用于slim型触摸面板的尾端效应校正的制作方法
【专利说明】
[0001] 优先权
[0002] 本申请要求2013年3月14日提交的第61/785, 131号美国临时专利申请的优先 权和权益，该临时专利申请的全部内容通过引用并入本文；本申请是2013年3月13日提交 的第13/800, 468号美国专利申请的部分延续申请，该专利申请要求2013年1月18日提交 的第61/754, 028号美国临时专利申请的优先权和权益，这两个申请都通过引用并入本文； 本申请还是2012年2月24日提交的第13/405,071号美国专利申请的部分延续申请，该专 利申请要求2011年11月14日提交的第61/559, 590号美国临时专利申请的优先权和权益 以及2011年2月24日提交的第61/446, 178号美国临时专利申请的优先权和权益，所有这 些专利申请都通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本公开主要涉及触摸传感器装置的领域，并且尤其涉及触摸传感器数据的处理。
[0004] 背景
[0005] 计算装置（诸如笔记本计算机、个人数字助理、移动通信装置、便携式娱乐装置 (例如，手持视频游戏装置，多媒体播放器等）以及机顶盒（例如，数字电缆箱，数字视频盘 (DVD)播放器等））可以包括便于用户与该计算装置之间互动的用户界面装置。已变得常见 的一类用户界面装置是触摸传感器装置或借助电容感应来操作的触摸输入装置。触摸传感 器装置可以被实施为触摸屏、触摸传感器垫、触摸传感器滑块或触摸传感器按钮，并且可以 包括具有电容式传感器元件阵列的触摸传感器。电容式感应通常包括扫描操作，该操作定 期测量与电容式传感器元件相关联的电容变化以确定导电体（例如，笔尖，用户手指等）相 对于触摸传感器的存在、位置和/或运动。
[0006] 触摸传感器是触摸传感器装置或其用户界面系统的昂贵部件。触摸传感器的高制 造成本的一个原因是常规传感器使用在多层基板或单层基板上形成的多层电极材料，用一 系列"跳线"形成单独电极分段之间的电气连接并将它们与和它们交叉的其他电极隔离。降 低触摸传感器的高成本的一种方式是在单层基板的有效区域上布线紧靠在一起的各电极 的迹线部分（或分段）而无需使用"跳线"。不过，这种类型的传感器构造导致各电极之间 增加的电容交叉耦合（例如，尤其是响应于导电体触摸），从而引起错误的触摸、不准确和 差的触摸响应线性度，所有这些限制触摸传感器装置的功能和/或导致差的用户体验。
【附图说明】
[0007] 图1是示出包括触摸传感器组件的示例电子系统的实施例的框图。
[0008] 图2是示出处理触摸传感器数据的示例传感器系统的实施例的框图。
[0009] 图3A根据示例实施例示出触摸传感器装置的简化平面图。
[0010] 图3B示出在图3A中的触摸传感器装置的横截面视图。
[0011] 图3C根据示例实施例示出触摸传感器的一部分。
[0012] 图4A、4B、4C、4D和4E根据各个实施例示出在单层基板上的传感器电极的替代图 案。
[0013] 图5根据示例实施例示出耦合在具有单层的SUM电极图案的触摸传感器面板的 一部分中的寄生信号。
[0014] 图6根据示例实施例示出具有SUM电极图案的双布线触摸传感器面板。
[0015] 图7A和7B根据示例实施例示出存储反映由双布线触摸传感器面板的每面上的导 电体引起的尾端效应的信号值的两个示例数据结构。
[0016] 图8是根据示例实施例示出在双布线触摸传感器面板上的尾端效应校正的示例 的曲线图。
[0017] 图9是示出关于根据图8的示例实施例示出的双布线触摸传感器面板的尾端效应 信号和校正信号的比较的曲线图。
[0018] 图10A根据示例实施例示出存储所测量的反映由双布线触摸传感器面板上的导 电体引起的尾端效应的信号值的数据结构。
