例如透射、折射或反射。
尽管本发明描述若干个实例性电极,但本发明不限于这些实例性电极且可实施其它电极。另外,尽管本发明描述包含形成特定节点的特定电极的特定配置的若干个实例性实施例,但本发明不限于这些实例性实施例且可实施其它配置。在一个实施例中,若干个电极安置于同一衬底的相同或不同表面上。另外或替代地,不同电极可安置于不同衬底上。尽管本发明描述包含布置成具体实例性图案的特定电极的若干个实例性实施例,但本发明不限于这些实例性图案且可实施其它电极图案。
机械堆叠含有衬底(或多个衬底)及形成触摸传感器104的电极的导电材料。举例来说,所述机械堆叠可包含在覆盖面板下面的第一光学清透粘合剂(OCA)层。所述覆盖面板可为清透的且由用于重复触摸的弹性材料(例如,举例来说,玻璃、聚碳酸酯或聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA))制成。本发明涵盖由任何材料制成的覆盖面板。所述第一OCA层可安置于所述覆盖面板与具有形成所述电极的所述导电材料的所述衬底之间。所述机械堆叠还可包含第二OCA层及电介质层(其可由PET或另一材料制成,类似于具有形成所述电极的所述导电材料的所述衬底)。作为替代方案,可代替所述第二OCA层及所述电介质层而施加电介质材料的薄涂层。所述第二OCA层可安置于具有构成所述电极的所述导电材料的所述衬底与所述电介质层之间,且所述电介质层可安置于所述第二OCA层到包含触摸传感器104及触摸传感器控制器106的装置的显示器的气隙之间。举例来说,所述覆盖面板可具有大致1毫米(mm)的厚度;所述第一OCA层可具有大致0.05mm的厚度;具有形成所述电极的所述导电材料的所述衬底可具有大致0.05mm的厚度;所述第二OCA层可具有大致0.05mm的厚度;且所述电介质层可具有大致0.05mm的厚度。
尽管本发明描述具有由特定材料制成且具有特定厚度的特定数目个特定层的特定机械堆叠,但本发明涵盖具有由任何材料制成且具有任何厚度的任一数目个层的其它机械堆叠。举例来说,在一个实施例中,粘合剂或电介质层可替换上文所描述的电介质层、第二OCA层及气隙,其中显示器中不存在气隙。
触摸传感器104的衬底的一或多个部分可由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或另一材料制成。本发明涵盖具有由任一(何)材料制成的部分的任何衬底。在一个实施例中,触摸传感器104中的一或多个电极全部地或部分地由ITO制成。另外或替代地,触摸传感器104中的一或多个电极由金属或其它导电材料细线制成。举例来说,导电材料的一或多个部分可为铜或基于铜的且具有大致5微米(μm)或小于5μm的厚度及大致10μm或小于10μm的宽度。作为另一实例,导电材料的一或多个部分可为银或基于银的且类似地具有大致5μm或小于5μm的厚度及大致10μm或小于10μm的宽度。本发明涵盖由任何材料制成的任何电极。
根据本发明的实施例,触摸传感器控制器106通过连接112连接到触摸传感器104。在实施例中,触摸传感器控制器106通过连接垫110电耦合到触摸传感器104。在一些实施例中,触摸传感器控制器106包含一或多个存储器单元及一或多个处理器。在所述实施例中的某些实施例中,所述一或多个存储器单元及所述一或多个处理器电互连,使得其相互依赖地操作。所述一或多个存储器单元及所述一或多个处理器电耦合到触摸传感器104,从而允许触摸传感器控制器106将电信号发送到触摸传感器104且从触摸传感器104接收电信号。
在一个实施例中,触摸传感器104实施电容形式的触摸感测。在互电容实施方案中,触摸传感器104可包含形成电容性节点阵列的驱动与感测电极阵列。驱动电极与感测电极可形成电容性节点。形成电容性节点的驱动与感测电极彼此接近地定位但并不彼此进行电接触。替代地,响应于信号施加到驱动电极(举例来说),驱动与感测电极跨越其之间的空间彼此以电容方式耦合。为施加到驱动电极(通过触摸传感器控制器106)的脉冲或交变电压的充电信号在感测电极上感应电荷,且所感应的电荷量易受外部影响(例如物体的触摸或接近)。当物体触摸或靠近电容性节点时,可在电容性节点处发生电容改变,且触摸传感器控制器106测量所述电容改变。通过测量整个阵列中的电容改变,触摸传感器控制器106确定触摸传感器104的触敏区域内的触摸或接近的位置。
在自电容实施方案中,触摸传感器104可包含可各自形成电容性节点的单个类型的电极阵列。当物体触摸或靠近电容性节点时,可在所述电容性节点处发生自电容改变,且触摸传感器控制器106将所述电容改变测量为(举例来说)由充电信号感应的用以将所述电容性节点处的电压提升预定量的电荷量改变。与互电容实施方案一样,通过测量整个阵列中的电容改变,触摸传感器控制器106确定在触摸传感器104的触敏区域内的所述触摸或接近的位置。本发明涵盖任何形式的电容性触摸感测。
在一个实施例中,一或多个驱动电极共同形成水平地或垂直地或以其它定向延展的驱动线。类似地,在一个实施例中,一或多个感测电极共同形成水平地或垂直地或以其它定向延展的感测线。作为一个特定实例,驱动线基本上垂直于感测线而延展。对驱动线的提及可囊括构成所述驱动线的一或多个驱动电极且反之亦然。对感测线的提及可囊括构成所述感测线的一或多个感测电极且反之亦然。
在一个实施例中,触摸传感器104包含以一图案安置于单个衬底的一侧上的驱动与感测电极。在此配置中,一对驱动与感测电极(其跨越其之间的空间而彼此以电容方式耦合)形成电容性节点。作为实例性自电容实施方案,单个类型的电极以一图案安置于单个衬底上。除使驱动与感测电极以一图案安置于单个衬底的一侧上以外或作为此情形的替代方案,触摸传感器104还可使驱动电极以一图案安置于衬底的一侧上且使感测电极以一图案安置于衬底的另一侧上。此外,触摸传感器104可使驱动电极以一图案安置于一个衬底的一侧上且使感测电极以一图案安置于另一衬底的一侧上。在此些配置中,驱动电极与感测电极的相交点形成电容性节点。此相交点可为其中驱动电极与感测电极在其相应平面中“交叉”或彼此最靠近的位置。驱动与感测电极并不彼此进行电接触,而是其在相交点处跨越介电质彼此以电容方式耦合。尽管本发明描述形成特定节点的特定电极的特定配置,但本发明涵盖形成节点的电极的其它配置。此外,本发明涵盖以任何图案安置于任一数目个衬底上的其它电极。
如上文所描述,触摸传感器104的电容性节点处的电容改变可指示所述电容性节点的位置处的触摸或接近输入。触摸传感器控制器106检测并处理所述电容改变以确定触摸或接近输入的存在及位置。在一个实施例中,触摸传感器控制器106接着将关于触摸或接近输入的信息传递到包含触摸传感器104及触摸传感器控制器106的装置102的一或多个其它组件(例如一或多个中央处理单元(CPU)),且所述一或多个其它组件可通过起始所述装置的功能(或在所述装置上运行的应用程序)来对触摸或接近输入做出响应。尽管本发明描述关于特定装置及特定触摸传感器104具有特定功能性的特定触摸传感器控制器106,但本发明涵盖关于任何装置及任何触摸传感器具有任何功能性的其它触摸传感器控制器。
在一个实施例中,触摸传感器控制器106实施为一或多个集成电路(IC),例如(举例来说)通用微处理器、微控制器、可编程逻辑装置或阵列、专用IC(ASIC)。触摸传感器控制器106包括模拟电路、数字逻辑及数字非易失性存储器的任何组合。在一个实施例中,触摸传感器控制器106安置于接合到触摸传感器104的衬底的柔性印刷电路(FPC)上,如下文所描述。所述FPC可为有源的或无源的。在一个实施例中,多个触摸传感器控制器106安置于所述FPC上。
在实例性实施方案中,触摸传感器控制器106包含处理器单元、驱动单元、感测单元及存储单元。在此实施方案中,驱动单元将驱动信号供应到触摸传感器104的驱动电极,且感测单元感测触摸传感器104的电容性节点处的电荷并将表示所述电容性节点处的电容的测量信号提供到处理器单元。处理器单元控制由驱动单元将驱动信号供应到驱动电极且处理来自感测单元的测量信号以检测及处理触摸传感器104的触敏区域内的触摸或接近输入的存在及位置。处理器单元还可追踪触摸传感器104的触敏区域内的触摸或接近输入的位置的改变。存储单元存储用于由处理器单元执行的编程,包含用于控制驱动单元以将驱动信号供应到驱动电极的编程、用于处理来自感测单元的测量信号的编程及其它编程。尽管本发明描述包含具有特定组件的特定实施方案的特定触摸传感器控制器106,但本发明涵盖包含具有其它组件的其它实施方案的触摸传感器控制器。
形成于安置于触摸传感器104的衬底上的导电材料的一个实例中的连接线108将触摸传感器104的驱动或感测电极耦合到也安置于触摸传感器104的衬底上的连接垫110。如下文所描述,连接垫110促进将连接线108耦合到触摸传感器控制器106。连接线108可延伸到触摸传感器104的触敏区域中或围绕所述触敏区域(例如,在所述触敏区域的边缘处)延伸。在一个实施例中,特定连接线108提供用于将触摸传感器控制器106耦合到触摸传感器104的驱动电极的驱动连接,触摸传感器控制器106的驱动单元通过所述驱动连接将驱动信号供应到驱动电极,且其它连接线108提供用于将触摸传感器控制器106耦合到触摸传感器104的感测电极的感测连接,触摸传感器控制器106的感测单元通过所述感测连接感测触摸传感器104的电容性节点处的电荷。
连接线108由金属或其它导电材料细线制成。举例来说,连接线108的导电材料可为铜或基于铜的且具有大致100μm或小于100μm的宽度。作为另一实例,连接线108的导电材料可为银或基于银的且具有大致100μm或小于100μm的宽度。在一个实施例中,除金属或其它导电材料细线以外或者作为金属或其它导电材料细线的替代方案,连接线108全部地或部分地由ITO制成。尽管本发明描述具有特定宽度的由特定材料制成的特定轨道,但本发明涵盖由其它材料及/或其它宽度制成的轨道。除连接线108以外,触摸传感器104还可包含端接于触摸传感器104的衬底的边缘处的接地连接器(其可为连接垫110)处的一或多个接地线(类似于连接线108)。
