專利名稱：抵消觸摸面板傳感器的觸摸面板偏移的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)案涉及一種觸摸面板傳感器，且更明確地說，涉及抵消觸摸面板傳感器的觸摸面板偏移。
背景技術(shù)：
觸摸面板是人機(jī)接口(HMI)，其允許電子裝置的操作者使用例如手指、鐵筆等器具將輸入提供給裝置。舉例來說，所述操作者可使用他或她的手指來操縱電子顯示器(例如附接到連接到網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)計(jì)算裝置、個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)或終端的顯示器)上的圖像。在一些情況下，操作者可使用兩個(gè)或兩個(gè)以上手指同時(shí)提供獨(dú)特命令，例如通過使兩個(gè)手指遠(yuǎn)離彼此移動(dòng)而執(zhí)行的放大命令；通過使兩個(gè)手指朝彼此移動(dòng)而執(zhí)行的縮小命令；等等。觸摸屏為電子視覺顯示器，其并入有上覆于顯示器上的觸摸面板，以檢測(cè)屏幕的顯示區(qū)域內(nèi)的觸摸的存在和/或位置。觸摸屏在例如一體式計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星導(dǎo)航裝置、游戲裝置和智能電話等裝置中是常見的。觸摸屏使操作者能夠與下伏于觸摸面板下的顯示器所顯示的信息直接互動(dòng)，而不是與由鼠標(biāo)或觸摸墊控制的指針間接互動(dòng)。電容性觸摸而板通常結(jié)合觸摸屏裝置使用。電容性觸摸面板通常包含涂覆有透明導(dǎo)體(例如氧化銦錫(ITO))的絕緣體(例如玻璃)。因?yàn)槿梭w也是電導(dǎo)體，因此觸摸面板的表面導(dǎo)致面板的靜電場(chǎng)的變形，其可測(cè)量為電容的改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示一種觸摸面板傳感器系統(tǒng)，其提供增加的動(dòng)態(tài)范圍。所述觸摸面板傳感器系統(tǒng)包括傳感器驅(qū)動(dòng)器模塊，其用于驅(qū)動(dòng)觸摸屏的一個(gè)或一個(gè)以上傳感器；以及偏移抵消驅(qū)動(dòng)器，其用于驅(qū)動(dòng)偏移抵消模塊。所述傳感器和偏移抵消模塊所產(chǎn)生的信號(hào)在節(jié)點(diǎn)(NI)處耦合到測(cè)量模塊。所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生的信號(hào)可經(jīng)調(diào)整以使得由偏移抵消驅(qū)動(dòng)器結(jié)合偏移抵消模塊產(chǎn)生的信號(hào)的波形特性(例如，振幅和相位)可至少部分地抵消觸摸面板的傳感器的傳感器電容(Cs)。舉例來說，偏移抵消驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生的信號(hào)可至少大體上抵消傳感器電容(Cs)(例如，其大部分)。測(cè)量模塊可接著檢測(cè)節(jié)點(diǎn)(NI)處的觸摸事件電容(CA)。
提供此發(fā)明內(nèi)容是為了以簡(jiǎn)化形式介紹下文在具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步描述的概念的選擇。此發(fā)明內(nèi)容無意劃定所主張的標(biāo)的物的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，且無意用作確定所主張標(biāo)的物的范圍的輔助物。


參考附圖來描述具體實(shí)施方式
。相同參考數(shù)字在描述內(nèi)容和圖式的不同例子中的使用可指示相似或相同項(xiàng)目。圖IA是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施方案的觸摸面板傳感器系統(tǒng)的框圖。圖IB是說明圖IA中所示的觸摸面板傳感器系統(tǒng)的電路圖。圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施方案的用于動(dòng)態(tài)地調(diào)整觸摸面板傳感器系統(tǒng)以抵消觸摸面板偏移的實(shí)例方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式MM電容性觸摸面板檢測(cè)因用戶觸摸屏幕而導(dǎo)致的電容改變(觸摸事件電容(Ca))、每一傳感器的傳感器電容(Cs)以及其它環(huán)境(例如寄生)電容。這些傳感器和寄生電容可在傳感器之間且在觸摸面板之間改變。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，觸摸事件電容(Ca) 約為傳感器電容(Cs)的百分之十到百分之十五(10%到15% )(例如，Ca = I皮法，且Cs=10皮法)。因此，用于測(cè)量觸摸面板電容的電荷轉(zhuǎn)移方案/積分器通常必須能夠適應(yīng)較大量的電容，其表示觸摸事件電容(Ca)以及傳感器電容(Cs)和寄生電容(例如CA+Cs+寄生電容)。此較大電容可防止使用經(jīng)設(shè)計(jì)以產(chǎn)生改進(jìn)的信噪比并且需要模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)范圍的低效使用的較大增益電路。