触摸屏控制器的制作方法

本公开涉及电容式触摸感测领域，并且具体地涉及通过使用涉及将采样信号分别乘以正弦波和余弦波的采样技术来改善互电容感测中的噪声感测的触摸屏控制器。

背景技术：

触摸屏是一种可以检测与显示区域接触或接近显示区域的物体的设备。例如，显示区域可以用触敏矩阵覆盖，该触敏矩阵可以通过手指或触笔来检测用户的触摸。触摸屏用于各种应用，诸如移动电话和其他移动设备。触摸屏可以启用各种类型的用户输入，诸如屏幕上的项目的触摸选择或经由所显示的虚键盘而输入的字母数字。触摸屏可以测量用户触摸的各种参数，诸如位置、持续时间等。

一种类型的触摸屏是电容式触摸屏。电容式触摸屏可以包括覆盖在显示区域上的导电行和导电列的矩阵。导电行和导电列彼此间隔开，以便不接触。电容式触摸屏可以用于互电容感测。

在互电容感测中，可以感测矩阵的每行和每列之间的电容。行和列之间的感测到的电容的变化可以指示诸如手指等物体正在行和列的交叉区域附近触摸屏幕或者在接近屏幕。互电容感测电路采用施加到电容式触摸矩阵的列导体的“强制”信号、以及对各个行导体上的耦合信号的感测(反之亦然)。

为了在互电容感测中执行噪声感测，以便能够确定用于互电容感测的最佳可用频率，在多个频率处，在不向列导体施加强制信号的情况下感测行导体。然后将具有最低噪声水平的频率用于下一互电容感测，在此期间，强制信号被施加到列导体。

虽然这种噪声传感技术确实有效，但噪声数据在每个数据帧不可获得，并且噪声本身可能会在帧与帧之间发生显著变化。因此，需要互电容感测中的噪声感测领域中的改进。

技术实现要素：

本公开的实施例的目的在于提供触摸屏控制器，其具有改进的互电容感测中的噪声感测性能。

根据一个方面，提供了一种与触摸屏一起可操作的触摸屏控制器。所述触摸屏具有强制线和感测线，所述触摸屏控制器包括：驱动电路装置，被配置为在触摸数据感测模式中利用强制信号驱动所述强制线，并且在噪声感测模式中不驱动所述强制线；感测电路装置，被配置为感测所述感测线处的数据；处理电路装置，针对多个帧被配置为：在噪声感测子帧期间，执行以下步骤：以多个不同的可能的采样频率对所述数据进行采样；将以所述多个不同的可能的采样频率中的每个采样频率采样的所述数据乘以正弦乘数，以产生针对所述多个不同的可能的采样频率中的每个采样频率的虚噪声数据；对针对所述多个不同的可能的采样频率中的每个采样频率的所述虚噪声数据求和，以产生针对所述多个不同的可能的采样频率中的每个采样频率的单独的和；将以所述多个不同的可能的采样频率中的每个采样频率采样的所述数据乘以余弦乘数，以产生针对所述多个不同的可能的采样频率中的每个采样频率的实噪声数据；对针对所述多个不同的可能的采样频率中的每个采样频率的所述实噪声数据求和，以产生针对所述多个不同的可能的采样频率中的每个采样频率的单独的和；以及根据所求和的虚噪声数据和所求和的实噪声数据来确定针对所述多个不同的可能的采样频率中的每个采样频率的所述数据的单独的噪声幅度值。

在一些实施例中，所述处理电路装置还被配置为：基于针对所述多个帧中的两个或更多个帧的所述多个不同的可能的采样频率中的每个采样频率的所述数据的所述单独的噪声幅度值来执行选择针对下一帧的采样频率的步骤。

在一些实施例中，所述处理电路装置还被配置为：基于在所述多个帧中的两个或更多个帧中的每个帧期间确定的针对所述多个不同的可能的采样频率中的每个采样频率的所述数据的所述单独的噪声幅度值来执行确定所述多个帧中的所述两个或更多个帧上的不同的可能的采样频率中的每个采样频率的标准偏差的步骤；并且其中所述处理电路装置还被配置为基于所述不同的可能的采样频率中的每个采样频率的所述标准偏差来执行选择针对下一帧的采样频率的步骤。

