专利名称：具有抗噪声性的电容性触摸系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电容性触摸传感器系统，且更特定来说，涉及一种使用传导的噪声检测用户的触摸以使得在存在或不存在传导的噪声时可检测所述用户的触摸的改进型电容性触摸传感器系统。
背景技术：
电容性触摸传感器用作例如计算机、移动电话、个人便携式媒体播放器、计算器、 电话、收银机、汽油泵等电子设备的用户界面。在一些应用中，不透明触摸传感器提供软键功能。在其它应用中，透明触摸传感器上覆于显示器以允许用户经由触摸与显示器上的对象互动。此类对象可呈软键、菜单及显示器上的其它对象的形式。电容性触摸传感器是在物体(例如，用户的手指尖)致使其电容发生改变时由电容性触摸传感器的电容改变启动 (控制指示启动的信号)。检测触摸传感器上的电容改变的一种方法是利用所述技术中称为松弛振荡器的装置。松弛振荡器将振荡电信号驱动到触摸传感器的导电元件(例如，传感器)上同时感测电路监视受驱动元件的振荡频率。当物体接触触摸屏幕时，所得电容改变致使受驱动元件的振荡频率改变，从而指示被触摸的状态。与使用基于松弛振荡器的电容性触摸传感器相关联的一个问题是存在于电容性触摸传感器的电源连接上的传导的(共模)噪声可由于所述噪声过驱动电容性触摸松弛振荡器而导致干涉、假触发及/或范围外值。当此发生时，频移可扩大，灵敏度可显著增加且不可将在未压缩频率下的噪声检测为频移(例如，盲点)。当前基于松弛振荡器的电容性触摸传感器系统采用减小传导的噪声(例如，过滤)或限制系统对传导的噪声的易感性(例如，过驱动)的措施。然而，这些方法均具有缺点。举例来说，这些方法可需要额外或更昂贵的电路组件。
发明内容
根据本发明的教示，实质上减小或消除与处置基于松弛振荡器的触摸传感器中的传导的噪声的当前方法相关联的缺点及问题。更具体来说，采用以下一种系统及方法，其中所述系统通过检测传导的噪声的破坏性动作来检测触摸。代替过滤或过驱动以补偿传导的噪声，所述系统使用传导的噪声来检测触摸。根据本发明的一项实施例，提供一种用于确定在具有多个传感器及一松弛振荡器的电容性触摸传感器系统中的用户的触摸的方法。所述方法可包含针对所述多个传感器执行一系列潜在触摸检测测试直到检测到潜在触摸为止。每一潜在触摸检测测试可涉及测量所述传感器中的一者的测试频率，以使得通过检测同一传感器的所述所测量测试频率与先前所测量测试频率之间的偏差来检测潜在触摸。响应于检测到潜在触摸，所述方法可另外包含针对所述传感器中的每一者执行一系列基线比较测试。每一基线比较测试可涉及测量所述传感器中的特定一者的当前频率，将所述特定传感器的所述当前频率与基线频率进行比较及基于所述特定传感器的当前频率与其基线频率的所述比较给所述特定传感器指派偏差值。所述方法可进一步包含确定所述传感器中的任一者是否已被指派最大偏差值，且如果是，那么将具有所述最大偏差值的所述传感器识别为被触摸的传感器。根据本发明的另一实施例，电容性触摸传感器系统可包含具有多个传感器的触摸传感器、以通信方式耦合到所述触摸传感器的触摸控制器及作为所述触摸控制器的部分的松弛振荡器电路。所述触摸控制器可经配置以针对所述多个传感器执行一系列潜在触摸检测测试直到检测到潜在触摸为止。每一潜在触摸检测测试可涉及测量所述传感器中的一者的测试频率，以使得通过检测同一传感器的所述所测量测试频率与先前所测量测试频率之间的偏差来检测潜在触摸。响应于检测到潜在触摸，所述触摸控制器可进一步经配置以针对所述传感器中的每一者执行一系列基线比较测试。针对每一基线比较测试，所述触摸控制器可测量所述传感器中的特定一者的当前频率，将所述特定传感器的所述当前频率与基线频率进行比较，及基于所述特定传感器的当前频率与其基线频率的所述比较给所述特定传感器指派偏差值。触摸控制器然后可确定所述传感器中的任一者是否已被指派最大偏差值，且如果是，那么将所述传感器识别为被触摸的传感器。
通过结合附图参照以下说明，可获取对本发明实施例及其优点的更彻底理解，其中相同的参考编号指示相同特征，且其中图1图解说明根据本发明使用传导的噪声检测触摸以使得在存在或不存在传导的噪声时均可检测触摸的实例性基于松弛振荡器的触摸传感器系统的框图。图2图解说明根据本发明基于松弛振荡器的触摸传感器系统中的实例性触摸传感器的俯视图。图3图解说明根据本发明基于松弛振荡器的触摸传感器系统中的实例性触摸传感器的部分横截面正视图。图4图解说明根据本发明对应于基于松弛振荡器的触摸传感器系统中的实例性触摸传感器的电路。图5图解说明根据本发明基于松弛振荡器的触摸传感器系统中的实例性松弛振荡器电路。图6图解说明根据本发明基于松弛振荡器的触摸传感器系统中的松弛振荡器电路输出的实例性时序图。图7图解说明根据本发明基于松弛振荡器的触摸传感器系统中的实例性触摸控制器。图8图解说明根据本发明用于使用传导的噪声检测基于松弛振荡器的传感器系统中的触摸传感器上的触摸的实例性方法的流程图。
