DE112018005065T5

DE112018005065T5 - Unterdrücken von rauschen in berührungsfeldern unter verwendung einer abschirmungsschicht

Info

Publication number: DE112018005065T5
Application number: DE112018005065.3T
Authority: DE
Inventors: Igor Kravets; Volodymyr Bihday; Ihor Musijchuk
Original assignee: Cypress Semiconductor Corp
Current assignee: Cypress Semiconductor Corp
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2020-06-10
Also published as: US10466842B2; US10775929B2; CN111065993A; CN111065993B; WO2019055316A1; US20190079634A1; US20200142532A1

Abstract

Ein Verfahren, ein Apparat und ein System messen ein erstes Signal, das ein Berührungsobjekt nahe einer Elektrodenschicht anzeigt, an einem ersten Kanal einer Verarbeitungsvorrichtung. Das erste Signal umfasst eine Berührungsdatenkomponente und eine durch eine Rauschquelle erzeugte erste Rauschkomponente. Das Verfahren, der Apparat und das System messen ein zweites Signal, das eine durch die Rauschquelle erzeugte zweite Rauschkomponente umfasst, an einem zweiten Kanal der Verarbeitungsvorrichtung. Der zweite Kanal ist mit einer Abschirmungsschicht, die zwischen der Rauschquelle und der Elektrodenschicht angeordnet ist, gekoppelt. Das Verfahren, der Apparat und das System erzeugen ein geschätztes Rauschsignal unter Verwendung der zweiten Rauschkomponente des zweiten Signals, das mit dem zweiten Kanal assoziiert ist. Das Verfahren, der Apparat und das System subtrahieren das geschätzte Rauschsignal von dem gemessenen ersten Signal, um die Berührungsdatenkomponente des ersten Signals zu erhalten.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine internationale Anmeldung der US-Patentanmeldung Nummer 16/122,014 , eingereicht am 5. September 2018, die den Vorteil der provisorischen US-Anmeldung Nr. 62/557,472 , eingereicht am 12. September 2017, beansprucht, die hiermit alle durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen sind.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Erfassungssysteme und insbesondere Kapazitätsmesssysteme, die konfigurierbar sind, um Rauschen in Berührungsfeldern unter Verwendung von Abschirmungsschichten zu unterdrücken.
STAND DER TECHNIK
Kapazitätserfassungssysteme können an Elektroden erzeugte elektrische Signale erfassen, die Änderungen der Kapazität widerspiegeln. Solche Änderungen der Kapazität können ein Berührungsereignis (d. h. die Nähe eines Objekts zu bestimmten Elektroden) anzeigen. Kapazitive Erfassungselemente können verwendet werden, um mechanische Tasten, Knöpfe und andere ähnliche mechanische Benutzerschnittstellensteuerungen zu ersetzen. Die Verwendung eines kapazitiven Erfassungselements ermöglicht die Eliminierung komplizierter mechanischer Schalter und Tasten, wodurch ein zuverlässiger Betrieb unter rauen Bedingungen bereitgestellt wird. Darüber hinaus werden kapazitive Erfassungselemente häufig in modernen Verbraucheranwendungen verwendet, wodurch Benutzerschnittstellenoptionen in existierenden Produkten bereitgestellt werden. Kapazitive Erfassungselemente können von einer einzelnen Taste bis zu einer großen Anzahl reichen, die in Form einer kapazitiven Erfassungsanordnung für eine Berührungserfassungsoberfläche eines Berührungsfelds gruppiert sind.
Kapazitive Erfassungsanordnungen und Berührungstasten sind in heutigen Industrie- und Verbrauchermärkten allgegenwärtig. Sie sind an Mobiltelefonen, GPS-Geräten, Set-Top-Boxen, Kameras, Computerbildschirmen, MP3-Playern, digitalen Tablets und dergleichen zu finden. Die kapazitiven Erfassungsanordnungen funktionieren, indem sie die Kapazität eines kapazitiven Erfassungselements messen und auf ein Delta der Kapazität hin überprüfen, das eine Berührung oder ein Vorhandensein eines Berührungsobjekts anzeigt. Wenn ein Berührungsobjekt (z. B. ein Finger, eine Hand oder ein anderes leitfähiges Objekt) in Kontakt mit oder in die unmittelbare Nähe zu einem kapazitiven Erfassungselement kommt, ändert sich die Kapazität und das leitfähige Objekt wird erkannt. Die Kapazitätsänderungen können durch eine elektrische Schaltung gemessen werden. Die elektrische Schaltung wandelt die Signale, die den gemessenen Kapazitäten der kapazitiven Erfassungselemente entsprechen, in digitale Werte um. Die gemessenen Kapazitäten werden im Allgemeinen als Ströme oder Spannungen empfangen, die integriert und in die digitalen Werte umgewandelt werden.
Es gibt zwei typische Arten von Kapazität: 1) Gegenkapazität, wobei die Kapazitätserfassungsschaltung eine Kapazität misst, die zwischen zwei mit der Kapazitätserfassungsschaltung gekoppelten Elektroden gebildet wird; 2) Eigenkapazität, wobei die Kapazitätserfassungsschaltung eine Kapazität einer Elektrode misst. Ein Berührungsfeld kann eine verteilte Kapazitätslast von beiden Arten (1) und (2) aufweisen und einige Berührungslösungen erfassen beide Kapazitäten entweder separat oder in Mischform mit ihren verschiedenen Erfassungsmodi.
Figurenliste
Die vorliegenden Ausführungsformen sind in den Figuren der begleitenden Zeichnungen beispielhaft und nicht begrenzend illustriert.

1 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung einen Stapelaufbau eines Berührungsfelds illustriert.
2 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds illustriert.
3 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds illustriert und ein Schaltungsmodell des Berührungsfeldstapelaufbaus umfasst.
4 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds mit einer alternativen Schaltungsimplementierung illustriert.
5 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds, das ein Filter umfasst, illustriert.
6 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung den Pfad des Rauschsignals in einem System zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds illustriert.
7 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds mit einem Filter in einer alternativen Schaltungsimplementierung illustriert.
8 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds mit einer alternativen Hardware-Schaltungsimplementierung illustriert.
9 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds mit einer anderen alternativen Schaltungsimplementierung illustriert.
10 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds mit einer alternativen Schaltungsimplementierung illustriert.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein Verfahren zum Unterdrücken eines Rauschsignals von einem Berührungsfeld illustriert.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein Verfahren zum Bestimmen eines Dämpfungskoeffizienten, der zum Erzeugen des geschätzten Rauschsignals verwendet wird, illustriert.
13 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein elektronisches System illustriert, das Berührungsdaten verarbeitet.
14 illustriert eine Ausführungsform einer Kernarchitektur der PSoC®(Programmable System On a Chip)-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Aspekten der Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung werden zum Zwecke der Erläuterung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Ausführungsformen bereitzustellen. Es wird für einen Fachmann jedoch offenkundig sein, dass die vorliegenden Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden hinlänglich bekannte Schaltungen, Strukturen und Techniken nicht im Detail, sondern vielmehr in einem Blockdiagramm gezeigt, um ein unnötiges Verschleiern eines Verständnisses dieser Beschreibung zu vermeiden.
Eine Bezugnahme in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“ bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform eingeschlossen ist. Der Ausdruck „in einer Ausführungsform“, der sich an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung befindet, bezieht sich nicht notwendigerweise auf die gleiche Ausführungsform.
In einigen Berührungserfassungssystemen, wie etwa kapazitiven Berührungserfassungssystemen, kann eine Rauschquelle eines Berührungsfelds Rauschsignale erzeugen, die die Erkennung eines Berührungsobjekts nahe dem Berührungsfeld stören. Beispielsweise kann über einer Anzeigevorrichtung, wie etwa einer Flüssigkristallanzeige eines Berührungsfelds, eine Elektrodenschicht (hierin auch als „Erfassungsanordnung“ bezeichnet) angeordnet sein. Ein Rauschsignal aus dem Betrieb der Anzeigevorrichtung kann über parasitäre kapazitive Kopplung in die Elektrodenschicht eingekoppelt werden. Das gekoppelte Rauschsignal kann das Messsignal (z. B. ein Übertragungs(Tx)-Signal) an der Elektrodenschicht, das verwendet wird, um ein Berührungsobjekt nahe der Elektrodenschicht zu erkennen, stören.
In einigen Berührungserfassungssystemen wird eine zwischen der Elektrodenschicht und der Anzeigevorrichtung angeordnete Abschirmungsschicht verwendet, um dabei zu helfen, die Elektrodenschicht vor dem durch die Anzeigevorrichtung erzeugten Rauschsignal abzuschirmen. Die Abschirmungsschicht kann mit einem Massepotenzial gekoppelt sein. Jedoch weist die Abschirmungsschicht einen Flächenwiderstandswert auf, der bei Vorhandensein des Rauschsignals ein Spannungspotenzial erzeugt. Somit ist das Rauschsignal über parasitäre kapazitive Kopplung zwischen der Elektrodenschicht und der Abschirmungsschicht mit der Elektrodenschicht gekoppelt, was das Messsignal, das verwendet wird, um ein Berührungsobjekt zu erkennen, verschleiert.
Einige Berührungserfassungssysteme können eine erste Elektrode der Elektrodenschicht verwenden, um das Rauschsignal aufzunehmen. Nach dem Aufnehmen des Rauschsignals kann eine zweite, unterschiedliche Elektrode (oder dieselbe Elektrode) verwendet werden, um anschließend unter Verwendung eines Messsignals eine Berührung zu messen. Das aufgenommene Rauschsignal von der ersten Elektrode kann verwendet werden, um das Rauschen in dem an der zweiten Elektrode gemessenen Messsignal zu reduzieren. Solche Systeme können jedoch unter einer Verschlechterung der Linearität und Genauigkeit leiden. Solche Systeme können gegenüber einer Berührung durch ein Berührungsobjekt hochempfindlich sein. Das Aufnehmen und Messen kann für Systeme, die gegenüber einer Berührung hochempfindlich sind, sequentiell durchgeführt werden. Misst das obige System beispielsweise gleichzeitig das Rauschsignal an der ersten Elektrode und das Messsignal an der zweiten Elektrode, nimmt die erste Elektrode eine große Menge des Messsignals und der darin assoziierten Berührungsdaten auf. Wird das Signal von der ersten Elektrode, welches eine große Menge des Messsignals umfasst, verwendet, um das Rauschen des Messsignals der zweiten Elektrode zu reduzieren, wird ein großer Anteil der verwendbaren Daten (z. B. Berührungsdaten) aus dem Messsignal eliminiert, was zu ungenauen Berührungsmessungen führt.
Aspekte der Offenbarung befassen sich mit den oben erwähnten und anderen Herausforderungen, indem an einem ersten Kanal einer Verarbeitungsvorrichtung ein erstes Signal, das ein Berührungsobjekt nahe einer Elektrodenschicht anzeigt, gemessen wird. Ein Kanal kann Hardware, Firmware, Software oder eine Kombination daraus bezeichnen, die verwendet werden, um ein empfangenes Signal zu empfangen, zu manipulieren oder zu messen. Der erste Kanal ist mit der Elektrodenschicht gekoppelt. Das erste Signal umfasst eine Berührungsdatenkomponente und eine durch eine Rauschquelle erzeugte erste Rauschkomponente. Der zweite Kanal der Verarbeitungsvorrichtung misst ein zweites Signal, das eine durch die Rauschquelle erzeugte zweite Rauschkomponente umfasst. Der zweite Kanal ist mit einer Abschirmungsschicht, die zwischen der Rauschquelle und der Elektrodenschicht angeordnet ist, gekoppelt. Unter Verwendung der zweiten Rauschkomponente des zweiten Signals, das mit dem zweiten Kanal assoziiert ist, wird ein geschätztes Rauschsignal erzeugt. Das geschätzte Rauschsignal ist eine Schätzung der ersten Rauschkomponente des ersten Signals. Das geschätzte Rauschsignal wird von dem gemessenen ersten Signal subtrahiert, um die Berührungsdatenkomponente des ersten Signals zu erhalten. In einer Ausführungsform wird das Messen des ersten Signals an dem ersten Kanal gleichzeitig mit dem Messen des zweiten Signals durchgeführt.
Das an der Abschirmungsschicht aufgenommene Rauschsignal umfasst eine vernachlässigbare Menge des Messsignals, da die Abschirmungsschicht weiter von dem Berührungsobjekt entfernt ist und teilweise durch die obere Elektrodenschicht abgeschirmt wird. Das Messsignal, das von der Elektrodenschicht in die Abschirmungsschicht eingebracht wird, kann maßgeblich gedämpft sein (z. B. um eine Größenordnung). Dies reduziert die Menge des Messsignals (und der Berührungsdatenkomponente darin), die mit der Abschirmungsschicht gekoppelt und an dem zweiten Kanal aufgenommen wird. Das von der Abschirmungsschicht erhaltene Signal kann verwendet werden, um das Rauschen in dem Messsignal zu reduzieren, ohne dabei die verwendbaren Berührungsdaten des Messsignals maßgeblich zu beeinträchtigen.
Aspekte der Offenbarung können auf Eigenkapazitätsmesstechniken oder Gegenkapazitätsmesstechniken angewendet werden.
1 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung einen Stapelaufbau eines Berührungsfelds illustriert. Ein System 100 zeigt einen Berührungsfeldstapelaufbau 101, der verschiedene Schichten, die in einem Berührungsfeld eingeschlossen sind, illustriert. Ein Berührungsfeld kann Benutzern Bilder und Videos anzeigen und in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen, wie etwa mobilen Vorrichtungen oder Frontfeldanzeigen, eingeschlossen sein. Ein Berührungsfeld kann auch in Verbindung mit einer Verarbeitungsvorrichtung 116 verwendet werden, um eine Berührung (auch als „Berührungsereignis“ bezeichnet) durch ein Berührungsobjekt 102 (z. B. einen menschlichen Finger oder ein anderes Berührungsobjekt) nahe dem Berührungsfeld zu erkennen. Beispielsweise kann eine Berührung durch das Berührungsobjekt 102, das mit einer Auflage in physischem Kontakt ist, erkannt werden. In einem anderen Beispiel kann auch eine Berührung durch ein Berührungsobjekt in einigem Abstand über einer Auflage 104 (z. B. 35 Millimeter (mm) über der Auflage 104 schwebend) erkannt werden. Es sei angemerkt, dass unter Verwendung von Aspekten der vorliegenden Offenbarung ein Berührungsobjekt nahe dem Berührungsfeld in Abständen größer als 35 mm erkannt werden kann.
