本發(fā)明大體來(lái)說(shuō)涉及將電極連接到電壓。

背景技術(shù)：

電路的電極(例如，觸摸傳感器或觸摸傳感器觸筆中的那些電極)可連接到脈沖式電壓，所述脈沖式電壓以特定頻率在高參考電壓與低參考電壓之間交替。這些電路可損失大量電荷，因?yàn)殡姌O在從高參考電壓過(guò)渡到低參考電壓期間放電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)方面中，本發(fā)明描述一種設(shè)備，其包括：第一電極；一或多個(gè)處理器；及一或多個(gè)存儲(chǔ)器單元，其耦合到所述一或多個(gè)處理器，所述一或多個(gè)存儲(chǔ)器單元共同存儲(chǔ)邏輯，所述邏輯經(jīng)配置以在由所述一或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)致使所述一或多個(gè)處理器通過(guò)以下步驟來(lái)控制所述第一電極的連接：將所述第一電極連接到第一參考電壓；在將所述第一電極連接到所述第一參考電壓之后，將所述第一電極連接到第二參考電壓，其中電容器耦合到所述第二參考電壓且所述第二參考電壓比所述第一參考電壓低；且在將所述第一電極連接到所述第二參考電壓之后，將所述第一電極連接到第三參考電壓，其中所述第三參考電壓比所述第一參考電壓及所述第二參考電壓低。

在另一方面中，本發(fā)明描述一種方法，其包括：將第一電極連接到第一參考電壓；在將所述第一電極連接到所述第一參考電壓之后，將所述第一電極連接到第二參考電壓，其中電容器耦合到所述第二參考電壓且所述第二參考電壓比所述第一參考電壓低；且在將所述第一電極連接到所述第二參考電壓之后，將所述第一電極連接到第三參考電壓，其中所述第三參考電壓比所述第一參考電壓及所述第二參考電壓低。

在另一方面中，本發(fā)明描述一種計(jì)算機(jī)可讀媒體，其包括邏輯，所述邏輯經(jīng)配置以在被執(zhí)行時(shí)：將第一電極連接到第一參考電壓；在將所述第一電極連接到所述第一參考電壓之后，將所述第一電極連接到第二參考電壓，其中電容器耦合到所述第二參考電壓且所述第二參考電壓比所述第一參考電壓低；且在將所述第一電極連接到所述第二參考電壓之后，將所述第一電極連接到第三參考電壓，其中所述第三參考電壓比所述第一參考電壓及所述第二參考電壓低。

附圖說(shuō)明

圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的具有實(shí)例控制器的實(shí)例觸摸傳感器。

圖2a到2b說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的以自電容性操作模式操作的實(shí)例觸摸傳感器陣列。

圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例說(shuō)明具有電荷捕獲及重新使用系統(tǒng)的實(shí)例自電容性觸摸傳感器陣列。

圖4a到4b說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的實(shí)例電極電壓波形。

圖5說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的自電容性觸摸傳感器中的電荷捕獲及重新使用的實(shí)例方法。

具體實(shí)施方式

某些電路的電極(例如觸摸傳感器或觸摸傳感器觸筆中的那些電極)可以相對(duì)高頻率在高參考電壓與低參考電壓之間被施加脈沖。隨著電極從低參考電壓過(guò)渡到高參考電壓，電極中的電荷增加。同樣地，隨著電極從高參考電壓過(guò)渡到低參考電壓，電極中的電荷降低。電荷在從高參考電壓過(guò)渡到低參考電壓期間通常在當(dāng)前電路中被浪費(fèi)掉。如果高參考電壓與低參考電壓之間的差異為大，或如果電極具有大電容或電容負(fù)載，那么被浪費(fèi)的電荷量也可能相當(dāng)大。因此，本發(fā)明描述用于電荷捕獲且重新用于電路在高參考電壓與低參考電壓之間施加脈沖的系統(tǒng)及方法。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)及方法可允許通過(guò)節(jié)省耦合到脈沖電路的電容器中的電荷來(lái)減少?gòu)母邊⒖茧妷哼^(guò)渡到低參考電壓期間的電荷損失的減少。另外，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)及方法可允許將在電容器中節(jié)省的電荷用于耦合到脈沖電路的其它電路，從而減少電路中的總電流及功率消耗。

