专利名称：补偿负像素效应的方法和设备、触摸敏感设备及终端设备的制作方法
技术领域：
本公 开通常涉及触摸敏感设备，尤其涉及补偿触摸敏感设备上的负像素效应。
背景技术：
很多类型的输入设备目前可用于在计算系统中执行操作，所述输入设备是诸如按 钮或按键、鼠标、轨迹球、操纵杆、触摸传感器面板和触摸屏等。触摸敏感设备，尤其是触摸 屏，正变得越来越流行，这是由于其操作的便利性和多用性以及其不断下降的价格。触摸敏 感设备可以包括触摸传感器面板，其可以是具有触摸敏感表面的透明面板，以及诸如液晶 显示器(LCD)之类的显示设备，该显示设备可以被部分地或全部地置于该面板之后以使得 触摸敏感表面可以覆盖该显示设备的可见区域的至少一部分。触摸敏感设备可以使得用户 能够通过使用手指、指示笔或其他对象在通常由显示设备正在显示的用户界面(UI)所指 示的位置处触摸该触摸传感器面板来执行各种功能。通常，触摸敏感设备可以识别触摸事 件和该触摸事件在触摸传感器面板上的位置，并且计算系统随后可以根据在触摸事件发生 时出现的显示来解释触摸事件，其后可以基于该触摸事件来执行一个或多个动作。当触摸触摸传感器面板的对象接地不良时，表示触摸事件的触摸输出值可能是错 误的或失真的。当在触摸传感器面板上发生两个或更多个同时触摸事件时，这种错误或失 真值的概率可能进一步增大。
发明内容
本公开涉及针对由触摸面板的用户或其他对象的不良接地而导致的错误，补偿表 示在触摸传感器面板处的触摸的触摸信号。一种这样的错误可以是负像素效应，其中在多 个同时触摸期间可以由该面板感测到触摸的明显的负量和/或触摸的降低的正量。一种用 于补偿这种效应的方法可以包括基于触摸信号值确定补偿因子的至少一个界限；基于为 负值的触摸信号值，估计在所确定的界限内的补偿因子，其中负触摸信号可以表示该效应； 以及将估计出的补偿因子应用于所述触摸信号以补偿所述触摸信号。
图1图示了根据各种实施例的触摸传感器面板的示例性触摸操作。图2图示了根据各种实施例的在接收不良接地的手指的多个同时触摸的触摸传 感器面板中的示例性负像素效应。图3图示了根据各种实施例的用于补偿触摸传感器面板中的负像素效应的示例 性方法。图4图示了根据各种实施例的可以包括在用于补偿触摸传感器面板中的负像素 效应的示例性方法中的示例性偏压噪声(bias noise)计算。图5图示了根据各种实施例的可以包括在用于补偿触摸传感器面板中的负像素 效应的示例性方法中的示例性补偿因子界限确定。
图 6图示了根据各种实施例的可以包括在用于补偿触摸传感器面板中的负像素 效应的示例性方法中的另一种示例性补偿因子界限确定。图7图示了根据各种实施例的可以包括在用于补偿触摸传感器面板中的负像素 效应的示例性方法中的示例性补偿因子估计。图8图示了根据各种实施例的可以包括在用于补偿触摸传感器面板中的负像素 效应的示例性方法中的示例性补偿因子应用。图9图示了根据各种实施例的可以包括在用于补偿触摸传感器面板中的负像素 效应的示例性方法中的示例性补偿选择。图10图示了根据各种实施例的可以包括在用于补偿触摸传感器面板中的负像素 效应的示例性方法中的另一种示例性补偿选择。图11图示了根据各种实施例的可以补偿负像素效应的示例性计算系统。图12图示了根据各种实施例的可以补偿负像素效应的示例性移动电话。图13图示了根据各种实施例的可以补偿负像素效应的示例性数字媒体播放器。图14图示了根据各种实施例的可以补偿负像素效应的示例性个人计算机。