一些電荷轉(zhuǎn)移方案/積分器可包含積分電容器，其充分大以便不會(huì)因從傳感器接收到的總電容/電荷而飽和。然而，使用大積分電容器增加了組件的成本和大小，并且減小了測(cè)量系統(tǒng)的增益和分辨率。因此，描述一種觸摸面板傳感器系統(tǒng)，其包含電容到電壓轉(zhuǎn)換器電路以最小化環(huán)境(例如寄生)和傳感器電容，這可改進(jìn)觸摸面板傳感器系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，觸摸面板傳感器系統(tǒng)包含傳感器驅(qū)動(dòng)器模塊，其用于驅(qū)動(dòng)觸摸面板的一個(gè)或一個(gè)以上傳感器；以及偏移抵消驅(qū)動(dòng)器，其用于驅(qū)動(dòng)偏移抵消模塊。從所述傳感器和偏移抵消模塊輸出的信號(hào)在共用節(jié)點(diǎn)(NI)處耦合到測(cè)量模塊。所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)可經(jīng)調(diào)整以使得由偏移抵消驅(qū)動(dòng)器結(jié)合偏移抵消模塊產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅和相位可至少部分地抵消傳感器的寄生和傳感器電容(Cs)。舉例來說，偏移抵消驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生的信號(hào)可至少大體上抵消傳感器電容(Cs)(例如，其大部分)。因此，測(cè)量模塊可至少大體上僅檢測(cè)節(jié)點(diǎn)(NI)處的觸摸事件電容(Ca)。因此，所述觸摸面板傳感器系統(tǒng)可利用較小的積分電容器，其降低觸摸面板傳感器系統(tǒng)的成本、減小其系統(tǒng)大小且改進(jìn)其動(dòng)態(tài)范圍。實(shí)例實(shí)施方案圖IA說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施方案的觸摸面板傳感器系統(tǒng)100。觸摸面板傳感器系統(tǒng)100包含觸摸面板傳感器102、傳感器驅(qū)動(dòng)器模塊(例如傳感器驅(qū)動(dòng)器104)、偏移抵消模塊106、偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊(例如，偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112)、測(cè)量模塊108以及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 110。一起來看，觸摸面板傳感器102、傳感器驅(qū)動(dòng)器104、偏移抵消模塊106、偏移抵消驅(qū)動(dòng)器、測(cè)量模塊108以及ADC 110包括電容到電壓轉(zhuǎn)換器電路。在實(shí)施方案中，根據(jù)系統(tǒng)100的要求(例如，空間限制、功能性要求等等)，觸摸面板傳感器系統(tǒng)100可包含較大數(shù)目或較少數(shù)目的上述組件。觸摸面板傳感器系統(tǒng)100還可包含額外組件，例如多路復(fù)用器、控制器等。舉例來說，在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或一個(gè)以上多路復(fù)用器可耦合到觸摸面板傳感器102的多個(gè)傳感器，且選擇性地將來自選定傳感器的感測(cè)到的電容信號(hào)(Cm)輸出到測(cè)量模塊108。此外，在一些實(shí)施方案中，傳感器驅(qū)動(dòng)器104、測(cè)量模塊108、ADC 110、偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112以及偏移抵消模塊106可制造到單個(gè)集成電路芯片(IC)裝置上(例如，每一組件制造在單個(gè)裸片上)。在其它實(shí)施方案中，上文所描述的組件中的一者或一者以上可在IC外部(例如，制造在另一 IC裝置上)。傳感器驅(qū)動(dòng)器104耦合(例如，電連接)到觸摸面板傳感器102的一個(gè)或一個(gè)以上傳感器，使得傳感器驅(qū)動(dòng)器104輸出具有驅(qū)動(dòng)所耦合傳感器的波形特性的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。傳感器驅(qū)動(dòng)器104可為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)。然而，在一些實(shí)施方案中，傳感器驅(qū)動(dòng)器104可包括其它能夠產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的合適裝置。觸摸面板傳感器102耦合到傳感器驅(qū)動(dòng)器104的輸 出和測(cè)量模塊108的輸入。因此，當(dāng)傳感器驅(qū)動(dòng)器104產(chǎn)生具有驅(qū)動(dòng)觸摸面板傳感器102上 的傳感器中的一者或一者以上的波形特性的信號(hào)時(shí)，將來自傳感器的電荷在節(jié)點(diǎn)(NI) 113處轉(zhuǎn)移到測(cè)量模塊108的輸入。偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112耦合到偏移抵消模塊106，且產(chǎn)生具有驅(qū)動(dòng)偏移抵消模塊106的波形特性的偏移抵消信號(hào)。如所說明，偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112為DAC。然而，在實(shí)施方案中，偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112可包括能夠產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的合適裝置。此外，傳感器驅(qū)動(dòng)器104的一個(gè)或一個(gè)以上組件可由偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112共享。偏移抵消模塊106耦合到偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112的輸出以及測(cè)量模塊108的輸入。因此，當(dāng)偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112輸出驅(qū)動(dòng)偏移抵消模塊106的偏移抵消信號(hào)時(shí)，來自偏移抵消模塊106的電荷在節(jié)點(diǎn)(NI) 113處轉(zhuǎn)移到測(cè)量模塊108的輸入。因此，從傳感器(例如，傳感器驅(qū)動(dòng)器104和觸摸面板傳感器102)輸出的電荷與從偏移抵消模塊106輸出的電荷在節(jié)點(diǎn)(NI) 113處組合，且輸入到測(cè)量模塊108。從偏移抵消模塊106輸出的電荷可用以至少大體上低效寄生電容和/或節(jié)點(diǎn)(NI) 113處的傳感器108的電容。測(cè)量模塊108的輸出耦合到ADC 110的輸入。因此，在節(jié)點(diǎn)(NI) 113處測(cè)量到的電容電荷可作為模擬電壓值(V。)傳輸?shù)紸DC 110。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中,測(cè)量模塊108可包括積分器裝置。然而，在另外的實(shí)施方案中，測(cè)量模塊108可包括任何能夠接收電容且輸出對(duì)應(yīng)于所述電容的電壓(V。)的裝置(例如，電路)。ADC 110的輸出(例如輸出電壓(Vout))從系統(tǒng)100輸出到可由觸摸面板傳感器系統(tǒng)100控制的裝置。在一實(shí)施方案中，控制模塊109(例如，控制邏輯電路)可耦合到觸摸面板傳感器102、傳感器驅(qū)動(dòng)器104、偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112、ADC 110、測(cè)量模塊108以及偏移抵消模塊106，使得所述控制邏輯可控制系統(tǒng)100的操作。舉例來說，如本文所描述，控制模塊109經(jīng)配置以控制偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112、偏移抵消模塊106等的各種方面。在另一實(shí)施方案中，系統(tǒng)100可配置為開環(huán)系統(tǒng)。圖IB說明圖IA中所不的觸摸面板傳感器系統(tǒng)100的特定實(shí)施方案。在圖IB中，傳感器驅(qū)動(dòng)器104包括耦合到緩沖器116的傳感器DAC 114。緩沖器116經(jīng)配置以緩沖傳感器DAC 114所產(chǎn)生的信號(hào)，且將經(jīng)緩沖的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到觸摸面板傳感器102的傳感器118以驅(qū)動(dòng)傳感器118。在實(shí)施方案中，傳感器DAC 114可產(chǎn)生具有由以下等式表示的波形特性的信號(hào)Al .Sin(Wt),等式 I其中Al表示信號(hào)的振幅，Co表示信號(hào)的角頻率，且t表示時(shí)間。然而，在其它實(shí)施方案中，傳感器DAC 114可經(jīng)配置以輸出具有其它波形特性的其它信號(hào)，例如具有方波形特性的彳目號(hào)等等。觸摸面板傳感器102包含傳感器118 (例如，電容性傳感器)，其具有串聯(lián)耦合到互電容器(Cm) 121的電阻器(R) 119。傳感器118經(jīng)配置以檢測(cè)因用戶觸摸面板而導(dǎo)致的電容改變(例如，觸摸事件電容(Ca))。雖然僅展示單個(gè)電阻器和電容器，但應(yīng)理解，根據(jù)系統(tǒng)100的要求，傳感器118可包含額外電阻器、電容器、其它合適的電容性感測(cè)電路、其組合等等。傳感器118的輸出在節(jié)點(diǎn)(NI) 113處耦合到偏移抵消模塊106的輸出以及測(cè)量模塊108的輸入。如圖所示，節(jié)點(diǎn)(NI) 113還耦合到運(yùn)算放大器(Amp) 125的反相端子123以及測(cè)量模塊108的積分電容器(Cint) 127。雖然僅展示單個(gè)傳感器108，但根據(jù)系統(tǒng)100的要求，觸摸面板傳感器102可包含多個(gè)傳感器118。