如在本文中，電極可指電路的任何適合電導(dǎo)體。在一或多個(gè)實(shí)施例中，例如，電極可指觸摸傳感器的傳感器線路。盡管在本文中參考觸摸傳感器的驅(qū)動(dòng)電極來(lái)描述實(shí)例，但應(yīng)理解，本發(fā)明的教示可適用于其它電路，例如，觸摸傳感器觸筆或包含在高參考電壓與低參考電壓之間施加脈沖的其它邏輯驅(qū)動(dòng)電路(例如，用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fet)的那些)。

在觸摸傳感器的某些操作模式期間，觸摸傳感器的許多或全部傳感器線路可以高頻率(例如，大約75khz)在高參考電壓(例如，9v)與接地之間被施加脈沖。在自電容性操作模式期間，可將脈沖式電壓施加到觸摸傳感器的x軸電極與y軸電極兩者，且可通過(guò)測(cè)量觸摸傳感器的電容性節(jié)點(diǎn)中的電容的改變來(lái)確定觸摸傳感器上的觸摸輸入的位置。

然而，在一些情況中，針對(duì)觸摸輸入可僅驅(qū)動(dòng)及測(cè)量x軸電極及y軸電極的一部分(例如，歸因于有限控制器資源或歸因于守恒控制器資源)。在此些情況中，可執(zhí)行對(duì)電極的掃描。上述情形可以三個(gè)循環(huán)發(fā)生(即，每次測(cè)量?jī)H傳感器線路的三分之一)，例如，其中首先測(cè)量y軸電極，其次測(cè)量奇數(shù)x軸電極，且第三測(cè)量偶數(shù)x軸電極。如果使未經(jīng)測(cè)量的電極在這些情況中浮動(dòng)(即，無(wú)任何所施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)或電壓)，那么可由于相應(yīng)電極之間存在的互電容而在經(jīng)測(cè)量電極與未經(jīng)測(cè)量電極之間發(fā)生交互。可因此將驅(qū)動(dòng)屏蔽信號(hào)施加到未經(jīng)測(cè)量電極，所述未經(jīng)測(cè)量電極可取消由經(jīng)測(cè)量電極與未經(jīng)測(cè)量電極之間存在的互電容造成的一或多個(gè)效應(yīng)。驅(qū)動(dòng)屏蔽信號(hào)可為與施加到觸摸傳感器的經(jīng)測(cè)量x軸及y軸電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)基本上類似或完全相同的波形。

因?yàn)轵?qū)動(dòng)屏蔽信號(hào)可與施加到經(jīng)測(cè)量電極的脈沖電壓信號(hào)(例如，以高頻率在9v與接地之間電壓加脈沖)基本上相似，所以大量電流且因此大量功率被浪費(fèi)掉。上述情形在具有高電容負(fù)載(例如，介于15nf與25nf之間)的當(dāng)前觸摸傳感器設(shè)計(jì)中尤其真實(shí)。因此，本發(fā)明的實(shí)施例可在將未經(jīng)測(cè)量電極連接到接地之前將所述電極連接到經(jīng)耦合到電容器的低參考電壓(例如，1.33v)達(dá)短時(shí)間周期，而非在此加脈沖期間將未經(jīng)測(cè)量電極連接到接地。通過(guò)如此做，電容器可存儲(chǔ)原本被放電到接地的電荷的大部分。在電容器已收集電荷的大部分之后，可接著將未經(jīng)測(cè)量電極連接到接地以便模擬經(jīng)測(cè)量電極的脈沖信號(hào)(這是因?yàn)榻?jīng)測(cè)量電極連接到接地)。

