TW201030576A - Multiple electrode touch sensitive device - Google Patents

Description

201030576 六、發明說明： 【先前技術】

隨著接觸螢幕變得越來越大’有效地感測較大接觸螢幕 上之接觸所需之電極數目亦已隨之增長。每一此電極係麵 合至一控制器上之-接針。隨著電極數目的增長，控制器 上之接針數目亦增長，從而添加控制器及將該控制器麵合 至電極之佈線之複雜性。在某些先前技術接觸螢幕中，已 使用電極插值方案來增加接㈣幕上有效電極之數目而 ^曾加至控制器之所需連接之數目。此等插值方案可能不 提供在確定接觸位置中所期望之準確度。 【發明内容】 在一接觸感測裝置中形成兩個+同電極組以在以不同電 壓驅動該等祕之相反端時產生自料電極之-端至另一 端之-電場梯度。藉由交替驅動一組電極之各端同時使用 另一組電極接收信號來執行一信號量測循環。接著反轉該 等組電極之角色，以使得原來被驅動的組現在係用來自另 一組電極接收信號。可藉由驅動一組電極之兩個側且然後 驅動另一組電極之兩個側來獲得表示接觸強度之可選參考 信號。接著使用該等所獲得之信號來確定在該接觸感測裝 置上之接觸位置。 【實施方式】 在一個實施例中，可以軟體或軟體與人類實施之程序之 一組合來實施本文所闡述之功能及演算法。該軟體可由儲 存於電腦可讀媒體（例如記憶體或其他類型之儲存裝置）上 145571.doc 201030576 之電腦可執行指令組成。此外，此等功能對應於係軟體、 硬體、韌體或其任一組合之模組。視需要可在一個或多個 模組中執行多個功能，且所闞述之實施例僅係實例。該軟 體可在-數位信號處理器、ASIC、微處理器或在—電腦系 統（例如一私人電腦、伺服器或其他電腦系統）上運作之其 他類型處理器上執行。 在-接觸感測裝置中形成第一及第二組電極以在以不同 電壓驅動該等電極之相反端時產生自該等電極之一端至另 -端之-電場梯度。該等電極組形成—矩陣，自該矩陣可 以至該矩陣之最少連接獲得接觸位置。藉由交替驅動該第 -組電極之各端同時使用另—组電極接收信號來執行一信 號量測循環。接著反轉料電極組之角色，以使得在該第 f組電極如上所述被驅動時使用該第—組來接收信號。可 藉由驅動該第組電極之兩個側且然後驅動該第二組電極 之兩個側來獲得表示接觸強度之參考信號。接著使用該等 所獲得之信號來確定該電極矩陣上之接觸位置。 閣述跨越由不同材料形成之電極形成電場梯度之數個實 施例。某些實施例利用在具有由高導電材料形成之電極之 -感測區域外部之電阻器。在某些實_中，電阻率 夠高以使得當驅動該等電極以形成電場梯度時並不 期望之大電流。亦閣述驅動及接收序列以及用於確定接觸 位置之演算法。 伐陶 圖ΙΑ、1B及1C係 之 接觸感測裝置1 〇 〇之單獨及組合 俯視圖，該接觸感測裝置 ^ 置100具有展不一垂直場梯度之 145571.doc 201030576 -組電極11G及展示-水平場梯度之—組電極ιΐ5。在一個 實施例中，該等電極係由例如銅之高導電材料形成。可使 用諸多不同高導電材料，包含諸多金屬及對電信號提供小 阻力之其他材料。 在一個實施例中，該組電極丨1〇包含多列之水平設置之 菱形結構，該等菱形結構係由導電材料條帶在水平隅角處 耦合在一起。毗鄰列係由一電阻器耦合，如（例如）在12〇處 ❹ 所扣示，該電阻器輕合列122與124。在此實施例中，存在 以一列126結束之六個此種列，所有六個列皆連接至一電 阻鏈128。列122係耦合至一導電線13〇，稱為VERT〇。列 126係耦合至一導電線132，稱為VERT^在一個實施例 中，線130及132可選擇性地耦合至驅動電路，且線132可 選擇性地耦合至圖1中未顯示之感測電路。導體13〇及132 亦經由電極列之間的電阻器（例如電阻器丨2〇)耦合。電阻鏈 128運作為一電阻分壓器，當以一驅動電壓驅動vert〇或 φ VERT1線中之任一者而另一線保持在一參考電壓下（例 如，接地）時，該電阻分壓器沿一垂直方向在電極列中形 成一電場梯度。每一電阻器充當一衰減器以減小施加至下 一電極之電壓’同時末端列經驅動而處在驅動電壓下或被 連結至參考電壓。 以一類似方式在對應於電極組U5之互連菱形形狀之行 中產生水平電場梯度。外侧行係以140及142指示，且分別 被耦合至導電線144(HOR〇)及146(HORl)。該等電極行經 由一電阻鍵150耦合在一起，該電阻鏈150包含在導線144 145571.doc 201030576 與146之間延伸且耦合至該等行之電阻器，以當h〇r〇或 HOR1線中之任一者被驅動而另一線保持在一參考電壓下 (例如’接地）時沿一水平方向在該等電極行中形成一電場 梯度。在某些實施例中’該等電阻鏈可由離散電阻元件形 成。 兩組電極110及115形成一電極圖案，其顯現為一菱形形 狀柵格。