In einer Ausführungsform kann der Berührungsfeldstapelaufbau 101 eines oder mehrere von einer Auflage 104, einer Elektrodenschicht 106, einer Abschirmungsschicht 108 oder einer Rauschquelle 112 umfassen. Wie illustriert, kann jede der oben erwähnten Schichten über der/den im Anschluss genannten Schicht(en) angeordnet sein. Beispielsweise ist die Auflage 104 über der Elektrodenschicht 106, der Abschirmungsschicht 108 und der Rauschquelle 112 angeordnet. In einem anderen Beispiel kann die Abschirmungsschicht 108 zwischen der Elektrodenschicht 106 und der Rauschquelle 112 angeordnet sein.
In einer Ausführungsform kann die Auflage 104 ein transparentes oder halbtransparentes Material sein, das über der Elektrodenschicht 106 angeordnet ist. Die Auflage 104 kann eine Schutz- oder andere Funktionalität, wie etwa Filtern, für die darunter liegenden Schichten bereitstellen.
In einer Ausführungsform umfasst die Elektrodenschicht 106 (hierin auch als „Erfassungsanordnung“ bezeichnet) eine oder mehrere Elektroden. In einer Ausführungsform kann die Elektrodenschicht 106 eine kapazitive Erfassungsanordnung sein. Zum Zweck der Illustration und nicht als Begrenzung ist der Berührungsfeldstapelaufbau 101 mit einer einzelnen Elektrode (d. h. einer Empfangs(Rx)-Elektrode) illustriert. Es kann anerkannt werden, dass die Elektrodenschicht 106 viele Elektroden, wie etwa mehrere Übertragungs(Tx)-Elektroden und mehrere Rx-Elektroden, umfassen kann. Die Elektrodenschicht 106 kann verwendet werden, um das Berührungsobjekt 102 nahe der Elektrodenschicht 106 zu erfassen. Beispielsweise kann im Gegenkapazitätsmodus ein Tx-Signal erzeugt und mit einer Tx-Elektrode gekoppelt werden. Von der Tx-Elektrode kann das Tx-Signal kapazitiv mit einer jeweiligen Rx-Elektrode gekoppelt werden. Bei Vorhandensein eines Berührungsobjekts 102 wird an der Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 eine Änderung der Kapazität zwischen der Tx-Elektrode und der jeweiligen Rx-Elektrode gemessen (z. B. das Messsignal). Das Messsignal kann eine Berührungsdatenkomponente, die ein Berührungsobjekt 102 nahe der Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 anzeigt, umfassen. Im Gegenkapazitätsmodus kann das Messsignal ein induzierter Strom an der Rx-Elektrode sein, der durch das Tx-Signal von der jeweiligen Tx-Elektrode verursacht wird. In einem anderen Beispiel kann im Eigenkapazitätsmodus eine Rx-Elektrode unter Verwendung eines Erregungssignals (z. B. durch Variieren des Massepotenzials) erregt werden. Ein Berührungsobjekt nahe der Rx-Elektrode kann eine kapazitive Kopplung mit der jeweiligen Rx-Elektrode hervorrufen und die an der Rx-Elektrode erfasste Kapazität ändern. Eine Änderung der Kapazität an der Rx-Elektrode (z. B. vom Nichtaufweisen eines Berührungsobjekts nahe der Rx-Elektrode zum Aufweisen eines Berührungsobjekts nahe der Rx-Elektrode) kann unter Verwendung des Messsignals gemessen werden. Das Messsignal kann eine Berührungsdatenkomponente, die ein Berührungsobjekt 102 nahe der Rx-Elektrode der Elektrodenschicht anzeigt, umfassen. Im Eigenkapazitätsmodus kann das Messsignal ein induziertes Signal an der Rx-Elektrode sein, das durch das Erregungssignal verursacht wird.
In Ausführungsformen kann die Elektrodenschicht 106 ein transparentes oder halbtransparentes leitfähiges Material wie etwa Indium-Zinnoxid (ITO, Indium Tin Oxide) sein. Die Elektrodenschicht 106 (d. h. die Erfassungsanordnung) und die Berührungserkennung werden mit Bezug auf 11 weiter beschrieben.
In einer Ausführungsform kann die Abschirmungsschicht 108 verwendet werden, um dabei zu helfen, die Elektrodenschicht 106 vor parasitären Rauschsignalen abzuschirmen. Beispielsweise kann Rauschen von der Rauschquelle 112 über parasitäre kapazitive Kopplung in die Elektrodenschicht 106 eingebracht werden. Das Rauschen, das durch die Rauschquelle 112 in die Elektrodenschicht 106 eingebracht wird, kann mit einem Messsignal, das Berührungsdaten umfasst, kombiniert werden und die Genauigkeit der Berührungserkennung verringern. Eine Abschirmungsschicht 108 kann verwendet werden, um dabei zu helfen, eine oder mehrere Rauschquellen, wie etwa die Rauschquelle 112, von der Elektrodenschicht 106 zu entkoppeln und die Genauigkeit eines Messsignals zu erhöhen. In dem vorliegenden Beispiel ist die Abschirmungsschicht 108 mit einer Systemmasse 114 gekoppelt, die das Massepotenzial der Vorrichtung, in der der Berührungsfeldstapelaufbau 101 implementiert ist, bezeichnen kann. Beispielsweise kann in einer mobilen Vorrichtung die Systemmasse 114 eine Batterie der mobilen Vorrichtung sein. In Ausführungsformen kann die Abschirmungsschicht 108 ein transparentes oder halbtransparentes leitfähiges Material sein. Das Material der Abschirmungsschicht kann ein ähnliches wie das mit Bezug auf die Elektrodenschicht 106 beschriebene Material sein. Beispielsweise kann die Abschirmungsschicht Indium-Zinnoxid (ITO) umfassen. In einer Ausführungsform ist die Abschirmungsschicht 108 ein durchgehendes, ebenes und leitfähiges Material.
In einer Ausführungsform ist die Rauschquelle 112 unter der Abschirmungsschicht 108 angeordnet. In einer Ausführungsform kann die Rauschquelle 112 ein Rauschsignal erzeugen, wie durch das Rauschsignal 126 illustriert. Das durch die Rauschquelle 112 erzeugte Rauschsignal 126 kann über parasitäre Kopplung in die Abschirmungsschicht 108 und die Elektrodenschicht 106 eingebracht werden. Beispielsweise kann eine erste Rauschkomponente des Rauschsignals 126 in die Elektrodenschicht 106 (z. B. die Rx-Elektrode) eingebracht werden und kann eine zweite Rauschkomponente des Rauschsignals 126 in die Abschirmungsschicht 108 eingebracht werden. Das Rauschsignal 126 kann sowohl die erste Rauschkomponente als auch die zweite Rauschkomponente umfassen. Die erste und die zweite Rauschkomponente können zueinander proportional sein. Die Eigenschaft der Proportionalität der ersten und der zweiten Rauschkomponente des Rauschsignals 126 kann verwendet werden, um dabei zu helfen, die an der Rx-Elektrode empfangene erste Rauschkomponente aufzuheben, wie unten und in Aspekten der Offenbarung illustriert.
In einer Ausführungsform wird ein Messsignal durch einen Rx-Kanal, wie etwa einen Kanal 124A, gemessen. Das eingebrachte Rauschsignal 126 kann ein Teil des Messsignals, z. B. eine Rauschkomponente des Messsignals, werden. Das Messsignal kann auch eine Berührungsdatenkomponente (z. B. eine Spannung oder einen Strom, die/der eine Änderung der Kapazität anzeigt) umfassen, die durch das Rauschsignal verschleiert werden kann, was zu einer verringerten Genauigkeit der Berührungserkennung führen kann.
In einigen Ausführungsformen kann die Rauschquelle 112 eine Anzeigevorrichtung, wie etwa eine Flüssigkristallanzeige (LCD, Liquid Crystal Display), umfassen. In anderen Ausführungsformen kann die Anzeigevorrichtung eine unterschiedliche Art von Anzeige sein, wie etwa eine organische Leuchtdiode (OLED, Organic Light Emitting Diode) oder eine andere Art von Anzeigevorrichtung.
In einer Ausführungsform ist die Elektrodenschicht 106 mit der Verarbeitungsvorrichtung 116 gekoppelt. Die Verarbeitungsvorrichtung 116 kann Signaländerungen, wie etwa Kapazitätsänderungen, der Elektrodenschicht 106 messen und digitale Ausgänge (hierin auch als „Zählungen“ oder „digitale Zählungen“ bezeichnet), die eine Berührung nahe eines Berührungsfelds anzeigen, produzieren. In einer Ausführungsform kann jede Rx-Elektrode mit einem separaten Kanal 124A-124N der Verarbeitungsvorrichtung 116 gekoppelt sein. Es sei angemerkt, dass in anderen Ausführungsformen ein Kanal zu einem einzelnen Zeitpunkt mit mehr als einer Rx-Elektrode gekoppelt sein kann. In noch anderen Ausführungsformen kann ein Kanal mit mehreren Rx-Elektroden gekoppelt sein, jedoch nur mit einer Rx-Elektrode zu einer bestimmten Zeit (z. B. über einen Multiplexer).
In einer Ausführungsform kann ein Kanal, wie etwa der Kanal 124A, Hardware oder Firmware umfassen, um ein Signal, wie etwa ein Messsignal, das von der jeweiligen Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 empfangen wird, zu messen. Beispielsweise kann das Messsignal durch einen Puffer 118 empfangen werden. Der Puffer kann das empfangene Messsignal puffern oder verstärken. In einer Ausführungsform kann der Puffer 118 ein Puffer mit dem Verstärkungsfaktor eins sein. In anderen Ausführungsformen kann der Puffer 118 eine gewisse Menge an Verstärkung aufweisen. In einer Ausführungsform kann der positive Anschluss des Puffers 118 mit dem Ausgang des Puffers 118 verbunden sein. Der negative Anschluss des Puffers 118 kann mit einer Referenzspannung gekoppelt sein. In anderen Ausführungsformen kann ein Puffer mit unterschiedlichen Konfigurationen implementiert sein.
In einer Ausführungsform kann das gepufferte Messsignal an dem Ausgang des Puffers 118 durch einen Integrator 120 integriert werden. Der Integrator 120 kann das gepufferte Messsignal integrieren, um das gepufferte Messsignal zu kombinieren, um ein rohes Messsignal zu produzieren. In einer Ausführungsform ist das integrierte Messsignal eine analoge Spannung oder ein analoger Strom. In einer Ausführungsform kann das Messsignal einen Strom (z. B. eine Ladung) umfassen, der in einem Kondensator integriert wird (z. B. Akkumulieren der Ladung). Der integrierte Strom kann als eine Spannungsänderung erkannt werden. In Ausführungsformen kann der Integrator 120 eine Hardware-Schaltung, Firmware oder eine Kombination daraus sein. In einigen Ausführungsformen kann ein bestimmter Kanal 124A-124N die gleichen, unterschiedliche, mehr oder weniger Komponenten in einer unterschiedlichen oder derselben Konfiguration wie in 1 illustriert umfassen. Es sei angemerkt, dass die mit Bezug auf den Kanal 124A illustrierten Komponenten zum Zweck der Illustration und nicht als Begrenzung bereitgestellt sind.
2 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System 200 zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds illustriert. Komponenten aus 1 werden verwendet, um dabei zu helfen, Aspekte aus 2 zu beschreiben. 2 zeigt den Berührungsfeldstapelaufbau 101, wie er in 1 illustriert ist. Ein Kanal 224A und die Komponenten darin können dem Kanal 124A aus 1 ähnlich sein. Puffer 218A und 218B können dem Puffer 118 aus 1 ähnlich sein. Integratoren 220A und 220B können dem Integrator 120 aus 1 ähnlich sein.
Wie in 2 gezeigt, ist die Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 mit dem Kanal 224A gekoppelt und ist die Abschirmungsschicht 108 mit dem Kanal 224B gekoppelt. Beide Kanäle 224A und 224B sind Teil der Verarbeitungsvorrichtung 116. In einer Ausführungsform sind der Kanal 224A und der Kanal 224B (hierin allgemein als „Kanal/Kanäle 224“ bezeichnet) physisch separate Kanäle (z. B. mit zwei individuellen Ausgangs-Pins der Verarbeitungsvorrichtung 116 gekoppelt). Jeder Kanal 224 kann seine eigene Hardware umfassen. In einer Ausführungsform können unterschiedliche Kanäle zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit einem einzelnen Pin der Verarbeitungsvorrichtung 116 gekoppelt sein, beispielsweise unter Verwendung eines Schalters oder Multiplexers. Beispielsweise kann die Abschirmungsschicht 108 in Zeiten, in denen das Reduzieren des Berührungsfeldrauschens in dem Messsignal als wichtig bestimmt wird, mit dem Kanal 224B gekoppelt sein. Zu anderen Zeiten kann der Kanal 224B mit einer Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 gekoppelt sein, um ein jeweiliges Messsignal zu messen.
Der Ausgang des Integrators 220B des Kanals 224B ist mit dem Eingang eines Dämpfungsglieds 230 gekoppelt. Der Ausgang des Dämpfungsglieds 230 ist mit einem Subtraktionsmodul 228 gekoppelt, das fähig ist, ein Signal von einem anderen Signal zu subtrahieren. In Ausführungsformen kann das Dämpfungsglied 230 eine Dämpfungsgliedschaltung, Firmware oder eine Kombination daraus umfassen. In Ausführungsformen kann das Subtraktionsmodul 228 Schaltkreise, Firmware oder eine Kombination daraus umfassen. In einer Ausführungsform sind das Dämpfungsglied 230 oder das Subtraktionsmodul 228 Teil eines Kanals 224A oder 224B. In anderen Ausführungsformen können sich das Dämpfungsglied 230 oder das Subtraktionsmodul 228 außerhalb der Kanäle 224 befinden.
Das Rauschsignal 126 ist sowohl mit der Abschirmungsschicht 108 als auch mit der Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 gekoppelt. Das gekoppelte Rauschsignal 126 ist so illustriert, dass es eine erste Rauschkomponente 232A, die mit der Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 gekoppelt ist, und eine zweite Rauschkomponente 232B, die mit der Abschirmungsschicht 108 gekoppelt ist, aufweist. Die erste Rauschkomponente 232A ist mit dem Kanal 224A gekoppelt und die zweite Rauschkomponente 232B ist mit 224B gekoppelt.