具体实施例方式在以下对各种实施例的描述中，参考了附图，该附图形成了描述的一部分，并且在 附图中通过图示的方式示出了可以实践的特定实施例。应当理解的是，可以使用其他实施 例，并且可以做结构变化，而不背离各种实施例的范围。本公开涉及补偿在触摸传感器面板中的由于触摸该面板的用户或其他对象的不 良接地而导致的负像素效应。补偿方法可以包括基于触摸信号值，确定负像素补偿因子的 至少一个界限；基于为负值的触摸信号值，估计在所确定的界限内的补偿因子，其中负信号 值表示该负像素效应；以及将估计出的补偿因子应用于所述触摸信号以针对负像素效应补 偿所述触摸信号值。测量触摸传感器面板中的负像素效应的能力可以有利地提供更精确且更快速的 触摸检测，以及功率节省，这是由于不必在遭受不良接地状况情况下重复测量。此外，该面 板可以更健壮地适应于用户或其他对象的各种接地状况。术语“不良接地”、“未接地”、“没有接地”、“没有良好地接地”、“不当接地”、“隔离”、 以及“浮接(floating)”可以互换使用以指示不良接地状况，该状况可以在对象没有低阻 抗电耦接到触摸传感器面板的地时存在。术语“接地”、“恰当接地”和“良好接地”可以互换使用以指示良好接地状况，该状 况可以在对象低阻抗电耦接到触摸传感器面板的地时存在。在本文中描述和图示的触摸传感器面板可以包括配置，其中导电驱动和感测线 (将在下文描述)可以被形成在基板的相对两侧上、在基板的同一侧上、在基板的同一侧上 的同一层上、或在不同基板上等。尽管在本文中描述和图示的触摸传感器面板具有形成在 彼此正交的行和列中的驱动和感测线，但是应当理解其他几何配置也是可能的，诸如极坐 标配置的同心圆和径向线、斜交配置(oblique configuration)的对角线、和非正交线等。图1图示了根据各种实施例的触摸传感器面板的示例性触摸操作。在图1的例子 中，触摸传感器面板100可以包括像素106的阵列，该像素106可以被形成在行线102和列线104的交叉点处，尽管应当理解可以使用其他像素配置，诸如在该面板的单个层上彼此 相邻的驱动和感测区域。每个像素106可以具有形成在交叉的行线102和列线104之间的 相关的互电容Csig 114。如图1所示，行线102可以用作为驱动线，而列线104可以用作 为感测线，其中驱动线可以由驱动电路(未示出)提供的激励信号110来激励，该激励信号 110可以包括交流(AC)波形，并且感测线可以发送触摸或感测信号103—其表示在该面板 100处的触摸一给感测电路(未示出)，该感测电路可以包括用于每个感测线的感测放大
ο 为了感测在该面板100处的触摸，在一些实施例中，多个驱动线102可以被激励信 号101基本上同时地激励以与交叉的感测线104电容性耦接，从而形成用于将电荷从驱动 线耦接到感测线的电容性路径。交叉的感测线104可以输出表示耦接的电荷或电流的输出 信号。在一些驱动线102正被激励的同时，其他驱动线可以被耦接到地或其他DC电平。在 其它实施例中，每条驱动线102可以被激励信号101顺序地激励以与交叉的感测线104电 容性耦接，该交叉的感测线104可以输出表示耦接的电荷或电流的输出信号，同时其他驱 动线可以被耦接到地或其他DC电平。在再一些实施例中，可以存在正被基本上同时地激励 的多条驱动线102和正被顺序地激励的单个驱动线的组合。当良好接地的用户手指(或其他对象)触摸面板100时，手指可以使得在触摸位 置处电容Csig 114降低一数量ACsig。该电容变化ACsig可以由来自被激励的驱动线 102的电荷或电流正通过触摸手指被分流到地而不是被耦接到在触摸位置处的交叉的感测 线104导致的。表示电容变化ACsig的触摸信号103可以被感测线104发送给感测电路 以便处理。触摸信号103可以指示触摸发生之处的像素以及在该像素位置发生的触摸量。当不良接地的用户手指(或其他对象)触摸面板100时，到被激励的驱动线102的 手指电容Cfd、到在触摸位置处的交叉的感测线104的手指电容Cfs、以及到用户地的手指 电容Cgnd可以形成将电荷从驱动线耦接到感测线的辅助电容性路径。由被激励的驱动线 102生成的并且通过手指发送的电荷中的一些电荷经由辅助电容性路径被耦接回到交叉的 感测线104，而不是地。因此，代替在触摸位置处的像素的电容Csig 114被降低了 ACsig， Csig可以仅被降低(Δ Csig-Cneg)，其中Cneg可以表示所谓的“负电容”，其由由于手指的 不良接地而耦接到交叉的感测线中的电荷所导致。触摸信号103还可以一般地指示发生触 摸之处的像素，但是具有对比实际发生的少的触摸量的指示。