專(zhuān)利名稱(chēng)：用于觸摸面板的差分感測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用作計(jì)算系統(tǒng)的輸入設(shè)備的觸摸面板，并且更具體地，涉及當(dāng)面板上的觸摸引發(fā)在面板的感測(cè)元件中注入噪聲時(shí)，改進(jìn)觸摸面板檢測(cè)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前可以獲得許多類(lèi)型的輸入設(shè)備，諸如按鈕或按鍵、鼠標(biāo)、軌跡球、操縱桿、觸摸傳感器面板、觸摸屏等，以便在計(jì)算系統(tǒng)中執(zhí)行操作。尤其是，觸摸屏由于其容易且通用的操作以及不斷下降的價(jià)格而正變得日益流行。觸摸屏可包括觸摸傳感器面板和諸如液晶顯示器(LCD)的顯示設(shè)備，所述觸摸傳感器面板可以是具有觸敏表面的清澈面板，所述顯示設(shè)備可被部分或完全定位在該面板后面，從而所述觸敏表面可以覆蓋顯示設(shè)備的可觀(guān)看區(qū)域的至少一部分。觸摸屏可允許用戶(hù)通過(guò)使用手指、輸入筆或其它物體在顯示設(shè)備所顯示的用戶(hù)界面(UI)所指定的位置處觸摸該觸摸傳感器面板來(lái)執(zhí)行各種功能。一般來(lái)說(shuō)，觸摸屏可識(shí)別觸摸事件以及觸摸事件在觸摸傳感器面板上的位置，并且然后計(jì)算系統(tǒng)可根據(jù)在觸摸事件的時(shí)刻出現(xiàn)的顯示來(lái)解釋觸摸事件，并且此后可基于該觸摸事件執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作。某些觸摸傳感器面板可以基于互電容操作。互電容指彼此當(dāng)在接近地布置但是不直接耦連的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)表面和感測(cè)表面上施加電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)表面和感測(cè)表面存儲(chǔ)電荷的能力。在互電容觸摸傳感器面板中，例如，可由緊密布置在一起的相對(duì)導(dǎo)電元件形成若干傳感器或像素中的每一個(gè)(表示觸摸屏上的特定位置)?？梢栽隈钸B到驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路的驅(qū)動(dòng)元件 (例如，被形成為“指狀物”的導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)跡線(xiàn)的布置)和耦連到感測(cè)線(xiàn)路的感測(cè)元件(例如， 被形成為指狀物的導(dǎo)電感測(cè)跡線(xiàn)的布置)之間形成特定傳感器。當(dāng)激勵(lì)源以特定頻率的電壓激勵(lì)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)元件和感測(cè)元件的互電容，該激勵(lì)本質(zhì)上在驅(qū)動(dòng)元件和感測(cè)元件之間注入電荷。感測(cè)或電荷放大器可以通過(guò)感測(cè)線(xiàn)路感測(cè)注入到感測(cè)元件的電荷。另外，感測(cè)元件可被布置為使得特定傳感器位置處的用戶(hù)手指或其它物體的觸摸可以形成驅(qū)動(dòng)元件和大地接地之間的通過(guò)用戶(hù)身體的電容路徑，使得某些驅(qū)動(dòng)元件的電荷逃逸到地， 并且減少耦合在感測(cè)元件上的電荷。因此，觸摸傳感器面板可以基于在感測(cè)元件上感測(cè)到的電荷級(jí)別的改變來(lái)檢測(cè)觸摸。較高級(jí)別的電荷可以指示面板上沒(méi)有觸摸，而較低級(jí)別的電荷可以指示面板上的觸摸。作為電子設(shè)備中的一種常見(jiàn)情況，觸摸傳感器面板中可能存在某種數(shù)量的噪聲或電子干擾。這種噪聲可能是面板的導(dǎo)電部件相對(duì)于設(shè)備接地所共有的，并且可被稱(chēng)為公共模式噪聲。觸摸傳感器面板中的公共模式噪聲可被沿著具有寄生電容或雜散電容的路徑， 諸如驅(qū)動(dòng)元件和感測(cè)元件之間以及驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路和感測(cè)線(xiàn)路之間的路徑耦合。由于公共模式噪聲往往相對(duì)小，并且均勻分布在面板上，它對(duì)面板的操作提供相對(duì)微小的影響，如果有的話(huà)。然而，不均勻分布在面板上的較大的噪聲源可能影響觸摸傳感器面板的操作。

發(fā)明內(nèi)容
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公開(kāi)了一種觸摸面板，該觸摸面板被配置為當(dāng)被觸摸時(shí)，可以減少與可被注入面板的噪聲相關(guān)聯(lián)的不利影響。不利影響可以包括例如觸摸面板上的非觸摸位置的偽觸摸讀數(shù)，以及妨礙觸摸識(shí)別的觸摸檢測(cè)電路的飽和。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的觸摸檢測(cè)電路通過(guò)在面板激勵(lì)狀態(tài)和無(wú)面板激勵(lì)狀態(tài)兩者在每個(gè)傳感器處執(zhí)行感測(cè)操作，可以減少注入噪聲的不利影響。通過(guò)在無(wú)激勵(lì)狀態(tài)中的感測(cè)，可以建立基線(xiàn)檢測(cè)信號(hào)?？梢詫?duì)這種基線(xiàn)信號(hào)和通過(guò)在激勵(lì)狀態(tài)中進(jìn)行感測(cè)所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行比較，以便確定是否發(fā)生了觸摸事件。