該等電極可形成於與絕緣交越件相同之層上，或 可升> 成為由一絕緣層分離之兩個單獨層。可使用各種導電 材料，例如ITO(氧化銦錫）及PED0T(聚乙烯二氧基噻吩）銅 或銀塗漆（當用於接觸螢幕時，呈細線網格圖案）來形成該 等電極。在一個實施例中，電阻鏈12〇、15〇形成沿水平及 垂直方向兩者形成一平滑電場梯度之電阻橋。電阻鏈 12〇、15〇可位於該等電極組之邊緣外侧。 圖2係用於在圖i之電極圖案1〇〇上驅動及接收信號之實 例性電路200之一示意圖。可採用諸多不同之驅動及接收 仏號方法’且電路2〇〇僅係一個實例。線VERT0 130、 VERT1 132、HOR〇 144及HOR1 146中之每一者係藉由對 應電壓VO、vi、HO、H1驅動。在一個實施例中，線 VERT1係耦合至21〇處之一感測電容器Cs〇，其可進一步經 由在211處標記為]^¥之—線耦合至一斜升電阻器216以量 測CsO上的所轉移電荷。線11〇1〇係耦合至212處之一感測 電容器Csl，其可進一步經由217處標記為μη之一線耦合 至斜升電阻器218以量測Csl上的所轉移電荷。電路220 係耦合至該等斜升電阻器以接收且量測來自感測電容器之 145571.doc 201030576 電荷。該等斜升電阻器用於類比至數位轉換，且在其他實 施例中可用其他類比至數位轉換器替換。在其他實施例 中，感測電容器可由可包含積分器及運算放大器或感測電 .荷之其他構件之電路替換。電路230亦可耦合至線Μν 2ΐι 及ΜΗ 217以根據下文所述之叢發序列在一參考電壓、浮 動及電荷轉移位置之間切換該等線。 電路230可用於在驅動及感測裝置1〇〇期間提供驅動信號 φ 之多工且提供時序及控制信號切換組件。在某些實施例 中，電路230可包含一微控制器以提供用於提供驅動信 號、感測所轉移電荷及用於計算接觸位置之控制信號。電 路230表示用以提供驅動信號之驅動器及用於自電極圖案 接收所感測信號之接收器。可在美國專利第6,452,514號中 找到用於驅動及感測之一個實例性電路。 在圖3中之另一實施例300中，感測電路（例如，感測電 容器310及312)亦可分別耦合至線VERT〇 13〇及11〇11() 144。 φ 電荷量測效能可能好於或可能並不好於剛剛藉由使用感測 電容器210及2 12所提供之效能，此乃因假定在此實施例中 該等電極之電阻係低則每一電極組耦合一個電容器應足以 收集所轉移電荷。此外，用於類比至數位轉換之斜升電阻 器320及322亦可如圖3中所示與感測電容器3 1〇及3 12結合 使用。 圖4A、4B及4C係一電極佈局4〇〇之單獨及組合電極之俯 視圖，其中該等電極係使用一透明導電材料（例如IT〇)形 成。在此實施例中，同樣形成一菱形圖案，但所使用導電 145571.doc 201030576 材料具有使其適合於形成一電場梯度之一電阻。在此實施 例中’電極組410及415同樣形成為由導電材料條帶分別在 隅角處連接之菱形形狀之列及行。 電極組410及415在每一端處由一導電條420、422、 424、426耦合’導電條420、422、424、426在每一組電極 之毗鄰列或行之間不產生一明顯電場梯度。條42〇係耦合 至電極組415中之電極中之每一者之一端，且條422係耦合 至電極組415中之電極之另一端。條42〇係耦合至一線 430 ’稱為VERT0，且條422係耗合至線432，VERT1。經 ❹ 由線430 VERT0施加一電壓，同時將線432 VERT1耦合至 一參考電壓產生一電場梯度，其係在耦合至條43〇及432之 δ亥等端之間沿電極組415所形成。藉由在線432 VERT 1上 提供一驅動電壓信號及在線430 VERT0上提供一參考可形 成一相反梯度。條424及426係耦合至電極組410之各別 端，且亦耦合至線434 HORO及436 HOR1以在任一線被驅 動且另一者保持至一參考時形成一類似梯度。 翁 圖5A、5B及5C係一電極佈局500之單獨及組合電極之俯 視圖，其中該等電極係使用一透明導電材料（例如汀⑺形 成。佈局500類似於佈局4〇〇，且在元件保持不變之情形下 利用相同參考編號。在佈局500中，菱形圖案形狀已修改 為電極形狀之一列或行橫貫於條之間以增加電阻。已在該 等菱形形狀中做出切口以使其等分裂，且藉由一導電路徑 連接該等經分裂菱形，從而導致每一行及列之一較高電 阻。在一個實施例中，該電極電阻類似於一窄材料條帶之 145571.doc 201030576 電極電阻，該窄材料條帶在寬度上類似於連接圖4中之菱 形形狀之隅角之條帶的寬度。在一個實施例中，所有切口 係一致以獲得—均勻圖案，該均勻圖案在該等組被聪動時 產生-平滑電場梯度。在其他實施例中，該等切口可變化 以獲得一非平滑梯度。 如上所述，可根據電路2〇〇或300驅動及感測佈局4〇〇及 500以及佈局1 〇〇。可藉由量測在單獨位於兩個垂直定向電 ❹餘上之取樣電容器上之所累積電壓來計算接觸位置，該 兩個垂直定向電極組在兩個層上具有電場梯度。