当多个不良接地的用户手指(或其他对象)在不同位置同时触摸面板100时，第 一手指电容Cfd和Cfs可以如上所述被形成在第一手指的触摸位置处，即，在被激励的驱动 线102和感测线104的交叉处。来自第一手指的电荷中的一些电荷还可以通过第二手指被 耦接回到面板100中，以使得第二手指电容Cfd和Cfs可以形成在第二手指的触摸位置处， 即在未被激励的驱动线102和感测线104的交叉处。到用户地的电容Cgnd还可以如上所 述形成。因此，触摸信号103可以指示第一手指触摸之处的像素，但是具有对比实际发生的 少的触摸量的指示，如前所述。触摸信号103还可以指示在由被激励的驱动线102和第二 手指的感测线104的交叉形成的像素处和/或在由第二手指的未被激励的驱动线和第一手 指的感测线的交叉形成的像素处的伪触摸。触摸信号103可以指示在这些像素处的明显的 负触摸量，其由于电荷由第二手指耦接回到面板中而导致的。这可以是所谓的“负像素效 应”。
类似地，当在第二手指的触摸位置处的驱动线102被激励时，第二手指电容Cfd和 Cfs可以在触摸位置处如上所述形成。来自第二手指的电荷中的一些电荷也可以 通过第一 手指耦合回到面板100中，以使得第一手指电容Cfd和Cfs可以形成在第一手指的触摸位 置处，即，在其现在未被激励的驱动线102和感测线104的交叉处。到用户地的电容Cgnd 也可以形成。因此，触摸信号103可以指示第二手指触摸之处的像素，但是具有对比实际发 生的少的触摸量的指示，如前所述。触摸信号103也可以指示在由被激励的驱动线102和 第一手指的感测线104的交叉所形成的像素处和/或在由第一手指的未被激励的驱动线和 第二手指的感测线的交叉所形成的像素处的伪触摸以及由于电荷通过第一手指而耦合回 到面板100中而在这些像素处导致的明显的负触摸量，从而产生负像素效应。图2图示了根据各种实施例的在接收不良接地的手指的多个同时触摸的触摸传 感器面板中的示例性负像素效应。如图2所示，行线202可以用作为驱动线，而列线204可 以用作为感测线。在图2的例子中，不良接地的第一手指(用圆符号表示，并且被标识了 “手指1”)可以在触摸传感器面板200的像素206a处触摸，而不良接地的第二手指(用圆 符号表示，并且被标识了“手指2”)可以在面板的像素206b处触摸。当面板200的驱动线 (或行线)202a被激励时，沿着驱动线202a和感测线(或列线)204a之间的第一路径的电 容可以是(Csig-ACsig)。由于这些手指接地不良，所以第二电容性路径可以形成在驱动 线202a和感测线204a之间，具有电容Cfd (在驱动线202a和第一手指之间)和Cfs (在感 测线204a和第一手指之间)，并且第三电容性路径可以经由第二手指形成在驱动线202c和 感测线204b之间，具有电容Cfd (在驱动线202c和第二手指之间)和Cfs (在感测线204b 和第二手指之间)。电容Cgnd也可以形成在手指和用户地之间。电容可以由于由第一手指 从被激励的驱动线202a获得的电荷或电流在像素206a和206b处被耦合回到面板200而 不是被分流到地所导致的。类似电容可以在驱动线202c被激励时形成在第一手指和第二 手指处。因此，像素206c和206d，其接近被触摸的像素206a和206b但是没有接收到触摸， 可以指示负触摸量(“负像素”)。因而，检测负像素效应和针对该效应补偿触摸信号可以改善触摸传感器面板在不 良接地状况下的触摸感测。补偿负像素效应的某些方法迭代处理触摸信号，直到该效应被补偿为止。然而，这 种方法在计算上是昂贵的，并且耗时。在某些情况下期望更快且计算上不那么昂贵的方法。 根据各种实施例，这可以通过如上所述确定表示负像素效应的因子(或参数)和使用该因 子来补偿触摸信号中的该效应来实现。根据测量到的触摸图像Im(由触摸传感器面板捕获且遭受到负像素效应的图像) 和原始触摸图像I (其应当是而没有负像素效应的图像)之间的关系如下近似表示对于负 像素效应的补偿I = Im+RXf(Im)(1)其中，R =负像素补偿因子，其可以是Cfd、Cfs, Cgnd和面板设计常数的函数，从 而表示接地状况；而f (Im)=根据测量到的图像Im触摸信号沿着驱动线(行线)和感测线 (列线)如下表示的校正图像f (Iffl) =Σ Iffl, rowX Σ Iffl, col(2)其中，Σ Im,■=沿着驱动线(行线)测量到的触摸信号之和；而Σ Iffl,col =沿着感测线(列线)测量到的触摸信号之和。测量到的触摸信号Im可以是电容改变δ Csig的测 量值，如上所述。对于每个像素，可以如下表示等式(1)
