專利名稱：差動電容式觸摸屏或觸摸面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的本發(fā)明的各種實施例總體上涉及電容式感應(yīng)輸入設(shè)備，更具體而言，涉及電容式觸摸屏或觸摸中的単元幾何形狀和電路拓撲。
背景技術(shù)：
目前，在大多數(shù)觸摸板和觸摸屏設(shè)備中采用了兩種基本的電容式感應(yīng)和測量技術(shù)。第一個技術(shù)便是自我電容。SYNAPTICS 便采用了可自我電容測量技術(shù)，諸如CYPRESSPS0C 之類的集成電路(IC)中所采用的。自我電容包括通過使用Bisset等人所著的申請日為 1996 年 8 月 6 日、發(fā)明名稱為 “Touch Pad Driven Handheld Computing Device (觸摸板驅(qū)動的手持計算設(shè)備)”的美國專利No. 5，543，588中所描述的技術(shù)來測量一系列電極板的自我電容。 可以通過檢測在給定電壓(Q = CV)下保持聚集在目標上的電荷量來測量自我電容。通常，通過將已知電壓施加到電極，并且接著通過使用電路測量有多少電荷流向相同的電極來測量自我電容。當外部目標靠近該電極時，額外的電荷被吸引到該電扱。結(jié)果，該電極的自我電容增加。許多觸摸傳感器被構(gòu)造為使得接地目標為通過人體接地的手指，其中人體基本是到電場消失的表面的導(dǎo)體，并且通常具有約IOOpF的電容。自我電容觸摸板中的電極通常成行或成列配置。例如，可以通過掃描第一行，接著描述第一列，來檢測由手指的出現(xiàn)所誘導(dǎo)的個別共通電容發(fā)生變化的位置。但是，為了使觸摸板中的多觸摸測量更精確，可以要求同時測量數(shù)個手指觸摸。在此情況下，用于自我電容測量的行和列技術(shù)可能導(dǎo)致不確定的結(jié)果。在自我電容系統(tǒng)中減少電極數(shù)目的方法之ー是以鋸齒波的圖案使電極交錯。上述交錯會產(chǎn)生更大的區(qū)域，其中通過有限數(shù)目個相鄰電極來感應(yīng)手指，從而使能更良好的插入和更少的電極。在諸如IPOD滾輪所采用的傳感器中，上述圖案尤其有效。例如，參見Sinclair等人所著的申請日為2005年4月12日、發(fā)明名稱為“Capacitance TouchSlider (電容式觸摸滑塊)”的美國專利No. 6，879，930。在觸摸板和觸摸屏設(shè)備中所采用的第二主要電容式感應(yīng)和測量技術(shù)便是共通電容，其中使用電極的交叉網(wǎng)格執(zhí)行測量。例如，參見Gerpheide所著的申請日為1999年I月19日、發(fā)明名稱為“Methods and Apparatus for Data Input (用于數(shù)據(jù)輸入的方法和裝置)”的美國專利No. 5，861，875。在CIRQUE 所制造的觸摸板設(shè)備中采用了共通電容技木。與其中測量單個導(dǎo)體的電容和其中通過靠近該導(dǎo)體的其它目標所影響的自我電容測量過程相對的是，在共通電容測量過程中，測量了兩個導(dǎo)體之間的電容。許多目前可用的觸摸控制器和觸摸面板執(zhí)行單端型共通電容測量。當正常模式噪聲或顯示器噪聲與該觸摸屏或觸摸面板耦合時，它可以通過單端型測量電路來測量，并且可以引起大量抖動或誤觸。目前，對于該問題的解決方案包括使用較高的驅(qū)動電壓(這ー般需要在觸摸屏控制器周圍或附近提供附加的外部電子構(gòu)件)，并且利用窄通帶濾波器對被感應(yīng)的共通電容信號進行過濾(這可以大大降低觸摸屏系統(tǒng)的響應(yīng)時間)。例如，液晶顯示器(“LCD”)經(jīng)常被放置為極其靠近電容式觸摸屏(例如，數(shù)十毫米的范圍內(nèi))，并且可能導(dǎo)致電容耦合到上述觸摸屏的正常模式噪聲發(fā)生顯著的變化。所需要的便是電容式測量或感應(yīng)電路或系統(tǒng)，該電容式測量或感應(yīng)電路或系統(tǒng)在保持快速響應(yīng)時間的同時，在采用比提高驅(qū)動電極時所需的外部支持部件少的外部支持構(gòu)件的同時，并且在不使用集成電路處理的情況下，其中該集成電路處理被構(gòu)造為耐受相對較高的電壓(例如，10伏特或更高)，提供了對正常模式噪聲的良好免疫，并且顯示干擾。