在一個(gè)實(shí)施例中，舉例來(lái)說(shuō)，觸敏裝置包含觸摸傳感器及耦合到其的控制器。觸摸傳感器包含多個(gè)電極，所述多個(gè)電極經(jīng)布置以形成電容性感測(cè)節(jié)點(diǎn)陣列控制器包含邏輯，所述邏輯經(jīng)配置以在被執(zhí)行時(shí)將多個(gè)電極中的每一者連接到第一參考電壓且接著將多個(gè)電極的第一部分連接到第二參考電壓，所述第二參考電壓比第一參考電壓低。邏輯經(jīng)進(jìn)一步配置以在多個(gè)電極的第一部分連接到第二參考電壓時(shí)將多個(gè)電極的第二部分連接到耦合到第三參考電壓的電容器，所述第三參考電壓比第一參考電壓低且比第二參考電壓高，且接著將多個(gè)電極的第二部分連接到第二參考電壓。

為促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的更佳理解，給出某些實(shí)施例的以下實(shí)例。以下實(shí)例絕不應(yīng)解讀為限制或界定本發(fā)明的范圍。通過(guò)參考圖1到5可最佳地理解本發(fā)明的實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，其中相同編號(hào)用于指示相同及對(duì)應(yīng)部分。

圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的具有實(shí)例觸摸傳感器控制器的實(shí)例觸摸傳感器陣列。觸摸傳感器陣列100及觸摸傳感器控制器102檢測(cè)觸摸傳感器陣列100的觸敏區(qū)域內(nèi)的對(duì)象的觸摸或接近的存在及位置。對(duì)觸摸傳感器陣列的提及可囊括觸摸傳感器陣列100及其觸摸傳感器控制器兩者。類似地，對(duì)觸摸傳感器控制器的提及可囊括觸摸傳感器控制器102及其觸摸傳感器陣列兩者。觸摸傳感器陣列100包含一或多個(gè)觸敏區(qū)域。在某些實(shí)施例中，觸摸傳感器陣列100包含經(jīng)安置在一或多個(gè)襯底上的電極陣列，所述一或多個(gè)襯底可由介電材料制成。對(duì)觸摸傳感器陣列的提及可囊括觸摸傳感器陣列100的電極及所述電極經(jīng)安置在其上的襯底兩者。替代地，對(duì)觸摸傳感器陣列的提及可囊括觸摸傳感器陣列100的電極，但不囊括所述電極經(jīng)安置在其上的襯底。

在某些實(shí)施例中，電極為形成形狀(例如，盤形、正方形、矩形、細(xì)線、其它形狀或這些形狀的組合)的導(dǎo)電材料的區(qū)域。一或多個(gè)導(dǎo)電材料層中的一或多個(gè)切口可(至少部分地)形成電極的形狀，且形狀的區(qū)域可(至少部分地)由那些切口約束。在某些實(shí)施例中，電極的導(dǎo)電材料占據(jù)其形狀的大約100％。舉例來(lái)說(shuō)，電極可由氧化銦錫(ito)制成，且電極的ito可占據(jù)其形狀的區(qū)域的大約100％(有時(shí)被稱作100％填充)。在某些實(shí)施例中，電極的導(dǎo)電材料占據(jù)不足其形狀區(qū)域的100％。舉例來(lái)說(shuō)，電極可由金屬或其它導(dǎo)電材料(flm)(例如，銅、銀或銅基或銀基材料)的細(xì)線制成，且導(dǎo)電材料的細(xì)線可以陰影線、網(wǎng)線或其它圖案占據(jù)其形狀的區(qū)域的大約5％。對(duì)flm的提及囊括此材料。盡管本發(fā)明描述或說(shuō)明特定電極由特定導(dǎo)電材料制成，所述特定導(dǎo)電材料以具有特定圖案的特定填充百分比形成特定形狀，但本發(fā)明預(yù)期電極由任何適當(dāng)導(dǎo)電材料制成，所述適當(dāng)導(dǎo)電材料以具有任何適合圖案的任何適當(dāng)填充百分比形成任何適當(dāng)形狀。

觸摸傳感器陣列100的電極(或其它元件)的形狀整體或部分地構(gòu)成觸摸傳感器陣列100的一或多個(gè)大特征。那些形狀的實(shí)施方案的一或多個(gè)特性(例如，導(dǎo)電材料、填充或形狀內(nèi)的圖案)整體或部分地構(gòu)成觸摸傳感器陣列100的一或多個(gè)微特征。觸摸傳感器陣列100的一或多個(gè)大特征可確定其功能性的一或多個(gè)特性，且觸摸傳感器陣列100的一或多個(gè)微特征可確定觸摸傳感器陣列100的一或多個(gè)光學(xué)特征，例如，透射比、折射率，或反射率。