[0019] 图10B示出存储经关于在图10A中示出的尾端效应的校正调整的信号值的数据结 构。
[0020] 图11根据示例实施例示出用于校正尾端效应的方法。
[0021] 图12根据某些实施例（例如，诸如在图11中示出的示例实施例）示出用于调整 尾端效应的信号值的示例方法。
[0022] 图13根据说明由大导电体（例如，诸如胖手指）的接触的某些实施例示出校正尾 端效应的示例方法。
【具体实施方式】
[0023] 下列描述阐述很多具体细节，诸如具体系统、组件、方法等诸如此类的示例，以便 提供本文所述的用于校正单层触摸传感器（例如，诸如具有SUM电极图案的触摸传感器） 中的尾端效应的技术的各个实施例的良好理解。不过，至少某些实施例可以在没有这些具 体细节的情况下被实践，这对于本领域的技术人员来说是明显的。在其他实例中，众所周知 的组件或方法未详细描述或以简单框图形式呈现，以避免不必要模糊本文所述的技术。因 此，后文阐述的具体细节仅是示例性的。特定实施可以不同于这些示例性细节，并且仍然预 期在本发明的实质和范围内。
[0024] 在说明书中引用的"实施例（anembodiment) "、"一个实施例（oneembodiment) "、 "不例实施例（anexampleembodiment) "、"某些实施例（someembodiments)"和"各个实 施例（variousembodiments)"是指结合包括在本发明的至少一个实施例中的实施例描述 的特定特征、结构或特性。此外，在说明书中的不同地方出现的各短语"实施例"、"一个实施 例"、"示例实施例"、"某些实施例"和"各个实施例"不一定全部是指相同的实施例。
[0025] 本说明书包括对附图的引用，附图形成详细描述的一部分。附图示出根据示例性 实施例的插图。这些实施例（在本文，也可称为"示例"）被描述的足够详细，以使本领域的 技术人员能够实践本文描述的要求保护的主题的实施例。可以组合各实施例，可以利用其 他实施例，或可以做出结构、逻辑和电气改变，而不偏离要求保护的主题的范围和实质。应 当理解本文所述的实施例并不旨在限制本主题的范围，而是旨在使得本领域的技术人员能 够实践、制作和/或使用本主题。
[0026] 概述
[0027] 本文所述的是用于校正触摸传感器中的尾端效应的技术的各个实施例，该触摸传 感器具有被布置在该触摸传感器的基板的相同层（例如，单层）中的发送电极（TX)和接收 电极（RX)。除非明确指出，否则"触摸传感器"也在本文被称为"传感器阵列"、"触摸传感 器阵列"、"触摸面板"、"触摸传感器面板"等。
[0028] 如本文所使用的，"接触"是指在触摸传感器的触摸表面上的导电体（例如，笔尖、 用户的手指等）的物理接触，和/或是指其中导电体充分接近以影响触摸传感器的传感器 元件而没有物理接触传感器的触摸表面的悬停。如本文所使用的，"传感器元件"是指电极 的离散单元或位置区（例如，相邻），在该离散单元或位置区，可以获得是独立的并且与从 该触摸传感器中的其他单元或定位区获得的测量结果/信号不同的测量结果或信号。
[0029] 在使用交错电极而没有使用"跳线"的单层触摸传感器中，导电体可以影响多个电 极的各部分（也称为"分段"），从而引起甚至未直接在导电体接触下的并且不应标示或以 其他方式检测到接触的各电极电容的变化。受接触影响的耦合实际触摸传感器区域外侧的 此类寄生信号引起寄生信号增加或寄生信号减少（例如，取决于触摸传感器使用的感应机 制的类型）。此类寄生信号在触摸传感器的一个或多个传感器元件中的增加或减少在本文 被称为"尾端效应"。