In einer Ausführungsform wird an dem Kanal 224A ein Messsignal 234 empfangen. Das Messsignal 234 kann eine Berührung durch ein Berührungsobjekt 102 nahe der Elektrodenschicht 106 anzeigen. Das Messsignal 234 kann eine Berührungsdatenkomponente, die eine Berührung nahe der Elektrodenschicht 106 anzeigt, und eine erste Rauschkomponente 232A umfassen. Beispielsweise kann in einer Gegenkapazitätsimplementierung ein Tx-Übertragungssignal an eine Tx-Elektrode übertragen werden. Das Vorhandensein des Berührungsobjekts 102 ändert die Kapazität zwischen der Tx-Elektrode und der jeweiligen Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106. Die Informationen über die Änderung der Kapazität sind in der Berührungsdatenkomponente des Messsignals 234 eingeschlossen. Die durch die Rauschquelle 112 eingebrachte Rauschkomponente 232A ist auch mit der Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 gekoppelt und in dem Messsignal 234 eingeschlossen.
In einer Ausführungsform wird an dem Kanal 224B ein Abschirmungssignal 236 empfangen. Das Abschirmungssignal 236 kann die zweite Rauschkomponente 232B umfassen.
In einer Ausführungsform wird das Messsignal 234 an dem Kanal 224A der Verarbeitungsvorrichtung 116 gemessen. In einer Ausführungsform kann das Messen das Puffern des Messsignals 234 in dem Puffer 218A und das Integrieren des gepufferten Messsignals in dem Integrator 220A umfassen, wie mit Bezug auf 1 näher beschrieben.
In einer Ausführungsform wird das Abschirmungssignal 236, das die zweite Rauschkomponente 232B umfasst, an dem Kanal 224B der Verarbeitungsvorrichtung 116 gemessen. In einer Ausführungsform kann das Messen das Puffern des Abschirmungssignals 236 in dem Puffer 218B und das Integrieren des gepufferten Abschirmungssignals in dem Integrator 220B umfassen.
In einer Ausführungsform kann die Verarbeitungsvorrichtung 116 unter Verwendung der zweiten Rauschkomponente 232B des Abschirmungssignals 236 ein geschätztes Rauschsignal erzeugen. Das geschätzte Rauschsignal kann eine Schätzung der ersten Rauschkomponente 232A des Messsignals 234, das an dem Kanal 224A empfangen wird, sein. In einer Ausführungsform umfasst das Erzeugen des geschätzten Rauschsignals unter Verwendung der zweiten Rauschkomponente 232B des Abschirmungssignals 236 das Multiplizieren des Abschirmungssignals 236 (z. B. des integrierten Abschirmungssignals) mit einem Dämpfungskoeffizienten (K) an einem Dämpfungsglied 230. Es sei angemerkt, dass ein Dämpfungskoeffizient eine beliebige reelle Zahl sein kann. Das Dämpfen kann das Reduzieren eines Signals, das Verstärken eines Signals oder das Puffern eines Signals (z. B. Dämpfungskoeffizient von 1) umfassen.
In einer Ausführungsform kann das geschätzte Rauschsignal durch das Subtraktionsmodul 228 von dem Messsignal 234 (z. B. dem integrierten Messsignal) subtrahiert werden.
Beispielsweise kann die zweite Rauschkomponente 232B proportional zu der ersten Rauschkomponente 232A des Rauschsignals 126 sein. Als solches kann das Abschirmungssignal 236 (z. B. das integrierte Abschirmungssignal), das die zweite Rauschkomponente 232B umfasst, durch einen Dämpfungskoeffizienten (K) gedämpft (oder verstärkt) werden, um ein geschätztes Rauschsignal zu erzeugen. Das geschätzte Rauschsignal kann derart gedämpft werden, dass das geschätzte Rauschsignal von der Größe her der ersten Rauschkomponente 232A des Messsignals 234, das an dem Kanal 224A empfangen wird, ähnlich ist. Das geschätzte Rauschsignal kann von dem Messsignal 234 subtrahiert werden, um die erste Rauschkomponente 232A des Messsignals 234 zu entfernen oder zu reduzieren. Die verbleibende Berührungsdatenkomponente des Messsignals 234 kann verwendet werden, um eine Berührung nahe der Elektrodenschicht 106 zu erkennen. Die obigen Operationen können bei Vorhandensein eines Berührungsobjekts nahe dem Berührungsfeld durchgeführt werden oder wenn kein Berührungsobjekt vorhanden ist.
3 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System 300 zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds illustriert und ein Schaltungsmodell des Berührungsfeldstapelaufbaus umfasst. Komponenten aus 1 und 2 werden verwendet, um dabei zu helfen, Aspekte aus 3 zu beschreiben. 3 illustriert ein Schaltungsmodell des Berührungsfeldstapelaufbaus 101. Die Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 wird durch mehrere Widerstände (R_rx ) dargestellt, die mit dem Kanal 224A der Verarbeitungsvorrichtung 116 in Reihe gekoppelt sind. Die Abschirmungsschicht 108 wird durch mehrere Widerstände (R_s ) dargestellt, die mit dem Kanal 224B der Verarbeitungsvorrichtung 116 in Reihe gekoppelt sind. Kopplungskondensatoren 336 (C_s2n ) stellen die parasitäre kapazitive Kopplung zwischen der Abschirmungsschicht 108 und der Rauschquelle 112 dar. Kopplungskondensatoren 334 (C_rx2s ) stellen die parasitäre kapazitive Kopplung zwischen der Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 und der Abschirmungsschicht 108 dar.
4 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System 400 zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds mit einer alternativen Schaltungsimplementierung illustriert. Komponenten aus 1 und 2 werden verwendet, um dabei zu helfen, Aspekte aus 4 zu beschreiben. Integratoren 420A und 420B können dem Integrator 120 aus 1 ähnlich sein.
Der Kanal 424A und der Kanal 424B können jeweils den Integrator 420A bzw. den Integrator 420B umfassen. Die Integratoren 420A und 420B können dem Integrator 120 aus 1 ähnlich sein. Der Kanal 424A und der Kanal 424B (hierin allgemein als „Kanal/Kanäle 424“ bezeichnet) können jeweils einen Analog-Digital-Wandler (ADC, Analog-to-Digital-Converter) 438A bzw. 438B (hierin allgemein als „ADC(s) 438“ bezeichnet) umfassen. Der ADC 438 kann ein analoges Signal in ein äquivalentes digitales Signal umwandeln. Beispielsweise kann das Messsignal 234 an dem Kanal 224A durch den Integrator 420A integriert werden. Das integrierte Messsignal 234 kann durch den ADC 438A von einem analogen Signal in ein digitales Signal umgewandelt werden. Ähnlich kann das Abschirmungssignal 236 an dem Kanal 224B durch den Integrator 420A integriert werden. Das integrierte Abschirmungssignal 236 kann durch den ADC 438B von einem analogen Signal in ein digitales Signal umgewandelt werden.
Das System 400 kann eine ähnliche Rauschunterdrückung wie mit Bezug auf die vorherigen Figuren beschrieben bereitstellen. In einer Ausführungsform kann das digitale Abschirmungssignal 236 durch das Dämpfungsglied 230 gedämpft werden. Das gedämpfte digitale Abschirmungssignal 236 kann unter Verwendung des Subtraktionsmoduls 228 von dem digitalen Messsignal 234 subtrahiert werden. In einer Ausführungsformen sind das Dämpfungsglied 230 oder das Subtraktionsmodul 228 Teil des Kanals 424A oder 424B. In anderen Ausführungsformen können sich das Dämpfungsglied 230 oder das Subtraktionsmodul 228 außerhalb der Kanäle 424 befinden.
5 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System 500 zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds, das ein Filter umfasst, illustriert. Komponenten aus den 1-4 werden verwendet, um dabei zu helfen, Aspekte aus 5 zu beschreiben. Es sei angemerkt, dass unmarkierte Komponenten ihren markierten Pendants aus vorherigen Figuren ähnlich sein können.
In einer Ausführungsform kann das System 500 ein Filter 540 zwischen der Abschirmungsschicht 108 und dem Eingang des Puffers 218B implementieren. Das Filter 540 kann verwendet werden, um zwischen der ersten Rauschkomponente 232A des Messsignals 234 und der zweiten Rauschkomponente 232B des Abschirmungssignals 236 eine ähnliche Transferfunktion zu schaffen, wie mit Bezug auf 6 noch weiter beschrieben.
In einer Ausführungsform kann das Filter 540 einen Kondensator 541 (Cf) umfassen, der mit dem Kanal 224B und der Abschirmungsschicht 108 in Reihe gekoppelt ist. In einer Ausführungsform kann das Filter 540 einen Widerstand 542 (R_f ) umfassen. Der Widerstand 542 kann einen ersten Anschluss umfassen, der zwischen der Abschirmungsschicht 108 und dem Kanal 224B gekoppelt ist. Der Widerstand 542 kann einen zweiten Anschluss umfassen, der mit einem Massepotenzial, wie etwa der Systemmasse 114, gekoppelt ist. In einer Ausführungsform umfasst das Filter 540 sowohl den Kondensator 541 als auch den Widerstand 542. In einer Ausführungsform sind einer oder mehrere von dem Kondensator 541 und dem Widerstand 542 als diskrete Komponenten außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung 116 implementiert. In einer anderen Ausführungsform sind einer oder mehrere von dem Kondensator 541 und dem Widerstand 542 als On-Chip-Komponenten der Verarbeitungsvorrichtung 116 integriert.
In einer Ausführungsform kann ein Widerstand 554A (R_i ) zwischen der Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 und dem Puffer 218A gekoppelt sein. In einer Ausführungsform kann ein Widerstand 554B (R_i ) zwischen der Abschirmungsschicht 108 und dem Eingang des Puffers 218B gekoppelt sein. In Ausführungsformen können ein oder mehrere Widerstände 544A und 544B (allgemein als „Widerstand/Widerstände 544“ bezeichnet) Off-Chip- oder On-Chip-Komponenten sein. Die Widerstände 544 können im Hinblick auf Immunität, wie etwa Transientenimmunität oder Hochfrequenzimmunität, Unterstützung bieten.
Es sei angemerkt, dass ein oder mehrere Kanäle ähnliche Immunitätswiderstände aufweisen können. Beispielsweise kann jeder Kanal einen ähnlichen Immunitätswiderstand aufweisen, der zwischen der jeweiligen Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 und dem jeweiligen Kanal der Verarbeitungsvorrichtung 116 gekoppelt ist.
6 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung den Pfad des Rauschsignals in einem System 600 zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds illustriert. Komponenten aus den 1-5 werden verwendet, um dabei zu helfen, Aspekte aus 6 zu beschreiben. Es sei angemerkt, dass unmarkierte Komponenten ihren markierten Pendants aus vorherigen Figuren ähnlich sein können.
In 6 wird gezeigt, wie sich das Rauschsignal 126 der Rauschquelle 112 durch das System 600 ausbreitet. Signalwellenformen 644A-644E (hierin allgemein als „Signalwellenform(en) 644“ bezeichnet) zeigen das Rauschsignal 126 oder die Rauschkomponenten daraus an unterschiedlichen Knoten (z. B. Knoten A-E) in dem System 600. Es sei angemerkt, dass die Signalwellenformen zum Zweck der Illustration und nicht als Begrenzung bereitgestellt sind. In unterschiedlichen Anwendungen können andere Wellenformen vorhanden sein.
An dem Knoten A wird das Rauschsignal 126 als eine Reihe von dreieckigen Wellenformen gezeigt, wie durch die Signalwellenform 644A illustriert. Das Rauschsignal 126 breitet sich über eine Kopplungskapazität 336 zwischen der Abschirmungsschicht 108 und der Rauschquelle 112 von dem Knoten A zu dem Knoten B aus.
Von dem Knoten A zu dem Knoten B ändert das Rauschsignal 126 die Form (z. B. Phasenänderung), wie durch die Signalwellenform 644B illustriert. Die Formänderung kann durch die Kopplungskapazität 336 zwischen der Abschirmungsschicht 108 und der Rauschquelle 112 verursacht werden. Von dem Knoten B breitet sich das Rauschsignal 126 zu sowohl dem Knoten C als auch dem Knoten D aus.
Von dem Knoten B zu dem Knoten C wird das Rauschsignal 126 durch den Widerstandswert der Abschirmungsschicht 108 leicht gedämpft, wie durch die Signalwellenform 644C gezeigt.
Von dem Knoten B zu dem Knoten D ist das Rauschsignal 126 (z. B. die erste Rauschkomponente 232A des Rauschsignals 126) über eine Kopplungskapazität 334 zwischen der Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 und der Abschirmungsschicht 108 mit der Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 gekoppelt. Von Knoten B zu D erfährt das Rauschsignal 126 einen weiteren Übergang (z. B. Phasenänderung), wie durch die Signalwellenform 644D illustriert.
Von dem Knoten C zu dem Knoten E wird das Rauschsignal 126 an dem Knoten E (z. B. die zweite Rauschkomponente 232B des Rauschsignals 126) durch die Einbeziehung des Kondensators 541 so geformt, dass es von der Form her ähnlich wie das Rauschsignal 126 an dem Knoten D ist (wie durch die Signalwellenformen 644E und 644D illustriert). Die zweite Rauschkomponente 232B des Rauschsignals 126, die die Form der Signalwellenform 644E aufweist, kann durch einen bestimmten Dämpfungskoeffizienten an dem Dämpfungsglied 230 gedämpft werden und kann von der ersten Rauschkomponente 232A des Rauschsignals 126, die die Form der Signalwellenform 644D aufweist, subtrahiert werden.
7 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System 700 zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds mit einem Filter in einer alternativen Schaltungsimplementierung illustriert. Komponenten aus den 1-6 werden verwendet, um dabei zu helfen, Aspekte aus 7 zu beschreiben. Es sei angemerkt, dass unmarkierte Komponenten ihren markierten Pendants aus vorherigen Figuren ähnlich sein können. Komponenten aus 7 können Komponenten aus 4 ähnlich sein. Ein Filter 740 kann eingeschlossen und dem Filter 540 aus 5 ähnlich sein.
8 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System 700 zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds mit einer alternativen Hardware-Schaltungsimplementierung illustriert. Komponenten aus den 1-7 werden verwendet, um dabei zu helfen, Aspekte aus 8 zu beschreiben. Es sei angemerkt, dass unmarkierte Komponenten ihren markierten Pendants aus vorherigen Figuren ähnlich sein können.