图9图解说明根据本发明在存在传导的噪声时导电元件的所测量频率的百分比改变的实例性图表。
具体实施例方式通过参照下文图1至图9最好地理解优选实施例及其优先于现有技术的优点，其中使用相同编号指示相同及对应零件。图1图解说明根据本发明使用传导的噪声检测触摸以使得在存在或不存在传导的噪声时均可检测触摸的实例性基于松弛振荡器的触摸传感器系统100的框图。如图1中所描绘，系统100可包括触摸传感器200、触摸控制器400及主机600。触摸传感器200大体来说可操作以经由与人类手指或其它手持物体(例如，触针、 信用卡等)接触来接收输入。大体来说，触摸传感器200经配置以通过由触摸事件所致的电容改变来辨识所述触摸事件。触摸传感器200可包含提供对触摸传感器200内的接地(或虚拟接地)平面的自然电容的一个或一个以上导电元件。触摸传感器200可具有半透明构造，从而允许将其放置于图形(视频)显示系统前面或集成到其中。另一选择为，触摸传感器200可具有不透明构造(例如，许多当前膝上型计算机中使用的触摸板)。在下文图2至图4的论述中提供根据本发明的实例性触摸传感器200的更详细说明。触摸控制器400大体来说可为可操作以检测、测量及报告触摸传感器200上的触摸事件的电子系统。触摸控制器400可包括呈电子电路形式的松弛振荡器电路500，其产生在两个电压电平之间振荡的电压信号。触摸控制器400可实施为离散电组件、集成电路的一部分、或两者的某一组合。在下文图5至图7的论述中提供根据本发明的实例性触摸控制器400的更详细说明。主机600大体来说可为从触摸控制器400接收触摸报告的系统。主机600可经配置以基于此类触摸报告起始某一动作。在一项实施例中，主机600可对应于计算机，例如服务器、桌上型计算机、膝上型计算机或平板计算机。根据另一实施例，主机600可对应于各种电子装置中的任一者，包含(举例来说)移动电话或数字媒体(例如，音乐、视频等)播放器。如图1中所图解说明，触摸传感器200、触摸控制器400及主机600可经由连接101 及102以通信方式耦合以形成系统100。连接101及102可为适于促进电子信号、数据及 /或消息(通常称为数据)的通信的任一类型的结构。另外，触摸传感器200、触摸控制器 400及主机600可使用任一适合通信协议经由连接101及102进行通信。在一项实施例中， 经由连接101及102的通信可呈定制通信协议的形式。根据另一实施例，经由连接101及 102的通信可根据各种已知协议/总线架构中的任一者。举例来说，此类协议/架构可包含但不限于微信道架构(MCA)总线、工业标准架构(ISA)总线、增强型ISA(EISA)总线、外围组件互连(PCI)总线、快速PCI总线、超输送(HT)总线、通用串行总线(USB)、视频电子标准协会(VESA)局域总线、因特网协议(IP)、其它基于包的协议、小型计算机系统接口(SCSI)、 因特网SCSI (iSCSI)、串行附接SCSI (SAS)或与SCSI协议一起操作的任一其它输送、先进技术附接(ATA)、串行ATA (SATA)、先进技术附接包接口(ATAPI)、串行存储架构(SSA)、集成驱动电子器件(IDE)及/或其任一组合。尽管在图1中将触摸传感器200、触摸控制器400及主机600描绘为单独框，但可
6提供任一物理配置。举例来说，在一项实施例中，触摸控制器400及主机600可实施为单个集成电路。在另一实施例中，触摸控制器400及触摸传感器200可实施为与主机600分离的独立装置。在又一实施例中，触摸传感器200、触摸控制器400及主机600可实施为具有连接101及102作为装置内的内部连接的一个物理装置。对于包含对应于触摸传感器200、 触摸控制器400及主机600的多于一个物理装置的实施例，所述物理装置可物理上位于相同位置处或远程位置处。举例来说，连接101可为互联网且主机600可为位于远离触摸传感器200及触摸控制器400许多英里处的服务器计算机。在操作中，触摸控制器400可使用松弛振荡器电路500及其它电路经由连接102 连续地测量触摸传感器200内的一个或一个以上导电元件的电容值。当用户用手指或其它物体触摸触摸传感器200时，所述触摸改变触摸位置附近的导电元件处的电容值。触摸控制器400可辨识改变的电容并确定触摸传感器200已被触摸。在其中触摸传感器200具有多于一个导电元件的实施例中，触摸控制器400可确定触摸的位置及被触摸的特定导电元件。然后触摸控制器400可向主机600报告被触摸的位置。