驅動一個 組之一端且使另一端接地形成跨越該電極組之場一梯度， 在-個實施例中其係跨越電極組自最大值至零之平滑:變 =度。自用作-單個接收板之另—組電極獲取信號。接 著交換該等電極組，反轉該等組之角色，如此另一組被驅 動而剩餘組現在運作為單個接收器板。 藉由驅動組電極之兩個相反側（例如VERT0及VERT1) ❿及獲取相反層（H〇R〇及h〇r1)上之信號來獲得參考信號 RH。以&方式驅動#除料一電極组之表面之敏感度之 梯度，使得整個電極組跨越整個表面具有相等敏感度以用 作一均勻單一電容性鍵。 在-個實施例中為獲得完整的灯位置，可將六個不同 驅動信號施加至該等電極組之不同線。在一個實施例中， 該等驅動信號採取電壓脈衝叢發之形式，該等電壓脈衝從 發導致自-個電極組至另一電極組之電荷轉移。所轉移之 電荷量可受到-接觸之影響。在圖6中以表形式閣述在一 145571.doc 201030576 個實施例中所利用之信號。圖6中之第一行係指一叢發編 號，其各自可包含一個或多個電脈衝。可視需要改變次 序。對於每一叢發，接著在後續行中闡述連接VERT〇、verti、 HORO及HGR1中之每-者之狀態。舉例而言，在叢發編號工 期間，VERT0係以該等叢發驅動，VERT1係連結至一參考 (例如，接地），HORO係浮動，且H〇RU$獲取所轉移電 荷。所獲取電荷標記在下一行中，稱為信號。所獲取信號 (包3參考）包含SV1、SV2、RV、SHI、SH3及RH，其中 RV及RH係來自驅動每一組電極之兩個端之參考信號。 ❹ 存在用於識別一接觸事件之數種叢發類型。某些叢發類 型量測沿一感測表面之一個轴之位置。舉例而言，此一叢 發類型可驅動橫越一感測區域之電極之一端且使另一端接 地，此形成場梯度。使用沿不同於經驅動電極之一方向橫 越該感測區域之電極獲取一信號。此等信號在圖6中顯示 為 SV1、SV2、SH1 及 SH2。 另一叢發類型量測一接觸之強度。此等叢發可同時驅動 一螢幕之兩個端，將整個螢幕轉換為跨越整個區域具有相 〇 同敏感度之一電容性鍵。所獲取信號提供一參考以允許藉 由減小信號強度在所報告接觸位置上之效應來更精確地計 算接觸位置。應理解，在不背離本標的物之範疇之情形下 可使用其他叢發類型來感測接觸事件，包含（但不限於）使 用如上所論述之互電容之叢發類型及使用自電容來感測一 接觸事件之叢發類型。 圖6中之叢發編號1量測出一信號具有—垂直梯度，該垂 145571.doc -10· 201030576 直梯度具有VERT0上一最大信號至VERT1上一最小信號。 叢發編號2量測出該信號具有經反轉之垂直梯度以致最 大信號在VERT1上而-最小信號在VERT〇上。在叢發編號 • 3中，量測出該信號不具有一垂直梯度，此乃因vert〇& . vmms者皆被驅動。在叢發編號4中，量測出該信號具 有一水平梯度，其對應於HORO上一最大信號&h〇ri上一 最小信號。在叢發編號5中，反轉梯度，且在叢發編號6 中，由於H〇R0、HOR1兩者皆被驅動因此不存在水平梯 ^ 度。 用於計算位置之公式將一區域劃分為兩個區，其中信號 中之一者強於另一者且每一區具有其自己的公式。隨著一 接觸在該兩個區之間移動在兩個公式之間的轉變並不形成 一故障’此乃因兩個公式皆在轉變時產生相同結果。圖7 中顯不來自一接觸感測裝置上之一點「Xmin」與「Xmax」 之間的水平量測之理想信號。圖7圖解說明在該接觸自該 ❿ 接觸感測裝置左邊上之一水平座標Xmin移動至該接觸感測 裝置之右侧上之一水平座標Xmax之情況下信號關係如何改 變。點八係一特定接觸點X0處之RH值，B係X0處之SH1 值，且C係在χ〇處之SH2值。一類似圖表（未顯示）表示當 一接觸例如自一接觸區域之底部處之一點「Ymin」移動至 該接觸區域之頂部處之一點「Ymax」時信號關係如何在 SV1與SV2之間改變。

在各種實施例中，一叢發可提供表示該區域之一極端邊 緣處一水平位置之一參考信號RH。在某些實施例中，RH 145571.doc ,, 201030576 係一預定常數。 如上所述’為計算包含一水平座標之一接觸位置，將一 接觸榮幕之水平區域例如劃分為兩個區。水平區1包含SH1 場715強於或等於SH2場720之一區域（例如xm，7 10左邊之 區域）。水平區2包含SH2強於SH1之區域。 因此’當SH1大於或等於SH2時，根據下式計算一接觸 事件之水平座標X : Χ = ΝΛ—翌-Sm—) h 2*RH -(SHI-SH2) 其中係一比例因子，其可當xmin係零時用於提供位置 Xmin與Xmax之間的一給定範圍之座標值。 當SH2大於SH1時，根據下式計算水平座標X: ^ =^0- RH-SH2 2*RH-(Sm + SH2y 為計算一接觸事件之一垂直座標’使用信號Svi、SV2 及RV❶一接觸感測區域之垂直區域係劃分為兩個區。垂 直區1包含SV1場強於或等於SV2場之一區域。垂直區2包 含SH2強於SH1之區域。 當SV1大於或等於SV2時，根據下式計算一接觸事件之 一垂直座標Y :

