基于触摸性能调整触摸感测激励电压电平的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请一般涉及触摸传感器面板和触控笔感测，并且尤其涉及电容式触摸传感器面板和/或触控笔中激励信号振幅的调整，以减少功耗同时保持令人满意的触摸性能。
【背景技术】
[0002]许多类型的输入设备目前可用于在计算系统中执行操作，例如按钮或键、鼠标、追踪球、触摸传感器面板、控制杆、触摸屏等。触摸屏尤其正在变得日益流行，因为它们容易且多样的操作以及它们下滑的价格。触摸屏可以包括触摸传感器面板，其可以是具有触敏表面的透明面板。触摸传感器面板可以位于显示屏的前面，使得触敏表面覆盖显示屏的可视区域。仅举几个示例，通过经由手指或触控笔简单地触摸显示屏，触摸屏可以允许用户做出选择、移动光标、或者执行绘画操作。通常，触摸屏可以识别触摸以及触摸在显示屏上的位置，并且计算系统可以解释该触摸并基于触摸事件执行动作。
[0003]—个或多个激励信号可以应用到互电容式触摸传感器面板的驱动线路上，并且这些信号可以电容耦合到感测线路上。作为选择，激励信号可以应用到自电容式触摸传感器面板的感测电极。在任一情况下，出现在感测线路或感测电极上的感测信号的振幅可以受到物体触摸或靠近触摸传感器面板的影响。为了正确地检测物体的存在和位置，感测信号的振幅应当足够大，使得即使噪声存在，仍可以精确地检测并定位因物体而引起的感测信号的变化。换句话说，对于可接受的触摸性能，信噪比(SNR)应当维持在一定水平。为了实现这一点，传统的触摸感测系统以固定的激励信号电压操作，不依赖于电源要求并且也不管SNR容限。该固定的激励电压经常选择为即使在最坏的噪声情况下仍然保证正确的操作。但是，因为对最坏情况操作，在大多数不存在最坏情况噪声的环境下，可能存在过度的SNR和不必要的功耗。
【发明内容】
[0004]公开内容的示例针对电容式触摸传感器面板和/或触控笔中激励信号振幅的调整，以减少功耗同时保持令人满意的触摸性能，尤其在噪声水平并不显著且存在过度SNR容限的情况下。为了实现这一点，公开内容的示例计算一个或多个度量以用作触摸性能的预测变量(predictor)，并且处理这些度量以确定维持可接受触摸性能所需的最小激励电压。
【附图说明】
[0005]图1A-1D例示说明公开内容的一些示例可以在其中实现的终端用户设备。
[0006]图2例示说明根据公开内容的一些示例能够实现激励电压减小的示例性计算系统。
[0007]图3A例示说明根据公开内容的一些示例的示例性互电容式触摸传感器面板。
[0008]图3B例示说明根据公开内容的一些示例处于稳态(无触摸)条件下的示例性像素的侧视图。
[0009]图3C例示说明根据公开内容的一些示例处于动态(触摸)条件下的示例性像素的侧视图。
[0010]图4例示说明根据公开内容的一些示例与自电容式触摸像素电极以及感测电路相对应的示例性触摸传感器电路。
[0011]图5A例示说明根据公开内容的一些示例的示例性感测通道。
[0012]图5B例示说明根据公开内容的一些示例的示例性触摸传感器面板部分、在该面板部分中检测到的触摸面(touch patch)、以及该触摸面的计算质心。
[0013]图6例示说明根据公开内容的一些示例的用于确定触摸系统经历的噪声水平以及确定最小可接受激励电压的示例性算法。
[0014]图7例示说明根据公开内容的一些示例的用于确定触摸系统经历的噪声水平和预估SNR以及确定最小可接受激励电压的示例性算法。
[0015]图8例示说明根据公开内容的一些示例的用于确定触摸系统经历的噪声水平和实际SNR以及确定最小可接受激励电压的示例性算法。
[0016]图9A例示说明根据公开内容的一些示例的用于模拟触摸质心抖动的示例性算法。
[0017]图9B例示说明根据公开内容的一些示例的示例性理想触摸轮廓。
[0018]图10A例示说明根据公开内容的一些示例的示例性通用闭环最小可接受激励电压确定系统。
[0019]图10B例示说明根据公开内容的一些示例的示例性简化闭环最小可接受激励电压确定系统。
[0020]图10C例示说明根据公开内容的一些示例的示例性简化开环最小可接受激励电压确定系统。
【具体实施方式】
[0021]在下面的示例描述中，参考形成本文一部分并且其中经由可以实践的例示说明具体示例来示出的附图。应当理解，可以使用其他示例并且可以进行结构变化而不背离公开示例的范围。