权利要求
1.一种用于补偿负像素效应的方法，所述方法包括 基于触摸图像值确定补偿因子的至少一个界限；基于为负值的触摸图像值，估计在所确定的界限内的补偿因子；以及 将估计出的补偿因子应用于所述触摸图像值以补偿所述触摸图像值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定补偿因子的至少一个界限包括基于最大可达到的触摸图像值和期望触摸图像值之和中的至少一个，确定补偿因子的 上限；以及确定所述补偿因子的下限约为0。
3.根据权利要求1所述的方法，其中估计在所确定的界限内的补偿因子包括 估计每个负触摸图像值的补偿因子；计算每个估计出的补偿因子的加权因子；以及将计算出的加权因子应用于对应的估计出的补偿因子以产生在所确定的界限内的补 偿因子。
4.根据权利要求3所述的方法，其中计算每个估计出的补偿因子的加权因子包括 计算对应的负触摸图像值和0之间的差值；以及将所述加权因子与计算出的差值相关联。
5.根据权利要求3所述的方法，其中计算每个估计出的补偿因子的加权因子包括 计算对应的补偿因子将对应的负触摸图像值调整为0的概率；以及将所述加权因子与计算出的概率相关联。
6.根据权利要求1所述的方法，其中将估计出的补偿因子应用于所述触摸图像值包括计算表示要对所述触摸图像值所做的校正的校正图像值；以及将估计出的补偿因子与计算出的校正图像值的乘积与所述触摸图像值相加。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括 从所述触摸图像值中减去噪声偏压。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括将缩放因子应用于所述触摸图像值和补偿后的触摸图像值中的至少一个以获得图像一致性。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述触摸图像值指示接地状况。
10.一种用于补偿负像素效应的方法，所述方法包括 分析触摸图像的负像素值以确定补偿因子；将所确定的补偿因子应用于所述触摸图像以产生基本上全部没有所述负像素值的补 偿后图像；以及选择性地缩放所述补偿后图像或所述触摸图像以提供图像显示一致性。
11.根据权利要求10所述的方法，其中选择性地缩放所述补偿后图像或所述触摸图像 包括缩放所述补偿后图像以便所述补偿后图像的总体能量与所述触摸图像的总体能量基 本上相同。
12.根据权利要求11所述的方法，其中缩放所述补偿后图像包括选择用于将所述补偿后图像的高像素值缩放为所述触摸图像的高像素值的缩放因子；以及将所述缩放因子应用于所述补偿后图像的全部像素值。
13.根据权利要求10所述的方法，其中选择性地缩放所述补偿后图像或所述触摸图像 包括缩放所述触摸图像以便所述触摸图像的总体强度与所述补偿后图像的总体强度基本 上相同。
14.根据权利要求13所述的方法，其中缩放所述触摸图像包括选择用于将所述触摸图像的高像素值缩放为所述补偿后图像的高像素值的缩放因子；以及将所述缩放因子应用于所述触摸图像的全部像素值。
15.一种触摸敏感设备，包括包括多个触摸位置的触摸传感器面板，所述多个触摸位置用于感测所述触摸传感器面 板上的触摸；以及与所述触摸传感器面板通信的处理器，所述处理器被配置为捕捉感测到的触摸的图 像，识别捕捉到的图像中的负值，基于所识别的负值确定用于调整所述捕捉到的图像的补 偿因子的界限，估计在所确定的界限内的补偿因子，以及使用估计出的补偿因子来将所识 别的负值调整到约为0。
