TWI531947B - 多點觸控輸入裝置之互電容量測 - Google Patents

多點觸控輸入裝置之互電容量測 Download PDF

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Description

多點觸控輸入裝置之互電容量測
本發明係關於電容性觸控感測器系統，且更特定而言，係關於執行互電容量測以明確地偵測與一觸控感測器之表面接觸之一個或多個物件之經改良方法。
本申請案主張受益於2010年4月30日提出申請且標題為「MUTUAL CAPACITANCE MEASUREMENT IN A MULTI-TOUCH INPUT DEVICE」之美國臨時申請案第61/330,229號，其全文內容以引用的方式併入本文中。
電容性觸控感測器係用作對諸如電腦、行動電話、個人可攜式媒體播放器、計算器、電話、收銀機、汽油泵等等之電子設備之一使用者介面。在某些應用中，不透明觸控感測器提供軟鍵功能。在其他應用中，透明觸控感測器上覆於一顯示器以允許使用者經由觸控與顯示器上之物件進行互動。此等物件可係呈軟鍵、菜單及顯示器上之其他物件之形式。電容性觸控感測器係在一物件(例如，一使用者之手指尖)導致其電容發生改變時由電容性觸控感測器之一電容改變啟動(控制指示啟動之一信號)。
今日之電容性觸控感測器通常呈兩個變化形式中之一者：單點觸控式及多點觸控式。一單點觸控感測器偵測及報告接觸該觸控感測器之一個物件之位置。一多點觸控感測器偵測同時接觸該觸控感測器之一個或多個物件之位置，並報告與每一物件相關之相異位置資訊。儘管有時周圍已有單點觸控及多點觸控電容性感測器，但使用單點觸控電容性感測器之產品直至最近數年才較為普遍。結果，包含積體電路及諸如此類之諸多現有觸控螢幕控制器產品可用於單點觸控感測器系統中。
舉例而言，在利用不同層上之電極之一X-Y或網格狀配置之一觸控感測器中，當前現有觸控控制器使用各種形式之自電容量測來判定觸控之位置。一自電容量測量測一觸控感測器內之個別電極之電容，並基於經歷電容之最高有效改變之電極來判定觸控之位置。舉例而言，藉由使用一X-Y網格，一觸控控制器遍曆該等X軸及Y軸電極中之每一者，一次選擇一個電極並量測其電容。觸控之位置係藉由(1)經歷最高有效電容改變之X軸電極與(2)經歷最高有效電容改變之Y軸電極之相交點來判定。
當前，自電容量測可係藉由(舉例而言)一基於馳張振盪器之量測或一充電時間對電壓(charge time-to-voltage)量測來進行。舉例而言，由Microchip Technology有限公司製造之某些PIC微控制器上之電容性感測模組(CSM)實施用於量測一單點觸控感測器系統中之自電容之一馳張振盪器電路。另外，由Microchip Technology有限公司製造之某些PIC微控制器上之充電時間量測單元(CTMU)實施用於量測一單點觸控感測器系統中之自電容之一充電時間對電壓電路。該CSM及CTMU兩者皆已在單點觸控感測器系統中之使用方面獲得廣泛接受，且皆提供一足夠快的系統回應時間。
然而，傳統自電容方法(舉例而言，由CSM及CTMU使用之彼等方法)不能支援一多點觸控感測器系統中所需之對多個同時(X,Y)座標之追蹤。舉例而言，在一16×16電極網格中，一個物件在位置(1,5)處與一第二物件在位置(4,10)處之同時觸控導致四個可能觸控位置：(1,5)、(1,10)、(4,5)、及(4,10)。一自電容系統能夠判定X軸電極1及4已被觸碰且Y軸電極5及10已被觸控，但其不能進行解疑以判定該四個可能位置中之哪兩個表示實際觸控位置。
另一方面，多點觸控電容性感測器當前已由於技術進步(例如，較快之處理器、較低之功率消耗需求等等)之結果而僅獲得實現精巧之個人媒體裝置、蜂巢式電話等等之主串流部署之流通性。儘管新的多點觸控觸控感測器控制器產品正變得可用，但其趨於依賴回應於對多點觸控能力之增長要求而具體開發之新方法。然而，此等方法並不與針對單點觸控感測器系統採用之彼等方法一樣成熟，從而產生較少之熟悉度及針對想要產生一多點觸控感測器之彼等方法之較長開發時間。
因此，期望具有一種用於偵測一多點觸控感測器系統中之多個觸控之易於實施且要求最小開發時間之方法。根據本發明之教示，此係藉由改良先前用於單點觸控感測器系統中之方法以使得其可用於不具有前述模糊度問題之多點觸控感測器系統中。更具體而言，上文所述之基於馳張振盪器及基於充電時間對電壓之量測可經改良及調適以在利用互電容量測之一多點觸控感測器系統中起作用。
根據本發明之一項實施例，提供一種用於判定一多點觸控感測器系統中之多個觸控事件之方法。該系統可具有一電容量測單元、一脈衝驅動單元及具有複數個節點及包括至少兩組電極之複數個電極之一觸控感測器。該方法可包含將一第一組電極中之一第一電極連接至該電容量測單元；並藉助該脈衝驅動單元將一電壓或電流脈衝驅動至一第二組電極中之一第二電極上。該方法可進一步包含藉助該電容量測單元在對應於該第一及第二電極之一節點處量測該互電容。該方法可另外包含比較在該節點處之該所量測互電容與對應於該節點之一先前所量測互電容。該方法可進一步包含在已存在與該先前所量測頻率之一偏差之情況下報告該節點已被觸控。
在該方法之一項實施例中，該電容量測單元可包括一馳張振盪器電路，且該連接步驟可進一步包括將該第一電極連接至該馳張振盪器電路。於此實施例中，每當該弛張振盪器電路自一充電狀態轉變至一放電狀態時，脈衝驅動單元可將該電壓或電流脈衝驅動至該第二電極上。該方法之此實施例之量測步驟可進一步包括量測該馳張振盪器電路之一頻率。該方法之此實施例之該比較步驟可進一步包括比較該頻率與對應於該節點之一先前所量測頻率並判定該頻率是否與該先前所量測頻率有偏差。該方法之此實施例之該報告步驟可進一步包括在已存在與該先前所量測頻率之一偏差之情況下報告該節點已被觸控。
根據該方法之一替代實施例，該多點觸控感測器系統可進一步包括一計時器，且該電容量測單元可包括一電壓或電流源。該方法之此替代實施例之該連接步驟可進一步包括將該第一電極連接至該電壓或電流源。另外，於此替代實施例中，該脈衝驅動單元可在該電壓或電流源連接至該第一電極時將該電壓或電流脈衝驅動至該第二電極上。該方法之此替代實施例之該量測步驟可進一步包括起動該計時器且在該計時器達到一預定時間時量測該第一電極之該電壓作為一所量測電壓。該方法之此替代實施例之該比較步驟可進一步包括比較該所量測電壓與對應於該節點之一先前所量測電壓。該方法之此替代實施例之該報告步驟可進一步包括在該所量測電壓與該先前所量測電壓有偏差之情況下報告該節點已被觸控。
根據該方法之一額外替代實施例，該多點觸控感測器系統可進一步包括具有一時間值之一計時器，且該電容量測單元可包括一電壓或電流源。該方法之此替代實施例之該連接步驟可進一步包括將該第一電極連接至該電壓或電流源。另外，於此替代實施例中，該脈衝驅動單元可在該電壓或電流源連接至該第一電極時將該電壓或電流脈衝驅動至該第二電極上。該方法之此替代實施例之該量測步驟可進一步包括起動該計時器、量測該第一電極之該電壓作為一所量測電壓且在該所量測電壓達到一預定電壓位準時儲存該計時器之該時間值。該方法之此替代實施例之該比較步驟可進一步包括比較該所儲存時間值與對應於該節點之一先前所儲存值。該方法之此替代實施例之該報告步驟可進一步包括在該所儲存時間值與該先前所儲存值有偏差之情況下報告對應於該第一及第二電極之一節點已被觸控。
根據本發明之另一實施例，提供一種用於偵測一觸控感測器上之一個或多個觸控事件之系統。該系統可包括一觸控感測器，其可具有可包括至少一第一組電極及第二組電極之複數個電極，其中不同組中之電極之間的一接近界定複數個節點。該系統可進一步包括一脈衝驅動電路，其可操作以將一充電或放電電壓或電流提供給該複數個電極。另外，該系統可包括可量測在該複數個節點之每一者處之互電容之電容量測構件。該系統亦可包括可基於彼節點之所量測互電容報告一經觸控節點之一報告構件。
根據本發明之再一實施例，提供一種用於偵測一觸控感測器上之一個或多個觸控事件之系統。該系統可包括一觸控感測器，其可具有複數個節點及可包括至少一第一組電極及第二組電極之複數個電極。該系統可進一步包括一觸控控制器，其可具有可選擇地耦合至該複數個電極之一脈衝驅動電路，及可選擇地耦合至該複數個電極之一電容量測單元。該觸控控制器可操作以量測在對應於該第一組電極中之一第一電極及該第二組電極中之一第二電極之一節點處之該互電容。該觸控控制器可進一步操作以比較在該節點處之該互電容與對應於該節點之一先前所量測互電容。另外，該觸控控制器可操作以在已存在與該先前所量測互電容之一偏差之情況下報告該節點已被觸控。
在該系統之一項實施例中，該電容量測單元可包括一充電時間量測電路。於此實施例中，該觸控控制器可進一步包括耦合至該充電時間量測電路之一計時器電路，及耦合至該充電時間量測電路之一儲存元件。此實施例之該觸控控制器可操作以藉由以下步驟量測在一節點處之一互電容：(1)將該充電時間量測電路中之一電壓或電流源耦合至該第一電極，(2)起動該計時器電路，(3)將該第二電極耦合至該脈衝驅動電路，及(4)當該計時器電路達到一預定時間時量測該第一電極之電壓作為一所量測電壓。此實施例之該觸控控制器可藉由比較所量測電壓與對應於該節點之一先前所量測電壓來比較在該節點處之該互電容。此實施例之觸控控制器可進一步在已存在與該先前所量測互電容之一偏差之情況下報告該節點已被觸控。
根據該系統之一替代實施例，該電容量測單元可包括一充電時間量測電路。於此替代實施例中，該觸控控制器可進一步包括耦合至該充電時間量測電路之一計時器電路，及耦合至該充電時間量測電路之一儲存元件。該觸控控制器可操作以藉由以下步驟量測在一節點處之互電容：(1)將該充電時間量測電路中之一電壓或電流源耦合至該第一電極，(2)起動該計時器電路，(3)將該第二電極耦合至該脈衝驅動電路，及(4)當該計時器電路達到一預定時間時量測該第一電極之電壓作為一所量測電壓。此替代實施例之觸控控制器可藉由比較所量測電壓與對應於該節點之一先前所量測電壓來比較在該節點處之該互電容。此替代實施例之觸控控制器可進一步在該所量測電壓與該先前所量測電壓有偏差之情況下報告該對應節點已被觸控。
