配置为以单个传感器感测有源和无源输入的电容触控板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种配置为以单个传感器感测有源和无源输入的电容触控板。一种电容触控板，包括：感测电极，彼此一个接一个地布置；和驱动电极，横跨所述感测电极彼此一个接一个地布置。所述驱动电极和所述感测电极定义坐标系，其中，每一个坐标位置包括电容器，所述电容器借助电极之间的互电容，形成在一个驱动电极与一个感测电极之间的交叉点处。驱动电极被配置为从与所述驱动电极耦合、用于为所述驱动电极供电的驱动器接收第一信号，以感测在每一个坐标位置对电容触控板的无源输入。也可以借助电容触控板传感器的自电容来感测无源输入。驱动电极和感测电极被配置为从有源触控笔接收第二信号，以感测在每一个坐标位置处对电容触控板的有源输入。
【专利说明】配置为以单个传感器感测有源和无源输入的电容触控板
【背景技术】
[0001]触控板是人机接口(HMI)，其允许电子设备的操作者使用诸如手指、触控笔(stylus)等等的器具向设备提供输入。例如，操作者可以使用他或她的手指操纵在电子显示器上的图像，电子显示器例如是附接到移动计算设备、个人计算机(PC)或连接到网络的终端的显示器。在一些情况下，操作者可以同时使用两个或多个手指以提供唯一的命令，例如:放大命令，通过移动两个手指彼此远离来执行；缩小命令，通过朝向彼此移动两个手指来执行；等等。在其他情况下，操作者可以使用触控笔来经由触控板提供命令。
[0002]触摸屏是电子视觉显示器，其包含叠加在显示器上的触控板，用以检测触摸在屏幕的显示区域内的出现和/或位置。触摸屏常用于诸如一体化计算机、平板电脑、卫星导航设备、游戏设备和智能电话之类的设备中。触摸屏使得操作者能够直接与由在触控板下面的显示器显示的信息交互作用，而不是通过由鼠标或触垫控制的指示器间接地交互作用。电容触控板常常与触摸屏设备一起使用。电容触控板通常包括绝缘体，例如玻璃，其涂覆了透明导体，例如氧化铟锡(ΙΤ0)。由于人体也是电导体，对板的表面的触摸导致可通过电容的变化测量的板的电场的畸变。
【发明内容】
[0003]一种电容触控板包括:感测电极，彼此一个接一个地布置；和驱动电极，横跨所述感测电极彼此一个接一个地布置。所述驱动电极和所述感测电极定义坐标系，其中，每一个坐标位置包括电容器，电容器经由电极之间的互电容形成在一个驱动电极与一个感测电极之间的交叉点(junct1n)处。驱动电极被配置为从与所述驱动电极耦合的用于为所述驱动电极供电的驱动器接收第一信号，以感测在每一个坐标位置对电容触控板的无源输入。也可以借助电容触控板传感器的自电容来感测无源输入。驱动电极和感测电极被配置为从有源触控笔接收第二信号，用以感测在每一个坐标位置对电容触控板的有源输入。
[0004]提供这个
【发明内容】
部分的目的是以简化的形式介绍选出的概念，这些概念在以下的【具体实施方式】部分中进一步加以说明。这个
【发明内容】
部分并非旨在确定所要求的主题的关键特征或必要特征，也不是旨在用于帮助确定所要求主题的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]参考附图来介绍【具体实施方式】部分。相同附图标记在说明书和附图中的不同实例中的使用可以指示相似或相同的项目。
[0006]图1是被配置为感测有源和无源输入的触摸感测设备的示意图，其中，触摸感测设备包含具有相关联的多触摸接口控制器的电容触控板和具有相关联的触控笔接口控制器的另一个传感器板。
[0007]图2是根据本公开内容的示例性实施例的电容触控板的示意图，电容触控板被配置为以相同的传感器组来感测有源和无源输入。
[0008]图3是根据本公开内容的示例性实施例的用于电容触控板的电路的局部示意图，例如图2中所示的电容触控板，其中，电路被配置为感测无源输入。
[0009]图4是根据本公开内容的示例性实施例的用于电容触控板(例如图2中所示的电容触控板)的电路的另一局部示意图，其中，电路被配置为感测有源输入。
[0010]图5A是示出根据本公开内容的示例性实施例的由触控板控制器从有源触控笔接收的信号的I与Q解调输出的曲线图。
[0011]图5B示出图5A中所示的I与Q解调输出的组合IQ解调输出的曲线图。
[0012]图6是示出根据本公开内容的示例性实施例的信号频率的变化对由触控板控制器从有源触控笔接收的信号的相关(correlat1n)输出的影响的曲线图。
[0013]图7是示出根据本公开内容的示例性实施例的用于有源触控笔的电路的方框图，所述电路被配置为实现在有源触控笔与诸如图2所示的电容触控板之类的触控板之间的同步。