主机600可完全或部分地基于触摸的位置起始某一动作。图2图解说明根据本发明基于松弛振荡器的触摸传感器系统100中的实例性触摸传感器200的俯视图。根据所描绘的实施例，触摸传感器200可包含经介电分离的导电元件Xl至X7及Yl至Y7，其布置成栅格图案且形成笛卡尔坐标系统(Cartesian coordinate system) (χ及y)，其中每一导电元件表示不同的χ或y坐标。根据另一实施例，触摸传感器 200可包含根据极坐标系统或某一其它坐标系统布置的导电元件。在仅具有一个导电元件 (例如，软按钮)的实施例中，不需要坐标系统。导电元件Xl至X7及Yl至Y7中的每一者可经由迹线202及204电连接到端口 252及254。在所示实施例中，每一导电元件单独地且直接地连接到端口 252及254中的相应一者。根据另一实施例，迹线202及204可直接地或间接地(例如，借助介入逻辑)连接到导电元件Xl至X7及Yl至Y7中的多于一者。导电元件Xl至X7及Yl至Y7可用任何适合导电介质形成。在半透明触摸传感器配置中，电容元件Xl至X7及Yl至Y7可用(举例来说)氧化铟锡(ITO)形成。在不透明触摸传感器配置中，电容元件Xl至X7及Yl至Y7可用(举例来说)铜形成。端口 252及2M可提供图1的触摸控制器400可耦合至其(经由连接10 的接口。尽管所揭示实施例包含对应于导电元件Yl至Y7的一个端口 252及对应于导电元件Xl 至X7的单独端口 254，但其它实施例可包括单个端口或多于两个端口。在这些情形中，将迹线202及204路由到所期望的端口。图3图解说明根据本发明基于松弛振荡器的触摸传感器系统100中的实例性触摸传感器200的部分横截面正视图。如所描绘，触摸传感器200可包括其上形成有导电元件 Xl至X3的衬底层306。绝缘层308可将导电元件Xl至X3与导电元件Yl介电分离。表面层310可形成于导电元件Yl顶部上并提供触摸屏幕200的输入表面(即，用户用手指或其它物体触摸的表面)。在半透明触摸传感器配置中，衬底306及表面层310可用(举例来说)玻璃或透明塑料(例如，树脂玻璃)形成；且绝缘层308可用(举例来说)透明粘合剂或具有良好绝缘特性的其它半透明材料形成。在不透明触摸传感器配置中，衬底306可用 (举例来说)纤维玻璃(FR-4)印刷电路板(PCB)材料形成；绝缘层可用(举例来说)任一适合粘合剂或具有良好绝缘特性的其它材料形成；且表面层310可用(举例来说)玻璃或塑料形成。在操作中，图2及图3中所图解说明的触摸传感器200提供用户可通过其将输入提供到触摸传感器系统100的物理界面。每一导电元件Xl至X7及Yl至Y7具有自然电阻。 每一导电元件Xl至X7及Yl至Y7还具有对触摸传感器200内的接地(或虚拟接地)平面的自然电容。因此，每一导电元件Xl至X7及Yl至Y7可用以形成例如图4中所描绘的电路的RC电路。举例来说，图4的电路412可表示对应于具有描绘为电阻器413的自然电阻及自然电容Cp的未经触摸的个别导电元件的RC电路。当用户用手指或其它物体触摸触摸传感器200时，可平行于导电元件的自然电容在触摸位置附近添加第二电容。此第二电容图解说明为图4的电路414中的电容Cf。再次，电路414的电阻器415可对应于导电元件的自然电阻，且电容Cp可对应于导电元件的自然电容。电路414中的平行电容Cp及Cf可加在一起以形成总传感器电容(Cs)，如电路 416中所描绘。因此，电路416图解说明在存在触摸时可形成的RC电路。如下文更充分描述，图1的触摸控制器400可经由松弛振荡器电路500重复地测量每一导电元件Xl至X7及Yl至Y7的传感器电容Cs以确定用户是否已触摸触摸传感器 200。换句话说，通过重复地测量Cs，触摸控制器400可确定当Cs的值增加时用户已触摸触摸屏幕200。图5图解说明根据本发明基于松弛振荡器的触摸传感器系统100中的实例性松弛振荡器电路500。根据此实施例，具有电容Cs的电容器432及电阻器534对应于个别导电元件Xl至X7或Yl至Y7的RC电路(例如，电路416)。此RC电路可连接到比较器520及 522以及SR锁存器524。如所描绘，节点530处的电压Vcs可对应于跨越传感器电容器532 的电压。节点530处的电压Vcs可用作至比较器520及522两者的反相输入。比较器520 的非反相输入可连接到电压V2，且比较器522的非反相输入可连接到电压VI。在此实施例中，电压V2大于电压VI。比较器520的输出可经反相且连接到SR锁存器524的S输入。比较器522的输出可连接到SR锁存器524的R输入。SR锁存器524的经反相输出(即，Q-bar输出)可连接到由导电元件Xl至X7或Yl至Y7中的一者形成的RC电路。在操作中，松弛振荡器电路500可用以形成其中将节点530处的电压Vcs周期性地充电到电压电平V2及放电到电压电平Vl的操作窗。松弛振荡器电路500可以以下方式实现此功能。首先，如果节点530处的电压(即，跨越电容器532的电压)降至低于电压 VI，那么比较器522的输出将变高。类似地，如果节点530处的电压升至高于电压V2，那么比较器520的输出将变低(由于反相输出)。接下来，比较器输出连接到SR锁存器524，所述SR锁存器根据表1中的真值表来表现。