在一些实施例中，所述处理电路装置基于所述不同的可能的采样频率中的每个采样频率中的哪个具有最低标准偏差来选择针对所述下一帧的采样频率。

在一些实施例中，所述处理电路装置还被配置为对于每个帧，在触摸数据感测子帧期间，执行以下步骤：以采样频率对所述数据进行采样；将所述数据乘以正弦乘数以产生虚触摸数据；对所述虚触摸数据求和；将所述数据乘以余弦乘数以产生实触摸数据；对所述实触摸数据求和；以及根据所求和的虚触摸数据和所求和的实触摸数据来确定所述数据的触摸幅度值。

在一些实施例中，所述多个不同的可能的采样频率包括四个可能的采样频率。

在一些实施例中，所述多个帧包括十六个帧。

根据另一方面，提供了一种与触摸屏一起可操作的触摸屏控制器。所述触摸屏具有强制线和感测线，其特征在于，所述触摸屏控制器包括：驱动电路装置，被配置为在触摸数据感测模式中利用强制信号驱动所述强制线，并且在噪声感测模式中不驱动所述强制线；感测电路装置，被配置为在所述触摸数据感测模式中感测所述感测线处的触摸数据，并且在所述噪声感测模式期间感测所述感测线处的噪声数据；处理电路装置，被配置为在所述噪声感测模式中执行以下步骤：(a)对所述噪声数据进行采样；(b)将所述噪声数据乘以正弦乘数以产生虚噪声数据；(c)对所述虚噪声数据求和；(d)将所述噪声数据乘以余弦乘数以产生实噪声数据；(e)对所述实噪声数据求和；以及(f)根据所述虚噪声数据和所述实噪声数据来确定所述噪声数据的噪声幅度值。

在一些实施例中，所述处理电路装置被配置为：在所述噪声感测模式中，对于要在所述触摸数据感测模式中使用的多个可能的采样频率中的每个采样频率执行步骤(a)至步骤(f)；以及确定由所述感测电路装置在稍后进入所述触摸数据感测模式时将要使用所述多个可能的采样频率中的哪个采样频率。

在一些实施例中，所述处理电路装置通过确定针对所述多个可能的采样频率中的每个采样频率的所述噪声幅度值的标准偏差、以及选择所述多个可能的采样频率中具有最低标准偏差的频率，来确定由所述感测电路装置在稍后进入所述触摸数据感测模式时将要使用所述多个可能的采样频率中的哪个采样频率。

在一些实施例中，所述处理电路装置被配置为：对于多个数据帧中的每个数据帧，在所述噪声感测模式中，对于要在所述数据帧中在所述触摸数据感测模式中使用的多个可能的采样频率中的每个采样频率执行步骤(a)至步骤(f)，以便确定每个数据帧中的噪声数据的噪声幅度值。

在一些实施例中，所述处理电路装置通过确定针对跨每个帧的所述多个可能的采样频率中的每个采样频率的所述噪声幅度值的标准偏差、以及选择所述多个可能的采样频率中具有最低标准偏差的频率，来确定由所述感测电路装置在退出所述噪声感测模式并且稍后进入所述触摸数据感测模式时将要使用所述多个可能的采样频率中的哪个采样频率。

在一些实施例中，所述多个可能的采样频率包括四个可能的采样频率。

在一些实施例中，所述多个数据帧包括十六个数据帧。

在一些实施例中，所述处理电路装置被配置为在所述触摸数据感测模式中：对所述触摸数据进行采样；将所述触摸数据乘以正弦乘数以产生虚触摸数据；对所述虚触摸数据求和；将所述触摸数据乘以余弦乘数以产生实触摸数据；以及根据所述虚触摸数据和所述实触摸数据来确定所述触摸数据的幅度值。

根据另一方面，提供了一种与触摸屏一起可操作的触摸屏控制器。所述触摸屏具有强制线和感测线，其特征在于，所述触摸屏控制器包括：驱动电路装置，被配置为在触摸数据感测模式中利用强制信号驱动所述强制线，并且在噪声感测模式中不驱动所述强制线；感测电路装置，被配置为在所述触摸数据感测模式和所述噪声感测模式中感测所述感测线处的数据；处理电路装置，被配置为执行以下步骤：(a)对所述数据进行采样；(b)将所述数据乘以正弦乘数以产生虚数据；(c)对所述虚数据求和；(d)将所述数据乘以余弦乘数以产生实数据；(e)对所述实数据求和；(f)根据所述虚数据和所述实数据来确定所述数据的幅度值。