盡管本發(fā)明描述多個(gè)實(shí)例電極，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)例電極且可實(shí)施其它電極。另外，盡管本發(fā)明描述包含形成特定節(jié)點(diǎn)的特定電極的特定配置的多個(gè)實(shí)例實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)例實(shí)施例且可實(shí)施其它配置。在某些實(shí)施例中，多個(gè)電極經(jīng)安置在相同襯底的相同或不同表面上。另外或替代地，不同電極可安置在不同襯底上。盡管本發(fā)明描述包含經(jīng)布置成特定實(shí)例圖案的特定電極的多個(gè)實(shí)例實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)例圖案且可實(shí)施其它電極圖案。

機(jī)械堆疊含有襯底(或多個(gè)襯底)及形成觸摸傳感器陣列100的電極的導(dǎo)電材料。舉例來(lái)說(shuō)，機(jī)械堆疊可在蓋板下方包含第一光學(xué)透明粘合劑(oca)層。蓋板可為透明的且由適合于重復(fù)觸摸的彈性材料(例如，玻璃、聚碳酸酯，或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma))制成。本發(fā)明預(yù)期由任何適合材料制成的任何適合蓋板。第一oca層可安置在蓋板與具有形成電極的導(dǎo)電材料的襯底之間。機(jī)械堆疊還可包含第二oca層及介電層(其可由pet或另一適合材料制成，類似于具有形成電極的導(dǎo)電材料的襯底)。作為替代方案，可替代第二oca層及介電層而施加介電材料的薄涂層。第二oca層可安置在具有制成電極的導(dǎo)電材料的襯底與介電層之間，且介電層可安置在第二oca層與包含觸摸傳感器陣列100及觸摸傳感器控制器102的裝置的顯示器的氣隙之間。舉例來(lái)說(shuō)，蓋板可具有大約1毫米(mm)的厚度；第一oca層可具有大約0.05mm的厚度；具有形成電極的導(dǎo)電材料的襯底可具有大約0.05mm的厚度；第二oca層可具有大約0.05mm的厚度；且介電層可具有大約0.05mm的厚度。

盡管本發(fā)明描述特定機(jī)械堆疊，所述特定機(jī)械堆疊具有特定數(shù)目個(gè)特定層，所述層由特定材料制成且具有特定厚度，但本發(fā)明預(yù)期任何適合機(jī)械堆疊，所述任何適合機(jī)械堆疊具有任何適合數(shù)目個(gè)任何適合層，所述層由任何適合材料制成且具有任何適合厚度。舉例來(lái)說(shuō)，在某些實(shí)施例中，粘合劑層或介電層可替換上文所描述的介電層、第二oca層及氣隙，其中顯示器中不存在任何氣隙。

觸摸傳感器陣列100的襯底的一或多個(gè)部分可由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)或另一適合材料制成。本發(fā)明預(yù)期具有由任何適合材料的任何適合部分的任何適合襯底。在某些實(shí)施例中，觸摸傳感器陣列100中的一或多個(gè)電極整體或部分地由ito制成。另外或替代地，觸摸傳感器陣列100中的一或多個(gè)電極是由金屬或其它導(dǎo)電材料的細(xì)線制成。舉例來(lái)說(shuō)，導(dǎo)電材料的一或多個(gè)部分可為銅或銅基且具有大約5微米(μm)或更小的厚度及大約10μm或更小的寬度。作為另一實(shí)例，導(dǎo)電材料的一或多個(gè)部分可為銀或銀基且類似地具有大約5μm或更小的厚度及大約10μm或更小的寬度。本發(fā)明預(yù)期由任何適合材料制成的任何適合電極。

