紧凑型触摸屏控制器的制作方法

本公开涉及触摸屏装置领域并且更具体地涉及用于这种触摸屏装置的感测层的触摸屏控制器。
背景技术：
：手持式电子装置(诸如智能电话、平板计算机和智能手表)在消费者中非常流行并且被大量销售。这些装置大多数采用既用于向用户显示输出又从用户接收输入的触敏显示器。这些触敏显示器大多数利用电容性触摸感测。典型的这种触敏显示器包括从诸如LCD、IPS或AMOLED的技术构造的显示层以及感测层。典型的感测层包括多条平行的驱动线以及多条平行的感测线。这些感测线电容性地与这些驱动线相交。在操作中，用波(诸如方波或正弦波)驱动单条驱动线。在它们相交的那一点感测在这些感测线与这些驱动线之间的电容。人类手指或导电物体的存在更改相交点处的预期电容，并且通过测量电容改变，可以检测到在手指或物体与触敏显示器之间的触摸。这些触敏显示器包括触摸屏控制器。触摸屏控制器包括耦合到每一条感测线以便测量其电容的分离的接收器。这些感测线的电容可由处理电路(诸如电子装置的片上系统)用来确定在人类手指与触敏显示器之间的触点。这些触点用作输入。由于上述手持式电子装置由电池供电，令人期望的是这些电池的寿命尽可能长。因此，减少电子装置的各种部件所消耗的功率量在商业上是令人期望的并且是技术挑战。上述触摸屏控制器提供了鲁棒的性能但是可能消耗比所期望的更多的功率。因此，对消耗更少功率的触摸屏控制器的新设计 是令人期望的。技术实现要素：提供本概述以便引入以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征也不旨在用作限定所要求保护的主题的范围的辅助内容。一个方面涉及一种用于发射周期性信号的至少一条驱动线和电容性地与该至少一条驱动线相交的多条感测线的触摸屏控制器。该触摸屏控制器包括第一和第二输出路径以及选择电路。该选择电路被配置成用于：针对与该多条感测线的数目相等的该周期性信号的数个部分中的每一部分，将该多条感测线的第一子集耦合到该第一输出路径，并且将该多条感测线的第二子集耦合到该第二输出路径，该第二子集是不包括在该第一子集中的至少某些感测线。该触摸屏控制器包括处理电路，该处理电路被配置成用于：针对该周期性信号的每一部分，测量该第一输出路径的表示在该第一子集中的每一条感测线与该至少一条驱动线之间的电容之和的电容、测量该第二输出路径的表示在该第二子集中的每一条感测线与该至少一条驱动线之间的电容之和的电容并且对该第一输出路径的电容和该第二输出路径的电容进行求和。该处理电路还被配置成用于根据这些和来确定在该第一和第二子集中的每一条感测线与该至少一条驱动线之间的电容。该选择电路可包括用于该多条感测线中的每一条感测线的开关电路，每个选择电路被配置成用于响应于控制信号来选择性地将相关联的选择线耦合到该第一输出路径或该第二输出路径。该第一子集中的感测线的数目和该第二子集中的感测线的数目可以是相等的。在某些应用中，该第一子集中的感测线的数目和该第二子集中的感测线的数目可以是不相等的。在某些情况下，该第一子集中的感测线都不彼此相邻，并且该第二子集中的感测线都不彼此相邻。该处理电路可通过针对每个周期生成方程来确定在该第一和第二子集中的每一条感测线与该至少一条驱动线之间的电容，其中，该方程将该第一和第二子集中的每一条感测线的电容之和设定为等于该第一输出路径和该第二输出路径的电容之和。通过针对每一次迭代生成的该方程形成方程组。该处理电路通过针对该第一和第二子集中的每一条感测线的电容对该方程组求解来确定在该第一和第二子集中的每一条感测线之间的电容。另一个方面涉及一种用于触敏显示器的感测层。该感测层包括至少一条驱动线和多条感测线，该至少一条驱动线具有耦合到其上以便致使该至少一条驱动线承载周期性信号的驱动电路，该多条感测线电容性地与该至少一条驱动线相交。