根据另一方面，提供了一种与触摸屏一起可操作的触摸屏控制器。所述触摸屏具有强制线和感测线，其特征在于，所述触摸屏控制器包括：驱动电路装置，被配置为在触摸数据感测模式中利用强制信号驱动所述强制线；感测电路装置，被配置为在所述触摸数据感测模式中感测所述感测线处的数据；处理电路装置，被配置为执行以下步骤：(a)对所述数据进行采样；(b)将所述数据乘以正弦乘数以产生虚数据；(c)对所述虚数据求和；(d)将所述数据乘以余弦乘数以产生实数据；(e)对所述实数据求和；(f)根据所述虚数据和所述实数据来确定所述数据的幅度值。

根据本公开的实施例的触摸屏控制器具有改进的互电容感测中的噪声感测性能。

附图说明

为了更好地理解所描述的实施例，参考附图，附图通过引用并入本文，并且在附图中：

图1a是电容式触摸矩阵的示意图；

图1b是电容式触摸矩阵的一部分的放大示意图，其示出了具有菱形配置的行和列导体；

图1c是行和列的单个交叉的示意图，其示出了行和列导体之间的电容；

图2是触摸屏系统的示意图；

图3a是操作图2的触摸屏系统的方法的流程图；

图3b是示出根据图3a的流程图所示的操作图2的触摸屏系统的方法的针对各个帧而计算的噪声数据和触摸数据的图；

图4是示出图2的触摸屏系统在图3a的噪声感测模式中的操作细节的流程图；

图5是示出图2的触摸屏系统在图3a的流程图中选择新的采样频率时的操作细节的流程图；

图6是示出图2的触摸屏系统在图3a的噪声感测模式中的操作细节的流程图；

图7是示出根据图3a的流程图所示的操作图2的触摸屏系统的方法的采样信号以及要应用于采样信号的正弦和余弦乘数的图；以及

图8是示出根据图3a的流程图所示的操作图2的触摸屏系统的方法而计算的每个帧中的可获得的噪声数据的图。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的元件用相同的附图标记表示。特别地，不同实施例共有的结构和/或功能元件可以用相同的附图标记表示，并且可以具有相同的结构、尺寸和材料特性。为清楚起见，仅示出了对理解所描述的实施例有用的那些步骤和元件，并且将对其进行详细说明。

图1a中示出的是具有以菱形图案布置的电容式触摸矩阵10的导电行12和导电列13的触摸屏的示例。电容式触摸矩阵10可以是透明的，以允许来自下面的显示单元的光穿过电容式触摸矩阵10以供用户观看。可以提供多个导体14以与导电行12和导电列13接触。导电行12和导电列13可以基本上覆盖触摸屏的整个面，从而能够在触摸屏的基本上任何位置处进行触摸和接近检测。

图1b中更详细示出的是电容式触摸矩阵10的放大部分。电容式触摸矩阵10包括多个导电列13(ci)和多个导电行12(lj)。在图1b中，导电列13垂直延伸，并且导电行12水平延伸。导电行12和导电列13在它们的交叉点处在彼此上方或下方交叉，但是彼此不接触。导电行12和导电列13中的每一个具有以菱形图案布置的导体。结果，导电行12和导电列13通过电容间隙15彼此分开。与直导体相比，菱形图案可以在导电行12和导电列13之间提供增加的电容。当物体与屏幕接触或接近屏幕时，电容式触摸矩阵10可以感测修改电容间隙15上方的边缘电场的物体。

图1c示出了当选择导电列ci和导电行lj时，列ci与行lj之间的总电容是列ci和行lj的四个相邻菱形区域之间的四个电容16的总和。可以感测列ci与行lj之间的电容，以确定物体是否在形成有四个电容16的区域上方与触摸屏接触或接近触摸屏。可以连续选择电容式触摸矩阵的每个导电行12和导电列13，以感测触摸屏的每个位置处的电容。

图2中描绘的是包括电容式触摸矩阵10和相关联的感测电路21的触摸屏系统20的框图。如上所述，电容式触摸矩阵10可以具有菱形图案，其为清楚起见而在图2中没有被示出。感测电路21包括用于感测来自电容式触摸矩阵10的电荷的电容到数字转换器25、以及用于处理转换后的电荷以便确定触摸的坐标的处理电路装置30，如下所述。