根據該系統之一額外替代實施例，該電容量測單元可包括一充電時間量測電路。於此額外替代實施例中，該觸控控制器可進一步包括耦合至該充電時間量測電路之具有一時間值之一計時器電路，及耦合至該充電時間量測電路之一儲存元件。該觸控控制器可操作以藉由以下步驟量測在一節點處之互電容：(1)將該充電時間量測電路中之一電壓或電流源耦合至該第一電極，(2)起動該計時器電路，(3)將該第二電極耦合至該脈衝驅動電路，(4)量測該第一電極之電壓作為一所量測電壓，及(5)當該所量測電壓達到一預定電壓位準時將該計時器電路之該時間值儲存於該儲存元件中。此額外替代實施例之觸控控制器可藉由比較所儲存時間值與對應於該節點之一先前所儲存時間值來比較在該節點處之該互電容。此額外替代實施例之觸控控制器可進一步在該所儲存時間值與該先前所儲存時間值有偏差之情況下報告該對應節點已被觸控。
藉由結合附圖參照下列說明，可獲取對本實施例及其優勢之一更完整理解，其中相同的參考編號指示相同特徵。
藉由參照下文圖1至圖17可最好地理解較佳實施例及其對先前技術之優勢，其中使用相同編號指示相同及對應部件。
在X-Y網格觸控感測器中，互電容係指一X軸電極與一Y軸電極之間的電容性耦合。該觸控螢幕之一個層上之電極可充當接收器而另一層上之電極可充當傳輸器。該傳輸器電極上之經驅動信號可變更在接收器電極上獲取之電容量測，乃因該兩個電極係透過互電容耦合。以此方式，互電容量測可不遭遇與自電容相關聯之模糊度問題，乃因互電容可有效地定址觸控感測器上之每一X-Y相交點(節點)。
本發明之一項實施例利用一馳張振盪器量測一觸控感測器之節點之互電容。根據此實施例，該觸控感測器之一個層上之一電極可充當一接收器且可連接至一馳張電路之輸出。因此，該馳張振盪器電路可以相依於所連接接收器電極之電容之某一頻率振盪。接下來，可在該感測器之另一層上選擇一傳輸器電極，且每當馳張振盪器自一充電狀態翻轉至一放電狀態時，該傳輸器電極可藉助一短電壓或電流脈衝來驅動。此電壓脈衝可起到將電流注入至接收器電極之電容性負載中之作用，該電容性負載可作為與馳張振盪器之放電狀態同步之脈衝注入之一結果而減慢馳張振盪器頻率。
在該接收器及傳輸器電極之相交點附近之一手指觸控可為經由傳輸器電極注入至電路中之某些脈衝提供一電容性耦合之觸控分流路徑。因此，該觸控可有效地盜取某些脈衝注入電流，此可導致馳張振盪器之頻率之一可量測偏差。該偏差可表示相依於傳輸器脈衝之相位關於馳張振盪器輸出之相位之一頻率增加或減少。該觸控控制器可藉由(舉例而言)量測針對一既定接收器/傳輸器電極對發生之馳張循環之一經界定數目所需之持續時間來量測該互電容。可重複此量測直至一個層上之每一電極皆已充當針對另一層上之一既定接收器電極之一傳輸器為止，及直至該另一層上之每一電極已充當一接收器電極為止。可將經歷高於一預定臨限值(與一未觸控或基線量測相比)之一改變之節點報告為一經觸控節點/位置。
使用一基於馳張振盪器之系統之上述方法可使用在由Microchip Technologies有限公司製造之某些PIC微控制器上可用之CSM模組。
本發明之另一實施例可量測該電容性負載之充電時間對電壓關係。此方法可根據在一經界定充電時間處之電壓可相依於一所連接電極之電容之原理來操作。因此，在一經界定充電時間處之一電壓可在當在感測電極附近引入一觸控時發生改變，乃因該觸控可改變由電極提供之總電容。可使用兩個不同方法來量測該充電時間對電壓關係。在第一個方法中，可在起動一計時器之同時將一電容性負載(舉例而言，一電極)連接至一充電電壓。在一固定延遲之後，該系統可量測跨越該電容性負載(舉例而言，一電極)之電壓。在該電容已由於一觸控而增加之情況下，該電壓可係比在未觸控條件下低。藉由使用第二個方法，可在起動一計時器之同時將一電容性負載(舉例而言，一電極)連接至一充電電壓。該系統可等待直至跨越該電容器(舉例而言，一電極)達成一預定電壓位準，此時可停止該計時器。在該電容已由於一觸控而增加之情況下，將該電極充電至該預定電壓位準所花費之時間與未觸控條件相比可能已增加。
因此，根據本發明之充電時間對電壓實施例，在該觸控感測器之一個層上之一電極可充當一接收器且可連接至該充電時間對電壓電路之輸出。因此，該充電電壓可相依於所連接接收器電極之電容。接下來，可在該感測器之另一層上選擇一傳輸器電極，且該傳輸器電極可在該充電時間對電壓電路正充電時藉助一短電壓或電流脈衝來驅動。此電壓脈衝可起到將電流注入至接收器電極之電容性負載中之作用，此可增加該電路之電壓。
在該接收器及傳輸器電極之相交點附近之一手指觸控可針對經由傳輸器電極注入至電路中之某些脈衝注入電流提供一電容性耦合之觸控分流路徑。因此，該觸控可有效地盜取某些脈衝注入電流，此可導致充電電壓之一可量測減小。該觸控控制器可根據上文所述兩個方法中之一者量測該互電容(預定時間延遲或預定電壓位準)。可重複此量測直至一個層上之每一電極皆已充當針對另一層上之一既定接收器電極之一傳輸器為止，及直至該另一層上之每一電極已充當一接收器電極為止。可將經歷高於一預定臨限值(與一未觸控或基線量測相比)之一改變之節點報告為一經觸控位置。
使用一基於充電時間對電壓之系統之上述方法可使用在由Microchip Technologies有限公司製造之某些PIC微控制器上可用之CTMU模組。
圖1根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器上之多個觸控之一實例性觸控感測器系統100之一方塊圖。如圖1中繪示，系統100可包括觸控感測器200、觸控控制器400及主機800。
觸控感測器200大體而言可操作以經由與一人類手指或其他手持物件(例如，觸針、信用卡等等)接觸來接收輸入。大體而言，觸控感測器200經組態以透過由一觸控事件所致之電容改變來辨識該觸控事件。觸控感測器200可包含提供對觸控感測器200內之一接地(或虛擬接地)平面之一自然電容之一個或多個導電性元件。觸控感測器200可具有一半透明構造，允許將其放置於一圖形(視訊)顯示系統前面或併入其中。另一選擇係，觸控感測器200可具有一不透明構造(例如，諸多當前膝上型電腦中使用之觸控板)。在下文圖2至圖5之論述中提供根據本發明之一實例性觸控感測器200之一更詳細說明。
觸控控制器400大體而言可係一電子系統，其可操作以偵測、量測及報告觸控感測器200上之觸控事件。觸控控制器400可包括電容量測電路500。根據某些實例性實施例，電容量測電路500可包括呈一電子電路形式之一馳張振盪器電路500，其產生在兩個電壓位準之間震盪之一電壓信號。在替代實施例中，電容量測電路500可包括呈一電子電路形式之一充電時間量測單元，其提供一充電電壓或電流及一計時器。觸控控制器400可實施為離散電組件、一積體電路之一部分、或兩者之某一組合。在下文圖6至圖14之論述中提供根據本發明之一實例性觸控控制器400之一更詳細說明。
主機800大體而言可係自觸控控制器400接收觸控報告之一系統。主機800可經組態以基於此等觸控報告起始某一行動。在一項實施例中，主機800可對應於一電腦，諸如一伺服器、桌上型電腦、膝上型電腦或平板電腦。根據另一實施例，主機800可對應於各種電子裝置中之任一者，包含(舉例而言)一行動電話或一數位媒體(例如，音樂、視訊等等)播放器。
如圖1中圖解說明，觸控感測器200、觸控控制器400及主機800可經由連接101及102以通信方式耦合以形成系統100。連接101及102可係任一類型之結構，其適合於促進電子信號、資料及/或訊息(大體而言係指資料)之通信。另外，觸控感測器200、觸控控制器400及主機800可使用任一適合通信協定經由連接101及102進行通信。在一項實施例中，經由連接101及102之通信可倸取一定製通信協定之形式。根據另一實施例，經由連接101及102之通信可係根據各種已知協定/匯流排架構中之任一者。舉例而言，此等協定/架構可包含但不限於I2C、SPI、RS232/UART、微頻道架構(MCA)匯流排、工業標準架構(ISA)匯流排、增強型ISA(EISA)匯流排、周邊組件互連(PCI)匯流排、快速PCI匯流排、超輸送(HT)匯流排、通用串列匯流排(USB)、視訊電子標準協會(VESA)區域匯流排、網際網路協定(IP)、其他基於封包之協定、小電腦系統介面(SCSI)、網際網路SCSI(iSCSI)、串列附接SCSI(SAS)或與SCSI協定一起操作之任一其他輸送、先進技術附接(ATA)、串列ATA(SATA)、先進技術附接封包介面(ATAPI)、串列儲存架構(SSA)、積體驅動電子(IDE)、及/或其任一組合。
儘管在圖1中將觸控感測器200、觸控控制器400及主機800繪示為單獨區塊，但可提供任一實體組態。舉例而言，在一項實施例中，觸控控制器400及主機800可實施為一單個積體電路。在另一實施例中，觸控控制器400及觸控感測器200可實施為與主機800分離之一獨立裝置。在再一實施例中，觸控感測器200、觸控控制器400及主機800可實施為具有連接101及102作為裝置內之內部連接之一個實體裝置。針對包含對應於觸控感測器200、觸控控制器400及主機800之多於一個實體裝置之實施例，該等實體裝置可實體地定位於相同位置處或在遠端位置處。舉例而言，連接101可係網際網路且主機800可係位於遠離觸控感測器200及觸控控制器400若干英里處之一伺服器電腦。
在操作中，觸控控制器400可使用電容量測電路500及其他電路以經由連接102連續地量測觸控感測器200內之一個或多個導電元件之電容值。當一使用者用一個或多個手指或其他物件觸控觸控感測器200時，該等觸控改變在觸控位置附近之導電元件處之電容值。觸控控制器400可辨識經改變之電容並判定觸控感測器200已被觸控。因此，觸控控制器400可判定該(等)觸控之位置或被觸控之特定導電元件。觸控控制器400可隨之將觸控位置報告給主機800。主機800可在觸控位置上整體地或部分地起始某一行動。