一种触摸屏控制器包括第一和第二输出路径。选择电路被配置成用于在一个时间段期间将该多条感测线的第一子集耦合到该第一输出路径并且在该时间段期间将该多条感测线的第二子集耦合到该第二输出路径，该第二子集是不包括在该第一子集中的多条感测线。处理电路被配置成用于测量表示在该第一子集中的每一条感测线与该至少一条驱动线之间的电容之和的该第一输出路径的电容、测量表示在该第二子集中的每一条感测线与该至少一条驱动线之间的电容之和的该第二输出路径的电容并且根据该第一输出路径的电容和该第二输出路径的电容来确定在该第一和第二子集与该至少一条驱动线之间的电容。附图说明图1展示了根据本公开的感测层和触摸屏控制器。图2展示了根据本公开的感测层和触摸屏控制器的另一个实施例。图3展示了根据本公开的感测层和触摸屏控制器的进一步的实施例。图4展示了根据本公开的感测层和触摸屏控制器的附加实施例。具体实施方式参照附图进行本描述，图中示出了示例实施例。然而，可以使用许多不同的实施例，并且因此本描述不应被解释为被限制于在此列出的实施例。而是，提供这些实施例从而使得本公开将是透彻的和完整的。贯穿全文相同的附图标记是指相同的元件。初始参照图1，现在描述用于电子装置的触摸屏控制器1。该电子装置包括由驱动电路20驱动的驱动线D1以及与驱动线D1相交的感测线S1-S4。在驱动线D1与感测线S1-S4之间的每一个相交点处，形成电容。触摸屏控制器1包括接收器电路2。接收器电路2包括可根据控制信号CTRL切换的选择电路22。选择电路22用来将在感测线S1-S4之间的交点处的电容复用到第一和第二输出路径10、14。第一和第二输出路径10、14耦合到处理电路24。第一输出路径10包括缓冲器12，而第二输出路径14包括缓冲器16和反相器18。在操作中，驱动电路20用周期性信号(诸如正弦波或方波)对驱动线D1进行驱动。在驱动线D1与感测线S1-S4之间的每一个相交点处，对应的感测线S1-S4引发与在驱动线D1处的电压以及在该相交点处在对应的感测线S1-S4与驱动线D1之间的电容成比例的电荷注入。这些电容在接近导电物体(诸如人类手指)时改变。响应于在周期性信号的每个周期转换一次的控制信号CTRL，选择电路22将感测线S1-S4的子集耦合到第一输出路径10而将感测线S1-S4的其余部分耦合到第二输出路径14。因此，应当注意的是每一条感测线S1-S4耦合到或者第一输出路径10或者第二输出路径14并且在任何给定的选择时刻不耦合到这两者。控制信号CTRL在周期性信号的每个周期改变，从而使得在与感测线S1-S4的总数目N相等的周期数目P期间，感测线S1-S4的总计N个不同的组合已经耦合到第一输出路径10和第二输出路径14，其中耦合到第二输出路径14的组合是耦合到第一输出路径10 的组合的补集。这些可能的组合的例外是不存在以下情况：感测线S1-S4中的一条或多条感测线耦合到第一输出路径10和第二输出路径14两者。在一个潜在的应用中，可能有利的是不存在以下构型：其中每一条感测线S1-S4耦合到第一输出路径10并且感测线S1-S4都不耦合到第二输出路径14，或者反之亦然。否则，相等或不相等的数目的感测线S1-S4可耦合到第一和第二输出路径10、14。该子集中的感测线S1-S4中的全部、某些或都不彼此相邻，并且其余部分的感测线S1-S4中的全部、某些或都不彼此相邻。控制器信号CTRL可以由矩阵表示。针对所示实施例的示例矩阵包括：以及处理电路24确定在感测线S1-S4与驱动线D1之间的每一个交点处的电容。处理电路24通过针对P个周期中的每个周期测量第一输出路径10的电容来完成此动作。第一输出路径10的该电容表示针对其子集的耦合到第一输出路径10的每一条感测线S1-S4的电容之和。