电容触摸系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电容触摸系统，尤其是一种包含有源触笔和电容触摸装置的电容触摸系统。
【背景技术】
[0002]电容触摸装置包括在包含物品存在检测的多种应用领域中使用的电容传感器，例如，但并不限于，触摸板、触摸面板、触摸屏或投射式的电容显示器。
[0003]当在电容触摸装置上书写时，触笔(或笔)的使用允许在使用者与基础应用之间更加舒服和准确的交互。触笔可以是无源的或有源的。无源触笔不会发射任何信号:换言之，它是触摸电容触摸装置并模拟手指的物体。虽然无源触笔简单、廉价并提供用于画草图的可接受的解决方案，但它们并不容易地考虑笔触摸和手指触摸之间的区别。而且它们不考虑可能在一些应用中有用的任何数据的传输。笔的尖端必须足够大以使电容电荷被动地传输至触摸装置。
[0004]有源触笔具有更高的书写性能，例如，在触笔尖端沿着短曲线或短距离快速移动时。另外，它们可以传输来自位于触笔上或在触笔内的传感器的模拟的或数字的数据(例如，触笔尖端被应用于电容触摸屏所用的力)。然而，它们更加的复杂。
[0005]常规的有源触笔只在某些时段期间发射。于是在触笔和电容触摸装置之间需要同步性。换言之，从触笔发射的信号的相位并不是随意的，而是显示了与在电容触摸装置中的内置时序信号的关系，例如，指示哪一行被启用的标记。为了执行这种同步性，触笔必须包括用于接收电容触摸装置相位信息的接收器。触笔还包括用于向电容触摸装置发射有用信号的发射器。于是，已知的有源触笔包括接收器和发射器，且因此是复杂、昂贵和笨重的。
[0006]此外，现有技术的解决方案倾向于在触笔本身赋予相对较大的复杂性，如讨论的触笔包括接收部分和发射部分，有源触笔信号被解释为手指触摸(通过例如，相同或相反极性)的改进版本。
[0007]在另一方面，已知的电容触摸装置需要发射器用于将同步性信息传递到触笔。此夕卜，手指触摸与触笔触摸的区别是复杂和耗时的。
[0008]图1示出已知电容触摸装置200的示例。其包括感测电容在其交叉点处的第一数量η个行(Y[l]至Y[n])和第二数量m个列(X[l]至X[m])。
[0009]对应于每一列X[l]至X[m]具有电荷传感器(CS)204。对应于每一行Y[l]至Y[n]具有电荷驱动器(CD)203。!!!个电荷传感器204响应于η个电荷驱动器发送的电压激励。电荷驱动器203由为在移位寄存器202内循环的电压信号的标记依序启动。时序控制器201为适当的操作产生所有必要的时序。当标记已经通过所有电荷驱动器203时，触摸列数据采集模块205处理对应于mXn像素的电荷图像的数据，以便检测一个或多个手指触摸。
[0010]图2中示出电荷驱动器203的结构的示例。其包括具有较低输出阻抗的接收标记tk并限定信号发送至驱动器502的预驱动器501。电荷驱动器203的输出信号CD包括被发送至电容触摸装置200的对应行的预定义的电压电平的组。
[0011]在示出预驱动器501以及图2的驱动器502的示例的图3的实施例中，输出信号⑶包括三个电压电平，一个高电压电平(Vh)、一个低电压电平(VI)和“静止的(rest)”电平(Vr)。标记tk被分别发送至第一布尔与逻辑门(Boolean AND logic gate)21和第二布尔与逻辑门23。在第一布尔与逻辑门21的输入处的高侧时序信号Th和在第二布尔与逻辑门23的输入处的低侧时序信号T1分别启动分别连接至高侧开关28和低侧开关30的高侧驱动器25和低侧驱动器27，以便在输出CD处产生高电压电平Vh和低电压电平VI。
[0012]当标记tk为非活动时，驱动器模块26和开关32允许驱动器处于非活动状态:CD输出于是具有静态的(“静止的”)电平Vr，如图4中所示。
[0013]图5示出被配置为用于触摸检测的已知的电荷感测放大器的视图。其包括具有位于虚拟地电平处的输入(CSi)的放大器305以便将由电压激励CD引起的电荷变化转换为输出电压csaout。
[0014]在电容触摸装置200的行Rn和列Cm的交叉点处的电容Cmu接收来自对应于所考虑的行的电容驱动器203的信号⑶并且在列Cm的一端将其耦合至放大器305的虚拟地CSi。
[0015]图5的电荷感测放大器被配置以便在手指触摸感测阶段(或模式)感测一个手指在电容触摸装置200上的可能的存在以及在没有感测到手指触摸时处于重置阶段(或模式)。在这种重置阶段(或模式)中，电荷传感器放大器305的输入CSi通过闭合的开关(图5中的Swl)被连接至其输出csaout。，多个行和列允许mXη图像等级处的多个手指检测。
[0016]图6示出图5的电荷感测放大器204的时序图且尤其重置阶段1000之后是手指触摸感测阶段2000的示例。如图所示，重置阶段1000对应于CSAr信号为高即开关Swl闭合的时间间隔。