连接垫110可沿着衬底的一或多个边缘位于触摸传感器104的触敏区域外部。如上文所描述,触摸传感器控制器106可在FPC上。连接垫110可由与连接线108相同的材料制成且可使用各向异性导电膜(ACF)接合到所述FPC。在一个实施例中,连接112包含将触摸传感器控制器106耦合到连接垫110的在FPC上的导电线,连接垫110又将触摸传感器控制器106耦合到连接线108且耦合到触摸传感器104的驱动或感测电极。在另一实施例中,连接垫110连接到机电连接器(例如,举例来说,零插入力线对板连接器)。连接112可包含或可不包含FPC。本发明涵盖触摸传感器控制器106与触摸传感器104之间的任何连接112。
图2图解说明根据本发明的实施例的包含触摸传感器104及控制器106的装置102的实例。在图2的实例中,触摸传感器104上覆于显示器200上,显示器200表示任何类型的电子显示器。
如图2中所展示,在一个实例中,触摸传感器104包含由行电极202a到202n表示的一或多个行电极。本发明涵盖任何数目个行电极202。类似地,在一个实例中,触摸传感器104包含由列电极204a到204n表示的一或多个列电极。本发明涵盖任何数目个列电极204。
触摸传感器104的行电极202a到202n及列电极204a到204n通过连接线108及连接112电耦合到触摸传感器控制器106。如关于图1所描述,在一些实施例中,连接线108通过连接垫110与连接112介接。在所图解说明的实例中,行电极202及列电极204以网格图案安置于触摸传感器104的衬底上,其中相应行电极202与列电极204的相交点界定电容性触摸节点。尽管行电极202及列电极204以其中行电极202与列电极在平面中相交的网格图案安置,但相交点处的相应电极至少在相交点的位置处物理地分开(例如,通过安置于行电极202与列电极204之间的介入电介质材料)。在实施例中,行电极202及列电极204分别经定位以在装置102的操作期间允许电容性耦合。下文参考图4更详细地描述此布置的实例性细节。
在平面图中展示触摸传感器104及显示器200。显示器200含有用于显示图像的像素及电路。触摸传感器104布置于显示器200上使得在触摸传感器控制器106处计算的触摸测量信息可与显示在显示器200上的图像的某一部分相关。尽管在一个实施例中电极202及204安置在显示器200与覆盖面板之间,但显示器200的光学质量不由于电极202及204的材料组合物及形状而显著减小。在另一实施例中,电极202及204集成到显示器200中。
在实施例中,触摸传感器控制器106测量电极202及204的一部分或全部以确定物体是否以电容方式耦合到一或多个电极202或204。举例来说,在所图解说明实施例中,控制器106包含测量电路210,测量电路210经配置以测量来自电极202及204的一部分或全部的特性(例如,电压)以确定物体是否以电容方式耦合到一或多个电极202及/或204。在某些实施例中,包括行电极202、列电极204及连接线108的触摸传感器104连接到触摸传感器控制器106的测量电路210(例如,通过图1中所展示的连接垫110,及连接112)。为测量来自电极202或204的特性,触摸传感器控制器106(例如,测量电路210)将充电信号施加到电极202或204,且响应于所施加充电信号而测量从触摸传感器104接收的信号的特性。在一些实施例中,在充电信号在电极202或204上感应电荷之后,触摸传感器控制器106(例如,测量电路210)从触摸传感器104接收指示电极202或204(相同电极202或204或者不同电极202或204,取决于使用自电容技术还是互电容技术)的电特性的信号。另外或替代地,触摸传感器控制器106(例如,测量电路210)可测量用以指示电极202或204的电特性已达到预定阈值的来自触摸传感器104的所接收信号所需要的时间。尽管本发明描述触摸传感器控制器106(例如,测量电路210)确定物体是否以电容方式耦合到一或多个电极202或204的特定技术,但本发明涵盖触摸传感器控制器106(例如,测量电路210)使用任何适合技术来确定物体是否以电容方式耦合到一或多个电极202或204。
在一些实施例中,电极202及204在不以电容方式耦合到物体时具有某一固有电容,此允许触摸传感器控制器106在感应电荷之后确定电极202或204的预期电特性。在一些实施例中,预期电特性存储于触摸传感器控制器106的一或多个存储器单元中的查找表中。在某些其它实施例中,触摸传感器控制器106执行存储于一或多个存储器单元中的算法,所述算法动态地测量每一电极的电特性以考虑某些环境因素。在一个实施例中,当以电容方式耦合到物体时,电极202及204似乎增加电容,如由触摸传感器控制器106所测量。所增加表观电容在施加充电信号时致使电极具有与未耦合到物体的电极相比较不同的电特性。这些不同电特性由触摸传感器控制器106测量为来自触摸传感器104的所接收信号,所述所接收信号不同于由触摸传感器控制器106预定的阈值。这些不同电特性向触摸传感器控制器106指示物体与正测量的电极以电容方式耦合。在一些实施例中,电特性可包含电极处的与接地电压相比较的电压、电极处的电流或任何其它适合电特性。
图3图解说明根据本发明的实施例的实例性装置的触摸传感器电极208及测量电路210。在图3的实例中,触摸传感器104的电极208(例如,电极202及204中的一者)耦合到触摸传感器控制器106的测量电路210。如下文所描述,电极208形成分布在自由空间中的对地电容。在一个实施例中,所述对地电容包含多个元件,例如(举例来说)硅中轨道的电容、印刷电路板(PCB)上的轨道、由导电材料(ITO、铜网等)制成的电极208或将输入提供到电极208的物体206。举例来说,物体206可为人体的一部分(例如,手指或手掌)或手写笔。电极208通过以电流方式或以电容方式连接到接地的周围物体电容性耦合到接地。如上文所描述,触摸传感器控制器106的测量电路210通过电极208发射驱动信号且感测指示来自物体206(例如,举例来说,手指)的触摸或接近输入的信号。在一个实施例中,触摸传感器控制器106的测量电路210产生由电极208发射的驱动信号且感测对地电容。周围材料的电容至少部分地包含在物体206提供触摸或接近输入的情况下电极208与接地之间的电容。举例来说,由提供触摸或接近输入的物体206提供的电容可使由电极208感测的电容增添5%到10%。
图4图解说明根据本发明的实施例的显示器200及触摸传感器104的横截面视图。在所图解说明的实例中,触摸传感器104上覆于显示器200上且包括行电极202、列电极204及在行电极202与列电极204之间的衬底212。行电极202上覆于显示器200上,且列电极204上覆于行电极202上。行电极202与列电极204通过触摸传感器104的介入衬底212分开。衬底212可由电介质材料组成。尽管以其中列电极204上覆于行电极202上的网格图案展示行电极202及列电极204,但存在可取代图4中所展示的配置的电极202及204的许多配置。
在互电容实例中,触摸传感器控制器106驱动行电极202(例如,202a)。经驱动行电极202a与列电极204以电容方式耦合。如图2中所展示,每一列电极204a到n通过连接线108及连接112电耦合到触摸传感器控制器106。触摸传感器控制器106从以电容方式耦合到经驱动行电极202a的列电极204a到n接收信号。当物体206(图3中所展示)接触或接近于触摸传感器104的触敏部分时,变更经驱动行电极202a与受影响列电极204a之间的电容性耦合。此经变更电容性耦合由触摸传感器控制器106接收作为表示受影响列电极204a的电特性的来自触摸传感器104(例如,来自所测量列电极204a)的信号。
在自电容实例中,触摸传感器控制器106用充电信号驱动电极202或204且从触摸传感器104(例如,从经驱动电极202或204)接收表示受影响电极202或204的电特性的信号。在一个实例中,触摸传感器控制器(例如,图1及2中所展示的触摸传感器控制器106)驱动列电极204。触摸传感器控制器106不限于驱动列电极204,而是可驱动行电极202或触摸传感器104的任一电极。在一个特定实例中,经驱动列电极204b形成对地电容。如图2中所展示,每一列电极204a到n通过连接线108及连接112电耦合到触摸传感器控制器106。触摸传感器控制器106从经驱动列电极204b接收指示经驱动列电极204b到接地的电容的信号。当物体(例如,图3的物体206)接触触摸传感器104的触敏部分或在触摸传感器104的触敏部分的检测范围内时,变更经驱动列电极204b与接地之间的电容性耦合。此经变更电容性耦合由触摸传感器控制器106通过表示受影响经驱动列电极204b的电特性的来自触摸传感器104的信号来检测,如上文关于图2所描述。
然而,在一些实施例中,来自一或多个环境源(例如,射频(RF)干扰、电力供应器、反相器)的噪声也可影响由触摸传感器控制器106从电极202或204测量的信号。举例来说,由触摸传感器控制器106从电极202或204测量的信号可包含噪声分量。出于本说明的目的,在无噪声环境中由电极202或204输出的信号称为信号S。在现实世界操作环境中,额外噪声分量N可伴随信号S,从而在触摸传感器控制器106处产生所接收信号R=S+N。额外噪声分量N包含来自一或多个源的噪声。作为仅仅一个实例,额外噪声分量N可包含来自一或多个源的电磁干扰的组合。噪声分量N的某些部分本质上可为随机的,噪声分量N的某些其它部分可为一致的且基本上为直流电信号并且噪声分量N的某些其它部分本质上可为周期性的。尽管额外噪声分量N经描述为包含特定类型的噪声,但本发明涵盖包含来自任一适合源或源组合的其它类型的噪声的额外噪声分量N。
在一个实施例中,通过测量来自一或多个电极202a到n及204a到n的多个信号样本来减少或消除随机噪声。在可为(举例来说)每样本大约10微秒的某一时间周期内,触摸传感器控制器106将充电信号施加到电极202或204且测量来自触摸传感器104的响应信号。所测量响应信号为所测量样本,且如关于图5A进一步描述,可包含所测量电压、时间周期或所接收信号的任何其它特性。触摸传感器控制器106重复此施加与测量循环(还称作积分)若干次以积累来自电极202或204的预定数目个样本。