不同于僅在給傳感器施加激勵(lì)時(shí)才感測(cè)觸摸的常規(guī)觸摸面板，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的觸摸面板可以通過(guò)在無(wú)激勵(lì)狀態(tài)中感測(cè)觸摸，以便確定由觸摸注入到觸摸面板的噪聲電平的數(shù)量，并且從在激勵(lì)狀態(tài)中感測(cè)到的檢測(cè)信號(hào)中減去該噪聲電平，來(lái)檢測(cè)觸摸事件。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在單個(gè)掃描周期內(nèi)的兩個(gè)連續(xù)時(shí)間段對(duì)特定傳感器執(zhí)行感測(cè)操作。在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，可以在不激勵(lì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路的情況下執(zhí)行感測(cè)操作。在另一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，可以在激勵(lì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路的情況下執(zhí)行感測(cè)操作。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以提供一種感測(cè)電極配置，其使得能夠在面板激勵(lì)狀態(tài)和無(wú)面板激勵(lì)狀態(tài)兩者中并發(fā)地為特定傳感器執(zhí)行感測(cè)操作。在這種配置中，驅(qū)動(dòng)元件和感測(cè)元件可被相對(duì)于彼此布置，使得當(dāng)驅(qū)動(dòng)元件被激勵(lì)并且手指在該傳感器的位置觸摸該觸摸面板表面時(shí)，在手指和傳感器的第一感測(cè)元件之間形成的電容大體類(lèi)似于在手指和傳感器的第二感測(cè)元件之間形成的電容，并且在驅(qū)動(dòng)元件和第二感測(cè)元件之間形成的電容顯著小于在驅(qū)動(dòng)元件和第一感測(cè)元件之間形成的電容。


圖IA示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，處于穩(wěn)態(tài)(無(wú)觸摸)情況下的暴露于公共模式噪聲的示例感測(cè)配置；圖IB示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，處于動(dòng)態(tài)(觸摸)情況下的暴露于注入噪聲的示例感測(cè)配置；圖IC示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，處于動(dòng)態(tài)(觸摸)情況下的暴露于注入噪聲的示例感測(cè)配置；圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，處于穩(wěn)態(tài)(無(wú)觸摸)情況下的示例噪聲減少感測(cè)配置；圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，處于動(dòng)態(tài)(觸摸)情況下的示例噪聲減少感測(cè)配置；圖2C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，處于動(dòng)態(tài)(觸摸)情況下的示例噪聲減少感測(cè)配置；圖2D示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例減法器；圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例傳感器布置；圖;3B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例傳感器布置；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，包括觸摸傳感器面板的示例計(jì)算系統(tǒng)；圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有觸摸傳感器面板的示例移動(dòng)電話(huà)；圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有觸摸傳感器面板的示例數(shù)字媒體播放器；
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圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有觸摸傳感器面板(軌跡板)和/或顯示器的示例個(gè)人計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式在對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的下列描述中參考了附圖，這些附圖構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，并且以說(shuō)明的方式示出了可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的特定實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其它實(shí)施例，并且可以做出結(jié)構(gòu)改變而不脫離本發(fā)明的實(shí)施例的范圍。本發(fā)明涉及當(dāng)觸摸面板的動(dòng)作引起在面板的感測(cè)元件中注入噪聲時(shí)，改進(jìn)觸摸面板檢測(cè)。這種噪聲可以不利地影響觸摸面板的操作。取決于觸摸面板的配置，所述不利操作可以包括，例如觸摸面板上非觸摸位置的偽觸摸讀數(shù)，以及妨礙觸摸識(shí)別的觸摸檢測(cè)電路的飽和。通過(guò)在激勵(lì)狀態(tài)和無(wú)激勵(lì)狀態(tài)兩者中在每個(gè)傳感器(像素)處執(zhí)行感測(cè)操作，觸摸面板可以減少注入噪聲的不利影響。