在觸摸傳感器上實(shí)現(xiàn)高更新報(bào)告速率的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明通常涉及電容觸摸傳感器。更具體地說，本發(fā)明目的在于當(dāng)使用利用同步 定時正交測量刺激模式確定目標(biāo)在電容觸摸傳感器的位置時，包括當(dāng)觸摸傳感器與大型顯 示器結(jié)合以形成大型觸摸屏的觸摸傳感器時，增大報(bào)告速率以便提供改進(jìn)的檢測速率。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)討論觸摸傳感器時，值得注意的是，存在電容敏感傳感器的幾種不同的設(shè)計(jì)。能 被改造以與本發(fā)明一起工作的現(xiàn)有觸摸板設(shè)計(jì)之一是CIRQUE?公司制造的觸摸板。相 應(yīng)地，有用的是檢驗(yàn)底層技術(shù)以便更好地理解如何能改造電容敏感觸摸板以與本發(fā)明一起 工作。
[0003] CIRQUE?公司觸摸板是互電容感測裝置，示例被示出在圖1的框圖中。在這種 觸摸板10中，X電極（12)、Y電極（14)的柵以及感測電極16用來限定觸摸板的觸摸敏感 區(qū)域18。典型地，當(dāng)存在空間限制時，觸摸板10是大約16X12電極或8X6電極的矩形柵。 單個感測電極16與這些X(12)和Y(14)(或行和列）電極交錯。通過感測電極16進(jìn)行所 有位置測量。
[0004] CIRQUE?公司觸摸板測量感測線16上的電荷不平衡。當(dāng)觸摸板10上或觸摸 板10附近沒有指示目標(biāo)時，觸摸板電路20處于平衡狀態(tài)，感測線16沒有電荷不平衡。當(dāng) 因目標(biāo)接近或者接觸觸摸表面（觸摸板10的感測區(qū)域18)時電容耦合導(dǎo)致指示目標(biāo)創(chuàng)造 不平衡時，電極12和14上發(fā)生電容變化。測量的是電容變化，而不是電極12和14上的絕 對電容值。通過測量必須被注入到感測線16上的電荷量，觸摸板10確定電容變化以重新 建立或再次獲得感測線上的電荷平衡。
[0005] 以下利用上述系統(tǒng)以確定手指在觸摸板10上或觸摸板10附近的位置。這種示例 描述行電極12,對于列電極14以相同方式重復(fù)。從行電極測量和列電極測量獲得的值確定 指示目標(biāo)在觸摸板10上或觸摸板10附近的形心的交點(diǎn)。
[0006] 在第一步驟中，利用來自P、N發(fā)生器22(generat〇r)的第一信號驅(qū)動第一組行電 極12,利用來自P、N發(fā)生器的第二信號驅(qū)動不同但相鄰第二組行電極。觸摸板電路20利 用互電容測量裝置26從感測線16獲得表明哪一行電極最接近于指示目標(biāo)的值。然而，在 一些微控制器28的控制下，觸摸板電路20還不能確定指示目標(biāo)位于行電極的哪一側(cè)，也不 能確定指示目標(biāo)距離電極有多遠(yuǎn)。因此，系統(tǒng)將待驅(qū)動的電極組12移位一個電極。換句話 說，增加一組的一側(cè)的電極，同時該組的相對側(cè)的電極不再被驅(qū)動。然后新一組由P、N發(fā)生 器22驅(qū)動，并且進(jìn)行感測線16的第二次測量。
[0007] 從這兩次測量可確定指示目標(biāo)位于行電極的哪一側(cè)以及有多遠(yuǎn)。然后利用比較兩 個所測信號的幅值的等式，進(jìn)行指示目標(biāo)位置的確定。
[0008] CIRQUE?公司觸摸板的靈敏度或分辨率大大高于16 X 12的行電極和列電極柵 隱含的靈敏度或分辨率。分辨率典型地大約為每英寸960量級或更大。精確的分辨率由組 件的靈敏度、相同行和列上的電極12和14之間的間距和不是本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它因素確定。 利用P、N發(fā)生器24,上述過程被重復(fù)用于Y或列電極14。
[0009]雖然上述的CIRQUE?觸摸板使用X電極12和Y電極14的柵和分開并單個的 感測電極16,但是感測電極實(shí)際上可以是通過使用多路復(fù)用的X電極12或Y電極14。任 何一種設(shè)計(jì)將能夠使本發(fā)明起作用。
[0010]用于CIRQUE?公司觸摸板的底層技術(shù)是基于電容傳感器。然而，其他觸摸板技 術(shù)也可被用于本發(fā)明。這些其他距離敏感觸摸板技術(shù)和觸摸敏感觸摸板技術(shù)包括電磁技 術(shù)、感應(yīng)技術(shù)、壓力傳感技術(shù)、靜電技術(shù)、超聲技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、電阻膜技術(shù)、半導(dǎo)電膜技術(shù)或 其他指狀物或觸筆響應(yīng)技術(shù)。
