TW200915162A - Sensor and method of sensing - Google Patents

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TW200915162A
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TW
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noise signal
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sensing
capacitance
sensing element
Prior art date
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TW097129036A
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Esat Yilmaz
Harald Philipp
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Qrg Ltd
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Description

200915162 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用以從—感測 、、目，丨如 件之—電容之一變化來感 n 在本發明還係關於包括複 數個鍵之感測器，該複數個槠 心飞硬數個鍵可以係配置為-矩陣而可用 於形成（例如）一二維觸敏使用者輪入裝置。 在某些具體實施例中，ΛΕ 員㈣7觸控感測器包括一鍵，該鍵包 含一驅動板與一感測板，苴中
八 了在電何測量發生之同時驅 動°亥鍵或者可以在一鍵於一測晉滅TSE衫 貝J量循％期間受驅動後測量一 電荷信號。 在某些具體實施例中，一觸批武、B| , 觸控感測窃包括用於減小雜訊 影響之一感測電路。在宜此九丨 ^ ㈣些乾例中，當使用該觸控螢幕來 形成一觸敏顯示螢幕時可藉由 了』稽田另一組件感應（例如，一液 晶顯示（LCD)螢幕）雜訊。 【先前技術】 存在各種形式的觸敏控制器，其使用—電容感測器來感 測一主體（例如使用者之手指）之存在。例如，WO_ 97/23738 [1]中揭示-觸敏電容感測器。w〇_97/23738⑴ 中揭示的電容感測裝置依賴於測量—感測電極至—系統參 考電位(接地)之電容。提供—單一耦合板並將其佈置為形 成-觸敏開關。該耦合板係稱為一鍵。依據此範例，使用 ,用於一測量循ί哀之一驅動# y分的驅動電&纟給該鍵充 電’而接著藉由-電荷偵測電路在該循環之一測量部分期 間傳輸來自該鍵之所感應電荷來測量此電荷。一般地，使 133532.doc 200915162 用產生循環之一叢發來測量複數個信號樣本值。該感測器 可因感應到該鍵上的電荷之-數量而俄測鄰近該鍵之一物 件之存在。此有效地提供對因該主體或物件之存在而導致 的該鍵之電容之-變化的-測量。當—指向物件（例如一 使用者之手指）接近該感測電極（板）時，該指向物件似為一 虛擬接地。此用於增加該感測電極至接地的測量的電容。 因此’測量的電容之一增加係取用於指示一指向物件之存 在。WO-97/23738⑴及對應的us 5,73〇，165 [3]之全部内 容係以引用的方式併入於此作為本發明之背景材料。 WO-00/44018 [2]中揭示另一形式的觸敏控制器。在此 範例中，提供用作-鍵之-對電極，以便谓測因在該兩個 電極之間傳輸的電荷之一數量之一變化而偵測到一主體 (例如一使用者的手指）之存在。在採用此配置之情況下， 藉由一驅動電路來驅動該等電極之一電極（標記為χ)，而 將該對電極之另一電極（標記為γ)連接至在受該又板驅動時 測量存在於該γ板上的電荷之一數量的一電荷測量電路。 士 WO 00/44001 8 [2]中所揭示，可將數對電極配置用以形 成感測區域之矩陣，此感測區域矩陣可提供一觸敏二維 位置感測器之一有效的實施方案。此類二維電容轉換 (2DCT)感測器-般係結合包括觸敏營幕或觸敏鍵盤/小鍵 盤（舉例而言，其係用於消費性電子裝置及家用器具）的農 置使用。 —範例性裝置將2DCT感測器與一基本顯示器(例如液晶顯 不器（LCD)或—陰極射線管（CRT))結合使用。採用2DCT感 I33532.doc 200915162 測器之裝置已變得越來越受歡迎而普及，其不僅係與個人 電腦結合μ以各種方式諸其他器I，例如個^數= 理（PDA)、銷售點（P〇s)終端機、電子資 隹西古 t C?示宁、厨且 及類似者。由於多個原s ’ 2DCT感測器對於機械開關： 吕常常係較佳Μ列如，2DCT感測器不需要任何移動零 件，而因此與其機械對應物相比更不易磨損。感測 器亦可製造成相對較小的尺寸以便可提供相應較小而緊密
封裝的小鍵盤陣列。此外’可在—對環境密封的外部表面/ 覆蓋面板下方提供2DCT感測器。此使得對其在溼潤環境 中或在有灰塵或流體進人—裝置之—危險的情況下之使用 加以控制具有吸引力。此外，製造商常常偏好在其產品中 採用基於2DCT感測器之介面，因為消f者常常將此類介 面視為在審美角度比傳統的機械輸入機構（例如，按鈕）更 令人滿意。 可併入2DCT感測器之其他裝置包括在機器中用於回授 控制目的之筆控輸入板（pen_input tab丨et)與編碼器，例如 2DCT感测器能夠藉由一電容感測機構報告至少與一物件 或人體部分的位置相關之一二維座標（笛卡爾（Cartesian)或 其他座標）。 美國專利申請案第6〇/8〇3,510 [4]號說明一包含具有一感 測區域之一基板的2DCT感測器，該感測區域係由一電極 圖案來疋義，在該感測區域中藉由被動感測技術來感測該 等電極。申請案US 6,288,707 [5]中所述類型之一電容測量 電路（例如’如美國專利申請案第6〇/8〇3,51〇 [4]號之圖5所 133532.doc •10- 200915162 示者）係耦合至該等感測電極，以決定因一使用者的手指 或其他物件接近該等感測電極而引起的電容之一變化。在 US 5,730，165 [3]及US 7，148,704 [6]中可獲得感測器電路 之其他細節及驅動該感測器電路之方法。但是，頃發現， 存在與基於被動感測技術而操作的2DCT感測器相關聯之 某些限制。例如，被動2DCT感測器可能對外部接地負載 敏感。此外，當一指向物件接近該螢幕時自此螢幕產 生之電性雜訊可能干擾電容測量。使雜訊對電容麵合的影 響最小化之習知方法係在LCD f幕與一 2DCT感測器之間 併入一遮蔽層以減小或阻擋由該LCD螢幕感應之雜訊。但 是，當製造較小裝置更符合時尚與需要時，此類方法使一 併入具有一 2DCT感測器之一顯示螢幕的裝置之尺寸及厚 度增加。