在某些實(shí)施例中，觸摸傳感器陣列100實(shí)施觸摸感測(cè)的電容形式。此可包含互電容及自電容實(shí)施方案兩者。在互電容實(shí)施方案中，觸摸傳感器陣列100可包含形成電容性節(jié)點(diǎn)陣列的驅(qū)動(dòng)及感測(cè)電極陣列。驅(qū)動(dòng)電極及感測(cè)電極可形成電容性節(jié)點(diǎn)。形成電容性節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)電極及感測(cè)電極經(jīng)定位彼此靠近但不與彼此進(jìn)行電接觸。替代地，響應(yīng)于(例如)施加到驅(qū)動(dòng)電極的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電極及感測(cè)電極跨越其之間的間隔彼此電容耦合。施加到驅(qū)動(dòng)電極的脈沖或交流電壓(通過(guò)觸摸傳感器控制器102)感應(yīng)感測(cè)電極上的電荷，且所感應(yīng)的電荷量易受外部影響(例如，對(duì)象的觸摸或接近)。當(dāng)對(duì)象觸摸或接近電容性節(jié)點(diǎn)時(shí)，可在電容性節(jié)點(diǎn)處發(fā)生電容改變，且觸摸傳感器控制器102測(cè)量所述電容改變。通過(guò)測(cè)量整個(gè)陣列中的電容改變，觸摸傳感器控制器102在觸摸傳感器陣列100的觸敏區(qū)域內(nèi)判定所述觸摸或接近的位置。

在自電容實(shí)施方案中，觸摸傳感器100可包含可各自形成電容性節(jié)點(diǎn)的單個(gè)類型的電極陣列。當(dāng)對(duì)象觸摸或接近電容性節(jié)點(diǎn)時(shí)，可在所述電容性節(jié)點(diǎn)處發(fā)生自電容改變，且觸摸傳感器控制器102可將所述電容改變測(cè)量為(舉例來(lái)說(shuō))實(shí)施將所述電容性節(jié)點(diǎn)處的電壓提升預(yù)定量的電荷量改變。與互電容實(shí)施方案一樣，通過(guò)測(cè)量整個(gè)陣列中的電容的改變，觸摸傳感器控制器102確定觸摸傳感器陣列100的觸敏區(qū)域內(nèi)的觸摸或接近的位置。本發(fā)明預(yù)期任何適合形式的電容性觸摸感測(cè)。

在某些實(shí)施例中，一或多個(gè)驅(qū)動(dòng)電極一起形成水平或垂直地或以任何適合定向延續(xù)的驅(qū)動(dòng)線。類似地，在某些實(shí)施例中，一或多個(gè)感測(cè)電極一起形成水平或垂直地或以任何適合定向延續(xù)的感測(cè)線。作為一個(gè)特定實(shí)例，驅(qū)動(dòng)線基本上垂直于感測(cè)線而延續(xù)。對(duì)驅(qū)動(dòng)線的提及可囊括構(gòu)成所述驅(qū)動(dòng)線的一或多個(gè)驅(qū)動(dòng)電極，且反之亦然。對(duì)感測(cè)線的提及可囊括構(gòu)成所述感測(cè)線的一或多個(gè)感測(cè)電極，且反之亦然。

在某些實(shí)施例中，觸摸傳感器陣列100包含以圖案安置在單個(gè)襯底的側(cè)上的驅(qū)動(dòng)及感測(cè)電極。在此配置中，跨越其間的間隔彼此電容性耦合的一對(duì)驅(qū)動(dòng)及感測(cè)電極形成電容性節(jié)點(diǎn)。作為實(shí)例性自電容性實(shí)施方案，單個(gè)類型的電極以圖案安置在單個(gè)襯底上。除使驅(qū)動(dòng)及感測(cè)電極以圖案安置在單個(gè)襯底的側(cè)上以外或作為使驅(qū)動(dòng)及感測(cè)電極以圖案安置在單個(gè)襯底的側(cè)上的替代方案，觸摸傳感器陣列100還可使驅(qū)動(dòng)電極以圖案安置在襯底的側(cè)上且使感測(cè)電極以圖案安置在所述襯底的另一側(cè)上。此外，觸摸傳感器陣列100可使驅(qū)動(dòng)電極以圖案安置在一個(gè)襯底的側(cè)上且使感測(cè)電極以圖案安置在另一襯底的側(cè)上。在此些配置中，驅(qū)動(dòng)電極及感測(cè)電極的交叉點(diǎn)形成電容性節(jié)點(diǎn)。此交叉點(diǎn)可為其中驅(qū)動(dòng)電極與感測(cè)電極在其相應(yīng)平面中“交叉”或彼此最靠近的位置。驅(qū)動(dòng)及感測(cè)電極并不彼此進(jìn)行電接觸—而是其跨越介電質(zhì)在交叉點(diǎn)處彼此電容性耦合。盡管本發(fā)明描述形成特定節(jié)點(diǎn)的特定電極的特定配置，但本發(fā)明預(yù)期形成任何適合節(jié)點(diǎn)的任何適合電極的任何適合配置。此外，本發(fā)明預(yù)期以任何適合圖案安置在任何適合數(shù)目個(gè)任何適合襯底上的任何適合電極。