通過(guò)在無(wú)激勵(lì)狀態(tài)中感測(cè)，可以建立基線(xiàn)檢測(cè)信號(hào)。 可以對(duì)這種基線(xiàn)信號(hào)和像素在激勵(lì)狀態(tài)中產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行比較，以便確定是否發(fā)生了觸摸事件。不同于僅在被激勵(lì)時(shí)檢測(cè)觸摸事件的常規(guī)觸摸面板，在無(wú)激勵(lì)狀態(tài)中檢測(cè)觸摸事件的觸摸面板可以確定由觸摸事件注入觸摸面板的噪聲電平的數(shù)量，并且從在激勵(lì)狀態(tài)中感測(cè)到的檢測(cè)信號(hào)中減去該噪聲電平，以便檢測(cè)觸摸。雖然此處可以根據(jù)具有相對(duì)于大地接地提及的觸摸面板上的公共模式噪聲的干擾噪聲源描述和說(shuō)明本發(fā)明的某些實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此，而是本發(fā)明一般地可適用于當(dāng)在觸摸狀態(tài)下被引入時(shí)，可以干擾面板的感測(cè)元件的任意噪聲源，諸如由觸摸面板的人體引入的噪聲(例如，當(dāng)用戶(hù)在以另一只手拿著例如高功率吹風(fēng)機(jī)的同時(shí)觸摸面板時(shí))。另外，雖然此處可以根據(jù)占據(jù)不同層的感測(cè)線(xiàn)路和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路描述和說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例還適用于其它觸摸傳感器面板配置， 諸如驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路和感測(cè)線(xiàn)路占據(jù)相同層，或被形成在襯底的相同側(cè)上的不同層上的配置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多點(diǎn)觸敏面板可以檢測(cè)大約同時(shí)(以及不同時(shí)間)發(fā)生的多個(gè)觸摸(觸摸事件或接觸點(diǎn))，并且識(shí)別和跟蹤它們的位置。本發(fā)明的實(shí)施例涉及減少與觸摸時(shí)可被注入到觸摸面板的噪聲相關(guān)聯(lián)的不利影響。例如，對(duì)于相對(duì)于大地接地提及的面板中的公共模式噪聲，通過(guò)提供經(jīng)過(guò)觸摸面板的用戶(hù)到大地接地的返回路徑，觸摸可以在面板中注入噪聲。當(dāng)包括觸摸面板的設(shè)備，諸如例如便攜式計(jì)算設(shè)備，被插入墻壁插座具有2插頭電源線(xiàn)(例如，以便給設(shè)備的電池重新充電) 時(shí)，可能提供這種公共模式噪聲。在該情況下，相對(duì)于大地接地耦合到電源插座的火線(xiàn)和中線(xiàn)兩者的任何公共模式噪聲(例如，來(lái)自電燈、無(wú)線(xiàn)電發(fā)射器、真空吸塵器等)可以進(jìn)入設(shè)備。由于2插頭電源線(xiàn)缺少第三個(gè)接地插頭，以便提供去除這種噪聲的從設(shè)備接地到大地接地的路徑，當(dāng)用戶(hù)的手指觸摸面板時(shí)，該噪聲可經(jīng)過(guò)用戶(hù)的手指和身體電容耦合到大地接地。實(shí)際上，用戶(hù)對(duì)面板的觸摸將通常不對(duì)觸摸面板的操作產(chǎn)生不利影響的公共模式噪聲轉(zhuǎn)變?yōu)閱味嗽肼?，單端噪聲可以顯著影響觸摸面板的操作。圖1A-1C示出了感測(cè)配置100，其中圖IA所示的穩(wěn)態(tài)(無(wú)觸摸)情況下的觸摸面板上的公共模式噪聲變?yōu)閳DIB和IC所示的動(dòng)態(tài)(觸摸)情況下的單端注入噪聲。在圖IA 中，噪聲源Vn包括耦合到產(chǎn)品/設(shè)備接地(標(biāo)記為ρ)和大地接地(標(biāo)記為e)的公共模式噪聲。在某些環(huán)境中，這種公共模式噪聲可以在40到50V峰到峰的范圍內(nèi)。圖1還示出了激勵(lì)源Vstim、驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路和感測(cè)線(xiàn)路、驅(qū)動(dòng)元件和感測(cè)元件之間的互電容Csig、以及電荷放大器CA。如圖1所示，當(dāng)傳感器配置100在無(wú)觸摸情況下操作時(shí)，噪聲源Vn不影響觸摸面板的操作。然而，圖IB和IC示出了在觸摸情況下，用戶(hù)手指可以如何創(chuàng)建可以影響觸摸面板的操作的電路路徑。具體地，當(dāng)在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路和感測(cè)線(xiàn)路相交的傳感器處觸摸面板時(shí)，手指電容地耦合到被耦連到驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路的驅(qū)動(dòng)元件(形成手指到驅(qū)動(dòng)的電容Cfd)、被耦連到感測(cè)線(xiàn)路的感測(cè)元件(形成手指到感測(cè)的電容Cfs)，并且經(jīng)過(guò)用戶(hù)的身體耦合到大地(形成身體到大地的電容Cbe)。圖IC示出了這個(gè)電路路徑的等同表示。通過(guò)為噪聲源Vn提供到大地接地的返回路徑，手指在設(shè)備接地和感測(cè)元件之間電容地耦合噪聲源Vn。這種電容耦合以 Ceq表示，Ceq表示串聯(lián)耦合的手指到感測(cè)的電容Cfs和身體到大地的電容Cbe。由于這種耦合，噪聲源Vn實(shí)際上作為類(lèi)似于Vstim的感測(cè)元件的激勵(lì)源，并且可以與Vstim以相同方式在感測(cè)元件中注入電荷。