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，測(cè)量模塊108包含積分電容器(Cint) 127,其越過運(yùn)算放大器(Amp) 125的反相端子123和輸出129而耦合。放大器(Amp) 125的非反相端子131耦合到參考電壓(Vref)，且放大器(Amp) 125的輸出耦合到ADC 110的輸入，使得ADC110接收來自測(cè)量模塊108的輸出電壓(V。)。雖然圖IB將節(jié)點(diǎn)(NI) 113說明為連接到反相端子123，但預(yù)期在一些實(shí)施例中，非反相端子131可代替地耦合到節(jié)點(diǎn)(Nl)113(且反相端子123連接到參考電壓(Vref))。在其它實(shí)施方案中，測(cè)量模塊108可包括能夠?qū)⒔邮盏降碾姾赊D(zhuǎn)換為具有所要增益的對(duì)應(yīng)輸出電壓的電路。在一實(shí)施方案中，積分電容器(Cint) 127具有小于一百皮法(IOOpF)且優(yōu)選在約十五到約二十五皮法(15到25pF)的范圍內(nèi)的電容。在特定實(shí)施方案中，積分電容器(Cint) 127具有約二十皮法(20pF)的電容。然而，應(yīng)理解，積分電容器(Cint) 127的電容可根據(jù)系統(tǒng)100的要求而變化。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112包括耦合到緩沖器122的偏移抵消DAC 120，其中緩沖器122緩沖偏移抵消DAC 120所產(chǎn)生的偏移抵消信號(hào)，且將偏移抵消信號(hào)輸出到偏移抵消模塊106的偏移抵消電容器(Ctxff) 133,以便驅(qū)動(dòng)偏移抵消電容器(Coff) 133 在實(shí)施例中，偏移抵消DAC 120經(jīng)配置以產(chǎn)生具有可由以下等式表示的波形特性的信號(hào)A2-sin(cot + cp),等式 2其中(A2)表示所述信號(hào)的振幅，Co表示所述信號(hào)的角頻率，t表示時(shí)間，且(p表示所述信號(hào)的相位。在另一實(shí)施方案中，偏移抵消DAC 120可經(jīng)配置以輸出具有其它波形特性的信號(hào)(例如具有方波形特性的信號(hào)等等)。偏移抵消模塊106包括偏移抵消電容器(Ctjff) 133，其在節(jié)點(diǎn)(NI) 113處耦合到傳感器118的輸出以及測(cè)量模塊108的輸入，節(jié)點(diǎn)(NI) 113接著耦合到放大器(Amp) 125的反相端子123以及測(cè)量模塊108的積分電容器(Cint) 127。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中,偏移抵消電容器(Ctxff) 133可包括數(shù)控可變電容器,例如電容性數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。舉例來說，偏移抵消電容器(Ctjff) 133的電容值的范圍可從約八皮法(8pF)到小于一皮法(< IpF)。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，偏移抵消模塊106可包括多個(gè)電容器和/或可變電容器及相關(guān) 聯(lián)電路，使得偏移抵消模塊106所輸出的電容電荷/電壓的值可調(diào)整。然而，預(yù)期偏移抵消模塊106可包括能夠產(chǎn)生可調(diào)整電容的其它裝置。偏移抵消電容器(Ctjff) 133和積分電容器(Cint) 127可具有是選定單位電容器的數(shù)倍的電容，以在其間形成良好匹配。舉例來說，如果選定單位電容器具有兩皮法(2pF)的電容，那么電容器(Ctjff) 133和(Cint) 127可分別具有六十皮法(60pF)和二十皮法(20pF)的值。在另一實(shí)例中，偏移電容器(Ctjff) 133和積分電容器(Cint) 127可包括不相關(guān)的電容值。ADC 110耦合到測(cè)量模塊108的輸出，使得運(yùn)算放大器(Amp) 125所輸出的電壓(V0)從模擬電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓值(Vtjut)。ADC 110還可耦合到控制邏輯，以對(duì)ADCllO的數(shù)字輸出(V?！惯M(jìn)行取樣，且基于所取樣的值選擇不同的偏移抵消模塊106的電容。偏移抵消模塊106的電容以及偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112所輸出的信號(hào)的振幅(A2)和/或相位(9)兩者可經(jīng)調(diào)整以在節(jié)點(diǎn)(NI) 113處至少大體上抵消(例如偏移)互電容器(Cffl) 127的靜態(tài)傳感器電容(Cs)(以及任何寄生電容)。此抵消可使 測(cè)量模塊108能夠測(cè)量互電容器(Cni) 121上因觸摸事件而導(dǎo)致的觸摸事件電容(Ca)。調(diào)整偏移抵消信號(hào)的振幅(A2)和相位(9)的能力允許系統(tǒng)100至少部分地抵消靜態(tài)傳感器電容(Cs)，即使偏移抵消模塊106不能夠確切地匹配靜態(tài)電容值也是如此。舉例來說，偏移抵消信號(hào)的振幅(A2)和相位(cp)可經(jīng)調(diào)整以至少大體上抵消傳感器電容(Cs)。因此，系統(tǒng)100的噪聲裕量(例如噪聲余量)最大化，從而允許使用較大的增益，且提供較好的信噪比。