使用編碼驅動信號的時間重疊并行掃描操作式電容式觸摸屏的制作方法
【專利摘要】本申請涉及使用編碼驅動信號的時間重疊并行掃描操作式電容式觸摸屏。一種電容式感測系統包括具有多條驅動線和多條感測線的電容式感測面板。每條驅動線包括驅動電路。代碼生成器運行以用于生成多個調制碼。驅動控制器生成多個驅動信號，其中，每個驅動信號由這些調制碼之一調制。所生成的這些驅動信號通過這些驅動電路應用于這些驅動線。該驅動控制器運行以用于同時生成這些驅動信號以便在驅動周期期間應用于相應的一組驅動線。分開的多組驅動線在僅部分重疊的多個驅動周期期間用相同的驅動信號按順序被驅動。
【專利說明】
使用編碼驅動信號的時間重疊并行掃描操作式電容式觸摸屏
技術領域
[0001 ]本披露總體上涉及一種電容性傳感器。
【背景技術】
[0002]參照示意性展示了常規電容式觸摸屏系統10的圖1。觸摸屏系統10包括觸摸屏面板10p，該觸摸屏面板被形成為包括電容式感測節點12陣列。每個感測節點12位于驅動(或電力)線14與感測線16交叉的點處。在常見實現方式中，驅動線和感測線14和16由導電材料形成。該多條驅動線14形成在由基板支撐的第一材料層中。該多條感測線16形成在也由基板支撐的第二材料層中。這些第一和第二材料層被一層電介質材料分開。在每個感測節點12處，電容器12c因此形成為包括第一極板14a(從驅動線14在交叉點的那部分開始)、第二極板16a(從感測線16在交叉點的那部分開始)和位于第一極板與第二極板之間的電介質
18。在每個感測節點12的電容器12c將展現本領域中已知的相關聯的互(或耦合)電容值。
[0003]雖然驅動線和感測線14和16被展示為線性結構，但將理解的是，這僅僅是一種典型的實現方式，并且現有技術中已知的是形成除了線性以外的形狀的驅動線和感測線。例如，串聯連接的菱形形狀在本領域是眾所周知的，以形成驅動線/感測線。
[0004]此外，雖然驅動線和感測線14和16被描述為位于不同層中，但將理解的是，這是僅僅一種典型的實現方式，并且，現有技術中已知的是在共用材料層中形成驅動線和感測線，在感測節點12的交叉點通過導電橋和中間電介質結構來提供。
[0005]驅動線14由耦接至這些驅動線的驅動電路20輸出的電力信號激活。在常見實現方式中，驅動電路20輸出的電力信號可以包括交流信號，如具有特定頻率和占空比的方波。這些感測線16耦接至感測電路22的輸入端，這些感測電路可以作為感測放大器(例如，電荷放大器或跨導放大器)運行來生成輸出信號。
[0006]由于將交流信號應用于驅動線并且至感測線的電容耦合的存在，每個感測電路22生成的輸出信號將指示在感測節點12處的電容。例如，通過驅動電路20應用于給定驅動線14的交流信號通過在感測節點12處的電容器12c耦合至交叉感測線16。耦接至交叉感測線16的感測電路22接收耦合交流信號并檢測感測線上的信號。感測信號的幅度根據在感測節點12處的電容器12c的互(或耦合)電容而變化。
[0007]感測節點12附近存在物體(如人體部分，例如，手指)或裝置(例如，觸筆)引起那個感測節點12處的電容器12c的互(或耦合)電容變化。結果是，耦合交流信號將發生變化，并且感測電路22感測的信號幅度發生相應變化，作為存在物體和其對感測節點12處的電容器12c的互(或耦合)電容的影響的結果。
[0008]控制電路26耦接至驅動電路20和感測電路22。控制電路26包括驅動控制器28，該驅動控制器運行用于按順序致動驅動電路20中的每個驅動電路從而將交流信號應用于每一條驅動線14。控制電路26進一步包括耦接至感測電路22的輸出端的信號處理電路30。針對每個驅動控制器28致動驅動電路20，信號處理電路30運行用于讀取感測電路22中的每個感測電路感測的耦合交流信號的電壓。結果是，數字化信號值由信號處理電路30從電容式觸摸屏10的每個感測節點12收集。然后，信號處理電路30處理所收集的數字化信號值以確定物體的存在和那個物體的位置(或多個位置)。