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了一種電容式觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其包括觸摸屏，該觸摸屏包括多個第一導(dǎo)電驅(qū)動電極和多個第二導(dǎo)電感應(yīng)電極，該多個第一導(dǎo)電驅(qū)動電極成行或成列配置，該多個第二導(dǎo)電感應(yīng)電極在相對于該多個第一導(dǎo)電驅(qū)動電極的行或列的角度處成行或成列配置，共通電容存在于多個第一和第二電極相交以形成獨立単元的位置處的多個第一與第二電極之間，在ー個或多個手指或觸摸設(shè)備靠近其的情況下，該共通電容 會發(fā)生變化；驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路用于連接到該多個第一驅(qū)動電扱；以及差動電壓感應(yīng)電路，該差動電壓感應(yīng)電路用于連接到該多個第二感應(yīng)電扱；其中該獨立単元的至少ー些分別包括與其相對應(yīng)的第一和第二驅(qū)動電極以及第一和第二感應(yīng)電極，該第一和第二驅(qū)動電極通過該驅(qū)動電路傳送至其中的驅(qū)動信號驅(qū)動，該第一和第二感應(yīng)電極用于單獨連接到第一和第二放大器電路的相應(yīng)第一和第二輸入端子，其中該第一和第二放大器電路形成了該感應(yīng)電路的一部分，響應(yīng)于被提供給該第一和第二驅(qū)動電極的驅(qū)動信號，在該第一和第ニ感應(yīng)電極上出現(xiàn)了第一和第二感應(yīng)信號，該感應(yīng)電路還被構(gòu)造為差動地結(jié)合由第一和第ニ放大器電路提供的第一和第二輸出，從而大致地抵消掉出現(xiàn)在該驅(qū)動信號中的正常模式噪聲。在另ー實施例中，提供了一種檢測電容式觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)上的觸摸或近觸摸的方法，該觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)包括觸摸屏，該觸摸屏包括多個第一導(dǎo)電驅(qū)動電極和多個第二導(dǎo)電感應(yīng)電極，該多個第一導(dǎo)電驅(qū)動電極成行或成列配置，該多個第二導(dǎo)電感應(yīng)電極在相對于該多個第一導(dǎo)電驅(qū)動電極的行或列的角度處成行或成列配置，共通電容存在于多個第一和第二電極相交以形成獨立單元的位置處的多個第一與第二電極之間，在ー個或多個手指或觸摸設(shè)備靠近其的情況下，該共通電容會發(fā)生變化；驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路用于連接到該多個第一驅(qū)動電扱；以及差動電壓感應(yīng)電路，該差動電壓感應(yīng)電路用于連接到該多個第二感應(yīng)電扱；其中該獨立単元的至少ー些分別包括與其相對應(yīng)的第一和第二驅(qū)動電極以及第一和第二感應(yīng)電極，該第一和第二驅(qū)動電極通過該驅(qū)動電路傳送至其中的驅(qū)動信號驅(qū)動，該第一和第二感應(yīng)電極用于單獨連接到第一和第二放大器電路的相應(yīng)第一和第ニ輸入端子，其中該第一和第二放大器電路形成了該感應(yīng)電路的一部分，響應(yīng)于被提供給該第一和第二驅(qū)動電極的驅(qū)動信號，在該第一和第二感應(yīng)電極上出現(xiàn)了第一和第二感應(yīng)信號，該感應(yīng)電路還被構(gòu)造為差動地結(jié)合由第一和第二放大器電路提供的第一和第二輸出，從而大致地抵消掉出現(xiàn)在該驅(qū)動信號中的正常模式噪聲，所述方法包括感應(yīng)靠近所述觸摸屏的手指、手指部分、人手或人手部分的至少ー個觸摸或近觸摸。此外，本文還公開了其它實施例，并且在本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀并理解該說明書及其附圖之后，這些實施例將變得更加清楚。


通過下面的說明書、附圖和權(quán)利要求書，各種實施例的不同方面將變得顯而易見，其中圖I示出了電容式觸摸屏系統(tǒng)的一個實施例的剖視圖；圖2示出了電容式觸摸屏控制器的方框圖；圖3示出了電容式觸摸屏系統(tǒng)和主機控制器的一個實施例的方框圖；圖4示出了電容式觸摸屏系統(tǒng)的一個實施例的概要方框圖；圖5示出了單個差動單元或電路150的一個實施例；