RV-SVI 2*W^(SVr^SV2) 其中A係一比例因子’其可用於提供位置γ 盥 min〆、Ymax之►間 的一給定範圍之座標值。 當SV2大於SV1時，根據下式計算一接觸事件之一垂直 1455*71.doc -12- 201030576 座標γ : Υ = Λ^ν(1-- 2*RV ~(SVl + sv 2)^ 其中參考圖6， SV1係在叢發#丨期間量測之信號。 SV2係在叢發#2期間量測之信號。 RV係在叢發#3期間量測之一參考信號。 SH1係在叢發#4期間量測之信號。 ® SH2係在叢發#5期間量測之信號。 RH係在叢發#6期間量測之一參考信號。 在某些實施例中，不需要使用RH及RV。當使用時，rh 及VH提供跨越螢幕準確確定接觸之能力。誤差通常在螢 幕之邊緣處將係最大。在其他實施例中，可自以上用於計 异位置之公式獲得一加權平均公式。用於計算一接觸事件 之X座標之一個實例性公式可寫為： φ X=Nh(ls>s(RH-sHl)+2*(RH-SH2))/(2*RH-(SHl + SH2)-)-M。 現在參考圖8至13闡述圖6之以上叢發中之每一者之實例 性叢發時序組成。圖6之叢發順序編號1在圖8中顯示為經 擴展。在V0上完成脈衝叢發，而V1連接至gnd或另一參 考電壓，同時H0保持浮動。在H1上執行量測，此對應於 來自弟垂直梯度之信號。如先前所指示，本文所闡述 之獲取叢發僅係可使用之驅動信號之一個實例。在其他實 施例中可使用諸多其他驅動信號及電荷獲取方法。 在圓8之一第一步驟（稱為一初始放電狀態）處，使所有 145571.doc -13· 201030576 電容器完全放電。V0、MV ' VI、HO、ΜΗ及HI初始地耦 合至接地（如在表中由一「〇」表示）’或其他參考電壓。在 步驟2處，允許MV、H〇&H1浮動（如在表中由一「F」表 示）。在步驟3處，自V0轉移電荷（藉由將接針v〇驅動至 冋，如由表中之一「1」表示）且使電荷累積於感測或取樣 電容器Csl上》在步驟4處，允許河]^浮動，浮動&至結束 該電荷轉移。在步驟5處，將H1耦合至接地以排放寄生電 容Cp。在步驟6處，將v〇耦合至接地，以排放未知電容 Cx。在步驟7處，允許H1浮動以為下一轉移做準備。在步 驟8處，將MH接地至接地Cs以為下一轉移做準備。在步驟 9處，將步驟3至8重複N次直至完成獲取叢發，其中「N」 係預定數目，其經設計以根據重複信號累積提供目標量之 信號增益及雜訊抑制；「N」在此圖表及本文其他圖表之 上下文中可係任一整數且亦可包含零。在步驟1〇處，使 ΜΗ浮動以為量測做準備。在步驟丨丨處，將]^]^耦合為一類 比比較器輸入，且將Η1耦合至接地。在步驟12處，將 CHRG線耦合至感測電路以經由一電阻器（例如，216)執行 經由該（等）取樣電容器上電壓之斜升對信號之量測，直至 取樣電容器上之電壓達到一預定電壓，藉由定時達到該預 定電壓所需之間隔來進行該量測。以上解釋亦同樣應用於 圖9至13，其中之修改將在下文論述。 於某些實施例中，該等浮動狀態明確地用來避免在接針 之輸出驅動斋導通及關斷時發生交叉導電。在某些微於制 器中，在浮動狀態與輸出狀態之間轉變（且反之亦然）期 145571.doc •14- 201030576 間s個接針係「半輸出」時’連接至一取樣電容器之 另側之另一接針亦係「半輸出」。結果可係取樣電容器 上由於父又導電而毁滅顯著、不可預測及熱相依量的電 何。然而’若在某些實施例中並非明顯地如各種圖表中所 不那樣來使用浮動狀態，具體而言若輸出驅動器藉由其本 質设計避免此交又導電則叢發序列將充分運作。 圖6之叢發步驟編號2擴展為圖9中所圖解說明者。此步 ❹ 驟由以下構成：在VI上叢發脈衝，而V0連接至GND同時 H0子動，且在H1上執行量測以獲取一第二垂直梯度。圖9 中圖解說明之個別步驟類似於圖8中如先前所論述之彼等 步驟，除了在步驟3中自V1而非v〇上之脈衝轉移電荷以 外。 圖6之叢發步驟編號3擴展為圖1〇中所圖解說明者。此步 驟由以下構成：在乂0及VI兩者上叢發脈衝且H0浮動，同 時在H1上執行量測。此獲取不具有一電壓梯度之信號，以 • 致整個螢幕作為—單個單一「鍵」無差別地對接觸位置做 出回應。如所論述，自此步驟所致之信號係用作一參考 RV以藉由減小信號強度變化之影響使得沿垂直轴之位置 計异更精確。 圖6之叢發步驟編號4擴展為圖丨丨中所圖解說明者。此步 驟由以下構成.在Η0上叢發脈衝，而Η1連接至GND且V0 净動，同時在VI上執行量測以獲取具有一第一水平梯度之 信號。 圖6之步驟編號5擴展為在圖12中所圖解說明者。此步驟 145571.doc •15- 201030576 由以下構成：在HO上叢發脈衝’同時hi連接至GND且VO 浮動’且在VI上進行量測以獲取一第二水平信號梯度。 