处理电路24还针对P个周期中的每个周期测量第二输出路径14的电容。第二输出路径14的该电容表示针对其剩余部分的每一条感测线S1-S4的电容之和。处理电路24然后根据第一输出路径10的电容和第二输出路径14的电容来确定每一条感测线S1-S4的电容。在给定第一和第二输出路径10、14的电容的情况下，确定每一条感测线S1-S4的电容的一种方式是通过针对P个周期中的每一个周期将第一和第二输出路径10、14的电容相加。通过使用正交控制矩阵，可以形成具有四个未知变量的四个线性独立的方程。示例正交控制矩阵是：M=1-1-1-11-111-1-11-1111-1]]>应用此控制矩阵，形成以下四个方程：C(P1)＝(C1+C2-C3+C4)*kC(P2)＝(-C1-C2-C3+C4)*kC(P3)＝(-C1+C2+C3+C4)*kC(P4)＝(-C1+C2-C3-C4)*k其中，C1是S1与D1之间的电容，C2是S2与D1之间的电容，C3是S3与D1之间的电容，并且C4是S4与D1之间的电容，其中k是增益常量，并且每个周期(P1、P2、P3、P4)对应于M的列。由于控制矩阵M的正交性，电容的值被简单计算为：C1＝[C(P1)-C(P2)-C(P3)-C(P4)]/4kC2＝[C(P1)-C(P2)+C(P3)+C(P4)]/4kC3＝[-C(P1)-C(P2)+C(P3)-C(P4)]/4kC4＝[C(P1)+C(P2)+C(P3)-C(P4)]/4k这些值已经被发现是精确的。每个电容C1-C4测量四次的事实对这种精确性做出贡献并且帮助提供良好的噪声排除，因为噪声得到平均化。尽管以上示出的正交矩阵作为控制矩阵是合适的，其他控制矩阵在本公开的范围之内。例如，本领域技术人员已知的Walsh矩阵可以用作控制矩阵，尽管在这种情况下耦合到第一和第二输出路径10、14的感测线S1-S4的数目应当相等。此外，对于Walsh矩阵的一列，将第二输出路径14的电容从第一输出路径10减去而不是 与其相加。否则，操作将如上所述那样进行。也可使用合适的非正交的控制矩阵并且在本公开的范围之内，尽管认识到它们可导致用于确定电容C1-C4的更复杂的计算。在此描述的触摸屏控制器1所提供的优点非常明显。与现有设计相比，减少的接收器2的数目降低了功耗，这是商业上更令人期望的目标。此外，减少的接收器2的数目提供空间节省，这最终可提供电子装置内部的用于更大电池的更多空间或者用于其他部件的空间。尽管已经示出了四条感测线S1-S4并且以上示出的计算一直是基于四条感测线S1-S4，但图1中展示的设定可用任何数目的感测线工作，并且对于Y条感测线，将使用(Y，Y)矩阵。类似地，尽管已经示出了一条驱动线D1并且以上示出的计算一直是基于一条驱动线D1，但图1中展示的设定可用任何数目的驱动线D1工作。此外，尽管触摸屏控制器1被示出为具有一个接收器组2，但应当认识到还可以使用其他接收器组。现在参照图2，现在描述其中存在两个接收器组2’、3’的触摸屏控制器1’。在该应用中，仍存在一条驱动线D1，但是存在八条感测线S1-S8。选择电路22’针对感测线S1-S8操作并且连接到第一接收器2’和第二接收器3’两者。第一接收器2’包括在选择电路22’的输出端与处理电路24a’之间耦合的第一输出路径10a’。第一输出路径10a’包括缓冲器12a’。第一接收器2’还包括在选择电路22’的输出端与处理电路24a’之间耦合的第二输出路径14a’。第二输出路径14a’包括缓冲器16a’和反相器18a’。类似地，第二接收器3’包括在选择电路22’的输出端与处理电路24b’之间耦合的第一输出路径10b’。第一输出路径10b’包括缓冲器12b’。