圖2根據本發明圖解說明用於偵測在觸控感測器系統100中之多個觸控之一實例性觸控感測器200之一俯視圖。根據所繪示之實施例，觸控感測器200可包含經介電分離之導電元件X1至X7及Y1至Y7，其配置成一網格圖案且形成一笛卡爾座標系統(Cartesian coordinate system)(x及y)，其中每一導電元件表示一不同x或y座標。根據另一實施例，觸控感測器200可包含根據一極化座標系統或某一其他座標系統配置之導電元件。在一個替代實施例中，可選定一完全任意及/或專屬座標系統(舉例而言，不同於一笛卡爾或極化座標系統之某座標系統)。根據所繪示實施例，導電元件X1至X7及Y1至Y7可沿每一導電元件之長度具有統一寬度。根據替代實施例，導電元件X1至X7及Y1至Y7可沿每一導電元件之長度具有一變化寬度。舉例而言，一個層(例如，X層)中之一導電元件可在其與另一層(例如，Y層)中之一導電元件相交之點處與其在沿其長度之非相交區域處之寬度相比寬度較小。在圖2a中將此後一類型之觸控感測器之一實例繪示為觸控感測器260，圖2a圖解說明根據一交錯菱形圖案配置之導體。
圖2中之導電元件X1至X7及Y1至Y7中之每一者可經由跡線202及204電連接至埠252及254。在所展示之實施例中，每一導電元件單獨地及直接地連接至埠252及254中之一各別者。根據另一實施例，跡線202及204可直接地或間接地(例如，藉助介入邏輯)連接至導電元件X1至X7及Y1至Y7中之多於一者。儘管在圖2a之觸控感測器280中未繪示類似跡線及埠，但熟習此項技術者將瞭解，可在觸控感測器280中利用此等特徵。
圖2及圖2a中之導電元件X1至X7/X10及Y1至Y7可藉助任一適合之導電媒體形成。在一半透明觸控感測器組態中，導電元件X1至X7/X10及Y1至Y7可藉助(舉例而言)氧化銦錫(ITO)形成。於一不透明觸控感測器組態中，導電元件X1至X7/X10及Y1至Y7可藉助(舉例而言)銅形成。
埠252及254可提供圖1之觸控控制器400可耦合至其(經由連接102)之一介面。儘管所揭示實施例包含對應於導電元件Y1至Y7之一個埠252及對應於導電元件X1至X7之一單獨埠254，但其他實施例可包括一單個埠或多於兩個埠。於此等情形中，可將跡線202及204路由至期望之埠。
圖2b圖解說明用於根據本發明偵測觸控感測器系統100中之多個觸控之一實例性觸控感測器270之一俯視圖。根據所繪示實施例，觸控感測器270可包含經介電分離之導電元件X1至X3及Y1至Y3。根據此實施例，Y軸上之導電元件272可定位於毗鄰於X軸上之導電元件274處。於此實施例中，X軸及Y軸導電元件可係在同一實體層上，而不是在不同層上相交。以此方式，可簡化觸控感測器270之構造。因此，導電元件X1至X3及Y1至Y3可配置成一網格圖案(如所繪示)，以使得X軸元件274及Y軸元件272可表示一笛卡爾座標系統中之座標節點(X3,Y3)。類似地，X軸元件278及Y軸元件276可表示座標或節點(X3,Y2)。根據另一實施例，觸控感測器270可包含根據一極化座標系統或某一其他任意或專屬座標系統配置於同一實體層上之類似導電元件。在觸控感測器270之一個或所有上述實施例中，交越位置291可要求電分離。然而，此等交越位置可係經驅使之構造，以使得其不表示其中已量測電容之區域。而是，可量測導電元件272與274處或其之間的電容以判定在座標或節點(X3,Y3)處是否已發生一觸控。
圖3根據本發明之實例性實施例圖解說明在觸控感測器系統100中之一實例性觸控感測器200之一部分剖視正視圖。舉例而言，圖3可對應於圖2及圖2a中繪示之多層觸控螢幕200及260。如圖3中繪示，觸控感測器200可包括其上形成有導電元件X1至X3之基板層306。絕緣層308可使導電元件X1至X3與導電元件Y1介電分離。表面層310可形成於導電元件Y1頂部上並提供觸控螢幕200之輸入表面(亦即，使用者用一手指或其他物件觸控之表面)。在一半透明觸控感測器組態中，基板306及表面層310可藉助(舉例而言)玻璃或透明塑膠(舉例而言，塑膠玻璃、PET(聚酯)等等)形成；且絕緣層308可藉助(舉例而言)一透明黏合劑或具有良好絕緣特性之其他半透明材料形成。在一不透明觸控感測器組態中，基板306可藉助(舉例而言)一纖維玻璃(FR-4)印刷電路板(PCB)材料形成；絕緣層308可藉助(舉例而言)任一適合黏合劑或具有良好絕緣特性之其他材料形成；且表面層310可藉助(舉例而言)玻璃或塑膠形成。儘管圖3提供觸控感測器200之構造之一個實例性實施例，但諸多其他實施例係可能的，且將為熟習此項技術者熟知。另外，在圖2、圖2a、圖2b及圖3中「X」層及「Y」層之指派係任意指派，且不應被視為一限定。
在所有圖2、圖2a、圖2b及圖3中，不同組電極(例如，與若干組Y電極相關之若干組X電極)之間的接近、毗鄰、空間關係或接近關係可起到形成及/或界定複數個節點之作用。該等節點又可對應於上文參照圖2、圖2a、圖2b及圖3所述之座標系統之類型。
在操作中，觸控感測器200(在圖2、圖2a、圖2b及圖3中圖解說明)提供一使用者可透過其將輸入提供至觸控感測器系統100之一實體介面。每一導電元件X1至X7/X10及Y1至Y7/Y10可具有一自然電阻。每一導電元件X1至X7/X10及Y1至Y7/Y10亦可具有對觸控感測器200內之一接地(或虛擬接地)平面之一自然電容。因此，每一導電元件X1至X7/X10及Y1至Y7/Y10可用於形成一RC電路，諸如圖4中繪示之彼等。舉例而言，圖4之電路412可表示對應於一未觸控之個別導電元件之一RC電路，該未觸控之個別導電元件具有繪示為電阻器413之一自然電阻及可包含存在於觸控感測器200內之寄生電容之一自然電容Cp。此等自然電阻及電容可由藉以建構導電元件之特定材料及一特定導電元件之幾何結構所致。照此而論，可透過設計考量來具體選擇一觸控螢幕之導電元件之自然電阻及/或電容。
當一使用者用一手指或其他物件觸控觸控感測器200時，可與導電元件之自然電容並行地在觸控位置附近添加一額外電容。此第二電容係圖解說明為圖4之電路414中之電容Cf。此外，電路414之電阻器415可對應於導電元件之自然電阻，且電容Cp可對應於導電元件之自然電容。電路414中之平行電容Cp及Cf可經添加在一起以形成一總感測器電容(Cs)，如電路416中繪示。因此，電路416圖解說明可在存在一觸控時形成之一RC電路。
如下文更充分闡述，圖1之觸控控制器400可經由電容量測電路500重複地量測每一導電元件X1至X7/X10及Y1至Y7/Y10之自電容Cs以判定一使用者是否已觸控觸控感測器200。換言之，藉由重複地量測Cs，觸控控制器400可判定當Cs之值增加時一使用者已觸控觸控螢幕200。
如本文使用，術語「自電容」用於表示一電極提供給一電容量測系統之相對於接地(或虛擬接地)之電容性負載。換言之，每一導電元件X1至X7/X10及Y1至Y7/Y10可根據一自電容量測來量測，其中一特定導電元件之量測獨立於任何其他導電元件(不管可能存在於觸控控制器200中之任何寄生電容)。換言之，一特定導電元件之自電容量測可獨立於其他導電元件來執行，但針對一特定導電元件量測之電容值可同時相依於其他導電元件。因此，根據某些實例性實施例，自電容量測可提供關於哪些X電極及Y電極具有一觸控條件之知識。然而，如上文論述，一自電容量測(就其本身而言)可能不能使多個X及Y經觸控電極與(X,Y)座標相關(亦即，當已發生多個同時觸控事件時)。
觸控感測器200亦可包含在觸控感測器上之每一X-Y相交點(節點)處之一自然耦合電容。如本文使用，術語「互電容」用於表示在其相交點處(亦即，在觸控感測器200上之一節點處)之不同層上之電極之間的此耦合電容。因此，每一節點可用於形成一RC電路，諸如圖5中繪示之彼等。舉例而言，圖5之電路540可表示對應於一對未觸控之X-Y導電元件(舉例而言，圖2之X1及Y6)之一RC電路。X層上之導電元件可具有繪示為電阻器542之一自然電阻及可包含存在於觸控感測器200內之寄生電容之一自然電容Cpx。類似地，Y層上之導電元件可具有繪示為電阻器544之一自然電阻及可包含存在於觸控感測器200內之寄生電容之一自然電容Cpy。X層上之導電元件與Y層上之導電元件之間的自然耦合電容或互電容係繪示為電容Cm。
當一使用者用一手指或其他物件觸控觸控感測器200時，可與導電元件之自然電容並行地在觸控位置附近添加一額外電容。此額外電容係繪示為圖5之電路546中之電容Cf。此外，電路546之電阻器548及550可對應於在一既定節點處之每一導電元件之自然電阻，且電容Cpx及Cpy可對應於在一既定節點處之每一導電元件之自然電容。因此，電路546圖解說明可在存在一觸控時形成之一RC電路。
如下文更充分闡述，圖1之觸控控制器400可經由電容量測電路500重複地量測每一X-Y相交節點之互電容Cm以判定一使用者是否已觸控觸控感測器200。換言之，藉由重複地量測Cm，觸控控制器400可判定當Cm之值改變時一使用者已觸控觸控螢幕200。
在實例性實施例中，觸控控制器400可直接地量測一個別導電元件之電容或兩個導電元件之間的電容。根據替代實施例，觸控控制器400可間接地量測一個別導電元件之電容或兩個導電元件之間的電容，諸如藉由量測該電容在由導電元件形成之RC電路上或在耦合至此一RC電路之一電路上可具有之一效應。
圖6根據本發明之某些實例性實施例圖解說明一實例性馳張振盪器電路600，諸如可用於圖1之電容量測電路500中之一個馳張振盪器電路。根據此實施例，具有一電容Cs之電容器632及電阻器634對應於一個別導電元件X1至X7或Y1至Y7之一RC電路(舉例而言，圖4之電路416)。在替代實施例中，電容Cs可對應於電路546(圖5)之電容Cpy且電阻器634可對應於電阻器550。此等RC電路中之任一者可連接至比較器620及622及SR鎖存器624。如所繪示，節點630處之電壓Vcs可對應於跨越感測器電容器632之電壓。節點630處之電壓Vcs可用作對比較器620及622兩者之反向輸入。比較器620之非反向輸入可連接至電壓V2，且比較器622之非反向輸入可連接至電壓V1。於此實施例中，電壓V2大於電壓V1。
比較器620之輸出可經反向及連接至SR鎖存器624之S輸入。比較器622之輸出可連接至SR鎖存器624之R輸入。SR鎖存器624之經反向輸出(亦即，Q-bar輸出)可連接至由導電元件X1至X7或Y1至Y7中之一者形成之RC電路。