In einer Ausführungsform kann eine Kompensationsschaltung 850 verwendet werden, um das in einen Kanal, wie etwa den Kanal 224A der Verarbeitungsvorrichtung 116, eingebrachte Rauschen zu minimieren. In einer Ausführungsform kann die Kompensationsschaltung 850 die erste Rauschkomponente 232A an dem Eingang des Puffers 218A aufnehmen. Die Kompensationsschaltung 850 kann die erste Rauschkomponente 232A unter Verwendung eines Filters 840 filtern und die gefilterte erste Rauschkomponente 232A unter Verwendung eines Invertierers 852 invertieren und die invertierte erste Rauschkomponente 232A unter Verwendung des Invertierers 852 in die Abschirmungsschicht 108 einbringen, was die an dem Kanal 224A empfangene Rauschkomponente reduzieren kann.
In einer Ausführungsform sind eine oder mehrere Komponenten der Kompensationsschaltung 850 Off-Chip-Komponenten außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung 116 (wie illustriert). In einer anderen Ausführungsform sind eine oder mehrere Komponenten der Kompensationsschaltung 850 On-Chip-Komponenten der Verarbeitungsvorrichtung 116. In einer Ausführungsform umfasst die Kompensationsschaltung 850 Schaltungs-Hardware-Komponenten. Es sei angemerkt, dass die Kompensationsschaltung 850 in einigen Ausführungsformen die gleichen, mehr, weniger oder unterschiedliche Komponenten, die in der gleichen oder einer unterschiedlichen Konfiguration konfiguriert sind, umfassen kann.
9 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System 900 zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds mit einer anderen alternativen Schaltungsimplementierung illustriert. Komponenten aus den 1-8 werden verwendet, um dabei zu helfen, Aspekte aus 9 zu beschreiben. Es sei angemerkt, dass unmarkierte Komponenten ihren markierten Pendants aus vorherigen Figuren ähnlich sein können. Das System 900 aus 9 ist dem System 400 und dem System 700 aus 4 bzw. 7 ähnlich.
In einer Ausführungsform implementiert das System eine Kompensationsschaltung 950. Die Kompensationsschaltung 950 führt ähnliche Operationen wie die Kompensationsschaltung 850 aus 8 durch. In einer Ausführungsform kann eine Kompensationsschaltung 950 verwendet werden, um das in einen Kanal, wie etwa den Kanal 224A der Verarbeitungsvorrichtung 116, eingebrachte Rauschen zu minimieren. In einer Ausführungsform kann die Kompensationsschaltung 950 die erste Rauschkomponente 232A an dem Eingang des Puffers 218A aufnehmen. Die Kompensationsschaltung 850 kann die erste Rauschkomponente 232A unter Verwendung eines Filters 940 filtern und die gefilterte erste Rauschkomponente 232A unter Verwendung eines Invertierers 952 invertieren und die invertierte erste Rauschkomponente 232A in die Abschirmungsschicht 108 einbringen, was das an dem Kanal 224A empfangene Rauschsignal reduzieren kann.
In einer Ausführungsform sind eine oder mehrere Komponenten der Kompensationsschaltung 950 Off-Chip-Komponenten außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung 116 (wie illustriert). In einer anderen Ausführungsform sind eine oder mehrere Komponenten der Kompensationsschaltung 950 On-Chip-Komponenten der Verarbeitungsvorrichtung 116. Es sei angemerkt, dass die Kompensationsschaltung 950 in einigen Ausführungsformen die gleichen, mehr, weniger oder unterschiedliche Komponenten, die in der gleichen oder einer unterschiedlichen Konfiguration konfiguriert sind, umfassen kann. In Ausführungsformen können eine oder mehrere Komponenten der Kompensationsschaltung in Hardware, Firmware oder einer Kombination daraus implementiert sein.
10 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein System 1000 zum Unterdrücken von Rauschen eines Berührungsfelds mit einer alternativen Schaltungsimplementierung illustriert. Komponenten aus den 1-9 werden verwendet, um dabei zu helfen, Aspekte aus 10 zu beschreiben. Es sei angemerkt, dass unmarkierte Komponenten ihren markierten Pendants aus vorherigen Figuren ähnlich sein können.
In dem System 1000 kann die Rauschunterdrückung an einem einzelnen Kanal, wie etwa dem Kanal 224A, durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Messsignal 234, das eine erste Rauschkomponente 232A aufweist, an einem ersten Eingang des Puffers 218A bereitgestellt werden. Das Abschirmungssignal 236 kann durch das Filter 540 gefiltert und durch ein Dämpfungsglied 1030 gedämpft werden. Das gedämpfte Abschirmungssignal 236 wird einem zweiten Eingang des Puffers 218A bereitgestellt, was es dem Puffer 218A ermöglichen kann, die erste Rauschkomponente 232A (z. B. Gleichtaktunterdrückung) effektiv aus dem Messsignal 234 zu filtern. Das gepufferte Messsignal 234 wird dann an dem Integrator 220 integriert.
In einer Ausführungsform ist das Dämpfungsglied 1030 ein Hardware-Integrator und in den Kanal 224A der Verarbeitungsvorrichtung integriert.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein Verfahren 1100 zum Unterdrücken eines Rauschsignals von einem Berührungsfeld illustriert. Das Verfahren 1100 kann durch eine Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. Schaltkreise, eine dedizierte Logik, eine programmierbare Logik, Mikrocode), Software (z. B. Anweisungen, die auf einer Verarbeitungsvorrichtung laufen, um eine Hardware-Simulation durchzuführen) oder eine Kombination daraus umfasst. In anderen Implementierungen kann ein Rauschunterdrückungsmodul 1320 aus 13 einige oder alle Operationen durchführen. Komponenten der vorhergehenden Figuren können verwendet werden, um dabei zu helfen, das Verfahren 1100 zu illustrieren. Es sei angemerkt, dass das Verfahren 1100 in einigen Implementierungen die gleichen, unterschiedliche, eine kleinere oder größere Anzahl von Operationen, die in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, umfassen kann.
In Block 1102 misst die Verarbeitungslogik an dem Kanal 224A einer Verarbeitungsvorrichtung 116 ein erstes Signal (z. B. das Messsignal 234), das ein Berührungsobjekt nahe einer Elektrodenschicht 106 anzeigt. Das erste Signal umfasst eine Berührungsdatenkomponente und eine durch eine Rauschquelle 112 erzeugte erste Rauschkomponente 232A.
In einer Ausführungsform umfasst das Messen des ersten Signals das Puffern des ersten Signals unter Verwendung des Puffers 218A des Kanals 224A und das Integrieren des gepufferten ersten Signals unter Verwendung eines Integrators 220A.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Messen des ersten Signals das Integrieren des ersten Signals unter Verwendung des Integrators 420A und das Umwandeln des ersten Signals in ein digitales Signal unter Verwendung des ADC 438A.
In Block 1104 misst die Verarbeitungslogik an dem Kanal 224B der Verarbeitungsvorrichtung 116 ein zweites Signal (z. B. das Abschirmungssignal 236), das eine durch die Rauschquelle 112 erzeugte zweite Rauschkomponente 232B umfasst. Der Kanal 224B ist mit der Abschirmungsschicht 108, die zwischen der Rauschquelle 112 und der Elektrodenschicht 106 angeordnet ist, gekoppelt.
In einer Ausführungsform umfasst das Messen des zweiten Signals das Puffern des zweiten Signals unter Verwendung des Puffers 218B des Kanals 224B und das Integrieren des gepufferten zweiten Signals unter Verwendung eines Integrators 220B.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Messen des zweiten Signals das Integrieren des zweiten Signals unter Verwendung des Integrators 420B und das Umwandeln des zweiten Signals in ein digitales Signal unter Verwendung des ADC 438B.
In einer Ausführungsform wird das Messen des ersten Signals an dem Kanal 224A gleichzeitig mit dem Messen des zweiten Signals an dem Kanal 224B durchgeführt.
In Block 1106 erzeugt die Verarbeitungslogik unter Verwendung der zweiten Rauschkomponente 232B des zweiten Signals, das mit dem Kanal 224B assoziiert ist, ein geschätztes Rauschsignal. Das geschätzte Rauschsignal ist eine Schätzung der ersten Rauschkomponente 232A des ersten Signals.
In einer Ausführungsform umfasst das Erzeugen des geschätzten Rauschsignals das Dämpfen des zweiten Signals (z. B. des Abschirmungssignals 236) durch einen Dämpfungskoeffizienten, um das geschätzte Rauschsignal zu erzeugen. Beispielsweise kann das zweite Signal, nachdem das zweite Signal gemessen (z. B. gepuffert und integriert) wurde, durch das Dämpfungsglied 230 gedämpft werden.
In Block 1108 kann die Verarbeitungslogik das geschätzte Rauschsignal von dem gemessenen ersten Signal subtrahieren, um die Berührungsdatenkomponente des ersten Signals zu erhalten. Beispielsweise kann ein Subtraktionsmodul 228 verwendet werden, um das geschätzte Rauschsignal von dem gemessenen ersten Signal zu subtrahieren. In einer Ausführungsform können die Berührungsdaten verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Berührung durch ein Berührungsobjekt 102 nahe einer Rx-Elektrode der Elektrodenschicht 106 aufgetreten ist.
Wie oben angemerkt, können ähnliche Operationen für andere Kanäle, die mit anderen Rx-Elektroden der Elektrodenschicht 106 assoziiert sind, verwendet werden. In Ausführungsformen kann der Kanal 224A verwendet werden, um Rauschen für einen oder mehrere Kanäle, die mit Rx-Elektroden assoziiert sind, zu unterdrücken.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein Verfahren 1200 zum Bestimmen eines Dämpfungskoeffizienten, der zum Erzeugen des geschätzten Rauschsignals verwendet wird, illustriert. Das Verfahren 1200 kann durch eine Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. Schaltkreise, eine dedizierte Logik, eine programmierbare Logik, Mikrocode), Software (z. B. Anweisungen, die auf einer Verarbeitungsvorrichtung laufen, um eine Hardware-Simulation durchzuführen) oder eine Kombination daraus umfasst. In anderen Implementierungen kann das Rauschunterdrückungsmodul 1320 aus 13 einige oder alle Operationen durchführen. Komponenten der vorhergehenden Figuren können verwendet werden, um dabei zu helfen, das Verfahren 1200 zu illustrieren. Es sei angemerkt, dass das Verfahren 1200 in einigen Implementierungen die gleichen, unterschiedliche, eine kleinere oder größere Anzahl von Operationen, die in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, umfassen kann.
In Block 1202 bestimmt die Verarbeitungslogik, dass die Rauschquelle 112 eingeschaltet ist. Beispielsweise kann die Verarbeitungsvorrichtung 116 ein Signal senden, das die Anzeigevorrichtung anschaltet. In einem anderen Beispiel hat die Verarbeitungsvorrichtung 116 eine Meldung empfangen, dass die Anzeigevorrichtung eingeschaltet ist, kann die Anzeigevorrichtung aber nicht direkt steuern.
In Block 1204 kann die Verarbeitungslogik eine oder mehrere Erregungsspannungen, die mit der Elektrodenschicht 106 assoziiert sind, ausschalten. Beispielsweise können bei der Gegenkapazitätserfassung die Tx-Erregungsspannungen entfernt werden. In einem anderen Beispiel kann bei der Eigenkapazitätserfassung die Erregungsspannung ausgeschaltet werden, indem zum Beispiel die Vorrichtungsmasse der Verarbeitungsvorrichtung 116 mit der Systemmasse, die durch die Rauschquelle 112 verwendet wird, gekoppelt wird. In einer Ausführungsform werden die Erregungsspannungen ausgeschaltet, sodass eine Berührung Messungen des Rauschsignals 126 an sowohl dem Kanal 224A als auch dem Kanal 224B der Verarbeitungsvorrichtung 116 nicht stört.
In Block 1206 stellt die Verarbeitungslogik den Dämpfungskoeffizienten auf eine vorgegebene Zahl ein. Beispielsweise kann der Dämpfungskoeffizient des Dämpfungsglieds 230 auf 1 gesetzt werden, sodass das Dämpfungsglied 230 die zweite Rauschkomponente (12) 232B der Rauschquelle 112 puffert.
In Block 1208 misst die Verarbeitungslogik an dem Kanal 224A der Verarbeitungsvorrichtung 116 das dritte Signal, das die dritte Rauschkomponente (z. B. ähnlich der ersten Rauschkomponente 232A) umfasst. In einer Ausführungsform kann das Messen des dritten Signals dem Messen des ersten Signals (z. B. des Messsignals 234), wie oben beschrieben, ähnlich sein, mit der Ausnahme, dass das dritte Signal keine Berührungsdatenkomponente umfasst, da das Erregungssignal ausgeschaltet ist.
In Block 1208 misst die Verarbeitungslogik an dem Kanal 224B der Verarbeitungsvorrichtung 116 das vierte Signal, das die vierte Rauschkomponente (z. B. ähnlich der zweiten Rauschkomponente 232B) umfasst. In einer Ausführungsform kann das Messen des vierten Signals dem Messen des zweiten Signals (z. B. des Abschirmungssignals 236), wie oben beschrieben, ähnlich sein.
In einer Ausführungsform werden das dritte Signal und das vierte Signal gleichzeitig gemessen.
In Block 1210 schätzt die Verarbeitungslogik den Dämpfungskoeffizienten unter Verwendung des dritten Signals und des vierten Signals von dem Kanal 224A bzw. dem Kanal 224B. Beispielsweise stellt das dritte Signal die Rauschkomponente (z. B. die erste Rauschkomponente 232A) der Rauschquelle 112, die durch den Kanal 224A empfangen wird, dar. Das vierte Signal stellt die Rauschkomponente (z. B. die zweite Rauschkomponente 232B) der Rauschquelle 112, die durch den Kanal 224B empfangen wird, dar. Da das Erregungssignal ausgeschaltet ist, können die durch den Kanal 224A und den Kanal 224B empfangenen Signale für die Rauschquelle 112 repräsentativ sein, und zwar ohne Störung durch Signale, die für Berührungsdaten repräsentativ sind.
In einer Ausführungsform kann der Dämpfungskoeffizient unter Verwendung eines Verhältnisses von dem dritten Signal (z. B. der ersten Rauschkomponente 232A), das an dem Kanal 224A empfangen wird, zu dem vierten Signal (z. B. der zweiten Rauschkomponente 232B), das an dem Kanal 224B empfangen wird, geschätzt werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Dämpfungskoeffizient unter Verwendung eines Ansatzes eines Kleinste-Quadrate-Verfahrens unter Verwendung des dritten Signals und des vierten Signals geschätzt werden.
