用于電容觸摸檢測(cè)的系統(tǒng)和方法
【專利說(shuō)明】用于電容觸摸檢測(cè)的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0002]本公開要求于2014年5月9日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/991，208號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)弓I用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]在本專利文件中描述的技術(shù)大體上涉及電子電路，并且更加具體地涉及觸摸檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0004]觸摸顯示屏已經(jīng)被廣泛用作電子設(shè)備的輸入接口以便檢測(cè)在顯示區(qū)內(nèi)的觸摸輸入。觸摸顯示屏常常包括與顯示屏組合的觸摸板。觸摸板通常具有基于這樣的構(gòu)造，該構(gòu)造基于在網(wǎng)格中形成二維陣列的傳感器節(jié)點(diǎn)的矩陣。例如，如圖1所示，電容觸摸板常常由彼此不接觸的水平導(dǎo)線(例如，水平導(dǎo)線102)和垂直導(dǎo)線(例如，垂直導(dǎo)線104)制成。水平導(dǎo)線和垂直導(dǎo)線的交叉點(diǎn)與傳感器節(jié)點(diǎn)(例如，傳感器節(jié)點(diǎn)106)對(duì)應(yīng)。當(dāng)操作觸摸板時(shí)，在傳感器節(jié)點(diǎn)處的兩個(gè)導(dǎo)線之間形成電場(chǎng)。觸摸著板的手指阻擋了一些電場(chǎng)，因此減小了在傳感器節(jié)點(diǎn)處的電容?？梢栽诿總€(gè)采樣間隔處檢查每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)以獲得電容測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)該電容測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以生成檢測(cè)信號(hào)。然后將檢測(cè)信號(hào)與預(yù)定閾值進(jìn)行比較以確定是否觸摸了該傳感器節(jié)點(diǎn)。對(duì)于不斷增加的應(yīng)用，在觸摸顯示屏上檢測(cè)多重同時(shí)觸摸(multiple simultaneous touch)。例如，觸摸顯示屏經(jīng)常需要檢測(cè)手勢(shì)，諸如在用戶的拇指與食指之間的夾捏運(yùn)動(dòng)。
[0005]用于觸摸檢測(cè)的電容測(cè)量包括自電容感測(cè)和互電容感測(cè)。圖2㈧和圖2(B)描繪了示出了用于觸摸板的自電容感測(cè)的示例圖。電極1002和1004形成在絕緣材料1006上，并且與一根或者多個(gè)導(dǎo)線(例如，導(dǎo)線102、導(dǎo)線104)對(duì)應(yīng)。如圖2(A)所示，電極1004連接至接地，并且在電極1002上施加激勵(lì)信號(hào)1008 (例如，Tx，交流電壓信號(hào))。在無(wú)任何觸摸事件的情況下，與觸摸板相關(guān)聯(lián)的自電容為Cs。如圖2⑶所示，當(dāng)手指1008觸摸到觸摸板時(shí)，在手指1008與大地接地(Earth ground)之間的電容為CBcidy，并且在觸摸板的設(shè)備接地(device ground) (GND)與大地接地之間的電容為CB_d。CBcid> C BciaJ^足夠大，并且可以將手指1008視為虛擬接地(virtual ground)。與觸摸板相關(guān)聯(lián)的自電容變?yōu)?CS+CF)，其中CF表示在手指1008與絕緣材料1006之間的電容。
[0006]圖3(A)和圖3(B)描繪了示出了用于觸摸板的互電容感測(cè)的示例圖。電極1102和1104形成在絕緣材料1106上。在電極1102上施加激勵(lì)信號(hào)1108(例如，Tx，交流電壓信號(hào))，并且在電極1104處接收到響應(yīng)信號(hào)1110 (例如，Rx)。在無(wú)任何觸摸事件的情況下，在電極1102與電極1104之間的互電容為(；。如圖3(B)所示，當(dāng)手指1118觸摸到觸摸板時(shí)，在手指1118與大地接地之間的電容為CBc]dy，并且在觸摸板的設(shè)備接地(GND)與大地接地之間的電容為CB_d。CBcid#P C B_d均足夠大，并且可以將手指1118視為虛擬接地。與觸摸板相關(guān)聯(lián)的互電容響應(yīng)于手指觸摸而在幅度上降低。由此，可以通過(guò)檢測(cè)與觸摸板相關(guān)聯(lián)的自電容或者互電容的變化，來(lái)識(shí)別在觸摸板上的觸摸事件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)在本文中描述的教導(dǎo)，提供了用于觸摸檢測(cè)的系統(tǒng)和方法。一個(gè)示例系統(tǒng)包括:測(cè)量單元，被配置用于從觸摸板獲取電容測(cè)量數(shù)據(jù)；預(yù)處理單元，被配置為:至少部分地基于電容測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)在觸摸板上是否發(fā)生觸摸事件、并且響應(yīng)于檢測(cè)到觸摸事件而生成激活信號(hào)；以及微控制器單元，被配置用于響應(yīng)于激活信號(hào)而激活，以執(zhí)行與觸摸事件相關(guān)的后處理操作。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于觸摸檢測(cè)的系統(tǒng)包括:信號(hào)發(fā)生器，被配置用于生成一個(gè)或者多個(gè)選擇信號(hào)；混合測(cè)量部件，被配置為:響應(yīng)于與第一組值對(duì)應(yīng)的一個(gè)或者多個(gè)選擇信號(hào)、從觸摸板獲取自電容數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)于與第二組值對(duì)應(yīng)的一個(gè)或者多個(gè)選擇信號(hào)、從觸摸板獲取互電容數(shù)據(jù)；以及信號(hào)處理部件，被配置用于至少部分地基于自電容數(shù)據(jù)或者互電容數(shù)據(jù)來(lái)確定在觸摸板上是否發(fā)生觸摸事件。