在操作中，馳張振盪器電路600可用於形成其中將節點630處之電壓Vcs週期性地充電至電壓位準V2及放電至電壓位準V1之操作之一視窗。馳張振盪器電路600可以下列方式達成此功能。首先，當在節點630處之電壓(亦即，跨越電容器632之電壓)降至低於電壓V1之情況下，比較器622之輸出將變高。類似地，當在節點630處之電壓升至高於電壓V2之情況下，比較器620之輸出將變高(由於反向輸出)。接下來，比較器輸出可連接至SR鎖存器624，該SR鎖存器可根據表格1中之真值表來表現。
因此，在將SR鎖存器624之設定(S)輸入驅動為高之情況下，該鎖存器之Q-bar輸出可被驅動為低。在鎖存器624之重設(R)輸入被驅動為高之情況下，鎖存器之Q-bar輸出可被驅動為高。SR鎖存器624可係一以重設為主之鎖存器，以使得當將S及R輸入兩者驅動為高時SR鎖存器624可係呈重設模式(亦即，Q-bar輸出可被驅動為高)。最後，在其中S及R輸入兩者皆被驅動為低之情況下，SR鎖存器624之輸出可保持最後一已知輸出值。
圖7根據本發明之某些實施例圖解說明用於一基於馳張振盪器之觸控感測器系統100中之一馳張振盪器電路600輸出之一實例性時序圖。圖7與圖6及表格1一起進一步闡述馳張振盪器電路600之功能。
在圖7中之時間t0處，始於操作之最開始(亦即，裝置通電)，跨越感測器電容器632(圖6)之電壓Vcs可係0。因此，比較器622輸出可係高而比較器620之反向輸出可係低，此乃因兩個反向輸入可分別小於非反向輸入電壓V2及V1。此可將SR鎖存器624放置成重設，且可將Q-bar輸出驅動至1，此繼而可使感測器電容器632充電。
在圖7中繪示之時間t1處，跨越感測器電容器632之電壓Vcs可增加直至其超過出現於比較器622之非反向輸入上之電壓臨限值V1。此可致使比較器622之輸出變成0。因此，在時間t1處，兩個比較器輸出可為低且SR鎖存器624輸出可保持該最後已知值，此意指Q-bar輸出可保持於1處且可繼續使感測器電容器632充電(在時間t1與t2之間)。
在時間t2處，跨越感測器電容器632之電壓Vcs可超出出現於比較器620之非反向輸入上之電壓臨限值V2。此可致使比較器620之反向輸出轉變至1。因此，在時間t2處，SR鎖存器624之S輸入可為高，且SR鎖存器624之R輸入可為低。此可致使SR鎖存器624之Q-bar輸出轉變至0。此時(t2)，感測器電容器632可開始放電(在時間t2與t3之間)。當電壓Vcs降至低於電壓臨限值V2(在時間t2與t3之間)時，比較器620之輸出可再次變低，且SR鎖存器624可保持該最後已知值(亦即，0)且可允許電容器632繼續放電。
在時間t3處，跨越感測器電容器632之電壓Vcs可降至低於電壓臨限值V1。此可致使比較器622輸出變成1，將SR鎖存器624之Q-bar輸出驅動為高且再次使感測器電容器632充電。只要存在對該系統之電力，此充電及放電過程即可重複。
馳張振盪器電路600之上述功能之時序可受由觸控感測器200(圖2)之每一導電元件X1至X7及Y1至Y7形成之RC電路之電屬性影響。舉例而言，圖4之RC電路416(對應於圖6中之電容器632及電阻器634)類似於所有其他RC電路可具有對應於使電容器Cs充電所必需之時間量之一RC時間常數。該RC時間常數可通常由希臘字母τ表示，且可滿足下列方程式：
τ=R*Cs
根據此方程式，τ可表示使電容器Cs充電至供應電壓之約63%所花費之時間，且5τ可表示使電容器Cs充電至在供應電壓之1%內所花費之時間。根據該方程式，充電時間可與電容Cs成正比。結果，未經觸控之感測器電容Cs可比在發生一觸控時更快地進行充電及放電。換言之，由於一觸控可增加RC電路之電容Cs，所以RC時間常數亦可增加，且可導致更長的充電及放電週期。更長的充電及放電週期又可導致馳張振盪器電路500之一減小的頻率。
圖8根據本發明之替代實施例圖解說明用於一基於馳張振盪器之觸控感測器系統100中之一馳張振盪器電路600輸出之一實例性時序圖。於此實施例中，馳張振盪器波形可係三角形，乃因其可藉助一恆定電流源/槽來驅動。馳張振盪器電路600在此實施例中之行為類似於上文參照圖7所闡述之行為。圖8與圖6及表格1一起進一步闡述馳張振盪器電路600之功能。
在給出馳張振盪器電路600之此等屬性之情況下，觸控控制器400可藉由量測馳張振盪器電路600之頻率來判定一經觸控條件。在某些實例性實施例中，上述基於馳張振盪器之系統可使用由Microchip Technologies有限公司製造之某些PIC微控制器上可用之CSM模組。根據替代實施例，一基於馳張振盪器之系統可使用由其他半導體製造商提供之離散硬體組件或組件或積體電路。
圖9圖解說明一實例性觸控控制器900(對應於圖1之觸控控制器400)並提供關於可如何量測馳張振盪器電路600之頻率之進一步細節。舉例而言，觸控控制器900可實施連接至馳張振盪器電路600之輸出901(亦即，圖6中之SR鎖存器624之Q-bar輸出)之計數器電路902。計數器電路902可操作以在輸出901之每一正緣或負緣處遞增儲存於計數器暫存器904中之一值。
根據在本文中稱為一「頻率量測方法」之一項實施例，觸控控制器900可(舉例而言)根據一預定計時器中斷在規則、預定時間間隔處讀取計數器暫存器904。觸控控制器900可比較計數器暫存器904之連續讀數以判定在預定時間間隔期間馳張振盪器電路600已振盪之次數之數目。因此，此數目提供與馳張振盪器電路600之頻率有關之一量測。觸控控制器900可比較連續量測以判定是否已發生一觸控事件。
如上文所述，一觸控可增加在電容器906處之電容Cs，從而產生馳張振盪器電路600之一減小的頻率。因此，根據該頻率量測方法，在計數器暫存器904之值逐預定時間間隔地減小時，觸控控制器900可判定已發生一觸控事件。在某些實施例中，除非計數器暫存器904之值已降低多於一預定臨限值，否則觸控控制器900可不判定已發生一觸控事件。於此等實施例中，觸控控制器900可由於馳張振盪器600因一觸控事件以外的條件(例如，雜訊、漂移等等)所致之頻率的最小改變之結果而不太易於錯誤地報告一觸控事件。
在本文中稱為一「週期量測方法」之另一實施例中，觸控控制器900可對填充計數器暫存器904所需之時間(或週期)計數。根據此週期量測實施例，觸控控制器900可包含一系統時間暫存器908。觸控控制器900可將計數器暫存器904之值重設為0，且同時或大致同時地可將系統時間暫存器908之當前值儲存於儲存暫存器910中。在此再次地，計數器暫存器904可在馳張振盪器電路600之輸出901之每一正緣或負緣處遞增。於某點處，此可導致計數器暫存器904之一溢流條件。觸控控制器900可經組態以藉由讀取系統時間暫存器908之值並比較彼值與儲存於儲存暫存器910中之時間值來回應於計數器暫存器904之一溢流條件。此比較提供使計數器溢流所需之系統時間單元之數目，且係馳張振盪器電路600之頻率之一指示。
如上文所述，一觸控可增加在電容器906處之電容Cs，從而產生馳張振盪器電路600之一減小的頻率。因此，根據週期量測方法，在使計數器暫存器904溢流所需之系統時間單元之數目在連續量測之間增加之情況下，觸控控制器900可判定已發生一觸控事件。在某些實施例中，除非使計數器暫存器904溢流所花費之系統時間單元之數目已增加多於一預定臨限值，否則觸控控制器900可不判定已發生一觸控事件。於此等實施例中，觸控控制器900可由於馳張振盪器電路600因一觸控事件以外的條件(例如，雜訊、漂移等等)所致之頻率的最小改變之結果而不太易於誤報一觸控事件。
根據該頻率量測方法，可藉由修改預定計時器中斷之長度來調整取樣視窗。根據該週期量測方法，可藉由計數器暫存器之最大值之改變來調整取樣視窗。舉例而言，一小的最大值可導致一較短取樣視窗及更頻繁之頻率量測。在調整取樣視窗時須總是考量掃描機構之速度與系統100之解析度之間的比率。
儘管圖9繪示有效地耦合至觸控感測器200之一單個導電元件或感測器電極之觸控控制器900及馳張振盪器600，但此圖解說明僅係實例性。根據系統100之某些實例性實施例，可藉由觸控控制器900個別地定址每一個別X及Y電極以使得圖1之電容量測電路500(繪示為圖9中之馳張振盪器600)可個別地耦合至每一X及Y電極或同時地耦合至多於一個電極。舉例而言，觸控控制器可包含觸控感測器200中之每一電極之一個別輸入，且可實施多工邏輯以個別地定址每一輸入。可實施將感測器電極定址之其他方法，且根據本發明該等方法將對熟習此項技術者顯而易見。
圖10圖解說明一實例性觸控控制器1000(對應於圖1之觸控控制器400)且在量測觸控感測器200之一第一層上之感測器電極1014與一第二層上之感測器電極1016之間的一互電容時提供關於馳張振盪器電路600之操作之進一步細節。如圖10中繪示，計數器電路1002、輸出1001、計數器暫存器1004、系統時間暫存器1008及儲存暫存器1010可大體地分別對應於上文中參照圖9闡述之經類似編號之元件902、901、904、908及910且具有其類似功能。
根據某些實例性實施例，觸控控制器1000可包含脈衝驅動器電路1012，其可耦合至觸控感測器200中之一個或兩個層之感測器電極。如圖解說明，脈衝驅動電路1012可耦合至觸控感測器200之一第一層上之感測器電極1014。(再次地，可由觸控控制器1000個別地定址每一個別X電極及Y電極以使得馳張振盪器600及脈衝驅動電路1012可個別地耦合至每一X電極及Y電極，或同時地耦合至多於一個電極。)脈衝驅動電路1012亦可耦合至馳張振盪器電路600，該馳張振盪器電路又可耦合至觸控感測器200之一第二層上之感測器電極1016。
脈衝驅動電路1012可經組態以將一電信號驅動至感測器電極1014上，同時使用馳張振盪器600以量測感測器電極1016之電容。根據此實施例，觸控感測器200之一第一層上之感測器電極1014可充當一傳輸器電極，且觸控感測器200之一第二層上之感測器電極1016可充當一接收器電極。因此，可在接收器電極1016上量測一電容，同時可在傳輸器電極1014上驅動一電信號。傳輸器電極1014上之經驅動信號可變更在接收器電極1016上採取之電容量測，乃因某些傳輸器信號可透過互電容Cm耦合。接近於觸控感測器200上之傳輸器/接收器(節點)之一觸控可提供一電容性耦合之接地路徑(未展示)，該接地路徑可將某些傳輸器經耦合信號電流分流掉(亦即，如在脈衝驅動電路1012所提供之電信號中實施)。結果，透過互電容Cm耦合之信號可在量測上發生變更且可指示在所量測節點處之一經觸控條件。