圖6之叢發步驟編號6擴展為在圖13中所圖解說明。此步 驟由以下構成：在H0及H1上叢發脈衝而v〇浮動，同時在 VI上量測信號。此獲取不具有一電壓梯度之信號，以致整 個螢幕作為一單個單一「鍵」誤差比地對接觸位置做出回 應。如所論述，自此步驟所致之信號用作一參考RH以藉 由減小號強度變化之影響而使沿水平軸之位置計算更精 確。序列編號4、5及6中之每一者分別密切對應於序列1 ' 2及3 ’除了驅動及感測相反的電極組以外。 在一個實施例中使用一單層IT〇設計可導致一個或多個 優點，例如降低之成本、增加之可靠性，較高良率等等。 同樣，在頂部層與底部層上之量測中之增益之間的差別將 變得很小，此乃因此一組態不具有2軸層位移。圖14上顯 示將ΙΤΟ用於此接觸螢幕之—個解決方案。整個設計由多 個大致平行線形成。 線1410之一半用於在連接器11〇尺〇與H〇R〗之間形成一水 平梯度。線1410可利用外部連接之電阻器1415。在某些實 施例中，電阻性結構可由IT〇或其他電阻性材料形成。線 142〇之另一半用於在VERT〇與VERT1之間形成一垂直梯 度。線1420可並聯連接。當使用相等厚度線時，並聯連接 之線1420之電阻可係低’從而導致一次最佳垂直梯度。 成 在圖15中’使用於形成一垂直梯度之線151〇窄於用於形 水平梯度之線1410。在一個實施例中，為在¥£1^〇與 145571.doc -16- 201030576 VERT1之間跨越呈並聯形式之1〇個垂直條獲得2 κ電阻， 每-條之電阻應為20 在其他實施例中，可使用其他電 阻同樣，使用一較而電阻ΙΤΟ層將有助於將VERT0與 VERB之間的電阻增加至—期望範圍。在其他實施例中， 可使用Z开/圖案（未顯示）來增加連接於verto與VERT t之 間之條的電阻。應理解，在不背離本標的物之範脅之情形 下’、他用於互電谷類型接觸事件感測之方法及電路亦係 ❿彳能。除例如本文所使用之電荷轉移電路及方法以外，其 他方法包含（但不限於）振幅偵測、RC時間常數量測、經修 改之電荷轉移方法、使用濾波（例如具有一漸近回應之 「洩漏積分器」）之電荷轉移方法，及其等之組合。 所揭示電極圖案之各種實施例允許各種接觸事件偵測方 法包3各種接近偵測方法。一種接近偵測形式可使用自 電容而非上文所述之互電容來達成。使用自電容之接近偵 測係可能，此乃因自電容場線自電極向外自由輻射至自由 ❹ 門中根據本標的物之各種實施例之一四電極接觸螢幕 允許藉由以規則間隔在兩個通道上發出並行叢發而簡單地 實施接近偵測。圖16中顯示一自電容類型接近叢發，其與 圖2之電路結合使用。藉由使CHRG、v〇&H〇在叢發期間 保持浮動在兩個通道上提供一並行叢發，從而允許場線遠 離螢幕之表面傳播。應理解在不背離本標的物之範疇之情 形下其他自電谷接近感測方法亦係可能，舉例而言，但 不限於RC時間常數感測。 使用自電容之接近偵測獲取可以各種方式與互電容獲取 145571.doc 201030576 業:舉例^，當在表面上偵_—接觸時可暫停接近 ^ 乃_外接近制消耗可（尤糊於識別接觸事 2之：置之處理資源。在其他例項中，舉例而言，當尚不 清楚一手指已接觸螢幕表面（例如當信號指示一模糊條件 時）時，將期望獲取互電容模式及自電容模式兩者。在另 條件中w來自自電容之信號係弱（例如當很清楚螢幕 表面上不存在接觸時）時，將期望僅在一接近偵測模式中 使用自電容來進行感測。可調整自電容獲取叢發與互電容 獲取叢發隨時間之比以適合各種信號條件，從而最佳化回 應時間及功率消耗。 通常，接觸螢幕設計所利用之螢幕形狀係矩形，而非正 方形。在矩形形螢幕上僅使用四個電極可使得跨越X及y 方向之解析度及/或線性或多或少不相等。對於較高縱橫 比之螢幕，期望沿每一軸維持—致解析度及線性。一個 解決方案係沿該等方向中之一者添加更多電極。可能設計 中之一者係使用五個電極，兩個電極用來偵測沿水平方向 之位置’且三個電極用來偵測沿垂直方向之位置，如圖j 7 中之佈局1700及圖18中之對應連接中所指示。在一個實施 例中’佈局1700係由電阻性電極材料形成，其係依兩組平 行線形式形成於一單層中，從而在被驅動時形成水平電場 梯度及垂直電場梯度。在此實施例中，顯示Cs〇耦合至 VERT1，但在其他實施例中，CsO可耦合至VERT0或 VERT2。 為獲得足夠資訊來計算接觸位置且補償偏移，圖18之設 145571.doc • 18- 201030576 計採用如圖19中圖解說明之七個不同獲取叢發步驟，其中 多於圖6之叢發之額外叢發.係用於量測來自驅動vert2之 信號。為獲得沿水平方向之接觸位置，使用三個叢發5、6 及7。為獲得沿垂直方向之位置，使用四個叢發1至4。注 意’該設計仍僅利用兩個取樣電容器及兩個轉換斜升電阻 器。在不背離本標的物之範疇之情形下偵測一接觸位置之 其他方法及電路亦係可能。