如上文所描述述，觸摸傳感器100的電容性節(jié)點(diǎn)處的電容改變可指示所述電容性節(jié)點(diǎn)的位置處的觸摸或接近輸入。觸摸傳感器控制器102檢測(cè)并處理電容改變以確定觸摸或接近輸入的存在及位置。在某些實(shí)施例中，觸摸傳感器控制器102接著將關(guān)于觸摸或接近輸入的信息傳遞到包含觸摸傳感器陣列100及觸摸傳感器控制器102的觸敏裝置的一或多個(gè)其它組件(例如，一或多個(gè)中央處理單元(cpu))所處觸敏裝置可通過(guò)起始裝置的功能(或在裝置上運(yùn)行的應(yīng)用程序)而對(duì)觸摸或接近輸入作出回應(yīng)。盡管本發(fā)明描述關(guān)于特定裝置及特定觸摸傳感器具有特定功能的特定觸摸傳感器控制器，本發(fā)明預(yù)期關(guān)于任何適合裝置及任何適合觸摸傳感器具有任何適合功能性的任何適合觸摸傳感器控制器。

在某些實(shí)施例中，觸摸傳感器控制器102經(jīng)實(shí)施為一或多個(gè)集成電路(ic)，例如通用微處理器、微控制器、可編程邏輯裝置或陣列、專用ic(asic)。觸摸傳感器控制器102包括模擬電路、數(shù)字邏輯及數(shù)字非易失性存儲(chǔ)器的任何適合組合。在特定實(shí)施例中，觸摸傳感器控制器102可包括存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀媒體(例如，一或多個(gè)存儲(chǔ)器單元)中的指令，其中所述指令經(jīng)配置以在由觸摸傳感器控制器102的一或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行方法的一或多個(gè)功能或步驟。在某些實(shí)施例中，觸摸傳感器控制器102安置在接合到觸摸傳感器陣列100的襯底的柔性印刷電路(fpc)上，如下文所描述。fpc可為有源或無(wú)源的。在某些實(shí)施例中，多個(gè)觸摸傳感器控制器102經(jīng)安置在fpc上。

在實(shí)例實(shí)施方案中，觸摸傳感器控制器102包含處理器單元、驅(qū)動(dòng)單元、感測(cè)單元及存儲(chǔ)單元。在此實(shí)施方案中，驅(qū)動(dòng)單元將驅(qū)動(dòng)信號(hào)供應(yīng)到觸摸傳感器陣列100的驅(qū)動(dòng)電極，且感測(cè)單元感測(cè)觸摸傳感器陣列100的電容性節(jié)點(diǎn)處的電荷且將表示電容性節(jié)點(diǎn)處的電容的測(cè)量信號(hào)提供到處理器單元。所述處理器單元控制通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元到驅(qū)動(dòng)電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的供應(yīng)且處理來(lái)自感測(cè)單元的測(cè)量信號(hào)以檢測(cè)及處理觸摸傳感器100的觸敏區(qū)域內(nèi)的觸摸或接近輸入的存在及位置。所述處理器單元還可追蹤觸摸傳感器100的觸敏區(qū)域內(nèi)的觸摸或接近輸入的位置改變。所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)用于由處理器單元執(zhí)行的編程，包含用于控制驅(qū)動(dòng)單元以將驅(qū)動(dòng)信號(hào)供應(yīng)到驅(qū)動(dòng)電極的編程、用于處理來(lái)自感測(cè)單元的測(cè)量信號(hào)的編程及其它適合編程。盡管本發(fā)明描述具有帶有特定組件的特定實(shí)施方案的特定觸摸傳感器控制器，但本發(fā)明預(yù)期具有帶有任何適合組件的任何適合實(shí)施方案的任何適合觸摸傳感器控制器。