[0009]控制電路26的驅動控制器28常規地運行用于通過如圖2中所示的相關聯驅動電路20按順序將交流信號應用于驅動線14。在這種配置下，交流信號的脈沖波形一次應用于僅一條驅動線14。然而，感測電路22并行運行用于同時感測多條感測線16上的電壓。

【發明內容】

[0010]在實施例中，一種電容式感測包括:電容式感測面板，該電容式感測面板包括多條驅動線和多條感測線；用于每條驅動線的驅動電路;代碼生成器，該代碼生成器被配置成用于生成多個調制碼;驅動控制器，該驅動控制器被配置成用于生成多個驅動信號，每個驅動信號由所生成的該多個調制碼之一調制，所生成的該多個驅動信號通過這些驅動電路應用于這些驅動線；并且其中，該驅動控制器被進一步被配置成用于同時生成該多個驅動信號以便在驅動周期期間應用于相應的一組驅動線，并且其中，分開的多組驅動線在僅部分重疊的多個驅動周期期間用相同的驅動信號按順序被驅動。
[0011]在實施例中，一種用于電容式感測的方法包括:生成多個調制碼;生成多個驅動信號，每個驅動信號由所生成的該多個調制碼之一調制;將所生成的該多個驅動信號應用于電容式感測面板的多條驅動線，該電容式感測面板包括多條驅動線和多條感測線。生成并應用該多個驅動信號包括:同時生成該多個驅動信號以便在驅動周期期間應用于相應的一組驅動線;并且在僅部分重疊的多個驅動周期期間用相同的驅動信號按順序驅動分開的多組驅動線。
[0012]本披露的前述和其他特征和優點將通過結合附圖進行閱讀從以下實施例的詳細描述中變得更加明顯。詳細描述和附圖僅僅是對本披露的說明，而不限制所附權利要求書及其等效內容限定的本發明的范圍。
【附圖說明】
[0013]通過舉例在附圖中展示了實施例，這些附圖不一定按比例繪制，在附圖中相同的數字指示相似的部分，并且在附圖中:
[0014]圖1是常規電容式觸摸屏系統的示意圖；
[0015]圖2展示了圖1的系統的驅動信號波形；
[0016]圖3是CDMA驅動方案的電容式觸摸屏系統的示意圖；
[0017]圖4A至圖4D示出了編碼交流信號波形；
[0018]圖5示出了使用圖4A至圖4D的波形用于電容式感測的編碼驅動操作的實現方式；
[0019]圖6A至圖6D示出了編碼交流信號波形；
[0020]圖7展示了使用圖6A至圖6D的波形用于電容式感測的編碼驅動操作的實現方式；
[0021]圖8示出了隨時間以按順序部分重疊的方式應用編碼信號;并且
[0022]圖9A和9B展示了斷言附加驅動線上的信號的操作。
【具體實施方式】
[0023]參照示意性展示了根據實施例的電容式觸摸屏系統110的圖3。圖1和圖3中的相同參考數字指代相同或者相似的部分，將不會針對這些部分提供進一步的描述。
[0024]控制電路126耦接至驅動電路20和感測電路22。控制電路126包括驅動控制器128，該驅動控制器運行用于選擇性地致動驅動電路20中的每個驅動電路從而將交流信號應用于每一條驅動線14。控制電路126進一步包括耦接至感測電路22的輸出端的信號處理電路130。針對每個驅動控制器128致動驅動電路20，信號處理電路130運行用于讀取感測電路22中的每個感測電路感測的耦合交流信號的幅值。結果是，數字化信號值由信號處理電路130從電容式觸摸屏10的每個感測節點12收集。然后，信號處理電路130處理所收集的數字化信號值以確定物體的存在和那個物體的位置(或多個位置)。