圖6示出了圖5概要示出的單個差動單元150的一個實施例；圖7示出了包括獨立差動單元150a至158p的觸摸屏或觸摸面板90的一個實施例；圖8示出了圖7的觸摸屏或觸摸面板90的放大部分；以及圖9示出了單個差動單元150的一個實施例的概要表示。附圖并不必按比例繪制。相同的符號涉及貫穿該附圖的相同部件或步驟。
具體實施例方式如圖I所示，電容式觸摸屏系統(tǒng)110通常包括下層的IXD或OLED顯示器112、上層的觸感面板或觸摸屏90、配置在觸摸屏90上方的保護罩或介電板95和觸摸屏控制器、微處理器、專用集成電路(ASIC)或CPU100。注意，可以在觸摸屏90下方配置除IXD或OLED以外的圖像顯示器。圖2示出了觸摸屏控制器100的一個實施例的方框圖。在一個實施例中，觸摸屏控制器100可以是Avago Technologies AMRI-5000或根據(jù)本文所公開的技術(shù)作出修正的芯片100。在一個實施例中，觸摸屏控制器是低功耗電容式觸摸面板控制器，其被設(shè)置為提供高精度的觸摸屏系統(tǒng)、屏幕導(dǎo)航?？梢酝ㄟ^將諸如氧化銦錫(ITO)之類的導(dǎo)電材料施加到介電板的(多個)表面來形成圖3及圖4所示的電容式觸摸屏或觸摸面板90，其中該介電板通常包括玻璃、塑料或其它適合的電絕緣材料，并且優(yōu)選光透過材料，并且該介電板常被構(gòu)造為電極網(wǎng)格的形狀。該網(wǎng)格的電容會保持電荷，并且用手觸摸該面板表示到用戶身體的電路，這會引起電容發(fā)生變化。觸摸屏控制器100感應(yīng)并分析這些電容變化的坐標。當觸摸屏90被貼附為通過圖像用戶界面進行顯示時，可以通過追蹤觸摸坐標來顯示屏幕導(dǎo)航。往往必須檢測多個觸摸。通過觸摸的期望分辨率來驅(qū)動網(wǎng)格尺寸。通常，存在附加的覆蓋板95來保護觸摸屏90的頂ITO層，以形成完整的觸摸屏方案(例如，見圖I)。產(chǎn)生觸摸屏90的方法之一便是僅在介電板或基底的一側(cè)上施加ITO層。當觸摸屏90與顯示器配合吋，則不再需要附加的保護罩。這樣便能產(chǎn)生透射率提高(>90%)的薄型化顯示器系統(tǒng)，以便使能更亮、更輕的手持設(shè)備。觸摸屏控制器100的應(yīng)用包括，但不限于智能手機、便攜媒體播放器、移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(MIDI)和GPS設(shè)備。現(xiàn)在參考圖3及圖4，在一個實施例中，觸摸屏控制器100包括模擬前端，其中該模擬前端具有驅(qū)動信號線路9和連接到觸摸屏上的ITO網(wǎng)格的感應(yīng)線路16。觸摸屏控制器100向驅(qū)動電極施加諸如方波之類的激勵、鋸齒信號或其它合適類型的驅(qū)動信號，其中該驅(qū)動電極可以具有從與40kHz與約200kHz之間的范圍內(nèi)選擇的頻率。AC信號經(jīng)由共通的電容耦合到感應(yīng)線路。利用手指觸摸該觸摸屏或觸摸面板90會改變觸摸位置處的電容。觸摸屏控制器100可以同時分辨并追蹤多個觸摸。高的刷新率可使得主機能夠在沒有可感知延遲的情況下追蹤到快速的觸摸和任何附加的運動。嵌入式處理器過濾這些數(shù)據(jù)，識別觸摸坐標，并且將其報告給主機?？梢越?jīng)由補丁加載來更新嵌入式固件。當然，可以考慮其它數(shù)目的驅(qū)動線路和感應(yīng)線路，諸如8 X 12和12 X 8陣列。觸摸屏控制器100以其功耗水平不斷發(fā)生變化的多個操作模式為特征。在休眠模式下，控制器100以休眠率寄存器所編程的速率來周期性地捜索觸摸。存在多個休眠模式，其中每個休眠模式具有接連變低的功耗。在一定間隔內(nèi)均沒有觸摸的情況下，控制器100會自動地轉(zhuǎn)變到下一功耗最低的模式。但是，當功耗降低時，對觸摸的響應(yīng)時間會增加。根據(jù)ー個實施例，如圖4所示，觸摸屏90上的ITO網(wǎng)格或其它電極構(gòu)造包絡(luò)感應(yīng) 列20a-20p和驅(qū)動行IOa-IOi,其中感應(yīng)列20a_20p用于連接到相應(yīng)的感應(yīng)電路，并且驅(qū)動行IOa-IOi用于連接到相應(yīng)的驅(qū)動電路。圖4示出了用于將ITO或其它驅(qū)動電極和感應(yīng)電極發(fā)送至到達觸摸屏控制器100的線路的ー個構(gòu)造。