SRQQ-bar操作00保持(输出保:時最后一个已知值)0101复位1010设定1101复位因此，如果将SR锁存器524的设定⑶输入驱动为高，那么所述锁存器的Q-bar 输出可被驱动为低。如果将锁存器5M的复位(R)输入驱动为高，那么所述锁存器的Q-bar 输出将被驱动为高。SR锁存器5M可为复位主导的锁存器，以使得当将S及R输入两者驱动为高时SR锁存器5 将呈复位模式(即，Q-bar输出将被驱动为高)。最后，在S及R输入两者均被驱动为低的情况下，SR锁存器524的输出将保持最后一个已知输出值。图6图解说明根据本发明基于松弛振荡器的触摸传感器系统100中的松弛振荡器电路500输出的实例性时序图。图6与图5及表1 一起进一步描述松弛振荡器电路500的功能。在图6中的时间t0处以操作的最开始(即，装置通电)起动，跨越传感器电容器 532的电压Vcs为0。因此，比较器522输出变高而比较器520的反相输出变低，这是因为两个反相输入可分别小于非反相输入电压V2及Vl。此将SR锁存器5M放置成复位，从而将Q-bar输出驱动到1，此又给传感器电容器532充电。在图6中描绘的时间tl处，跨越传感器电容器532的电压Vcs增加直到其超过出现于比较器522的非反相输入上的电压阈值VI。此可致使比较器522的输出变成0。因此，在时间tl处，两个比较器输出为低且SR锁存器5M输出保持最后一个已知值，此意指 Q-bar输出保持于1处且继续给传感器电容器532充电(在时间tl与t2之间)。在时间t2处，跨越传感器电容器532的电压Vcs可超出出现于比较器520的非反相输入上的电压阈值V2。此致使比较器520的反相输出转变到1。因此，在时间t2处，SR 锁存器5M的S输入为高，且SR锁存器5M的R输入为低。此致使SR锁存器5M的Q-bar 输出转变到0。此时(t2)，传感器电容器532开始放电(在时间t2与t3之间)。当电压 Vcs降至低于电压阈值V2 (在时间t2与t3之间)时，比较器520的输出可再次变低，且SR 锁存器5 可保持最后一已知值(即，0)且可允许电容器532继续放电。在时间t3处，跨越传感器电容器532的电压Vcs降至低于电压阈值VI。此致使比较器522输出变成1，从而将SR锁存器524的Q-bar输出驱动为高且再次给传感器电容器 532充电。只要存在到所述系统的电力，此充电及放电过程即重复。松弛振荡器电路500的上述功能的时序可受由触摸传感器200(图2、的每一导电元件Xl至X7及Yl至Y7形成的RC电路的电性质影响。举例来说，图4的RC电路416 (对应于图5中的电容器532及电阻器534)类似于所有其它RC电路可具有对应于给电容器Cs 充电所必需的时间量的RC时间常数。所述RC时间常数通常由希腊字母τ表示，且满足以下方程式τ = R*Cs根据此方程式，τ表示给电容器Cs充电到供应电压的约63%所花费的时间，且5 τ表示给电容器Cs充电到供应电压的内所花费的时间。根据所述方程式，充电时间与电容Cs成正比。因此，不具有触摸的传感器电容Cs将比在发生触摸时更快地进行充电及放电。换句话说，由于触摸可增加RC电路的电容Cs，所以RC时间常数也可增加，且可导致更长的充电及放电周期。更长的充电及放电周期又可导致松弛振荡器电路500的频率减在给出松弛振荡器电路500的这些性质的情形下，触摸控制器400可通过测量松弛振荡器电路500的频率来确定被触摸的状态。图7图解说明实例性触摸控制器700 (对应于图1的触摸控制器400)且提供关于可如何测量松弛振荡器电路500的频率的进一步细节。举例来说，触摸控制器700可实施连接到松弛振荡器电路500的输出701( S卩，图5中的SR锁存器524的Q-bar输出)的计数器电路702。计数器电路702可操作以在输出701 的每一正缘上递增存储于计数器寄存器704中的值。根据在本文中称为“频率测量方法” 一项实施例，触摸控制器700可以规则、预先定义时间间隔(举例来说，根据预先定义的计时器中断)读取计数器寄存器704。触摸控制器700可比较计数器寄存器704的相继读数以确定在预先定义的时间间隔期间松弛振荡器电路500已振荡的次数。