CN206711054U - 校准触摸敏感设备的力测试和校准装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及校准触摸敏感设备的力测试和校准装置，包括：力驱动器；与力驱动器啮合并向触摸敏感设备的触摸传感器面板施加力的多个探针；控制力驱动器、向驱动电路施加信号并从触摸传感器面板的感测电路接收信号的控制器，以及改变由驱动电路向触摸传感器面板施加的激励信号的相位的相位改变装置；其中驱动电路用于向触摸传感器面板的多个驱动线路施加激励信号，以及感测电路用于感测耦合到触摸传感器面板的多个感测线路的电容。本公开一个实施例解决的问题是提供能被校准以对向面板施加的外力的影响不敏感的触摸传感器面板。根据一个实施例的用途是可以在校准过程中调整触摸感测电路设置，从而检测触摸或接近事件的能力不受向面板施加的力的影响。

Description

校准触摸敏感设备的力测试和校准装置

本申请是申请日为2013年3月6日、申请号为201320100789.9、实用新型名称为“校准触摸敏感设备的力测试和校准装置”的实用新型专利申请的分案申请。

技术领域

本申请一般涉及对触摸传感器面板的校准以考虑对包括触摸传感器面板的设备施加的外力，具体来说，涉及校准触摸敏感设备的力测试和校准装置，以及对触摸信号解调器相位设置的校准以便总体改善触摸系统性能。

背景技术

有许多种类型的输入设备可用于在计算系统中执行操作，诸如按钮或键、鼠标、轨迹球、游戏杆、触摸传感器面板、触摸屏等等。具体而言，触摸屏由于其操作的简易性和通用性以及其价格不断下降，正在变得越来越流行。触摸屏一般允许用户通过使用手指、指示笔或其他对象在由显示设备正显示的用户界面(UI)指示的位置处触摸(例如，物理接触或近场接近)触摸传感器面板，来执行各种功能。一般而言，触摸屏可以识别触摸事件和触摸事件在触摸传感器面板的位置，然后计算系统可以根据在触摸事件的时间出现的显示来解释触摸事件，此后可以基于触摸事件来执行一个或多个动作。

互电容触摸屏可以由诸如氧化锡铟(ITO)之类的基本上透明的导电材料的驱动线路和感测线路的矩阵构成。驱动线路和感测线路在基本上透明的衬底上相对于彼此正交地排列，并被配置成响应于触摸或接近事件而生成信号。

触摸屏可包括触摸传感器面板，该面板可以是具有触摸敏感表面的透明面板，可以被部分地或完全地定位在面板背后以便触摸敏感表面可以覆盖显示设备的可查看区域的至少一部分的诸如液晶显示器 (LCD)之类的显示设备。由于结合了触摸屏的设备的机械体系结构或配置，施加于设备的外力会影响触摸传感器面板中的触摸信号。对设备施加的力的量可以随着用户如何握住设备及其他外部环境条件而变化。此动态力会对触摸传感器面板产生信号失真，这又会影响面板的可靠地检测触摸和接近事件的能力。

实用新型内容

本公开的一个实施例的一个目的是提供一种可以被校准以对由施加于设备的外力所引起的触摸检测信号电平的变化不敏感的触摸传感器面板。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于校准触摸敏感设备的力测试和校准装置，其特征在于，所述力测试和校准装置包括：力驱动器；与所述力驱动器啮合并向所述触摸敏感设备的触摸传感器面板施加力的多个探针；控制所述力驱动器、向驱动电路施加信号并从所述触摸传感器面板的感测电路接收信号的控制器，以及改变由所述驱动电路向所述触摸传感器面板施加的激励信号的相位的相位改变装置；其中，所述驱动电路用于向所述触摸传感器面板的多个驱动线路施加激励信号，以及所述感测电路用于感测耦合到所述触摸传感器面板的多个感测线路的电容。

根据一种实施例，所述探针是非导电的探针。

根据一种实施例，所述探针是导电的探针。

根据一种实施例，改变由所述驱动电路向所述触摸传感器面板施加的激励信号的相位的所述相位改变装置被配置成改变在相位值范围上的激励信号的相位。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于校准触摸敏感设备的力测试和校准装置，其特征在于，所述力测试和校准装置包括：力驱动器；与所述力驱动器啮合并向所述触摸敏感设备的触摸传感器面板施加力的多个探针；控制所述力驱动器、向驱动电路施加信号并从所述触摸传感器面板的感测电路接收信号的控制器，以及改变所述触摸传感器面板的所述感测电路的本地振荡器的相位的相位改变装置；其中，所述驱动电路用于向所述触摸传感器面板的多个驱动线路施加激励信号，以及所述感测电路用于感测耦合到所述触摸传感器面板的多个感测线路的电容。

根据一种实施例，所述探针是非导电的探针。

根据一种实施例，所述探针是导电的探针。

根据一种实施例，改变所述触摸传感器面板的所述感测电路的本地振荡器的相位的所述相位改变装置被配置成改变在相位值范围上的激励信号的相位。

根据一个实施例，提供了一种校准触摸敏感设备的力测试和校准装置，其特征在于，所述力测试和校准装置包括：向所述触摸敏感设备的触摸传感器面板施加力的多个探针；在所述多个探针与所述触摸传感器面板物理接触时，测量与所述面板的至少一个触摸节点相关联的触摸传感器面板驱动或感测电路的参数并捕捉所述感测电路的第一输出值的范围的测量电路；在所述多个探针不与所述触摸传感器面板物理接触时，测量与所述至少一个触摸节点相关联的所述触摸传感器面板驱动或感测电路的参数并捕捉所述感测电路的第二输出值的范围的测量电路；以及选择所述触摸传感器面板驱动或感测电路的所述参数的改善性能度量的特定值的选择装置，所述性能度量是所述第一和第二输出值的函数。