舉例而言，在某些實施例中， 當使用一替代類比至數位轉換器來量測累積之電荷或當使 用一運算放大器電荷積分器器來替代電容器Cs時，可省略 斜升電阻器。 由於該設計可製作為使用兩個取樣電容器（一個用於水 平量測且一個用於垂直量測），因此在相同取樣電容器上 所量測之不同通道之間的增益中將不存在差別，從而導致 經改良之線性。 關於圖17，可沿垂直方向添加額外電極，而不需添加更 多Cs取樣電容器。可以類似方式將額外電極添加至垂直方 向。 圖20顯示單層ITO上之一六電極設計2〇〇〇，其中四個電 極VERT0至VERT3用於垂直轴上。圖21中顯示連接，其圖 解說明兩個取樣電容器之使用。 該六電極接觸螢幕利用八個不同叢發。圖22中顯示該等 叢發。相比圖19之叢發序列表’使用額外叢發來量測來自 驅動所添加電極VERT3之信號。如結合圖17、a、19、 20、21及22所圖解說明’可沿至少一個軸添加進電極，同 145571.doc • 19· 201030576 時仍僅使用每軸一個Cs取樣電容器。 在仍其他實施例中，可沿兩個方向添加更多電極，如在 圖23之佈局2300處及圖24之對應連接圖中所圖解說明。在 此情形中，整個螢幕被劃分為兩個橫向區段，其等以類似 於佈局2000之方式工作’左半邊及右半邊的以相同 方式連接至相同電路線，使得兩個半邊表現為若非腿〗 脊線之短中斷該等半邊仿佛是連續的跨越榮幕。叢發序列 由九個叢發構成，如圖25中所示。一個差別係將存在如步 驟8中所示沿水平方向的一個額外叢發，從而產生9個步❹

設計2300產生沿水平方向之非線性，此乃因延伸於如 23中標記為HORk兩個端子之間的垂直脊線之電阻。 以軟體來補償此非線性，然而藉由通過加寬脊線或通過 用其導電性沿長度擴大之—材料來降低脊線之有效電阻 可大致改良線性。然而，增加中間條之厚度超出某一限 將形成局部化線性問題。在某些實施例中，亦可至少部 地以高導電材料形成中間條以減小其電阻率。在一個實〕 例中’ Csl係經由HOR1耦合至中間條以收集所轉移電荷 在其他實施例中，csl可替代地耦合至H〇R〇或h〇r2:彳 示CS0係耦合至VERT1，但在其他實施例中其亦可耦合‘ 其他VERTn連接器中之任一者。 圖26A、26B及⑽係2600處-七電極設計之單獨及租人 電極之俯視圖，其中兩個層係IT〇或其他適合材料。若= 等層係形成於一基板（例如PET)之不同相，丨μ 4工，/、要該兩個 145571.doc -20- 201030576 層彼此靠近，則底部侧量測與頂部側量測上之敏感度將存 在小差別。在各種實施例中，ITO設計中所使用之pET不 多於125 um厚且較佳為50 um厚。圖27圖解說明可與設計 2600—起使用之連接。 在某些實施例中’電極設計2700可用於形成由若干對的 垂直與水平導電線界定之高達六個不同感測區域。換言 之，可將由VERT0、VERT1、HORO及HOR1限界之設計 ❿ 2600之區域視為一個區域，且其他區域將對應於其他對的 垂直與水平導電線。以此方式，即使單獨區域中之接觸同 時發生，亦可獨立偵測到該等接觸^此運作模式可稱為一 多接觸」運作模式。若需要，在其他實施例中可使用額 外感測電容器。在其他實施例中可改變叢發序列以適應一 多接觸運作模式。 在各種實施例中，一四電極接觸感測裝置使用兩個取樣 電容器及兩個斜升電阻器提供極其簡單之設計。可省略斜 φ 升電阻器，改為使用一 ADC轉換器，或許連同使用一運算 放大器積分器。 高速度、良好解析度與線性以及精確偵測接觸位置之能 力將允許此等裝置用於低成本字元辨識裝置，包含（例如） 電子手寫板。將感測電路連接至接觸螢幕電極之低數目導 線允許一窄邊界，從而准許更佳使用前面板空間。至螢幕 之連接因該低數目導線而亦得以簡化。 圖28係根據一實例性實施例之一接觸螢幕2800及相關聯 接觸螢幕控制器2805之一示意性方塊圖。接觸螢幕28〇〇表 145571.doc -21 · 201030576 不可用於提供一介面至不同裝置之一接觸感測裝置。接觸 螢幕2800包含在每一端處由一條282〇、2822、2824、Μ% 耦合之電極組2810、2815。在各種實施例中，每一條具有 比螢幕電極本身明顯高的導電性，以便不在每一組電極之 毗鄰列與行之間形成一明顯電場梯度；舉例而言，此等條 可係由金屬製成，而該等電極可係由IT〇製成。每—條耦 合至一控制器2805之一輸入2860及一輸出2862兩者以感測 接觸螢幕2800之接觸事件。 在各種感測接觸事件方法中，使用該控制器之輸出電激 ❹ 發電極中之每一者且使用該控制器之輸入感測電極中之每 一者。該控制器包含數個輸入及輸出組件以輔助計時電極 之激發及感測。輸入組件包含取樣及保持電路2864，一類 比多工器2866及一類比至數位轉換器2868。取樣器2864亦 體現為本文各種圖中所示之Cs電容器，例如，圖3之CsO、