安置在觸摸傳感器陣列100的襯底上的導(dǎo)電材料的軌道104將觸摸傳感器陣列100的驅(qū)動(dòng)或感測(cè)電極耦合到連接墊106，所述連接墊也安置在觸摸傳感器陣列100的襯底上。如下文所描述，連接墊106促進(jìn)將軌道104耦合到觸摸傳感器控制器102。軌道104可延伸到觸摸傳感器陣列100的觸敏區(qū)域中或周圍(例如，在其邊緣處)。在某些實(shí)施例中，特定軌道104將用于將觸摸傳感器控制器102耦合到觸摸傳感器陣列100的驅(qū)動(dòng)電極的驅(qū)動(dòng)連接，借以觸摸傳感器控制器102的驅(qū)動(dòng)單元將驅(qū)動(dòng)信號(hào)供應(yīng)到驅(qū)動(dòng)電極，且其它軌道104將用于將觸摸傳感器控制器102耦合到觸摸傳感器陣列100的感測(cè)電極的感測(cè)連接，借以觸摸傳感器控制器102的感測(cè)單元感測(cè)觸摸傳感器陣列100的電容節(jié)點(diǎn)處的電荷。

軌道104由金屬或其它導(dǎo)電材料的細(xì)線制成。舉例來(lái)說(shuō)，軌道104的導(dǎo)電材料可為銅或銅基且具有大約100μm或更小的寬度。作為另一實(shí)例，軌道104的導(dǎo)電材料可為銀或銀基且具有大約100μm或更小的寬度。在某些實(shí)施例中，除金屬或其它導(dǎo)電材料細(xì)線以外或作為金屬或其它導(dǎo)電材料細(xì)線的替代方案，軌道104也可全部地或部分地由ito制成。盡管本發(fā)明描述由具有特定寬度的特定材料制成的特定軌道，但本發(fā)明預(yù)期由具有任何適合寬度的任何適合材料制成的任何適合軌道。除軌道104以外，觸摸傳感器陣列100還可包含端接于觸摸傳感器100的襯底的邊緣處的接地連接器(其可為連接墊106)處的一或多個(gè)接地線(類似于軌道104)。

連接墊106可沿著襯底的一或多個(gè)邊緣定位在觸摸傳感器陣列100的觸敏區(qū)域的外部。如上文所描述此，觸摸傳感器控制器102可在fpc上。連接墊106可由與軌道104相同的材料制成且可使用各向異性導(dǎo)電膜(acf)接合到fpc。在某些實(shí)施例中，連接108包含在fpc上將觸摸傳感器控制器102耦合到連接墊106，繼而將觸摸傳感器控制器102耦合到軌道104及觸摸傳感器陣列100的驅(qū)動(dòng)或感測(cè)電極的導(dǎo)線。在另一實(shí)施例上，連接墊106連接到機(jī)電連接器(例如，無(wú)插拔力線到板連接器)；在此實(shí)施例中，連接108可視情況不包含fpc。本發(fā)明預(yù)期觸摸傳感器控制器102與觸摸傳感器陣列100之間的任何適合連接108。

圖2a到2b說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例以自電容性操作模式操作的實(shí)例觸摸傳感器陣列200。圖2a的陣列200a包括呈柵格圖案的電極，而圖2b的陣列200b包括呈菱形圖案的電極。陣列200中的每一者包括x軸電極201及y軸電極202，其中x軸電極201及y軸電極202重疊以形成多個(gè)電容性節(jié)點(diǎn)(例如，電容性節(jié)點(diǎn)203)。