另外，可使用較小的積分電容器(Cint) 127，因?yàn)榉e分電容器可針對(duì)觸摸事件電容(Ca)的值而配置，而不使積分電容器(Cint) 127飽和，且從而更改輸出電壓(V。)。然而，在無抵消的情況下，積分電容器(Cint) 127可能需要充分大的電容值來不僅適應(yīng)觸摸事件電容(Ca)的值，而且適應(yīng)靜態(tài)傳感器電容(Cs)的值，以及寄生電容的值。此外，利用較小積分電容器(Cint) 127的能力增加了測(cè)量模塊108的分辨率，因?yàn)檩^大的電容器不能夠測(cè)量從傳感器118接收的較小電荷。此外，提供觸摸面板傳感器系統(tǒng)100的改進(jìn)的動(dòng)態(tài)范圍，因?yàn)樾‰娙莺痛箅娙輧烧呔杀幌到y(tǒng)100測(cè)量，因?yàn)槠潆娙萜浦抵辽俅篌w上由偏移抵消電容器(Coff) 133 抵消。實(shí)例方法圖2說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施方案的用于動(dòng)態(tài)地調(diào)整觸摸面板傳感器系統(tǒng)以抵消觸摸面板偏移的方法200。調(diào)整偏移抵消模塊的偏移抵消模塊電容，直到偏移抵消電容的值在節(jié)點(diǎn)(NI)處近似等于與驅(qū)動(dòng)通道相關(guān)聯(lián)的電容為止，以至少部分地抵消與驅(qū)動(dòng)通道相關(guān)聯(lián)的電容(框202)。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中,控制模塊109致使偏移抵消模塊106調(diào)整偏移電容值(例如電容器(Ctjff)),直到偏移抵消電容的值在節(jié)點(diǎn)(NI) 113處至少近似等于與系統(tǒng)100的驅(qū)動(dòng)通道相關(guān)聯(lián)的電容為止。舉例來說，系統(tǒng)100可包含耦合到節(jié)點(diǎn)(NI) 113的多個(gè)驅(qū)動(dòng)通道。在一實(shí)施方案中，每一驅(qū)動(dòng)通道可包含觸摸面板傳感器102和傳感器驅(qū)動(dòng)器104，每一驅(qū)動(dòng)通道可包含具有互電容值的互電容器(Cm) 121、與每一驅(qū)動(dòng)通道相關(guān)聯(lián)的環(huán)境電容(例如與傳感器102和傳感器驅(qū)動(dòng)器104相關(guān)聯(lián)的電容)等等。因此，可調(diào)整偏移抵消模塊106的電容值，直到所述電容值至少部分地抵消節(jié)點(diǎn)(NI) 113處的電容值為止。在其它實(shí)施方案中，控制模塊109可經(jīng)配置以基于對(duì)測(cè)量模塊108的輸出電壓(V。)或ADC 110的輸出電壓(Vtjut)何時(shí)對(duì)應(yīng)于零伏(OV)或最小負(fù)值(或最小正值，當(dāng)偏移電容器(Ctjff) 133的偏移抵消電容被調(diào)整為至少約(但不大于)節(jié)點(diǎn)(NI) 113處的電容(例如與驅(qū)動(dòng)通道相關(guān)聯(lián)的電容值)時(shí))的確定來調(diào)整偏移抵消模塊106。舉例來說，如圖IB中所示，當(dāng)偏移抵消電容器(Ctjff) 133的電容值變?yōu)榇笥诠?jié)點(diǎn)(NI) 113處的電容值時(shí)，輸出電壓(V。)可近似等于負(fù)電壓，且輸出電壓(Vrat)表不負(fù)電壓值。在特定實(shí)施方案中，控制/監(jiān)視傳感器118，使得傳感器118的互電容值(Cm)至少近似等于靜態(tài)傳感器電容(Cs)(以及任何寄生電容)，但不是觸摸事件電容(Ca)。如圖2中所示，調(diào)整偏移抵消信號(hào)的相位(9)，使得相位(9)等于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的約一百八十度(180° )，以至少部分地抵消驅(qū)動(dòng)信號(hào)(框204)。在一實(shí)施方案中，可調(diào)整偏移抵消信號(hào)的相位(9)，使得相位(9)等于由傳感器驅(qū)動(dòng)器104產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的約一百八十度(180° )。因此，調(diào)整相位(9)，使得相位(9)近似等于偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112的輸出處的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的一百八十度(180° )，以至少部分地抵消驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在其它實(shí)施方案中，可將相位(9)設(shè)定為其它值，以在節(jié)點(diǎn)(Nl)113處提供信號(hào)(由傳感器驅(qū)動(dòng)器104產(chǎn)生)的相位的最大偏移。舉例來說，可將相位(9)設(shè)定為在節(jié)點(diǎn)(NI) 113處等于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位加或減一百八十度(±180° )。