因此，此数目提供与松弛振荡器电路500的频率有关的测量。触摸控制器700可比较相继测量以确定是否已发生触摸事件。如上文所述，触摸可增加电容器706处的电容Cs，从而产生松弛振荡器电路500的频率减小。因此，根据所述频率测量方法，如果计数器寄存器704的值从一个预先定义时间间隔到另一时间间隔减小，那么触摸控制器700可确定已发生触摸事件。在一些实施例中， 除非计数器寄存器704的值已降低多于预定阈值，否则触摸控制器700可不确定已发生触摸事件。在此类实施例中，触摸控制器700可较不容易作为松弛振荡器500的频率因除触摸事件以外的条件(例如，噪声、漂移等)所致的小幅改变的结果而错误地报告触摸事件。在本文中称为“周期测量方法”的另一实施例中，触摸控制器700可对填满计数器寄存器704所需的时间(或周期)计数。根据此周期测量实施例，触摸控制器700可包含系统时间寄存器708。触摸控制器700可将计数器寄存器704的值复位为0，且同时或实质上同时地可将系统时间寄存器708的当前值存储于存储寄存器710中。此处再次地，计数器寄存器704可在松弛振荡器电路500的输出701的每一正缘上递增。于某点处，此可导致计数器寄存器704的溢出状态。触摸控制器700可经配置以通过读取系统时间寄存器708 的值并将所述值与存储于存储寄存器710中的时间值进行比较来回应于计数器寄存器704 的溢出状态(例如，经由中断)。此比较提供使计数器溢出所需的系统时间单元的数目，且为松弛振荡器电路500的频率的指示。如上文所述，触摸可增加电容器706处的电容Cs，从而产生松弛振荡器电路500的频率减小。因此，根据周期测量方法，如果使计数器寄存器704溢出所需的系统时间单元的数目在相继测量之间增加，那么触摸控制器700可确定已发生触摸事件。在一些实施例中， 除非使计数器寄存器704溢出所花费的系统时间单元的数目已增加多于预定阈值，否则触摸控制器700可不确定已发生触摸事件。在此类实施例中，触摸控制器700可较不容易作为松弛振荡器电路500的频率因除触摸事件以外的条件(例如，噪声、漂移等)所致的小幅改变的结果而错误地报告触摸事件。根据所述频率测量方法，可通过修改预先定义的计时器中断的长度来调整取样窗。根据所述周期测量方法，可通过计数器寄存器的最大值的改变来调整取样窗。举例来说，小的最大值可导致较短取样窗及更频繁的频率测量。在调整取样窗时必须总是考虑扫描机构的速度与系统100的分辨率之间的比率。如上文参照图1至图7所论述，当用户用手指或其他物体触摸触摸屏幕200时松弛振荡器电路500的频率可受到干扰。另外，松弛振荡器电路500的频率可受存在于系统 100中的传导的噪声干扰。在任一种情形下，在松弛振荡器电路500的所测量频率中存在偏差(例如，所测量的频率在相继取样窗之间改变)。因此，触摸控制器400必须能够在三个不同情景之间进行区分。首先，情景A可对应于其中仅触摸事件影响松弛振荡器电路500的频率的条件。在情景A中，不存在任何传导的噪声，且如上文关于图7所描述，频率偏差可趋于恒定且相对易于检测。第二，情景B可对应于其中仅传导的噪声影响松弛振荡器电路500的频率的条件。在情景B中，不存在触摸事件。第三，情景C可对应于其中触摸事件及传导的噪声两者均影响松弛振荡器电路500的频率的条件。在情景B及C两者中，松弛振荡器500的频率可容易被传导的噪声的频率压倒。因此，松弛振荡器500的频率可接近或等于传导的噪声的频率。此新频率呈现自松弛振荡器电路500的自然频率的偏差。与自然频率相比，此偏差可为多个数量级或0。因此，触摸控制器400可经配置以在存在或不存在此类偏差时准确地报告触摸事件。同样地，触摸控制器400可经配置以在频率偏差是由传导的噪声单独造成(情景B)时不报告触摸事件。因此，触摸控制器400可经配置以利用传导的噪声的一个或一个以上性质以便准确地检测触摸事件。举例来说，触摸传感器系统100中的传导的噪声通常将影响触摸传感器200的每一导电元件Xl至X7及Yl至Y7，从而针对每一导电元件，导致在数量上类似于所有其它导电元件所经历的数量的频率偏差。因此，尽管所有导电元件在存在传导的噪声时可经历类似频率偏差，但被触摸的导电元件相比于未被触摸的导电元件将显示量值上较高的偏差。在情景A及C两者中，被触摸的导电元件将可能为显示最大偏差的导电元件。因此，触摸控制器可通过搜寻“受按压最大的按钮”(即，相对于所有其它导电元件显示最大频率偏差的导电元件)在所有情景中检测被触摸的导电元件。尽管上述内容，但情景B及C可呈现其中传导的噪声产生死频率(S卩，盲点)的情形。举例来说，当传导的噪声的频率具有接近或等于松弛振荡器电路500的自然频率的值时，可存在此情形。