接着,在测量样本之后,触摸传感器控制器106分析样本以获得电极202或204的所取样结果。在一个实例中,触摸传感器控制器106对样本求和且除以样本数目以获得所取样结果。在一个实施例中,如果样本中的一者受随机噪声分量影响,那么通过测量多个样本来减少或消除随机噪声分量的效应,因为当在一个实例中触摸传感器控制器106对样本求平均时效应跨越所有样本分散。在八个样本测量的实例中,触摸传感器控制器106对电极施加充电信号且测量所接收信号八次以便确定物体是否已与电极耦合。对所接收信号的八个样本一起进行求和且所得和除以八以获得所测量电极的所取样结果。触摸传感器控制器106不限于八个样本测量,而是可测量任一数目个样本。尽管由触摸传感器控制器106进行的分析经描述为对样本的算术平均或求平均、分析,但触摸传感器控制器106不限于对样本求平均,且可使用减少随机噪声对所取样结果的效应的任一算法来获得所取样结果。
在一些实施例中,触摸传感器控制器106通过以下方式减少或消除一致噪声同时还减少或消除随机噪声:针对多个样本测量的每一样本使所施加充电信号的极性在正极性与负极性之间交替且将由负极性样本产生的信号反转。在下文所图解说明的表1A及1B中展示描述这些交替极性样本的两个实例。在表1A的实例中,充电信号(“来自电极的信号”)在S与-S之间交替,且在充电信号为负极性(-S)时使所得信号反转(积分极性为“-”)。
其中充电信号感应正极化电荷的样本称作正积分,且其中充电信号感应负极化电荷的样本称作负积分。在两个样本测量的实例中,触摸传感器控制器106针对第一样本执行正积分且针对第二样本执行负积分。在某些实施例中,充电信号S的极性匹配积分极性。触摸传感器控制器106从触摸传感器104接收正积分第一样本的信号。第一样本的所接收信号可表示为R1=S+N,其中S为来自电极的电容性耦合的信号,且N为直流电一致噪声分量。
触摸传感器控制器106还从触摸传感器104接收负积分第二样本的信号。第二样本的所接收信号可表示为R2=-S+N,其中-S为来自电极的电容性耦合的负极化信号,且N为不变的直流电一致噪声分量。在一个实施例中,触摸传感器控制器106加上经正积分样本且减去经负积分样本,且除以样本数目。对于两个样本,此求平均算法可表示为Avg=(Rl-R2)/2,从而产生((S+N)-(-S+N))/2。在另一实施例中,求平均算法首先使经负积分样本反转,且接着使所有样本相加且除以所采用的样本数目。对于两个样本,此求平均算法可表示为Avg=(Rl+(-R2))/2,从而产生((S+N)+(S-N))/2。因此,直流电噪声分量抵消,且求平均产生S(来自电极的电容性耦合的信号)的所取样结果。
如下文的表1A到1B中所展示,类似结果出现在八个样本测量中,而不管一致噪声的极性如何。
样本/同步信号脉冲 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 和 |
积分极性 | + | - | + | - | + | - | + | - | |
来自电极的信号 | S | -S | S | -S | S | -S | S | -S | |
触摸信号分量 | S | S | S | S | S | S | S | S | 8*S |
一致噪声 | N | N | N | N | N | N | N | N | |
噪声分量 | N | -N | N | -N | N | -N | N | -N | 零 |
表1A
样本/同步信号脉冲 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 和 |
积分极性 | + | - | + | - | + | - | + | - | |
来自电极的信号 | S | -S | S | -S | S | -S | S | -S | |
触摸信号分量 | S | S | S | S | S | S | S | S | 8*S |
一致噪声 | -N | -N | -N | -N | -N | -N | -N | -N | |
噪声分量 | -N | N | -N | N | -N | N | -N | N | 零 |
表1B
在一个实施例中,触摸屏幕控制器106执行本文中所论述的各种操作使得减少或消除周期性噪声,且使得还减少或消除一致及随机噪声。周期性噪声起因于(举例来说)电路在与电路的时钟频率有关的频率下导致电磁干扰。显示器200及电力供应器为可形成周期性噪声的时控电路的实例,但本发明不限于来自显示器200或电力供应器的噪声且涵盖来自任一源的周期性噪声。在一些实施例中,所接收信号的周期性噪声分量与相关联于噪声源的信号同步。在一个实施例中,所接收信号的周期性显示器噪声分量与显示器200的同步信号同步。
在一个实例中,触摸屏幕控制器106从周期性噪声源接收同步信号。触摸屏幕控制器106使用来自周期性噪声源的同步信号作为用以控制测量样本的频率的时钟信号。如参考图7到10所进一步描述,通过与周期性噪声源同步地测量样本,触摸屏幕控制器106可选择减少或消除周期性噪声的极性模式。所述极性模式指示当针对每一样本施加充电信号时将在电极上感应哪一极性的电荷。在一个实施例中,触摸屏幕控制器106同步信号的每一时钟周期(其对应于周期性噪声的半周期)测量一个样本。然而,在测量样本时仅仅在正积分与负积分之间交替不可减少某些类型的周期性噪声,例如交替极性周期性噪声(有时称为“斑纹噪声”)。在一些实施例中,当显示器200显示包含分别具有第一颜色(例如,黑色)及第二颜色(例如,白色)的一系列交替像素行的图像时产生交替极性周期性噪声。此图像可称为“斑纹图像”。如参考图5A所进一步描述,触摸传感器控制器106选择包含特定数目个正极性、负极性或无极性的样本的极性模式以便减少某些类型的周期性噪声对电极的测量的效应。
如上文所描述,显示器200为周期性噪声的一个可能源。由于电极202及204与显示器200的紧密接近,因此触摸传感器104尤其易受连同在显示器200上显示图像一起出现的周期性噪声(举例来说,例如由提供到显示器的驱动信号引入的噪声)影响。因此,触摸传感器控制器106接收包含在电极202及204处引入的周期性显示器噪声的信号。如上文所描述,当显示器200显示某些图像时,由触摸传感器控制器106接收的信号的周期性噪声分量为以固定频率在正极性与负极性之间交替的电信号的交替极性周期性显示器噪声分量(其为由显示器200产生的噪声分量)。
为更新系统100的显示器(例如,显示器200),控制器106(或系统100的另一适合组件)可使用同步信号来控制显示器200上的像素。为促进由显示器控制器定位对应于每一像素数据的位置,控制器106可使用水平同步(HSYNC)信号来指示像素线的开始。实质上,HSYNC信号用作时钟信号。举例来说,新像素线的开始可由HSYNC信号的定时脉冲的上升边缘(例如,从低电平状态改变到高电平状态)触发。因此,当控制器106检测到HSYNC信号的定时脉冲中的一者的上升边缘时,所接收的后续像素数据将被解释为属于下一像素线。控制器106接着更新所述像素线。所属领域的技术人员将了解,在另一实施例中,HSYNC脉冲的下降边缘可由控制器106使用以起始新像素线。在某些实施例中,控制器106使用HSYNC信号作为用于触摸传感器测量的同步信号。
以下各表图解说明可根据本发明的某些实施例使用的实例性积分方案。表2A到2B在下文将其中噪声的极性交替的八个样本测量图解说明为可与由提供到显示器(举例来说)的驱动信号引入的噪声一起发生。在表2A到2B中所图解说明的实例中,执行每同步脉冲(例如,HSYNC脉冲)一个积分。在某些实施例中,如果测量在正噪声相位或负噪声相位上开始,那么最终噪声分量和还可分别为正的或负的。此实例可称为1H HSync积分方案。
表2A
样本/同步信号脉冲 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 和 |
积分极性 | + | - | + | - | + | - | + | - | |
来自电极的信号 | S | -S | S | -S | S | -S | S | -S | |
触摸信号分量 | S | S | S | S | S | S | S | S | 8*S |
反转交替噪声 | -N | N | -N | N | -N | N | -N | N | |
噪声分量 | -N | -N | -N | -N | -N | -N | -N | -N | -8*N |
表2B
表3A到3B在下文将其中噪声的极性交替的八个样本测量图解说明为可与由提供到显示器(举例来说)的驱动信号引入的噪声一起发生。在表3A到3B中所图解说明的实例中,执行每两个同步脉冲(例如,两个HSYNC脉冲)一个积分。尽管此实例可取消交替噪声,但方案以丛发频率的二分之一操作,所述丛发频率可为针对特定应用评估此方案的适当性的因素。此实例可称为2H HSync积分方案。
样本/同步信号脉冲 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 和 |
积分极性 | + | - | + | - | |||||
来自电极的信号 | S | -S | S | -S | |||||
触摸信号分量 | S | S | S | S | 4*S | ||||
交替噪声 | N | -N | N | -N | N | -N | N | -N | |
噪声分量 | N | -N | N | -N | 零 |
表3A
表3B
表4A到4B在下文将其中噪声的极性交替的八个样本测量图解说明为可与由提供到显示器(举例来说)的驱动信号引入的噪声一起发生。在表4A到4B中所图解说明的实例中,执行每同步脉冲(例如,HSYNC脉冲)一个积分,且使用相移。在此实例中,在测量序列的中点处插入相移,使得测量交替噪声的相等量的两个相位。在某些实施例中,插入相移促进不管噪声相位如何且以仅一个额外HSync周期的时间成本而减少或取消交替噪声分量。此实例可称为1HP HSync积分方案。
样本/同步信号脉冲 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 和 |
积分极性 | + | - | + | - | + | - | + | - | ||
来自电极的信号 | S | -S | S | -S | S | -S | S | -S | ||
触摸信号分量 | S | S | S | S | S | S | S | S | 8*S | |