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可以在觸摸屏系統(tǒng)110中采用除修正型AMRI-5000芯片或觸摸屏控制器100以外的觸摸屏控制器、微處理器、ASIC或CPU，并且可以在不違背本發(fā)明實施例的范圍或?qū)嵸|(zhì)的情況下，可以采用除本文所示示例以外的不同數(shù)目的驅(qū)動線路和感應(yīng)線路，以及不同數(shù)目和構(gòu)造的驅(qū)動電極和感應(yīng)電扱。在本文所公開的各種實施例的一些實施例中，使驅(qū)動電極和感應(yīng)電極的數(shù)目加倍，以允許在觸摸屏或觸摸面板90內(nèi)的各個差動驅(qū)動單元處去除通過差動檢測電壓的正常模式信號。結(jié)果，觸摸屏或觸摸面板的至少ー些獨立單元是具有兩個輸入和兩個輸出的四端ロ設(shè)備，從而代替了常規(guī)的、簡單的、具有一個輸入和一個輸出的兩端ロ設(shè)備。在正常模式下，對使用上述四端ロ設(shè)備或単元所引起的噪聲的去除便是去除了這兩個入口所共有的任何電壓。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，非常強的低頻噪聲信號(例如，OHz到IMHz)能夠相對于地線均勻地電容稱合到觸摸屏或觸摸面板90中的所有単元。本文所公開的差動驅(qū)動單元和感應(yīng)單元在去除正常模式噪聲信號方面具有很大的優(yōu)勢，即使在存在上述非常強的低頻噪聲信號的情況下。圖5示出了獨立差動單元或電路150中的四個IOOfF電容器(IfF = 1(Γ15法拉)170、172、174和176，其中該差動單元或電路150包括兩個驅(qū)動線路或電極D+和D_，以及兩個感應(yīng)線路或電極S+和S_。圖5的差動單元150表示兩個驅(qū)動行(電極或線路D+和DJ與兩個感應(yīng)行(S+和S_)之間的代表性共通電容耦合。當手指或觸針觸摸接近単元150吋，電容器170、172、174和176的數(shù)值會發(fā)生變化。因附加線路和較小的單元幾何尺寸，可由單元150感應(yīng)的共通電容遠遠小于傳統(tǒng)非差動單元電路拓撲中的共通電容。圖6示出了如圖5概要示出的、獨立差動單元150的一個實施例,其中該獨立差動単元150包括用于連接到相應(yīng)驅(qū)動線路的兩個驅(qū)動電極D+和D_和用于連接到感應(yīng)線路的兩個感應(yīng)電極S+和S_?？梢詫?dǎo)電墨水(通常是氧化銦錫或“ ΙΤ0”)放置在一個層中來形成驅(qū)動線路或驅(qū)動電極，并且可以將其放置在另ー層中來形狀感應(yīng)線路或感應(yīng)電扱。通常采用絕緣層來隔離該驅(qū)動層和該感應(yīng)層。此外，可以在同一層中形成驅(qū)動電極或驅(qū)動線路和感應(yīng)電極或感應(yīng)線路，并且通過跳線使這兩者隔離。圖7示出了觸摸屏或觸摸面板90的一個實施例，其中該觸摸屏或觸摸面板90包括獨立差動單元150a至158p的陣列。在圖7中，差動單元150a至158p形成了用于觸摸屏或觸摸面板90的單元陣列。圖7中所示的對角陰影導(dǎo)體為列感應(yīng)線路(IOa至IOp)，而圖7中的白色導(dǎo)體是行驅(qū)動線路(20a至20i)。依據(jù)成本或另ー性能指標，驅(qū)動線路感應(yīng)列20a至20i和感應(yīng)線路IOa至IOp可以互換或置換，這取決于差動單元150a至158p的對稱性。圖8示出了圖7的觸摸屏或觸摸面板90的放大部分，其中示出了獨立差動單元151a、151b、151c、152a、152b 和 152c 的進ー步細節(jié)。圖9示出了獨立差動單元150的一個實施例的概要表示。噪聲稱合被示為感應(yīng)線路Sm+與Sm_之間的電容耦合，并且用電容220和222表示。電容220和222的每ー者的數(shù) 值依據(jù)觸摸屏或觸摸面板90與噪聲源的接近和噪聲源的性質(zhì)或類型在約2pF與約IOOpF之間的范圍內(nèi)。如上所述，LCD經(jīng)常被放置在距觸摸屏或觸摸面板90僅數(shù)十毫米處，并且可以生成非常大的耦合電容。其它噪聲源可以經(jīng)由人體耦合，并且利用相應(yīng)的小電容耦合(通常也許為2pF)通過觸摸屏或觸摸面板90的觸摸區(qū)域或靠近觸摸的接觸區(qū)域耦合到顯示器。電容耦合噪聲的大小可以在幾伏特(LCD驅(qū)動電壓)到用于電源線耦合和熒光源的50伏特或更高伏特之間的范圍內(nèi)。由蓄單元充電活性產(chǎn)生的正常模式噪聲也可以通過使觸摸屏或觸摸面板90上的觸摸與地線接觸來傳導(dǎo)，并且具有數(shù)十伏特的量級。