In einer Ausführungsform kann das Dämpfungsglied, wie etwa das Dämpfungsglied 230 oder das Dämpfungsglied 1030, unter Verwendung des geschätzten Dämpfungskoeffizienten eingestellt werden.
In einer Ausführungsform kann das Bestimmen des Dämpfungskoeffizienten einmalig, beispielsweise nach der Fertigung des Systems (z. B. der mobilen Vorrichtung), durchgeführt werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Bestimmen des Dämpfungskoeffizienten mehr als einmal durchgeführt werden, beispielsweise periodisch basierend auf der Zeit, der Anzahl von Ein/Aus-Zyklen des Systems oder anderen Kriterien. In einer Ausführungsform kann das Bestimmen des Dämpfungskoeffizienten dynamisch durchgeführt werden, beispielsweise wenn ein Benutzer das System verwendet.
In einer anderen Ausführungsform kann der Dämpfungskoeffizient basierend auf einem in dem System erfassten Temperaturwert bestimmt werden. In einer Ausführungsform bestimmt die Verarbeitungslogik, dass ein Temperaturwert einen Temperaturschwellenwert erfüllt. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass ein Temperaturwert einen Temperaturschwellenwert erfüllt, bestimmt die Verarbeitungslogik den Dämpfungskoeffizienten, der zum Erzeugen des geschätzten Rauschsignals verwendet wird. Beispielsweise kann die Verarbeitungsvorrichtung 116 einen Temperaturwert, der die Temperatur der Elektrodenschicht 106 oder der Abschirmungsschicht 108 anzeigt, empfangen oder erzeugen. Der Temperaturwert kann einen vordefinierten Schwellenwert überschreiten oder unter einen anderen vordefinierten Schwellenwert sinken und als Reaktion darauf führt die Verarbeitungsvorrichtung 116 das Verfahren 1200 aus, um einen neuen Dämpfungskoeffizienten zu bestimmen.
13 ist ein Blockdiagramm, das gemäß Aspekten der Offenbarung ein elektronisches System illustriert, das Berührungsdaten verarbeitet. 13 illustriert ein elektronisches System 1300, das eine Verarbeitungsvorrichtung 1310 (die der hierin beschriebenen Verarbeitungsvorrichtung 116 ähnlich sein kann) umfasst, die konfiguriert sein kann, um mit dem Rauschunterdrückungsmodul 1320 Kapazitäten von einer Erfassungsanordnung 1321 (z. B. einer kapazitiven Erfassungsanordnung) zu messen, wobei die Erfassungsanordnung 1321 eine Berührungserfassungsoberfläche 1316 bildet. In einer Ausführungsform kann eine Multiplexer-Schaltung verwendet werden, um eine Kapazitätserfassungsschaltung 1301 mit einer Erfassungsanordnung 1321 zu verbinden. Die Berührungserfassungsoberfläche 1316 (z. B. ein Berührungsbildschirm oder ein Berührungs-Pad) ist mit der Verarbeitungsvorrichtung 1310 gekoppelt, die mit einem Host 1350 gekoppelt ist. In einer Ausführungsform ist die Berührungserfassungsoberfläche 1316 eine zweidimensionale Erfassungsanordnung (z. B. die Erfassungsanordnung 1321), die die Verarbeitungsvorrichtung 1310 verwendet, um Berührungen auf der Berührungserfassungsoberfläche 1316 zu erkennen.
In einer Ausführungsform umfasst die Erfassungsanordnung 1321 Elektroden 1322(1)-1322(N) (wobei N eine positive ganze Zahl ist), die als eine zweidimensionale Matrix (auch als XY-Matrix bezeichnet) angeordnet sind. Die Erfassungsanordnung 1321 ist über einen oder mehrere analoge Busse 1315, die mehrere Signale transportieren, mit Pins 1313(1)-1313(N) der Verarbeitungsvorrichtung 1310 gekoppelt. In der Erfassungsanordnung 1321 sind die ersten drei Elektroden (d. h. die Elektroden 1322(1)-(3)) mit der Kapazitätserfassungsschaltung 1301 und mit Masse verbunden, sodass sie eine Eigenkapazitätskonfiguration illustrieren. Bei der letzten Elektrode (d. h. 1322(N)) sind beide Anschlüsse mit der Kapazitätserfassungsschaltung 1301 verbunden, sodass sie eine Gegenkapazitätskonfiguration illustriert. Es sei angemerkt, dass auch bei den anderen Elektroden 1322 beide Anschlüsse mit der Kapazitätserfassungsschaltung 1301 verbunden sein können. In einer alternativen Ausführungsform ohne analogen Bus kann jeder Pin stattdessen entweder mit einer Schaltung, die ein Übertrager- oder Übertragungs(TX)-Signal erzeugt, oder mit einer individuellen Empfangs(RX)-Sensorschaltung verbunden sein. Die Erfassungsanordnung 1321 kann eine mehrdimensionale kapazitive Erfassungsanordnung umfassen. Die mehrdimensionale Erfassungsanordnung umfasst mehrere Erfassungselemente, die als Zeilen und Spalten organisiert sind. In einer anderen Ausführungsform arbeitet die Erfassungsanordnung 1321 als eine APA-Gegenkapazitätserfassungsanordnung (APA = All Points Addressable, alle Punkte adressierbar). Die Erfassungsanordnung 1321 kann angeordnet sein, um ein flaches Oberflächenprofil aufzuweisen. Alternativ kann die Erfassungsanordnung 1321 Oberflächenprofile aufweisen, die nicht flach sind. Alternativ können andere Konfigurationen kapazitiver Erfassungsanordnungen verwendet werden. Beispielsweise kann die Erfassungsanordnung 1321 anstelle von vertikalen Spalten und horizontalen Zeilen eine sechseckige Ausgestaltung oder dergleichen aufweisen. In einer Ausführungsform kann die Erfassungsanordnung 1321 in einem Feld aus Indium-Zinnoxid (ITO) oder einem Berührungsbildschirmfeld eingeschlossen sein. In einer Ausführungsform ist die Erfassungsanordnung 1321 eine kapazitive Erfassungsanordnung. In einer anderen Ausführungsform ist die Erfassungsanordnung 1321 eine nichttransparente, kapazitive Erfassungsanordnung (z. B. PC-Berührungs-Pad). In einer Ausführungsform ist die Erfassungsanordnung so konfiguriert, dass die Verarbeitungsvorrichtung 1310 Berührungsdaten für eine Berührung, die nahe der kapazitiven Erfassungsanordnung erkannt wird, erzeugen kann, wobei die Berührungsdaten als eine Vielzahl von Zellen dargestellt werden.
In einer Ausführungsform kann die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 einen CDC oder andere Mittel umfassen, um eine Kapazität in einen Messwert umzuwandeln. Die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 kann auch einen Zähler oder einen Timer zum Messen des Oszillatorausgangs umfassen. Die Verarbeitungsvorrichtung 1310 kann ferner Softwarekomponenten umfassen, um den Zählwert (z. B. den Kapazitätswert) in eine Berührungserkennungsentscheidung oder eine relative Größe umzuwandeln. Es sei angemerkt, dass es verschiedene bekannte Verfahren zum Messen von Kapazität gibt, wie etwa Strom-versus Spannung-Phasenverschiebungsmessung, Widerstand-Kondensator-Ladezeitsteuerung, kapazitiver Brückenteiler, Ladungstransfer, sukzessive Annäherung, Sigma-Delta-Modulatoren, Ladungsakkumulationsschaltungen, Feldeffekt, Gegenkapazität, Frequenzverschiebung oder andere Kapazitätsmessalgorithmen. Es sei jedoch angemerkt, dass anstelle des Evaluierens der Rohzählungen relativ zu einem Schwellenwert die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 andere Messungen evaluieren kann, um die Benutzerinteraktion zu bestimmen. Beispielsweise evaluiert in der Kapazitätserfassungsschaltung 1301, die einen Sigma-Delta-Modulator aufweist, die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 das Verhältnis der Pulsbreiten des Ausgangs (d. h. Dichtedomäne), anstatt zu evaluieren, ob sich die Rohzählungen über oder unter einem gewissen Schwellenwert befinden.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 einen TX-Signalgenerator, um ein an die TX-Elektrode anzulegendes TX-Signal (z. B. ein Stimulussignal) zu generieren, und einen Empfänger (auch als „Erfassungskanal“ oder „Empfangs(Rx)-Kanal“ oder „Kanal“ bezeichnet), wie etwa einen Puffer oder einen Integrator, um ein RX-Signal an der RX-Elektrode zu messen. In einigen Ausführungsformen kann jeder Rx-Kanal mit einem physischen Pin der Verarbeitungsvorrichtung 1310 (oder der Kapazitätserfassungsschaltung 1301) gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen kann jeder Rx-Kanal Hardware, wie etwa einen Puffer oder einen Integrator, umfassen. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 einen Analog-Digital-Wandler (ADC), der mit einem Ausgang des Empfängers gekoppelt ist, um das gemessene RX-Signal in einen digitalen Wert umzuwandeln. Der digitale Wert kann durch die Verarbeitungsvorrichtung 1310, den Host 1350 oder beide weiterverarbeitet werden.
Die Verarbeitungsvorrichtung 1310 ist konfiguriert, um eine oder mehrere Berührungen auf einer Berührungserfassungsvorrichtung, wie etwa der Erfassungsanordnung 1321, zu erkennen. Die Verarbeitungsvorrichtung kann leitfähige Objekte, wie etwa Berührungsobjekte (Finger oder passive Stifte, einen aktiven Stift oder eine Kombination daraus), erkennen. Die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 kann ein Berührungsdatenelement auf der Erfassungsanordnung 1321 messen. Die Berührungsdaten können als mehrere Zellen dargestellt werden, wobei jede Zelle einen Schnittpunkt von Erfassungselementen (z. B. Elektroden) der Erfassungsanordnung 1321 darstellt. Die kapazitiven Erfassungselemente sind Elektroden aus leitfähigem Material, wie etwa Kupfer, Silber, Indium-Zinnoxid (ITO), Metallgewebe, Kohlenstoffnanoröhren oder dergleichen. Die Erfassungselemente können auch Teil eines ITO-Felds sein. Die kapazitiven Erfassungselemente können verwendet werden, um es der Kapazitätserfassungsschaltung 1301 zu ermöglichen, Eigenkapazität, Gegenkapazität oder eine beliebige Kombination daraus zu messen. In einer anderen Ausführungsform können die durch die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 gemessenen Berührungsdaten durch die Verarbeitungsvorrichtung 1310 verarbeitet werden, um ein kapazitives 2D-Bild der Erfassungsanordnung 1321 (z. B. einer kapazitiven Erfassungsanordnung) zu erzeugen. In einer Ausführungsform bestimmt, wenn die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 die Gegenkapazität der Berührungserfassungsvorrichtung (z. B. einer kapazitiven Erfassungsanordnung) misst, die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 ein kapazitives 2D-Bild des Berührungserfassungsobjekts auf der Berührungsoberfläche und verarbeitet die Daten im Hinblick auf Spitzen und Positionsinformationen. In einer anderen Ausführungsform ist die Verarbeitungsvorrichtung 1310 ein Mikrocontroller, der einen Kapazitätsberührungssignaldatensatz erhält, etwa von einer Erfassungsanordnung, und eine Fingererkennungs-Firmware, die auf dem Mikrocontroller ausgeführt wird, identifiziert Datensatzbereiche, die Berührungen anzeigen, erkennt und verarbeitet Spitzen, berechnet die Koordinaten oder eine beliebige Kombination daraus. Die Firmware kann eine genaue Koordinate für die resultierenden Spitzen berechnen. In einer Ausführungsform kann die Firmware die genauen Koordinaten für die resultierenden Spitzen unter Verwendung eines Mittelpunktalgorithmus berechnen, welcher einen Mittelpunkt der Berührung berechnet, wobei der Mittelpunkt ein Massenschwerpunkt der Berührung ist. Der Mittelpunkt kann eine X/Y-Koordinate der Berührung sein. Alternativ können andere Koordinateninterpolationsalgorithmen verwendet werden, um die Koordinaten der resultierenden Spitzen zu bestimmen. Der Mikrocontroller kann die genauen Koordinaten sowie andere Informationen an einen Host-Prozessor melden.
In einer Ausführungsform umfasst die Verarbeitungsvorrichtung 1310 ferner eine Verarbeitungslogik 1302. Einige oder alle der Operationen der Verarbeitungslogik 1302 können in Firmware, Hardware oder Software oder einer Kombination daraus implementiert sein. Die Verarbeitungslogik 1302 kann Signale von der Kapazitätserfassungsschaltung 1301 empfangen und den Zustand der Erfassungsanordnung 1321, etwa ob ein Objekt (z. B. ein Finger) auf oder in der Nähe der Erfassungsanordnung 1321 erkannt wird, bestimmen (z. B. das Vorhandensein des Objekt bestimmen), feststellen, wo sich das Objekt auf der Erfassungsanordnung befindet (z. B. den Ort des Objekts bestimmen), die Bewegung des Objekts oder andere Informationen, die ein an dem Berührungssensor erkanntes Objekt betreffen, verfolgen. In einer anderen Ausführungsform kann die Verarbeitungslogik 1302 die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 umfassen.
Die Verarbeitungslogik 1302 kann in einem Controller eines kapazitiven Berührungsbildschirms implementiert sein. In einer Ausführungsform gehört der Controller des kapazitiven Berührungsbildschirms zu den kapazitiven TrueTouch®-Controllern und den CapSense®-Technologie-Controllern (Berührungsbildschirme, Tasten, Schieber, Näherung usw.), wie etwa der CY8C[2|3|4|5|6]xxxx-Familie und der CY8CMBRxx-Familie von CapSense-Controllern, die von Cypress Semiconductor Corporation, San Jose, Kalifornien, entwickelt wurden. Die CapSense®-Technologie kann in der PSoC®(Programmable System On a Chip)-Verarbeitungsvorrichtung, die von Cypress Semiconductor Corporation, San Jose, Kalifornien entwickelt wurde, wie etwa in den Vorrichtungen PSoC® 1, 3, 4, 5, 6, als eine periphere Funktion geliefert werden. Die Erfassungstechnologie der CapSense®-Controller kann Berührungsorte von mehreren Fingern und einem Stift auf den Berührungsbildschirmen feststellen, unterstützt Betriebssysteme und ist für Niedrigenergie-Multi-Berührungsgesten- und All-Point-Berührungsbildschirm-Funktionalität optimiert. Alternativ können die Berührungspositionsberechnungsmerkmale in anderen Berührungsbildschirm-Controllern oder anderen Berührungs-Controllern von Berührungserfassungsvorrichtungen implementiert sein. In einer Ausführungsform können die Berührungspositionsberechnungsmerkmale mit anderen Berührungsfilteralgorithmen implementiert werden, wie es von einem durchschnittlichen Fachmann, der den Vorteil dieser Offenbarung genießt, anerkannt würde.