交替噪声 | N | -N | N | -N | N | -N | N | -N | N | |
噪声分量 | N | N | N | N | -N | -N | -N | -N | 零 |
表4A
样本/同步信号脉冲 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 和 |
积分极性 | + | - | + | - | + | - | + | - | ||
来自电极的信号 | S | -S | S | -S | S | -S | S | -S | ||
触摸信号分量 | S | S | S | S | S | S | S | S | 8*S | |
反转交替噪声 | -N | N | -N | N | -N | N | -N | N | -N | |
噪声分量 | -N | -N | -N | -N | N | N | N | N | 零 |
表4B
表5A到5B在下文将其中噪声的极性交替的八个样本测量图解说明为可与由提供到显示器(举例来说)的驱动信号引入的噪声一起发生。在表5A到5B中所图解说明的实例中,执行每同步脉冲(例如,HSYNC脉冲)一个积分,且所述积分为双极性积分。在某些实施例中,此积分模式的优点为不使用相移且减少或消除积分器超负荷的可能性。在某些实施例中,此方案以丛发频率的两倍来运行,所述丛发频率可为针对特定应用评估此方案的适当性的因素。此实例可称为1HD HSync积分方案。
表5A
样本/同步信号脉冲 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 和 |
积分极性 | + | + | - | - | + | + | - | - | |
来自电极的信号 | S | S | -S | -S | S | S | -S | -S | |
触摸信号分量 | S | S | S | S | S | S | S | S | 8*S |
反转交替噪声 | -N | N | -N | N | -N | N | -N | N | |
噪声分量 | -N | N | N | -N | -N | N | N | -N | 零 |
表5B
图5A到5B图解说明根据本发明的实施例的实例性触摸传感器控制器106的示意性表示。
图5A图解说明根据本发明的实施例的实例性触摸传感器控制器106的逻辑组件的示意性表示。在图5A的实例中,触摸传感器控制器106包含测量分析模块300、相锁环路(PLL)模块304、滤波器系数计算模块308及电荷施加模块310。可使用硬件、固件及软件的任一组合实施触摸传感器控制器106的组件(包含测量分析模块300、PLL模块304、滤波器系数计算模块308及电荷施加模块310)。在实施例中,这些模块由存储于计算机可读存储媒体上的逻辑组成,所述逻辑经配置以在由触摸传感器控制器106的一或多个处理器执行时致使一或多个处理器执行触摸传感器控制器106的操作。
在一个实施例中,测量分析模块300通过电极信号线306从触摸传感器104接收信号且通过同步信号线302从显示器200接收同步信号。测量分析模块300耦合到PLL模块304。在实施例中,测量分析模块300使用同步信号线302作为用以与显示器200同步的外部时钟。当触摸传感器控制器106与显示器200同步时,在电极信号线306上接收的信号的周期性噪声分量基本上匹配同步信号线302的频率及相位。
测量分析模块300指令滤波器系数计算模块308选择引起周期性显示器噪声的减少或取消的极性模式。在一个实施例中,滤波器系数计算模块308计算滤波器系数模式,所述滤波器系数模式为在施加到触摸传感器104时减少或取消在电极信号线306上接收的信号的多个周期性噪声分量的极性模式类型。在另一实施例中,来自滤波器系数计算模块308的极性模式给触摸传感器控制器106的电荷施加模块310提供用于减少所取样信号中的噪声分量的正及负积分样本测量模式(其是在触摸传感器控制器106的测量分析模块300测量电极的多个样本之后计算的)。在一些实施例中,测量分析模块300指令电荷施加模块310(通过滤波器系数计算模块308)在电极的多个样本中的每一者的测量期间使用同步信号作为每一样本的时钟信号而将充电信号施加到电极202或204。滤波器系数计算模块308基于预选定极性模式而通知电荷施加模块310应由施加到电极202或204的充电信号感应哪一极性的电荷。电荷施加模块310施加适当充电信号以通过连接线312在电极上感应规定极性的电荷。
在其中从不与同步信号同步的源产生周期性噪声的实施例中,测量分析模块300分析在电极信号线306上接收的所接收信号中的噪声,且使用PLL模块304来确定噪声的频谱特性以提供关于周期性非显示器噪声的频率及相位的信息。举例来说,PLL模块304可实施为产生其相位与输入信号的相位相关的输出信号的控制电路。基于噪声的所确定频谱特性,滤波器系数计算模块308选择引起周期性非显示器噪声的减少或消除的极性模式。类似地,在其中同步信号302不提供到触摸传感器控制器106的实施例中,测量分析模块300使用PLL模块304来提供关于在所接收信号中检测到的噪声的频率及相位的信息。
在一个实施例中,滤波器系数计算模块308选择在由电荷施加模块310施加时变更通过电极连接线312施加到电极202或204的充电信号的极性模式,使得由充电信号感应的电荷为所述极性模式所规定的极性。在一个实例中,电荷的极性为分别表示正电荷、无电荷及负电荷的+1、0及-1中的一者。在极性模式指示样本将具有0或无电荷的极性时,滤波器系数计算模块308指令电荷施加模块310不将充电信号施加到电极202或204,且进一步指令测量分析模块300不测量在此样本周期期间接收的信号。此无电荷系数致使触摸传感器控制器106的测量分析模块300在不取得样本的情况下延迟同步信号的时钟周期。
滤波器系数计算模块308选择一旦已通过测量分析模块300对某一电极202或204的样本求平均便取消由测量分析模块300从电极信号线306接收的周期性噪声的极性模式。在实施例中,滤波器系数计算模块308选择针对具有频率FN的噪声设计的预定义极性模式,其中FN为同步信号的频率(FS)的某一比例。举例来说,滤波器系数计算模块308可针对在频率FS、FS/2、FS/4、FS/5及FS/10下的周期性噪声具有相应预定义极性模式。在其中从触摸传感器104接收的信号仅含有来自显示器200的噪声的实例中,来自显示器200的噪声在频率FS下将为周期性的,且滤波器系数计算模块308将针对在频率FS下的噪声选择预定义极性模式,以便减少或消除周期性显示器噪声。在其中噪声具有更复杂频谱特性的实施例中,滤波器系数计算模块308基于由测量分析模块300进行的频谱分析而产生一类型的极性模式,称作滤波器系数模式。当产生滤波器系数模式时,滤波器系数计算模块308选择每电极将测量的若干个样本且计算每一样本的滤波器系数以便实现可能最佳的噪声减少或消除。在实施例中,每电极的样本数目介于8与64之间。本发明涵盖针对预定义极性模式及针对所计算滤波器系数模式的每电极任一数目个样本。
电荷施加模块310将充电信号施加到电极202或204。施加充电信号涉及电荷施加模块310在一时间周期内通过电极连接线312将电压施加到电极202或204且测量分析模块300分析在电极信号线306上接收的来自触摸传感器104的所得所接收信号。测量分析模块300对电极202或204的所测量样本求平均以确定物体是否以电容方式耦合到电极202或204。在实施例中,测量分析模块300测量所接收信号的电压且将所述电压与预定电压阈值进行比较。预定电压阈值与在将已知充电信号施加到电极202或204(其具有已知电容)时由测量分析模块300接收的信号有关。当物体以电容方式耦合到电极202或204时,如通过由测量分析模块300接收的信号测量的电极202或204的有效电容不同于当物体不以电容方式耦合时,从而产生所接收信号的不同电压。另外或替代地,测量分析模块300可测量所接收信号的电压达到预定电压阈值所花费的时间量。
图5B图解说明根据本发明的实施例的实例性触摸传感器控制器106的物理组件的示意性表示。在所图解说明的实例中,触摸传感器控制器106包含一或多个处理器314、一或多个存储器单元316及数据采集单元318,其中这三个组件中的每一者耦合到来自这三个组件当中的另两个组件,且可操作以将信息传递到所述另两个组件。在一个实施例中,测量分析模块300、PLL模块304、滤波器系数计算模块308及电荷施加模块310实施为存储于一或多个存储器单元316中的指令。这些指令由一或多个处理器314从一或多个存储器单元316存取,且所述指令由一或多个处理器314执行。如此,应注意,在一个实施例中,一或多个处理器314可操作以执行由图5A中的测量分析模块300、PLL模块304、滤波器系数计算模块308及电荷施加模块310执行的操作中的任一者。
当在一或多个处理器314上执行时,指令致使一或多个处理器314将信息发送到数据采集单元318且从数据采集单元318接收信息。数据采集单元318通过连接320与触摸传感器104通信。在一些实施例中,一或多个处理器314包括数据采集单元318,且数据采集单元318表示一或多个处理器314与触摸传感器104之间的接口。在其它实施例中,数据采集单元318包括用于与触摸传感器104通信的单独电路、硬件、固件及软件。在一些实施例中,连接320为包含电极信号线306及电极连接线312的双向连接。在一个实施例中,连接320为单个导线。在另一实施例中,连接320为一束多个导线。本发明涵盖连接320为用以将信号从数据采集单元318传递到触摸传感器104且从触摸传感器104传递到数据采集单元318的任何手段。
图6图解说明根据本发明的实施例的装纳触摸传感器104的实例性装置400。装置400为任一个人数字助理、蜂窝式电话、智能电话、平板计算机及类似者。在一个实施例中,装置400包含其它类型的装置,例如自动取款机(ATM)、家用电器、个人计算机及具有触摸屏幕的任何其它此类装置。在所图解说明的实例中,系统100的组件在装置400内部。尽管本发明描述包含具有特定组件的特定实施方案的特定装置400,但本发明涵盖包含具有任何组件的任何实施方案的任何装置400。