根据一个实施例，所述力测试和校准装置还包括最小化所述第一和第二输出之间的差异的最小化装置。

根据一个实施例，所述力测试和校准装置还包括：选择其所述第一和第二输出值相同的所述参数的所述特定值的选择装置。

根据一个实施例，所述参数是所述感测电路的相位，而所述特定值是最佳相位。

根据一个实施例，所述力测试和校准装置还包括：通过调整所述感测电路的本地振荡器的相位来改变所述感测电路的所述相位的相位改变装置。

根据一个实施例，所述力测试和校准装置还包括：在力施加到所述触摸传感器面板的情况下，在捕捉所述第一输出值的相对应的范围的同时改变多个节点的所述参数的参数改变装置；在所述触摸传感器面板上没有力的情况下，在捕捉所述第二输出值的相对应的范围的同时改变所述多个节点的所述参数的参数改变装置；以及选择所述感测电路的最小化每一个节点的所述第一和第二输出值之间的差异的最佳相位的最佳相位选择装置；其中，所述多个触摸节点共享共同的本地振荡器，并进一步包括将所述共同的本地振荡器的相位设置为基于共享所述共同的本地振荡器的所述多个触摸节点的所选最佳相位的值的相位设置装置。

根据一个实施例，所述力测试和校准装置还包括：将所述本地振荡器的所述相位设置为一个值以便所述设置值和所述多个触摸节点的所述最佳相位之间的误差被最小化的设置装置。

根据一个实施例，所述力测试和校准装置还包括：利用至少一个非导电探针向所述触摸传感器面板施加力的施力装置。

根据一个实施例，所述力测试和校准装置还包括：利用多个导电探针向所述触摸传感器面板施加力的施力装置。

根据一个实施例，所述力测试和校准装置还包括：确定在该特定值时所述第一和第二输出值之间的差异以及如果所述差异在预先确定的阈值之下则结束校准的确定装置。

根据一个实施例，提供了一种用于校准触摸敏感设备的力测试和校准装置，其特征在于，所述力测试和校准装置包括：力驱动器；与所述力驱动器啮合并向所述触摸敏感设备的触摸传感器面板施加力的多个探针；控制所述力驱动器，向驱动电路施加信号并从所述触摸传感器面板的感测电路接收信号的控制装置；所述驱动电路用于向所述触摸传感器面板的多个驱动线路施加激励信号，所述感测电路用于感测耦合到所述触摸传感器面板的多个感测线路的电容。

根据一个实施例，所述探针是非导电的探针。

根据一个实施例，所述探针是导电的探针。

根据一个实施例，所述力测试和校准装置还包括：当所述力驱动器向所述触摸传感器面板的表面施加力时从所述感测电路接收第一数据，以及当所述探针不向所述触摸传感器面板的表面施加力时从所述感测电路接收第二数据的接收装置。

根据一个实施例，所述力测试和校准装置还包括：调整所述触摸传感器面板的设置以减小当所述触摸传感器面板在有施加的力的情况下操作和没有施加的力的情况下操作时所述触摸传感器面板的性能的差异的调整装置。

根据一个实施例，所述力测试和校准装置还包括：改变由所述驱动电路向所述触摸传感器面板施加的激励信号的相位的相位改变装置。

根据一个实施例，所述力测试和校准装置还包括：改变所述触摸传感器面板的所述感测电路的本地振荡器的相位的相位改变装置。

本公开涉及可以被校准以对由施加于设备的外力所引起的触摸检测信号电平的变化不敏感的触摸传感器面板。可以调谐触摸感测电路，以便当设备没有被施加压力时解调的触摸信号的直流(DC)电平被最大化。可以调谐对应于触摸传感器面板的每一个触摸节点的每一个本地振荡器，以最大化信号。

然后，可以进行计算，以确定可以产生可以具有基本上相同的直流电平的检测到的触摸信号的本地振荡器设置，无论是向设备施加力还是不向设备施加力。

在其他实施例中，可以扫描本地振荡器相位的值，并可以测量在受力情况下的性能。当在受力情况下的性能满足预先定义的规定值时，扫描可以结束。

根据本公开的一个实施例的一个技术效果是能在制造过程中校准用来检测触摸或接近事件的存在的感测电路，从而可靠地感测触摸和接近事件的能力基本上不会受向设备施加的外力的影响。

附图说明

图1示出了根据本公开的一个公开实施例的示例性互电容触摸感测系统。

图2示出了根据本公开的一个实施例的具有在盖玻璃背面上构成的行和列的示例性触摸屏传感器面板叠层。

图3示出了根据本公开的各实施例的当对顶部盖玻璃施加外力时的示例性触摸屏传感器面板叠层。

图4示出了根据本公开的某些实施例的示例性触摸传感器面板。

图5示出了根据本公开的一个实施例的示例性触摸信号感测电路。

图6示出了根据本公开的一个实施例的示例性力测试和校准装置 (fixture)。

图7示出了根据本公开的各实施例的概述了上文中的装置处理器对于力影响而校准设备所采取的示例性步骤的流程图。

图8示出了根据本公开的各实施例的当对设备不施加力时作为调谐的解调器相位的函数的示例性已解调的信号直流电平的图形。

图9示出了根据本公开的各实施例的互电容触摸感测系统和对应的感测电路的示例性列迹线。

图10示出了根据本公开的各实施例的在受力和不受力的条件下作为调谐的解调器相位的函数的示例性已解调的信号直流电平的图形。

图11示出了根据本公开的各实施例的用于确定施加于感测电路的本地振荡器的最佳过补偿因子的示例性过程的流程图。

图12示出了根据本公开的各实施例的响应于在图11的流程图中采取的步骤的已解调信号的示例性有力和无力响应。

图13示出了根据本公开的一个实施例的可包括触摸传感器面板的示例性计算系统。

图14A示出了根据本公开的各实施例的可包括触摸传感器面板和显示设备的示例性移动电话。

图14B示出了根据本公开的各实施例的可包括触摸传感器面板和显示设备的示例性数字媒体播放器。

图14C示出了根据本公开的各实施例的可包括触摸传感器面板 (跟踪板)和显示器的示例性个人计算机。

具体实施方式

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2012年3月6日提出的美国临时专利申请No.61/607,538的权益，此处引用该申请的内容作为参考。