In einer anderen Ausführungsform kann die Verarbeitungsvorrichtung 1310, anstatt die Operationen der Verarbeitungslogik 1302 in der Verarbeitungsvorrichtung 1310 durchzuführen, die rohen Daten oder die teilweise verarbeiteten Daten an den Host 1350 senden. Der Host 1350 kann, wie in 13 illustriert, eine Entscheidungslogik 1351 umfassen, die einige oder alle der Operationen der Verarbeitungslogik 1302 durchführt. Das Rauschunterdrückungsmodul 1320 kann teilweise oder vollständig durch die Entscheidungslogik 1351 implementiert sein. Das Rauschunterdrückungsmodul 1320 kann ein Modul innerhalb der Entscheidungslogik 1351 sein. Alternativ kann das Rauschunterdrückungsmodul 1320 ein Algorithmus in der Entscheidungslogik 1351 sein. Der Host 1350 kann rohe Kapazitätsdaten von der Verarbeitungsvorrichtung 1310 erhalten und bestimmen, ob eine Berührung an der Erfassungsanordnung 1321 aufgetreten ist oder nicht. Operationen der Entscheidungslogik 1351 können in Firmware, Hardware, Software oder einer Kombination daraus implementiert sein. Der Host 1350 kann eine High-Level-Anwendungsprogrammierschnittstelle (API, Application Programmable Interface) in Anwendungen 1352 umfassen, die Routinen an den empfangenen Daten durchführen, wie etwa das Kompensieren von Empfindlichkeitsdifferenzen, andere Kompensationsalgorithmen, Basislinien-Update-Routinen, Start- und/oder Initialisierungsroutinen, Interpolationsoperationen oder Skalierungsoperationen. Die mit Bezug auf die Verarbeitungslogik 1302 beschriebenen Operationen können in der Entscheidungslogik 1351, den Anwendungen 1352 oder in anderer Hardware, Software und/oder Firmware, die sich außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung 1310 befindet, implementiert sein. In einigen anderen Ausführungsformen ist die Verarbeitungsvorrichtung 1310 der Host 1350.
In einer anderen Ausführungsform kann die Verarbeitungsvorrichtung 1310 auch einen Block 1303 mit nicht erfassenden Aktionen umfassen. Der Block 1303 mit nicht erfassenden Aktionen kann verwendet werden, um Daten zu verarbeiten und/oder von dem Host 1350 zu empfangen bzw. an diesen zu übertragen. Beispielsweise können zusätzliche Komponenten implementiert sein, um neben der Erfassungsanordnung 1321 mit der Verarbeitungsvorrichtung 1310 zu arbeiten (z. B. Tastatur, Tasten-Pad, Maus, Trackball, LEDs, Anzeigen oder andere periphere Vorrichtungen).
Wie illustriert, kann die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 in der Verarbeitungsvorrichtung 1310 integriert sein. Die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 kann einen analogen E/A zum Koppeln mit einer externen Komponente, wie etwa einem Berührungssensor-Pad (nicht gezeigt), der Erfassungsanordnung 1321, einem Berührungssensorschieber (nicht gezeigt), Berührungssensortasten (nicht gezeigt) und/oder anderen Vorrichtungen, umfassen. Die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 kann konfigurierbar sein, um Kapazität unter Verwendung von Gegenkapazitätserfassungstechniken, Eigenkapazitätserfassungstechniken, Ladungskopplungstechniken, Kombinationen daraus oder dergleichen zu messen. In einer Ausführungsform arbeitet die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 unter Verwendung einer Ladungsakkumulationsschaltung, einer Kapazitätsmodulationsschaltung oder anderer Kapazitätserfassungsverfahren, die Fachleuten bekannt sind. In einer Ausführungsform ist die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 einer von den Cypress-Controllern. Alternativ können andere Kapazitätserfassungsschaltungen verwendet werden. Die Gegenkapazitätserfassungsanordnungen oder Berührungsbildschirme, wie sie hierin beschrieben sind, können eine transparente, leitfähige Erfassungsanordnung umfassen, die auf, in oder unter entweder einer visuellen Anzeige selbst (z. B. einem LCD-Monitor) oder einem transparenten Substrat vor der Anzeige angeordnet ist. In einer Ausführungsform sind die TX- und RX-Elektroden in Zeilen bzw. Spalten konfiguriert. Es sei angemerkt, dass die Zeilen und Spalten von Elektroden durch die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 in einer beliebigen ausgewählten Kombination als TX- oder RX-Elektroden konfiguriert sein können. In einer Ausführungsform sind die TX- und RX-Elektroden der Erfassungsanordnung 1321 konfigurierbar, um in einem ersten Modus als TX- und RX-Elektroden einer Gegenkapazitätserfassungsanordnung zum Erkennen von Berührungsobjekten zu arbeiten und um in einem zweiten Modus als Elektroden eines Empfängers gekoppelter Ladung zum Erkennen eines Stifts auf denselben Elektroden der Erfassungsanordnung zu arbeiten. Der Stift, der bei Aktivierung ein Stift-TX-Signal erzeugt, wird verwendet, um Ladung mit der kapazitiven Erfassungsanordnung zu koppeln, anstatt eine Gegenkapazität an einem Schnittpunkt einer RX-Elektrode und einer TX-Elektrode (umfassend ein oder mehrere Erfassungselemente) zu messen, wie es bei der Gegenkapazitätserfassung erfolgt. Ein Schnittpunkt zwischen zwei Erfassungselementen kann als ein Ort verstanden werden, an dem eine Erfassungselektrode eine andere kreuzt oder überlappt, wobei die galvanische Trennung zwischen ihnen aufrechterhalten wird. Die mit dem Schnittpunkt zwischen einer TX-Elektrode und einer RX-Elektrode assoziierte Kapazität kann erfasst werden, indem jede verfügbare Kombination von TX-Elektrode und RX-Elektrode gewählt wird. Wenn sich ein Berührungsobjekt (d. h. ein leitfähiges Objekt), wie etwa ein Finger oder ein Stift, der Erfassungsanordnung 1321 nähert, verursacht das Berührungsobjekt zwischen einigen der TX-/RX-Elektroden eine Verringerung der Gegenkapazität. In einer anderen Ausführungsform erhöht das Vorhandensein eines Fingers die Kopplungskapazität der Elektroden. Somit kann der Ort des Fingers auf der Erfassungsanordnung 1321 bestimmt werden, indem die RX-Elektrode identifiziert wird, die eine verringerte Kopplungskapazität zwischen der RX-Elektrode und der TX-Elektrode, an die das TX-Signal zu dem Zeitpunkt, als die verringerte Kapazität an der RX-Elektrode gemessen wurde, angelegt wurde, aufweist. Deshalb können die Orte von einer oder mehreren Eingaben bestimmt werden, indem die mit dem Schnittpunkt von Elektroden assoziierten Kapazitäten sequentiell bestimmt werden. Es sei angemerkt, dass der Prozess die Erfassungselemente (Schnittpunkte von RX- und TX-Elektroden) kalibrieren kann, indem Basislinien für die Erfassungselemente bestimmt werden. Es sei auch angemerkt, dass Interpolation verwendet werden kann, um eine Fingerposition mit besseren Auflösungen als dem Zeilen-/Spaltenabstand zu erkennen, wie es von einem durchschnittlichen Fachmann anerkannt würde. Zusätzlich können verschiedene Arten von Koordinateninterpolationsalgorithmen verwendet werden, um die Mitte der Berührung zu erkennen, wie es von einem durchschnittlichen Fachmann anerkannt würde.
Es sei ebenfalls angemerkt, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen nicht darauf beschränkt sind, dass sie eine Konfiguration einer Verarbeitungsvorrichtung, die mit einem Host gekoppelt ist, aufweisen, sondern dass sie ein System umfassen können, welches die Kapazität an der Erfassungsvorrichtung misst und die Rohdaten an einen Hostcomputer sendet, wo sie durch eine Anwendung analysiert werden. In einer anderen Ausführungsform erfolgt die Verarbeitung, die durch die Verarbeitungsvorrichtung 1310 erfolgt, in dem Host.
Die Verarbeitungsvorrichtung 1310 kann sich auf einem gemeinsamen Trägersubstrat befinden, wie etwa beispielsweise einem Die-Substrat mit integrierter Schaltung (IC, Integrated Circuit) oder einem Multi-Chip-Modulsubstrat. Alternativ können die Komponenten der Verarbeitungsvorrichtung 1310 eine oder mehrere separate integrierte Schaltungen und/oder diskrete Komponenten sein. In einer Ausführungsform kann die Verarbeitungsvorrichtung 1310 die PSoC®(Programmable System On a Chip)-Verarbeitungsvorrichtung, die von Cypress Semiconductor Corporation, San Jose, Kalifornien entwickelt wurde, sein. Eine Ausführungsform der PSoC®-Verarbeitungsvorrichtung ist unten mit Bezug auf 14 illustriert und beschrieben. Alternativ kann die Verarbeitungsvorrichtung 1310 eine oder mehrere andere Verarbeitungsvorrichtungen sein, die durchschnittlichen Fachleuten bekannt sind, wie etwa ein Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit, ein Controller, Spezialprozessor, digitaler Signalprozessor (DSP), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine im Feld programmierbare Gatteranordnung (FPGA) oder eine andere programmierbare Vorrichtung. In einer alternativen Ausführungsform kann die Verarbeitungsvorrichtung 1310 beispielsweise ein Netzwerkprozessor sein, der mehrere Prozessoren, die eine Kerneinheit und mehrere Mikro-Engines umfassen, aufweist. Zusätzlich kann die Verarbeitungsvorrichtung 1310 eine beliebige Kombination aus Universalverarbeitungsvorrichtung(en) und Spezialverarbeitungsvorrichtung(en) umfassen.
Die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 kann in der IC der Verarbeitungsvorrichtung 1310 oder alternativ in einer separaten IC integriert sein. Alternativ können Beschreibungen der Kapazitätserfassungsschaltung 1301 generiert und zur Einbeziehung in andere integrierte Schaltungen kompiliert werden. Beispielsweise kann unter Verwendung einer Hardwarebeschreibungssprache, wie etwa VHDL oder Verilog, ein Verhaltensebenencode generiert werden, der die Kapazitätserfassungsschaltung 1301 oder Anteile davon beschreibt, und auf einem durch eine Maschine zugänglichen Medium (z. B. CD-ROM, Festplatte, Diskette usw.) gespeichert werden. Ferner kann der Verhaltensebenencode in Registertransferebenencode („RTL“-Code), eine Netzliste oder sogar ein Schaltungslayout kompiliert und auf einem durch eine Maschine zugänglichen Medium gespeichert werden. Der Verhaltensebenencode, der RTL-Code, die Netzliste und das Schaltungslayout können verschiedene Abstraktionsebenen zur Beschreibung der Kapazitätserfassungsschaltung 1301 darstellen.
Es sei angemerkt, dass die Komponenten des elektronischen Systems 1300 alle oben beschriebenen Komponenten umfassen können. Alternativ kann das elektronische System 1300 einige der oben beschriebenen Komponenten umfassen.
In einer Ausführungsform wird das elektronische System 1300 in einem Tablet-Computer verwendet. Alternativ kann die elektronische Vorrichtung in anderen Anwendungen verwendet werden, wie etwa unter anderem einem Notebook-Computer, einem Mobiltelefon, einem Personal Data Assistant („PDA“), einer Tastatur, einem Fernseher, einer Fernsteuerung, einem Monitor, einer handgehaltenen Multimediavorrichtung, einem handgehaltenen (Audio- und/oder Video-)Player, einer handgehaltenen Spielvorrichtung, einer Signatureingabevorrichtung für Point-of-Sale-Transaktionen, einem eBook-Reader, einem globalen Positionsbestimmungssystem („GPS“) oder einem Steuerfeld. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen sind nicht auf Berührungsbildschirme oder Berührungssensor-Pads für Notebook-Implementierungen begrenzt, vielmehr können sie in anderen kapazitiven Erfassungsimplementierungen verwendet werden, beispielsweise kann die Erfassungsvorrichtung ein Berührungssensorschieber (nicht gezeigt) oder Berührungssensortasten (z. B. Kapazitätserfassungstasten) sein. In einer Ausführungsform umfassen diese Erfassungsvorrichtungen einen oder mehrere kapazitive Sensoren oder andere Arten von Kapazitätserfassungsschaltkreisen. Die hierin beschriebenen Operationen sind nicht auf Notebook-Zeigeroperationen begrenzt, vielmehr können sie andere Operationen wie etwa Beleuchtungssteuerung (Dimmer), Lautstärkesteuerung, Steuerung grafischer Equalizer, Geschwindigkeitssteuerung oder andere Steuerungsoperationen, bei denen graduelle oder diskrete Anpassungen erforderlich sind, umfassen. Es sei ebenfalls angemerkt, dass diese Ausführungsformen kapazitiver Erfassungsimplementierungen in Verbindung mit nichtkapazitiven Erfassungselementen verwendet werden können, umfassend, jedoch nicht begrenzt auf, Auswahltasten, Schieber (z. B. Anzeigenhelligkeit und -kontrast), Scroll-Räder, Multimedia-Steuerung (z. B. Lautstärke, Spurvorschub usw.), Handschrifterkennung und Betätigung eines Nummernblocks.