[0030] 在一个示例实施例中，装置包括与处理逻辑耦合的传感器。传感器经配置在扫描 操作期间测量来自传感器阵列的多个测量结果，其中，该多个测量结果代表导电体接触或 接近该传感器阵列。传感器阵列包括多个RX电极和多个TX电极，其中，多个RX电极和多 个TX电极在传感器阵列的基板上的单层中彼此交错而没有交叉。处理逻辑经配置确定对 应于和多个测量结果相关联的尾端效应的调整值的集合，并且基于该调整值的集合生成对 应于多个测量结果的调整后的测量结果，其中，该调整后的测量结果校正尾端效应的寄生 信号变化。在这个实施例中的某些方面，尾端效应包括由受导电体影响的RX电极的主迹线 和TX电极之间的寄生耦合引起的寄生信号增加或寄生信号减少，其中，RX电极的主迹线邻 近TX电极布线。RX电极的主迹线和RX电极的成形部被布置在传感器阵列的触摸感应区域 中，但是，RX电极的成形部不受导电体影响。
[0031] 在另一示例实施例中，用于校正尾端效应的方法包括步骤：接收从传感器阵列测 量的多个测量结果，其中，该多个测量结果表示导电体在与传感器阵列接触或接近，并且其 中，该传感器阵列包括在传感器阵列的基板上的单层中彼此交错而没有交叉的多个RX电 极和多个TX电极；处理装置确定对应于和所述多个测量结果相关联的尾端效应的调整值 的集合；并且基于该调整值的集合生成对应于所述多个测量结果的调整后的测量结果，其 中，所述调整后的测量结果校正尾端效应的寄生信号变化。在这个实施例的某些方面，多个 测量结果包括通过传感器阵列的特定TX电极形成的关于传感器元件的信号值，并且确定 调整后的测量结果包括步骤：计算沿着特定TX电极形成传感器元件的RX电极的索引的总 和；计算沿特定TX电极的关于传感器元件的信号值的总和；基于所述索引的总和以及所述 信号值总和计算参数值；并且至少基于所述每个信号值、参数值和对应RX电极的索引调整 所述信号值中的每个信号值以获得对应的调整值。
[0032] 在另一不例实施例中，系统包括与电容式传感器親合的电容式传感器阵列和与电 容式传感器耦合的处理逻辑。电容式传感器阵列包括多个RX电极和多个TX电极，其中，多 个RX电极和多个TX电极在电容式传感器阵列的基板上的单层中交错而没有彼此交叉。电 容式传感器经配置从多个RX电极测量多个测量结果，其中，该多个测量结果代表导电体接 触或接近该电容式传感器阵列。处理逻辑经配置确定对应于和多个测量结果相关联的尾端 效应的调整值的集合，并且基于该调整值的集合生成对应于多个测量结果的调整后的测量 结果，其中，该调整后的测量结果校正尾端效应的寄生信号变化。
[0033] 示例操作背景
[0034] 图1示出电子系统100的一个示例实施例的框图，电子系统100包括处理装置 110,该处理装置可以经配置测量触摸感应表面的电容并生成用于补偿和/或消除尾端效 应的调整。电子系统100包括耦合于处理装置110和主机150的触摸感应表面116 (例如， 触摸屏、触摸垫等）。在某些实施例中，触摸感应表面116是使用触摸传感器阵列121检测 表面116上的触摸的用户界面。
[0035] 在图1的示例实施例中，触摸传感器121包括在基板的单层上交错而没有彼此 交叉（例如，在SUM型中）的传感器电极121(1)-121 (N)(其中，N是正整数）。触摸传 感器121经由传送多个信号的一个或多个模拟总线115被耦合到处理装置110的引脚 113(1)-113(N)。为了便于说明，在这个实施例中，每个电极121(1)-121(N)被表示为电容 器。触摸传感器121中的每个电极的自电容通过处理装置110中的电容式传感器101来测 量。在某些实施例中，取决于触摸传感器的类型，电容式传感器可以经配置检测当导电体 (例如，笔尖，用户的手指等）在接触一个或多个电极时电极的互电容。