[0025]為了較圖1的實現方式改進感測操作，圖3中的驅動控制器128使用代碼生成器132基于不同的代碼值生成多個不同調制交流信號，用于通過驅動電路20應用于驅動線14。所生成的不同調制交流信號被選擇性地應用于該多條驅動線14。
[0026]考慮運行用于生成四個不同代碼的代碼生成器132示例:〈1111>、〈1010>、〈1100>和〈1001〉。驅動控制器128以生成四個相應的不同調制交流信號來對這些代碼做出響應。作為這種調制的示例，代碼中的數據值“I”與同相方波信號(具有特定頻率和占空比)由驅動控制器生成相對應，并且代碼中的數據值“O”與邏輯反轉或反相方波信號由驅動控制器生成相對應。將理解的是，四個代碼的使用僅是示例性的。
[0027]圖4A至圖4D示出了這四個示例代碼的調制交流信號。在所生成的信號波形上方的數學操作數“+”與調制交流信號(邏輯代碼數據值“I” )的同相方波信號分量相關聯，并且在所生成的信號波形上方的數學操作數與調制交流信號(邏輯代碼數據值“O”)的反相方波信號分量相關聯。所示不同調制交流信號波形顯示同相和反相方波信號分量彼此呈180°異相。
[0028]圖5示出了用于電容式感測的編碼驅動操作的前述示例的實現方式。在本實現方式中，四個相應的不同調制交流信號在編碼驅動周期140期間被同時應用于四條相應的驅動線14。面板1p的其他所包括的驅動線14在那個編碼驅動周期140期間不被驅動。在那個編碼驅動周期140到期之后，在下一個編碼驅動周期142內使用相同的四個相應的不同調制交流信號驅動面板1p中的下一組驅動線14。使用編碼信號的這種順序驅動操作繼續進行直至面板1p的所有驅動線14已經被驅動。然后重復該過程。
[0029]雖然顯示四條驅動線14在每個順序驅動周期140/142內被同時驅動，但將理解的是，只要每個代碼不相同，該編碼驅動方案適用于同時驅動更少或更多條驅動線14。
[0030]使用上述示例不同代碼，將注意的是，相應調制交流信號的總體信號幅值在給定驅動周期140/142內的編碼信號傳輸持續時間內不一致。例如，圖4A中所示的與代碼〈1111〉相對應的第一編碼信號將具有和圖4B至圖4D中所示的與代碼〈1010>、〈1100>以及〈1001〉(由于存在兩個同相分量和兩個反相分量)不同的信號幅度(由于存在四個同相分量)。信號幅度的這種差可能由于驅動電路20的不一致加載而引起二階效應。總體噪聲特征曲線也將在觸摸屏面板1p上在驅動線14與驅動線之間(S卩，行與行之間)不同。
[0031]為了解決前述問題，代碼生成器132可以進一步被配置成用于生成調制碼，這些調制碼保證基于不同代碼值的該多個不同調制交流信號全都擁有一致的總體信號幅值。這在一個實施例中通過使所有調制碼在給定驅動周期140/142內擁有相同數量的同相分量和相同數量的反相分量來完成。考慮代碼生成器132運行例如用于生成以下兩個不同代碼:〈1011〉和〈0111〉。圖6A至圖6B示出了這兩個示例代碼的調制交流信號。在本案例中，相應調制交流信號的所有信號幅值在給定驅動周期140/142內的編碼信號傳輸持續時間內是一致的，因為每個信號包括三個同相位分量和一個反相分量。
[0032]這還可以在另一個實現方式中通過使調制代碼是彼此的邏輯反轉來完成。考慮代碼生成器132運行例如用于生成以下兩個不同代碼:〈1011〉和〈0100〉。圖6C和圖6D示出了這兩個示例代碼的調制交流信號。在本案例中，相應調制交流信號的所有信號幅值在給定驅動周期140/142內的編碼信號傳輸持續時間內是一致的，因為兩個信號相互抵消。