[0022]公开内容的示例针对电容式触摸传感器面板和/或触控笔中激励信号振幅的调整，以减少功耗同时保持令人满意的触摸性能，尤其在噪声水平并不显著且存在过度SNR容限的情况下。为了实现这一点，公开内容的示例计算一个或多个度量以用作触摸性能的预测变量，并且处理这些度量以确定维持可接受触摸性能所需的最小激励电压。
[0023]图1A-1D例示说明公开内容的一些示例可以在其中实现的终端用户设备。图1A例示说明根据公开内容的一些示例可以包括激励电压减小的触摸面板的示例性移动智能电话100。图1B例示说明根据公开内容的一些示例可以包括激励电压减小的触摸面板的示例性平板计算设备102。图1C例示说明根据公开内容的一些示例可以包括激励电压减小的触摸面板的示例性笔记本电脑计算设备104。图1D例示说明根据公开内容的一些示例可以包括激励电压减小的触摸面板的示例性可穿戴设备106。
[0024]图2例示说明根据公开内容的一些示例能够实现激励电压减小的示例性计算系统200。计算系统200可以包括在任何电子设备中，例如图1A-1D中例示说明的一个或多个示例性设备。触摸控制器206可以是单个专用集成电路(ASIC)，其可以包括一个或多个处理器子系统，例如处理器子系统202，其可以包括例如一个或多个主处理器，例如ARM968处理器或者具有类似功能和能力的其他处理器。但是，在其他示例中，一些处理器功能可以改为由专用逻辑来实现，例如状态机或多处理器。处理器子系统202也可以包括例如外围设备例如随机存取存储器(RAM) 212或其他类型的存储器或存储设备、监视定时器(未示出)等。处理器子系统可以访问并实施用于执行这里所述功能的一个或多个软件和/或固件模块204。应当理解，虽然计算系统200例示说明根据公开内容的一些示例的互电容式触摸感测系统，但在其他示例中，也可以使用自电容式触摸感测系统。
[0025]触摸控制器206也可以包括例如接收部分207，用于接收来自触摸传感器面板224的感测线路的信号(例如触摸感测信号203)以及来自其他传感器(例如传感器211)的其他信号等。触摸控制器206也可以包括例如解调部分209、面板扫描逻辑210、以及包括例如发送部分214的驱动系统。接收部分207和发送部分214在这里可以称作收发器部分。面板扫描逻辑210可以访问RAM 212，从感测通道自主地读取数据，并且为这些通道提供控制。另外，面板扫描逻辑210可以控制发送部分214从而以各种频率、相位和振幅产生激励信号216，其可以在互电容示例中选择性地应用到触摸传感器面板224的驱动线路。但是，应当理解，在自电容示例中，所有线路(例如行和列线路)或各个电极可以配置为感测电极，并且激励信号可以使用接收部分207中的感测放大器应用到所有感测电极。
[0026]电荷栗215可以用来为发送部分产生供给电压。激励信号216(Vstim)可以通过级联晶体管具有高于ASIC处理可以忍受的最大电压的振幅。因此，使用电荷栗215，激励电压可以高于(例如6V)单个晶体管可以操作的电压电平(例如3.6V)。虽然图2显示电荷栗215与发送部分214分开，但电荷栗可以是发送部分的一部分。在公开内容的一些不例中，电荷栗215可以控制供给电压以改变激励信号振幅。在一些示例中(图2中未示出)，激励信号216可以不由触摸控制器206产生，而是由活动触控笔产生。在这些示例中，来自活动触控笔的激励信号可以耦合到触摸传感器面板224的行和/或列上。
[0027]触摸传感器面板224可以包括电容感测介质，该电容感测介质在互电容示例中具有多个驱动线路和多个感测线路，或者在自电容示例中具有感测电极。驱动和感测线路或电极可以由透明导电介质例如氧化铟锡(ΙΤ0)或氧化锑锡(ΑΤ0)形成，虽然也可以使用其他透明和不透明材料例如铜。在一些示例中，驱动和感测线路或感测电极可以彼此垂直，虽然在其他示例中其他非笛卡尔方向是可能的。例如，在极坐标互电容式触摸感测系统中，感测线路可以是同心圆并且驱动线路可以是径向延伸的线路(反之亦然)。应当理解，因此，这里使用的术语“驱动线路”和“感测线路”意图不仅包含正交网格，而且包含交叉迹线或者具有第一和第二维度的其他几何构型(例如极坐标排列的同心和径向线)。驱动和感测线路或感测电极也可以在例如基本上透明基片的单侧上形成。
[0028]在互电容示例中，在迹线的“交叉点”，在那里驱动和感测线路可以彼此相邻并且在上面和下面(横过)通过(但彼此不直接电接触)或者彼此相邻排列，该驱动和感测线路可以本质上形成两个电极(虽然多于两个迹线同样可以交叉)。驱动和感测线路的每个交叉点或