Csl、Cs2及Cs3。雖然顯示四個取樣器，但在諸多例項中 僅需要兩個取樣器，舉例而言，當使用圖2中所示之拓撲 時。輸出組件包含計時邏輯2870，其耦合至輸入組件以計 ® 時且產生輸出彳§號，以協調輸入組件之感測功能。電極驅 動器2871回應於計時邏輯電路2870產生電極2810、2815之 激發。除了能夠驅動至至少一個參考電壓以外，2871處個 別驅動器各自具有一 3狀態能力以實施與結合上述各種電 路及表所闡述之各種叢發序列相關聯之浮動狀態。一信號 處理器2872獲取且處理來自ADC 2868之所感測信號。接 觸事件及位置資訊係傳遞至一控制器介面2874。主控制邏 145571.doc -22- 201030576 輯2876係耦合至介面2874、計時邏輯287〇及信號處理器 2872以提供接觸螢幕控制器28〇5之總體控制及監視。在各 種實施例中，控制器介面2874與一主機裝置2878交換接觸 事件資訊及狀態。 控制器介面2874用於將信號處理為用於與主機2878通信 之一通信協定及自該通信協定處理信號。在某些實施例 中’可使用例如串列週邊介面（spi)或内部積體電路（I2C) 之一串列協定。在其他實施例中可使用各種其他協定。 【圖式簡單說明】 圖1A及1B係根據一實例性實施例之一接觸感測裝置之 一電極佈局之兩個電極之俯視圖； 圖1C係來自圖1八及1B之組合電極之一俯視圖； 圖2係根據一實例性實施例圖解說明用以與一接觸感測 裝置介接之連接及電路之一方塊電路圖； 圖3係根據一實例性實施例圖解說明用以與一接觸感測 裝置介接之替代連接及電路之一方塊電路圖； 圖4A及4B係根據一實例性實施例之一接觸感測裝置之 一替代電極佈局之兩個電極之俯視圖； 圖4C係來自圖4A及4B之組合電極之一俯視圖； 圖5A及5B係根據一實例性實施例之一接觸感測裝置之 再一替代電極佈局之兩個電極之俯視圖； 圖5C係來自圖5A及5B之組合電極之一俯視圖； 圖6係根據一實例性實施例圖解說明用於偵測一接觸感 測裝置上之接觸位置之信號之一表； 145571.doc -23- 201030576 圖7係根據一實例性實施例圖解說明用於一接觸感測裝 置之水平量測之信號之一圖表； 圖8至13係根據一實例性實施例圖解說明用於獲得信號 以確定接觸位置之叢發序列之表； 圖14係根據一實例性實施例之一接觸感測裝置之一單層 電極佈局之一俯視圖； 圖15係根據一實例性實施例之一接觸感測裝置之—替代 單層電極佈局之一俯視圖； 圖16係根據一實例性實施例圖解說明用於偵測接近一接 觸感測裝置之物件之一接近叢發之一表； 圖17係根據一實例性實施例具有多於兩個垂直轴電極之 一單層電極佈局之一俯視圖； 圖18係圖解說明圖17之電極佈局之連接之—實例性電路 圖； 圖19係圖解說明圖17之電極佈局之一實例性叢發序列之 一表； 圖20係根據一實例性實施例具有多於兩個垂直軸電極之 一單層電極佈局之一俯視圖； 圖21係圖解說明圖20之電極佈局之連接之—實例性電路 图 · 園， 圖22係圖解說明20之電極佈局之一實例性叢發順序之一 表； 圖23係根據一實例性實施例之具有兩個以上水平軸電極 之一單層電極佈局之一俯視圖； 145571.doc •24· 201030576 之—實例性電路 圖24係圖解說明圖23之電極佈局之連接 圓 · 園， 圖25係圖解說明圖23之電極佈局之一實例性叢發序列之 一表； 圖26A及26B係根據一實例性實施例具有多於兩個垂直 及水平軸電極之一單層電極佈局之兩個電極之俯視圖； 圖26C係來自圖27A及27B之組合電極之一俯視圖；

圖27係圖解說明圖26C之電極佈局之連接之一實例性電 路圖；及 圖28係根據一實例性實施例包含用以與接觸感測裝置介 接之電路之一接觸感測裝置之一方塊圖。 【主要元件符號說明】 100 接觸感測裝置 110 電極 115 電極 120 電阻器 122 列 124 列 126 列 130 導體（線） 132 導體（線） 140 外部行 142 外部行 144 導電線 145571.doc -25· 201030576 146 導電線 150 電阻鏈 200 電路 210 感測電容器CsO 211 線 212 感測電容器Csl 216 斜升電阻器 217 線 218 斜升電阻器 230 電路 300 電路 310 感測電容器 312 感測電容器 320 斜升電阻器 322 斜升電阻器 400 電極佈局 410 電極組 415 電極組 420 導電條 422 導電條 424 導電條 426 導電條 430 線 432 線 145571.doc -26 201030576