因此，感測(cè)元件的常規(guī)感測(cè)不能確定哪種來(lái)源正在提供激勵(lì)。以噪聲源激勵(lì)的感測(cè)元件可以引發(fā)對(duì)觸摸面板操作的不利影響。在一個(gè)例子中， 激勵(lì)噪聲源可以引發(fā)觸摸面板上無(wú)觸摸位置的偽觸摸讀數(shù)。當(dāng)噪聲源激勵(lì)觸摸面板內(nèi)無(wú)觸摸位置處的、與驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路當(dāng)前正在激勵(lì)的傳感器位置不同的傳感器時(shí)，這可能發(fā)生(由于傳感器處的觸摸)。由于在某些觸摸面板配置中，不同的傳感器可以共享相同的感測(cè)線(xiàn)路， 當(dāng)無(wú)觸摸傳感器處的感測(cè)元件在感測(cè)線(xiàn)路上產(chǎn)生的面板激勵(lì)信號(hào)與在被觸摸的不同傳感器處的感測(cè)元件在相同感測(cè)線(xiàn)路上產(chǎn)生的噪聲激勵(lì)信號(hào)組合在一起時(shí)，可以指出偽觸摸事件。由于在面板激勵(lì)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路和觸摸指示感測(cè)線(xiàn)路之間的交叉位置處指出觸摸事件，面板可能將該錯(cuò)誤的傳感器識(shí)別為觸摸的位置。在另一個(gè)例子中，激勵(lì)噪聲源可以引發(fā)模擬觸摸檢測(cè)電路的飽和，從而妨礙該電路識(shí)別觸摸事件。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的觸摸檢測(cè)電路可以通過(guò)在面板激勵(lì)狀態(tài)和無(wú)面板激勵(lì)狀態(tài)兩者中執(zhí)行每個(gè)傳感器處的感測(cè)操作，減少注入噪聲的不利影響。通過(guò)在無(wú)激勵(lì)狀態(tài)中感測(cè)，可以建立基線(xiàn)檢測(cè)信號(hào)?？梢詫?duì)這種基線(xiàn)信號(hào)和在激勵(lì)狀態(tài)中的感測(cè)所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行比較，以便確定是否發(fā)生了觸摸事件。不同于僅在給傳感器施加激勵(lì)時(shí)才感測(cè)觸摸的常規(guī)觸摸面板，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的觸摸面板可以通過(guò)在無(wú)激勵(lì)狀態(tài)中感測(cè)觸摸，以便確定由觸摸注入觸摸面板的噪聲電平的數(shù)量，并且從在激勵(lì)狀態(tài)中感測(cè)到的檢測(cè)信號(hào)中減去該噪聲電平，檢測(cè)觸摸事件。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在單個(gè)掃描周期內(nèi)的兩個(gè)連續(xù)時(shí)間段對(duì)特定傳感器執(zhí)行感測(cè)操作。在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，可以在不激勵(lì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路的情況下執(zhí)行感測(cè)操作。在另一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，可以在激勵(lì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路的情況下執(zhí)行感測(cè)操作?？梢允褂蒙鲜龅母袦y(cè)配置實(shí)現(xiàn)這種實(shí)施例，其中每個(gè)感測(cè)操作導(dǎo)致一個(gè)預(yù)備值。可以對(duì)由單個(gè)掃描周期產(chǎn)生的兩個(gè)預(yù)備值執(zhí)行減法，以便產(chǎn)生用于指示是否發(fā)生了觸摸的最終值。雖然本實(shí)施例從最終觸摸檢測(cè)結(jié)果值中去除了噪聲源的影響，但是由于在一個(gè)掃描周期中對(duì)每個(gè)傳感器執(zhí)行兩次感測(cè)操作所需的時(shí)間，它可能使得觸摸面板的采樣速率減半。當(dāng)在面板激勵(lì)狀態(tài)中感測(cè)時(shí)，基于激勵(lì)源和噪聲源兩者，本實(shí)施例還可能要求模擬通道(也稱(chēng)為感測(cè)或電荷放大器)內(nèi)的信號(hào)路徑處理該模擬通道的參考電壓的整個(gè)幅值，以便確保正確的操作。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以提供一種感測(cè)電極配置，該感測(cè)電極配置使得能夠在面板激勵(lì)狀態(tài)和無(wú)面板激勵(lì)狀態(tài)兩者中并發(fā)地為特定傳感器執(zhí)行感測(cè)操作。圖2A示出了傳感器配置200，傳感器配置200包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路、兩個(gè)感測(cè)線(xiàn)路(感測(cè)和感測(cè)參考)，每一個(gè)感測(cè)線(xiàn)路耦連到電荷放大器(分別為CAl和CA^、以及減法器210 (其可以是面板子系統(tǒng)的一部分)。驅(qū)動(dòng)元件(未示出)可被耦連到驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路，第一感測(cè)元件(未示出)可被耦連到感測(cè)線(xiàn)路，并且第二感測(cè)元件(未示出)可被耦連到感測(cè)參考線(xiàn)路。虛線(xiàn)指示驅(qū)動(dòng)元件和第二感測(cè)元件被布置為當(dāng)任意一個(gè)元件被激勵(lì)時(shí)，這兩者之間的任何電容關(guān)系被最小化，如果存在這種電容關(guān)系的話(huà)。