在下面的各实施例的描述中，将参考构成本公开的一部分的附图并通过例图示出了其中可以实施本公开的特定实施例。可以理解，可以使用其它实施例并且可以做出结构上的改变而不背离所公开的各实施例的范围。

本公开涉及不太容易由于在设备上从外部施加的力而造成的感测触摸或接近事件中的误差的电容性触摸输入设备。可以在制造过程中校准用来检测触摸或接近事件的存在的感测电路，以便可靠地感测触摸和接近事件的能力基本上不会受向设备施加的外力的影响。

虽然此处可以就互电容触摸传感器面板而言来描述和示出此处所公开的各实施例，但是应该理解，各实施例不受限制，而可以另外适用于自电容传感器面板，以及单个和多重触摸传感器面板。此外，虽然此处就调制在触摸传感器面板和诸如LCD之类的显示器之间存在的空隙的外力而言来描述和示出各实施例，但是应该理解，各实施例不受限制，而另外适用于外力可以对包括电容变化的触摸传感器面板的触摸和接近信号的保真度具有的任何影响或对触摸和接近信号的保真度有影响的任何其他属性。另外，尽管可以对于使用非导电探针的测试装置描述和示出各实施例，但是应该理解，各实施例不受限制，而另外适用于使用导电探针的测试装置。同样，尽管可以对于包括透明触摸屏的触摸设备描述和示出各实施例，但是应该理解，各实施例不受限制，而另外适用于具有诸如跟踪板之类的不透明触摸屏的触摸输入设备。

图1示出了可以根据一个公开的实施例形成的示例性触摸屏传感器面板叠层100。触摸传感器面板102可包括在其一侧支撑感测线路层104并在其另一侧支撑驱动线路层108的衬底106。衬底106可以充当感测线路层104和驱动线路层108之间的介电层。在某些实施例中，驱动线路层和感测线路层的位置可以颠倒，以便驱动线路层被定位在衬底层106的上部，而感测线路层被定位在底部。驱动线路层可以包含在第一方向布置的多个触摸驱动线路，而感测线路层可以包含在第二方向布置的多个感测线路，在某些实施例中该第二方向可以垂直于驱动线路。多个驱动线路和感测线路可以由诸如氧化锡铟(ITO) 之类的基本上透明的导电材料制成，以便不至于使显示器110变得模糊，显示器110可以层叠在触摸传感器面板之下并可以通过压敏粘合剂层114被附接到触摸传感器面板。最后，触摸传感器面板可以包括可以由玻璃、塑料或其他材料构成的覆盖材料112。

图2示出了可以包含前面在图1中所描述的全部特征的另一示例性触摸屏传感器面板叠层200。另外，有时希望在显示器110的边缘周围插入充当密封衬片(市场上被称为泡棉(Poron))214的聚氨酯泡沫体塑料的环。泡棉还可以通过压敏粘合剂被固定到显示面板110。可以故意产生空隙216，以便显示面板110和触摸传感器面板102之间的接合为修复或升级的目的而轻松地断开。在其他实施例中，可以作为叠层200的正常的机械配置的结果产生空隙216，这是由围绕显示面板110和触摸传感器面板102中的一个或两个的边界的边框产生的。在没有空隙的各实施例中，触摸传感器面板和显示面板之间的寄生电容耦合的变化可以由压缩连接两个面板的材料所引起。在其他实施例中，空隙216可以替换为当向其施加力时改变形状的材料。

图3示出了可以由如图所示的用户的手或者由诸如另一身体部分、指示笔等等之类的某种其他外部对象所导致的外力302的影响。当向触摸屏叠层300施加力302时，可以拥有一定程度的柔软性的触摸传感器面板102可以弯曲(未按比例示出)，导致其形状的轻微变化。触摸传感器面板102的形状的该变化会导致空隙216形状的对应变化。形状的变化量可以取决于许多因素，包括但不限于施加的力302 的量、触摸传感器面板102的厚度、用来生产触摸传感器面板的材料、空隙216的大小和位置、泡棉层214的大小、以及最后显示面板110 的厚度和材料。

空隙216的形状变化会影响触摸传感器面板准确地感测触摸和接近事件的能力。图4示出了根据本公开的某些实施例的示例性触摸传感器面板400。触摸传感器面板400可包括触摸节点406的阵列，该阵列可以由诸如图1-3中所示出的介电材料分离的双层电极结构形成。一层电极可以包括基本上垂直于另一层电极放置的多个驱动线路 402，该另一层电极可以包括多个感测线路404，节点406中的每一个都具有相关联的互电容414(也称为“耦合电容”)。驱动线路402 和感测线路404在通过电介质彼此分离的不同的平面中彼此交叉。可另选地，在其他实施例中，驱动线路402和感测线路404可以由单层电极结构形成。

驱动线路402(也称为行、行迹线、或行电极)可以通过由相应的驱动电路408所提供的激励信号来激活。驱动电路408中的每一个都可包括称为激励信号源的交流(AC)电压源。为感测触摸传感器面板400上的触摸事件，驱动线路402中的一个或多个可以由驱动电路 408来激励，而感测电路410可以从感测线路404检测所产生的电压值。电压值可以表示改变来自互电容信号的电荷的手指或对象。检测到的电压值可以代表节点触摸输出值，那些输出值的变化表示发生了触摸事件的节点位置406以及在那些位置发生的触摸的量。