此外，在製造期間需要額外的步驟，而結果因需 要其他組件而會有增加的成本。 歐洲專利案EP i 821 175 [7]揭示具有—觸控感測器之一 顯示裝i ’該觸控感測器經配置成使一二維觸控感測器覆 蓋於一顯示裝置上以形成一觸敏顯示螢幕。該顯示裝置使 用具有LCD像素的垂直與水平切換之一 LCD配置。該觸控 感測電路包括用於複數個感測器的每一感測器之一電流= 測電路、一雜訊消除電路以及一取樣電路，該複數個感測 器經配置為形成該二維感測器陣列。該電流偵測電路接收 自該LCD螢幕的水平與垂直切換信號產生之一選通信號。 該選通信號係用於在該水平切換電壓信號可影響藉由該偵 測電路實行的測量之一週期期間觸發該電流偵測電路之一 133532.doc ,, 200915162 遮沒。 一般地’在實施觸控感測器來減小雜訊信號（其可以係 由在該觸控感測器之一感測元件上的另一來源感應）之影 響時存在一技術問題。 【發明内容】 • _依據本發明’提供-種感測器，其經配置用以從一感測 - =件之-電容之-變化決定—物件之存在。該感測器包含 广—電容測量電路’其可操作用以實行測量循環來測量該感 、 ^件之-電容；以及—控制器電路。該控制電路可操作 用以偵測在該感測元件上感應之一週期性雜訊信號，從 而：決定該週期性雜訊信號之一重複圖案之一第一部分， 其引起存在於該感測元件上的電荷之一數量之一變化從 而影響該電容測量電路對該感測元件的電容之測量；決定 該週期性雜訊信號之重複圖案之_第二部分，其不引起存 =於，元件上的電荷之數量之一變化；以及控制該電 ί> 則里電路之測$循環’以在該週期性雜訊信號之第二部 、月門實行及等測里循環而在該週期性雜訊信號之第一部 . &期間不實行該等測量循環。因此，該感測器經配置用以 2測在該鍵上感應的週期性雜訊信號之—重複圖案，並使 侍在複數個測s循環之產生同步化以減小該雜訊信號對該 感測元件之電容之變化之測量的影響。 -亥雜5虎可以係自任何來源產生並係提供成使該雜訊 信號具有一重複波形，本發明之具體實施例可用於減小該 雜礼號對與-觸控感測器之—感測元件近接之一物件的 133532.doc •12· 200915162 偵測產生之影響。該觸控感測器可以係任何形式的觸控感 測器，例如RC時間常數、共振電路以及給一鍵充電與放 電之範例，如前面提到的w〇_97/2373 8 [1]、US 5,73〇，165 [3]及W〇-〇〇/44018 [2]所揭示。此外，可使用各種方法來 4貞測該感測元件之電容之一變化。
本發明之其他具體實施例可提供一種感測器，其經配置 用以從-感測元件之—電容之—變化決定—物件之存在。 該感測元件可以係覆蓋於一顯示螢幕上。該感測器包含一 電容測量電路，其可操作用以測量該感測元件之一電容； 以及-控制器電路，其可操作用以控制該電容測量電路的 充電循環’該控制器電路經組態用以於一預定時間並以與 一雜訊信號同步的方式產生充電循環。 已識別，可以在—感測器之電容測量（獲取）循環期間以 -正面方式使用自一顯示螢幕產生之雜訊輸出。在一且體 實施例中，可在來自該顯示歸的雜訊輸出信號之特定階 段期間，即在雜訊不會明顯影響所實行的電容測量階段中 實行該等電荷傳輸循環或「叢發」。因此，可㈣ 配置用以有效地拾取從-顯示螢幕輸出之雜訊並將該等電 荷傳輸叢發自動地同步化為在該雜訊輸出循環之特定階段 在一範例中，該 以控制該電容測量 測該感測元件的電 測里擔環，每一測 感測元件包括一鍵 電路以藉由產生一 容之一變化，每一 量循環包括：在一 而該控制器可操作用 或多個測量叢發來偵 測量叢發提供複數個 測量循環之一充電部 133532.doc 200915162 分期間將電荷感應到該鍵上；在該測量循環之一信號測量 部分期間測量在該鍵上感應的電荷之一數量；以及由從該 鍵傳輸的電荷之一數量來偵測與該鍵近接的物件之存在， 從而㈣該感測s件之電容之—變化。以，該感測器經 配置用以在一雜訊感測階段期間偵測在鍵上感應的週期性 雜訊信號之-重複圖案，並使得複數個叢發之產生與該等 叢發内的测里循％同步化以減小該雜訊信號對該感測元件 之電容之變化之測量的影響。該感測器可用於形成可覆蓋 於一液晶顯示（LCD)螢幕上之—：維觸控感測器。因此， 可減小切換雜訊對一物件的偵測之影響，此係由該_ 幕之共同電壓信號引起。 在某些具體實施例中’在一通用微控制器中實施的韌體 可用=捕獲來自-LCD營幕之雜訊輸出信號，並控制與該 雜成k號之預定部分相關之電荷傳輸循環的操作。可替代 或額外地使m來使得該等電荷傳輸叢發與該lcd雜 5孔戒同步。 在某二範例中，依據本發明之—具體實施例之感測器可 以係結合US Μ52,514中所說明的電容感測設備及方法來 使用，該案係以引用的方式併入本文中。在一範例中該 感測元件可包含-電極圖案。該等電極可以係、由—透明材 料（例如，氧化銦錫（ITO)、orgaconTM或任何其他合適材 料）製成。 範例巾’該雜訊信縣從該鍵本身來㈣。對於提 ”週』f·生雜訊圖案之LCD雜訊的範例榮幕相對 133532.doc -14- 200915162 於該觸控感測器(舉例而言’其可形成一觸敏顯示器之部 分）之近接將在該鍵上感應一明顯的雜訊信號。藉由提供 一其中可在該觸控感測器之—初始化階段期㈣測該週期 性雜婦號之配置，可使對存在於該鍵上之電容感應電荷 的測量（其利用在叢發内的複數個測量循環）與該雜訊信號 同步。該同步化可（例如）因此避免該週期性雜訊之上升與 下降邊緣。因此’例如，可與該LCD螢幕分離地製造與設 計-二維觸控感測器，而其優點係不需要在該觸控感測器 偵測電路與該LCD螢幕之間本來需要的實體電性耦合。 相比之下，對於如上面提到的Ep】821 175 [7]中所揭示 者，本發明之具體實施例不需要將一雜訊偵測器電路連接 以定址及/或切換為啟動一 LCD螢幕之LCD像素而產生的信 號。因此，在EP 1 821 175 [7]中，需要—與共同電壓（宜 係與該LCD切換電路之水平同步化信號）之連接，以產生 一用於使一電流信號變成空白之選通信號，該電流信號係 用於偵測一物件之存在及位置。相比之下，此技術可從其 電容鍵本身來偵測該雜訊信號，從而提供其中該觸控 2DCT感測器係相對於該LCD螢幕及相關聯之驅動及控制 電路而自包含的配置。 隨附申請專利範圍中定義本發明之各種其他態樣及特 徵，其包括一從存在於一鍵上之電荷數量的電荷來感測— 物件之存在的方法及一用以控制一感測元件的控制器。 【實施方式】 如上所述，存在各種形式的觸控感測器，其可因從該觸 133532.doc -15- 200915162 控感測器之一鍵傳輸的電荷之一變化而決定與該觸控感測 器之一感測元件近接之一主體的存在。下面參考圖1至4之 說明提供依據一第一範例之觸控感測器之操作的一背景說 明’而圖13及14提供可結合應用本發明之具體實施例的其 他範例性觸控感測器。 圖la及lb顯示此一觸控感測器之一範例。圖18及lb所示 之範例對應於其中一對橫向電極形成一觸控感測器之一範 例。