[0014]图8是示出根据本公开内容的示例性实施例的用于有源触控笔的电路和用于触控板的电路的方框图，用于有源触控笔的电路用于向触控板发送压力和/或按钮按压信息，用于触控板的电路用于接收从有源触控笔发送的信息。
[0015]图9是示出根据本公开内容的示例性实施例的用于使用被配置为借助相同的传感器组来感测有源和无源输入的电容触控板，来感测有源触控笔的位置以及施加在触控笔尖上的压力和/或有源触控笔上的按钮的按压的指示的另一个技术的时序图。
[0016]图10是示出根据本公开内容的示例性实施例的用于使用被配置为借助相同的传感器组感测有源和无源输入的电容触控板，来感测有源触控笔的位置以及施加在触控笔尖上的压力和/或有源触控笔上的按钮的按压的指示的另一个技术的时序图。
[0017]图11是示出根据本公开内容的示例性实施例的用于使用被配置为借助相同的传感器组感测有源和无源输入的电容触控板，来感测有源触控笔的位置以及施加在触控笔尖上的压力和/或有源触控笔上的按钮的按压的指示的另一个技术的时序图。
[0018]图12是示出根据本公开内容的示例性实施例的系统的方框图，所述系统包括被配置为借助相同的传感器组感测有源和无源输入的电容触控板。
[0019]图13是示出根据本公开内容的示例性实施例的用于借助单一触控板传感器感测有源和无源输入的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020]概沭
[0021]纵横交叉式(cross-bar)X和Y ITO图案典型地用于基于互电容的电容触控板中，用以感测来自诸如人手指、无源触控笔等等的器具的输入。参考图1，期望感测来自前述器具和诸如有源触控笔50的另一类器具二者的输入。但当有源触控笔50与包含电容触控板54的触摸感测设备52 —起使用时，典型地包括两个单独的传感器和触摸控制器:用于感测手指或无源触控笔输入的具有相关联的多触摸接口控制器56的电容触摸板54，和用于感测来自有源触控笔50的输入的另一个传感器板58 (及典型的另一个相关联的触控笔接口控制器60)。
[0022]在一个触控板设备中包括两个单独的传感器(可能是单独的触摸控制器)可以显著增大设备的成本和复杂性。因此，提供了用于借助单一触控板传感器感测有源和无源输入的系统和技术。例如，将用于手指或无源触控笔触摸感测的相同传感器组用于感测来自有源触控笔的输入。在本公开内容的实施例中，将单各触摸控制器用于控制传感器。这个结构可以减小所述系统和技术的成本和复杂性(例如相对于具有单独的传感器和触摸控制器的触控板而言)。此外，本文所述的系统和技术可以同时或者至少基本上同时支持手指和有源触控笔感测两者。
[0023]在本公开内容的实施例中，本文所述的系统和技术为触控板输入提供了高信噪(SNR)比。通过为有源触控笔检测使用窄带前端来实现较佳的噪声性能。例如，通过将来自有源触控笔的输入信号与具有相同(或者至少基本上相同)频率和相位的信号相乘来实现窄带频率响应。如所述的，在诸如触摸屏控制器(TSC)的触控板控制器上的IQ解调用于消除与有源触控笔的相移。此外，将窄带解调/相关用于对多个输入的检测，所述多个输入包括但不一定限于:来自人手指、无源触控笔、有源触控笔等等的输入。此外，在一些实施例中，将高频载波用于在诸如有源触控笔之类的器具和触控板之间发送有源触控笔同步信号和/或全功能触控笔操作(例如，按钮按压、压力信号等等)的指示。
[0024]示例性实现方式
[0025]总体上参考图2到12，说明了根据本公开内容的示例性实施例的示例性互电容投射式电容触控(PCT)板100。电容触控板100被配置为同时或者至少基本上同时感测多个输入。电容触控板100可以用于与电子设备接合，所述电子设备包括但不一定限于:大触控板产品、一体化计算机、移动计算设备(例如，手持便携式电脑、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑、上网本电脑、平板电脑等等)、移动电话设备(例如，蜂窝电话和智能电话)、包括与智能电话和平板电脑相关联的功能的设备(例如平板手机)、便携式游戏设备、便携式媒体播放器、多媒体设备、卫星导航设备(例如，全球定位系统(GPS)导航设备)、电子书阅读器设备(eReader)、智能电视(TV)设备、表面计算设备(例如桌上计算机)、个人计算机(PC)设备，电容触控板100也可以用于与使用基于触摸的人机接口的其他设备接合。