這使得感測(cè)線(xiàn)路產(chǎn)生表示針對(duì)激勵(lì)源(Vstim)和噪聲源兩者的激勵(lì)響應(yīng)的信號(hào)(以及如果觸摸，手指對(duì)每種響應(yīng)的貢獻(xiàn))，同時(shí)使得感測(cè)參考線(xiàn)路能夠產(chǎn)生僅僅表示針對(duì)噪聲源的激勵(lì)響應(yīng)的信號(hào)(以及如果觸摸，手指對(duì)該響應(yīng)的貢獻(xiàn))。 通過(guò)以減法器210對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行相減，該傳感器配置可以產(chǎn)生去除了感測(cè)元件上的任意噪聲影響的觸摸檢測(cè)信號(hào)。圖2B和2C示出了感測(cè)配置200如何處理公共模式噪聲，由于觸摸面板上的觸摸， 公共模式噪聲被轉(zhuǎn)變?yōu)閱味俗⑷朐肼?。在圖2B中，觸摸使得手指電容耦合到被耦連到驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路的驅(qū)動(dòng)元件(形成手指到驅(qū)動(dòng)的電容Cfd)、被耦連到感測(cè)線(xiàn)路的感測(cè)元件(形成手指到感測(cè)的電容Cfs)，并且經(jīng)過(guò)用戶(hù)的身體耦合到大地(形成身體到大地的電容Cbe)。觸摸還使得手指電容地耦合到被耦連到感測(cè)參考線(xiàn)路的感測(cè)元件(形成手指到感測(cè)參考的電容Cfsr)。圖2C中示出了這種電路路徑的等同表示。通過(guò)為噪聲源Vn提供到大地接地的返回路徑，手指在設(shè)備接地和被耦連到感測(cè)線(xiàn)路的感測(cè)元件之間電容地耦合噪聲源Vn。這種電容耦合以Ceql表示，Ceql表示串聯(lián)耦合的手指到感測(cè)的電容Cfs和身體到大地的電容Cbe。這種返回路徑還使得手指在設(shè)備接地和被耦連到感測(cè)參考線(xiàn)路的感測(cè)元件之間電容地耦合噪聲源Vn。這種電容耦合以Ceq2表示，Ceq2表示串聯(lián)耦合的手指到感測(cè)的參考電容Cfsr和身體到大地的電容Cbe。由于這種耦合，噪聲源Vn可以作為兩個(gè)感測(cè)元件的激勵(lì)源。為了使得減法器210能夠盡可能多地減小噪聲源Vn的影響，感測(cè)元件可被布置為使得Ceql = Ceq2，這在手指到感測(cè)的電容Cfs等于手指到感測(cè)參考的電容Cfsr時(shí)發(fā)生。圖2D示出了減法器210的示例實(shí)施例。在示出的實(shí)施例中，減法器210可以包括常規(guī)的差分放大器DA，差分放大器DA配置為從來(lái)自耦連到其正相輸入的CAl (Vsig+Vns)的輸出信號(hào)中減去來(lái)自耦連到其反相輸入的CA2 (Vns)的輸出信號(hào)。雖然此處示出了差分放大器，減法器210可以包括可以對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行相減，并且輸出差分信號(hào)的任意組件。感測(cè)配置200的驅(qū)動(dòng)元件和感測(cè)元件可以各種不同方式布置。為了確保正確操作，這些元件可被相對(duì)于彼此布置，使得當(dāng)Vstim激勵(lì)驅(qū)動(dòng)元件，并且手指在傳感器位置處觸摸觸摸面板表面時(shí)，在手指和第一感測(cè)元件之間形成的電容大體類(lèi)似于在手指和第二感測(cè)元件之間形成的電容，并且在驅(qū)動(dòng)元件和第二感測(cè)元件之間形成的電容比在驅(qū)動(dòng)元件和第一感測(cè)元件之間形成的電容小很多。圖3A和;3B示出了可以實(shí)現(xiàn)感測(cè)配置200的示例傳感器布置。在圖3A中，兩個(gè)感測(cè)元件(感測(cè)元件310和感測(cè)參考元件320)可以占據(jù)觸摸面板的相同層，并且被布置為鄰近占據(jù)一個(gè)不同層的驅(qū)動(dòng)元件(驅(qū)動(dòng)300)。當(dāng)占據(jù)相同層時(shí)，這兩個(gè)感測(cè)元件可以被形成為具有相同或類(lèi)似的面積，以便確?？梢栽诿總€(gè)感測(cè)元件和在傳感器位置處觸摸觸摸面板屏幕的手指之間形成類(lèi)似的電容。在圖3A所示的實(shí)施例中，為每個(gè)感測(cè)元件復(fù)制感測(cè)元件圖案。在圖3B中，噪聲參考感測(cè)元件(感測(cè)參考330)包括與感測(cè)元件310不同的形狀，但是可以被形成為與感測(cè)元件310具有相同或類(lèi)似的面積。應(yīng)當(dāng)注意，驅(qū)動(dòng)元件300可被相對(duì)于噪聲參考感測(cè)元件(即感測(cè)參考320或感測(cè)參考330)布置，以便最小化兩者之間的任意電容耦合。感測(cè)元件相對(duì)于彼此的大小和位置可以極大地改變。例如，感測(cè)元件的大小可被設(shè)計(jì)為確保每個(gè)感測(cè)元件和在傳感器處觸摸面板表面的手指之間的充分電容耦合。感測(cè)元件的位置可被相對(duì)于彼此這樣布置，從而當(dāng)手指在傳感器位置處在觸摸面板表面上移動(dòng)時(shí)，最小化可以在手指和每個(gè)元件之間形成的任何電容差異。在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)感測(cè)元件可以占據(jù)一層，并且另一個(gè)感測(cè)元件可以占據(jù)另一層。在這種實(shí)施例中，與相對(duì)于觸摸面板表面布置在更近距離處的感測(cè)層相比，相對(duì)于觸摸面板表面布置在更遠(yuǎn)距離處的感測(cè)層可被形成為具有更大的面積。更大的面積可以確保更遠(yuǎn)的感測(cè)元件與更近的感測(cè)元件與觸摸手指形成相同或類(lèi)似的電容。可以調(diào)整驅(qū)動(dòng)元件相對(duì)于更遠(yuǎn)感測(cè)元件的位置，以便最小化兩者之間的任意電容耦合。圖4示出了可以包括上述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例計(jì)算系統(tǒng)400。