圖11根據本發明圖解說明之某些實施例在一基於馳張振盪器之觸控感測器系統100中用於馳張振盪器電路600輸出及脈衝驅動電路1012輸出之各種實例性時序圖。舉例而言，時序圖1104展示馳張振盪器輸出波形1105，其類似於在圖7至圖8中繪示之馳張振盪器輸出波形。時序圖1104可對應於觸控感測器200之一導電元件之一自電容量測。另一選擇係，時序圖1104可對應於其中沒有驅動脈衝驅動電路輸出時之一互電容量測(舉例而言，在圖10之感測器電極1014與1016之間)。
根據本發明之各種實例性實施例，時序圖1106展示馳張振盪器輸出波形1107。時序圖1106中亦繪示脈衝驅動電路輸出1108。如所繪示，在一互電容量測期間脈衝驅動電路輸出1108可將一電信號驅動至一傳輸器電極上。根據一項實施例，脈衝驅動電路輸出波形1108之上升緣可與馳張振盪器輸出波形1107之放電狀態(亦即，下降緣)之開始同步。舉例而言，馳張振盪器電路600可在狀態轉變時(舉例而言，在自一充電狀態轉變至一放電狀態時)升起一旗標，且脈衝驅動電路1012可辨識已升起此旗標。在某些實施例中，此旗標信號可在馳張振盪器600與脈衝驅動電路1012之間在信號1018(圖10)上通信。根據替代實施例，脈衝驅動電路1012及馳張振盪器電路600可包括一單個統一電路，諸如電容量測電路500(圖1)。
繼續時序圖1106，脈衝驅動電路輸出波形1108u之上升緣可與馳張振盪器輸出波形1107之放電狀態之開始同步。如所繪示，此可將電流注入至接收器電極之電容性負載中，此可使馳張振盪器波形1107頻率變慢。舉例而言，儘管圖11中之波形並未按比例繪示且僅係例示性，但馳張振盪器輸出1107具有比時序圖1104之馳張振盪器輸出1105更慢之一頻率(此可表示不具有脈衝驅動輸出之系統)。
時序圖1110根據本發明之各種實例性實施例展示馳張振盪器輸出波形1111及脈衝驅動輸出波形1112。時序圖1110類似於時序圖1106，但可圖解說明在接收器及傳輸器感測器電極之相交點附近之一手指觸控之效應。在某些實施例中，在對應於接收器及傳輸器感測器電極之相交點附近之一手指觸控可針對由脈衝驅動電路輸出1112注入至傳輸器感測器電極中之某些電流提供一電容性耦合之分流路徑。如圖解說明，該觸控引發之分流路徑可盜取某些脈衝注入電流，此可導致馳張振盪器輸出波形(1111)之頻率之一增加。舉例而言，馳張振盪器輸出1111具有比時序圖1106之馳張振盪器輸出1107更快之一頻率(此可表示系統具有一有效脈衝驅動輸出但不具有一觸控條件)。
圖11a根據本發明之某些實施例圖解說明用於一基於馳張振盪器之觸控感測器系統100中之馳張振盪器電路600輸出及脈衝驅動電路1012輸出之各種實例性時序圖。舉例而言，時序圖1104a展示馳張振盪器輸出波形1105a，其類似於在圖7至圖8中繪示之馳張振盪器輸出波形。時序圖1104a可對應於觸控感測器200之一導電元件之一自電容量測。另一選擇係，時序圖1104a可對應於其中未驅動脈衝驅動電路輸出時之一互電容量測(舉例而言，在圖10之感測器電極1014與1016之間)。
時序圖1106a根據本發明之各種實例性實施例展示馳張振盪器輸出波形1107a。在時序圖1106a中亦繪示脈衝驅動電路輸出1108a。如所繪示，在一互電容量測期間脈衝驅動電路輸出1108a可將一電信號驅動至一傳輸器電極上。根據一項實施例，脈衝驅動電路輸出波形1108a之上升緣可與馳張振盪器輸出波形1107a之充電狀態之開始(亦即，上升緣)同步。舉例而言，馳張振盪器電路600可在狀態轉變時升起一旗標(舉例而言，當自一放電狀態轉變至一充電狀態時)，且脈衝驅動電路1012可辨識已升起此旗標。在某些實施例中，此旗標信號可在馳張振盪器600與脈衝驅動電路1012之間在信號1018(圖10)上通信。根據替代實施例，脈衝驅動電路1012及馳張振盪器電路600可包括一單個統一電路，諸如電容量測電路500(圖1)。
如時序圖1106a中繪示，傳輸器脈衝邊緣可不恰好出現在馳張振盪器轉變處。(此可係針對其他實施例之情形，諸如圖11中所繪示。)此時序偏置可係由於感測馳張振盪器輸出之轉變與驅動傳輸器之間的設計固有時間延遲所致。然而，此時序偏置不應被視為對該設計之一限定，且其他實施例可達成比所繪示之同步更好之同步。另外，經同步之傳輸器脈衝邊緣之精確位置(相對於振盪器轉變)可偏移一位元。然而，較佳地，傳輸器脈衝邊緣將保持為馳張振盪器輸出之適當斜率，且將足夠早地以該馳張振盪器輸出之適當斜率出現以使得實現傳輸器脈衝之效應。
繼續時序圖1106a，脈衝驅動電路輸出波形1108a之上升緣可與馳張振盪器輸出波形1107a之充電狀態之開始同步。如所繪示，此可將電流注入至接收器電極之電容性負載，此可使馳張振盪器波形1107a頻率加速。類似地，脈衝驅動電路輸出波形1108a之下降緣可與馳張振盪器輸出波形1107a之放電狀態之開始同步。如所繪示，此可自接收器電極之電容器負載撤回電流，此可使馳張振盪器波形1107a頻率加速。舉例而言，儘管圖11a中之波形並非按比例繪示且僅係例示性，但馳張振盪器輸出1107a具有比時序圖1104a之馳張振盪器輸出1105a(其可表示不具有脈衝驅動輸出之系統)更快之一頻率。
時序圖1110a根據本發明之各種實例性實施例展示馳張振盪器輸出波形1111a及脈衝驅動輸出波形1112a。時序圖1110a類似於時序圖1106a，但可圖解說明在接收器及傳輸器感測器電極之交叉點附近之一手指觸控之效應。在某些實施例中，在接收器及傳輸器感測器電極之交叉點附近之一手指觸控可針對由脈衝驅動電路輸出1112a注入至傳輸器感測器電極中之某些電流提供一電容性耦合之分流路徑。如圖解說明，觸控引發之分流路徑可盜取某些脈衝注入電流，此可導致馳張振盪器輸出波形(1111a)之頻率降低。舉例而言，馳張振盪器輸出1111a具有比時序圖1106a之馳張振盪器輸出1107a更慢之一頻率(此可表示具有一有效脈衝驅動輸出但不具有一觸控條件之系統)。
圖11b根據本發明之某些實施例圖解說明在一基於馳張振盪器之觸控感測器系統100中針對馳張振盪器電路600輸出及脈衝驅動電路1012輸出之一實例性時序圖。圖11b中之時序圖根據本發明之各種實例性實施例展示馳張振盪器輸出波形1120b。亦繪示脈衝驅動電路輸出1122b。圖11及圖11a中繪示之時序圖係脈衝驅動電路1012可在馳張振盪器輸出上具有之效應之一例示。如其中繪示，該脈衝可僅僅改變馳張振盪器輸出波形之斜率。儘管此可係某些實施例中之情形，但圖11b圖解說明在其他實施例中所注入脈衝可產生各別馳張振盪器之充電及放電斜率之位準步進改變。熟習此項技術者將瞭解，此位準步進改變可在馳張振盪器電路600上具有與圖11及圖11a中所繪示之斜率改變類似之一效應(亦即，相依於相位同步對振盪器頻率之一增加或減少)。
因此，根據本發明之某些實例性實施例，可辨識在一多點觸控感測器系統中之多次同時觸控。舉例而言，如上文參照圖1至圖11所論述，可根據一頻率量測方法及/或一週期量測方法來量測馳張振盪器電路600之頻率，舉例而言在脈衝驅動電路1012係有效時。以此方式，觸控控制器400/900/1000可在觸控感測器200中之每一節點上方反覆以判定是否已觸控一個或多個節點。舉例而言，觸控控制器400/900/1000可步進透過觸控感測器200之一第一層上之每一導電元件X1至X7，將每一者設定為一接收器電極並藉由將另一層上之每一導電元件Y1至Y7設定為一傳輸器電極並量測互電容來量測每一節點之互電容。
圖12根據本發明之某些實例性實施例圖解說明一實例性充電時間量測電路1200，諸如可用於圖1之電容量測電路500之一者。根據此實施例，電容器Cs及電阻器Rs對應於一個別導電元件X1至X7或Y1至Y7(圖2)之一RC電路(舉例而言，圖4之電路416)。在替代實施例中，電容Cs可對應於電路546之電容Cpy且電阻器Rs可對應於電阻器550(圖5)。此等RC電路中之任一者可連接至充電時間量測電路1200。
根據某些實例性實施例，充電時間量測電路1200可包括控制單元1202，該控制單元可包含可將信號1204上之一電壓位準轉換成一數位值之類比至數位轉換器ADC。控制單元1202亦可包括用以(舉例而言)藉由使充電閘1211及放電閘1212之連接/斷開同步來控制信號1204之充電及放電之電路。因此，控制單元1202可藉由致使充電閘1211閉合同時保持放電閘1212斷開來進入一充電狀態。相反地，控制單元1202可藉由致使充電閘1211斷開同時閉合放電閘1212來進入一放電狀態。以此方式，充電時間量測電路1200之控制單元1202可將一充電電壓或電流源連接至觸控感測器200之一個別感測器電極。類似地，充電時間量測電路1200之控制單元1202可將一放電電壓或電流槽連接至觸控感測器200之一個別感測器電極。在替代實施例中，可省略圖12中繪示之電流源及電流槽之一者或兩者(例如，充電閘1211直接地連接至電壓Vdrive，放電閘1212直接地連接至接地(或虛擬接地)等等)。
充電時間量測電路1200亦可包括計時器1208及儲存器1210。根據本發明之某些實施例，計時器1208可充當一遞減計數計時器，以使得其可在一預定時間延遲已過去時傳訊至控制單元1202。在替代實施例中，計時器1208可充當一計時器，在時間0處起動且根據一指定時間週期(ms、us、pa等等)遞增。根據此替代實施例，控制單元1202可使用計時器1208判定花費多長時間將信號1204充電至一預定電壓位準。根據某些實施例，儲存器1210可用於儲存任一先前論述之預定值(舉例而言，一預定電壓位準、一預定時間延遲等等)。
根據圖12中繪示之實例性實施例，系統100可藉由量測由感測器電極提供之電容性負載之充電時間對電壓(charge time-to-voltage)關係來量測觸控感測器200之一個別感測器電極之電容。此一量測可使用下列電關係：
i=C dv/dt=C ΔV/Δt
或