[0026]电容触控板100可以包括ITO触控板，ITO触控板包括驱动电极102，例如X轴和/或Y轴纵横交叉式ITO驱动迹线/轨线，它们彼此一个接一个地布置(例如，沿平行轨线、大致平行的轨线等等)。延长驱动电极102 (例如沿纵轴延伸)。例如，每一个驱动电极102都沿在诸如电容触控板100的基板之类的支撑表面上的轴延伸。电容触控板100还包括感测电极104，例如纵横交叉式X轴和/或Y轴ITO传感器迹线/轨线，它们横跨驱动电极102彼此一个接一个地布置(例如，沿平行轨线、大致平行的轨线等等)。延长感测电极104 (例如沿纵轴延伸)。例如，每一个感测电极104都沿在诸如电容触控板100的基板之类的支撑表面上的轴延伸。应注意，ITO触控板仅作为示例提供而并非意图限制本公开内容。在其他实施例中，将一个或多个其他透明材料(例如，氧化锑锡(ΑΤ0))、半透明材料和/或不透明材料(例如铜)用于电容触控板100的驱动电极102和/或感测电极104。
[0027]驱动电极102和感测电极104定义了坐标系，其中，每一个坐标位置(像素)都包括电容器，电容器形成于在一个驱动电极102与一个感测电极104之间的每一个交叉点处。这样，驱动电极102被配置为连接到一个或多个电路和/或电子部件(例如一个或多个驱动器106)，以在每一个电容器处产生局部电场。由器具在形成于驱动电极102和感测电极104处的每一个电容器处产生的局部电场的变化(例如，来自手指或触控笔的无源输入)导致与在对应的坐标位置处的触摸相关联的电容的变化(例如减小)。如图3所示，互电容(Cm)是出现在两个电荷保持物体(例如导体)之间的电容。在这个实例中，互电容是在驱动电极102与包括电容触控板100传感器的感测电极104之间的电容。如上所述,驱动电极102和感测电极104包括迹线，迹线表示驱动线路及对应的感测线路，用以检测由于在触控板表面上执行的触摸事件的互电容的变化。应注意，对本公开内容来说，在一些实现方式中，驱动电极102表示驱动线路，感测电极104表示感测线路，在其他实现方式中，驱动电极102表示感测线路，感测电极104表示驱动线路。
[0028]还应注意，本文所述的电容触控板100不限于互电容感测。例如，也可以借助一个或多个电容触控板100传感器的自电容来感测无源输入(例如来自手指或触控笔)。如所示的，自电容是与相应列(cs。)和相应行(Csk)相关联的电容，表示为了将其电位升高一个单位(例如一伏等等)而向相应列或行提供的电荷量。在本公开内容的实施例中，可以同时(或者至少基本上同时)在不同坐标位置感测多于一个触摸。在一些实施例中，驱动电极102由一个或多个驱动器106并行驱动，例如在将一组不同信号提供给驱动电极102的情况下。在其他实施例中，驱动电极102由一个或多个驱动器106连续驱动，例如其中一次驱动一个驱动电极102或驱动电极102的子集。
[0029]驱动器106可以例如包括一个或多个数控振荡器。在一些实施例中，驱动器106包括在电容触控板组件内(例如作为电容触摸板控制器的部分，被配置用于与触摸屏组件一起使用等等)。在其他实施例中，电容触控板100与一个或多个驱动器106耦合，控制器108用于控制电容触控板100和/或驱动器106。如图12所示，控制器108包括处理器110、通信接口 112和存储器114。控制器110为控制器108提供处理功能，且可以包括任意数量的处理器、微控制器或其他处理系统、和常驻内存或外部存储器，用于存储由控制器108访问或产生的数据或其他信息。
[0030]处理器110可以执行一个或多个软件程序，其实施本文所述的技术。处理器110不受形成它的材料或在其中使用的处理机制的限制，因而可以借助半导体和/或晶体管(例如使用电子集成电路(IC)部件)来实施。通信接口 112可操作地被配置为与触控板的部件进行通信。例如，通信接口 112可以被配置为控制触控板的驱动电极102，从触控板的感测电极104和/或驱动电极102接收输入，等等。通信接口 112还与处理器110可通信地耦合(例如，用于将输入从触控板100的感测电极传送到处理器110)。
[0031]存储器114是实体计算机可读介质的示例，其提供储存功能，用以存储与控制器108的操作相关联的各种数据，例如软件程序和/或代码段，或者其他数据，用以指导处理器110和可能的控制器108的其他部件执行本文所述的步骤。尽管示出了单个存储器114，但可以使用广泛的各种类型的存储器和存储器组合。存储器114可以与处理器110集成在一起，可以包括独立存储器，或者可以是二者的组合。存储器114可以包括但不一定限于:可移动和不可移动存储器部件，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存(例如安全数字(SD)存储卡、迷你SD存储卡和/或微型SD存储卡)、磁存储器、光存储器、通用串行总线(USB)存储设备，等等。在实施例中，控制器108和/或存储器114可以包括可移动集成电路卡(ICC)存储器，例如由用户身份模块(SM)卡、通用用户身份模块(USM)卡、通用集成电路卡(UICC)等等提供的存储器。