計(jì)算系統(tǒng)400可以包括一個(gè)或多個(gè)面板處理器402和外設(shè)404，以及面板子系統(tǒng)406。外設(shè)404 可以包括但不限于，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或其它類(lèi)型的存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)設(shè)備、看門(mén)狗計(jì)時(shí)器等。面板子系統(tǒng)406可以包括但不限于一個(gè)或多個(gè)感測(cè)通道408、通道掃描邏輯410和驅(qū)動(dòng)器邏輯414。通道掃描邏輯410可以訪(fǎng)問(wèn)RAM412，自治地從感測(cè)通道讀取數(shù)據(jù)，并且為感測(cè)通道提供控制。另外，通道掃描邏輯410可以控制驅(qū)動(dòng)器邏輯414，以便以各種頻率和相位產(chǎn)生可被有選擇地施加到觸摸傳感器面板424的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路上的激勵(lì)信號(hào)416。在某些實(shí)施例中，面板子系統(tǒng)406、面板處理器402和外設(shè)404可被集成在單個(gè)專(zhuān)用集成電路(ASIC) 內(nèi)。觸摸傳感器面板4 可以包括具有多個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路和多個(gè)感測(cè)線(xiàn)路的電容感測(cè)介質(zhì)，雖然還可以使用其它感測(cè)介質(zhì)。驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路和感測(cè)線(xiàn)路的每個(gè)交叉可以表示一個(gè)電容感測(cè)節(jié)點(diǎn)，并且可被視為圖像元素(像素)似6，當(dāng)觸摸傳感器面板似4被視為捕捉觸摸的“圖像”時(shí)，這可能特別有用。(換言之，在面板子系統(tǒng)406已經(jīng)確定是否已經(jīng)在觸摸傳感器面板中的每個(gè)觸摸傳感器處檢測(cè)到了觸摸事件之后，多點(diǎn)觸摸面板中發(fā)生了觸摸事件處的觸摸傳感器的圖案可被視為是觸摸的“圖像”(例如，觸摸面板的手指的圖案))。觸摸傳感器面板424的每個(gè)感測(cè)線(xiàn)路可以驅(qū)動(dòng)面板子系統(tǒng)406內(nèi)的感測(cè)通道408(此處也被稱(chēng)為事件檢測(cè)和解調(diào)電路)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，觸摸傳感器面板可以在激勵(lì)和無(wú)激勵(lì)狀態(tài)兩者在每個(gè)傳感器處執(zhí)行感測(cè)操作，以便丟棄注入噪聲。計(jì)算系統(tǒng)400還可以包括用于接收來(lái)自面板處理器402的輸出，并且基于該輸出執(zhí)行動(dòng)作的主機(jī)處理器428，所述動(dòng)作可以包括但不限于移動(dòng)物體諸如光標(biāo)或指針、滾動(dòng)或搖動(dòng)、調(diào)整控制設(shè)置、打開(kāi)文件或文檔、觀(guān)看菜單、進(jìn)行選擇、執(zhí)行指令、操作耦連到主機(jī)設(shè)備的外圍設(shè)備、應(yīng)答電話(huà)呼叫、進(jìn)行電話(huà)呼叫、終止電話(huà)呼叫、改變音量或音頻設(shè)置、存儲(chǔ)與電話(huà)通信有關(guān)的信息諸如地址、常撥號(hào)碼、已接呼叫、未接呼叫、登錄計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、 允許被授權(quán)的個(gè)體訪(fǎng)問(wèn)計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的受限制區(qū)域、裝載與計(jì)算機(jī)桌面的用戶(hù)優(yōu)選布置相關(guān)聯(lián)的用戶(hù)簡(jiǎn)檔、允許對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的訪(fǎng)問(wèn)、啟動(dòng)特定程序、加密或解碼消息和/或等等。主機(jī)處理器4 還可以執(zhí)行與面板處理無(wú)關(guān)的附加功能，并且可被耦連到程序存儲(chǔ)設(shè)備432和顯示設(shè)備430，諸如用于給設(shè)備的用戶(hù)提供UI的IXD顯示器。當(dāng)部分或整個(gè)定位在觸摸傳感器面板之下時(shí)，顯示設(shè)備430與觸摸傳感器面板4M可以一起形成觸摸屏。注意，可由存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(例如圖4的外設(shè)404之一)內(nèi)并且由面板處理器402執(zhí)行，或存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)設(shè)備432內(nèi)并且由主機(jī)處理器4 執(zhí)行的固件，執(zhí)行上述功能中的一個(gè)或多個(gè)。固件還可被存儲(chǔ)在任意計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)內(nèi)，和/或在任意計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)內(nèi)傳輸，以便由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用，或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用，所述指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備諸如是基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，包含處理器的系統(tǒng)，或可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備取回指令并且執(zhí)行指令的其它系統(tǒng)。