寄生電容如圖9的中心所示，其具有連接到信號地線(見圖9中的電容162、164、166和168)的兩個500pF電容器和兩個IOOOfF電容器。通過反相可操作放大器輸入190和210上的負反饋作用將這些電容傳送到Vref。在圖9中，圖9中的共通電容170、172、174和176具有300pF和50fF的數(shù)值。上述不平衡條件在這兩個可操作放大器輸出線路上產(chǎn)生了差動。由于在用于差動単元150的兩個感應(yīng)線路上同樣出現(xiàn)了噪聲，所以它們相對于彼此具有零差動，結(jié)果相互抵消。根據(jù)ー個實施例，正常模式噪聲的大小在約2pF與約IOOpF之間的范圍內(nèi)。繼續(xù)參考圖9，注意，第一和第二放大電路192和212可以分別包括第一和第二可操作放大器191和213，或者可以包括其它任何合適類型的放大器，如跨導(dǎo)放大器。在ー個實施例中，如圖9所示，差動單元150的第一和第二輸入被分別設(shè)置到第一和第二可操作放大器191和213的反向輸入190和210?；鶞孰妷篤ref被分別設(shè)置到第一和第二可操作放大器191和213的正向輸入。如圖9進ー步示出的，第一和第二可操作放大器電路192和212分別被構(gòu)造為包括第一和第二反饋電容器196和216的集成電路，其中第一和第二反饋電容器196和216分別被配置在其第一和第二反饋環(huán)路中。圖9中的感應(yīng)電路被構(gòu)造為在第一和第二驅(qū)動電極Dn+和Dn_與第一感應(yīng)電極Sm+之間提供第一共通電容170和/或174，并且在第一和第二驅(qū)動電極Dn+和Dn_與第二感應(yīng)電極Sm_之間提供第一共通電容172和/或176。如圖9所示，(多個)第一共通電容可與(多個)第二共通電容不同。在一個實施例中，(多個)第一或第二共通電容可以具有在約20fF與約1，00(^ 之間的范圍內(nèi)，或者在約5(^ 與約30(^ 之間的范圍內(nèi)的量級。如圖9進ー步示出的，差動單元150可以具有寄生電容162、164、166和168，并且上述寄生電容可以例如在約IOOfF與約2，OOOfF之間的范圍內(nèi)。
驅(qū)動線路Dn+和Dn_通常由具有在約50kHz至約200kHz的范圍內(nèi)的頻率的方波驅(qū)動。在另ー實施例中，驅(qū)動線路Dn+和Dn_通常由具有在約25kHz至約300kHz的范圍內(nèi)的頻率的方波驅(qū)動。驅(qū)動波形的升、降邊緣通過共通的電容器傳導(dǎo)到相應(yīng)的感應(yīng)線路輸入。所產(chǎn)生的感應(yīng)線路電流與電壓驅(qū)動波形的第一時間倒數(shù)成比例?？刹僮鞣糯笃?91和213的每ー者集成上述電流以保持原始的驅(qū)動波形。并聯(lián)電阻器196和216將漏電以形成高通濾波器，并且去除驅(qū)動波形DC成分?？刹僮鞣糯笃?91和213的輸出處所提供的輸出(忽略了漏電電阻器)可以通過等式Vout = -Vdrive*Cm/Cf來表示,其中Vdrive是相對于信號地線的驅(qū)動波形，Cm是共通電容，并且Cf是反饋電容器。Vout的名義DC值為Vref。在圖 9 所示的示例中，Vref = O. 9V, Cf = IpF, Vdrive = I. 8V,并且 Cm 為 50fF 和 300fF。M處的最終輸出是峰值為IV的正向脈沖，其中結(jié)合了來自可操作放大器191和213的兩個輸出，并且其中來自這兩個輸出的正常模式噪聲成分彼此抵消。 本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在應(yīng)理解，存在許多有助于差動単元設(shè)計的系統(tǒng)構(gòu)造。例如，在一個實施例中，驅(qū)動線路可通過驅(qū)動信號驅(qū)動，其中該驅(qū)動信號同時和/或在預(yù)定時間間隔內(nèi)依次驅(qū)動ー對驅(qū)動電極。在另ー實施例中，所有差動線路可同時以不同的頻率驅(qū)動。在另ー實施例中，與獨立單元相對應(yīng)的對電極可同時或依次驅(qū)動，其中該獨立單元包括第一和第二驅(qū)動電扱。本文所公開的差動單元150對所有替代或?qū)嵤├遣恢每煞竦?，并且與傳統(tǒng)的兩端ロ単元相比，其可以提供被增強的性能。現(xiàn)在參考圖5至圖9，獨立單元150的至少ー些可以只包括一個驅(qū)動電極和ー個感應(yīng)電極，并且可以將這些單元150的ー些放置在觸摸屏或觸摸面板90的邊緣處?