[0032]感测电极104与驱动电极102电隔离(例如使用电介质层等等)。例如，在一个基板上提供感测电极104 (例如包括布置在玻璃基板上的感测层)，在一个分离的基板上提供驱动电极102(例如，包括布置在另一个基板上的驱动层)。在这个双层结构中，感测层可以布置在驱动层之上(例如相对于触摸表面)。例如，将感测层定位为比驱动层更为接近触摸表面。但仅是作为示例提供这个结构，而并非意图限制本公开内容。因而可以提供其他结构，其中，将驱动层定位为比感测层更为接近触摸表面，和/或其中，感测层和驱动层包括相同的层。例如，在1.5层实施例中(例如其中，驱动层与感测层包括在相同层上，但彼此物理隔开)，一个或多个跳线用于将驱动电极102的部分连接在一起。类似地，跳线可以用于将感测电极104的部分连接在一起。在其他实施例中，驱动层和感测层包括相同的层(例如在单层传感器结构中)。
[0033]一个或多个电容触控板100可以包括在触摸屏组件内。触摸屏组件包括显示器屏幕，例如液晶显示器(LCD)屏幕，其中，感测层和驱动层夹置在LCD屏幕与接合层之间，防护盖(例如玻璃盖116)附接于其上。防护玻璃116可以包括防护涂层、抗反射涂层，等等。防护玻璃116包括触摸表面，操作者可以在其上使用一个或多个手指、触控笔等等向触摸屏组件输入命令。命令可以用于操纵例如由LCD屏幕显示的图形。此外，命令可以用作向连接到电容触控板100的电子设备的输入，所述电子设备例如为多媒体设备或另一个电子设备(例如，如前所述的)。
[0034]现在参考图3，通过一个或多个驱动电极102发送并通过一个或多个感测电极104感测信号(例如正弦信号118)。在一些实施例中，使用在IC芯片上相同的时钟提供驱动电极102和感测电极104的完整操作。在实施例中，向驱动电极102提供信号与从感测电极104感测信号同步。以此方式，获知并补偿了通过电容触控板100的延迟。例如使用借助正弦信号118的乘法来实现同相解调/相关。可以使用一个或多个驱动器106将正弦信号118提供给驱动电极102。但仅是作为示例提供了正弦信号118，而并非意图限制本公开内容。在其他实施例中，将不同的信号提供给一个或多个驱动电极104。应注意，可以使用图3中未示出的额外电路进一步处理通过一个或多个感测电极104感测的信号。例如，来自感测电极104的信号可以被混合、提供给多路复用器、滤波(例如使用窄带滤波器)，等等。
[0035]现在参考图4，从有源触控笔122发送并使用一个或多个驱动电极102或感测电极104感测信号(例如正弦信号120)。在这个结构中，可以依据有源触控笔122的位置改变通过电容触控板100的延迟。在触控笔122上的信号起始点可以与在用于相关的控制器108中的信号起始点不同。这可以导致在触控笔122中的信号与在用于相关的控制器108中的信号之间的相位差。在接收的信号具有小振幅时，为了同步而检测过零条件(例如，其中用于表示从有源触控笔122接收的信号的函数的符号改变)是困难的。此外，比较器延迟可以导致接收信号中相对于发送信号的对应的相移。另外，控制器108和有源触控笔122可以具有不同的时钟，导致控制器108和有源触控笔122的不同信号频率。
[0036]为了消除对从有源触控笔122发送的信号与由控制器108用于相关的信号之间的相位同步的需要，使用了 IQ解调。由借助正弦信号124和余弦信号126的相乘同时或者至少基本上同时实现I和Q解调/相关，以避免信号的延迟改变。为了确定用于到电容触控板100的输入的一个或多个坐标位置(例如X-Y坐标)，在发送信道和接收信道两者上(例如在驱动电极102和感测电极104两者上)都执行解调/相关。可以同时或顺序执行在发送信道和接收信道上的解调。可以使用图4中未示出的额外电路进一步处理通过一个或多个驱动电极102和/或感测电极104感测的信号。例如，来自驱动电极102和/或感测电极104的信号可以被混合、提供给多路复用器、使用窄带滤波器滤波，等等。在一些实施例中，多路复用两个或更多个相关器以减小电路面积、成本，等等。
[0037]对于具有M个驱动电极102和N个感测电极104的电容触控板100，在由T表示相关时间的情况下，触控笔检测相关所需的时间是:
[0038]T* (2* (M+N))