16.根据权利要求15所述的触摸敏感设备，其中将所识别的负值调整到约为0是基于 所述捕捉到的图像和所述补偿因子之间的非线性关系进行的。
17.根据权利要求15所述的触摸敏感设备，其中将所识别的负值调整到约为0是基于 所述捕捉到的图像和所述补偿因子之间的线性关系进行的。
18.根据权利要求15所述的触摸敏感设备，其中所述设备被结合到移动电话、数字媒 体播放器和个人计算机中的至少一个中。
19.一种进行负像素补偿的方法，所述方法包括 确定与触摸传感器面板相关联的至少一个特征；以及基于负像素补偿与所确定的特征的兼容性，将所述负像素补偿选择性地应用于由所述 触摸传感器面板捕捉的图像。
20.根据权利要求19所述的方法，其中将所述负像素补偿选择性地应用于由所述触摸 传感器面板捕捉的图像包括选择基于由所述触摸传感器面板感测的最大触摸信号的负像素补偿和基于在没有负 像素的图像中期望得到的触摸信号之和的负像素补偿中的至少一个；以及 将所选择的负像素补偿应用于捕捉到的图像中的像素。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述特征是面板设计。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述特征是触摸类型。
23.—种终端设备，包括包括多个触摸位置的触摸传感器面板，所述多个触摸位置用于感测所述触摸传感器面 板上的触摸；与所述触摸传感器面板和显示器通信的处理器，所述处理器被配置为捕捉感测到的触摸的图像，识别捕捉到的图像中的负值，基于所识别的负值确定用于调整所述捕捉到的图 像的补偿因子的界限，估计在所确定的界限内的补偿因子，以及使用估计出的补偿因子来 将所识别的负值调整到约为0 ；以及 显示器，用于显示补偿后的图像。
24.一种用于补偿负像素效应的设备，所述设备包括用于基于触摸图像值确定补偿因子的至少一个界限的装置；用于基于为负值的触摸图像值，估计在所确定的界限内的补偿因子的装置；以及用于将估计出的补偿因子应用于所述触摸图像值以补偿所述触摸图像值的装置。
25.根据权利要求M所述的设备，还包括用于将估计出的补偿因子应用于所述负触摸图像值以将所述负触摸图像值设置成约 为0的装置。
26.根据权利要求M所述的设备，还包括用于将估计出的补偿因子应用于为正值的触摸图像值以沿着正方向提升所述正触摸 图像值的装置。
27.根据权利要求M所述的设备，其中用于确定补偿因子的至少一个界限的装置包括用于基于最大可达到的触摸图像值和期望触摸图像值之和中的至少一个，确定补偿因 子的上限的装置；以及用于确定所述补偿因子的下限约为0的装置。
28.一种用于补偿负像素效应的设备，所述设备包括 用于分析触摸图像的负像素值以确定补偿因子的装置；用于将所确定的补偿因子应用于所述触摸图像以产生基本上全部没有所述负像素值 的补偿后图像的装置；以及用于选择性地缩放所述补偿后图像或所述触摸图像以提供图像显示一致性的装置。
29.一种进行负像素补偿的设备，所述设备包括用于确定与触摸传感器面板相关联的至少一个特征的装置；以及 用于基于负像素补偿与所确定的特征的兼容性，将所述负像素补偿选择性地应用于由 所述触摸传感器面板捕捉的图像的装置。
全文摘要
本公开涉及补偿负像素效应的方法和设备、触摸敏感设备及终端设备，尤其涉及触摸传感器面板中的负像素补偿。所提供的方法可以补偿由于触摸面板的对象的不良接地而导致的触摸信号输出中的负像素效应。为此，该方法可以包括基于触摸信号值确定负像素补偿因子的至少一个界限；基于为负值的触摸信号值，估计在所确定的界限内的补偿因子，其中负值指示存在负像素效应；以及将估计出的补偿因子应用于所述触摸信号值以针对负像素效应而补偿所述触摸信号值。
文档编号G06F3/041GK102135827SQ20101052972
公开日2011年7月27日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年1月21日
发明者W·M·维塔 申请人:苹果公司