当发生此情形时，触摸控制器400可无法检测触摸事件，这是由于所测量的频率不显示偏差。为在这些条件下检测触摸事件，松弛振荡器电路500可经配置以根据多于一个操作范围操作。根据本发明的此方面，松弛振荡器电路500可产生在多于一个驱动电流下的输出信号，其中较高驱动电流导致大于由较低驱动电流产生的自然频率的自然频率。因此，对于每一导电元件Xl至X7及Yl至Y7，触摸控制器400可在两个不同驱动电流(操作范围)下测量松弛振荡器电路500的频率。如果检测到在任一操作范围下的偏差，那么可检测到情景B及C中由传导的噪声造成的偏差。根据本发明的此实施例，触摸控制器400可基于在一个操作范围下的测量检测触摸事件，而作为盲点的结果，另一操作范围下的测量显示无偏差。图8图解说明根据本发明用于使用传导的噪声检测基于松弛振荡器的传感器系统100中的触摸传感器200上的触摸的实例性方法800的流程图。根据一项实施例，方法800优选地在步骤802处开始。如上文所述，本发明的教示可以系统100的各种配置来实施。因此，方法800的优选起始点及构成方法800的步骤802 至820的次序可相依于所选择的实施方案。在步骤802处，触摸控制器400可选择待测量的触摸传感器200的导电元件。举例来说，触摸控制器可设定将选定元件Xl至X7或Yl至Y7电连接到松弛振荡器电路500 的控制信号。在步骤804处，触摸控制器400可根据上文所述的方法测量松弛振荡器电路 500的频率。举例来说，触摸控制器400可使用频率测量方法或周期测量方法来测量松弛振荡器电路500的频率。在步骤806处，触摸控制器400确定所测量的频率是否指示自松弛振荡器电路500 的自然频率的偏差。为了进行此操作，触摸控制器可存储表示给定导电元件的平均频率的运行基线平均值。此运行基线平均值可用以消除由温度、电压及环境的改变所产生的噪声。 因此，触摸传感器400可将所测量的频率与所述基线平均值比较。在一项实施例中，触摸控制器400确定在频率测量与基线平均值不同时存在偏差。在另一实施例中，触摸控制器400 确定在频率测量与基线平均值的不同多于预先定义的阈值时存在偏差。如果在步骤806处未检测到频率偏差(即，在松弛振荡器电路500的任一操作范围下)，那么触摸控制器400确定不存在触摸且继续进行到步骤808。在步骤808处，触摸控制器400可将所测量的频率加到运行基线平均值。因此，基线平均系统可为“门控”系统， 以使得系统追踪在任一操作范围中噪声的存在/不存在，并在每当噪声即使仅影响单个传感器时即停用基线平均。此确保基线平均值反映松弛振荡器电路500的自然频率而非受传导的噪声影响的频率。此外，如果期望避免具有缓慢倾斜的平均偏差(例如，如当物体极缓慢地接近触摸屏幕200时将存在的)，那么可实施相当缓慢的平均化方法(例如，不针对每一扫描循环执行步骤808)。在步骤808完成之后，触摸控制器400可继续进行到步骤810，即其可确定当前选定的导电元件是否是待测量的最后一个元件。如果当前选定的导电元件是待测量的最后一个元件，那么方法800可退出。如果当前选定的导电元件不是待测量的最后一个元件，那么方法800可循环回到步骤802，即选择下一导电元件且针对新选定的导电元件重复先前步
马聚ο转回到步骤806，如果在此步骤中检测到频率偏差，那么触摸控制器400继续进行到步骤812，即其测量并存储所有导电元件Xl至X7及Yl至Y7的频率偏差。举例来说，触摸控制器400可循环通过类似于步骤802及804的步骤以便测量这些频率偏差。根据一项实施例，触摸控制器400可测量每一导电元件的频率一次。根据另一实施例，步骤812可对应于获取窗，在所述获取窗期间触摸控制器针对每一导电元件Xl至X7及Yl至Y7测量频率偏差并基于多个测量或多个测量的平均值存储频率偏差。根据此后面实施例，触摸控制器400可在步骤812的获取窗期间采用倾斜检测以确定用户何时将完成触摸所述触摸传感器。举例来说，如下文关于图9更全面地描述，触摸控制器在检测触摸完成之前可等待频率稳定下来(即，倾斜变平)。图9图解说明根据本发明在存在传导的噪声时导电元件的所测量频率的百分比改变的实例性图表900。如所描绘，图表900表示按兆赫(MHz)计的所注入噪声频率。其描绘