[0011] 已經(jīng)注意到的是，當(dāng)使用諸如大型平板電腦、觸摸屏電腦或其他類似觸摸屏裝置 的大型觸摸屏?xí)r，觸摸屏可能不會快速報(bào)告觸摸屏幕上的可檢測目標(biāo)的位置。例如，因不能 準(zhǔn)確地反映手指在其移動時的位置，觸摸屏可能跟不上觸摸屏幕上一個手指或多個手指的 移動。因此，對于現(xiàn)有技術(shù)來說，在大型觸摸屏幕或觸摸板中使用的觸摸傳感器中通過增大 報(bào)告速率能更快速地更新所有目標(biāo)在觸摸板上的位置，這將是有優(yōu)勢的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 在第一實(shí)施例中，本發(fā)明是一種用于增大電容觸摸傳感器上報(bào)告速率從而提供所 有目標(biāo)在觸摸屏上的位置的實(shí)時顯示的系統(tǒng)和方法，所述方法是通過每次在每個傳感器電 極上進(jìn)行測量而不是等待傳感器電極陣列中的所有傳感器電極的完整掃描來更新目標(biāo)在 觸摸傳感器上的報(bào)告位置的圖像，利用同步定時正交測量刺激模式來確定目標(biāo)在觸摸屏上 的位置。
[0013] 通過結(jié)合附圖考慮下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)和替代 方面對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0014]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的可適用于本發(fā)明中的觸摸板的第一實(shí)施例的操作的框 圖。
[0015] 圖2是包括設(shè)置在兩層觸摸傳感器基板上的X和Y電極的觸摸傳感器的俯視圖。
[0016]圖3是用于存儲測量結(jié)果的數(shù)據(jù)陣列、刺激模式和可生成觸摸傳感器圖像的結(jié)果 陣列的示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的第一實(shí)施例的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 現(xiàn)在將參照附圖，其中本發(fā)明的各種元件將被給出數(shù)字標(biāo)記，并且將討論本發(fā)明 以便本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。將理解的是，下面的描述僅是本發(fā)明原理的 示例，而不應(yīng)被視為縮小所附的權(quán)利要求書。
[0019] 應(yīng)當(dāng)理解的是，整篇文檔中使用的術(shù)語"觸摸傳感器"可包括含有觸摸板、觸摸屏 和觸摸面板的任何電容式觸摸傳感器裝置并包括接近性和觸摸感應(yīng)能力。
[0020] 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)和方法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)在觸摸傳感器上的位置的更高報(bào)告速率，所以本發(fā)明 的第一實(shí)施例是現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)。報(bào)告速率可定義為觸摸傳感器可提供用于可檢測目標(biāo)的 位置信息的速率。為了生成由觸摸傳感器可檢測的所有目標(biāo)的圖像，報(bào)告速率可基于可進(jìn) 行測量的數(shù)量。
[0021] 包括用于跟蹤多個目標(biāo)的大型屏幕的觸摸屏技術(shù)的最新進(jìn)展已經(jīng)產(chǎn)生了更快報(bào) 告速率的需要，從而提供與較小觸摸屏基本上相似的用戶體驗(yàn)。
[0022] 本領(lǐng)域系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)包括對感測電極陣列中的整個有源區(qū)域或所有感測電極 進(jìn)行完整掃描，然后從測量數(shù)據(jù)生成或計(jì)算圖像。然后，通過處理圖像數(shù)據(jù)從圖像數(shù)據(jù)提取 每一個目標(biāo)在有源區(qū)域中的位置。因此，利用現(xiàn)有技術(shù)的掃描技術(shù)的圖像僅可在進(jìn)行完整 掃描后創(chuàng)建。完整掃描可被定義為通過應(yīng)用用于正在作為驅(qū)動電極的電極的所有必要的刺 激模式而從感測電極獲得的所有測量。典型地，刺激模式被應(yīng)用于每一個驅(qū)動電極同時從 應(yīng)用的每一個刺激模式的所有感測電極獲取測量。