装置400的特定实例为包含外壳402及占据装置400的外壳402的表面406的一部分的触摸屏幕显示器404的智能电话。在实施例中,外壳402为装置400的壳体,所述壳体可含纳装置400的内部组件(例如,内部电组件)。触摸传感器104可直接或间接耦合到装置400的外壳402。触摸屏幕显示器404可占据装置400的外壳402的表面406(例如,最大表面406中的一者)的一部分或全部。对触摸屏幕显示器404的提及包含上覆于装置400的实际显示器及触摸传感器元件上的覆盖层,包含顶部覆盖层(例如,玻璃覆盖层)。在所图解说明的实例中,表面406为触摸屏幕显示器404的顶部覆盖层的表面。在实施例中,触摸屏幕显示器404的顶部覆盖层(例如,玻璃覆盖层)被视为装置400的外壳402的一部分。
在一个实施例中,触摸屏幕显示器404的大小允许触摸屏幕显示器404呈现宽广范围的数据,包含键盘、数字小键盘、程序或应用程序图标及各种其它接口。在一个实施例中,用户通过以下方式与装置400互动:用手写笔、手指或任何其它物体触摸触摸屏幕显示器404以便与装置400互动(例如,选择用于执行的程序或在显示在触摸屏幕显示器404上的键盘上输入字母)。在一个实施例中,用户使用多点触摸来与装置400互动以执行各种操作,例如在观看文档或图像时放大或缩小。在例如家用电器的实施例中,触摸屏幕显示器404在装置操作期间不改变或仅稍微改变,且仅辨识单点触摸。
用户可通过使用例如(举例来说)一或多个手指、一或多个手写笔或其它物体的物体410物理地点击装置400的外壳402的表面406(或另一表面)(经展示为点击408)或进入触摸传感器104的检测距离的范围内而与装置400互动。在一个实施例中,表面406为上覆于装置400的触摸传感器104及显示器上的覆盖层。
装置400包含按钮412,按钮412可执行与装置400的操作有关的任何目的。按钮412中的一或多者(例如,按钮412b)可操作为至少部分地向装置400指示用户准备将输入提供到装置400的触摸传感器104的所谓的“主页按钮”。
图7到10图解说明根据本发明的实施例的对样本求平均的实例性方法。出于参考图7到10所描述的实例性方法的目的,将假定触摸传感器控制器106经配置以在互电容模式中操作触摸传感器104且行电极202经配置以由触摸传感器控制器106驱动且列电极204经配置以由触摸传感器控制器106取样。如上文所描述,本发明涵盖其它配置,包含(举例来说)在互电容模式中列电极204经驱动且行电极202经取样,以及触摸传感器控制器106经配置以在自电容模式中操作触摸传感器104,其中行电极202及列电极204中的一或多者经配置以两者均经驱动及取样。
图7图解说明根据本发明的实施例的对样本求平均的第一实例性方法。如关于图6所描述,以电容方式耦合到触摸传感器104的电极的物体可与装置102的表面物理接触,或可接近在触摸传感器104的检测范围内。
在步骤500处,触摸传感器控制器106从显示器200接收周期性同步信号。在一个实施例中,由触摸传感器控制器106接收的同步信号具有与由显示器200产生的周期性噪声相同的频率及周期。在实施例中,所述同步信号为由时钟电路产生的方波正弦曲线。
在步骤502处,触摸传感器控制器106确定多个(n个)样本中的第一样本的充电信号的初始极性。所述初始极性可为+1、0及-1中的一者。所述初始极性确定哪一充电信号施加到电极202,且因此确定再发显示器噪声对从电极204取样的所接收信号的效应,如上文关于图4所描述。出于此实例的目的,电荷信号所施加到的电极202为电极202a且所接收信号从其取样的电极204为电极204a。
在步骤504处,触摸传感器控制器106在将充电信号施加到电极202a时使用初始极性测量电极204a的n个样本。在于步骤500处接收的同步信号的一个周期期间发生每一样本测量。在实施例中,触摸传感器控制器106通过以下方式来测量所述多个样本中的一样本:在一时间周期内将初始极性的充电信号施加到电极202a;测量从电极204a取样的所接收信号;及对来自电极204a的所接收信号求和从而得出来自电极204a的n个样本的所接收信号的累计总和。在实施例中,针对n个样本中的每一者的所接收信号保存在存储于触摸传感器控制器106的一或多个存储器单元316中的数据结构中。在实施例中,积分的极性针对n个样本中的每一者交替。在另一实施例中,n个样本的极性遵循预定极性模式。在又一实施例中,触摸传感器控制器106的极性基于来自电极204a的所接收信号中的周期性噪声而针对每一电极202或204动态地计算滤波器系数模式。
在步骤506处,使取样暂停同步信号的m个周期。此取样暂停(还称作相移)使步骤508的样本在与交替周期性噪声分量的相位基本上相同的时间处开始使得减少或取消通过所有样本测量的交替周期性噪声分量。在实施例中,当暂停取样时,电极202a为不带电的,且触摸传感器控制器106略过测量所接收信号。在实施例中,数目m为奇数,从而致使交替周期性显示器噪声在步骤508的第一样本上具有与步骤504的第一样本相反的极性。在某些其它实施例中,数目m为偶数,从而致使交替周期性显示器噪声在步骤504的第一样本中为与步骤508的第一样本相同的极性。
在步骤508处,取样针对又n个样本继续进行。在实施例中,颠倒来自步骤504的极性模式,此致使步骤508的n个样本中的每一样本为与步骤504的对应样本相反的极性。与步骤506处的适当数目(m)个暂停周期组合,颠倒极性模式致使以如下方式捕获交替周期性显示器噪声:在确定物体是否已以电容方式耦合到由电极202a及204a形成的电容性节点时减少或消除显示器噪声的效应。在另一实施例中,极性模式与步骤504的极性模式相同,所述极性模式与步骤506处的适当数目(m)个暂停周期组合而在确定物体是否已与由电极202a及204a形成的电容性节点以电容方式耦合时减少或消除交替周期性显示器噪声的效应。在实施例中,与在步骤504处一样,针对n个样本中的每一者的所接收信号存储于数据结构中,所述数据结构存储于触摸传感器控制器106的一或多个存储器单元316中。在实施例中,来自步骤504及508的所有2n个样本的累计和存储于触摸传感器控制器106的一或多个存储器单元316中。
在步骤510处,触摸传感器控制器106对所接收信号求平均以确定所取样结果。如关于图4所描述,在某些实施例中,在步骤510之前使经负积分样本反转。在实施例中,触摸传感器控制器106通过对2n个样本的所有所接收信号求和且将总和除以2n而对所接收信号求平均。在一些其它实施例中,当在步骤504及508期间测量每一样本时触摸传感器控制器106统计累计和,且求平均包含将所述累计和除以2n。一旦确定平均值,触摸传感器控制器106便将所述平均值与预定阈值进行比较,且触摸传感器控制器106基于所述平均值与所述预定阈值的比较的结果而确定物体是否与电极204a以电容方式耦合。
图8图解说明根据本发明的实施例的对样本求平均的第二实例性方法。在步骤600处,触摸传感器控制器106从显示器200接收同步信号。在一个实施例中,由触摸传感器控制器106接收的同步信号具有与由显示器200产生的周期性噪声相同的频率及周期。在实施例中,同步信号为由时钟电路产生的方波正弦曲线。
在步骤602处,触摸传感器控制器106确定极性模式及样本数目。作为实例,如果所选择的极性模式为+后续接着-(其中+表示正积分且-表示负积分),且样本数目为4,那么四个样本将为+、-、+、-。作为另一实例,如果极性模式为+、+后续接着-、-,且样本数目为8,那么八个样本将为+、+、-、-、+、+、-、-。
在一个实施例中,基于所接收信号中的噪声分量的频率及相位而选择极性模式。极性模式及样本数目形成所述多个样本的极性集合以用于将充电信号施加到电极202且测量来自触摸传感器104的电极204的所接收信号。出于此实例的目的,电荷信号所施加到的电极202为电极202a且所接收信号从其取样的电极204为电极204a。在实施例中,极性模式及样本数目由触摸传感器控制器106从多个预定极性模式选择,形成每一预定极性模式以减少或消除具有具体频谱特性的周期性噪声的效应,如上文关于图5A所描述。在实施例中,减少或消除周期性非显示器噪声的效应同时还减少或消除交替周期性显示器噪声的效应的多个预定极性模式存储于触摸传感器控制器106的一或多个存储器单元316中。
在步骤604处,触摸传感器控制器106使用依据极性模式及样本数目计算的所述多个样本的极性集合来测量电极204a的n个样本n次,其中n为在计算极性集合中所使用的样本数目。触摸传感器控制器106通过以下方式测量样本:基于来自极性集合的规定极性而将充电信号施加到电极202a,且测量来自触摸传感器104的电极204a的所接收信号。在实施例中,如关于图7所描述,所接收信号存储于触摸传感器控制器106的一或多个存储器单元316中,在一些实施例中包含所接收信号的累计和。
在步骤606处,触摸传感器控制器106通过检索所接收信号的累计和且将累计和除以样本数目n来计算n个样本的所取样结果。触摸传感器控制器106将所取样结果与预定阈值进行比较,且触摸传感器控制器106确定物体是否以电容方式耦合到由电极202a及204a形成的电容性节点。在实施例中,预定阈值为如果等于所取样结果或被所取样结果超过那么致使触摸传感器控制器106确定物体以电容方式耦合到由电极202a及204a形成的电容性节点的电压电平。在一些其它实施例中,预定阈值为达到阈值电压电平所需要的时间周期,所述阈值电压电平如果等于所取样结果或被所取样结果超过那么致使触摸传感器控制器106确定物体以电容方式耦合到由电极202a及204a形成的电容性节点。
图9图解说明根据本发明的实施例的对样本求平均的第三实例性方法。在步骤700处,触摸传感器控制器106从显示器200接收同步信号。在一个实施例中,由触摸传感器控制器106接收的同步信号具有与由显示器200产生的周期性噪声相同的频率及周期。在实施例中,同步信号为由时钟电路产生的方波正弦曲线。
在步骤702处,触摸传感器控制器106计算滤波器系数模式。尽管关于图9的实例描述滤波器系数模式,但本发明涵盖用任何极性模式取代图9的实例中的滤波器系数模式。在实施例中,计算滤波器系数模式以减少或消除交替周期性显示器噪声及其它周期性噪声的效应。计算滤波器系数模式以在不形成(或同时最小化)与经减少或经消除噪声有关的谐波干扰的情况下减少或消除噪声。在实施例中,使用介于8个与32个之间的样本计算滤波器系数模式。在某些其它实施例中,使用任一数目个样本计算滤波器系数模式以减少或消除噪声的效应。计算滤波器系数模式以减少或消除多个噪声分量,每一噪声分量具有与其它噪声分量相比较唯一的频率及相位特性。
