在觸摸應(yīng)用中消除共模噪音的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)要求在2013年3月11日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/776,086的優(yōu)先權(quán)，在此 通過(guò)引用將其內(nèi)容并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開(kāi)設(shè)及觸摸傳感器裝置領(lǐng)域，并且特別地，設(shè)及在觸摸應(yīng)用中消除共模噪音。
【背景技術(shù)】
[0004] 計(jì)算裝置，諸如筆記本電腦、個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)、移動(dòng)通信裝置、便攜式娛樂(lè)裝置 (諸如手持視頻游戲裝置、多媒體播放器等)和機(jī)頂盒(諸如數(shù)字有線電視機(jī)頂盒，數(shù)字視頻 光盤(pán)(DVD)播放器等），具有用戶界面裝置，也稱為人機(jī)界面裝置化ID)，運(yùn)便于用戶與計(jì)算 裝置之間的互動(dòng)。越來(lái)越常見(jiàn)的一種用戶界面裝置是通過(guò)電容傳感方式的觸摸傳感器裝 置。觸摸傳感器通常是W觸摸傳感器墊、觸摸傳感器滑塊或觸摸傳感器按鈕的形式，并包括 由一個(gè)或更多個(gè)電容傳感元件的陣列。由電容傳感器檢測(cè)的電容根據(jù)導(dǎo)電體到觸摸傳感器 的接近度而改變。導(dǎo)電體可W是例如觸筆或用戶的手指。
[0005] -種電容傳感裝置包括被行列布置并形成交叉陣列的多個(gè)觸摸傳感電極。在電極 在X軸和Y軸的各交叉處（即近似正交的電極彼此跨過(guò)但不彼此連接的位置），在電極之間形 成互電容，因而形成電容傳感元件的矩陣。通過(guò)處理系統(tǒng)測(cè)量該互電容并能檢測(cè)電容的改 變(例如，由于導(dǎo)電體的接近或移動(dòng)）。在觸摸傳感裝置中，能通過(guò)各種方法測(cè)量在觸摸傳感 陣列的X軸和Y軸中各傳感元件的電容的改變。不管何種方法，通常通過(guò)處理裝置測(cè)量并處 理表示電容傳感元件的電容的電信號(hào)，該處理裝置反過(guò)來(lái)產(chǎn)生表示一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)電體相 對(duì)于觸摸傳感器板在X軸和Y軸的位置的電信號(hào)或光信號(hào)。觸摸傳感器條、滑塊或按鈕可W W相同的或不同的電容傳感原理運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 在附圖中，通過(guò)示例方式而非限制方式對(duì)本公開(kāi)進(jìn)行圖示。
[0007] 圖1是圖示根據(jù)實(shí)施例的電容傳感系統(tǒng)的方框圖。
[000引圖2是圖示根據(jù)實(shí)施例的電容傳感系統(tǒng)的方框圖。
[0009] 圖3A是圖示根據(jù)實(shí)施例的共模充電器噪音的影響和在觸摸傳感器裝置的傳感器 元件上測(cè)量的電容值的圖表。
[0010] 圖3B是圖示根據(jù)實(shí)施例的共模顯示器噪音的影響和在觸摸傳感器裝置的傳感器 元件上測(cè)量的電容值的圖表。
[0011] 圖4是圖示根據(jù)實(shí)施例的用于在觸摸應(yīng)用中消除共模噪音的兩部分掃描過(guò)程的簡(jiǎn) 圖。
[0012] 圖5是圖示根據(jù)實(shí)施例的用于掃描電容傳感陣列的重疊時(shí)隙的圖表。
[0013] 圖6是圖示根據(jù)實(shí)施例的用于掃描電容傳感陣列的重疊時(shí)隙的圖表。
