在触摸应用中消除共模噪音的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求在2013年3月11日提交的美国临时申请No. 61/776,086的优先权，在此 通过引用将其内容并入本文。
技术领域
[0003] 本公开设及触摸传感器装置领域，并且特别地，设及在触摸应用中消除共模噪音。
【背景技术】
[0004] 计算装置，诸如笔记本电脑、个人数据助理(PDA)、移动通信装置、便携式娱乐装置 (诸如手持视频游戏装置、多媒体播放器等)和机顶盒(诸如数字有线电视机顶盒，数字视频 光盘(DVD)播放器等），具有用户界面装置，也称为人机界面装置化ID)，运便于用户与计算 装置之间的互动。越来越常见的一种用户界面装置是通过电容传感方式的触摸传感器装 置。触摸传感器通常是W触摸传感器垫、触摸传感器滑块或触摸传感器按钮的形式，并包括 由一个或更多个电容传感元件的阵列。由电容传感器检测的电容根据导电体到触摸传感器 的接近度而改变。导电体可W是例如触笔或用户的手指。
[0005] -种电容传感装置包括被行列布置并形成交叉阵列的多个触摸传感电极。在电极 在X轴和Y轴的各交叉处（即近似正交的电极彼此跨过但不彼此连接的位置），在电极之间形 成互电容，因而形成电容传感元件的矩阵。通过处理系统测量该互电容并能检测电容的改 变(例如，由于导电体的接近或移动）。在触摸传感装置中，能通过各种方法测量在触摸传感 阵列的X轴和Y轴中各传感元件的电容的改变。不管何种方法，通常通过处理装置测量并处 理表示电容传感元件的电容的电信号，该处理装置反过来产生表示一个或更多个导电体相 对于触摸传感器板在X轴和Y轴的位置的电信号或光信号。触摸传感器条、滑块或按钮可W W相同的或不同的电容传感原理运行。
【附图说明】
[0006] 在附图中，通过示例方式而非限制方式对本公开进行图示。
[0007] 图1是图示根据实施例的电容传感系统的方框图。
[000引图2是图示根据实施例的电容传感系统的方框图。
[0009] 图3A是图示根据实施例的共模充电器噪音的影响和在触摸传感器装置的传感器 元件上测量的电容值的图表。
[0010] 图3B是图示根据实施例的共模显示器噪音的影响和在触摸传感器装置的传感器 元件上测量的电容值的图表。
[0011] 图4是图示根据实施例的用于在触摸应用中消除共模噪音的两部分扫描过程的简 图。
[0012] 图5是图示根据实施例的用于扫描电容传感阵列的重叠时隙的图表。
[0013] 图6是图示根据实施例的用于扫描电容传感阵列的重叠时隙的图表。
[0014] 图7是图示根据实施例的具有用于检测导电体的存在的处理装置的电子系统的方 框图。
【具体实施方式】
[0015] 为了更好理解本发明的若干实施例，W下描述阐述了许多特定细节，诸如特定系 统、部件、方法等的示例。然而，对本领域的技术人员将显而易见的是，本发明的至少一些实 施例可W在没有运些特定细节的情况下实施。在其它情况下，为了避免不必要地模糊本发 明，众所周知的部件或方法不被详细描述，或展现在简单的方框图格式中。因而，所阐述的 特定细节仅仅是示例性的。具体的实施方式可W不同于运些示例性细节并仍然认为在本发 明的范围之内。
[0016] 描述了用于在触摸应用中消除共模噪音的方法和设备的实施例。诸如触摸屏显示 器、触摸传感器垫、触摸传感器滑块或触摸传感器按钮的触摸传感器装置能被用于检测在 触摸传感器装置上或靠近触摸传感器的导电体的存在。触摸传感器装置可W包括一个或更 多个电容传感元件(例如，电极）的阵列。通过电容传感器检测到的电容根据导电体至触摸 传感器的接近度而改变。在一个实施例中，触摸传感器装置包括被行列布置并形成交叉阵 列的多个触摸传感电极。在电极在X轴和Y轴的各交叉处（即近似正交的电极彼此跨过但不 彼此连接的位置），在电极之间形成互电容，因而形成电容传感元件矩阵。通过处理系统测 量该互电容并能检测电容的改变(例如，由于导电体的接近或移动）。