图5示出了示例性感测电路500，这是图4的感测电路410的示例。驱动电路408可以产生驱动信号(也称为激励信号Vstim)，这些驱动信号可以在驱动线路402上传输，驱动线路402包含线路电阻 518，并由于驱动线路和感测线路之间的互电容414(称为Csig)而耦合到感测线路404上。然后，耦合的信号可以由感测放大器514接收。感测放大器514可包括运算放大器502、以及反馈电阻器506和反馈电容器504中的至少一个。图5是针对使用电阻性的和电容反馈元件的一般情况示出的。信号可以被输入到运算放大器502的倒相输入(称为Vin)，而在某些实施例中同相输入可以在508被绑定到参考电压 Vref。如果Vstim是正弦信号(诸如交流信号)，则放大器的输出Vout 也应该是正弦曲线。此外，Vout还应该是与具有相移的Vstim拥有相同频率的正弦曲线。例如：

如果Vstim＝A sin(ωt)→Vout＝B sin(ωt+φ)

其中φ＝相移

φ的值会受许多因素的影响，包括感测电路500遇到的任何寄生电容516(Cpar)。寄生电容516可以被表征为除驱动线路402和感测线路404之间的互电容414以外的任何电容，是所感兴趣的电容。寄生电容可以与Csig串联，如516c和516d所示，或者也可以可另选地并联，如516a或516b所示。数字516被用来表示寄生电容516a-516d 中的任何一个或多个。可以有多种因素有助于寄生电容516的值，包括与显示器110内的金属元件耦合，在施加力的条件下空隙216或叠层100的其他弹性部件(例如，衬垫、压敏粘合剂)的变化。如图5 所示，Vout可以通过被馈送给乘法器510而被外差，并与本地振荡器 512相乘，以产生Vdetect522。Vdetect 522的直流(DC)部分可以被用来检测是否发生了触摸或接近事件。由向设备施加的力所引起的本地振荡器512和Vout之间的任何相位失配都会产生Vdetect的失真，该失真又会导致触摸检测中的误差。这样的误差可包括检测幻影触摸(ghost touch)(或正的像素事件)(当在没有物理触摸存在的位置检测到触摸信号时)或通过未能检测到正在发生的触摸事件而检测到负的像素事件。如上文所指出的，Vout和本地振荡器512的输出之间的相位失配可以部分地由寄生电容所引起。在某些实施例中，由于寄生电容可以部分地由面板叠层200的空隙216的宽度的本地或全局变化所引起，因此诸如由外力302所引起的那些之类的空隙的宽度的任何本地或全局变化还可以引起寄生电容516的变化。此动态地变化的寄生电容516会使触摸和接近事件检测不太可靠。

降低外力302对触摸检测的可靠性的影响的一种方法是“调谐”本地振荡器512，以便本地振荡器信号的相位等于或者接近于等于感测放大器514的输出信号Vout的相位。为此，可以沿着线路520向本地振荡器512提供相位控制信号，以修改本地振荡器512的相位，沿着线路522获取乘法器510的输出。在无力接触事件过程中调谐本地振荡器512的相位以便本地振荡器的相位等于或基本上等于感测放大器514的输出信号Vout的相位，导致由寄生电容所引起的Vdetect 中的失真在无力条件下被最小化。然而，由于在实际使用中，外力302 会取决于与触摸面板100的接触，随着时间而变化，因此寄生电容516 的值会不断地变化。此外，还难以分出只由导电电容性触摸(即，用手指基本无力的轻轻触摸)所产生的电容性变化与那些只由空隙的力感应失真所产生的电容性变化。结果，难以有效地调谐本地振荡器512 以最小化在触摸板正在使用中时由于外力所造成的触摸感测中的误差。调谐本地振荡器512以考虑外力的影响的一种方法是在制造过程中校准本地振荡器的相位以考虑力影响。可另选地，可以在校准Vstim 的相位时使本地振荡器512的相位保持不变，以便实现与校准本地振荡器的相位相同的效果。对Vstim的此校准还可以在制造过程中发生。

图6示出了根据本公开的一个实施例的示例性力测试和校准装置 600。驱动器(actuator)604可以在触摸传感器面板叠层602上的多个施力点向探针614施加力612。是被测设备的一部分的叠层602可以是如参考图1-3所描述的相同的结构。力的量以及施力点的数量和位置可以通过观察设备如何被一般用户使用来凭经验确定。探针614 可以是非导电的，并具有与设备进行接触以定义施力点的非导电尖端 606。非导电尖端606可以由诸如橡胶之类的弹性材料或诸如毛毡之类的软材料制成，以防止在测试过程中划分触摸面板608。可以使用非导电探针614和非导电尖端606来确保正在施加的力不会产生否则将被解释为来自用户的触摸信号的信号，因为操作员在触摸“触摸面板”时将正常地提供经由电容耦合到地的导电通路，而这样的触摸会改变触摸驱动线路和触摸感测线路之间的电容耦合Csig，甚至在没有实际扭曲触摸传感器面板和显示面板之间的任何空隙的情况下。可以同时向被测设备施加全部探针，或可以一次一个，一次两个地施加等等。一般而言，希望针对最坏情况校准，如此，在某些实施例中，可以同时使用全部探针以向被测设备施加力。叠层602可以是如图2-5所描述的相同结构。在630表示电路组件的虚线可以表示是被测设备(移动电话、平板电脑、触摸屏设备等等)的一部分的组件，并可以被布置在主板或逻辑板(未示出)或支撑被测设备内的衬底的其他电子设备上。处理器610可以沿着线路632连接到电路组件630，以便提供用于接收Vdetect信号的控制信号，并通过驱动器逻辑1314来扫描Vstim波形的相位，或通过感测通道1308来扫描本地振荡器波形。尽管图6示出了处理器610在设备的外部，但是处理器610可以被定位在被测设备的外部，或者可以位于被测设备内。