通常，在互电容感测中，通过驱动电路装置32将强制信号施加到列导体(或行导体)，并且在一个或多个行导体(或列导体)上感测耦合信号。可以以任何合适的方式扫描电容式触摸矩阵10的行和列，诸如下面将描述。例如，可以在列c1与行l1-ln之间感测电容，然后在列c2与行l1-ln之间感测电容，依此类推，直到在列cn与行l1-ln之间感测电容。然而，应当理解，这仅是合适的扫描序列的示例，并且可以使用任何合适的扫描序列。

在每个扫描步骤，可以从行/列对得到表示所选择的行/列对之间的电容的测量值。例如，可以将所选择的行/列对之间的电容充电到确定的电压值。存储的电荷量取决于行/列对之间的电容。当物体在行和列的交叉区域附近触摸触摸屏并且改变该区域中的电场时，所选择的行和列之间的电容可以改变。为了确定物体是否在附近，可以读出所存储的电荷并且将其转换成电压，电压然后被数字化。

现在参考图3a的流程图100描述用于操作触摸屏系统20的详细技术。可以连续地执行该操作。在给定帧n的开始(框102)之后，在频率集合中的每个不同频率处执行针对该帧的噪声感测(框104)。然后，执行针对该帧的触摸感测(框106)。触摸感测可以被执行比噪声感测更长的持续时间，并且在触摸感测期间可以获取比在噪声感测期间更多的样本。然后递增n(框108)。

如果在框110处n不等于给定帧计数x(诸如十六)，则该方法返回到帧n的处理的开始(框102)。然而，如果在框110处n等于给定帧计数x，则该方法继续从频率集合中选择新的采样频率(框112)。

该操作在图3b中示意性地被示出，图3b示出了每个帧如何包含执行噪声感测的噪声感测子帧、以及执行触摸数据感测的触摸数据感测子帧。该操作中涉及的信号如图7所示。

现在参考图4的流程图104描述噪声感测。在噪声感测模式中，驱动电路装置32被控制以便不向列导体(或行导体)施加强制信号，但是仍然执行采样。在框104-1处，以多个采样频率(例如，四个不同的采样频率)在用作感测线的行或列处对电压测量值进行采样。在采样之后，将在帧n的噪声感测子帧内的每个频率处获取的信号样本乘以正弦乘数(框104-2a)，并且然后对于帧n内的每个频率对其进行求和以产生针对帧n内的每个频率的虚噪声数据(框104-3a)。

另外，与在框104-2a处执行的乘法分开地，将在帧n的噪声感测子帧内的每个频率处获取的信号样本乘以余弦乘数(框104-2b)，并且然后对于帧n内的每个频率对其进行求和以产生针对每个频率的实噪声数据(框104-2c)。根据虚噪声数据和实噪声数据两者来确定针对帧中的每个频率的噪声幅度值(框104-c)。注意，正弦乘数和余弦乘数可以分别是以其频率的两倍采样的正弦波和余弦波。该操作中涉及的信号如图8所示。

现在参考图5的流程图112描述用于感测子帧的新的采样频率的选择。在n等于x之后，根据这些频率的噪声幅度值来确定跨x帧的每个频率的标准偏差(框112-1)。然后选择具有最低标准偏差的频率(框112-2)以用作下一噪声感测子帧中的采样频率。

应当理解，新的采样频率可以如所描述每十六帧一次来被确定，或者可以如所描述在每个帧n处被确定，其中n大于或等于x。

现在参考图6的流程图106描述触摸感测。以当前采样频率在用作感测线的行或列处对电压测量值进行采样(框106-1)。此后，将在帧n内获取的信号样本乘以正弦乘数(框106-2a)，并且然后对其求和以产生虚触摸数据(框106-3a)。另外，与在框106-2a处执行的乘法分开地，将在帧n内获取的信号样本乘以余弦乘数(框106-2b)，并且然后对其求和以产生实触摸数据(框106-3b)。根据触摸幅度值，可以确定触摸的坐标(框106-4)。

使用上述技术，每个帧中的噪声数据是可用的，因为它不会在帧与帧之间过度地变化。由于每个帧中的噪声数据是可用的，因此可以更快地采取响应于噪声而采取的动作。

虽然已经关于有限数目的实施例描述了本公开，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以设想不脱离本文中公开的本公开的范围的其他实施例。因此，本公开的范围仅受所附权利要求的限制。