可以用于减少或消除交替周期性显示器噪声或其它周期性噪声的效应的任何适合方式确定滤波器系数模式。触摸测量系统可对交替极性的积分测量序列(其可被视为关于噪声的数字有限脉冲响应(FIR)滤波器)求平均。在某些实施例中,1H HSYNC积分方案可具有如下等效噪声测量滤波器。
hlH={1,-1,1,-1,...,1,-1,1,-1}
可展示1H HSYNC积分方案的频率响应可为如下,
其中N为在求平均中使用的正及负积分测量对的数目,且k为正规化到取样速率的频率,等于丛发频率的两倍。在某些实施例中,丛发频率为1H频谱中的最大峰值且对应于触摸测量系统的奈奎斯特频率(例如,取样速率的大致二分之一)。
对于1HP HSYNC积分方案,等效噪声测量滤波器可如下实施,其中滤波器中点处的零系数值表示相移(如果使用),
h1HP={1,-1,1,-1,...,1,-l,0,l,-1,...,1,-1,1,-1}
可展示1HP方案的频率响应可为如下,
通过用通式表示等效测量数字滤波器,可能选择同时减少或取消交替噪声且使噪声共振频率分散的滤波器系数,其益处可为不易受随机干扰噪声影响的测量系统。
在一个实例中,通过搜遍所有可能系数组合并选择具有最小量值共振频率频谱且能够最佳地减少或取消交替噪声的集合来计算h1HR的滤波器系数。为限制搜索空间,可在滤波器中的中点处插入相移且滤波器的后半部分可为前半部分的经反转且颠倒版本
尽管描述特定滤波器设计,但本发明涵盖使用任何适合滤波器设计,包含(举例来说)及在具有1HR HSYNC积分方案的一些情景中,最大丛发频率为1H HSYNC及1HP HSYNC积分方案的从发频率的两倍。一些触摸传感器经设计而以最快可能频率操作,因此在一些实施例中,为解决关于1HR HSYNC积分方案的可能较长最大丛发频率,可减小h1HR滤波器的长度。
尽管本发明描述用于确定滤波器系数模式的特定技术,但本发明涵盖根据特定需要以任一适合方式确定滤波器系数模式。
在步骤704处,触摸传感器控制器106测量电极202或204的n个样本,其中n为滤波器系数模式的样本数目。出于此实例的目的,电荷信号所施加到的电极202为电极202a且所接收信号从其取样的电极204为电极204a。在实施例中,触摸传感器控制器106通过以由滤波器系数模式定义的极性将充电信号施加到电极202a而测量电极204a的样本。触摸传感器控制器106测量来自触摸传感器104的电极204a的所接收信号,且将所测量信号保存于存储于一或多个存储器单元316中的数据结构中。接着,触摸传感器控制器106对来自n样本的所存储所接收信号求和而得出累计和,所述累计和也存储于一或多个存储器单元316中。
在步骤706处,触摸传感器控制器106通过将n个样本的累计和除以样本数目n而对n个样本求平均以获得所取样结果。触摸传感器控制器106将所取样结果与预定阈值进行比较以确定物体是否已以电容方式耦合到由电极202a及204a形成的电容性节点。在实施例中,预定阈值为如果等于所取样结果或被所取样结果超过那么致使触摸传感器控制器确定物体以电容方式耦合到由电极202a及204a形成的电容性节点的电压电平。在一些其它实施例中,预定阈值为达到阈值电压电平所需要的时间周期,所述阈值电压电平如果等于所取样结果或被所取样结果超过那么致使触摸传感器控制器106确定物体以电容方式耦合到由电极202a及204a形成的电容性节点。
图10图解说明根据本发明的实施例的对样本求平均的第四实例性方法。在图10的实例中,描述用于测量物体是否以电容方式耦合到由触摸传感器104的电极202及/或204形成的电容性节点的方法的替代实施例。在步骤800处,触摸传感器控制器106检测周期性噪声源。在实施例中,检测到多个周期性噪声源,每一噪声源具有不同于其它所检测到的噪声源的频率及相位。在实施例中,所检测到的一个周期性噪声源为交替周期性显示器噪声。与周期性非显示器噪声分开地检测交替周期性显示器噪声。
响应于触摸传感器控制器106检测到一或多个周期性噪声源,在步骤802处,触摸传感器控制器106测量每一周期性噪声源的频率及相位。在实施例中,使用触摸传感器控制器106的相锁环路(PLL)模块304测量每一周期性噪声源的频率及相位。在其中检测到交替周期性显示器噪声且将同步信号提供到触摸传感器控制器106的一些实施例中,使用同步信号来测量交替周期性显示器噪声的频率及相位。在实施例中,测量每一噪声分量的进一步特性,例如峰值振幅。
在步骤804处,触摸传感器控制器106将所检测到的噪声源的所测量特性汇编成环境噪声分布曲线。在实施例中,环境噪声分布曲线包含每一噪声分量的频谱特性的表示。环境噪声分布曲线包含由触摸传感器控制器106使用以计算滤波器系数模式的数据结构。
在步骤806处,触摸传感器控制器106使用环境噪声分布曲线来计算滤波器系数模式。计算滤波器系数模式以通过以下方式减少或消除环境噪声分布曲线中所表示的噪声分量:选择样本的极性以减少或消除具有与所检测到的噪声源的所测量特性相同或类似的特性的噪声。尽管关于图10的实例描述滤波器系数模式,但本发明涵盖用任何极性模式取代图10的实例中的滤波器系数模式。
在实施例中,触摸传感器控制器106计算固定数目个滤波器系数,其中计算所得系数以减少或消除周期性噪声对所测量样本的效应。考虑主要谐波而计算所述固定数目个系数,且至少部分地由于抑制某一频率下的噪声分量而减少或消除主要谐波的产生。在某些其它实施例中,滤波器系数数目并非预定的,而是实时计算的,其中计算系数数目以最佳地减少或消除周期性噪声及谐波频率下的所得噪声的效应。在一个实施例中,滤波器系数模式中的滤波器系数数目限定于介于4个与32个之间的系数,从而产生介于4个与32个之间的样本。通过限定滤波器系数数目,触摸传感器控制器106减少计算滤波器系数所花费的最长时间量。然而,通过限定滤波器系数数目,触摸传感器控制器106可降低滤波器系数模式对减少或取消噪声分量的有效性。在另一实施例中,不限定滤波器系数模式中的滤波器系数数目,且滤波器系数的计算考虑与使用额外滤波器系数相关联的时间成本。
在步骤808处,触摸传感器控制器106使用滤波器系数模式来测量电极204a的n个样本,其中n为在步骤806处计算的滤波器系数数目。在实施例中,n为固定数目,使得每当触摸传感器控制器106测量触摸传感器104的电极202或204时针对n个样本测量所有电极202或204。在一些其它实施例中,n为可变数目使得在电极的测量时针对n1个样本测量每一电极202或204,但在电极的另一测量时针对不同数目(n2)个样本测量每一电极202或204。在某些其它实施例中,n为动态可变数目使得在电极的相同测量时针对n1个样本测量第一电极202或204且针对n2个样本测量第二电极202或204。
测量样本包含基于来自滤波器系数模式的规定极性而将充电信号施加到电极202或204(例如,电极202a),及测量来自触摸传感器104的电极202或204(例如,电极204a)的所接收信号。在实施例中,如关于图7所描述,所接收信号存储于触摸传感器控制器106的一或多个存储器单元316中,在一些实施例中包含所接收信号的累计和。
在步骤810处,触摸传感器控制器106通过将n个样本的累计和除以样本数目n而对n个样本求平均以获得所取样结果。接着,触摸传感器控制器106将所取样结果与预定阈值进行比较以确定物体是否已以电容方式耦合到由电极202a及204a形成的电容性节点。在实施例中,预定阈值为如果等于所取样结果或被所取样结果超过那么致使触摸传感器控制器106确定物体以电容方式耦合到由电极202a及204a形成的电容性节点的电压电平。在一些其它实施例中,预定阈值为达到阈值电压电平所需要的时间周期,所述阈值电压电平如果等于所取样结果或被所取样结果超过那么致使触摸传感器控制器106确定物体以电容方式耦合到由电极202a及204a形成的电容性节点。
尽管本发明将特定操作描述或图解说明为以特定次序发生,但本发明涵盖以任一适合次序发生的任何适合操作。此外,本发明涵盖以任一适合次序重复一或多次的任何适合操作。尽管本发明将特定操作描述或图解说明为按顺序发生,但本发明涵盖在适当的情况下基本上同时发生的任何适合操作。本文中所描述或图解说明的任何适合操作或操作序列可在适当的情况下被另一过程(例如操作系统或内核)中断、中止或以其它方式控制。动作可在操作系统环境中操作或操作为占据系统处理的全部或相当大部分的独立例程。
在本文中,对计算机可读存储媒体的提及囊括拥有一或多个非暂时性有形计算机可读存储媒体的结构。作为实例且不通过限制方式,计算机可读存储媒体可包含基于半导体的或其它IC(例如,举例来说,现场可编程门阵列(FPGA)或ASIC)、硬盘、HDD及混合硬驱动(HHD)、光盘、光盘驱动(ODD)、磁光盘、磁光驱动、软盘、软盘驱动(FDD)、磁带、全息存储媒体、固态驱动(SSD)、RAM驱动、SECURE DIGITAL卡、SECURE DIGITAL驱动或另一适合计算机可读存储媒体或在适当的情况下这些物项中的两者或多于两者的组合。
本文中,“或”为包含性而非排他性的,除非上下文另有明确指示或另有指示。因此,本文中,“A或B”意指“A、B或两者”,除非上下文另有明确指示或另有指示。此外,“及”既为联合的又为各自的,除非上下文另有明确指示或另有指示。因此,本文中,“A及B”意指“A及B,联合地或各自地”,除非上下文另有明确指示或另有指示。
本发明囊括所属领域的技术人员将理解的对本文中的实例性实施例的所有改变、替代、变化、更改及修改。类似地,在适当的情况下,所附权利要求书囊括所属领域的技术人员将理解的对本文中的实例性实施例的所有改变、替代、变化、更改及修改。此外,在所附权利要求书中对经调适以、经配置以、能够、经配置以、经启用以、可操作以或操作以执行特定功能的设备或系统或者设备或系统的组件的提及囊括所述设备、系统、组件,不论其或所述特定功能是否被激活、接通或解除锁定,只要所述设备、系统或组件经如此调适、经如此配置、能够如此、经如此配置、经如此启用、可如此操作或如此操作即可。
