在触摸传感器上实现高更新报告速率的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明通常涉及电容触摸传感器。更具体地说，本发明目的在于当使用利用同步 定时正交测量刺激模式确定目标在电容触摸传感器的位置时，包括当触摸传感器与大型显 示器结合以形成大型触摸屏的触摸传感器时，增大报告速率以便提供改进的检测速率。
【背景技术】
[0002] 当讨论触摸传感器时，值得注意的是，存在电容敏感传感器的几种不同的设计。能 被改造以与本发明一起工作的现有触摸板设计之一是CIRQUE?公司制造的触摸板。相 应地，有用的是检验底层技术以便更好地理解如何能改造电容敏感触摸板以与本发明一起 工作。
[0003] CIRQUE?公司触摸板是互电容感测装置，示例被示出在图1的框图中。在这种 触摸板10中，X电极（12)、Y电极（14)的栅以及感测电极16用来限定触摸板的触摸敏感 区域18。典型地，当存在空间限制时，触摸板10是大约16X12电极或8X6电极的矩形栅。 单个感测电极16与这些X(12)和Y(14)(或行和列）电极交错。通过感测电极16进行所 有位置测量。
[0004] CIRQUE?公司触摸板测量感测线16上的电荷不平衡。当触摸板10上或触摸 板10附近没有指示目标时，触摸板电路20处于平衡状态，感测线16没有电荷不平衡。当 因目标接近或者接触触摸表面（触摸板10的感测区域18)时电容耦合导致指示目标创造 不平衡时，电极12和14上发生电容变化。测量的是电容变化，而不是电极12和14上的绝 对电容值。通过测量必须被注入到感测线16上的电荷量，触摸板10确定电容变化以重新 建立或再次获得感测线上的电荷平衡。
[0005] 以下利用上述系统以确定手指在触摸板10上或触摸板10附近的位置。这种示例 描述行电极12,对于列电极14以相同方式重复。从行电极测量和列电极测量获得的值确定 指示目标在触摸板10上或触摸板10附近的形心的交点。
[0006] 在第一步骤中，利用来自P、N发生器22(generat〇r)的第一信号驱动第一组行电 极12,利用来自P、N发生器的第二信号驱动不同但相邻第二组行电极。触摸板电路20利 用互电容测量装置26从感测线16获得表明哪一行电极最接近于指示目标的值。然而，在 一些微控制器28的控制下，触摸板电路20还不能确定指示目标位于行电极的哪一侧，也不 能确定指示目标距离电极有多远。因此，系统将待驱动的电极组12移位一个电极。换句话 说，增加一组的一侧的电极，同时该组的相对侧的电极不再被驱动。然后新一组由P、N发生 器22驱动，并且进行感测线16的第二次测量。
[0007] 从这两次测量可确定指示目标位于行电极的哪一侧以及有多远。然后利用比较两 个所测信号的幅值的等式，进行指示目标位置的确定。
[0008] CIRQUE?公司触摸板的灵敏度或分辨率大大高于16 X 12的行电极和列电极栅 隐含的灵敏度或分辨率。分辨率典型地大约为每英寸960量级或更大。精确的分辨率由组 件的灵敏度、相同行和列上的电极12和14之间的间距和不是本发明实质的其它因素确定。 利用P、N发生器24,上述过程被重复用于Y或列电极14。
[0009]虽然上述的CIRQUE?触摸板使用X电极12和Y电极14的栅和分开并单个的 感测电极16,但是感测电极实际上可以是通过使用多路复用的X电极12或Y电极14。任 何一种设计将能够使本发明起作用。
[0010]用于CIRQUE?公司触摸板的底层技术是基于电容传感器。然而，其他触摸板技 术也可被用于本发明。这些其他距离敏感触摸板技术和触摸敏感触摸板技术包括电磁技 术、感应技术、压力传感技术、静电技术、超声技术、光学技术、电阻膜技术、半导电膜技术或 其他指状物或触笔响应技术。
[0011] 已经注意到的是，当使用诸如大型平板电脑、触摸屏电脑或其他类似触摸屏装置 的大型触摸屏时，触摸屏可能不会快速报告触摸屏幕上的可检测目标的位置。例如，因不能 准确地反映手指在其移动时的位置，触摸屏可能跟不上触摸屏幕上一个手指或多个手指的 移动。因此，对于现有技术来说，在大型触摸屏幕或触摸板中使用的触摸传感器中通过增大 报告速率能更快速地更新所有目标在触摸板上的位置，这将是有优势的。
【发明内容】
[0012] 在第一实施例中，本发明是一种用于增大电容触摸传感器上报告速率从而提供所 有目标在触摸屏上的位置的实时显示的系统和方法，所述方法是通过每次在每个传感器电 极上进行测量而不是等待传感器电极阵列中的所有传感器电极的完整扫描来更新目标在 触摸传感器上的报告位置的图像，利用同步定时正交测量刺激模式来确定目标在触摸屏上 的位置。
[0013] 通过结合附图考虑下面的详细描述，本发明的这些和其他目的、特征、优点和替代 方面对本领域技术人员来说将变得显而易见。
【附图说明】
[0014]图1是现有技术中发现的可适用于本发明中的触摸板的第一实施例的操作的框 图。
[0015] 图2是包括设置在两层触摸传感器基板上的X和Y电极的触摸传感器的俯视图。
[0016]图3是用于存储测量结果的数据阵列、刺激模式和可生成触摸传感器图像的结果 阵列的示意图。