Das elektronische System 1300 umfasst eine kapazitive Taste 1323. Die kapazitive Taste 1323 ist mit der Verarbeitungsvorrichtung 1310 verbunden. In einer Ausführungsform kann die kapazitive Taste 1323 eine einzelne Elektrode sein. In einer anderen Ausführungsform kann die kapazitive Taste 1323 ein Paar Elektroden sein. In einer Ausführungsform ist die kapazitive Taste 1323 auf einem Substrat angeordnet. In einer Ausführungsform kann die kapazitive Taste 1323 Teil der Erfassungsanordnung 1321 sein. In einer anderen Ausführungsform kann die kapazitive Taste von der Erfassungsanordnung 1321 getrennt sein. In einer Ausführungsform kann die kapazitive Taste 1323 im Eigenkapazitätsabtastmodus verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform kann die kapazitive Taste 1323 im Gegenkapazitätsabtastmodus verwendet werden. In einer Ausführungsform kann die kapazitive Taste 1323 sowohl im Eigenkapazitätsabtastmodus als auch im Gegenkapazitätsabtastmodus verwendet werden. Alternativ wird die kapazitive Taste 1323 in einem mehrstufigen Kapazitätsmessprozess, wie hierin beschrieben, verwendet. Die kapazitive Taste 1323 kann eine oder mehrere individuelle Tasten sein.
14 illustriert eine Ausführungsform einer Kernarchitektur 1400 der PSoC®-Verarbeitungsvorrichtung, wie etwa die, die in der von Cypress Semiconductor Corporation (San Jose, Kalifornien) angebotenen PSoC3®-Produktfamilie verwendet wird. In einer Ausführungsform umfasst die Kernarchitektur 1400 einen Mikrocontroller 1402. Der Mikrocontroller 1402 umfasst einen CPU-Kern 1404 (CPU = Central Processing Unit, zentrale Verarbeitungseinheit), einen Flash-Programmspeicher 1406, eine Debug-on-Chip(DOC)-Einheit 1408, einen Prefetch-Puffer 1410, einen privaten SRAM (Static Random Access Memory, statischer Direktzugriffsspeicher) 1412 und Spezialfunktionsregister 1414. In einer Ausführungsform sind die DOC-Einheit 1408, der Prefetch-Puffer 1410, der private SRAM 1412 und die Spezialfunktionsregister 1414 mit dem CPU-Kern 1404 gekoppelt, während der Flash-Programmspeicher 1406 mit dem Prefetch-Puffer 1410 gekoppelt ist.
Die Kernarchitektur 1400 kann auch einen CHub (C = Core, Kern) 1416 umfassen, der eine Brücke 1418 und einen DMA-Controller (DMA = Direct Memory Access, direkter Speicherzugriff) 1420 umfasst und über einen Bus 1422 mit dem Mikrocontroller 1402 gekoppelt ist. Der CHub 1416 kann die Primärdaten und -steuerschnittstelle zwischen dem Mikrocontroller 1402 mit seiner Peripherie (z. B. Peripherie) und seinem Speicher und einem programmierbaren Kern 1424 bereitstellen. Der DMA-Controller 1420 kann programmiert sein, um Daten zwischen Systemelementen zu transferieren, ohne dabei den CPU-Kern 1404 zu belasten. In verschiedenen Ausführungsformen kann jede dieser Unterkomponenten des Mikrocontrollers 1402 und des CHub 1416 je nach Wahl oder Art des CPU-Kerns 1404 unterschiedlich sein. Der CHub 1416 kann auch mit einem gemeinsam benutzten SRAM 1426 und einem SPC (System Performance Controller, Systemleistungs-Controller)1428 gekoppelt sein. Der private SRAM 1412 ist unabhängig von dem gemeinsam benutzten SRAM 1426, auf welchen der Mikrocontroller 1402 über die Brücke 1418 zugreift. Der CPU-Kern 1404 greift auf den privaten SRAM 1412 zu, ohne dabei über die Brücke 1418 zu gehen, wodurch ermöglicht wird, dass Zugriffe eines lokalen Registers und RAMs simultan mit dem Zugriff des DMA auf den gemeinsam benutzten SRAM 1426 auftreten. Obwohl hier als SRAM markiert, können diese Speichermodule in verschiedenen anderen Ausführungsformen eine beliebige Art einer breiten Palette an (flüchtigen oder nichtflüchtigen) Speicher- oder Datenspeicherungsmodulen sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der programmierbare Kern 1424 verschiedene Kombinationen von Unterkomponenten (nicht gezeigt) umfassen, umfassend, jedoch nicht begrenzt auf, eine digitale Logikanordnung, digitale Peripherie, analoge Verarbeitungskanäle, analoge Peripherie für globales Routing, einen oder mehrere DMA-Controller, SRAM und andere geeignete Datenspeicherungsarten, E/A-Ports und andere geeignete Arten von Unterkomponenten. In einer Ausführungsform umfasst der programmierbare Kern 1424 einen GPIO- und EMIF-Block 1430 (GPIO = General Purpose Input/Output, Universaleingabe/-ausgabe, EMIF = Extended Memory Interface, erweiterte Speicherschnittstelle), um einen Mechanismus bereitzustellen, um den externen Off-Chip-Zugriff des Mikrocontrollers 1402 zu erweitern, einen programmierbaren digitalen Block 1432, einen programmierbaren analogen Block 1434 und einen Spezialfunktionsblock 1436, die jeweils konfiguriert sind, um eine oder mehrere der Unterkomponentenfunktionen zu implementieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Spezialfunktionsblock 1436 dedizierte (nichtprogrammierbare) Funktionsblöcke umfassen und/oder eine oder mehrere Schnittstellen zu dedizierten Funktionsblöcken, wie etwa USB, einen Quarzoszillatortreiber, JTAG oder dergleichen, umfassen.
Der programmierbare digitale Block 1432 kann eine digitale Logikanordnung umfassen, die eine Anordnung digitaler Logikblöcke und assoziiertes Routing umfasst. In einer Ausführungsform beinhaltet die Digitalblockarchitektur UDBs (Universelle Digitale Blöcke). Beispielsweise kann jeder UDB eine ALU zusammen mit CPLD-Funktionalität umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen können ein oder mehrere UDBs des programmierbaren digitalen Blocks 1432 konfiguriert sein, um verschiedene digitale Funktionen durchzuführen, umfassend, jedoch nicht begrenzt auf, eine oder mehrere der folgenden Funktionen: ein einfacher I2C-Slave; ein I2C-Master; ein SPI-Master oder -Slave; ein Mehrfachdraht- (z. B. 3fachdraht-)SPI-Master oder Slave (z. B. auf einem einzelnen Pin gemultiplexte MISO/MOSI); Timer und Zähler (z. B. ein Paar von 8-Bit-Timern oder -Zählern, ein 16-Bit-Timer oder -Zähler, ein 8-Bit-Capture-Timer oder dergleichen); PWMs (z. B. ein Paar von 8-Bit-PWMs, ein 16-Bit-PWM, ein 8-Bit-Totzone-PWM oder dergleichen), einen pegelsensitiven E/A-Unterbrechungsgenerator; einen Inkrementaldrehgeber, einen UART (z. B. halbduplexfähig); Verzögerungsleitungen; und jede andere geeignete Art von digitalen Funktionen oder Kombinationen von digitalen Funktionen, die in einer Vielzahl von UDBs implementiert sein können.
In anderen Ausführungsformen können zusätzliche Funktionen unter Verwendung einer Gruppe von zwei oder mehreren UDBs implementiert sein. Lediglich zum Zweck der Illustration und nicht als Begrenzung können die folgenden Funktionen unter Verwendung mehrerer UDBs implementiert sein: ein I2C-Slave, der Hardwareadressenerkennung unterstützt und die Fähigkeit besitzt, eine komplette Transaktion ohne Eingreifen des CPU-Kerns (z. B. des CPU-Kerns 1404) zu unterstützen und dabei zu helfen zu vermeiden, dass sich der Zwangstakt auf ein beliebiges Bit in dem Datenstrom ausdehnt; ein I2C-Multi-Master, der eine Slave-Option in einem einzelnen Block umfassen kann; eine PRS oder CRC mit frei wählbarer Länge (bis zu 32 Bits); SDIO; SGPIO; ein digitaler Korrelator (der z. B. bis zu 32 Bits mit 4x Over-Sampling aufweist und einen konfigurierbaren Schwellenwert unterstützt); eine LIN-Bus-Schnittstelle; ein Sigma-Delta-Modulator (z. B. für einen Audio-DAC der Klasse D, der ein differentielles Ausgangspaar aufweist); eine 12S (Stereo); eine LCD-Ansteuerung (z. B. können UDBs verwendet werden, um eine Timing-Steuerung der LCD-Ansteuerungsblöcke zu implementieren und Display-RAM-Adressierung bereitzustellen); ein vollduplexfähiger UART (z. B. 7-, 8- oder 9-Bit mit 1 oder 2 Stopp-Bits und Parität sowie RTS/CTS-Unterstützung), IRDA (Übertragen oder Empfangen); ein Capture-Timer (z. B. 16-Bit oder dergleichen); Totzone-PWM (z. B. 16-Bit oder dergleichen); ein SM-Bus (umfassend das Formatieren von SM-Buspaketen mit CRC in der Software); ein bürstenloser Motorantrieb (z. B. um eine 6/12-Schrittkommutation zu unterstützen); eine automatische Baudratenerkennung und -erzeugung (z. B. automatische Bestimmung der Baudrate für Standardraten von 1200 bis 115200 Baud und nach der Erkennung Erzeugen des erforderlichen Takts, um die Baudrate zu erzeugen); und jede andere geeignete Art von digitalen Funktionen oder Kombinationen von digitalen Funktionen, die in einer Vielzahl von UDBs implementiert sein können.
Der programmierbare analoge Block 1434 kann analoge Ressourcen umfassen, die Folgendes umfassen, jedoch nicht darauf begrenzt sind: Komparatoren, Mischer, PGAs (Programmable Gain Amplifiers, programmierbare Verstärker mit Verstärkungsfaktor), TIAs (Trans-Impedance Amplifiers, Transimpedanzverstärker), ADCs (Analog-to-Digital Converters, Analog-Digital-Wandler), DACs (Digital-to-Analog Converters, Digital-Analog-Wandler), Spannungsreferenzen, Stromquellen, Abtast- und Halteschaltungen und jede andere geeignete Art von analogen Ressourcen. Der programmierbare analoge Block 1434 kann verschiedene analoge Funktionen unterstützen, die Folgendes umfassen, jedoch nicht darauf begrenzt sind: analoges Routing, E/A-Unterstützung für LCD-Ansteuerung, Kapazitätserfassung, Spannungsmessung, Motorsteuerung, Strom-in-Spannung-Umwandlung, Spannung-in-Frequenz-Umwandlung, differentielle Verstärkung, Lichtmessung, induktive Positionsüberwachung, Filtern, Schwingspulenansteuerung, Lesen von Magnetkarten, akustische Dopplermessung, Echoortung, Modemübertragungs- und -empfangscodierung oder jede andere geeignete Art einer analogen Funktion.
In einer Ausführungsform kann der programmierbare Kern 1424 das Rauschunterdrückungsmodul 1320 umfassen, um einen oder mehrere Aspekte der Offenbarung durchzuführen. Einige oder alle der Komponenten oder Operationen des Rauschunterdrückungsmoduls 1320 können durch eine oder mehrere der Unterkomponenten des programmierbaren Kerns 1424 durchgeführt werden. Es sei angemerkt, dass andere Komponenten der Kernarchitektur 1400 einige oder alle Operationen des Rauschunterdrückungsmoduls 1320 durchführen oder einige oder alle der durch das Rauschunterdrückungsmoduls 1320 verwendeten Komponenten umfassen können.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können in verschiedenen Ausgestaltungen von Gegenkapazitätserfassungssystemen, in Eigenkapazitätserfassungssystemen oder Kombinationen aus beiden verwendet werden. In einer Ausführungsform erkennt das Kapazitätserfassungssystem mehrere Erfassungselemente, die in der Anordnung aktiviert sind, und kann ein Signalmuster an den benachbarten Erfassungselementen analysieren, um Rauschen von einem tatsächlichen Signal zu separieren. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen sind nicht an eine bestimmte kapazitive Erfassungslösung gebunden und können ebenso mit anderen Erfassungslösungen verwendet werden, die optische Erfassungslösungen umfassen, wie es von einem durchschnittlichen Fachmann, der den Vorteil dieser Offenbarung genießt, anerkannt würde.
In der oben stehenden Beschreibung werden zahlreiche Details dargelegt. Es wird jedoch für einen durchschnittlichen Fachmann, der den Vorteil dieser Offenbarung genießt, offensichtlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In einigen Fällen werden gut bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform und nicht im Detail gezeigt, um ein Verschleiern der Beschreibung zu vermeiden.
Einige Abschnitte der detaillierten Beschreibung werden in Form von Algorithmen und symbolischen Darstellungen von Operationen an Datenbits innerhalb eines Computerspeichers präsentiert. Diese algorithmischen Beschreibungen und Darstellungen sind die Mittel, die von Fachleuten auf dem Gebiet der Datenverarbeitung verwendet werden, um die Substanz ihrer Arbeit anderen Fachleuten am effektivsten zu vermitteln. Ein Algorithmus wird hierin und allgemein als eine in sich widerspruchsfreie Folge von Schritten gesehen, die zu einem gewünschten Ergebnis führt. Bei den Schritten handelt es sich um solche, die physikalische Manipulationen physikalischer Größen erfordern. Üblicherweise, jedoch nicht notwendigerweise, haben diese Größen die Form elektrischer oder magnetischer Signale, die gespeichert, transferiert, kombiniert, verglichen und anderweitig manipuliert werden können. Es hat sich zuweilen als praktisch erwiesen, hauptsächlich aus Gründen der allgemeinen Verwendung, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Ausdrücke, Zahlen oder dergleichen zu bezeichnen.
Es sollte jedoch bedacht werden, dass all diese und ähnliche Begriffe den eigentlichen physikalischen Größen zuzuordnen sind und lediglich praktische Etiketten sind, mit denen diesen Größen versehen wurden. Sofern nicht ausdrücklich anderweitig spezifiziert, wie aus der oben stehenden Erörterung zu entnehmen, ist es selbstverständlich, dass in der gesamten Beschreibung Erörterungen, die Begriffe wie etwa „messen“, „erzeugen“, „subtrahieren“, „puffern“, „integrieren“, „multiplizieren“, „bestimmen“, „verursachen“, „einstellen“, „schätzen“ oder dergleichen verwenden, die Aktionen und Prozesse eines Rechensystems oder einer ähnlichen elektronischen Rechenvorrichtung bezeichnen, welche(s) Daten, die in den Rechensystemregistern und -speichern als physikalische (z. B. elektronische) Größen dargestellt sind, manipuliert und in andere Daten transformiert, die auf ähnliche Weise als physikalische Größen innerhalb der Rechensystemspeicher oder -register oder sonstiger derartiger Vorrichtungen zur Speicherung, Übertragung oder Anzeige von Informationen dargestellt werden.