如圖1 a所示，在下面說明中形成一驅動或X板與一接 收或Y板之一對電極100、1 04係佈置於一觸敏控制面板J 5 之表面下方。如圖1 &及丨b所示’該觸控感測器丨〇經配置用 以因從該Y板1 〇4傳輸的電荷之一數量之一電荷而偵測一主 體（例如使用者之手指20)之存在。如圖ia所示，當藉由 一電路來給該X板1〇〇充電或驅動該X板1〇〇時，在該觸控 面板表面15上方與下方皆形成一電場（如由線18及19所解 說），從而將電荷傳輸至該丫板104。該乂板與該丫板1〇〇、 104形成一電容充電式的鍵1〇。如圖lb所示，由於因該使 用者的手指20之存在所導致的該電場18之干擾在該控制面 板15的表面上方之電場因該使用者的手指2〇所提供之一通 地或接地效應（如接地34之示意性解說）而受到干擾。 圖2顯示圖la&lb所示觸控感測器之一等效電路圖。在 圖2中，以一電路圖之形式來解說等效電容。在該鍵的乂板 100與γ板104之間形成的一電容係一電容Ce 1〇5。該主體 20之存在具有引人分流電容3()、32、33之效應，接著藉由 一等效接地電容器22經由該主體_該等分流電容接地至 I33532.doc -16- 200915162 接地34。因此，該主體2〇之存在影響從該鍵的γ板傳輸之 電荷數量，而因此提供偵測該主體2〇的存在之一方式。此 係由於該鍵CE 105的X板1〇〇與γ板1〇4之間的電容隨著該等 接地電容22、3 0、32、33增加而減小。 圖3提供一範例性電路圖，其藉由感測從圖2所示的乂板 1〇〇向該Y板104傳輸的電荷之一數量而形成一觸控感測 器，並包括一電荷測量電路（其係從w〇_〇〇/44〇18 [2]重 製，該案對應於US 6,452,514。 如圖3所示，一驅動電路1〇1係連接至該鍵之又板1〇〇，而 該鍵之Y板104係連接至一電荷測量電路1〇8之一輸入1〇6， 其中該等X與γ板共同形成該電容器1〇5。該輸入1〇6係連 接至一第一可控制開關i 1〇及連接至一測量電容器& i a
入係「1」則會將該連接輸入連接至接地。 1該荨開關11 〇、 因此若該控制輸 。現將參考圖4所 置用以測量從該鍵1 〇 5的x板丨0 〇向γ板丨〇 4傳輸 不時序圖來說明圖3所示觸控感測器之操作，#包括經配 133532.doc •17- 200915162 數量的測量電路之功能。 在圖4中，顯示四個時序圖130、132、134、138以解說 圖3所示測量電路108之操作。一第一時序圖13〇表示向該 第一開關114施加之和制於λ 挖制輸入。因此，在左手側，顯示該 控制輸入之邏輯值，而，在右手側該連接點處的效應 係顯示為「Ζ」（其中該連接點1141係隔離或浮動）或使: k輯控制輸入1接地。同樣，一時序圖〗32針對處於浮動 (?)或接地(〇)之一連接點11〇1之邏輯控制輸入值「〇」或 」進行解說。一第二時序圖134顯示向該鍵的又板100提 供之-驅動錢之-㈣時序，在此情;兄下，與針對該兩 個開關110、114的時序圖13〇、132相&，該時序圖之值係 一絕對值，因此該左手側解說電壓在〇v與該參考電壓（其 係用於給該X板100充電之電壓）之間變化。該最終時序圖 138提供對因依據該等時序圖13〇、132、134所解說的時序 該等開關110、114的打開與閉合及該χ板1〇〇的驅動而在該 測量電容器1 1 2上產生的範例性信號強度或電壓之一解 說。現將該等時序圖130、132、134、138說明如下： 在圖4中，在一第一點tl，在針對該等開關u〇、ιΐ4的 控制輸入皆居高（1)以使得將該γ板與該電荷測量電容器 1 12皆設定為接地而該鍵之χ板！ 〇〇處於零而因此不受該驅 動電路ιοί驅動之情況下，初始化該電荷測量電路1〇8。相 應地’橫跨該電荷測量電路丨12之輸出電壓係於零處。在 t2 ’將向該控制開關114之邏輯輸入設定於零，從而打開 該開關並使該連接點114.1浮動，從而將該輪出電壓116連 133532.doc -18· 200915162 接至該測量電容器112之一側。 在下一時刻t3，將向該開關11 〇的控制輸入設定為低 (0) ’從而令該連接點110」浮動，該連接點1101在該驅動 電路101於一時間t4將該鍵的X板100驅動至該參考電壓V之 前係YA。接著，為在介於t5與t6之間的一週期s給該測量 电谷益Cs充電’將向該開關！丨4之控制輸入設定為高（丨）， 從而將YB接地以將在該鍵！ 〇4的γ板上感應之電荷傳輸至 該電荷測量電容器112上，直至t6之時將向該開關114之控 制輸入设定為低（〇)，從而再次令該連接點n 4.丨浮動。在 介於t5與t6之間的一第一停留時間給該測量電容器Cs充電 後，在t7將向開關11〇之控制輸入設定為高（1)，從而將該 連接點110.1接地，該連接點11〇1係連接至該電荷測量電 容器Cs 112之另一側。因此，可測量橫跨該測量電容器之 電壓。在t5與t6之間的停留時間期間從該¥板1〇4向該測量 電容器Cs 112傳輸的電荷之數量係表示為輸出電壓乂_。 在t8，該驅動電路101變低（〇)，由此結束一第一測量循 環。 在t9，-測量叢發之下一測量循環發生。㈣，向該開 關no之控制輸入變低(0)，從而在該驅動電路於時間⑽再 -人以一電壓「Vj ,驅動該χ板1〇〇之前令^浮動。再次由從 該鍵的丫板1〇4傳輸至該測量電容器112上的電荷給該測量 電容器U2充電。隨著在點t"的第一叢發，向該開關114 之控制輸入變高⑴’從而將該點1141接地而將電荷驅動 至該測量電容器上直至tl2,此時向該開關ιΐ4之控制輸入 133532.doc -19- 200915162 憂低而再次令該γΒ浮動。從而，在11丨與t丨2之間的停留週 期期間再次從該γ板J 〇4傳輸電荷，從而增加橫跨該測量電 谷器cs之電壓（其係表示為該輸出電壓ν〇υτ)。在tl3將向該 開關110之控制輸入設定為高（1)，從而將Ya接地，而在Η# 該驅動電路101變低（0)，由此結束該第二測量循環。因 此，正如該第一測量循環之情況，已從該Y板傳輸一定數 曰的電荷從而已因此增加橫跨該測量電容器112之電壓 (其表示從該γ板傳輸的電荷之一數量）。 在叢發之數個測量循環後，向該測量電容器丨丨2傳輸 之存在於該γ板上的電荷數量係一致，從而提供對藉由向 忒X板1 00的驅動信號經由該驅動電路丨〇1產生之存在於該 鍵上的電荷之一表示。在放電電阻器14〇之輔助下決定在 該測量電容器112上的電荷數量。該充電電阻器14〇之—側 係連接至該測量電容器，而另一側SMp係連接至一放電開 關142 ^該放電開關142經由一控制通道144從該控制器1 ^ /接收一控制信號。將該控制器118控制成在測量循環期間 將SMP接地以及藉由將SMp連接至一電塵v⑽來透過該放 電電阻器140給該測量電容扣112放電。該控制器⑴接 著藉由對在將該測量電容器Cs上的電荷放電至零之前的預 定時脈週期之-數目進行計數來決定藉由所存在電荷之一 數量。因此時脈週期之數目提供針對個別測量的充電信號 之一相對信號樣本值。 ° ^ 在替代性具體實施例中，並不配置成令該控制器⑴產 生一預定數目的測量循環，而是接著測量存在於該Υ板上 133532.doc •20- 200915162 =界ΪΓΞΓ作以繼續該等測量叢發直至達到- 循環叢發的：=需要達到該預定臨界的測量福環或 θ 鍉仪對從該X板向該γ板傳輸之電荷之 :此，：接：因此提供對該兩者之間之電性耦合的指示。 °亥耦合之—主體之存在將改變該電性耦合， 因此改變需要達到該臨界之循環數目，因此 ： 器來偵測此點。 控制 二維觸控感測器範例 圖3所示之測量電路之一優點係：使用相同的構造及操 作原理，可形成觸敏開關之一矩陣，以使一使用者可選擇 (例如)在一觸敏螢幕上的複數個不同位置或複數個不同功 ^ ’取决於使用者之手指（例如）相對於該點矩陣的位置。 圖5提供-二維觸控感測器之一範例，其大部分係從彻· 00/44018[2]重製，但係依據本技術來調適。 在圖5中’驅動電路⑼」、1〇12、1〇13、ι〇ΐ4經配置