[0039]应注意，在手指检测过程中，可以将有源触控笔122感测为小指。这个效果可以增强电容触控板100确定有源触控笔122的位置的能力(例如，通过将来自手指检测的输入与来自有源触控笔检测的输入相组合)。还应注意，仅是作为示例提供了正弦信号120、正弦信号124和余弦信号126，而并非意图限制本公开内容。在其他实施例中，例如将不同相位提供给相关数模(DAC)转换器。此外，本文公开的技术不限于带外操作，在一些实施例中，使用了有源触控笔122相对于控制器108的带内操作。例如，将码分多址(CDMA)技术用于提供有源触控笔122相对于触控板控制器100的带内操作。
[0040]参考图5A到6，示出了在输入的三十二千赫(32kHz)方波信号上的IQ解调的相关输出。参考图5A，I和Q解调输出以在有源触控笔122的时钟与控制器108的时钟之间约百分之三(3%)的频率差显示了延迟对从有源触控笔122发送的信号的影响。图5B示出了图5A中所示的I和Q解调输出的组合IQ解调输出。应注意，尽管在图5A和5B中示出了百分之三(3%)的精度，但仅是作为示例而提供这个精度，而并非意图限制本公开内容。在其他实施例中，使用了不同的精度，包括但不一定限于:百分之四(4%)的精度、百分之五(5%)的精度、百分之六(6%)的精度，等等。图6表示信号频率的变化对相关输出的影响。如所示的，当从有源触控笔122发送的信号与由控制器108产生的解调/相关信号在彼此的约百分之三(3%)的精度内时，将从有源触控笔122接收的信号的SNR比中的减小限制为约三分贝(3dB)。
[0041]在一些实施例中，使用产生稳定参考频率的一个或多个设备实现在有源触控笔122的时钟与控制器108的时钟之间的期望精度，所述设备包括但不一定限于:晶体振荡器、微机电系统(MEMS)振荡器，等等。例如，一个或多个有源触控笔122或控制器108可以使用晶体振荡器实现时钟。在一些实施例中，有源触控笔122包括高压驱动器，其向电容触控板100连续输出正弦信号120。在这个模式中，无需在触控笔122与控制器108之间的触控笔检测解调/相关时序同步(timing synchronizat1n)。在一些实施例中，控制器108避开用于手指检测的正弦信号120的频率(例如以便减小有源触控笔122的检测与无源输入的检测的干扰)。例如，正弦信号118的频率与正弦信号120的频率不同。
[0042]现在参考图7，在一些实施例中，控制器108被配置为通过电容触控板100的一个或多个发送信道或接收信道(例如通过驱动电极102和感测电极104)发送信号130。通过发送信道和/或接收信道发送的信号130具有不同于正弦信号118的一个或多个特性。例如，信号130包括以高于用于手指检测的正弦信号118的频率发送的高速脉冲猝发(burst)。有源触控笔122被配置为锁定在由电容触控板100发送的信号130的时钟频率上。在图7所示的结构中，有源触控笔122包括与低噪声放大器(LNA) 702耦合的驱动器700、带通(BP)滤波器704、锁相环(PLL)706及分配器和控制模块708。BP滤波器704被配置为拒绝除了由电容触控板100发送的信号130的频率(或多个频率)以外的频率(例如以便避免有源触控笔122的意外启动)。PLL706被配置为锁定在输入信号130上。
[0043]在将PLL706锁定在输入信号130上后(例如在延迟后)，驱动器700向电容触控板100提供信号(例如，诸如正弦信号120之类的高压信号)。可以以所获取的时钟频率的预定分频(例如，以低于信号130的频率的频率)发送正弦信号120。在本公开内容的实施例中，电荷泵允许在较高电压下的正弦信号120的注入。但仅是作为示例而提供了正弦信号120，而并非意图限制本公开内容。在其他实施例中，由有源触控笔122发送到电容触控板100的信号是方波。在本公开内容的实施例中，驱动器700发送比相关时间更长的正弦信号120 (例如为了确保由控制器108上的时序来管理相关)。此外，可以配置相关时序以使得在有源触控笔122的时钟与控制器108的时钟之间的精度约为百分之三(4%)、百分之四(4%)、百分之五(5%)、百分之六(6%)，等等(例如，如前所述的)。
[0044]在一些实施例中，使用来自电容触控板100的无线能量传输来为有源触控笔122供电。例如，使用直接感应、谐振磁感应等等为有源触控笔122供电。在其他实施例中，使用包括在有源触控笔122内的一个或多个可充电电池为有源触控笔122供电。但仅是作为示例而提供这些电源，而并非意图限制本公开内容。在其他实施例中，使用另一类电力为有源触控笔122供电，例如被配置为从电容触控板100向有源触控笔122发送电力的有线连接。