[0009]在另一實(shí)施例中，提供了一種用于觸摸檢測(cè)的方法。從觸摸板獲取電容測(cè)量數(shù)據(jù)。至少部分地基于電容測(cè)量數(shù)據(jù)，來(lái)檢測(cè)在觸摸板上是否發(fā)生觸摸事件；響應(yīng)于檢測(cè)到觸摸事件而生成激活信號(hào)。響應(yīng)于激活信號(hào)而激活微控制器單元，以執(zhí)行與觸摸事件相關(guān)的后處理操作。
[0010]在又一實(shí)施例中，提供了一種用于觸摸檢測(cè)的方法。生成一個(gè)或者多個(gè)選擇信號(hào)。響應(yīng)于與第一組值對(duì)應(yīng)的一個(gè)或者多個(gè)選擇信號(hào)、從觸摸板獲取自電容數(shù)。響應(yīng)于與第二組值對(duì)應(yīng)的一個(gè)或者多個(gè)選擇信號(hào)、從觸摸板獲取互電容數(shù)據(jù)。至少部分地基于自電容數(shù)據(jù)或者互電容數(shù)據(jù)，來(lái)確定在觸摸板上是否發(fā)生觸摸事件。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1圖示了觸摸板的示例圖。
[0012]圖2㈧和圖2(B)描繪了示出了用于觸摸板的自電容感測(cè)的示例圖。
[0013]圖3㈧和圖3(B)描繪了示出了用于觸摸板的互電容感測(cè)的示例圖。
[0014]圖4圖示了用于觸摸檢測(cè)的系統(tǒng)的示例圖。
[0015]圖5圖示了如圖4所示的預(yù)處理單元的示例圖。
[0016]圖6圖示了如圖4所示的預(yù)處理單元的示例流程圖。
[0017]圖7圖不了用于觸摸檢測(cè)的系統(tǒng)的另一不例圖。
[0018]圖8圖示了用于如圖7所示的芯片的示例圖。
[0019]圖9㈧描繪了示出了用于觸摸板的自電容感測(cè)的示例圖。
[0020]圖9(B)描繪了示出了用于觸摸板的互電容感測(cè)的示例圖。
[0021]圖10描繪了示出了用于觸摸板的自電容和互電容的示例圖。
[0022]圖11描繪了示出了實(shí)施混合感測(cè)方法的測(cè)量單元的示例圖。
[0023]圖12圖示了混合測(cè)量部件的示例圖。
[0024]圖13(A)描繪了示出了用于自電容感測(cè)的硬件配置的示例圖。
[0025]圖13(B)描繪了示出了用于互電容感測(cè)的硬件配置的示例圖。
[0026]圖14圖示了用于觸摸檢測(cè)的示例圖。
[0027]圖15圖示了用于觸摸檢測(cè)的示例流程圖。
[0028]圖16圖示了用于觸摸檢測(cè)的另一示例流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]常常要求微控制器單元(MCU) —旦獲取在觸摸板上的一個(gè)或者多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的電容測(cè)量數(shù)據(jù)，便對(duì)這種測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即使在該觸摸板上沒(méi)有發(fā)生觸摸事件。由此，MCU的功率消耗的很大一部分可能花費(fèi)在無(wú)觸摸數(shù)據(jù)的處理上。
[0030]圖4圖示了用于觸摸檢測(cè)的系統(tǒng)的示例圖。如圖4所示，預(yù)處理單元208檢測(cè)在觸摸板202上是否發(fā)生觸摸事件，并且基于檢測(cè)到在觸摸板202上的觸摸事件而激活MCU204以便進(jìn)行后處理操作。由此，當(dāng)在觸摸板202上無(wú)觸摸事件發(fā)生時(shí)不要求MCU 204進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以便減少M(fèi)CU 204的功耗。
[0031]具體地，測(cè)量單元206從觸摸板202獲取電容測(cè)量數(shù)據(jù)210。預(yù)處理單元208處理針對(duì)觸摸檢測(cè)所獲取的電容測(cè)量數(shù)據(jù)210，并且在電容測(cè)量數(shù)據(jù)210指示觸摸了觸摸板202時(shí)、生成激活信號(hào)212 (例如，中斷信號(hào))以激活MCU 204。一旦激活，MCU 204可以執(zhí)行多種后處理操作，諸如觸摸區(qū)域的檢測(cè)、觸摸數(shù)目的計(jì)算、觸摸坐標(biāo)計(jì)算、觸摸權(quán)重計(jì)算、手指跟蹤(tracing)、基準(zhǔn)數(shù)據(jù)誤差監(jiān)測(cè)、水檢測(cè)、充電器噪聲檢測(cè)、或者大對(duì)象檢測(cè)等。在一些實(shí)施例中，預(yù)處理單元208和測(cè)量單元210被包括在芯片220上。MCU 204向預(yù)處理單元208提供一個(gè)或者多個(gè)控制信號(hào)216。
[0032]圖5描繪了預(yù)處理單元208的示例圖。如圖5所示，原始數(shù)據(jù)處理器302通過(guò)使用基線信號(hào)304來(lái)處理電容測(cè)量數(shù)據(jù)210，并且生成指示電容測(cè)量數(shù)據(jù)210與基線信號(hào)304之差的差分信號(hào)306。觸摸檢測(cè)器308確定在觸摸板202上是否發(fā)生