電流=電容*(電壓改變/時間改變)
因此，在一經界定充電時間處之電壓係相依於一所連接感測電極之一電容。因此，在一經界定充電時間處之一電壓可在當在感測電極附近引入一觸控時發生改變，乃因該觸控可改變由電極提供之總電容。因此，充電電壓之一改變可係一觸控條件之一指示。
在給出充電時間量測電路1200之此等屬性時，觸控控制器400可藉由量測一既定感測器電極之充電時間對電壓來判定一經觸控條件。根據一項實施例，觸控控制器400可使用「VACST方法」(在充電一設定時間之後的電壓)量測充電時間對電壓。在VACST方法中，控制單元1202可(舉例而言)藉由如上文所述控制充電閘1211及放電閘1212而將一充電電壓或電流連接至欲量測之一感測器電極。同時(或幾乎同時)，控制單元1202可以遞減計數模式起動計時器1208，且等待計時器1208以在一預定時間延遲已過去時傳訊。控制單元1202可隨之(舉例而言，使用ADC)量測感測器元件之充電電壓(亦即，連接至觸控感測器200之感測器元件之信號1204)。
根據一替代實施例，觸控控制器400可使用「TCSV方法」(充電至設定電壓之時間)來量測充電時間對電壓。在TCSV方法中，控制單元1202可(舉例而言)藉由如上文所述控制充電閘1211及放電閘1212而將一充電電壓或電流連接至欲量測之一感測器電極。同時(或幾乎同時)，控制單元1202可以計時器模式(亦即，在0處起動並遞增計數)起動計時器1208。控制單元1202可(舉例而言，使用ADC)重複地量測感測器元件之充電電壓(亦即，信號1204)直至充電電壓已達到一預定位準。其後，控制單元1202可停止及/或讀取計時器1208之值，此值可表示將感測器元件提供之電容性負載充電至預定電壓位準所需之時間。
根據某些實例性實施例，上述基於充電時間對電壓之系統可使用由Microchip Technologies有限公司製造之某些PIC微控制器上可用之CTMU模組。根據替代實施例，一基於充電時間對電壓之系統可使用由其他半導體製造商提供之離散硬體組件或組件或積體電路。
圖13圖解說明一實例性觸控控制器1300(對應於圖1之觸控控制器400)，並提供關於在量測觸控感測器200之一第一層上之感測器電極1314與一第二層上之感測器電極1316之間的一互電容時充電時間量測電路1200之操作之進一步細節。
根據某些實例性實施例，觸控控制器1300可包含脈衝驅動電路1312，該脈衝驅動電路可耦合至觸控感測器200中之感測器電極之一個或兩個層。如圖解說明，脈衝驅動電路1312可耦合至觸控感測器200之一第一層上之感測器電極1314。(再次地，每一個別X及Y電極可由觸控控制器1300個別地定址以使得充電時間量測電路1200及脈衝驅動電路1312可個別地耦合至每一X及Y電極，或同時耦合至多於一個電極。)脈衝驅動電路1312亦可耦合至充電時間量測電路1200，該充電時間量測電路又可耦合至觸控感測器200之一第二層上之感測器電極1316。
脈衝驅動電路1312可經組態以將一電信號驅動至感測器電極1314上，同時使用充電時間量測電路1200量測感測器電極1316之電容。根據某些實施例，脈衝驅動電路1312可驅動一週期性脈衝信號，諸如圖11中之彼等脈衝信號1108及1112。在替代實施例中，脈衝驅動電路輸出波形之形狀可被變更。
在圖13之實例性觸控控制器1300中，觸控感測器200之一第一層上之感測器電極1314可充當一傳輸器電極，且觸控感測器200之一第二層上之感測器電極1316可充當一接收器電極。因此，可在接收器電極1316上量測一電容，同時可在傳輸器電極1314上驅動一電信號。傳輸器電極1314上之經驅動信號可變更在接收器電極1316上採取之電容量測，乃因某些傳輸器信號可透過互電容Cm耦合。更具體地，傳輸器電極上驅動之信號可注入或撤回至接收器電極之電容性負載中之電流，此可使接收器電極之充電電壓增加或減小及/或使將接收器電極充電至上文提及之預定電壓位準所花費之時間加速或減慢。接近於觸控感測器200上之傳輸器/接收器相交點(節點)之一觸控可提供一電容性耦合之接地路徑(未展示)，其可分流掉某些傳輸器耦合信號電流(亦即，如脈衝驅動電流1312所提供之電信號中實施)。結果，透過互電容Cm耦合之信號可在量測上發生變更且可指示在所量測節點處之一經觸控條件。
舉例而言，在採用VACST方法用於量測觸控控制器1300中之充電時間對電壓時，與在未採用脈衝驅動電路時相比，添加圖13之脈衝驅動電路1312可增加所量測充電電壓。另一方面，一觸控條件之出現可盜取某些脈衝注入電流，此可導致在預定時間週期期間充電電壓之一減小。
在採用TCSV方法用於量測觸控控制器1300中之充電時間對電壓時，與不採用脈衝驅動電路時相比，添加圖13之脈衝驅動電路1312可減少將感測器電極充電至預定電壓位準所花費之時間量。另一方面，一觸控條件之出現可盜取某些脈衝注入電流，此可導致將感測器電極充電至預定電壓位準所花費之時間之一增加。
如上文參照圖1至圖11所論述，在一使用者用一手指或另一物件觸控觸控螢幕200時馳張振盪器電路600之頻率可受到干擾。另外，參照圖12至圖13，在一使用者用一手指或另一物件觸控觸控螢幕200時充電時間量測電路1200之充電時間可受到干擾。相依於環境因素及其他設計因素，可更有利地使用一基於馳張振盪器之系統。在其他上下文中，可更有利地使用一基於充電時間對電壓之系統。圖17根據本發明圖解說明利用一組合的基於馳張振盪器及基於充電時間對電壓之觸控感測器系統之一實例性觸控控制器。
如圖17中繪示，觸控控制器1700(其可對應於圖1之觸控控制器400)可包含類似於參照圖10及圖13所闡述之彼等特徵之特徵。觸控控制器1700可藉由包含區塊1701而不同於彼等實施例，其中區塊1701可組合充電時間量測電路及馳張振盪器電路。以此方式，觸控控制器1700可選擇一適當方法用於量測感測器電極1714與1716之間的互電容。舉例而言，根據某些實例性實施例，可基於一軟體可變更設定來選擇充電時間量測電路及馳張振盪器電路。在某些實例性實施例中，充電時間量測電路及馳張振盪器電路之操作可係互斥的，以使得在任一給定時間處僅一者可係正操作。於一替代實施例中，兩個電路皆可操作。舉例而言，觸控控制器1700可利用馳張振盪器電路(及本文所述之相關方法)量測觸控感測器200中之每一節點，且然後利用充電時間量測電路(及本文所述之相關方法)量測觸控感測器200中之每一節點。在替代實施例中，觸控控制器1700可利用馳張振盪器電路量測一個節點，後跟利用充電時間量測電路之一量測，並來回切換直至所有節點已被量測。在其中兩個電路皆可操作之實施例中，觸控控制器1700可在任一電路指示一經觸控條件之情況下報告一觸控。另一選擇係，在兩個電路皆指示一經觸控條件之情況下觸控控制器1700可僅報告一觸控。以此方式，觸控控制器1700可提供較少被環境因素及其他設計因素影響之操作。
圖14根據本發明圖解說明用於偵測在觸控感測器系統100中之一觸控感測器200上之一個或多個同時觸控之一實例性方法1400之一流程圖。
根據一項實施例，方法1400較佳地開始於步驟1402處。如上文提及，本發明之教示可以各種組態之系統100實施。因此，方法1400之較佳起始點及構成方法1400之步驟1402至1412之次序可相依於所選擇之實施方案。
在步驟1402處，觸控控制器400可選擇欲量測之觸控感測器200之一導電元件。舉例而言，觸控控制器400可設定將一選定之感測器元件X1至X7或Y1至Y7電連接至電容量測電路500之一控制信號。在步驟1404處，觸控控制器400可根據上文闡述之方法量測所連接感測器元件之電容。舉例而言，觸控控制器400可使用頻率量測方法或週期量測方法量測馳張振盪器電路600之頻率。另一選擇係，觸控控制器400可使用VACST方法或TCSV方法量測充電時間量測電路1200之充電時間對電壓。
在步驟1406處，觸控控制器400判定所量測之電容(亦即，如相依於量測方法由頻率、週期、充電時間、或電壓表示為適當)是否指示與選定感測器元件之自然電容之一偏差。為此，觸控控制器可儲存表示一給定導電元件之平均電容之一運行基線平均值。此運行基線平均值可用於排除由溫度、電壓及環境中之改變所產生之雜訊。因此，觸控感測器400可比較所量測電容與該基線平均值。在一項實施例中，觸控控制器400判定在電容量測與基線平均值不同時存在一偏差。在另一實施例中，觸控控制器400判定在電容量測與基線平均值之不同多於一預定臨限值之情況下存在一偏差。
當在步驟1406處未偵測到電容偏差之情況下，觸控控制器400判定不存在觸控且進行至步驟1408。根據一實例性實施例，在步驟1408處，觸控控制器400可將所量測電容添加至運行基線平均值。因此，基線平均系統可係一「閘控」系統，以使得系統記錄在任一操作範圍內之雜訊之出現/缺席，並在雜訊即使僅影響一單個感測器時停用基線平均。此可確保基線平均反映所選電極之自然電容而非在由雜訊等影響時之電容。進一步地，在期望藉助一慢斜率避免平均化偏差之情況下(例如，當一物件非常慢地接近觸控螢幕200時將出現)可實施一相當慢速平均方法(例如，步驟1408並未針對每一掃描循環執行)。根據一替代實施例，在步驟1408處，觸控控制器400可僅選取一基線快照選定元件以使得該快照變成下一量測循環之新基線。
在步驟1408完成之後，觸控控制器400可進行至步驟1410，其中其可判定當前選定之導電元件是否係欲量測之最後一元件。在當前選定之導電元件係欲量測之最後一元件之情況下，方法1400可退出。在當前選定之導電元件並非欲量測之最後一元件之情況下，方法1400可廻圈至步驟1402，其中選擇下一導電元件且針對新選定之導電元件重複先前步驟。
當在步驟1406處偵測到一電容偏差之情況下，觸控控制器400判定存在一觸控條件並將選定之元件報告為一經觸控元件(舉例而言，至主機800)。如上文所述，觸控控制器可隨之進行至步驟1410。