[0045]现在参考图8，在一些实施例中，有源触控笔122包括压力换能器800，压力换能器800被配置为检测(例如由操作者)施加在有源触控笔122的笔尖上的压力。在控制器108与有源触控笔122之间提供同步，以便接收压力信息(例如压感测量)。例如，在一些实施例中，在参考图7所述的PLL锁相过程中实现在控制器108与有源触控笔122之间的同步。在其他实施例中(例如当使用振荡器和/或产生稳定参考频率的另一个设备时)，使用类似于参考图7所述的PLL锁相模式的另外模式实现同步。例如，控制器108通过电容触控板100的一个或多个发送信道或接收信道(例如通过驱动电极102和感测电极104)发送信号。在一些实施例中，有源触控笔122被配置为使用PLL锁定在信号的时钟频率上。在其他实施例中，有源触控笔122在所述信号频率实施相关(例如当时钟频率在彼此的期望精度内时)。在一些实施例中，将来自有源触控笔122的正弦信号120的频率用于相关。在这个结构中，相关检测来自有源触控笔122的输入信号以便同步。
[0046]有源触控笔122上的模数转换器(ADC)将来自压力换能器800的模拟信号转换为数字信号，例如将数字信号经由驱动器700发送到电容触控板100。以此方式，将压力信息传达给控制器108。在一些实施例中，表不压力信息的信号具有不同于正弦信号118、正弦信号120和/或信号130的一个或多个特性。例如，在PLL706的频率下发送信号(例如参考图7所述的)。在本公开内容的实施例中，发送压力信息的信号的一个或多个特性表示压力信息。例如，在与施加在有源触控笔122的笔尖上的压力成比例的时间长度内发送表示信号。这个实现方式可以提供对噪声更大的抗扰度。
[0047]电容触摸屏100的控制器108包括与低通(BP)滤波器804耦合的低噪声放大器(LNA) 802和一个或多个比较器806。在图8所示的电路中多路复用接收信道。在一些实施例中，只将具有在有源触控笔检测过程中检测到的最高信号的接收信道(例如接近于有源触控笔122的感测电极104)用于接收压力信息。BP滤波器804用于提供窄带响应(例如拒绝了除了由有源触控笔122发送到电容触控板100的压力感应信号的频率(或多个频率)以外的频率)。在一些实施例中，将一个或多个计数器用于计数在期望频率接收的脉冲。例如，计数器检测上和/或下阈值交错，而不是仅使用升降比较器。在本公开内容的实施例中，这个结构提供了额外的噪声抗扰度。
[0048]应注意，仅是作为示例而提供了压力信息的发送，而并非意图限制本公开内容。在一些实施例中，有源触控笔122被配置为除了所述的压力信息以外还(或者代之以)发送额外的信息。例如，将诸如按钮按压的表示到有源触控笔122的一个或多个输入的信息从驱动器700发送到电容触控板100。在本公开内容的实施例中，信号的一个或多个特性表示按钮按压输入。例如，在表示有源触控笔122上的特定按钮的按压的时间长度内发送信号。如前所述，可以将具有在有源触控笔检测过程中检测到的最高信号的接收信道(例如接近于有源触控笔122的感测电极104)用于接收按钮按压信息。在本公开内容的实施例中，在至少覆盖解调时间的时间长度中发送来自有源触控笔122的信号。
[0049]现在参考图9到12，有源触控笔122可以被配置为当按压有源触控笔122上的按钮、施加在有源触控笔122的笔尖上的压力改变等等时改变其输出频率。例如，为对应于用于有源触控笔122的按钮按压和/或压力水平的每一个信号分配除了用于触控笔检测的默认频率(或频率组)以外的唯一频率(或频率组)。电容触控板100的控制器108使用轮询方案周期性地感测与触控笔检测、按钮输入(例如按钮按压或按钮释放)和/或诸如压力信息等的另一类输入相关联的一个或多个频率。例如，在感测来自有源触控笔122的输入的同时，对应于特定频率或频率组的轮询巾贞(polling frame)用于适当地改变解调载波频率。
[0050]取决于特定按钮相对于特定应用的功能，控制器108可以转换到按钮感测模式、报告按压了按钮，等等。随后，控制器108可以使用相同的轮询技术(例如，对与触控笔检测相关联的默认频率的轮询)回复到笔/触控笔感测模式。此外，在一些实施例中，在将压力信息发送到电容触控板100后，通过增加用于按钮检测的另一个脉冲猝发来提供按钮支持。还应注意，本文所述的系统和技术不限于与单一触控笔一起使用。因而，根据本公开内容可以使用多个有源触控笔122。
[0051]在一些实施例中，有源触控笔122是只输出的设备。例如，有源触控笔122向电容触控板100发送一个或多个信号，控制器108使自身与有源触控笔122同步。在一些实施例中，使用来自压力换能器的数字输出位(例如来自参考图8所述的压力换能器800的八位输出)来调制载波的频率和/或振幅，以用于更高的传输率和/或更少数量的频率(例如，相对于将压力水平用于调制载波频率的技术而言)。如图10所示，使用来自压力换能器的数字输出位来调制载波信号的频率。如图11所示，使用来自压力换能器的数字输出位来调制载波信号的频率和振幅。当电容测量精度是在这些轮询帧中感兴趣的参数时，所述帧就在时间上相对于有源触控笔位置感测帧(例如，如前所述的)更短，有源触控笔位置感测帧又可以比基于互电容的手指位置感测帧(例如，如前所述的)更短。以此方式，对于使用这个技术的手指和有源触控笔检测而言，不会显著影响用于电容触控板100的总帧速率。