在實(shí)施方案中，調(diào)整偏移抵消信號(hào)的頻率(《)，使得偏移抵消頻率(《)至少大體上匹配傳感器驅(qū)動(dòng)器104所產(chǎn)生的信號(hào)的傳感器頻率(《)。如圖2中所示，調(diào)整偏移抵消信號(hào)的振幅(A2)，以致使偏移抵消信號(hào)至少部分地 抵消驅(qū)動(dòng)信號(hào)(例如，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的其余部分因偏移抵消信號(hào)相位調(diào)整而抵消)(框206)。在一實(shí)施方案中，調(diào)整由偏移抵消驅(qū)動(dòng)器112產(chǎn)生的偏移抵消信號(hào)的振幅(A2),使得偏移抵消信號(hào)在節(jié)點(diǎn)(NI) 113處至少部分地抵消驅(qū)動(dòng)信號(hào)?？苫隍?qū)動(dòng)信號(hào)的因調(diào)整偏移抵消信號(hào)的相位(9)(見框204)而未抵消的其余部分而調(diào)整振幅(A2)。舉例來說，可調(diào)整振幅(A2)，使得振幅(A2)近似等于驅(qū)動(dòng)信號(hào)(其由傳感器驅(qū)動(dòng)器104產(chǎn)生)的振幅(Al)。在另一實(shí)例中，可調(diào)整振幅(A2)，使得振幅(A2)至少部分相等(例如，振幅(A2)等于振幅(Al)的約百分之十(10% )，振幅(A2)等于振幅(Al)的約百分之六十(60% )，等等)。因此，偏移抵消信號(hào)的振幅(A2)的值可根據(jù)從上文所論述的相位調(diào)整(例如框204中所論述的相位調(diào)整)抵消的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的量而變化。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，控制模塊109利用偏移抵消模塊106的電容值(例如，電容器(Ctjff) 133的電容值，等等)以及偏移抵消信號(hào)的相位(9)來調(diào)整偏移抵消振幅(A2)，以降低測(cè)量模塊108的輸出電壓(V。)和/或ADC110的輸出電壓(Vwt)。舉例來說，可調(diào)整偏移抵消信號(hào)的振幅(A2)，直到測(cè)量模塊108的輸出電壓(V。)和/或ADC 110的輸出電壓(Vtjut)至少約為零伏(OV)為止。因此，可最佳化系統(tǒng)100內(nèi)的環(huán)境電容的偏移抵消，使得觸摸電容(Ca)被測(cè)量模塊108檢測(cè)/測(cè)量。如上文所述，觸摸面板傳感器系統(tǒng)100的調(diào)整提供增加的動(dòng)態(tài)范圍。舉例來說，傳感器114所經(jīng)歷的至少部分地所有非觸摸電容值(例如環(huán)境電容值)可通過對(duì)偏移抵消信號(hào)的各種調(diào)整而從測(cè)量中抵消，這可允許測(cè)量模塊106使用較小的積分電容器(例如電容(Cint) 127)，其使系統(tǒng)100能夠響應(yīng)較低電容/電壓。在一實(shí)施方案中，傳感器114所經(jīng)歷的至少大體上(例如大部分)所有非接觸電容值(例如環(huán)境電容值)可通過偏移抵消信號(hào)的各種調(diào)整從測(cè)量中抵消。因此，觸摸面板傳感器系統(tǒng)100的分辨率和/或動(dòng)態(tài)范圍可得以改進(jìn)。具體地說，觸摸面板傳感器系統(tǒng)100可因系統(tǒng)100動(dòng)態(tài)地調(diào)整(例如，經(jīng)由控制模塊109)偏移抵消模塊以修改電容值、信號(hào)振幅值以及信號(hào)相位值以偏移傳感器118的環(huán)境(例如寄生)和靜態(tài)傳感器電容而具有改進(jìn)的動(dòng)態(tài)范圍。一旦環(huán)境和靜態(tài)傳感器電容減小，測(cè)量模塊108就檢測(cè)/測(cè)量觸摸事件電容(Ca)。因此，觸摸面板傳感器系統(tǒng)100的電容到電壓轉(zhuǎn)換器可利用小積分電容器，從而降低成本且改進(jìn)系統(tǒng)100的動(dòng)態(tài)范圍和信噪比。另外，通過使用專用驅(qū)動(dòng)器(傳感器驅(qū)動(dòng)器和偏移抵消驅(qū)動(dòng)器)，可利用任意信號(hào)來驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的組件，同時(shí)維持高效的傳感器電容抵消能力。另外，可最大化噪聲裕量(例如，噪聲余量)，以實(shí)現(xiàn)較好的信噪比?？傄姹M管已用結(jié)構(gòu)特征和/或過程操作特定的語言來描述標(biāo)的物，但將理解，所附權(quán)利要求書中所界定的標(biāo)的物不一定限于上文所描述的特定特征或動(dòng)作。相反，上文所描述 的特定特征和動(dòng)作揭示為實(shí)施所附權(quán)利要求書的實(shí)例形式。