[0023] 應(yīng)當(dāng)理解的是，正在應(yīng)用的刺激模式是如于08/12/2010提交的序列號為 12/855, 545的在先提交的申請教導(dǎo)的同步定時正交測量刺激模式。
[0024] 考慮圖2,其示出了在觸摸傳感器40中使用的形成X電極42和Y電極44陣列的 16 X 16電極陣列。為了獲得可存在于觸摸傳感器40上的所有目標(biāo)的圖像，現(xiàn)有技術(shù)可能需 要完整掃描或15次測量。因此在該示例中，報(bào)告速率是需要在可生成圖像之前進(jìn)行的15 次測量的完整掃描的函數(shù)。
[0025] 應(yīng)當(dāng)理解的是，16X 16觸摸傳感器陣列40的示例是任意的且僅是為了說明的目 的。X電極42和Y電極44的數(shù)量可被改變以創(chuàng)建具有任何期望維度的矩形觸摸傳感器40， 并且不限于所示的正方形布局。X電極42和Y電極44還可以與待描述的m電極和n電極 互換使用。
[0026]圖3是可被本發(fā)明的第一實(shí)施例使用的數(shù)據(jù)陣列的示意圖。刺激數(shù)據(jù)陣列存儲多 個刺激模式。刺激模式被應(yīng)用于可被選擇以用作驅(qū)動電極的電極。一般來說，當(dāng)X電極用 作驅(qū)動電極時，Y電極將用作感測電極，反之亦然。因此，驅(qū)動電極和感測電極的指定可互 換。例如，X電極可用作驅(qū)動電極同時Y電極可用作感測電極，然后角色被顛倒直到已經(jīng)進(jìn) 行完整掃描。
[0027] 對于nXm電極陣列，當(dāng)n電極用作驅(qū)動電極時，存在n刺激模式陣列。同樣地，當(dāng) m電極用作驅(qū)動電極時，存在m刺激模式陣列。因?yàn)閷τ趎電極和m電極，可需要不同的刺 激模式，所以可能存在用于存儲n電極和m電極的刺激模式的兩種不同的刺激陣列。因此， 可存在n刺激數(shù)據(jù)陣列50和m刺激數(shù)據(jù)陣列52。例如，當(dāng)存在比其他維度多一維的更多電 極時，可能需要不同的刺激模式。
[0028] 為了該示例的目的，圖3示出了兩種不同的刺激陣列，n刺激數(shù)據(jù)陣列50具有用 于n電極的n種不同的刺激模式，m刺激數(shù)據(jù)陣列52具有用于m電極的m種不同的刺激模 式。然而，應(yīng)該理解的是，當(dāng)電極的數(shù)量相等或n = m時，可能能夠使用用于存儲待應(yīng)用于 兩組電極的刺激模式的單個刺激數(shù)據(jù)陣列。
[0029] 第一實(shí)施例的第一步驟可以是生成目標(biāo)在觸摸傳感器40上的第一圖像。在該示 例中，當(dāng)驅(qū)動電極利用n和m刺激模式而正在被刺激時，可能需要n+m次測量以生成整個圖 像。
[0030] 第二步驟是利用隨機(jī)方法、偽隨機(jī)方法或置換方法選擇索引值。索引值是用于訪 問待使用的刺激模式的值、在結(jié)果陣列54中待更新的值、從用于m刺激的先前測量陣列60 和用于n刺激的先前測量陣列62使用的值，如將要示出的。
[0031] 第三步驟可導(dǎo)致期望的更高報(bào)告速率。代替現(xiàn)有技術(shù)中的通過利用其自身的刺激 模式刺激每一個驅(qū)動電極必須采用目標(biāo)在觸摸傳感器40上的完整圖像，在刺激單個驅(qū)動 電極并進(jìn)行僅單次測量后創(chuàng)建新圖像。
[0032] 圖3示出了結(jié)果陣列54、用于n刺激的先前測量陣列60、用于m刺激的先前測量 陣列62。在第一步驟中，完整掃描創(chuàng)建具有在觸摸傳感器40上或觸摸傳感器40附近的所 有目標(biāo)的圖像的結(jié)果陣列54。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了更新該圖像，進(jìn)行另一完整掃描。然而， 在第一實(shí)施例中，下一步驟是從結(jié)果陣列54減去對應(yīng)于所選索引值i的測量結(jié)果。更具體 的說，從結(jié)果陣列54減去先前測量的向量點(diǎn)積。
[0033] 首先再次轉(zhuǎn)向?qū)電極用作驅(qū)動電極的示例，考慮索引值i為3。從結(jié)果陣列54 減去來自可被表示為來自n陣列或M (3) n并存儲在用于n刺激的先前測量陣列60中的第 三刺激模式的測量，然后，將第三次測量M(3)n從用于n刺激的先前測量陣列去除。
[0034] 下一步驟是用新的刺激模式刺激驅(qū)動電極。因此，存儲在n刺激數(shù)據(jù)陣列50中的 第三刺激模式