[0052]如所示的，从有源触控笔122发送到电容触控板100的信号的位宽度足够大，以便为每一个位获取多个样本。以此方式，在获取样本的同时可以改变所发送的位，在发送信道与接收信道之间可以存在非零频率差，和/或足够的样本产生用于振幅调制的检测阈值。
[0053]在本公开内容的实施例中，有源触控笔122周期性地从压力换能器800发送输出位(例如以顺序方式)。在发送之前可以有指示符，控制器108在轮询以确定有源触控笔122何时发送的同时可以感测指示符。以此方式，当控制器108感测到指示符时，控制器108开始采样位。随后直到指示符结束，控制器108将感测到零(O)解调器输出。以此方式，控制器108可以在特定(例如准确的)时间长度中轮询位，而无需来自有源触控笔122的另一个指示符来结束接收循环。此外，因为位调制载波的频率，控制器在每一个位周期中多次感测两个频率(例如，表示零和一)以获取位样本。随后，在有足够数量的样本的情况下，可以丢弃每一位的第一和最后的样本(例如，以便避免可能的在获取中间的位转换，以及起因于在发送和接收频率之间的非零差的时序偏差)。
[0054]在另一个技术中，有源触控笔122的输出具有由位调制的单一频率的振幅。以此方式，控制器108不必为每一个位样本轮询两个不同频率。在获取了足够数量的样本后，样本的平均值可以用于为检测所发送的位的比较器确定最佳阈值。
[0055]示例件讨稈
[0056]现在参考图13，说明用于以单一触控板传感器感测有源和无源输入的示例性技术。
[0057]图13以示例性实现方式示出了过程1300，用于感测提供给诸如图2到12所示的和以上所述的电容触控板100的电容触控板的输入。在所示的过程1300中，以来自被配置为给驱动电极供电的驱动器的第一信号驱动电容触控板的驱动电极(块1310)。例如，参考图2到12，以来自驱动器106的正弦信号118驱动电容触控板100的驱动电极102。
[0058]在包括形成于在驱动电极与感测电极之间的交叉点处的电容器的坐标位置处感测对电容触控板的无源输入(块1320)。例如，继续参考图2到12，在包括电容器Cm的坐标位置处感测对电容触控板100的手指触摸输入，电容器Cm形成于在驱动电极102与感测电极104之间的交叉点处(例如，如图3所示的)。
[0059]在坐标位置处使用驱动电极和感测电极来感测包括来自有源触控笔的第二信号的对电容触控板的有源输入(块1330)。例如，继续参考图2到12，在包括电容器Cx的坐标位置处使用驱动电极102和/或感测电极104来感测包括来自有源触控笔122的正弦信号120的对电容触控板100的有源输入(例如，如图4所示的)。
[0060]Mit
[0061]尽管以特定用于结构特征和/或过程操作的语言说明了主题，但会理解，在所附权利要求书中限定的主题不一定局限于上述的特定特征或操作。相反，作为实施权利要求的示例性形式而公开了上述的特定特征和操作。
【权利要求】
1.一种系统，包括: 有源触控笔；以及 电容触控板，所述电容触控板包括: 多个感测电极，所述多个感测电极彼此一个接一个地布置，以及 多个驱动电极，所述多个驱动电极横跨所述多个感测电极而彼此一个接一个地布置，所述多个驱动电极和所述多个感测电极定义坐标系，其中，每一个坐标位置都包括电容器，所述电容器形成在所述多个驱动电极之一与所述多个感测电极之一之间的交叉点处，所述多个驱动电极被配置为从与所述多个驱动电极耦合、用于为所述多个驱动电极供电的驱动器接收第一信号，以感测在每一个坐标位置处对所述电容触控板的无源输入，并且所述多个驱动电极和所述多个感测电极被配置为从所述有源触控笔接收第二信号，以感测在每一个坐标位置处对所述电容触控板的有源输入。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括控制器，所述控制器与所述多个驱动电极耦合，所述控制器被配置为控制所述多个驱动电极，以便感测所述无源输入和所述有源输入两者。
3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括I和Q相关器，所述I和Q相关器被配置为执行IQ解调，以消除在从所述有源触控笔发送的所述第二信号与由所述控制器产生的解调/相关信号之间的相位同步或频率同步的至少其中之一。