434 線 436 線 500 電極佈局 710 Xm 715 SH1場 720 SH2場 1410 線 1415 電阻器 1420 線 1510 線 1700 佈局 2000 六電極設計 2300 佈局 2700 電極設計 2800 接觸螢幕 2805 接觸螢幕控制器 2810 電極組 2815 電極組 2820 條 2822 條 2824 條 2826 條 2860 輸入 2862 輸出 145571.doc -27- 201030576 2864 取樣及保持電路 2866 類比多工器 2868 類比至數位轉換器 2870 計時邏輯 2871 電極驅動器 2872 信號處理器 2874 控制器介面 2876 主控制邏輯 2878 主機裝置 14557I.doc -28-

Claims (1)

1. 201030576 七、申請專利範圍： 1. 一種控制器，其包括： 一驅動器’其提供若干信號以驅動一接觸感測裝置之 右干電極’其中該驅動器將多組驅動信號提供至至少四 個不同驅動線以單獨耦合至具有若干電場梯度之兩組電 極之兩個端且其中該等電極組經配置以交換信號；及 一接收器’其回應於於由該驅動器提供之該等信號自 兩個電極組接收多組所交換信號。 β 2.如凊求項1之控制器’其中該多組驅動信號包含： 欲提供至兩個電極組之每一端之四個驅動信號； 欲提供至一組電極之兩個端之一驅動信號；及 欲提供至另一組電極之兩個端之一驅動信號。 3.如請求項2之控制器，且其進一步包括一處理器以回應 於由該接收器接收之該等所交換信號確定一接觸位置。 4·如請求項3之控制器，其中因該等驅動信號被提供至該 等電極組之兩個端而接收之若干所交換信號係若干參考 W 信號。 5. 如請求項3之控制器，其中當欲提供至一組電極之一端 之β亥四個驅動信號係每一個地提供時，此時該電極組之 另一端係保持在一參考電壓下。 6. 如請求項1之控制器，其中該等所交換信號係自該等電 極組之任一端獲得。 7. 如請求項！之控制器，其中該驅動器提供呈脈衝叢發形 式之驅動信號。 145571.doc 201030576 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 同量控制11 ’其巾該等脈衝細對應於六個不 ]之六個不同叢發組提供。 如凊求項8之控制器，且 驅動該/ 發財之四者對應於 ^ 電極之四個不同對應端。 驅動以t㈣器’其巾該等叢發組巾之兩者對應於 驅動該兩組電極中之每一者之兩個端。 ^长項1之控制器，其中該控制器經組態以選擇性地 驅動兩個電極組同時以一接近賴測模式運作。 旁求項1之控制器，其中所交換信號係自耦合至一組 :極之感測電路及粞合至一第二組電極之感測電路獲 传。 如明求項12之控制器，其中該感測電路中之每—者包括 對應於母一組電極之一單個感測電容器。 一種方法，其包括： 交替驅動一接觸感測裝置之一第一組電極之不同端； 量測自該第一组電極轉移至一第二組電極之若干信 號； 二組電極之不同端；及 第一組電極之若干信 交替驅動一接觸感測裝置之該第 量測自該第二組電極轉移至該 號0 如請求項14之方法，且其進一步包括： 驅動該第一組電極之兩個端； 量測由驅動兩個端所致之自該第一組電極轉移至該第 二組電極之若干信號以獲得一第一參考信號； 145571.doc 201030576 驅動該第二組電極之兩個端；及 第 量測由驅動兩個端所致之自該第二組電極轉移至該 組電極之若干信號以獲得一第二參考信號。 16·如清求項14之方沐，g甘& . 法且其進一步包括自由所轉移信號之 該量測所致之信號確定一接觸位置信號。 17. —種接觸感測裝置，其包括； 複數個X電極’其等具有兩個端，該兩個端經耦人以

   在任一端被驅動時在該等X電極之該等端之間形成I電 場梯度；及 複數個y電極，其等經配置以與該等X電極交換信號且 具有兩個端，該兩個端、_合以在任—端被驅動時在該 等y電極之該等端之間形成一電場梯度。 18.如請求項17之接觸感測裝置，其中該等χ電極及該等乂電 極彼此正交。 19. 如請求項18之接觸感測裝置，其 关甲該等X電極及y電極形 成於若干單獨層中。 20. 如請求項17之接觸感測裝置，其中該等χ電極及y電極大 致彼此平行且形成於同一層中。 21·如請求項17之接觸感測裝署，甘士# μ 』哀置其中該等電極由金屬形 成。 其中該等電極係由一透明 其中該材料包括ΙΤΟ。 ’其中該等X電極藉由一電 22.如請求項17之接觸感測裝置 導電材料形成。 23.如請求項22之接觸感測裝置 24·如請求項22之接觸感測裝置 145571.doc 201030576 阻鏈耦合以提供該電場梯度且該等y電極係由窄於該等x 電極之透明導電材料條帶形成以提供該電場梯度。 25. 如請求項17之接觸感測裝置，且其進一步包括輕合至該 等X電極及該等y電極中之每一者之若干電阻鏈以提供該 梯度。 26. 如請求項Π之接觸感測裝置，其中該等χ電極及y電極係 以一菱形圖案形成。 27. 如請求項26之接觸感測裝置，其中該菱形圖案包括由— 導電條連接之分裂菱形以增強該梯度。 145571.doc -4-