12根据两个操作范围(高功率及中间功率)的频率测量。频率上具有发生较早的峰值的所绘制曲线对应于高功率操作范围。如图表900中的频率响应所图解说明，如果正以418KHz (在 χ轴上为0.4180)将噪声注入在系统上，那么不论用户是否正按压传感器，传感器的中间功率扫描可导致相同值(例如，大约0%的绝对百分比改变)。如果用户正按压在传感器上， 那么以418KHz (在χ轴上为0. 4180)的传感器的高功率扫描可导致110%的绝对百分比改变。由于电流操作范围可具有当用户按压传感器时导致微小或不导致改变的频率，因此方法800可使用不共享0%偏移频率的至少两个操作范围来执行。根据一项实施例，按绝对值计算百分比改变，因为传导的噪声的频率可呈现高于或低于松弛振荡器电路500的自然频率的值。在替代实施例中，可计算及/或测量原始百分比改变。在触摸控制器400已针对触摸传感器200的所有导电元件测量并储存频率偏差之后，触摸控制器可继续进行到步骤812。在步骤812处，触摸控制器400可确定是否存在受按压最大的按钮。举例来说，触摸控制器400可采用分类程序以使得确定相比于所有其它导电元件具有最高偏差的导电元件为受按压最大的按钮。根据分类程序的一项实施例，受按压最大的按钮必须展现比其它导电元件大至少预先定义的阈值的偏差。因此，如果触摸控制器400在步骤812处不确定受按压最大的按钮，那么方法800可退出。在情景B中将可能是此情况，其中所测量的偏差仅因噪声而非因触摸事件所致。另一选择为，如果触摸控制器400在步骤812处确定受按压最大的按钮，那么触摸控制器400可继续进行到步骤816。在步骤816处，触摸控制器400可对受按压最大的按钮多次去抖动以致力于检查一致性及避免错误触发。触摸控制器400然后可在步骤818处确定是否已成功地对受按压最大的按钮去抖动。如果没有，那么方法800可退出。如果是，触摸控制器400可继续进行到其可向主机600 (或其它应用程式)报告受按压最大的按钮的步骤820且退出。如上文所述，触摸控制器400可在两个不同驱动电流(操作范围)下测量松弛振荡器电路500的频率。因此，可根据一个操作范围且然后根据另一操作范围交替地扫描触摸传感器200的所有导电元件Xl至X7及Yl至Y7。作为本发明的此实施例的结果，可实施镜类似系统及方法，其中存在属于两个操作范围模式中的每一者的类似函数及变量。举例来说，可在一个操作范围下执行方法800 —次且然后在另一操作范围下再执行一次。尽管图8揭示针对方法800采取的特定数目个步骤，但方法800可借助比图8中所描绘的步骤更多或更少个步骤来执行。另外，尽管图8揭示针对方法800采取的步骤的某一次序，但构成方法800的所述步骤可以任一适合次序完成。举例来说，方法800可结合所述行业中当前使用的标准电容性触摸检测方法使用。根据本发明的此方面，所述方法可确定在所述触摸系统中是否存在传导的噪声(例如，方法800的步骤806)。如果存在传导的噪声，那么所述方法可根据方法800的所揭示步骤继续进行。如果不存在传导的噪声，那么所述方法可使用所述行业中当前使用的标准电容性触摸检测方法确定用户的触摸。尽管已描绘、描述本发明的实施例，且通过参考本发明的实例性实施例来进行界定，但此等参考并不暗示限定本发明，且也不能推导出此限定。所揭示的标的物能够具有可观的修改、变更及在形式及功能上的等效物，如所属领域且受益于本发明者将了解。本发明的所描绘及描述的实施例仅为实例性，且并非穷尽本发明的范围。
权利要求
1.一种用于确定在具有多个传感器及一松弛振荡器的电容性触摸传感器系统中的用户的触摸的方法，其包括针对所述多个传感器执行一系列潜在触摸检测测试直到检测到潜在触摸为止，其中每一潜在触摸检测测试涉及测量所述传感器中的一者的测试频率，且其中通过检测同一传感器的所述所测量测试频率与先前所测量测试频率之间的偏差来检测潜在触摸；响应于检测到潜在触摸，针对所述传感器中的每一者执行一系列基线比较测试，其中每一基线比较测试涉及测量所述传感器中的特定一者的当前频率；将所述特定传感器的所述当前频率与基线频率进行比较；及基于所述特定传感器的当前频率与其基线频率的所述比较给所述特定传感器指派偏差值；确定所述传感器中的任一者是否已被指派最大偏差值；及如果所述传感器中的一者已被指派最大偏差值，那么将所述传感器识别为被触摸的传感器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中每一潜在触摸检测测试涉及针对所述传感器中的一者测量所述松弛振荡器的频率；及将每一潜在触摸检测测试执行两次，包含在第一潜在触摸检测测试期间以第一驱动电流操作所述松弛振荡器及在第二潜在触摸检测测试期间以第二驱动电流操作所述松弛振荡器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中仅在所述传感器中的每一者的所述当前频率针对预定数目个测量保持实质上恒定之后，将所述当前频率与所述对应基线频率进行比较。