4.根据权利要求1所述的系统,其中，至少实质上同时执行:感测对所述电容触控板的无源输入，以及感测对所述电容触控板的有源输入。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述有源触控笔和所述电容触控板中的每一个都包括被配置为产生稳定参考频率的设备。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一信号的特征频率至少实质上不同于所述第二信号的特征频率。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，借助所述第二信号发送额外信息，所述额外信息包括压力水平或按钮按压的至少其中之一的指示。
8.一种电容触控板，所述电容触控板包括: 多个感测电极，所述多个感测电极彼此一个接一个地布置；以及 多个驱动电极，所述多个驱动电极横跨所述多个感测电极而彼此一个接一个地布置，所述多个驱动电极和所述多个感测电极定义坐标系，其中，每一个坐标位置都包括电容器，所述电容器形成在所述多个驱动电极之一与所述多个感测电极之一之间的交叉点处，所述多个驱动电极被配置为从与所述多个驱动电极耦合、用于为所述多个驱动电极供电的驱动器接收第一信号，以感测在每一个坐标位置处对所述电容触控板的无源输入，并且所述多个驱动电极和所述多个感测电极被配置为从有源触控笔接收第二信号，以感测在每一个坐标位置处对所述电容触控板的有源输入。
9.根据权利要求8所述的电容触控板，进一步包括控制器，所述控制器与所述多个驱动电极耦合，所述控制器被配置为控制所述多个驱动电极，以便感测所述无源输入和所述有源输入两者。
10.根据权利要求9所述的电容触控板，进一步包括I和Q相关器，所述I和Q相关器被配置为执行IQ解调，以消除在从所述有源触控笔发送的所述第二信号与由所述控制器产生的解调/相关信号之间的相位同步或频率同步的至少其中之一。
11.根据权利要求8所述的电容触控板，其中，至少实质上同时执行:感测对所述电容触控板的无源输入，以及感测对所述电容触控板的有源输入。
12.根据权利要求8所述的电容触控板，其中，所述有源触控笔和所述电容触控板中的每一个都包括被配置为产生稳定参考频率的设备。
13.根据权利要求8所述的电容触控板，其中，所述第一信号的特征频率至少实质上不同于所述第二信号的特征频率。
14.根据权利要求8所述的电容触控板，其中，借助所述第二信号发送额外信息，所述额外信息包括压力水平或按钮按压的至少其中之一的指示。
15.—种方法,包括: 以来自驱动器的第一信号来驱动电容触控板的多个驱动电极，其中所述驱动器与所述多个驱动电极耦合且用于为所述多个驱动电极供电； 感测在包括电容器的坐标位置处对所述电容触控板的无源输入，所述电容器形成在所述多个驱动电极之一与多个感测电极之一之间的交叉点处，所述多个感测电极横跨所述多个驱动电极而彼此一个接一个地布置；以及 在所述坐标位置处使用所述多个驱动电极和所述多个感测电极来感测对所述电容触控板的有源输入，所述有源输入包括来自有源触控笔的第二信号。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，控制器与所述多个驱动电极耦合，并控制所述多个驱动电极，以便感测所述无源输入和所述有源输入两者。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，将IQ解调用于消除在从所述有源触控笔发送的所述第二信号与由所述控制器产生的解调/相关信号之间的相位同步或频率同步的至少其中之一。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，至少实质上同时执行如下步骤:感测对所述电容触控板的无源输入，以及感测对所述电容触控板的有源输入。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述有源触控笔和所述电容触控板中的每一个都包括被配置为产生稳定参考频率的设备。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，借助所述第二信号发送额外信息，所述额外信息包括压力水平或按钮按压的至少其中之一的指示。
【文档编号】G06F3/044GK104182105SQ201410216224
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2013年5月22日
【发明者】A·R·乔哈拉帕尔卡, R·蒂鲁武鲁 申请人:马克西姆综合产品公司