，F(xiàn)在應(yīng)看出，形成觸摸屏或觸摸面板90中的單元150列的獨立單元150的差動電路拓撲可以被構(gòu)造為抵消出現(xiàn)在多個感應(yīng)線路中的正常模式噪聲，其中該多個感應(yīng)線路被包含在各個單元中，并且可以導(dǎo)致功耗降低、對觸摸屏或觸摸面板的觸摸感或近觸摸感增強，并且對噪聲的免疫度増加。本文所述的各種構(gòu)件、設(shè)備和系統(tǒng)的制造方法包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。例如，根據(jù)ー個實施例，提供了一種檢測電容式觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)上的一個或多個觸摸或近觸摸的方法，該方法包括感應(yīng)靠近該觸摸屏的手指、手指部分、人手和人手部分的至少ー個觸摸或近觸摸；耦合第一和第二感應(yīng)電極之間的正常模式噪聲；根據(jù)預(yù)定的次序驅(qū)動與包括第一和第二驅(qū)動電極的獨立単元相對應(yīng)的對驅(qū)動電極；在預(yù)定的時間周期內(nèi)驅(qū)動對驅(qū)動電極；同時驅(qū)動與包括第一和第二驅(qū)動電極的獨立単元相對應(yīng)的對驅(qū)動電極；依次驅(qū)動與包括第一和第二驅(qū)動電極的獨立単元相對應(yīng)的對驅(qū)動電極；以及以與驅(qū)動其它對驅(qū)動電極的頻率不同的頻率驅(qū)動與包括第一和第二驅(qū)動電極的獨立単元相對應(yīng)的各對驅(qū)動電極。除了上述公開的內(nèi)容之外，還考慮了本發(fā)明的各種實施例。應(yīng)該將上述實施例看作是本發(fā)明的示例，而不應(yīng)看作是對本發(fā)明保護范圍的限制。除了本發(fā)明的上述實施例之夕卜，對說明書和附圖的審查示出還存在本發(fā)明的其他實施例。因此，對本文示例未提及的本發(fā)明的上述實施例的許多結(jié)合、置換、替換和修改將落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電容式觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng),其包括 觸摸屏，所述觸摸屏包括多個第一導(dǎo)電驅(qū)動電極和多個第二導(dǎo)電感應(yīng)電極，所述多個第一導(dǎo)電驅(qū)動電極成行或成列配置，所述多個第二導(dǎo)電感應(yīng)電極在相對于所述多個第一導(dǎo)電驅(qū)動電極的行或列的角度處成行或成列配置，共通電容存在于所述多個第一和第二電極相交以形成獨立單元的位置處的所述多個第一與第二電極之間，在ー個或多個手指或觸摸設(shè)備靠近其的情況下，所述共通電容會發(fā)生變化； 驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路用于連接到所述多個第一驅(qū)動電極；以及 差動電壓感應(yīng)電路，所述差動電壓感應(yīng)電路用于連接到所述多個第二感應(yīng)電扱； 其中所述獨立単元的至少ー些分別包括與其相對應(yīng)的第一和第二驅(qū)動電極以及第一和第二感應(yīng)電極，所述第一和第二驅(qū)動電極通過所述驅(qū)動電路傳送至其中的驅(qū)動信號驅(qū)動，所述第一和第二感應(yīng)電極用于單獨連接到第一和第二放大器電路的相應(yīng)第一和第二輸入端子，其中所述第一和第二放大器電路形成了所述感應(yīng)電路的一部分，響應(yīng)于被提供給所述第一和第二驅(qū)動電極的所述驅(qū)動信號，在所述第一和第二感應(yīng)電極上出現(xiàn)了第一和第ニ感應(yīng)信號，所述感應(yīng)電路還被構(gòu)造為差動地結(jié)合由所述第一和第二放大器電路提供的第一和第二輸出，從而大致地抵消掉出現(xiàn)在所述驅(qū)動信號中的正常模式噪聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述第一和第二放大器電路還分別包括第一和第二可操作放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述第一和第二輸入被分別提供到所述第一和第二可操作放大器的反相輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中基準電壓被分別提供到所述第一和第二可操作放大器的正相輸入。