以驅動不同的感測器點205(其在圖5所示的範例中形成一4 X 4陣列）。因此，如圖6中對應顯示，提供一具有十六個觸 敏點之控制面板，可用於形成該觸敏螢幕或一具有多個選 擇控制開關之控制面板。將簡要提供關於圖6之更多說 明。 如圖5所示，採取與圖3中驅動該χ板1〇〇及圖4中所示之 相同的方式’使用第一控制輪入1〇3」、1〇3 2、1〇3 3、 103.4，藉由一控制器500來控制該等驅動電路1〇11、 101.2、101.3、101.4之每一者以驅動對應線χι、χ2、 133532.doc -21 · 200915162 =以之母—者。同樣地，提供—輪出致能控制輸入ι〇7 以々該驅動電路101•卜101.2、1013、1〇14之輪出浮動。 將在該等點205之每__點處之搞合電容器的輸出連接 …器咖、112.2、112.3、1124之_側 測 夏電容器咖1、112·2、叫，經配置以測量存 在於遠Y板Yh Υ2、Υ3、Υ4(提供輸出信號1161、
116.2、116.3、116·4)上之電荷的數量，以採取與圖3及圖 4所不该電路之操作相同之方式偵測—物件之存在。此係 藉由以-與上面參考圖3及4說明之配置對應的方式向該等 開關 110a、110b、11〇c、11〇d、U4a、⑽、ιΐ4…⑷ 施加控制信號來實現。W〇__侧[2]中揭示更多針對 此一矩陣電路之操作的細節。 由範例性具體實施例所解決之技術問題 儘管上面參考圖丨至4說明之觸控感測器提供一可用於許 多應用之有效的觸控感測器’但是需要在越來越具挑戰性 的環境中使用此類觸控感測器。例如，如上所述，如圖6 所不與- LCD螢幕組合使用一觸控感測器來形成一觸敏顯 不器可具有將電荷感應到該鍵或該等鍵上之一效應（此係 因藉由將該顯示器内的LCD像素開啟與關閉而產生的切換 雜訊所致）’從而破壞該等測量循環。 應明白，來自一 LCD螢幕之雜訊係一週期性雜訊信號之 —範例。一般地，本發明之具體實施例可經配置用以藉由 偵測該雜訊信號之一週期性且相應地調適該感測元件之電 谷測量之時序來減小雜訊信號對電容測量及因此對觸控感 133532.doc -22- 200915162 測器之影響。 圖6以示意形式提供一 2D感測器60 1之一範例性解說，其 在圖5中係顯示為一電路圖之形式，其係佈置於一 LCd顯 示螢幕602上方以形成一觸敏顯示器。因此，如圖5所示之 電容感測器205之矩陣係顯示為在一支撐基板604上佈置於 一 LCD顯示器602上方。 正如用以實施一 LCD顯示器的傳統配置之情況，提供一 共同切換電壓以便啟動該LCD螢幕之像素。該共同切換電 壓係示意性解說為參考接地6 2 0相對於時間之一矩形波電 壓偽號610，且係在該LCD顯示螢幕602之一場發射層612 内產生。 由於該LCD螢幕與該觸控感測器6〇1之近接，因此在該 LCD螢幕602的場發射器612與該等感測輸出γι、Y2、 Y3、Y4之間的一耦合電容Cp〗、Cp2、ϋρ3、cp4分別具有將 共同電壓信號610感應到在該2DCT 601内的鍵205之感測線 Yl、Y2、Y3、Y4上之一效應。從示意角度來看，由於在 〇亥等鍵上感應之電荷數量係使用該電荷測量電路（其利用 該等測量電容器CS U2」' 112.2、112.3、112.4)來積測， 因此將为別在該等感測輸出Y1、Y2、Y3、上而因此在 藉由該等測量電容器112.卜112.2、112.3、112.4偵測的測 量信號上感應該共同電壓之一成分。因此，由該等測量電 路將偵測作為一雜訊信號的該LCD螢幕6〇2之共同電壓， 而在不存在任何物件時可產生對一物件之一錯誤偵測而在 存在物件時可防止偵測一物件。此外，該雜訊信號可影 133532.doc -23- 200915162 響偵測在該二維觸控感測器上一物件之一位置，因為會因 該雜訊信號所致之電荷變化而將抖動引入所偵測位置。位 置偵測之抖動導致該觸控感測器於不同位置偵測一物件， 即使該物件係穩定於該觸控感測器上之一特定位置。 圖7提供解說圖6所示耦合電容Cpi之一者之效應的一等 效電路圖。藉由假定因該共同切換電壓引起的雜訊信號以 1伏特的振幅提供一矩形波形、該耦合電容係1 〇〇微 微法拉而該測量電容（^係1000微微法拉，來解說該耦合電 容CP1之效應。由於該兩個電容器Cpi、Cs所提供之一分位 器效應，因此橫跨該耦合電容器Cpl之因該雜訊信號所致 之電壓將為0.9090伏特，而橫跨該測量電容器Cs者將為 0.0909伏特。因此，將橫跨該測量電容^而感應因該共同 切換電壓引起之一明顯數量的雜訊信號。 減小雜訊信號之影響 圖5所示控制器如上所述而操作以透過在測量循環之一 叢么J間在β亥鍵上感應的電荷之一數量來從該等鍵之電容 之一變化偵測在鍵205的矩陣之一鍵上方之一物件之存 在但是，一雜訊信號之存在可將電荷感應到一觸控感測 器之鍵上而提供一錯誤偵測或防止進行一偵測。依據本技 術，該控制器500經配置用以減小該雜訊信號之影響，如 下面段落中之說明。 "亥控制态500經配置用以偵測在該等感測線γι、、 Υ3、Υ4之一或多個線上感應之一雜訊信號。為此，將該 等感測線Yi、Υ2、Υ3、丫4之一者經由一連接通道5〇4(其 133532.doc -24- 200915162 在圖5所示範例中係該感測線Y1)連接至一雜訊感測輸入 。視需要地，可讓在該感測線γι上感應之雜訊信號穿 過一 h號調節器506。在一範例中，該信號調節器5〇6可以 係一斯密特（Schmitt)觸發器》 圖8顯示該信號調節器506之一範例性解說，其提供該信 號調節器係一斯密特觸發器之一範例 '經由一可選的耦合 電容器262將在該觸控感測器的感測線γι上感應之雜訊信 號饋送給一放大器264之一第一正輸入。在向該運算放大 器264的正輸入處之直流電壓係介於一電壓軌Vdd與接地之 間，而連接藉由兩個電阻器266、268來除之一電位。相應 地，運算放大器264之負輸入係在與藉由該兩個電阻器 27〇、272提供的對應分位器之間偏壓。