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，其包括 傳感器，其經(jīng)配置以檢測(cè)與觸摸面板上的觸摸事件相關(guān)聯(lián)的電容的改變； 測(cè)量模塊，其耦合到所述傳感器，所述測(cè)量模塊經(jīng)配置以檢測(cè)與所述觸摸面板上的所述觸摸事件相關(guān)聯(lián)的電容的改變； 偏移抵消模塊，其耦合到所述傳感器，所述偏移抵消模塊經(jīng)配置以為所述傳感器提供可調(diào)整電容值；以及 偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊，其耦合到所述偏移抵消模塊，所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊經(jīng)配置以產(chǎn)生具有用于驅(qū)動(dòng)所述偏移抵消模塊的可調(diào)整波形特性的第二信號(hào)，所述偏移抵消模塊經(jīng)配置以調(diào)整所述可調(diào)整電容值，且所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊經(jīng)配置以調(diào)整所述第二信號(hào)的所述可調(diào)整波形特性，以至少部分地抵消與所述傳感器相關(guān)聯(lián)的寄生電容或傳感器電容中的至少一者。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述測(cè)量模塊包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器具有安置于所述運(yùn)算放大器的反相輸入與輸出之間的積分電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括耦合到所述傳感器的傳感器驅(qū)動(dòng)器模塊，所述傳感器驅(qū)動(dòng)器模塊經(jīng)配置以產(chǎn)生具有用于驅(qū)動(dòng)所述傳感器的第一特性波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述測(cè)量模塊經(jīng)配置以基于所述傳感器處的所述電容改變而產(chǎn)生電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括耦合到所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊和所述偏移抵消模塊的控制模塊，所述控制模塊經(jīng)配置以致使所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊調(diào)整所述第二信號(hào)的所述可調(diào)整波形特性，且致使所述偏移抵消模塊基于所述測(cè)量模塊所產(chǎn)生的所述電壓而調(diào)整所述偏移抵消模塊的所述可調(diào)整電容值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器驅(qū)動(dòng)器模塊或所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊中的至少一者包括數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中電容性傳感器包括串聯(lián)耦合到互電容器的電阻器。
8.一種系統(tǒng)，其包括 傳感器，其經(jīng)配置以檢測(cè)與觸摸面板上的觸摸事件相關(guān)聯(lián)的電容的改變； 測(cè)量模塊，其耦合到所述傳感器，所述測(cè)量模塊經(jīng)配置以檢測(cè)與所述觸摸面板上的所述觸摸事件相關(guān)聯(lián)的電容的改變； 偏移抵消模塊，其耦合到所述傳感器，所述偏移抵消模塊經(jīng)配置以為所述傳感器提供可調(diào)整電容值； 偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊，其耦合到所述偏移抵消模塊，所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊經(jīng)配置以產(chǎn)生具有用于驅(qū)動(dòng)所述偏移抵消模塊的可調(diào)整波形特性的第二信號(hào)，所述偏移抵消模塊經(jīng)配置以調(diào)整所述可調(diào)整電容值，且所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊經(jīng)配置以調(diào)整所述第二信號(hào)的所述可調(diào)整波形特性，以至少部分地抵消與所述傳感器相關(guān)聯(lián)的寄生電容或傳感器電容中的至少一者；以及 控制模塊，其耦合到所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊和所述偏移抵消模塊，所述控制模塊經(jīng)配置以致使所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊調(diào)整所述第二信號(hào)的所述可調(diào)整波形特性，且致使所述偏移抵消模塊調(diào)整所述偏移抵消模塊的所述可調(diào)整電容值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述測(cè)量模塊為運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器具有安置于所述運(yùn)算放大器的反相輸入與輸出之間的積分電容器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，耦合到所述傳感器的傳感器驅(qū)動(dòng)器模塊，所述傳感器驅(qū)動(dòng)器模塊經(jīng)配置以產(chǎn)生具有用于驅(qū)動(dòng)所述傳感器的第一特性波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述測(cè)量模塊經(jīng)配置以基于所述傳感器處的所述電容改變而產(chǎn)生電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊經(jīng)配置以致使所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊調(diào)整所述第二信號(hào)的所述可調(diào)整波形特性，且致使所述偏移抵消模塊基于所述測(cè)量模塊所產(chǎn)生的所述電壓而調(diào)整所述偏移抵消模塊的所述可調(diào)整電容值。