在本文檔的上下文中，“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”可以是可包含或存儲(chǔ)程序，以便由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用的任意介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括但不限于電子，磁，光學(xué)，電磁， 紅外線(xiàn)或半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置或設(shè)備，便攜式計(jì)算機(jī)盤(pán)(磁性的)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)(磁性的)，只讀存儲(chǔ)器(ROM)(磁性的)，可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)(磁性的)，便攜式光盤(pán)諸如⑶、⑶-R、⑶-RW、DVD、DVD-R或DVD-RW，或閃存諸如小型閃存卡，安全數(shù)字卡，USB 存儲(chǔ)器設(shè)備，記憶棒等。固件還可在任意傳輸介質(zhì)中傳送，以便由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用，所述指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備諸如是基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，包含處理器的系統(tǒng)，或可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備取回指令并且執(zhí)行指令的其它系統(tǒng)。在本文檔的上下文中，“傳輸介質(zhì)”可以是可以傳遞、傳送或傳輸程序，以便由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用的任意介質(zhì)。傳輸可讀介質(zhì)可以包括但不限于電子、磁、光學(xué)、電磁或紅外線(xiàn)的有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)傳播介質(zhì)。圖5A示出了可以包括觸摸傳感器面板5M和顯示設(shè)備530的示例移動(dòng)電話(huà)536， 該觸摸傳感器面板被配置為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例丟棄噪聲。圖5B示出了可以包括觸摸傳感器面板5 和顯示設(shè)備530的示例數(shù)字媒體播放器M0，該觸摸傳感器面板被配置為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例丟棄噪聲。圖5C示出了可以包括觸摸傳感器面板(軌跡板)524和顯示器530的示例個(gè)人計(jì)算機(jī)M4，該個(gè)人計(jì)算機(jī)的觸摸傳感器面板和/或顯示器(在顯示器是觸摸屏的一部分的實(shí)施例中)被配置為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例丟棄噪聲。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例丟棄注入噪聲，圖5A、5B和5C的移動(dòng)電話(huà)、媒體播放器和個(gè)人計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的觸摸面板檢測(cè)。雖然已經(jīng)參考附圖完整描述了本發(fā)明的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明了各種改動(dòng)和修改。這些改動(dòng)和修改應(yīng)被理解為包括在由所附的權(quán)利要求定義的本發(fā)明的實(shí)施例的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算設(shè)備，包括觸摸傳感器面板，所述觸摸傳感器面板包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件、多個(gè)感測(cè)元件和多個(gè)傳感器，由驅(qū)動(dòng)元件和感測(cè)元件對(duì)形成每個(gè)傳感器；和面板子系統(tǒng)邏輯，所述面板子系統(tǒng)邏輯被配置為響應(yīng)于施加到特定傳感器的驅(qū)動(dòng)元件上的激勵(lì)，對(duì)所述特定傳感器的第一感測(cè)元件產(chǎn)生的第一信號(hào)進(jìn)行濾波，以便減少由物體引起的觸摸注入到第一感測(cè)元件的噪聲。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算設(shè)備，其中所述觸摸傳感器面板被接地到所述計(jì)算設(shè)備， 并且所述物體被接地到大地。
3.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算設(shè)備，其中所述面板子系統(tǒng)邏輯被配置為使用第一感測(cè)元件未被激勵(lì)時(shí)產(chǎn)生的第二信號(hào)對(duì)第一信號(hào)進(jìn)行濾波。
4.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算設(shè)備，其中所述面板子系統(tǒng)被配置為使用由第二感測(cè)元件產(chǎn)生的第二信號(hào)對(duì)第一信號(hào)進(jìn)行濾波。