图7示出了处理器610校准特定触摸节点的本地振荡器512的相位所采取的示例性步骤。在步骤S1中，当不向触摸传感器面板施加压力时，处理器610可以使感测电路扫描对应于触摸节点响应的本地振荡器相位，所述触摸节点响应是通过使用沿着线路520施加于本地振荡器512的控制信号而测量的。在扫描过程中，处理器可以测量在扫描过程中输入的本地振荡器520相位的每一个值的Vdetect的直流电平。

图8示出了根据本公开的一个实施例的当不对设备施加力时，作为一个特定触摸节点的调谐的本地振荡器相位的函数的示例性已解调信号直流电平的图形。图形800的x轴表示由处理器610调谐的本地振荡器512的相移的值。y轴表示当本地振荡器512被调谐到特定相位时测量到的Vdetect的相对直流电平。如图8所示出的，当本地振荡器512相位值被扫描时，检测到的信号的直流电平以正弦曲线和周期性的方式变化，以及可以存储此直流电平对相位信息。然后，处理器610可以在图7的S2检查收集到的数据，并确定本地振荡器512的“最佳”相位设置802，以便正在被分析的特定触摸节点可以具有最大信号直流电平。对于触摸传感器面板的每一个触摸节点，可以重复此确定最佳相位设置802的过程，并可以由处理器610存储结果。在一个实施例中，处理器610可以一个节点一个节点地设置每一个本地振荡器512，以便每当与该振荡器相关联的节点正在被测量时，相位都被设置为计算出的最佳值。如果在使用中共享并复用本地振荡器，则处理器610可以将本地表存储在叠层的通道扫描逻辑1310的RAM 1312内(图13)，以便理想相位可以根据需要(即，当外差作用每一个节点时在本地振荡器的使用过程中)被读出并被用来设置本地振荡器。当本地振荡器和Vout波形之间的相对相位正在通过改变驱动激励信号Vstim而被扫描时，处理器619可以将Vstim相位角存储到 RAM 1312中，而通道扫描逻辑1310和驱动器逻辑1314可以使用这些相位角来逐行地调整Vstim。更一般而言，RAM 1312可以存储每一个像素的Vstim波形的相位角设置，以便对于由Vstim驱动的每一行以及对于由感测通道感测的每一列，相位角可以被从RAM 1312读出。

图9示出了根据本公开的各实施例的互电容触摸感测系统和对应的感测电路的示例性列迹线。在某些实施例中，多个触摸节点902可以共享感测电路的共同集合。在此情况下，可以按顺序扫描驱动线路，以便感测电路906一次只检测对应于一个触摸节点的信号。例如，图 9示出了一列中的共享感测电路906的一组触摸节点902。每一个触摸节点902都具有如由处理器610计算出的最佳相位设置802。然而，由于一列中的触摸节点902共享同一个本地振荡器，因此在某些实施例中，处理器610可能不能简单地将相移值设置到对应于一个最佳相位的本地振荡器512，因为在特定列上有多个对应于多个触摸节点的多个最佳相位。因此，在某些实施例中，可以计算特定列的本地振荡器相位的值，以便每一个触摸节点的计算出的最佳相位之间的误差相对于被编程为特定列的本地振荡器的相位的值被最小化。

在当没有对设备施加力时确定最佳相位设置之后，可以在图7的步骤S3中施加力。处理器610在S4可以扫描本地振荡器512的相位，并在正在施加力时，作为本地振荡器相位的函数来确定Vdetect的直流电平。在某些实施例中，可以在步骤S1之前执行步骤S4。

图10示出了在图7的步骤S4完成之后由处理器610为一个特定触摸节点收集的示例性数据的图表。在步骤S4之后，已经收集了两组数据。第一组是当设备受力时作为本地振荡器相位的函数检测到的信号直流电平，如曲线1002所示出的。第二组是当设备没有被施加力时作为本地振荡器相位的函数检测到的信号直流电平，如曲线1004所示出的。在图7的步骤S2中确定无力曲线的最佳相位1006。如图10所示，两个曲线可以在相位、直流电平和交流电平方面不同；然而，两者都是周期性的。如此，两个曲线1002和1004将具有如由处理器确定的交叉点1008。交叉点1008对应于本地振荡器512的相位设置，以便测量的特定触摸节点处的检测到的信号的直流电平当设备受力时和当没有施加力时相同。如果本地振荡器被设置为此交叉点1008，或大致被设置为此交叉点，则当设备被施加了力时，或者当设备上没有施加力时，设备将看不到检测到的信号直流电平中的变化，或检测到的信号直流电平中的最小的变化。如此，在点1008操作本地振荡器意味着，有效地校准力对触摸信号直流电平的影响。最佳相位1006和力 1002与无力1004曲线的交叉点之间的相位差可以被称为过补偿因子 (ΔOC)1010。

在其中每一个触摸节点都具有其自己的本地振荡器512的某些实施例中，本地振荡器可以简单地被设置在每一个触摸节点计算出的过补偿因子，以及校准过程结束。在其中多个触摸节点共享共同的感测电路本地振荡器512的其他实施例中，可以为每一个触摸节点计算过补偿因子1010，然后可以设置由触摸节点共享的本地振荡器512的过补偿因子，以便为本地振荡器512设置的ΔOC和为每一个触摸节点计算出的ΔOC之间的误差被最小化。在其中触摸节点共享一个解调器的其他实施例中，可以在不同的时间(时分多路复用)扫描那些触摸节点，以便每一个触摸节点都可以有效地具有其自己的解调器设置。如此，当单个触摸节点正在被激励时，对应于触摸节点的本地振荡器查找该节点的相位的值，以及当该特定节点正在被分析时，将该相位设置为该值。