一回授電阻器 向提供—非線性傳輸功能之運算放大器加提供—磁滞回 授’該運算放大器264在〇v與Vdd之間雙態觸變，此係由該 :入信號係高於或低於該運算放大器的負輸入處之一值決 定，此一值係藉由該等分位器電阻器266、268設定。 在其他範例中，可從該等感測線γι、γ2、γ3、γ4之一 、上感利該雜號。但是…般可從該等感測線之僅 者來偵測具有足夠化號強度之_雜訊信號而因此僅使用 :者。此外Μ吏用來自不同感測輸出線的雜訊信號之一個 以上版本將會需要—求和放大器組合此等不同版本，而若 使用信號調節’則會針對每一感測輪出而需要一分離的信 號調節器。此將有需要額外成本之缺點。 範例性解說 133532,d〇c •25- 200915162 見將參考圖9及1〇所不之信號波形圖來說明依據本技術 之控制器500之操作。圖9a提供對為切換該等LCD像素而 藉由LCD顯示器602產生之一共同切換電壓61〇之一範例性 解說，而且如上所述該共同電壓信號係作為雜訊感應於該 601的電各矩陣之鍵上。如圖％所解說，該螢幕 之共同電壓引起-週期性雜訊信號，其具有平坦部分A、 B與上升邊緣C及下降邊緣De圖％解說複數個六個測量叢 發’依據用以感應幻貞測存在於該等鍵上的電荷之技術 (如參考圖1至6所說明），每一叢發提供五個測量循環。 熟習此項用以測量在電容充電式的鍵上感應的電荷之技 術者會明白，因相對於時間之電壓變化而以電容方式傳輸 電荷；即，卜㈤她。因此，當該雜訊信號在圖9a所示之 平坦部分A及B中具有一大致但定的電麼時，在該等叢發 28〇的每-叢發中之測量循環將不受該雜訊信號之影響。 2是，隨著該等上升邊緣C與該等下降邊❹，將在該鍵 t感應電荷而產生將可能因與一上升或下降邊緣c、D一 致的任何測量循環而導致一不正確的測量之效應，因為將 不會偵測到與在該2DCT感測器⑷上之—位置近接之一物 件’或者將不正確地_到—物件’但事實上該兩個情形 皆不存在。此外’如上所指示，會將抖動引入對一物件之 =置：：測’因為一二維感測器可因該雜訊信號而谓測 本未係固定於該觸控感測器上之—特定位置的主體 在不同時間之不同位置。因此，如圖外所示，與上升或‘ 降邊緣C、D-致之該些測量猶環282、284、施將產生錯 I33532.doc -26 - 200915162 誤結果。但是，即使該上升邊緣288係處於在一測量叢發 280期間之一時刻，但若該上升邊緣與一測量循環不— 致，則該測量叢發將不受該週期性雜訊信號之影響，因為 該上升邊緣與一測量循環不一致。 依據本技術，該控制器500首先實行一感測階段，其中 谓測在該等感測輸出線Υ1、Υ2、γ3、丫4上感應之雜訊。 在该感測階段期間，使用該輸出致能控制輸入1〇7來令該 等驅動線XI、Χ2、χ3、Χ4浮動。同樣，藉由打開該等開 關 ll〇a、110b、ll〇c、110d、U4a、n4b、n4c、114樣 令該等感測線丫卜…^⑽動^在某些範例中亦 藉由提供在該㈣器500内側或外側之一開關來令對應於 该感測線Y1(正在其上面偵測該雜訊信號）之輸出線i 16」或 所有該等輸出線 線 116·1或線 116>1 ' 116 2、116 3 ' 116 4浮動。例如在 該控制器500之控制下之—開關511係提供用以令輸出線 6.1浮動纟π β亥等驅動、感測及輸出線浮動後，债測 該週期性雜訊信號之一週期而識別該等上升與下降邊緣之 時序。因此’圍繞該等上升與下降邊緣c、D之一時間 區域形成㈣測的週期性雜訊信號之一第一部分，從而導 致感應電荷’而在嘗試债測近接該觸控感測器之一物件時 應避免如此。該週期性作缺 也 仏唬之一第二部分形成一其中該雜 不㈣改變之區域’其係圖％中的部分續卜 該控制器500經組態用以验曰 〜用以將測量循環2 8 〇之叢發的產生控 制成使其不與該週期性雜訊信號之第一部分之上升或下降 133532.doc -27- 200915162 邊緣致n如圖9e所解說’ 旦偵測該上升邊緣c 或下降邊緣D ’則該第一測量叢發之測量循環在偵測到該 上升邊緣C或下降邊緣D後之一預定週期丨之前不會開始。 然後’在-連續或實質上連續的程序中，例如在一預定時 1 /、該雜訊彳5號波形之週期性同步產生該等測量叢發， 直至下一雜訊感測階段。因此，該2DC 丁感測器601不受因 該LCD顯不$感應的週期性雜訊圖案之影響，從而克服與 如上所述將-2DC丁感冑器與一LCD顯示器組合相關聯之 缺點。 在Ιϋ例中，邊控制器500藉由將該雜訊信號取樣來識 別該週期性雜訊信號之一週期，並測量大致相同的兩個樣 本t之間的一時間長度，在此長度之時間内該雜訊波形與 零乂越。針對複數個不同信號樣本值而重複該測量，而取 平均值作為該週期性雜訊信號之估計週期。接著可藉由識 別在一狀時間週期内其值改變大於-敎臨界之連續的 樣本或樣本群組來決定該職性雜訊圆案之上升與下降 緣。該控制器500可接著從介於連續的上升邊緣或連 下降邊緣之間的-時間來確認對該等上升或下降邊緣 測，該時間應大致與所決定的雜訊週期相同。 雜術b儘管可將該等測量叢發配置成與該週期性 =案A、B之平坦部分一致，但仍可以儘可能 用，、間可須測所感應電荷的信號測量之週期。圖…在— 擴展的時間軸上提供對圖9a之雜訊信號之—範㈣ 圖i〇b提供該等測量循環之第一循環之—週期’其延伸比 133532.doc •28- 200915162 該雜訊信號的平坦部分A更長之-週期。因此，如圖10b所 第一測里叢發300佔據—總時間週期3〇2。因此，如 上面所說明，在從中谓測該雜訊信號之第一上升邊緣c之 一週期τ(29())後’採用—測量叢發3⑻。但是，與圖％所示 配置相比，在圖⑽中，該叢發測量循環302之週期包括， 雜訊信號之下降邊緣D。藉由將該測量叢發则配置成在該 下降邊緣D之任-側皆包括該等測量循環，該測量叢發可 延伸進該雜訊信號之第二平坦部分B，因此更多地利用為 偵測在電容充電式的鍵上感應的電荷之一變化而可用之時 間。因此，可實現該2DCT之效率及回應性之增加。 圖11及12顯示雜訊信號波形及該控制器5〇〇對該等測量 循％的對應控制之其他範例。在圖】u中’顯示一雜訊波 形以提供長度不相等之平坦部分A、B。因此，將包括該 等上升與下降邊緣C、D的週期性波形之第一部分800識別 為不應在其中實行測量循環之區域。因此，如圖Ubm 丁儘5針對该週期性波形之複數個重複週期而產生該等 T量循環，但在該等第一部分800期間並不實行測量循 % —如箭碩802所識別。在第二部分8〇4中實行測量循環， 該第二部分804包括其中該雜訊信號波形實質上恆定的區 域A、B。 圖12a提供一雜訊信號波形之一解說，其提供一相對較 長的上升與下降時間而非邊緣C、D。因此，不應在其中 實行測量循環的週期性波形之第—部分8〇8比圖"a所示範 例更長以至於可在其中實行測量循環的第二部分81〇遠 133532.doc •29· 200915162 遠更短。 