[0014] 圖7是圖示根據(jù)實(shí)施例的具有用于檢測(cè)導(dǎo)電體的存在的處理裝置的電子系統(tǒng)的方 框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了更好理解本發(fā)明的若干實(shí)施例，W下描述闡述了許多特定細(xì)節(jié)，諸如特定系 統(tǒng)、部件、方法等的示例。然而，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明的至少一些實(shí) 施例可W在沒(méi)有運(yùn)些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其它情況下，為了避免不必要地模糊本發(fā) 明，眾所周知的部件或方法不被詳細(xì)描述，或展現(xiàn)在簡(jiǎn)單的方框圖格式中。因而，所闡述的 特定細(xì)節(jié)僅僅是示例性的。具體的實(shí)施方式可W不同于運(yùn)些示例性細(xì)節(jié)并仍然認(rèn)為在本發(fā) 明的范圍之內(nèi)。
[0016] 描述了用于在觸摸應(yīng)用中消除共模噪音的方法和設(shè)備的實(shí)施例。諸如觸摸屏顯示 器、觸摸傳感器墊、觸摸傳感器滑塊或觸摸傳感器按鈕的觸摸傳感器裝置能被用于檢測(cè)在 觸摸傳感器裝置上或靠近觸摸傳感器的導(dǎo)電體的存在。觸摸傳感器裝置可W包括一個(gè)或更 多個(gè)電容傳感元件(例如，電極）的陣列。通過(guò)電容傳感器檢測(cè)到的電容根據(jù)導(dǎo)電體至觸摸 傳感器的接近度而改變。在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸傳感器裝置包括被行列布置并形成交叉陣 列的多個(gè)觸摸傳感電極。在電極在X軸和Y軸的各交叉處（即近似正交的電極彼此跨過(guò)但不 彼此連接的位置），在電極之間形成互電容，因而形成電容傳感元件矩陣。通過(guò)處理系統(tǒng)測(cè) 量該互電容并能檢測(cè)電容的改變(例如，由于導(dǎo)電體的接近或移動(dòng)）。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸傳感器裝置設(shè)置有電子計(jì)算裝置，諸如移動(dòng)電話、膝上型電 腦、平板電腦或其它裝置。結(jié)果，在裝置中的其它部件可造成能影響接觸傳感器裝置的性能 的噪音。該噪音的兩個(gè)示例是充電器噪音諸如來(lái)自用于給在電子裝置中的電池充電的充電 器和顯示器噪音諸如來(lái)自位于在電子裝置中的觸摸傳感器裝置附近的顯示器。在觸摸的存 在期間，通過(guò)電池充電器，充電器噪音被物理禪合在傳感器中。充電器噪音是相乘型噪音： 其與在各電極檢測(cè)到的電容成比例地影響觸摸傳感器的電極。因而，在較靠近手指觸摸位 置的電極上，充電器噪音可能較大，并且距離手指觸摸位置較遠(yuǎn)，充電器噪音可能較小。通 過(guò)顯示器(例如，液晶顯示器化CD))，顯示器噪音被直接禪合在傳感器的整個(gè)表面上。顯示 器噪音是附加型噪音:其相等地影響觸摸傳感器裝置的所有電極。在一些實(shí)施例中，充電器 噪音和顯示器噪音可稱為共模噪音。在其它實(shí)施例中，可能有影響觸摸傳感器裝置的其它 噪音源。
[0018] 由于充電器和顯示器使用的電力隨時(shí)間變化，所W運(yùn)些部件產(chǎn)生的噪音也隨時(shí)間 變化。因而，如果在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)掃描觸摸傳感器裝置的電極，則對(duì)于每一次掃描，噪音 都可能改變，由此影響電容測(cè)量。運(yùn)可能導(dǎo)致觸摸體的位置確定的不準(zhǔn)確。為了抵消共模噪 音的影響，在一個(gè)實(shí)施例中，處理裝置包括至少同觸摸傳感器裝置的沿各軸存在的電極一 樣多的接收通道。因而，在第一時(shí)隙中，處理裝置可W沿著裝置的第一軸(例如，豎直列）掃 描電極，并且所產(chǎn)生的信號(hào)可W被用于確定觸摸位置的第一坐標(biāo)(例如，X軸坐標(biāo)）。在第二 時(shí)隙中，處理裝置可W沿著裝置的第二軸(例如，水平行)掃描電極，并且所產(chǎn)生的信號(hào)可W 被用于確定觸摸位置的第二坐標(biāo)(例如，Y軸坐標(biāo)）。較之第一時(shí)隙，第二時(shí)隙可W是不同的 一段時(shí)間，然而，由于一次掃描所有的列并且一次掃描所有的行，共模噪音在各時(shí)隙內(nèi)將是 一致的。