Claims (20)
1.一种包括逻辑的非暂时性计算机可读媒体,所述逻辑经配置以在由一或多个处理器执行时致使所述一或多个处理器执行包括以下各项的操作:
测量来自触摸传感器的多个样本,其中测量每一样本包括:
基于第一极性模式而确定将施加到所述触摸传感器的电极的充电信号的极性,所述第一极性模式基于与噪声源相关联的信号;
将所述充电信号施加到所述触摸传感器的所述电极,如所施加的所述充电信号具有基于所述第一极性模式而确定的所述极性;及
测量来自所述触摸传感器的所接收信号,所述所接收信号至少部分地由施加到所述电极的所述充电信号产生;及
通过分析来自所述多个样本的所述所接收信号来确定是否已在形成于所述触摸传感器的所述电极处的电容性节点处发生触摸事件。
2.根据权利要求1所述的非暂时性计算机可读媒体,其中与所述噪声源相关联的所述信号为与周期性噪声分量同步的周期性同步信号。
3.根据权利要求2所述的非暂时性计算机可读媒体,其中以与所述同步信号相同的频率及相位测量所述多个样本使得在所述周期性噪声分量的连续半周期期间测量样本。
4.根据权利要求2所述的非暂时性计算机可读媒体,其中测量所述多个样本包括:
在所述同步信号的连续周期期间测量所述多个样本的第一部分;
使样本的测量延迟所述同步信号的周期;及
在所述延迟之后在所述同步信号的连续周期期间测量所述多个样本的第二部分。
5.根据权利要求4所述的非暂时性计算机可读媒体,其中:
测量所述多个样本的所述第一部分包括基于所述第一极性模式而施加多个充电信号;且
测量所述多个样本的所述第二部分包括基于第二极性模式而施加多个充电信号。
6.根据权利要求5所述的非暂时性计算机可读媒体,其中所述第一极性模式中的每一极性在极性上与所述第二极性模式中的每一对应极性相反。
7.根据权利要求2所述的非暂时性计算机可读媒体,其中:
显示屏幕与所述同步信号同步;且
所述周期性噪声分量由所述显示屏幕产生。
8.根据权利要求1所述的非暂时性计算机可读媒体,其中分析样本的第一部分的所述所接收信号包括:
对样本的所述第一部分的所述所接收信号求和以获得累计和;
将所述累计和除以所述第一部分的样本数目以获得所取样结果;及
进行比较以将所述所取样结果与预定阈值进行比较;及
基于所述比较而确定是否已发生所述触摸事件。
9.一种方法,其包括:
测量来自触摸传感器的多个样本,其中测量每一样本包括:
基于第一极性模式而确定将施加到所述触摸传感器的电极的充电信号的极性,所述第一极性模式基于与噪声源相关联的信号;
将所述充电信号施加到所述触摸传感器的所述电极,如所施加的所述充电信号具有基于所述第一极性模式而确定的所述极性;及
测量来自所述触摸传感器的所接收信号,所述所接收信号至少部分地由施加到所述电极的所述充电信号产生;及
通过分析来自所述多个样本的所述所接收信号来确定是否已在所述触摸传感器的所述电极处发生触摸事件。
10.根据权利要求9所述的方法,其中与所述噪声源相关联的所述信号为与周期性噪声分量同步的周期性同步信号。
11.根据权利要求10所述的方法,其中以与所述同步信号相同的频率及相位测量所述多个样本使得在所述周期性噪声分量的连续半周期期间测量样本。
12.根据权利要求10所述的方法,其中测量所述多个样本包括:
在所述同步信号的连续周期期间测量所述多个样本的第一部分;
使样本的测量延迟所述同步信号的周期;及
在所述延迟之后在所述同步信号的连续周期期间测量所述多个样本的第二部分。
13.根据权利要求12所述的方法,其中测量所述多个样本的所述第一部分包括基于所述第一极性模式而施加多个充电信号,且测量所述多个样本的所述第二部分包括基于第二极性模式而施加多个充电信号。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述第一极性模式中的每一极性在极性上与所述第二极性模式中的每一对应极性相反。
15.根据权利要求9所述的方法,其中分析样本的第一部分的所述所接收信号包括:
对样本的所述第一部分的所述所接收信号求和以获得累计和;
将所述累计和除以所述第一部分的样本数目以获得所取样结果;
进行比较以将所述所取样结果与预定阈值进行比较;及
基于所述比较而确定是否已发生所述触摸事件。
16.一种设备,其包括:
一或多个处理器;及
一或多个存储器单元,其耦合到所述一或多个处理器,所述一或多个存储器单元共同存储逻辑,所述逻辑经配置以在由所述一或多个处理器执行时致使所述一或多个处理器执行包括以下各项的操作:
测量来自触摸传感器的多个样本,其中测量每一样本包括:
基于第一极性模式而确定将施加到所述触摸传感器的电极的充电信号的极性,所述第一极性模式基于与噪声源相关联的信号;
将所述充电信号施加到所述触摸传感器的所述电极,如所施加的所述充电信号具有基于所述第一极性模式而确定的所述极性;及
测量来自所述触摸传感器的所接收信号,所述所接收信号至少部分地由施加到所述电极的所述充电信号产生;及
通过分析来自所述多个样本的所述所接收信号来确定是否已在所述触摸传感器的所述电极处发生触摸事件。
17.根据权利要求16所述的设备,其中与所述噪声源相关联的所述信号为与所述所接收信号的周期性噪声分量同步的周期性同步信号。
18.根据权利要求17所述的设备,其中测量所述多个样本包括:
在所述同步信号的连续周期期间测量所述多个样本的第一部分;
使样本的测量延迟所述同步信号的周期;及
在所述延迟之后在所述同步信号的连续周期期间测量所述多个样本的第二部分。
19.根据权利要求18所述的设备,其中:
测量所述多个样本的所述第一部分包括基于所述第一极性模式而施加多个充电信号;且
测量所述多个样本的所述第二部分包括基于第二极性模式而施加多个充电信号。
20.根据权利要求19所述的设备,其中所述第一极性模式中的每一极性在极性上与所述第二极性模式中的每一对应极性相反。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310784010.8A CN116719434A (zh) | 2017-01-30 | 2018-01-30 | 将信号施加到触摸传感器 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/419,745 | 2017-01-30 | ||
US15/419,745 US10423276B2 (en) | 2017-01-30 | 2017-01-30 | Applying a signal to a touch sensor |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310784010.8A Division CN116719434A (zh) | 2017-01-30 | 2018-01-30 | 将信号施加到触摸传感器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108376039A true CN108376039A (zh) | 2018-08-07 |
CN108376039B CN108376039B (zh) | 2023-07-14 |
Family
ID=62980602
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810091416.7A Active CN108376039B (zh) | 2017-01-30 | 2018-01-30 | 将信号施加到触摸传感器 |
CN202310784010.8A Pending CN116719434A (zh) | 2017-01-30 | 2018-01-30 | 将信号施加到触摸传感器 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310784010.8A Pending CN116719434A (zh) | 2017-01-30 | 2018-01-30 | 将信号施加到触摸传感器 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10423276B2 (zh) |
CN (2) | CN108376039B (zh) |
TW (2) | TWI766940B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111459340A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-07-28 | 珠海格力电器股份有限公司 | 触摸按键抗干扰处理方法及触摸按键装置 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019127118A1 (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-04 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 噪声检测方法及装置、电子设备和计算机可读存储介质 |
KR102159067B1 (ko) * | 2018-09-06 | 2020-09-23 | 주식회사 하이딥 | 터치센서패널 구동방법 및 터치입력장치 |
KR20220018116A (ko) * | 2020-08-05 | 2022-02-15 | 삼성디스플레이 주식회사 | 터치 감지 장치, 그를 포함하는 표시 장치, 및 그의 구동 방법 |
US11204667B1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-12-21 | Synaptics Incorporated | Proximity sensing with soft-synchronization to noise |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080158178A1 (en) * | 2007-01-03 | 2008-07-03 | Apple Inc. | Front-end signal compensation |