[0033]圖7示出了使用圖6A至圖6B中所示的調制交流信號用于電容式感測的編碼驅動操作的實現方式。在本實現方式中，兩個相應的不同調制交流信號在多個部分重疊的編碼驅動周期150中的每一個單獨的驅動周期期間被同時應用于兩條相應的驅動線14。那對不同調制交流信號的應用根據驅動周期150的部分重疊遵循順序模式。因此，一對信號應用于一對驅動線14，并且然后另一對信號以另一對信號的與那一對信號的第二方波部分重疊的第一方波部分應用于下一對驅動線。使用部分重疊的編碼信號的這種順序驅動操作繼續進行直至面板1p的所有驅動線14已經被驅動。按圖8中所示重復該過程。
[0034]感測電路22并行運行用于同時感測多條感測線16上的信號。驅動周期150(1)期間的感測信號例如由信號處理器126處理以確定沿著第一對驅動線14(1)中的行在每個感測節點12處的互電容。更確切地，驅動周期150(1)和150(2)期間第一感測線16(1)上的感測信號響應于驅動線14(1)和14(2)上的那對不同調制交流信號而被處理以確定在感測節點12
(I)和12(2)處的電容值。更確切地，驅動周期150(2)和150(3)期間第一感測線16(1)上的感測信號響應于驅動線14(3)和14(4)上的那對不同調制交流信號而被處理以確定在感測節點12(3)和12(4)處的電容值。剩余驅動周期150內的感測信號被類似地處理以完成針對面板1p的與感測線14(1)相關聯的列中的剩余感測節點12的電容數據采集。相對于每條感測線16，同時執行前述處理操作以便獲得每個感測線列中的感測節點12的電容數據。
[0035]在圖8中將注意的是，在與代碼數據位的方波信號相對應的每個感測時間周期160，除了該過程開始時(參考號162)的前兩個感測時間周期以外，有四個方波信號應用于四條驅動線14。小于四條驅動線14被致動的這兩個初始感測時間周期(時隙)第一遍可能不支持最準確的電容確定，但這在許多實例中能夠作為非實質性的而被忽視。
[0036]為了前述問題，圖9A展示了解決方案，其中驅動周期150的將以其他方式不包括應用于四條驅動線14(見參考號162)的四個方波信號的部分由驅動控制器128標識，該驅動控制器響應于所生成的代碼碼起到斷言任何未被驅動的驅動線的驅動信號的作用。在本示例中，在驅動周期150的僅包括兩條已驅動線的部分致動兩條附加驅動線(參考號164)。圖9B展示了為驅動周期的以下部分提供附加驅動的驅動線14的操作:僅包括兩條已致動的驅動線，在這種情況下，兩條附加驅動線被致動(參考號164);僅包括一條已致動的驅動線，在這種情況下，三條附加驅動線被致動(參考號168);并且僅包括三條已致動的驅動線，在這種情況下，一條附加驅動線被致動(參考號170)。將理解的是，所選擇的附加驅動線可以是圖9A中的參考號166注解和用圖9B中的參考號164所示的可用驅動線中的任何驅動線。
[0037]已經通過示例性且非限制性的示例提供了前面的描述，是對本發明的一個或多個示例性實施例的完整且信息性描述。然而，當結合附圖和所附權利要求書進行閱讀時，鑒于前面的描述，各種修改和適配對于相關領域技術人員可以變得明顯。然而，對本發明教導的所有這樣和類似的修改將仍然落入如所附權利要求書所確定的本發明的范圍之內。
【主權項】