[0017]图4是本发明的第一实施例的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018] 现在将参照附图，其中本发明的各种元件将被给出数字标记，并且将讨论本发明 以便本领域技术人员能够制造和使用本发明。将理解的是，下面的描述仅是本发明原理的 示例，而不应被视为缩小所附的权利要求书。
[0019] 应当理解的是，整篇文档中使用的术语"触摸传感器"可包括含有触摸板、触摸屏 和触摸面板的任何电容式触摸传感器装置并包括接近性和触摸感应能力。
[0020] 因为本系统和方法实现目标在触摸传感器上的位置的更高报告速率，所以本发明 的第一实施例是现有技术的改进。报告速率可定义为触摸传感器可提供用于可检测目标的 位置信息的速率。为了生成由触摸传感器可检测的所有目标的图像，报告速率可基于可进 行测量的数量。
[0021] 包括用于跟踪多个目标的大型屏幕的触摸屏技术的最新进展已经产生了更快报 告速率的需要，从而提供与较小触摸屏基本上相似的用户体验。
[0022] 本领域系统的当前状态包括对感测电极阵列中的整个有源区域或所有感测电极 进行完整扫描，然后从测量数据生成或计算图像。然后，通过处理图像数据从图像数据提取 每一个目标在有源区域中的位置。因此，利用现有技术的扫描技术的图像仅可在进行完整 扫描后创建。完整扫描可被定义为通过应用用于正在作为驱动电极的电极的所有必要的刺 激模式而从感测电极获得的所有测量。典型地，刺激模式被应用于每一个驱动电极同时从 应用的每一个刺激模式的所有感测电极获取测量。
[0023] 应当理解的是，正在应用的刺激模式是如于08/12/2010提交的序列号为 12/855, 545的在先提交的申请教导的同步定时正交测量刺激模式。
[0024] 考虑图2,其示出了在触摸传感器40中使用的形成X电极42和Y电极44阵列的 16 X 16电极阵列。为了获得可存在于触摸传感器40上的所有目标的图像，现有技术可能需 要完整扫描或15次测量。因此在该示例中，报告速率是需要在可生成图像之前进行的15 次测量的完整扫描的函数。
[0025] 应当理解的是，16X 16触摸传感器阵列40的示例是任意的且仅是为了说明的目 的。X电极42和Y电极44的数量可被改变以创建具有任何期望维度的矩形触摸传感器40， 并且不限于所示的正方形布局。X电极42和Y电极44还可以与待描述的m电极和n电极 互换使用。
[0026]图3是可被本发明的第一实施例使用的数据阵列的示意图。刺激数据阵列存储多 个刺激模式。刺激模式被应用于可被选择以用作驱动电极的电极。一般来说，当X电极用 作驱动电极时，Y电极将用作感测电极，反之亦然。因此，驱动电极和感测电极的指定可互 换。例如，X电极可用作驱动电极同时Y电极可用作感测电极，然后角色被颠倒直到已经进 行完整扫描。
[0027] 对于nXm电极阵列，当n电极用作驱动电极时，存在n刺激模式阵列。同样地，当 m电极用作驱动电极时，存在m刺激模式阵列。因为对于n电极和m电极，可需要不同的刺 激模式，所以可能存在用于存储n电极和m电极的刺激模式的两种不同的刺激阵列。因此， 可存在n刺激数据阵列50和m刺激数据阵列52。例如，当存在比其他维度多一维的更多电 极时，可能需要不同的刺激模式。
[0028] 为了该示例的目的，图3示出了两种不同的刺激阵列，n刺激数据阵列50具有用 于n电极的n种不同的刺激模式，m刺激数据阵列52具有用于m电极的m种不同的刺激模 式。然而，应该理解的是，当电极的数量相等或n = m时，可能能够使用用于存储待应用于 两组电极的刺激模式的单个刺激数据阵列。
[0029] 第一实施例的第一步骤可以是生成目标在触摸传感器40上的第一图像。在该示 例中，当驱动电极利用n和m刺激模式而正在被刺激时，可能需要n+m次测量以生成整个图 像。
[0030] 第二步骤是利用随机方法、伪随机方法或置换方法选择索引值。索引值是用于访 问待使用的刺激模式的值、在结果阵列54中待更新的值、从用于m刺激的先前测量阵列60 和用于n刺激的先前测量阵列62使用的值，如将要示出的。
[0031] 第三步骤可导致期望的更高报告速率。代替现有技术中的通过利用其自身的刺激 模式刺激每一个驱动电极必须采用目标在触摸传感器40上的完整图像，在刺激单个驱动 电极并进行仅单次测量后创建新图像。
[0032] 图3示出了结果阵列54、用于n刺激的先前测量阵列60、用于m刺激的先前测量 阵列62。在第一步骤中，完整扫描创建具有在触摸传感器40上或触摸传感器40附近的所 有目标的图像的结果阵列54。在现有技术中，为了更新该图像，进行另一完整扫描。然而， 在第一实施例中，下一步骤是从结果阵列54减去对应于所选索引值i的测量结果。更具体 的说，从结果阵列54减去先前测量的向量点积。
[0033] 首先再次转向将n电极用作驱动电极的示例，考虑索引值i为3。从结果阵列54 减去来自可被表示为来自n阵列或M (3) n并存储在用于n刺激的先前测量阵列60中的第 三刺激模式的测量，然后，将第三次测量M(3)n从用于n刺激的先前测量阵列去除。
[0034] 下一步骤是用新的刺激模式刺激驱动电极。因此，存储在n刺激数据阵列50中的 第三刺激模式