CN104238851A (zh) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | 爱特梅尔公司 | 用于检测触摸输入的方法及设备 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7663607B2 (en) | 2004-05-06 | 2010-02-16 | Apple Inc. | Multipoint touchscreen |
EP1746488A2 (en) | 2005-07-21 | 2007-01-24 | TPO Displays Corp. | Electromagnetic digitizer sensor array structure |
US7920129B2 (en) | 2007-01-03 | 2011-04-05 | Apple Inc. | Double-sided touch-sensitive panel with shield and drive combined layer |
US8031174B2 (en) | 2007-01-03 | 2011-10-04 | Apple Inc. | Multi-touch surface stackup arrangement |
TW200842681A (en) | 2007-04-27 | 2008-11-01 | Tpk Touch Solutions Inc | Touch pattern structure of a capacitive touch panel |
TW200844827A (en) | 2007-05-11 | 2008-11-16 | Sense Pad Tech Co Ltd | Transparent touch panel device |
US8040326B2 (en) | 2007-06-13 | 2011-10-18 | Apple Inc. | Integrated in-plane switching display and touch sensor |
JP4506785B2 (ja) | 2007-06-14 | 2010-07-21 | エプソンイメージングデバイス株式会社 | 静電容量型入力装置 |
EP3614418B1 (en) | 2008-02-28 | 2023-11-01 | 3M Innovative Properties Company | Touch screen sensor |
JP4720857B2 (ja) | 2008-06-18 | 2011-07-13 | ソニー株式会社 | 静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置 |
US8031094B2 (en) | 2009-09-11 | 2011-10-04 | Apple Inc. | Touch controller with improved analog front end |
US8645136B2 (en) | 2010-07-20 | 2014-02-04 | Intellisist, Inc. | System and method for efficiently reducing transcription error using hybrid voice transcription |
US9178970B2 (en) | 2011-03-21 | 2015-11-03 | Apple Inc. | Electronic devices with convex displays |
US8934228B2 (en) | 2011-03-21 | 2015-01-13 | Apple Inc. | Display-based speaker structures for electronic devices |
EP2673944B1 (en) | 2011-03-21 | 2017-11-01 | Apple Inc. | Electronic devices with flexible displays |
US9866660B2 (en) | 2011-03-21 | 2018-01-09 | Apple Inc. | Electronic devices with concave displays |
US8816977B2 (en) | 2011-03-21 | 2014-08-26 | Apple Inc. | Electronic devices with flexible displays |
US8665236B2 (en) | 2011-09-26 | 2014-03-04 | Apple Inc. | Electronic device with wrap around display |
US8723824B2 (en) | 2011-09-27 | 2014-05-13 | Apple Inc. | Electronic devices with sidewall displays |
CN115700434A (zh) * | 2014-09-02 | 2023-02-07 | 苹果公司 | 用于可变触觉输出的语义框架 |
-
2017
- 2017-01-30 US US15/419,745 patent/US10423276B2/en active Active
-
2018
- 2018-01-30 CN CN201810091416.7A patent/CN108376039B/zh active Active
- 2018-01-30 TW TW107103163A patent/TWI766940B/zh active
- 2018-01-30 CN CN202310784010.8A patent/CN116719434A/zh active Pending
- 2018-01-30 TW TW111116781A patent/TWI789297B/zh active
-
2019
- 2019-08-01 US US16/529,466 patent/US10698534B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080158178A1 (en) * | 2007-01-03 | 2008-07-03 | Apple Inc. | Front-end signal compensation |
CN104238851A (zh) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | 爱特梅尔公司 | 用于检测触摸输入的方法及设备 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111459340A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-07-28 | 珠海格力电器股份有限公司 | 触摸按键抗干扰处理方法及触摸按键装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180217713A1 (en) | 2018-08-02 |
US20190354233A1 (en) | 2019-11-21 |
US10423276B2 (en) | 2019-09-24 |
US10698534B2 (en) | 2020-06-30 |
TWI766940B (zh) | 2022-06-11 |
TW202232299A (zh) | 2022-08-16 |
CN116719434A (zh) | 2023-09-08 |
CN108376039B (zh) | 2023-07-14 |
TWI789297B (zh) | 2023-01-01 |
TW201841102A (zh) | 2018-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11775109B2 (en) | Touch detection using multiple simultaneous stimulation signals | |
CN108376039A (zh) | 将信号施加到触摸传感器 | |
JP6621496B2 (ja) | マルチポイントタッチ表面コントローラ | |
US8508493B2 (en) | Reduction of electromagnetic interference in a capacitive touchscreen system | |
US9557845B2 (en) | Input device for and method of communication with capacitive devices through frequency variation | |
US8232970B2 (en) | Scan sequence generator | |
CN104216581B (zh) | 具有用于检测对象的双模电容式感测的触控面板传感器 | |
CN106133753A (zh) | 具有从感测元件读出的电流的电容式指纹感测装置 | |
WO2008157252A1 (en) | Detection of low noise frequencies for multiple frequency sensor panel stimulation | |
CN104516549A (zh) | 触摸感测系统及其驱动方法 | |
KR102349856B1 (ko) | 터치 입력 장치 | |
KR20160150571A (ko) | 터치 스크린 컨트롤러, 터치 센싱 장치, 및 터치 센싱 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | 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 |