[0019] 為了計(jì)算觸摸體的位置的坐標(biāo)，處理裝置可W從多個(gè)觸摸位置方程式中選擇觸摸 位置方程式。例如方程式可W包括:重屯、方程式，重屯、方程式對(duì)相乘型充電器噪音不敏感； 線性插值方程式，線性插值方程式對(duì)相乘型充電器噪音或附加型顯示器噪音不敏感;或其 它方程式。由于對(duì)于在沿著觸摸傳感器裝置的單個(gè)軸的電極上的測(cè)出信號(hào)，共模噪音是一 致的，所W運(yùn)些方程式能有效地移除由噪音引起的任何測(cè)量誤差并輸出精確的位置坐標(biāo)。 運(yùn)能允許即使在存在共模噪音的情況下觸摸位置的精確確定。
[0020] 圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電容傳感系統(tǒng)100的方框圖。在一個(gè)實(shí)施例中， 系統(tǒng)100包括電容傳感陣列110、處理裝置120和復(fù)用器130、140。例如，電容傳感陣列110可 W是諸如觸摸傳感器墊、觸摸屏顯示器、觸摸傳感器滑塊、觸摸傳感器按鈕或其它裝置的觸 摸傳感器裝置的一部分。電容傳感陣列110可W包括由沿行和列(例如，沿X軸和Y軸)布置的 傳感元件組成的矩陣，該矩陣能被用于檢測(cè)導(dǎo)電體(例如，用戶的手指)的接近或物理接觸。 在一個(gè)實(shí)施例中，處理裝置120使用互電容傳感技術(shù)W測(cè)量電容傳感陣列110,其中互電容 存在于各發(fā)送電極(例如，行)與各接收電極(例如，列)交叉的位置。在一個(gè)或更多個(gè)交叉處 的互電容的改變的大小使得處理裝置120確定導(dǎo)電體的近似位置。
[0021] 利用互電容傳感，一組電極(例如，方向平行于X軸的行)被指定為發(fā)送(TX)電極。 利用由處理裝置120提供的電子信號(hào)135驅(qū)動(dòng)發(fā)送電極。在一個(gè)實(shí)施例中，行復(fù)用器(MUX) 130可W被用于將電子信號(hào)135施加到一個(gè)或更多個(gè)發(fā)送電極。另一組電極(例如，方向平行 于Y軸的列)被指定為接收(RX)電極?？蒞通過(guò)采樣各接收電極上的信號(hào)來(lái)測(cè)量在被驅(qū)動(dòng)的 行和列之間的互電容。在一個(gè)實(shí)施例中，列復(fù)用器140可W被用于禪合在一個(gè)或更多個(gè)接收 電極上接收到的信號(hào)并將接收到的信號(hào)145提供回處理裝置120用于測(cè)量。如下面將進(jìn)一步 描述的，可W分別被稱為發(fā)送復(fù)用器和接收復(fù)用器的行復(fù)用器130和列復(fù)用器140,在不同 的時(shí)隙中，可W被用于切換哪個(gè)電極被用作發(fā)送電極和哪個(gè)電極被用作接收電極。
[0022] 將行和列指定為發(fā)送電極和接收電極僅僅是一個(gè)示例，在其它實(shí)施例中，行和列 可W是相反的。在另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)送電極和接收電極的分配實(shí)質(zhì)上可W是動(dòng)態(tài)的，使得 對(duì)于一個(gè)測(cè)量，電極可W被用作發(fā)送電極，并在不同時(shí)間發(fā)生的隨后的測(cè)量中，相同的電極 可W被用作接收電極。例如，在第一時(shí)隙，處理裝置120可W利用TX信號(hào)135驅(qū)動(dòng)電容傳感陣 列110的一個(gè)或更多個(gè)行，并測(cè)量列上的電容W生成RX信號(hào)145。然后，在與第一