图11示出了根据本公开的一个实施例的用于确定应用于感测电路的本地振荡器的示例性过补偿因子的流程图。图12示出了对于特定触摸节点的已解调信号的有力和无力响应。理想地，当本地振荡器被设置为交叉点1212时，在有力和无力条件之间在触摸信号(Vdetect) 的直流电平中没有差异。然而，当本地振荡器以最佳相位1206操作时，在有力和无力条件之间在Vdetect中有差异。在图12中，如果系统以最佳相位1206操作，则在无力条件下Vdetect的直流电平大于有力条件下Vdetect的直流电平。就系统性能而言，由于触摸事件通过Vdetect 的直流电平的减小来表示，这意味着当向设备施加力时，可以产生正的像素效果(也被称为“幻影触摸”)，以便当没有实际触摸发生时，可以检测到特定节点处的触摸事件。可另选地，如果本地振荡器被设置为点1214，则在有力条件的Vdetect的直流电平可以高于无力条件下的Vdetect的直流电平。就系统性能而言，由于触摸事件通过Vdetect 的直流电平的减小来表示，这意味着当向设备施加力时，可以产生负的触摸像素效果，以便尽管正发生触摸事件，仍检测不到触摸。

在步骤S1100中，本地振荡器全部都可以被设置为计算出的如上面确定的最佳相位1206。在某些实施例中，本地振荡器可以被设置为相位的任意值，而不参考相位的最佳值，如此省略了图7中的步骤S2。在步骤S1110，本地振荡器全部都可以被增大某个Δ1210。在步骤 S1120，可以测量设备的力性能。可以以多种方式来测量力性能；然而，力性能可以与在给定本地振荡器相位设置下有力条件下的Vdetect的直流电平和无力条件下的Vdetect的直流电平之间的距离相关联。在某些实施例中，通过确定将产生正的像素效果的触摸节点的数量，并计算这样的正的像素的能量密度(如通过将正的像素值的直流电平的平方求和)来测量力性能(当无力曲线大于有力曲线时(图12)，Vdetect 在无力条件和有力条件之间的差异，然后，在像素的总数上求平均值)。在其他情况下，可以分别地使用正的像素和负的像素的简单平均，或分别地将正的和负的像素相加，来测量力性能。如此，如果系统在增大了Δ1208的最佳相位1206操作，有力的触摸信号和没有力的触摸信号之间的差异可以确定特定触摸节点的力性能。理想地，如果本地振荡器在交叉点1212操作，则在有力条件和无力条件之间在Vdetect 的直流电平中将不会有差异。此设置可以产生触摸节点的最大力性能。在使用自电容来检测触摸或接近事件的其他实施例中，手指或对象在触摸板上的存在可以导致自电容的增大。本领域技术人员可以认识到，可以对利用自电容的触摸板应用上文所描述的方法。

为了测量设备的力性能，可以对多个触摸节点的力性能进行平均。在S1130，可以将设备的测量到的力性能与预先定义的规定限制进行比较。预先定义的规定限制可以被定义为由系统可容忍的最坏情况力性能。如果确定设备的计算出的力性能在规定值内，则完成校准并结束过程。然而，如果计算出的力性能不在规定限制内，则处理器可以返回到步骤S1110，并将每一个触摸节点的本地振荡器相位增大另一值Δ。过程可以重复，直到达到在规定限制内的力性能，或者没有这样的条件存在，在这样的情况下，校准过程对单元“失效”。

图13示出了如在上文所描述的各实施例中的一个或多个中那样可包括触摸传感器面板1324的示例性计算系统1300。计算系统1300 可包括一个或多个面板处理器1302和外围设备1304，以及面板子系统1306。外围设备1304可包括但不限于随机存取存储器(RAM)或其他类型的存储器或存储装置、看守计时器等等。面板子系统1306 可包括但不限于一个或多个感测通道1308、通道扫描逻辑1310和驱动器逻辑1314。通道扫描逻辑1310可以访问RAM 1312，从感测通道自主地读取数据，并为感测通道提供控制。另外，通道扫描逻辑1310还可以控制驱动器逻辑1314，以生成可以有选择地施加于触摸传感器面板1324的驱动线路的各种频率和相位的激励信号1316。在某些实施例中，面板子系统1306、面板处理器1302和外围设备1304可以集成到单个专用集成电路(ASIC)中。

触摸传感器面板1324可包括具有多个驱动线路和多个感测线路的电容性感测介质，虽然还可以使用其他感测介质。驱动线路和感测线路的每一个交叉点都可以表示电容性感测节点，并可以被视为图像元素(像素)1326，该图像元素1326当触摸传感器面板1324被视为捕捉触摸的“图像”时特别有用。(换言之，在面板子系统1306确定在触摸传感器面板中的每一个触摸传感器中是否检测到触摸事件之后，多重触摸面板中的在其发生了触摸事件的触摸传感器的模式可以被视为触摸的“图像”(例如，手指触摸面板的模式))电容性感测节点还可以被称为触摸传感器或触摸节点。触摸传感器面板1324的每一个感测线路都可以驱动面板子系统1206中的感测通道1308(此处也被称为事件检测和解调电路)。

计算系统1300还可以包括用于接收来自面板处理器1302的输出并基于输出执行可包括但不限于下列各项的动作的主机处理器1328，移动诸如光标或指针之类的对象，滚动或摇摄，调整控制设置，打开文件或文档，查看菜单，进行选择，执行指令，操作耦合到主机设备的外围设备，接听电话，拨打电话，结束电话呼叫，改变音量或音频设置，存储涉及电话通信的诸如地址、常拨号码、已接来电、未接来电的信息，登录到计算机或计算机网络，准许授权的个人访问计算机或计算机网络的受限制区域，加载与用户的计算机桌面的首选布局相关联的用户简档，准许访问Web内容，启动特定程序，加密或解码消息，和/或等等。主机处理器1328还可以执行可能不涉及面板处理的额外功能，并可以耦合到程序存储器1332和用于向设备的用户提供 UI的诸如LCD显示器之类的显示设备1330。显示设备1330与触摸传感器面板1324一起，当被部分地或完全地定位在触摸传感器面板下面时，可以构成触摸屏1318。