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述第一和第二可操作放大器電路還被分別構(gòu)造為集成電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述第一和第二可操作放大器電路分別包括配置在第一和第二反饋環(huán)路中的第二和第二反饋電容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述感應(yīng)電路還被構(gòu)造為在所述第一和第二驅(qū)動電極與所述第一感應(yīng)電極之間提供第一共通電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述感應(yīng)電路還被構(gòu)造為在所述第一和第二驅(qū)動電極與所述第二感應(yīng)電極之間提供第二共通電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述第一共通電容不同于所述第二共通電容。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述第一或第二共通電容具有在約20fF與約1，OOOfF之間的范圍內(nèi)的量級。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述獨立単元的至少ー些還包括寄生電容。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述寄生電容的量級在約IOOfF與約2，OOOfF之間的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動信號具有在約25kHz與約300kHz之間的范圍內(nèi)的頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述正常模式噪聲在所述第一與第二感應(yīng)電極之間電容f禹合。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述正常模式噪聲的量級在約2pF與約IOOpF的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中所述獨立単元的至少ー些只包括一個驅(qū)動電極和一個感應(yīng)電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中只包括ー個驅(qū)動電極和ー個感應(yīng)電極的所述獨立単元的至少ー些位于所述觸摸屏或觸摸面板系的邊緣處。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中根據(jù)預(yù)定的次序來驅(qū)動與包括第一和第二驅(qū)動電極的獨立單元相對應(yīng)的對驅(qū)動電極。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中在預(yù)定的時間周期內(nèi)驅(qū)動所述對電極。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中同時驅(qū)動與包括第一和第二驅(qū)動電極的獨立單元相對應(yīng)的對驅(qū)動電極。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中依次驅(qū)動與包括第一和第二驅(qū)動電極的獨立單元相對應(yīng)的對驅(qū)動電極。
22.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)，其中以與驅(qū)動其它對驅(qū)動電極的頻率不同的頻率來驅(qū)動與包括第一和第二驅(qū)動電極的獨立単元相對應(yīng)的各對驅(qū)動電極。