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器驅(qū)動(dòng)器模塊或所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊中的至少一者包括數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中電容性傳感器為串聯(lián)耦合到互電容器的電阻器。
15.—種方法,其包括 調(diào)整偏移模塊所提供的偏移抵消電容，直到所述偏移抵消電容至少近似等于與驅(qū)動(dòng)通道和傳感器相關(guān)聯(lián)的電容為止，以至少部分地抵消與所述驅(qū)動(dòng)通道和所述傳感器相關(guān)聯(lián)的所述電容，所述傳感器經(jīng)配置以檢測(cè)與觸摸面板上的觸摸事件相關(guān)聯(lián)的電容的改變； 將第一信號(hào)的相位調(diào)整到第二信號(hào)的相位的至少近似一百八十度(180° )，以至少部分地抵消所述第二信號(hào)，所述第一信號(hào)由偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊產(chǎn)生，且所述第二信號(hào)由所述驅(qū)動(dòng)通道的傳感器驅(qū)動(dòng)器模塊產(chǎn)生；以及 將所述第一信號(hào)的振幅調(diào)整為等于所述第二信號(hào)的振幅的至少一部分，以至少部分地抵消所述第二信號(hào)的其余部分，所述第二信號(hào)的所述其余部分包含所述第二信號(hào)的未通過所述第一信號(hào)的所述相位的所述調(diào)整而抵消的部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中配置所述第一信號(hào)以驅(qū)動(dòng)所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊，且配置所述第二信號(hào)以驅(qū)動(dòng)所述傳感器。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述傳感器驅(qū)動(dòng)器模塊或所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊中的至少一者為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述測(cè)量模塊為運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器具有安置于所述運(yùn)算放大器的反相輸入與輸出之間的積分電容器。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述偏移抵消模塊包括可變電容器。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中配置所述測(cè)量模塊以基于所述傳感器處的所述電容改變而產(chǎn)生電壓。
全文摘要
本申請(qǐng)案涉及抵消觸摸面板傳感器的觸摸面板偏移。本發(fā)明揭示一種觸摸面板傳感器系統(tǒng)，其用于增加所述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。所述觸摸面板傳感器系統(tǒng)包括傳感器驅(qū)動(dòng)器模塊，其用于驅(qū)動(dòng)觸摸屏的一個(gè)或一個(gè)以上傳感器；以及偏移抵消驅(qū)動(dòng)器模塊，其用于驅(qū)動(dòng)偏移抵消模塊。所述傳感器和所述偏移抵消模塊所產(chǎn)生的信號(hào)在節(jié)點(diǎn)(N1)處耦合到測(cè)量模塊。所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生的信號(hào)可經(jīng)調(diào)整以使得由所述偏移抵消驅(qū)動(dòng)器結(jié)合所述偏移抵消模塊產(chǎn)生的所述信號(hào)的波形特性(例如，振幅和相位)可至少部分地抵消所述觸摸面板的所述傳感器的寄生和傳感器電容(Cs)。測(cè)量模塊可接著檢測(cè)所述節(jié)點(diǎn)(N1)處的觸摸事件電容(CΔ)。
文檔編號(hào)G06F3/044GK102707828SQ201210052738
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者奧贊·E·埃爾多安, 沈國(guó)忠, 賽義德·馬哈茂德 申請(qǐng)人:美士美積體產(chǎn)品公司