第二接收器3’还包括在选择电路22’的输出端与处理电路24b’之间耦合的第二输出路径14b’。第二输出路径14b’包括缓冲器16b’和反相器18b’。不相邻的感测线S1-S8耦合到第一和第二接收器2’、3’。例 如，感测线S1、S3、S5、S7耦合到第一接收器2’，而感测线S2、S4、S6、S8耦合到第二接收器3’。可以这样做以便降低外部噪声对结果的影响。触摸屏控制器1’的操作与以上参照图1描述的触摸屏控制器1的操作类似地进行，其中，选择电路22’将感测线S1-S8复用到第一和第二接收器2’、3’，并且进而复用到第一和第二接收器2’、3’的第一和第二输出路径10a’、14a’、10b’、14b’。第一接收器2’确定耦合到其上的感测线S1-S8的电容，并且第二接收器3’确定耦合到其上的感测线S1-S8的电容。这些电容确定针对以上描述的第一和第二接收器2’、3’中的每一个接收器进行。耦合到第一和第二接收器2’、3’的感测线S1-S8无需是相邻的。如图3的示例实施例所示，感测线S1-S4可以耦合到第一接收器2”，而感测线S5-S8可耦合到第二接收器3”。触摸屏控制器1”的该实施例的设定以其他方式在操作中与以上参照图1的触摸屏控制器1’描述的相同。因此，无需给出进一步的描述。以上描述的这些技术可等同地应用于采用驱动线的“强制编码(forceencoding)”的实施例。现在参照图4描述这种应用。在此，存在四条感测线S1-S4以及四条驱动线D1-D4。每一条感测线S1-S4与每一条驱动线D1-D4之间的电容的确定在四个时间段T1-T4期间执行，其中，每个时间段包括四个子时间段(例如，针对T1的T11、T12、T13、T14)。在每个时间段期间，持续该整个时间段的持续时间，根据相同的构型对驱动线D1-D4进行驱动。在时间段T1-T4期间控制驱动线D1-D4的构型的样例矩阵是：在每个子时间段期间，响应于在周期性信号的每个周期转换 一次的控制信号CTRL，感测线S1-S4的不同子集耦合到第一输出路径10”’并且该子集的补集耦合到该第二输出路径14”’。控制信号CTRL在子时间段TX1-TX4期间的样例矩阵(其中X表示这些子时间段所属于的时间段)是：对于每个子时间段，对输出OUT+和OUT-进行求和，并且因此对每行和每列之间的电容进行求和。将Md应用为控制驱动线D1-D4的构型的矩阵并且将Ms应用为对控制信号CTRL进行控制的矩阵(其中1和-1表示感测线S1-S4分别连接到第一输出路径10”’和第二输出路径14”’)，这些子时间段的输出可因此被计算为：OutTX1＝Row1+Row2-Row3+Row4OutTX2＝-Row1-Row2-Row3+Row4OutTX3＝-Row1+Row2+Row3+Row4OutTX4＝-Row1+Row2-Row3-Row4例如，针对TX1的行值的计算被执行为：Row1＝(OutTX1-OutTX2-OutTX3-OutTX4)/4＝-C11+C12+C13+C14Row2＝(OutTX1-OutTX2+OutTX3+OutTX4)/4＝-C21+C22+C23+C24Row3＝(-OutTX1-OutTX2+OutTX3-OutTX4)/4＝-C31+C32+C33+C34Row4＝(OutTX1+OutTX2+OutTX3-OutTX4)/4＝-C41+C42+C43+C44通过应用Md和Ms以相同的方式计算针对TX2-TX4的行的值。上述线性方程然后可被应用以便求解电容。许多修改和其他实施例对于受益于前面的描述和附图中呈 现的教导的本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，理解的是各种修改和实施例旨在被包括在所附权利要求书的范围之内。当前第1页1 2 3