儘管圖9、10、11及12將該等測量叢發顯示為相對於該 週期性雜訊信號約同時實行，但應明白可能會有一定的才斗 動而產生使該等叢發可相對於該第一部分開始於不同時間 之效應，前提係將該等測量叢發實行於其中該雜訊信號實 質上係恆定的第二部分中。 其他範例 如上所述，本發明之具體實施例可結合各種形式的觸控 感測器來應用，且包括其中首先給一鍵充電而接著將其放 電之觸控感測器（例如，在US 5,730，165[3]所揭示之範例 中）。在圖13所解說之此範例中，提供一單一的耦合板而 將其佈置成形成一觸敏開關。對於上述範例，一雜訊源 930經由一自然形成的耦合電容9〇2在該耦合板9〇〇上感應 一週期性雜訊信號。一控制器5〇〇1將電荷感應到該耦合 板9〇〇(其形成一鍵）上，而接著測量從該板9〇〇傳輸的電荷 之—數量以偵測一電容變化。該電容變化可能係因一主體 之存在（其係由一雜散電容Cx 9〇4來反映）引起。對於上述 範例’在圖13中’該控制器令該輕合板9⑽浮動以感 測該來源930所感應之雜訊信號。可視需要地使用一信號 ，節器鶴來清除在該板9GG上感應之雜訊信號。對於上面 提到的範例’在<貞測該雜訊信號後，決定該雜訊信號之一 週期’並識別該雜訊作锛夕 楚加八γ ^ 唬之一第一部分（其中該雜訊信號 改變）°因此將該等測量循環控制成避免該週期之第一 部分而發生於該週期之第二部分（其中該雜訊信號實質上 133532.doc •30- 200915162 圖14顯示形成一二維陣列之一觸控感測器之另一範例， 其依據圖13所解說及上面所述之相同的電荷傳輸技術來操 作。但是，如圖I4所示，依據上面參考圖13所說明之技 術，複數個鍵960係耦合至受一控制器5〇〇 2控制之共同線 962,以在一測量循環之一驅動部分期間受到充電，並藉 由感測線963來放電。可看出，耦合電容964導致在該等線
962上感應一雜訊信號966。藉由從該等共同線之一線經由 一信號調節器970連接一線968來债測該雜訊信號，以由該 控制器500.2接收。 從上文之說明可明白，在某些具體實施例中，可將在一 =用微控制器中實施的㈣調適用以實行上文所識別之測 里’以捕獲來自-雜訊源之雜訊輸出信號並控制與該雜訊 信號的部分相關的電荷傳輪及測量循環之操作。可替代或 額外地使P電路來使得料電㈣輸叢發與該LCD雜訊 信號同步化。 在某些範例實施方案中，依摅太 ^ 伋據本發明之一具體實施例3 感測器可以係結合us 6,452 514 ren 2,514 [8]中所說明的電容感測言i :及方法來使用，其係以引用的方式併入於此。在一心 成該鍵或該等鍵之感剛元件可包含一電極圖案^ 4電極可以係由一透明材料 0 TM T (例如，巩化銦錫（ITO)、 °rgacon或任何其他合適材料W ± PA ^ A dx A' )製成。可使用該鍵或鍵矩 陣本身來感測該雜訊信號，或 次了從該觸控感測器之一分離 的電極形成部分感測該雜訊信號。 133532.doc -31- 200915162 美國專利申請案第1 1/752,615 [9]號提供一二維觸控感測 器之一更詳細的範例。US 6,466,036揭示可結合應用本發 明之具體實施例之一觸控感測器之另一範例。 操作之概述 圖15提供依據本技術之該控制器之一概要操作。圖15係 概述如下： s 1 :在一初始通電後’將該控制器初始化以開始操作。 S2 :在該初始化階段後，或作為該初始化階段之部分， 實行一雜訊感測階段，其中該控制器令該等感測線浮動， 以及若使用任何驅動線來從該觸控感測器之該鍵或該等鍵 接收一雜訊信號，該雜訊信號係由一雜訊源感應。藉由識 別雜訊信號樣本之--致的時間分離來對該雜訊信號取樣 以識別一圖案（步驟S4、S8)，該等雜訊信號樣本具有相同 值（例如零）。 S4 :該控制器決定該信號之圖案是否藉由將所偵測信號 的電壓值（其對於複數個電壓值係相同）相比較並在連續的 值之間將該些值係相同之一時間相比較來決定該信號之圖 案疋否係重複。例如，可針對該雜訊決定該雜訊波形之一 “稱的零父越點作為一交流信號。因此，在步驟Μ中，該 控制器偵泪J該雜訊信號是否係週期性。 S6 .若該雜訊信號並非週期性則處理結束。 S8 °亥控制器接著藉由將該雜訊波形值係相同（例如， 峰值、零交越，或上升或下降邊緣（在已偵測到該等值後 的兩個時刻相減來決^該週期性雜訊信號之週期。 133532.doc •32· 200915162 S1 0 :在該雜訊信號之週期内，該控制器識別其中該信 號值改變之該週期性信號的第一部分，例如上升及下降邊 緣。例如，此將係與該雜訊信號的連續樣本之間的一變化 相關聯，其超過—預定臨界。因此，亦識別其中該雜訊信 號大致係恆定之週期性信號的第二部分。 s 12 :該控制器接著決定該雜訊信號之該第二部分或該 等第二部分之一時間週期是否超過測量循環之一叢發將會 佔據之一時間週期。
S 14 ·若該測量叢發不超過該雜訊信號之第二部分之週 期’則該控制器與該雜訊信號之該第二部分或該等第二部 刀同步產生測里叢發。特定言之，在偵測該雜訊信號之一 上升或下降邊緣後，該控制器從該上升或下降邊緣起等待 ▲預疋週期τ而接著開始該測量叢發，前提係該偏移τ加上 ，亥測里叢發的週期之總時間不超過該雜訊信號之第二部分 (例如’圖9a中的該雜訊信號之部分α)之一時間長度。 二16 :若該測量叢發超過該雜訊信號之第二部分之時間 長度，則該控制器調整 相對於該雜訊信號而位銘 時㈣使該測f叢發 後4 & 以便在偵測一上升或下降邊緣 後允許在該測量叢發開始 笨 # ^ ^ ^ , τ Δί的週期。Μ之值係調 埜成產生使在觸發該等 ^ 弁式ΤΓ政、直 里叢發之上升或下降邊緣後的上 S…邊緣落在測量循環之間的效應。 S1 8 :該控制器繼螗 於_存存& 4 、—傳統操作來操作以偵測盥& :=位置的觸控感測器近接之一：處 在一預定週期後，該 仔隹仁疋， 工制盜鞛由實行該雜訊感測階段而再 I33532.doc •33- 200915162 次將該觸控感測器初始化以偵測一雜訊信號之存在，如上 面參考步驟S2至S16所概述。此係由於自前一感測階段起 該雜訊圖案可能已改變。 在隨附申請專利範圍中定義本發明之其他態樣及特徵。 可對上述範例性具體實施例作各種修改而不脫離本發明之 範疇。特定言之，儘管已參考包括一具有一 χ板與一 γ板 (其中該X板受驅動而在該Υ板上測量電荷）的鍵之一矩陣觸 控感測器來進行上文之說明，但本發明亦可應用於在首先 於一充電循環中充電而接著於一測量循環中放電的觸控感 測盗中k供僅一單一板之應用（例如，w〇_97/23738⑴所 揭示者）或實際上任何用以透過一感測元件之一電容的變 化來偵測一主體之存在的其他技術。 