儘管圖14參照方法1400揭示欲採取之特定數目個步驟，但方法1400可藉助比圖14中繪示之彼等步驟更多或更少個步驟來執行。舉例而言，方法1400可省略步驟1408且可不保持電容值之一運行基線平均。於此情形下，在步驟1406處之一「否」條件將導致觸控控制器400進行至步驟1410。儘管對方法1400之此具體偏差係顯式的，但可做出其他偏差。另外，儘管圖14參照方法1400揭示欲採取之步驟之某一次序，但構成方法1400之步驟可以任一適合次序完成。舉例而言，可推遲報告步驟1402直至在步驟1410中將一肯定答案提供給該條件(例如，可一次報告所有經觸控或幾乎經觸控元件-在已量測所有元件之後)。類似地，亦可推遲基線步驟1408直至步驟1410返回「是」。此一替代實施例係繪示於圖14a中，其圖解說明用於偵測觸控感測器系統100中之一觸控感測器200上之一個或多個同時觸控之一實例性方法1400a之一流程圖。圖14a中之每一步驟可對應於參照圖14圖解說明及闡述之一經類似編號之步驟，且圖解說明除在圖14及圖14a中繪示之次序外，參照方法1400採取之步驟可以任一適合次序完成。
圖15根據本發明圖解說明用於偵測在觸控感測器系統100中之一觸控感測器200上之一個或多個同時觸控之一實例性方法1500之一流程圖。
根據一項實施例，方法1500較佳地在步驟1502處開始。如上文提及，本發明之教示可以各種組態之系統100實施。因此，方法1500之較佳起始點及構成方法1500之步驟1502至1518之次序可相依於所選擇之實施方案。
在步驟1502處，觸控控制器400可選擇在觸控感測器200之一第一層上之一接收器電極。在步驟1504處，觸控控制器400可將選定之接收器電極連接至馳張振盪器電路600。舉例而言，觸控控制器400可設定將選定接收器電極(亦即，X1至X7或Y1至Y7中之一者)電連接至馳張振盪器電路600之一控制信號。在步驟1506處，觸控控制器400可選擇在觸控感測器200之一第二層上之一傳輸器電極。在步驟1508處，觸控控制器400可將選定之傳輸器電極連接至脈衝驅動電路1012。舉例而言，觸控控制器400可設定將選定傳輸器電極(亦即，X1至X7或Y1至Y7中之一者)電連接至脈衝驅動電路1012之一控制信號。
在步驟1510處，觸控控制器400可量測選定接收器與傳輸器電極之間的互電容。根據某些實例性實施例，此量測可係根據頻率量測方法(如上文所述)來執行。在替代實施例中，此量測可係根據週期量測方法(如上文所述)來執行。在步驟1512處，觸控控制器400可判定選定接收器與傳輸器電極之間的所量測互電容是否指示一觸控條件。根據一項實施例，觸控控制器400可自對應於選定節點(亦即，選定接收器與傳輸器電極之間的相交點)之一先前獲取之「未觸控」基線值提取所量測互電容。當在該節點之互電容與「未觸控」基線相比超出一預定臨限值之情況下觸控控制器可判定已發生一觸控條件。此預定臨限值可係0，以使得將任何改變皆報告為一觸控，或其可係一較高臨限值(舉例而言)以計及雜訊、寄生現象等等。
在觸控控制器400判定已發生一觸控條件之情況下，觸控控制器可進行至步驟1514且可報告在對應於該等選定傳輸器及接收器電極之節點處之一觸控條件。根據某些實例性實施例，在步驟1514中之報告可藉由(舉例而言)將一觸控報告(舉例而言，一(X,Y)座標發送至圖1之主機800而立即發生。在替代實施例中，報告步驟1514可包括將該觸控條件之一指示(舉例而言，一(X,Y)座標)儲存於圖10之儲存元件1010中。根據此替代實施例，觸控控制器400可在一稍後時間點處(舉例而言，在一預定延遲之後)、週期性地、或回應於來自主機800之一請求將該報告發送至主機800。以此方式，觸控控制器400可一次報告一個或多個觸控條件(舉例而言，可在將多個觸控條件儲存於儲存元件1010中之後同時將該等觸控條件報告至主機800)。
當觸控控制器400在步驟1512中判定尚未發生觸控條件之情況下，觸控控制器可進行至步驟1516，其中其可針對選定接收器電極判定第二層上之該等電極中之每一者是否已充當一傳輸器電極。在第二層上之該等電極中之每一者尚未充當一傳輸器電極之情況下，觸控控制器400可進行至步驟1506，其中可選擇第二層中之下一電極充當傳輸器電極。在第二層上之該等電極中之每一者已充當一傳輸器電極之情況下，觸控控制器400可進行至步驟1518，其中其可判定第一層上之該等電極中之每一者是否已充當一接收器電極。在第一層上之該等電極中之每一者尚未充當一接收器電極之情況下，觸控控制器400可返回至步驟1502，其中其可選擇第一層上之下一電極充當接收器電極。在第一層上之該等電極中之每一者已充當一接收器電極之情況下，觸控控制器400可退出。
儘管圖15參照方法1500揭示欲採取之特定數目個步驟，但方法1500可藉助比圖15中繪示之彼等步驟更多或更少個步驟來執行。舉例而言，方法1500可包含類似於圖14中之步驟1408之一步驟，其中觸控控制器儲存在每一節點處之所量測電容之一運行基線平均值。作為另一實例，替代如上文所述地退出，觸控控制器400可僅返回至步驟1502，重設接收器及傳輸器選擇計數器以在該佪圈中之第一傳輸器/接收器對處重新開始。以此方式，觸控控制器400可繼續執行方法1500。於此一實施方案中，方法1500在掃描觸控螢幕200之每一反覆之間可包含一延遲步驟。如再一實例，方法1500可包含在步驟1502之前的一步驟(或步驟係列)，其中觸控控制器在觸控螢幕200上之所有節點上反覆，量測互電容並針對前述運行基線儲存一靜態基線值及/或一初始基線值。儘管對方法1500之此等具體偏差係顯式的，但其他未提及偏差可係可能的。
另外，儘管圖15參照方法1500揭示欲採取之步驟之某一次序，但構成方法1500之步驟可以任一適合次序完成。舉例而言，步驟1502、1504及1518可分別與步驟1506、1508及1516調換。在一替代實施例中，報告步驟1514可被推遲直至已量測所有節點或一子組節點之後。在圖15a中繪示此一替代實施例之一個實例，該圖圖解說明用於偵測在觸控感測器系統100中之一觸控感測器200上之一個或多個同時觸控之一實例性方法1500a之一流程圖。圖15a中之每一步驟可對應於參照圖15圖解說明及闡述之一經類似編號之步驟，且圖解說明除在圖15及圖15a中繪示之次序外，參照方法1500採取之該等步驟可以任一適合次序完成。再次地，儘管使此偏差係顯式的，但對步驟次序之其他未提及偏差可係可能的。
圖16根據本發明圖解說明用於偵測在觸控感測器系統100中之一觸控感測器200上之一個或多個同時觸控之一實例性方法1600之一流程圖。方法1600之步驟類似於在圖15中繪示之方法1500之步驟。該兩個方法之間的主要區別係繪示於步驟1604及1610中。上文參照方法1500中之對應步驟之揭示內容闡述方法1600之其他步驟之操作(亦即，步驟1602、1606、1608及1612至1618)且因此不在此處重複。
在步驟1604處，觸控控制器400可將選定接收器電極連接至充電時間量測電路1200。舉例而言，觸控控制器400可設定將選定接收器電極(亦即，X1至X7或Y1至Y7中之一者)電連接至充電時間量測電路1200之一控制信號。
在步驟1610處，觸控控制器400可量測選定接收器與傳輸器電極之間的互電容。根據某些實例性實施例，此量測可係根據VACST方法(如上文所述)來執行。在替代實施例中，此量測可係根據TCSV方法(如上文所述)來執行。
儘管圖16參照方法1600揭示欲採取之特定數目個步驟，但方法1600可藉助比圖16中所繪示之彼等步驟更多或更少個步驟來執行。舉例而言，對上文針對方法1500所闡述之彼等偏差之類似偏差可係可能的。儘管使對方法1600之此等偏差係顯式的，但其他未提及偏差可係可能的。另外，儘管圖16參照方法1600揭示欲採取之步驟之某一次序，但構成方法1600之步驟可以任一適合次序完成。舉例而言，上文針對方法1500所述之彼等偏差之類似偏差可係可能的。再次地，儘管使此偏差係顯式的，但對步驟次序之其他未提及偏差可係可能的。
儘管已繪示、闡述本發明之實施例，且藉由引用本發明之實例性實施例來進行界定，但此等引用不意欲限定本發明，且亦不能推導出此限定。所揭示之標的物能夠進行可觀之修改、變更及在形式及功能上之等效物，如熟習此項技術且受益於本發明者將瞭解。本發明之所繪示及闡述之實施例僅係實例，且並非窮盡本發明之範疇。
100．．．觸控感測器系統
101．．．連接
102．．．連接
200．．．觸控感測器
202．．．跡線
204．．．跡線
252．．．埠
254．．．埠
260．．．多層觸控螢幕
270．．．觸控感測器
272．．．導電元件
274．．．導電元件
276．．．Y軸元件
278．．．X軸元件
280．．．觸控感測器
291．．．交越位置
306．．．基板層
308．．．絕緣層
310．．．表面層
400．．．觸控控制器
412．．．電路
413．．．電阻器
414．．．電路
415．．．電阻器
416．．．電路
500．．．電容量測電路
540．．．電路
542．．．電阻器
544．．．電阻器
546．．．電路
548．．．電阻器
550．．．電阻器
600．．．馳張振盪器電路
620．．．比較器
622．．．比較器
624．．．SR鎖存器
630．．．節點
632．．．電容器
634．．．電阻器
800．．．主機
900．．．觸控控制器
901．．．輸出
902．．．計數器電路
904．．．計數器暫存器
908．．．系統時間暫存器
910．．．儲存暫存器
1000．．．觸控控制器
1001．．．輸出
1002．．．計數器電路
1004．．．計數器暫存器
1008．．．系統時間暫存器
1010．．．儲存暫存器
1012．．．脈衝驅動器電路
1014．．．感測器電極
1016．．．感測器電極
1018．．．信號
1104．．．時序圖
1104a．．．時序圖
1105．．．馳張振盪器輸出
1105a．．．馳張振盪器輸出波形
1106．．．時序圖
1106a．．．時序圖
1107．．．馳張振盪器輸出
1107a．．．馳張振盪器輸出波形
1108．．．脈衝驅動電路輸出波形
1108a．．．脈衝驅動電路輸出
1110．．．時序圖
1110a．．．時序圖
1111．．．馳張振盪器輸出波形
1111a．．．馳張振盪器輸出波形
1112．．．脈衝驅動輸出波形
1112a．．．脈衝驅動輸出波形
1120b．．．馳張振盪器輸出波形
1122b．．．脈衝驅動電路輸出