注意，上文所描述的功能中的一个或多个，可以例如通过存储在存储器(例如，外围设备中的一个)中并由面板处理器1302执行的、或存储在程序存储器1332中并由主机处理器1328执行的固件来执行。固件还可以被存储在任何计算机可读存储介质内和/或在任何计算机可读存储介质内传输，供诸如基于计算机的系统、包含处理器的系统之类的指令执行系统、设备或从指令执行系统、设备或装置获取指令并执行指令的其他系统使用或与它们一起使用。在此文档的上下文中，“非瞬时的计算机可读存储介质”可以是可以包含或存储供指令执行系统、设备或装置使用或与它们一起使用的程序的任何介质。非瞬时的计算机可读存储介质可包括但不限于，电子、磁性、光学、电磁、红外，或半导体系统、设备、便携式计算机磁盘(磁性)、随机存取存储器(RAM)(磁性)、只读存储器(ROM)(磁性)、可擦写可编程只读存储器(EPROM)(磁性)、便携式光盘，诸如CD、CD-R、 CD-RW、DVD、DVD-R，或DVD-RW，或闪存诸如紧凑型闪存卡、安全数字卡、USB存储器设备、记忆棒等等。

固件还可以在任何传输介质内传播，供诸如基于计算机的系统、包含处理器的系统之类的指令执行系统、设备或装置或者从指令执行系统、设备或装置获取指令并执行指令的其他系统使用或与它们一起使用。在此文档的上下文中，“传输介质”可以是可以传递、传播或传输供指令执行系统、设备或装置使用或与它们一起使用的程序的任何介质。传输的可读介质可包括、但不限于，电子、磁性、光学、电磁或红外线有线或无线传播介质。

图14A示出了可包括触摸传感器面板1424和显示设备1430的示例性移动电话1436，触摸传感器面板被针对力影响校准，如在上文所描述的各实施例中的一个或多个中那样。

图14B示出了可包括触摸传感器面板1424和显示设备1430的示例性数字媒体播放器1440，触摸传感器面板被针对力影响校准，如在上文所描述的各实施例中的一个或多个中那样。

图14C示出了可包括触摸传感器面板(跟踪板)1424和显示器 1430的示例性个人计算机1444，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各实施例中)针对力影响而被校准，如在上文所描述的各实施例的一个或多个中。

因此，根据上述内容，本公开的某些示例涉及用于校准触摸传感器面板的方法，包括：在有力施加于触摸传感器面板的情况下，改变与面板的至少一个触摸节点相关联的触摸传感器面板驱动或感测电路的参数，以及捕捉感测电路的第一输出值的范围；在没有力施加于触摸传感器面板的情况下，改变与至少一个触摸节点相关联的触摸传感器面板驱动或感测电路的参数，捕捉感测电路的第二输出值的范围；以及选择触摸传感器面板驱动或感测电路的参数的改善性能度量的特定值，所述性能度量是第一和第二输出值的函数。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，选择参数的特定值包括基本上最小化第一和第二输出之间的差异。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，该方法还包括选择其第一和第二输出值基本上相同的参数的特定值。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，参数是感测电路的相位，而特定值是最佳相位。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，感测电路的相位是通过调整感测电路的本地振荡器的相位来改变的。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，该方法还包括：在有力施加于触摸传感器面板的情况下，在捕捉第一输出值的相对应的范围的同时改变多个节点的参数；在没有力施加于触摸传感器面板的情况下，在捕捉第二输出值的相对应的范围的同时改变多个节点的参数；以及选择感测电路的基本上最小化每一个节点的第一和第二输出值之间的差异的最佳相位；其中，多个触摸节点共享共同的本地振荡器，以及其中，共同的本地振荡器的相位被设置为基于共享共同的本地振荡器的多个触摸节点的所选最佳相位的值。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，本地振荡器的相位被设置为一个值，以便多个触摸节点的设置值和最佳相位之间的误差被最小化。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，通过至少一个非导电探针，向触摸传感器面板施加力。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，通过多个导电探针，向触摸传感器面板施加力。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，该方法还包括确定在该特定值时第一和第二输出值之间的差异，以及如果该差异在预先确定的阈值之下，则结束校准。

本公开的某些示例涉及用于校准触摸传感器面板的设备，该设备包括：能够执行下列各项操作的处理器：控制啮合用于与触摸传感器面板进行接触的一个或多个探针的力驱动器，以及向驱动电路施加信号，并从触摸传感器面板的感测电路接收信号，驱动电路用于向触摸传感器面板的多个驱动线路施加激励信号，感测电路用于感测耦合到触摸传感器面板的多个感测线路的电容。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，探针是非导电的。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，探针是导电的。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，处理器进一步能够当力驱动器向触摸传感器面板的表面施加力时从感测电路接收第一数据，以及当探针不向触摸传感器面板的表面施加力时从感测电路接收第二数据。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，处理器进一步能够调整触摸传感器面板的设置，以减小当触摸传感器面板在有施加的力的情况下操作和没有施加的力的情况下操作时触摸传感器面板的性能的差异。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，调整包括改变由驱动电路施加于触摸传感器面板的激励信号的相位。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，调整包括改变触摸传感器面板的感测电路的本地振荡器的相位。