[0036] 电容式传感器101 (也仅称为"传感器"）可以包括将电容转换为测量值的张弛振 荡器或其他装置。电容式传感器101还可以包括测量振荡器输出的计数器或计时器。电容 式传感器101还可以包括将计数值（例如，电容值）转换为检测判定（也称为切换检测判 定）或相对幅值的软件组件。在某些实施例中，通过电容式传感器101获得的测量值可以是 表示信号的一个或多个特性的信号值；在某些实施例中，信号值可以另外是或改为基于信 号特性（例如，诸如电压和/或电流幅值、原电容等）从测量值推导的值。需要指出的是， 测量电容有各种已知方法，诸如电流对电压相移测量、电阻器-电容器充电计时、电容桥分 频器、电荷转移、逐次逼近、sigma-delta调制器、电荷积累电路、场效应、互电容、频移或其 他电容测量算法。需要指出的是，取代评估相对于阈值的原始计数，电容式传感器可以评估 其它测量结果以确定用户交互。例如，在具有sigma-delta调制器的电容式传感器中，电容 式传感器可以评估输出的脉冲宽度的比率，以取代在特定阈值之上或下的原始计数。
[0037] 在图1的示例实施例中，处理装置110还包括处理逻辑102。处理逻辑102的操作 可以在固件中实施；另选地，它们可以在硬件或软件中实施。处理逻辑102经配置执行实施 用于如本文所述校正尾端效应的技术的操作。例如，处理逻辑102可以接收来自电容式传 感器101的测量结果，调整测量结果以补偿/消除尾端效应，并随后使用调整后的测量结果 以确定触摸传感器121的状态，诸如检测物体（例如，手指、笔尖等）是否在触摸传感器上 或接近触摸传感器（例如，确定物体的存在），物体被检测在触摸传感器上的什么地方（例 如，确定物体的定位），跟踪物体的运动，或与在触摸传感器的被检测物体相关的其他信息。
[0038] 在另一个实施例中，取代执行在处理装置（例如，诸如处理装置110)中的处理逻 辑的操作，处理装置可以向主机（例如，诸如主机150)发送原始数据或部分处理过的数 据。如图1中所示，主机150可以包括执行处理逻辑102的上述部分或全部操作的判定逻 辑151。判定逻辑151的操作可以在固件、硬件、软件或它们的组合中实施。主机150可以 包括应用152中的高级应用编程接口（API)，其执行接收到数据的例程，诸如补偿灵敏度差 异、其他补偿算法、基准更新例程、启动和/或初始化例程、插值运算、缩放操作和/或实施 如本文所述用于校正尾端效应的技术的操作。关于处理逻辑102描述的操作可以在判定逻 辑151、应用152中实施，或在处理装置110外部的其他硬件、软件和/或固件中实施。在某 些其他实施例中，处理装置110可以是主机150。
[0039] 在另一实施例中，处理装置110也可以包括非感应动作块103。这个块103可以 被用于处理数据和/或从主机150接收数据/向主机150传送数据。例如，另外的组件可 以被实施，以与触摸传感器121 -起操作处理装置110 (例如，键盘、小键盘、鼠标、轨迹球、 LED、显示器或其他外围装置）。
[0040] 处理装置110可以驻留在公共载体基板（诸如例如集成电路（1C)管芯基板或多 芯片模炔基板）上。另选地，处理装置110的组件可以是一个或多个独立的集成电路和/或 分立元件。在一个实施例中，处理装置110可以是在单1C芯片上制造的芯片上可编程系统， 诸如，例如由加利福尼亚州圣何塞的Cypress半导体公司开发的芯片处理装置上可编程系 统（PSoC?)。另选地，处理装置110可以是本领域的普通技术人员已知的一种或多种其他 处理装置，诸如微处理器或中央处理单元、控制器、专用处理器、数字信号处理器（DSP)、专 用集成电路（ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA)或其他可编程装置。在替代实施例中，例如， 处理装置110可以是网络处理器，该网络处理器具有包括芯单元和多个微引擎的多个处理 器。另外，处理装置110可以包括通用处理装置和专用处理装置的任何组合。
[0041] 在一个实施例中，电子系统100在包括触摸感应表面116的装置中实施为用户界 面，诸如手持式电子装置、便携式和/或智能电话、蜂窝电话、笔记本电脑、个人计算机、个 人数据辅助（PDA)、电话亭、键盘、