4.根据权利要求1所述的方法，其中特定传感器的所述基线频率包括针对同一传感器的预定数目个先前频率测量的运行平均值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中特定传感器的所述基线频率包括门控运行平均值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中已给第一传感器指派最大偏差值且已给第二传感器指派第二最大偏差值，且其中仅在所述最大偏差值超出所述第二最大偏差值达预定阈值的情况下将所述第一传感器识别为所述被触摸的传感器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中根据频率测量方法确定所述所测量测试频率。
8.根据权利要求1所述的方法，其中根据周期测量方法确定所述所测量测试频率。
9.根据权利要求1所述的方法，其中根据频率测量方法确定所述所测量当前频率。
10.根据权利要求1所述的方法，其中根据周期测量方法确定所述所测量当前频率。
11.一种电容性触摸传感器系统，其包括 触摸传感器，其具有多个传感器；触摸控制器，其以通信方式耦合到所述触摸传感器，所述触摸控制器包括松弛振荡器电路且经配置以针对所述多个传感器执行一系列潜在触摸检测测试直到检测到潜在触摸为止，其中每一潜在触摸检测测试涉及测量所述传感器中的一者的测试频率，且其中通过检测同一传感器的所述所测量测试频率与先前所测量测试频率之间的偏差来检测潜在触摸；及响应于检测到潜在触摸，所述触摸控制器进一步经配置以针对所述传感器中的每一者执行一系列基线比较测试，以使得针对每一基线比较测试，所述触摸控制器测量所述传感器中的特定一者的当前频率；将所述特定传感器的所述当前频率与基线频率进行比较；及基于所述特定传感器的当前频率与其基线频率的所述比较给所述特定传感器指派偏差值；确定所述传感器中的任一者是否已被指派最大偏差值；及如果所述传感器中的一者已被指派最大偏差值，那么将所述传感器识别为被触摸的传感器。
12.根据权利要求11所述的电容性触摸传感器系统，其中每一潜在触摸检测测试涉及针对所述传感器中的一者测量所述松弛振荡器的频率；所述松弛振荡器经配置以根据第一驱动电流及第二驱动电流操作；且所述触摸控制器进一步经配置以将每一潜在触摸检测测试执行两次，以使得所述松弛振荡器经配置以在第一潜在触摸检测测试中根据所述第一驱动电流操作且在第二潜在触摸检测测试中根据所述第二驱动电流操作。
13.根据权利要求11所述的电容性触摸传感器系统，其中仅在所述传感器中的每一者的所述当前频率针对预定时间量保持实质上恒定之后，将所述当前频率与所述对应基线频率进行比较。
14.根据权利要求11所述的电容性触摸传感器系统，其中特定传感器的所述基线频率包括针对同一传感器的预定数目个先前频率测量的运行平均值。
15.根据权利要求14所述的电容性触摸传感器系统，其中特定传感器的所述基线频率包括门控运行平均值。
16.根据权利要求11所述的电容性触摸传感器系统，其中所述触摸控制器进一步经配置以将最大偏差值指派给第一传感器且将第二最大偏差值指派给第二传感器，且其中仅在所述最大偏差值超出所述第二最大偏差值达预定阈值的情况下所述触摸控制器将所述第一传感器识别为所述被触摸的传感器。
17.根据权利要求11所述的电容性触摸传感器系统，其中所述触摸控制器经配置以根据频率测量方法测量所述传感器中的一者的所述测试频率。
18.根据权利要求11所述的电容性触摸传感器系统，其中所述触摸控制器经配置以根据周期测量方法测量所述传感器中的所述一者的所述测试频率。
19.根据权利要求11所述的电容性触摸传感器系统，其中所述触摸控制器经配置以根据频率测量方法测量所述传感器中的所述特定一者的所述当前频率。
20.根据权利要求11所述的电容性触摸传感器系统，其中所述触摸控制器经配置以根据周期测量方法测量所述传感器中的所述特定一者的所述当前频率。
全文摘要
本发明提供用于确定在电容性触摸传感器系统中的用户的触摸的系统及方法，其包含针对多个传感器执行一系列潜在触摸检测测试直到检测到潜在触摸为止及测量所述传感器中的一者的测试频率，以使得当所述所测量测试频率偏离同一传感器的先前所测量测试频率时可检测到潜在触摸。在检测到潜在触摸之后，所述方法可另外包含针对所述传感器中的每一者执行一系列基线比较测试，举例来说，测量所述传感器中的一者的当前频率，将所述当前频率与基线频率进行比较，及基于所述当前频率与所述基线频率的所述比较指派偏差值。所述方法可将具有最大偏差值的所述传感器识别为被触摸的传感器。
文档编号G06F3/044GK102414652SQ201080018220
公开日2012年4月11日 申请日期2010年7月12日 优先权日2009年7月13日
发明者伯克·T·戴维森, 基思·L·柯蒂斯, 斯蒂芬·B·波特, 阿雷利亚·弗洛里奇克-沃伊库 申请人:密克罗奇普技术公司