1.一種電容式感測系統，包括: 電容式感測面板，所述電容式感測面板包括多條驅動線和多條感測線； 用于每條驅動線的驅動電路； 代碼生成器，所述代碼生成器被配置成用于生成多個調制碼； 驅動控制器，所述驅動控制器被配置成用于生成多個驅動信號，每個驅動信號由所生成的所述多個調制碼之一調制，所生成的所述多個驅動信號通過所述驅動電路應用于所述多條驅動線;并且 其中，所述驅動控制器被進一步被配置成用于同時生成所述多個驅動信號以便在驅動周期期間應用于相應的一組驅動線，并且其中，分開的多組驅動線在僅部分重疊的多個驅動周期期間用相同的驅動信號按順序被驅動。2.如權利要求1所述的系統，其中，所述多個調制碼被選擇成使得從其中生成的并且同時應用于所述驅動線組的所述多個驅動信號呈現出總體一致的信號幅值。3.如權利要求1所述的系統，其中，所有所述調制碼跨所述驅動周期擁有相同數量的同相分量和相同數量的反相分量。4.如權利要求1所述的系統，其中，所述多個調制碼包括第一代碼和第二代碼，并且其中，所述第一代碼和所述第二代碼是彼此的邏輯反轉。5.如權利要求1所述的系統，其中，所述驅動周期包括第一信號部分和第二信號部分，并且其中，多個驅動周期僅部分重疊的所述順序驅動包括驅動序列中的一個組并且用所述一個組的與序列中的后續組的第一信號部分重疊的第二信號部分驅動所述后續組。6.如權利要求1所述的系統，其中，所述驅動周期包括第一信號部分和第二信號部分，其中所述驅動控制器進一步被配置成用于標識以下實例:在所述順序組驅動中，小于特定數量的驅動線被同時驅動并且以選擇性地驅動多條附加驅動線來對其進行響應以滿足所述特定數量。7.如權利要求6所述的系統，其中，所述驅動控制器根據相同的調制碼生成用于所述多條被選擇性驅動的附加驅動線的多個驅動信號。8.—種用于電容式感測的方法，包括: 生成多個調制碼； 生成多個驅動信號，每個驅動信號由所生成的所述多個調制碼之一調制； 將所生成的所述多個驅動信號應用于電容式感測面板的多條驅動線，所述電容式感測面板包括多條驅動線和多條感測線;并且 其中，生成并應用所述多個驅動信號包括: 同時生成所述多個驅動信號以便在驅動周期期間應用于相應的一組驅動線;并且 在僅部分重疊的多個驅動周期期間用相同的驅動信號按順序驅動分開的多組驅動線。9.如權利要求8所述的方法，其中，生成所述多個調制碼包括選擇所述多個調制碼從而使得從其中生成的并且同時應用于所述驅動線組的所述多個驅動信號呈現出總體一致的信號幅值。10.如權利要求8所述的方法，其中，所有所述調制碼跨所述驅動周期擁有相同數量的同相分量和相同數量的反相分量。11.如權利要求8所述的方法，其中，所述多個調制碼包括第一代碼和第二代碼，并且其中，所述第一代碼和所述第二代碼是彼此的邏輯反轉。12.如權利要求8所述的方法，其中，所述驅動周期包括第一信號部分和第二信號部分，并且其中，多個驅動周期僅部分重疊的所述順序驅動包括驅動序列中的一個組并且用所述一個組的與序列中的后續組的第一信號部分重疊的第二信號部分驅動所述后續組。13.如權利要求8所述的方法，其中，所述驅動周期包括第一信號部分和第二信號部分，進一步包括: 標識以下實例:在所述順序組驅動中，小于特定數量的驅動線被同時驅動;并且 對其進行響應，選擇性地驅動多條附加驅動線來滿足所述特定數量。14.如權利要求13所述的方法，其中，選擇性驅動多條附加驅動線包括根據相同的調制碼生成用于所述多條被選擇性驅動的附加驅動線的多個驅動信號。
【文檔編號】G06F3/044GK106066746SQ201510998028
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年12月25日 公開號201510998028.3, CN 106066746 A, CN 106066746A, CN 201510998028, CN-A-106066746, CN106066746 A, CN106066746A, CN201510998028, CN201510998028.3
【發明人】陳建民
【申請人】意法半導體亞太私人有限公司