本公开的某些示例涉及在其上存储了用于校准触摸传感器面板的一组指令的非瞬时的计算机可读存储介质，所述指令在由处理器执行时使处理器：使用一个或多个非导电探针，啮合用于向触摸传感器面板的表面施加力的一个或多个驱动器；在有力施加于触摸传感器面板的情况下，改变触摸传感器面板驱动或感测电路的参数，以及捕捉感测电路的第一输出值的范围；解脱驱动器，以便从触摸传感器面板去除力；在没有力施加于触摸传感器面板的情况下，改变触摸传感器面板驱动或感测电路的参数，和捕捉感测电路的第二输出值的范围；以及选择触摸传感器面板驱动或感测电路的参数的特定值，该特定值减小在该特定值时第一和第二输出值之间的差异。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，触摸传感器面板的设置包括设置用来驱动触摸传感器面板的激励信号的相位。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，参数是感测电路的相位，以及处理器进一步被配置使得选择表示其第一和第二输出值基本上相同的感测电路的相位的最佳相位。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，感测电路的相位是通过调整感测电路的本地振荡器的相位来设置的。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，多个触摸节点共享共同的本地振荡器，以及其中，基于共享共同的本地振荡器的多个触摸节点的最佳相位，本地振荡器的相位被设置为特定值。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，本地振荡器的相位被设置为一个值，以便多个触摸节点的设置值和最佳相位之间的误差被最小化。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，在某些示例中，处理器被进一步使得确定在该特定值时第一和第二输出值之间的差异，以及如果该差异在预先确定的阈值之下，则结束校准。

本公开的某些示例涉及用于校准触摸传感器面板的方法，包括：在有力施加于触摸传感器面板的情况下，改变面板的触摸传感器面板驱动或感测电路的参数，以及捕捉感测电路的第一输出值的范围；在没有力施加于触摸传感器面板的情况下，改变触摸传感器面板驱动或感测电路的参数，以及捕捉感测电路的第二输出值的范围；以及选择触摸传感器面板驱动或感测电路的参数的改善性能度量的特定值，所述性能度量是第一和第二输出值的函数。除上面所公开的示例中的一个或多个之外或另选地，某些示例包括根据上面的方法校准的触摸传感器面板。

本文中所用的术语，仅仅是为了描述特定的实施例，而不意图限定本实用新型。本文中所用的单数形式的“一”和“该”，旨在也包括复数形式，除非上下文中明确地另外指出。还要知道，“包含”一词在本说明书中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，以及/或者它们的组合。

权利要求中的对应结构、材料、操作以及所有功能性限定的装置 (means)或步骤的等同替换，旨在包括任何用于与在权利要求中具体指出的其它单元相组合地执行该功能的结构、材料或操作。所给出的对本实用新型的描述其目的在于示意和描述，并非是穷尽性的，也并非是要把本实用新型限定到所表述的形式。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在不偏离本实用新型范围和精神的情况下，显然可以作出许多修改和变型。对实施例的选择和说明，是为了最好地解释本实用新型的原理和实际应用，使所属技术领域的普通技术人员能够明了，本实用新型可以有适合所要的特定用途的具有各种改变的各种实施方式。

在上述实施例和所附权利要求中，在不同的步骤中执行相同动作的各个装置可以作为单独的装置，也可以作为分开的装置。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”(如果有的话)等仅被用作编号，而不是旨在将数值要求强加于它们的对象。并且，具有分开编号的这些“第一”、“第二”和“第三”装置也可由单个装置来实现。

虽然是参考附图来描述所公开的各实施例的，但是值得注意的是，对那些精通本技术的人显而易见的是，可以有各种更改和修改。这样的更改和修改被理解为包括在如所附权利要求所定义的所公开的各实施例的范围内。

Claims (8)

1.一种用于校准触摸敏感设备的力测试和校准装置，其特征在于，所述力测试和校准装置包括：

力驱动器；

与所述力驱动器啮合并向所述触摸敏感设备的触摸传感器面板施加力的多个探针；

控制所述力驱动器、向驱动电路施加信号并从所述触摸传感器面板的感测电路接收信号的控制器，以及

改变由所述驱动电路向所述触摸传感器面板施加的激励信号的相位的相位改变装置；

其中，所述驱动电路用于向所述触摸传感器面板的多个驱动线路施加激励信号，以及所述感测电路用于感测耦合到所述触摸传感器面板的多个感测线路的电容。

2.如权利要求1所述的力测试和校准装置，其特征在于，所述探针是非导电的探针。

3.如权利要求1所述的力测试和校准装置，其特征在于，所述探针是导电的探针。

4.如权利要求1所述的力测试和校准装置，其特征在于，改变由所述驱动电路向所述触摸传感器面板施加的激励信号的相位的所述相位改变装置被配置成改变在相位值范围上的激励信号的相位。

5.一种用于校准触摸敏感设备的力测试和校准装置，其特征在于，所述力测试和校准装置包括：

力驱动器；

与所述力驱动器啮合并向所述触摸敏感设备的触摸传感器面板施加力的多个探针；

控制所述力驱动器、向驱动电路施加信号并从所述触摸传感器面板的感测电路接收信号的控制器，以及

改变所述触摸传感器面板的所述感测电路的本地振荡器的相位的相位改变装置；

其中，所述驱动电路用于向所述触摸传感器面板的多个驱动线路施加激励信号，以及所述感测电路用于感测耦合到所述触摸传感器面板的多个感测线路的电容。

6.如权利要求5所述的力测试和校准装置，其特征在于，所述探针是非导电的探针。

7.如权利要求5所述的力测试和校准装置，其特征在于，所述探针是导电的探针。

8.如权利要求5所述的力测试和校准装置，其特征在于，改变所述触摸传感器面板的所述感测电路的本地振荡器的相位的所述相位改变装置被配置成改变在相位值范围上的激励信号的相位。