[0017]在电荷感测放大器的重置阶段1000期间，信号CSAr被主张(assert)以闭合开关SW1:输出电压csaout于是可以存储可能存在于CSi输入处的偏移电压。如图6中所示，在这个时间段没有CD活动发生。
[0018]电荷感测放大器305的重置阶段1000结束之后是手指触摸感测阶段2000的开始:信号CSAr改变以打开开关SW1并且放大器305然后被配置为具有由Cmu和Cfb的比值限定的增益，使得由CD电压摆动或手指触摸的存在引起的装置Cmu中的电荷变化被转换为在输出电压csaout处可见的电压变化。在这个感测阶段期间有可能感测到电容触摸装置上的一个或多个手指的存在。
[0019]W02012034714描述了一个电荷感测放大器的示例。
[0020]图7示出如图1中所示的已知电荷传感器204的一部分的视图。电荷至电压的转换功能由电荷感测放大器305来保证，电荷感测放大器305之后是噪音滤波模块308。电荷变化的获得和处理以及AD转换可以在噪音滤波器308后的模块309内进行。
[0021]描述电荷驱动器203(图2和图3)和电荷传感器204(图7)不允许同时确定有源触笔触摸电容触摸装置的XY位置。
[0022]EP2354909(Wacom)涉及关于包括两个编码产生部分并被设置为用于传输第一编码C1和第二编码C2的有源触笔。第一编码C1用于执行笔位置检测，同时第一编码C1与第二编码C2—样被用于执行压力检测。由于在传输前一个第二编码C2和下一个第一编码C1之间存在时间期间，所以有源触笔的传输并非是连续的。其还涉及用于在不同的阶段检测手指(通过使用扩码产生部分)和该有源触笔(通过利用第一编码C1)两者的位置的触摸装置。
[0023]US20120105362(Cypress)涉及用于使触笔与电容感测阵列同步的方法和系统。
[0024]EP2515212(三星移动显示(Samsung Mobile Display))涉及包括两个感测回路的电容触摸装置。驱动回路被设置于选择单元和第一感测回路之间。
[0025]选择单元包括η个开关，每个开关具有三个接触点:
[0026]-第一接触点，其将线路连接至驱动回路；
[0027]-第二接触点，其将线路连接至往第一感测回路；
[0028]-第三接触点，其将线路连接至地。
[0029]当线路通过选择单元的第一接触点连接至驱动回路以允许线路上的手指检测时，然后，未邻近连接至驱动回路的线路的线路通过第二接触点连接至第一感测回路以同时允许笔检测。连接至邻近连接至驱动回路的线路的驱动回路的线路通过第三接触点连接至地。
[0030]US20100155153(N-Trig)涉及异步的触笔，即在第一趄检测模式期间与从触摸面板传输的信号不同步的触笔。当触笔已经被检测时，则存在触摸面板与触笔同步的第二 Μ检测模式。
[0031]US5790106(Alps Electric)涉及包括可以通过CPU以分时方式在其第一和第二接触部之间自动地切换的模拟开关的电容触摸装置。当模拟开关切换至其第一接触部时，电容触摸装置被用于手指检测。当模拟开关切换至其第二接触部时，电容触摸装置被用于笔检测。
[0032]于是本发明的目的是解决与包含有源触笔和电容触摸装置的现有的电容触摸系统相关的至少一些缺陷。
【发明内容】
[0033]根据本发明，该目的通过根据所附权利要求的电容触摸系统及用于电容触摸系统的方法来实现。
[0034]根据本发明的电容触摸系统包括:
[0035]-有源触笔，该有源触笔包括被配置以连续地发出信号的振荡器，
[0036]-电容触摸装置，其被配置为处于重置阶段，其后是手指触摸感测阶段，不同于该重置阶段，仅在该手指触摸感测阶段期间感测手指触摸。
[0037]有利地，电容触摸装置被配置为在重置阶段期间感测来自有源触笔的信号。
[0038]有利地，电容触摸装置被配置为仅在重置阶段期间感测来自有源触笔的信号。
[0039]在本发明的上下文中，表述“连续地发出信号”意为，当通电且不处于待机模式时，至少在电容触摸装置上方工作时，有源触笔不间断地传输信号。
[0040]如所讨论的，手指触摸的检测依赖于由电荷驱动器203引发且由电荷传感器204处理的相对较大的信号摆动的使用。这些活动发生在专用的时间空档期间，在此期间有用的触笔信号难以与正常的手指触摸电荷转换输出进行区分。
[0041]本发明的有益方面包括避免这些专用时间空档用于处理触笔信号。换言之，电荷感测放大器被配置以在手指触摸感测阶段(或模式)期间感测电容触摸装置上一个或多个手指的可能存在以及在手指触摸未被感测的重置阶段(或模式)中感测来自有源触笔的信号。在该重置阶段(或模式)中，电荷传感器的电荷传感器放大器的输入通过闭合开关连接至其输出。
[0042]然后，有源触笔尽可能简单地被作为目标，因其连续地发出信号(至少在面板之上工作时)，且不需要任何接收部分来接收来自电容触摸装置的任何信号。
[0043]有源触笔的X和Y坐标的检测不影响正常的手指触摸操作，因其在电容触摸装置处于重置阶段时执行。该