23.一種檢測電容式觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)上的觸摸或近觸摸的方法，所述觸摸屏或觸摸面板系統(tǒng)包括觸摸屏，所述觸摸屏包括多個第一導(dǎo)電驅(qū)動電極和多個第二導(dǎo)電感應(yīng)電極，所述多個第一導(dǎo)電驅(qū)動電極成行或成列配置，所述多個第二導(dǎo)電感應(yīng)電極在相對于所述多個第一導(dǎo)電驅(qū)動電極的行或列的角度處成行或成列配置，共通電容存在于所述多個第一和第二電極相交以形成獨立單元的位置處的所述多個第一與第二電極之間，在ー個或多個手指或觸摸設(shè)備靠近其的情況下，所述共通電容會發(fā)生變化；驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路用于連接到所述多個第一驅(qū)動電扱；以及差動電壓感應(yīng)電路，所述差動電壓感應(yīng)電路用于連接到所述多個第二感應(yīng)電扱；其中所述獨立単元的至少ー些分別包括與其相對應(yīng)的第一和第二驅(qū)動電極以及第一和第二感應(yīng)電極，所述第一和第二驅(qū)動電極通過所述驅(qū)動電路傳送至其中的驅(qū)動信號驅(qū)動，所述第一和第二感應(yīng)電極用于單獨連接到第一和第二放大器電路的相應(yīng)第一和第二輸入端子，其中所述第一和第二放大器電路形成了所述感應(yīng)電路的一部分，響應(yīng)于被提供給所述第一和第二驅(qū)動電極的所述驅(qū)動信號，在所述第一和第二感應(yīng)電極上出現(xiàn)了第一和第二感應(yīng)信號，所述感應(yīng)電路還被構(gòu)造為差動地結(jié)合由所述第一和第ニ放大器電路提供的第一和第二輸出，從而大致地抵消掉出現(xiàn)在所述驅(qū)動信號中的正常模式噪聲，所述方法包括感應(yīng)靠近所述觸摸屏的手指、手指部分、人手或人手部分的至少ー個觸摸或近觸摸。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中在所述第一和第二驅(qū)動電極與所述第一感應(yīng)電極之間提供第一共通電容。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中在所述第一和第二驅(qū)動電極與所述第二感應(yīng)電極之間提供第二共通電容。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的方法，其中所述第一共通電容不同于所述第二共通電容。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括電容耦合所述第一與第二感應(yīng)電極之間的所述正常模式噪聲。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括根據(jù)預(yù)定的次序來驅(qū)動與包括第一和第二驅(qū)動電極的獨立單元相對應(yīng)的對驅(qū)動電極。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，還包括在預(yù)定的時間周期內(nèi)驅(qū)動所述對電扱。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括同時驅(qū)動與包括第一和第二驅(qū)動電極的獨立單元相對應(yīng)的對驅(qū)動電極。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括依次驅(qū)動與包括第一和第二驅(qū)動電極的獨立 單元相對應(yīng)的對驅(qū)動電極。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括以與驅(qū)動其它對驅(qū)動電極的頻率不同的頻率來驅(qū)動與包括第一和第二驅(qū)動電極的獨立単元相對應(yīng)的各對驅(qū)動電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及差動電容式觸摸屏或觸摸面板。公開了用于電容式感應(yīng)系統(tǒng)中的觸摸屏或觸摸面板的差動單元的各種實施例。形成該觸摸屏或觸摸面板中的單元列的獨立單元的差動電路拓撲被構(gòu)造為抵消掉出現(xiàn)在多個感應(yīng)線路中的正常模式噪聲，其中該多個感應(yīng)線路包含在各個單元中，并且可以導(dǎo)致功耗降低、觸摸屏或觸摸面板的觸摸感或近觸摸感增強，并且對噪聲的免疫度增加。
文檔編號G06F3/044GK102693053SQ20121002498
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者肯尼思·克蘭德爾, 邁克爾·布羅斯南 申請人:安華高科技Ecbu Ip(新加坡)私人有限公司