1200．．．充電時間量測電路
1202．．．控制單元
1204．．．信號
1208．．．計時器
1210．．．儲存器
1211．．．充電閘
1212．．．放電閘
1300．．．觸控控制器
1312．．．脈衝驅動電路
1314．．．感測器電極
1316．．．感測器電極
1700．．．觸控控制器
1701．．．區塊
1702．．．計數器
1708．．．時間
1710．．．儲存器
1712．．．脈衝驅動電路
1714．．．感測器電極
1716．．．感測器電極
圖1根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器上之多個觸控之一實例性觸控感測器系統之一方塊圖。
圖2根據本發明圖解說明用於偵測多個觸控之一實例性觸控感測器之一俯視圖。
圖2a根據本發明圖解說明用於偵測多個觸控之一實例性觸控感測器之一俯視圖。
圖2b根據本發明圖解說明用於偵測多個觸控之一實例性觸控感測器之一俯視圖。
圖3根據本發明圖解說明一實例性觸控感測器之一部分剖面正視圖。
圖4根據本發明圖解說明對應於一觸控感測器系統中之一實例性觸控感測器之電路。
圖5根據本發明圖解說明對應於一觸控感測器系統中之一實例性觸控感測器之電路。
圖6根據本發明圖解說明在一基於馳張振盪器之觸控感測器系統中之一實例性馳張振盪器電路。
圖7根據本發明圖解說明針對一基於馳張振盪器之觸控感測器系統中之一馳張振盪器電路輸出之一實例性時序圖。
圖8根據本發明圖解說明針對一基於馳張振盪器之觸控感測器系統中之一馳張振盪器電路輸出之一實例性時序圖。
圖9根據本發明圖解說明在一基於馳張振盪器之觸控感測器系統中之一實例性觸控控制器。
圖10根據本發明圖解說明在一基於馳張振盪器之觸控感測器系統中之一實例性觸控控制器。
圖11根據本發明圖解說明針對一基於馳張振盪器之觸控感測器系統中之一馳張振盪器電路輸出及一脈衝驅動電路輸出之實例性時序圖。
圖11a根據本發明圖解說明針對一基於馳張振盪器之觸控感測器系統中之一馳張振盪器電路輸出及一脈衝驅動電路輸出之實例性時序圖。
圖11b根據本發明圖解說明針對一基於馳張振盪器之觸控感測器系統中之一馳張振盪器電路輸出及一脈衝驅動電路輸出之一實例性時序圖。
圖12根據本發明圖解說明在一基於充電時間對電壓之觸控感測器系統中之一實例性充電時間量測電路。
圖13根據本發明圖解說明在一基於充電時間對電壓之觸控感測器系統中之一實例性觸控控制器。
圖14根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器系統中之一觸控感測器上之一觸控之一實例性方法之一流程圖。
圖14a根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器系統中之一觸控感測器上之一觸控之一實例性方法之一流程圖。
圖15根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器系統中之一觸控感測器上之一觸控之一實例性方法之一流程圖。
圖15a根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器系統中之一觸控感測器上之一觸控之一實例性方法之一流程圖。
圖16根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器系統中之一觸控感測器上之一觸控之一實例性方法之一流程圖。
圖17根據本發明圖解說明一組合的基於馳張振盪器及基於充電時間對電壓之觸控感測器系統之一實例性觸控控制器。
(無元件符號說明)

Claims (18)

  1. 一種用於判定一多點觸控感測器系統中之多個觸控事件之方法，該多點觸控感測器系統具有包括一馳張振盪器電路之一電容量測單元、一脈衝驅動單元及具有複數個節點及包括至少兩組電極之複數個電極之一觸控感測器，該方法包括：將一第一組電極中之一第一電極連接至該電容量測單元內之該馳張振盪器電路；每當該馳張振盪器電路自一充電狀態轉變至一放電狀態時，藉助由電容量測電路控制之該脈衝驅動單元將一電壓或電流脈衝驅動至一第二組電極中之一第二電極上；藉由量測該馳張振盪器電路之一頻率而藉助該電容量測單元量測在對應於該第一及第二電極之一節點處之互電容；及藉由比較該頻率與對應於該節點之一先前所量測頻率並判定該頻率與該先前所量測頻率是否有偏差而比較在該節點處之該所量測互電容與對應於該節點之一先前所量測互電容；在已存在與該先前所量測頻率之一偏差之情況下報告該節點已被觸控。
  2. 如請求項1之方法，其中該量測該馳張振盪器電路之一頻率之步驟係根據一週期量測方法。
  3. 如請求項2之方法，其中該系統進一步包括一計數器暫 存器，且其中該判定該頻率與該先前所量測頻率是否有偏差之步驟包括判定一計數器暫存器溢流條件所必需之一時間週期是否已改變。
  4. 如請求項1之方法，其中該判定該頻率與該先前所量測頻率是否有偏差之步驟包括判定該頻率是否偏離多於一預定臨限值。
  5. 如請求項1之方法，其中該量測該馳張振盪器電路之一頻率之步驟係根據一頻率量測方法。
  6. 如請求項1之方法，其中該第一組電極對應於該觸控感測器之一第一層上之電極，且該第二組電極對應於該觸控感測器之一第二層上之電極。
  7. 如請求項1之方法，其中該第一及第二組電極中之該等電極係在該觸控感測器之同一層上。
  8. 如請求項1之方法，其中該電壓或電流脈衝對應於以下各項中之一者：該電壓或電流脈衝之一負緣轉變，及該電壓或電流脈衝之一正緣轉變。
  9. 如請求項1之方法，其中每當該馳張振盪器電路自一放電狀態轉變至一充電狀態時將一相反電壓或電流脈衝驅動至該第二電極上。
  10. 如請求項1之方法，其中：該多點觸控感測器系統進一步包括一計時器；該電容量測單元包括一電壓或電流源；該連接步驟進一步包括將該第一電極連接至該電壓或電流源； 該脈衝驅動單元在該電壓或電流源連接至該第一電極時將該電壓或電流脈衝驅動至該第二電極上；該量測步驟進一步包括起動該計時器且在該計時器達到一預定時間時量測該第一電極之該電壓作為一所量測電壓；該比較步驟進一步包括比較該所量測電壓與對應於該節點之一先前所量測電壓；且該報告步驟進一步包括在該所量測電壓與該先前所量測電壓有偏差之情況下報告該節點已被觸控。
  11. 如請求項1之方法，其中：該多點觸控感測器系統進一步包括具有一時間值之一計時器；該電容量測單元包括一電壓或電流源；該連接步驟進一步包括將該第一電極連接至該電壓或電流源；該脈衝驅動單元在該電壓或電流源連接至該第一電極時將該電壓或電流脈衝驅動至該第二電極上；該量測步驟進一步包括起動該計時器、量測該第一電極之該電壓作為一所量測電壓且在該所量測電壓達到一預定電壓位準時儲存該計時器之該時間值；該比較步驟進一步包括比較該所儲存時間值與對應於該節點之一先前所儲存值；且該報告步驟進一步包括在該所儲存時間值與該先前所儲存值有偏差之情況下報告對應於該第一及第二電極之 一節點已被觸控。
  12. 一種用於偵測一觸控感測器上之一個或多個觸控事件之系統，其包括：一觸控感測器，其具有包括至少一第一組電極及第二組電極之複數個電極，其中不同組中之電極之間的一接近(proximity)界定複數個節點；一脈衝驅動電路，其可操作以將一充電或放電電壓或電流脈衝提供至該複數個電極；電容量測構件，其用於量測在該複數個節點中之每一者處之互電容，且用於控制該脈衝驅動電路，其中該電容量測構件包括一充電時間量測構件及一基於馳張振盪器之量測構件；及報告構件，其用於基於彼節點之該所量測互電容來報告一經觸控節點。
  13. 如請求項12之系統，其中該脈衝驅動電路可操作以將一充電或放電電壓或電流提供至該至少第一組電極及第二組電極中之僅一者中之該等電極。
  14. 如請求項12之系統，其中：該觸控控制器進一步包括耦合至該充電時間量測構件之一計時器電路，及耦合至該充電時間量測構件之一儲存元件；且其中該觸控控制器可操作以藉由以下步驟量測在一節點處之該互電容：將該充電時間量測構件中之一電壓或電流源耦合至 該第一電極；起動該計時器電路；將該第二電極耦合至該脈衝驅動電路；及當該計時器電路達到一預定時間時量測該第一電極之電壓作為一所量測電壓；其中該觸控控制器藉由比較該所量測電壓與對應於該節點之一先前所量測電壓來比較在該節點處之該互電容；且其中在該所量測電壓與該先前所量測電壓有偏差之情況下該觸控控制器報告該對應節點已被觸控。
  15. 如請求項12之系統，其中：該觸控控制器進一步包括耦合至該充電時間量測構件之具有一時間值之一計時器電路，及耦合至該充電時間量測構件之一儲存元件；且其中該觸控控制器可操作以藉由以下步驟量測在一節點處之該互電容：將該充電時間量測構件中之一電壓或電流源耦合至該第一電極；起動該計時器電路；將該第二電極耦合至該脈衝驅動電路；量測該第一電極之該電壓作為一所量測電壓；及在該所量測電壓達到一預定電壓位準時將該計時器電路之該時間值儲存於該儲存元件中；其中該觸控控制器藉由比較該所儲存時間值與對應於 該節點之一先前所儲存時間值來比較在該節點處之該互電容；且其中在該所儲存時間值與該先前所儲存時間值有偏差之情況下該觸控控制器報告該對應節點已被觸控。
  16. 如請求項12之系統，其中：該觸控控制器可操作以藉由以下步驟量測在一節點處之互電容：將該基於馳張振盪器之量測構件耦合至該第一電極；將該第二電極耦合至該脈衝驅動電路；及量測該基於馳張振盪器之量測構件之頻率；其中該觸控控制器藉由比較該頻率與對應於該節點之一先前所量測頻率來比較在該節點處之該互電容並判定該頻率與該先前所量測頻率是否有偏差；且其中在已存在與該先前所量測頻率之一偏差之情況下該觸控控制器報告該節點已被觸控。
  17. 如請求項12之系統，其中：該觸控控制器可操作以藉由利用該基於馳張振盪器之量測構件及該充電時間量測構件來量測在該節點處之該互電容。
  18. 如請求項17之系統，其中該觸控控制器可操作以在該基於馳張振盪器之量測構件及該充電時間量測構件兩者指示已存在與該先前所量測互電容之一偏差之情況下報告該節點已被觸控。
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