5.如權(quán)利要求4所述的計(jì)算設(shè)備，其中所述驅(qū)動(dòng)元件以及第一和第二感測(cè)元件被相對(duì)于彼此布置，使得在激勵(lì)驅(qū)動(dòng)元件和物體觸摸所述觸摸傳感器面板之后，在所述物體和第一感測(cè)元件之間形成的電容大體類(lèi)似于在所述物體和第二感測(cè)元件之間形成的電容，和在所述驅(qū)動(dòng)元件和第二感測(cè)元件之間形成的電容比在所述驅(qū)動(dòng)元件和第一感測(cè)元件之間形成的電容小很多。
6.如權(quán)利要求5所述的計(jì)算設(shè)備，其中所述驅(qū)動(dòng)元件、第一感測(cè)元件和第二感測(cè)元件占據(jù)相同層。
7.如權(quán)利要求5所述的計(jì)算設(shè)備，其中所述驅(qū)動(dòng)元件、第一感測(cè)元件和第二感測(cè)元件占據(jù)不同層。
8.如權(quán)利要求5所述的計(jì)算設(shè)備，其中所述驅(qū)動(dòng)元件占據(jù)第一層，并且第一感測(cè)元件和第二感測(cè)元件占據(jù)第二層。
9.一種用于減少?gòu)奈矬w耦合到觸摸傳感器面板的噪聲的方法，包括在觸摸傳感器面板的特定傳感器的驅(qū)動(dòng)元件上施加激勵(lì)，以便使得可以檢測(cè)所述物體在觸摸傳感器面板上的觸摸；和對(duì)所述特定傳感器的第一感測(cè)元件響應(yīng)所述激勵(lì)而產(chǎn)生的第一信號(hào)進(jìn)行濾波，以便減少由所述物體引起的觸摸注入到第一感測(cè)元件中的噪聲。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中觸摸傳感器面板被接地到計(jì)算設(shè)備，并且所述物體被接地到大地。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中使用第一感測(cè)元件在未被所述激勵(lì)激勵(lì)時(shí)產(chǎn)生的第二信號(hào)對(duì)第一信號(hào)進(jìn)行濾波。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中使用由第二感測(cè)元件產(chǎn)生的第二信號(hào)對(duì)第一信號(hào)進(jìn)行濾波。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述驅(qū)動(dòng)元件以及第一和第二感測(cè)元件被相對(duì)于彼此布置，使得在激勵(lì)驅(qū)動(dòng)元件和物體觸摸所述觸摸傳感器面板之后，在所述物體和第一感測(cè)元件之間形成的電容大體類(lèi)似于在所述物體和第二感測(cè)元件之間形成的電容，和在所述驅(qū)動(dòng)元件和第二感測(cè)元件之間形成的電容比在所述驅(qū)動(dòng)元件和第一感測(cè)元件之間形成的電容小很多。
14.一種用于檢測(cè)物體在觸摸傳感器面板上的觸摸的傳感器，包括驅(qū)動(dòng)元件；第一感測(cè)元件；和第二感測(cè)元件，其中所述驅(qū)動(dòng)元件以及第一和第二感測(cè)元件被相對(duì)于彼此布置，使得在激勵(lì)驅(qū)動(dòng)元件和物體觸摸所述觸摸傳感器面板之后，在所述物體和第一感測(cè)元件之間形成的電容大體類(lèi)似于在所述物體和第二感測(cè)元件之間形成的電容，和在所述驅(qū)動(dòng)元件和第二感測(cè)元件之間形成的電容比在所述驅(qū)動(dòng)元件和第一感測(cè)元件之間形成的電容小很多。
15.如權(quán)利要求14所述的傳感器，其中所述驅(qū)動(dòng)元件、第一感測(cè)元件和第二感測(cè)元件占據(jù)相同層。
16.如權(quán)利要求14所述的傳感器，其中所述驅(qū)動(dòng)元件、第一感測(cè)元件和第二感測(cè)元件占據(jù)不同層。
17.如權(quán)利要求14所述的傳感器，其中所述驅(qū)動(dòng)元件占據(jù)第一層，并且第一感測(cè)元件和第二感測(cè)元件占據(jù)第二層。
18.如權(quán)利要求17所述的傳感器，所述傳感器被結(jié)合在計(jì)算設(shè)備、移動(dòng)電話(huà)和便攜式媒體播放器之一內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于觸摸面板的差分感測(cè)。一種觸摸面板，可被配置為通過(guò)在面板激勵(lì)狀態(tài)和無(wú)面板激勵(lì)狀態(tài)兩者在每個(gè)傳感器處執(zhí)行感測(cè)操作，可以減少與可在被觸摸時(shí)注入到面板中的噪聲相關(guān)聯(lián)的不利影響。觸摸面板可以通過(guò)在無(wú)激勵(lì)狀態(tài)中感測(cè)觸摸，以便確定由觸摸注入到觸摸面板中的噪聲電平的數(shù)量，并且從在激勵(lì)狀態(tài)中感測(cè)到的檢測(cè)信號(hào)中減去該噪聲電平來(lái)檢測(cè)觸摸事件。在一個(gè)實(shí)施例中，可以針對(duì)特定傳感器在單個(gè)掃描周期內(nèi)的兩個(gè)連續(xù)時(shí)間段執(zhí)行感測(cè)操作，每個(gè)狀態(tài)使用一個(gè)時(shí)間段。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以提供一種感測(cè)電極配置，其使得可以并發(fā)地在面板激勵(lì)和無(wú)面板激勵(lì)狀態(tài)兩者中為特定傳感器執(zhí)行感測(cè)操作。
文檔編號(hào)G06F3/041GK102239461SQ200980137536
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者K·L·斯塔頓 申請(qǐng)人:蘋(píng)果公司