[0017] 在一个实施例中，触摸传感器装置设置有电子计算装置，诸如移动电话、膝上型电 脑、平板电脑或其它装置。结果，在装置中的其它部件可造成能影响接触传感器装置的性能 的噪音。该噪音的两个示例是充电器噪音诸如来自用于给在电子装置中的电池充电的充电 器和显示器噪音诸如来自位于在电子装置中的触摸传感器装置附近的显示器。在触摸的存 在期间，通过电池充电器，充电器噪音被物理禪合在传感器中。充电器噪音是相乘型噪音： 其与在各电极检测到的电容成比例地影响触摸传感器的电极。因而，在较靠近手指触摸位 置的电极上，充电器噪音可能较大，并且距离手指触摸位置较远，充电器噪音可能较小。通 过显示器(例如，液晶显示器化CD))，显示器噪音被直接禪合在传感器的整个表面上。显示 器噪音是附加型噪音:其相等地影响触摸传感器装置的所有电极。在一些实施例中，充电器 噪音和显示器噪音可称为共模噪音。在其它实施例中，可能有影响触摸传感器装置的其它 噪音源。
[0018] 由于充电器和显示器使用的电力随时间变化，所W运些部件产生的噪音也随时间 变化。因而，如果在一段时间内连续扫描触摸传感器装置的电极，则对于每一次扫描，噪音 都可能改变，由此影响电容测量。运可能导致触摸体的位置确定的不准确。为了抵消共模噪 音的影响，在一个实施例中，处理装置包括至少同触摸传感器装置的沿各轴存在的电极一 样多的接收通道。因而，在第一时隙中，处理装置可W沿着装置的第一轴(例如，竖直列）扫 描电极，并且所产生的信号可W被用于确定触摸位置的第一坐标(例如，X轴坐标）。在第二 时隙中，处理装置可W沿着装置的第二轴(例如，水平行)扫描电极，并且所产生的信号可W 被用于确定触摸位置的第二坐标(例如，Y轴坐标）。较之第一时隙，第二时隙可W是不同的 一段时间，然而，由于一次扫描所有的列并且一次扫描所有的行，共模噪音在各时隙内将是 一致的。
[0019] 为了计算触摸体的位置的坐标，处理装置可W从多个触摸位置方程式中选择触摸 位置方程式。例如方程式可W包括:重屯、方程式，重屯、方程式对相乘型充电器噪音不敏感； 线性插值方程式，线性插值方程式对相乘型充电器噪音或附加型显示器噪音不敏感;或其 它方程式。由于对于在沿着触摸传感器装置的单个轴的电极上的测出信号，共模噪音是一 致的，所W运些方程式能有效地移除由噪音引起的任何测量误差并输出精确的位置坐标。 运能允许即使在存在共模噪音的情况下触摸位置的精确确定。
[0020] 图1是图示根据本发明的实施例的电容传感系统100的方框图。在一个实施例中， 系统100包括电容传感阵列110、处理装置120和复用器130、140。例如，电容传感阵列110可 W是诸如触摸传感器垫、触摸屏显示器、触摸传感器滑块、触摸传感器按钮或其它装置的触 摸传感器装置的一部分。电容传感阵列110可W包括由沿行和列(例如，沿X轴和Y轴)布置的 传感元件组成的矩阵，该矩阵能被用于检测导电体(例如，用户的手指)的接近或物理接触。 在一个实施例中，处理装置120使用互电容传感技术W测量电容传感阵列110,其中互电容 存在于各发送电极(例如，行)与各接收电极(例如，列)交叉的位置。在一个或更多个交叉处 的互电容的改变的大小使得处理装置120确定导电体的近似位置。
[0021] 利用互电容传感，一组电极(例如，方向平行于X轴的行)被指定为发送(TX)电极。 利用由处理装置120提供的电子信号135驱动发送电极。在一个实施例中，行复用器(MUX) 130可W被用于将电子信号135施加到一个或更多个发送电极。另一组电极(例如，方向平行 于Y轴的列)被指定为接收(RX)电极。可W通过采样各接收电极上的信号来测量在被驱动的 行和列之间的互电容。在一个实施例中，列复用器140可W被用于禪合在一个或更多个接收 电极上接收到的信号并将接收到的信号145提供回处理装置120用于测量。如下面将进一步 描述的，可W分别被称为发送复用器和接收复用器的行复用器130和列复用器140,在不同 的时隙中，可W被用于切换哪个电极被用作发送电极和哪个电极被用作接收电极。
[0022] 将行和列指定为发送电极和接收电极仅仅是一个示例，在其它实施例中，行和列 可W是相反的。在另一个实施例中，发送电极和接收电极的分配实质上可W是动态的，使得 对于一个测量，电极可W被用作发送电极，并在不同时间发生的随后的测量中，相同的电极 可W被用作接收电极。例如，在第一时隙，处理装置120可W利用TX信号135驱动电容传感阵 列110的一个或更多个行，并测量列上的电容W生成RX信号145。然后，在与第一