參考文獻 [1] WO-97/23738 [2] WO-00/44018 [3] US 5,730，165，其對應於⑴ [4] 美國專利申請案第60/803,510號 [5] US 6,288,707 [6] US 7,148,704 [7] EP 1 821 175 [8] US 6,452,5 14 [9] 美國專利申請案第1 1/732,615號 [10] US 6,466,036 【圖式簡單說明】 133532.doc -34- 200915162 現將參考附圖僅藉由範例來說明本參 4知咧之乾例性具體實 施例，圖中相同的零件係以相同的參考數字來表八 中： 不，而其 _提供-觸敏感測器之一範例之一示意性方塊圖， 而圖lb係與該感測器近接而佈置之—使用者的手指之一狄 例性解說； ％ 不 圖2係解說圖lb所示觸控感測器之一電性等效物之一 意性方塊圖； 圖3係與圖lb所示觸控感測器組合用來形成一 器之一電路之一示意性方塊圖； 圖4係解說圖3所示感測電路的操作之一範例性時序圖. 圖5係提供一二維電容轉換感測器配置之-觸敏矩陣之 一電路圖； 圖6係顯示具有-液晶顯#器（LCD)之圖5所示二維電容 轉換感測器之一應用之一示意性解說，其組合形 ： 顯示螢幕； 服 圖7提供圖6所示顯示螢幕所感應的雜訊之一電性 路圖； 电 圖8係圖5、13及14所+ ^ 所不之一感測信號調節器之一電路 圖； 〜 圖〜係相對於表示—同步矩形雜訊信號之-相對於時間 的信號值曲線圖之—圖形表示；圖9b係對應於圖3所 例之時序圖，其解說複數個測量叢發之產生，其中每 量叢發包括依據—傳統操作之複數個測量循環；而圖㈣ 133532.doc -35- 200915162 依據本技術來調適的圖9b所示 了斤圖之一解說. 圖10a係針對圖％所示週期 D ， ,ia ^ ni 雜訊k喊在一擴展時間軸 上相對於時間之一信號值曲線 J 圖形表不；圖l〇b传 解說對應於圖l〇a所示者之—味 ’、 時間軸上該觸控感測器的操 作之一時序圖之-圖形表示，其中一測量叢發之一時間週 期超過該雜訊信號不改變的該週期性雜訊信號之-部㈣ 進入該雜訊信號確實改變之—部分. 圖1U係針對一週期性雜訊 凡1口琥之另一範例之一相對於 時間的信號值曲線圖之一圖形表 w〜表不，而圖lib係解說依據 本技術之觸控感測ϋ之操作的—時序圖之—圖形表示； 圖針對—週期性雜訊信號之另—範例之—相對於 時間的信號值曲線圖之一圖形妾· 固小表不，而圖12b係解說依據 本技術之觸控感測器之操作的一時序圖之一圖形表示； 圖13係另一範例性觸控感測器之一電路圖，其利用依據 本發明之一具體實施例來調適之一感測元件之一單端充電 與放電。 圖14係圖13所示單端感測類型之一觸控感測器之另一範 例的電路圖，其係用於形成依據本發明之一具體實施例 來調適之一二維觸控感測器；以及 圖1 5係表示依據本技術之一觸控感測器之操作的一流程 圖。 【主要元件符號說明】 10 15 觸控感測器/電容充電式的鍵 觸敏控制面板 133532.doc -36- 200915162 f \ 18 19 20 22 30 、 32 、 33 34 100 101 101.1、101.2、101.3、 線/電場 線 使用者的手指/主體 等效接地電容器/接地電容 接地電容 接地/地面 電極/X板 驅動電路 驅動電路 101.4 103 第一輸入控制通道 103.1 ' 103.2 ' 103.3 ' 第一控制輸入
103.4 104 105 106 107 108 110 110.1 110a、 110b、 110c、 電極/Y板 電容cE/鍵/電容器 輸入 第二輸入通道/輸出致能控制輸入 電荷測量電路 第一可控制開關 連接點 開關 110d 、 114a、 114b、 114c、 114d 112 測量電容器Cs 133532.doc -37- 200915162 112.1 、1 12.2、112.3、 測量電容器Cs 1 12.4 114 第二開關 114.1 連接點 116 輸出電壓 116.1 > 116.2 > 116.3 ' 輸出信號/輸出線 1 16.4 118 控制器 130、 132 、 134 、 138 時序圖 140 放電電阻器 142 放電開關 144 控制通道 205 感測器點/電容感測器/鍵 262 耦合電容器 264 運算放大器 266 ' 268 電阻器 270 ' 272 電阻器 274 回授電阻器 280 測量叢發/測量循環 282 > 284 、 286 測量循環 288 上升邊緣 300 第一測量叢發 302 總時間週期 500 控制器 133532.doc -38- 200915162 500.1 控制器 500.2 控制器 502 雜訊感測輸入 504 連接通道 506 信號調節器 511 開關 601 2DCT感測器/觸控感測器 602 LCD顯示器 604 支撐基板 610 矩形波電壓信號/共同電壓信號/ 共同切換電壓 612 場發射層/場發射器 620 參考接地 800 第一部分 802 箭頭 804 第二部分 808 第一部分 810 第二部分 900 耦合板 902 耦合電容 904 雜散電容Cx 906 信號調節器 930 雜訊源 960 鍵 133532.doc -39- 200915162 962 共同線 963 感測線 964 耦合電容 966 雜訊信號 968 線 970 信號調節器 A、B 週期性雜訊信號之平坦部分 C 上升邊緣 Cp]、Cp2、Cp3、Cp4 耦合電容 Cs 測量電容器/測量電容 D 下降邊緣 XI、X2、X3、X4 線 Y1、Y2、Y3、Y4 Y板 133532.doc -40-

Claims (1)

  1. 200915162 、申請專利範圍： 1. 2. -種感測器’其用以從一感測元件之1容之變化來決 定一物件之存在，該感測器包含 -電容測量電路’其可操作以實行剛量循 感測元件之一電容；以及 、Μ 一控制器電路，其可操作 則貞測在該感測元件上感應之—週期性雜訊信號， 以決定該週期性雜訊信號之一重複圖案之—^ 一立 分，其引起存在於該感測元件上之電荷之數量的變化°: :變化影響該電容測量電路對該感測元件之該電容的測 八以：定該週期性雜訊信號之該重複圖案之一第二部 :，：不引起存在於該感測元件上之電荷之該數量的變 化’以及 以控制該電容測量電路之該等測量循環，以在該 性雜訊信號之該第二部分期間實行該等測量循環，而在 :週期性雜訊信號之該第—部分期間不實行該等測量循 如請求们之感測器’其中該感測元件包括—鍵，㈣ 操作以控制該電容測量電路以藉由以下操作來 偵測该感測元件之該電容之變化 產生複數個該等測量循環，每_測量循環皆包括在一 :量”充電部分期間將電荷感應到該鍵上，而在 …則1循壤之-信號測量部分期間測量在該鍵上感應之 133532.doc 200915162 電荷數量，以及 二= 輸之電荷之數量的變化來债測近接該鍵之該 3如”子在，從而價測該感測元件之該電容之變化。 .3·如明求項2之感測器’ 1u # t ^ ,|(1 θ ^外八中該控制電路可操作以控制該 电合測夏電路之該等測 ^ ^ ν . 