Die Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ werden hierin verwendet, um als ein Beispiel, Fall oder eine Illustration dienend zu bedeuten. Hierin als „Beispiel“ oder „beispielhaft“ beschriebene Aspekte oder Ausgestaltungen sind nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Ausgestaltungen aufzufassen. Vielmehr ist die Verwendung der Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ dazu gedacht, Konzepte auf konkrete Weise zu präsentieren. So wie er in dieser Patentanmeldung benutzt wird, soll der Begriff „oder“ ein inklusives „oder“ anstatt eines exklusiven „oder“ bedeuten. Das heißt, dass, sofern nicht anderweitig spezifiziert oder aus dem Zusammenhang klar ersichtlich, „X umfasst A oder B“ irgendeine der natürlichen inklusiven Permutationen bedeuten soll. Das heißt, dass, wenn X A umfasst, X B umfasst oder X sowohl A als auch B umfasst, dann in allen vorgenannten Fällen „X umfasst A oder B“ erfüllt ist. Zusätzlich sollten die Artikel wie „ein“ und „eine“, wie sie in dieser Anmeldung und den angehängten Ansprüchen verwendet werden, allgemein als „ein(e) oder mehrere“ bedeutend aufgefasst werden, sofern nicht anderweitig spezifiziert oder aus dem Zusammenhang klar ersichtlich auf eine Singularform hingeleitet wird. Darüber hinaus soll die durchgängige Verwendung des Begriffs „eine Ausführungsform“ oder „eine Implementierung“ nicht bedeuten, dass dieselbe Ausführungsform oder Implementierung gemeint ist, soweit nicht als solche beschrieben.
Hierin beschriebene Ausführungsformen können sich auch auf einen Apparat zum Durchführen der hierin beschriebenen Operationen beziehen. Dieser Apparat kann für die erforderlichen Zwecke speziell hergestellt sein oder kann einen Universalcomputer beinhalten, der durch ein in dem Computer gespeichertes Computerprogramm selektiv aktiviert oder rekonfiguriert wird. Ein solches Computerprogramm kann auf einem nichttransitorischen, computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, jeglicher Art von Disk einschließlich Disketten, optischer Disks, CD-ROMs und magneto-optischer Disks, Festwertspeicher (ROMs), Direktzugriffsspeicher (RAMs), EPROMs, EEPROMs, magnetischer oder optischer Karten, Flash-Speicher oder jeglicher Art von Medium, das zum Speichern elektronischer Anweisungen geeignet ist. Der Begriff „computerlesbares Speichermedium“ sollte so verstanden werden, dass er ein einzelnes Medium oder mehrere Medien (z. B. eine zentrale oder dezentrale Datenbank und/oder assoziierte Caches und Server), die einen oder mehrere Sätze Anweisungen speichern, umfasst. Der Begriff „computerlesbares Medium“ ist auch so zu verstehen, dass er jegliches Medium umfasst, das fähig ist, einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine zu speichern, zu kodieren oder zu tragen, und das die Maschine veranlasst, eine oder mehrere Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchzuführen. Der Begriff „computerlesbares Speichermedium“ ist dementsprechend so zu verstehen, dass er, ohne darauf beschränkt zu sein, Folgendes umfasst: Festkörperspeicher, optische Medien, magnetische Medien, jegliches Medium, das fähig ist, einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine zu speichern, und das die Maschine veranlasst, eine oder mehrere Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchzuführen.
Die hierin präsentierten Algorithmen und Anzeigen sind nicht von Natur aus mit irgendeinem bestimmten Computer oder anderen Apparat verbunden. Verschiedene Universalsysteme können mit Programmen in Übereinstimmung mit den Lehren hierin verwendet werden, oder es kann sich als zweckmäßig herausstellen, einen spezialisierteren Apparat herzustellen, um die erforderlichen Verfahrensschritte durchzuführen. Die erforderliche Struktur für vielerlei dieser Systeme wird aus der unten stehenden Beschreibung ersichtlich. Zusätzlich sind die vorliegenden Ausführungsformen nicht unter Bezugnahme auf eine bestimmte Programmiersprache beschrieben. Es ist selbstverständlich, dass vielerlei Programmiersprachen verwendet werden können, um die Lehren der Ausführungsformen wie hierin beschrieben zu implementieren.
Die oben stehende Beschreibung legt zahlreiche spezifische Details dar, wie etwa Beispiele spezifischer Systeme, Komponenten, Verfahren und so weiter, um ein gutes Verständnis mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird einem Fachmann jedoch klar sein, dass mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden hinlänglich bekannte Komponenten oder Verfahren nicht im Detail beschrieben oder werden in einem einfachen Blockdiagrammformat präsentiert, um ein unnötiges Verschleiern der vorliegenden Ausführungsformen zu vermeiden. Die oben dargelegten spezifischen Details sind daher lediglich beispielhaft. Bestimmte Implementierungen können von diesen beispielhaften Details abweichen und trotzdem als im Umfang der vorliegenden Ausführungsformen enthalten angesehen werden.
Es versteht sich, dass die oben stehende Beschreibung als illustrativ und nicht einschränkend beabsichtigt ist. Viele andere Ausführungsformen werden Fachleuten nach der Lektüre und dem Verstehen der obigen Beschreibung klar sein. Der Umfang der Ausführungsformen sollte daher unter Bezugnahme auf die angehängten Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen derartige Ansprüche berechtigt sind, bestimmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 16122014 [0001]
US 62557472 [0001]

Claims

Ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Messen, an einem ersten Kanal einer Verarbeitungsvorrichtung, eines ersten Signals, das ein Berührungsobjekt nahe einer Elektrodenschicht anzeigt, wobei das erste Signal eine Berührungsdatenkomponente und eine durch eine Rauschquelle erzeugte erste Rauschkomponente beinhaltet; Messen, an einem zweiten Kanal der Verarbeitungsvorrichtung, eines zweiten Signals, das eine durch die Rauschquelle erzeugte zweite Rauschkomponente beinhaltet, wobei der zweite Kanal mit einer Abschirmungsschicht, die zwischen der Rauschquelle und der Elektrodenschicht angeordnet ist, gekoppelt ist; Erzeugen eines geschätzten Rauschsignals unter Verwendung der zweiten Rauschkomponente des zweiten Signals, das mit dem zweiten Kanal assoziiert ist, wobei das geschätzte Rauschsignal eine Schätzung der ersten Rauschkomponente des ersten Signals ist; und Subtrahieren des geschätzten Rauschsignals von dem gemessenen ersten Signal, um die Berührungsdatenkomponente des ersten Signals zu erhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Messen des ersten Signals an dem ersten Kanal gleichzeitig mit dem Messen des zweiten Signals an dem zweiten Kanal durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Messen des ersten Signals, das das Berührungsobjekt nahe der Elektrodenschicht anzeigt, Folgendes beinhaltet: Puffern des ersten Signals unter Verwendung eines ersten Puffers des ersten Kanals; und Integrieren des gepufferten ersten Signals; und wobei das Messen des zweiten Signals, das die durch die Rauschquelle erzeugte zweite Rauschkomponente beinhaltet, Folgendes beinhaltet: Puffern des zweiten Signals unter Verwendung eines zweiten Puffers des zweiten Kanals; und Integrieren des gepufferten zweiten Signals.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Erzeugen des geschätzten Rauschsignals unter Verwendung der zweiten Rauschkomponente des zweiten Signals, das mit dem zweiten Kanal assoziiert ist, Folgendes beinhaltet: Dämpfen des zweiten Signals durch einen Dämpfungskoeffizienten, um das geschätzte Rauschsignal zu erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner Folgendes beinhaltet: Bestimmen eines Dämpfungskoeffizienten, der zum Erzeugen des geschätzten Rauschsignals verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, das ferner Folgendes beinhaltet: Bestimmen, dass ein Temperaturwert einen Temperaturschwellenwert erfüllt, wobei das Bestimmen des Dämpfungskoeffizienten, der zum Erzeugen des geschätzten Rauschsignals verwendet wird, als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Temperaturwert den Temperaturschwellenwert erfüllt, durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Bestimmen des Dämpfungskoeffizienten, der zum Erzeugen des geschätzten Rauschsignals verwendet wird, Folgendes beinhaltet: Bestimmen, dass die Rauschquelle eingeschaltet ist; Einstellen des Dämpfungskoeffizienten auf einen vorgegebenen Wert; Messen, an dem ersten Kanal der Verarbeitungsvorrichtung, eines dritten Signals, das eine dritte Rauschkomponente beinhaltet; Messen, an dem zweiten Kanal der Verarbeitungsvorrichtung, eines vierten Signals, das eine vierte Rauschkomponente beinhaltet; und Schätzen des Dämpfungskoeffizienten unter Verwendung des dritten Signals und des vierten Signals.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Rauschquelle ein Rauschsignal erzeugt, das die erste Rauschkomponente und die zweite Rauschkomponente beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Rauschquelle eine Anzeigevorrichtung beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der erste Kanal mit der Elektrodenschicht gekoppelt ist.
Eine Verarbeitungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet: einen ersten Kanal, um ein erstes Signal, das ein Berührungsobjekt nahe einer Elektrodenschicht anzeigt, zu messen, wobei das erste Signal eine Berührungsdatenkomponente und eine durch eine Rauschquelle erzeugte erste Rauschkomponente beinhaltet; und einen zweiten Kanal, um ein zweites Signal, das eine durch die Rauschquelle erzeugte zweite Rauschkomponente beinhaltet, zu messen, wobei der zweite Kanal mit einer Abschirmungsschicht, die zwischen der Rauschquelle und der Elektrodenschicht angeordnet ist, gekoppelt ist; und wobei die Verarbeitungsvorrichtung zu Folgendem dient: Erzeugen eines geschätzten Rauschsignals unter Verwendung der zweiten Rauschkomponente des zweiten Signals, das mit dem zweiten Kanal assoziiert ist, wobei das geschätzte Rauschsignal eine Schätzung der ersten Rauschkomponente des ersten Signals ist; und Subtrahieren des geschätzten Rauschsignals von dem gemessenen ersten Signal, um die Berührungsdatenkomponente des ersten Signals zu erhalten.
Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei der erste Kanal und der zweite Kanal dazu dienen, das erste Signal bzw. das zweite Signal gleichzeitig zu messen.
Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Verarbeitungsvorrichtung, um das geschätzte Rauschsignal unter Verwendung der zweiten Rauschkomponente des zweiten Signals, das mit dem zweiten Kanal assoziiert ist, zu erzeugen, zu Folgendem dient: Dämpfen des zweiten Signals durch einen Dämpfungskoeffizienten, um das geschätzte Rauschsignal zu erzeugen.
Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Verarbeitungsvorrichtung ferner dazu dient, einen Dämpfungskoeffizienten zu bestimmen, der zum Erzeugen des geschätzten Rauschsignals verwendet wird, wobei die Verarbeitungsvorrichtung, um den Dämpfungskoeffizienten zu bestimmen, zu Folgendem dient: Bestimmen, dass die Rauschquelle eingeschaltet ist; Einstellen des Dämpfungskoeffizienten auf einen vorgegebenen Wert; Messen, an dem ersten Kanal der Verarbeitungsvorrichtung, eines dritten Signals, das eine dritte Rauschkomponente beinhaltet; Messen, an dem zweiten Kanal der Verarbeitungsvorrichtung, eines vierten Signals, das eine vierte Rauschkomponente beinhaltet; und Schätzen des Dämpfungskoeffizienten unter Verwendung des dritten Signals und des vierten Signals.
Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Rauschquelle eine Anzeigevorrichtung beinhaltet.
Ein System, das Folgendes beinhaltet: eine Anzeigevorrichtung zum Erzeugen eines Rauschsignals, das eine erste Rauschkomponente und eine zweite Rauschkomponente beinhaltet; eine Abschirmungsschicht, die über der Anzeigevorrichtung angeordnet ist; eine Elektrodenschicht, die über der Abschirmungsschicht angeordnet ist; und eine Verarbeitungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet: einen ersten Kanal, der mit der Elektrodenschicht gekoppelt ist, wobei der erste Kanal dazu dient, ein erstes Signal, das ein Berührungsobjekt nahe der Elektrodenschicht anzeigt, zu messen, wobei das erste Signal eine Berührungsdatenkomponente und die durch die Anzeigevorrichtung erzeugte erste Rauschkomponente beinhaltet; und einen zweiten Kanal, der mit der Abschirmungsschicht gekoppelt ist, wobei der zweite Kanal dazu dient, ein zweites Signal, das die durch die Anzeigevorrichtung erzeugte zweite Rauschkomponente beinhaltet, zu messen; und wobei die Verarbeitungsvorrichtung zu Folgendem dient: Erzeugen eines geschätzten Rauschsignals unter Verwendung der zweiten Rauschkomponente des zweiten Signals, das mit dem zweiten Kanal assoziiert ist, wobei das geschätzte Rauschsignal eine Schätzung der ersten Rauschkomponente des ersten Signals ist; und Subtrahieren des geschätzten Rauschsignals von dem gemessenen ersten Signal, um die Berührungsdatenkomponente des ersten Signals zu erhalten.
System gemäß Anspruch 16, das ferner Folgendes beinhaltet: einen Kondensator, der mit dem zweiten Kanal und der Abschirmungsschicht in Reihe gekoppelt ist.
System gemäß Anspruch 17, das ferner Folgendes beinhaltet: einen Widerstand, der Folgendes beinhaltet: einen ersten Anschluss, der zwischen der Abschirmungsschicht und dem zweiten Kanal gekoppelt ist; und einen zweiten Anschluss, der mit einem Massepotenzial gekoppelt ist.
System gemäß Anspruch 18, wobei mindestens einer von dem Kondensator oder dem Widerstand in die Verarbeitungsvorrichtung integriert ist.
System gemäß Anspruch 16, wobei der erste Kanal zum Messen des ersten Signals, das das Berührungsobjekt nahe der Elektrodenschicht anzeigt, Folgendes beinhaltet: einen ersten Puffer, um das erste Signal zu puffern; und einen ersten Integrator, um das gepufferte erste Signal zu integrieren; und wobei der zweite Kanal zum Messen des zweiten Signals, das die durch die Anzeigevorrichtung erzeugte zweite Rauschkomponente beinhaltet, Folgendes beinhaltet: einen zweiten Puffer, um das zweite Signal zu puffern; und einen zweiten Integrator, um das gepufferte zweite Signal zu integrieren.