循裱以在該週期性雜訊信號之 Μ第_ σρ为期間實行該 信號之該第-部分_以 而在該週期性雜訊 以下操作： f仃該等測量循環’此係藉由 f 產生—或多個測量叢路，> 等測量叢發，錢 母—測量叢發提供複數個該 =複數:叢發之該產生與該等叢發内之該等 私同步’以與該週期性雜訊信號之該第二部分一致。 4.如請求項3之咸測哭 y., 等測…其中該控制器電路可操作以使該 ^ ^ π . 發之6亥產生相對於該週期性雜 汛佗唬同步，此係藉由以下操作 決定該等測量循環之該 度，以及 于最^之母一叢發之時間長 =量循環之該等叢發之時序調整成與該雜訊信號之 不影響該等電容測量之該部分或該”分一致。 5·如明求項3或4之感測器，其令哕捫细# # -部分包括上升或下降邊緣週期性雜訊信號之該第 ,φ ^ , 緣而該控制器電路可操作以 使以複數個叢發之該產生與 同步’此係藉由以下㈣專叢發内之該等測量循環 _該週期性雜訊信號中之該等上升與下降邊緣，以及 I33532.doc 200915162 使該等叢發之該產生與該等叢發内的該等測量循環同 步’以避免該所偵測雜訊信號中的上升及/或下降邊緣。 6·如請求項1或2之感測器，其中該控制器電路可操作以控 制該測量電路以產生針對該週期性雜訊信號之複數個： 期的該等測量循環，π β _ 而不在该重複雜訊信號之該第一部 分中產生該等測量循環。 7. 如前述請求項中任-項之感測器，其中該控制器電路係 耦合至該感測元件且經配置以偵測來自該感測元件本身 而在該感測元件上感應之該雜訊信號。 8. 如前述請求項中任一項之感測器，其中該控制器電路可 操作以在-雜訊感測階段期間偵測該雜訊信號，在此階 奴中》亥電谷測里電路不實行任何測量循環，而該感測元 件之該鍵或該等鍵係浮動。 9’如前述請求項中任1之感測器，其中該鍵包括-形成 一二維電容轉換器之鍵矩陣。 10. 一種從一感測元件之—電容之變化來決定一物件之存在 的方法’該方法包含 情，在該感測π件上感應之一週期性雜訊信號， 决疋該週期性雜訊信號之一重複圖案之一第一部分， ,、起存在於該感測元件上之電荷之數量的變化，此變 化影：對該感測元件之該電容的測量； 决疋》亥週期性雜訊信號之該重複圖案之一第二部分， ’、不引起存在於該感測元件上之電荷之該數量的變化， 7、丨里循ί长以在該週期性雜訊信號之該第二部分期 133532.doc 200915162 間測量該感測元件之電交 直, u ^ ，而在該週期性雜訊信號之該 第：部分期間不實行該等測量循環。 :求項ίο之方法，其中該感測元件包括一鍵，行 測量循環來測量該感^件之該電容包括 產生複數個測量循璟，立 ，al θ 长母一測置循環皆包括在一測量 旦β ]將電何感應到該鍵上，而在該測 置循％之一信號測量部 .^ 刀期間決疋在該鍵上感應之電荷 的數量，以及 從該鍵傳輸之電荷之數旦 Λ,數里之1化來偵測近接該鍵的該 物件之該存在，從而偵- 貞測邊感測兀件之該電容之變化。 12.如岣求項丨丨之方法，复 /、T實仃測1循％以在該週期性雜 Λ k號之該第二部分Μ 曰 „„ .. , 4 /則15亥感測元件之電容而在該 週期性雜訊信號之該第一 ,α 弟 #刀期間不實行該等測量循環 包括 產生一或多個測量業i >_ , β ^ .a, θ 叢發，母一測夏叢發提供複數個該 專測量循環，以及 使該複數個叢發之該產生盥 玍興忒寺蕞發内之該等測量循 辰5步，以與該週期性雜訊信號之該第二部分一致。 13·^ =項12之方法，其中使該複數個叢發之該產生與該 :内之該等測量循環同步以與該週期性雜訊信號之 &第一部分一致包括 決定該等測量循璟 > 。亥等叢發之母一叢發之時間 度，以及 將測里循環之該等叢發之該時序調整成與該週期性雜 133532.doc 200915162 訊信號之該第二部分一致。 14·如請求項12或13之方法’其中使該複數個叢發之該產生 與該等叢發内之該等測量循環同步以與該週期性雜訊信 號之該第二部分一致包括 偵測該週期性雜訊信號中之該等上升與下降邊緣，以及 使該等叢發之該產生與在該等叢發内的該等測量循環 同步，以避免該所偵測雜訊信號中的上升及/或下降邊 緣0
    15.如請求項10或n之方法，其中實行該等測量循環來測量 該感測元件之該電容包括 針對該週期性雜訊信號之複數個週期而產生該等測量 循環，以及 在該重複雜訊信號之該第一部分中不產生該等測量循 環。 1 6 ·如請求項1 〇至i 5中任一瑁 甘占，上，h 項之方法’其中偵測在該感測元 件上感應之該週期性雜訊信號包括 從該感測元件本身偵測在該感測元件上感應之該週期 性雜訊信號。 17·如睛求項11至16中任一 l 、 員之方法，其中偵測在該感測元 件上感應之該週期性雜訊信號包括 在一其中該電容測晋φ „^里電路不實行任何測量循環之雜訊 感測階段期間偵測該雜气 或該等鍵㈣。 仏戒，並使該感測元件之該鍵 18.如請求項丨丨至〗？中任一 、之方法，其中該鍵包括一形成 133532.doc 200915162 一二維電容轉換器之鍵矩陣。 19. 一種控制|§ ’其用以從存在於一感測元件上之電荷之一 數量之變化來感測一物件之存在，該控制器係可操作 以偵測在該感測元件上感應之一週期性雜訊信號， 以決定該週期性雜訊信號之一重複圖案之一第一部 分，其引起存在於該感測元件上之電荷之數量的變化， 此變化影響該感測元件之一電容之一測量， 以決定該週期性雜訊信號之該重複圖案之一第二部 分，其不引起存在於該感測元件上之電荷之該數量的變 化，以及 訊信號之該第二部分期間實行該等測量循環，而在該週 期性雜訊信號之該第—部分期間不實行該等測量循環。 如明求項19之控制益，其中該感測元件包括—鍵，且該 控制器可操作以藉由以下u 、 下細作來偵測該感測元件之該電 容之變化 產生複數個該等測詈据e ^ 里循％ ’每-測量循環皆包括在- 測置循％之一充電部分期 期間將電何感應到該鍵上，而在 p亥測置彳盾J辰之一信號·、、目丨旦 f 1 /里。1^刀期間測量在該鍵上感應之 罨何的數量，以及 從該鍵傳輸之電荷之—缸曰t 該物件之料在，彳㈣該鍵之 化。 足而偵測該感測元件之該電容之變 21. 種從 感測元件之_番& ^ 谷之良化來決定一物件之存在 133532.doc 200915162 的設備，該設備包含 偵測構件，用以偵測在該感測元件上感應之一週期性 雜訊信號， 決定構件，用以決定該週期性雜訊信號之一重複圖案 之一第一部分，其引起存在於該感測元件上之電荷之— 數量的變化，此變化影響該感測元件之該電容的測量， 決定構件，用以決定該週期性雜訊信號之該重複圖案 f 22. 之一第二部分，其不引起存在於該感測元件上之電荷之 該數量的變化， 實行構件，用以實行測量循環以在該週期性雜訊信號 之該第二部分期間測量該感測元件之一電容，而在該週 期：雜訊信號之該第一部分期間不實行該等測量循環。 ㈣中任_項之感_ ’ ^請求項難狀 方法’或如請求項20之控制器，其中該 後益山 邊週期性雜訊信號 係猎由—液晶顯示螢幕產生。 133532.doc
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