在自電容性操作模式中，兩個(gè)電極組(例如，x軸電極201及y軸電極202兩者)經(jīng)驅(qū)動(dòng)以在由其形成的電容性節(jié)點(diǎn)(例如，電容性節(jié)點(diǎn)203)中形成自電容。當(dāng)對(duì)象觸摸或接近電容性節(jié)點(diǎn)時(shí)，可在所述電容性節(jié)點(diǎn)處發(fā)生自電容改變，且耦合到陣列的觸摸傳感器控制器將所述電容改變測(cè)量為(舉例來(lái)說(shuō))實(shí)施將所述電容性節(jié)點(diǎn)處的電壓提升預(yù)定量的電荷量改變。通過(guò)測(cè)量整個(gè)陣列中的電容的改變，觸摸傳感器控制器確定觸摸傳感器的觸敏區(qū)域內(nèi)的觸摸或接近的位置。

在一些實(shí)施例中，僅x軸電極及y軸電極的一部分可經(jīng)驅(qū)動(dòng)且經(jīng)測(cè)量觸摸輸入。舉例來(lái)說(shuō)，如圖2a到2b中所說(shuō)明，僅形成電容性節(jié)點(diǎn)203的電極可經(jīng)驅(qū)動(dòng)且經(jīng)測(cè)量觸摸輸入。如果使未經(jīng)測(cè)量的電極在這些實(shí)施例中浮動(dòng)(即，無(wú)任何所施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)或電壓)，那么可由于相應(yīng)電極之間存在的互電容而在經(jīng)測(cè)量電極與未經(jīng)測(cè)量電極之間發(fā)生交互。因此，可將驅(qū)動(dòng)屏蔽信號(hào)施加到未經(jīng)測(cè)量電極(如所說(shuō)明)，所述未經(jīng)測(cè)量電極可取消由經(jīng)測(cè)量電極與未經(jīng)測(cè)量電極之間存在的互電容造成的一或多個(gè)效應(yīng)。在某些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)屏蔽信號(hào)可為與施加到觸摸傳感器的經(jīng)測(cè)量x軸電極及y軸電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(其可為脈沖或交替信號(hào))基本上類似波形。在其它實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)屏蔽信號(hào)可不同于施加到經(jīng)測(cè)量電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，但兩個(gè)信號(hào)可仍在相同高參考電源與低參考電壓之間交替。實(shí)例驅(qū)動(dòng)屏蔽信號(hào)波形及相關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形在圖4a中進(jìn)行說(shuō)明且在下文進(jìn)一步論述。

盡管以特定圖案描述，但根據(jù)本發(fā)明的觸摸傳感器的電極可成任何適當(dāng)圖案。在某些實(shí)施例中，舉例來(lái)說(shuō)，x軸電極201可并非完全水平且y軸電極202可并非完全垂直。確切地說(shuō)，x軸電極201可與水平線成任何適當(dāng)角且y軸電極202可與垂直線成任何適當(dāng)角。本發(fā)明并不限于圖2a到2b中所說(shuō)明的x軸電極及y軸電極的配置。替代地，本發(fā)明預(yù)期電極的任何適當(dāng)圖案、配置、設(shè)計(jì)或布置且并不限于上文所論述的實(shí)例圖案。

圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的用于捕獲及重新使用電荷的實(shí)例系統(tǒng)300。特定來(lái)說(shuō)，圖3說(shuō)明耦合到開(kāi)關(guān)320及觸摸傳感器陣列330的實(shí)例觸摸傳感器控制器310。開(kāi)關(guān)320進(jìn)一步耦合到包含電容器345的電荷捕獲及重新使用系統(tǒng)340。電荷捕獲及重新使用系統(tǒng)340耦合到泄流器電路350。盡管在圖3中經(jīng)說(shuō)明為在觸摸傳感器控制器310外部，但在某些實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)320及泄流器電路350可在控制器310內(nèi)部。

在以自電容性操作模式操作時(shí)，觸摸傳感器陣列330可類似于圖2a到2b的陣列200被驅(qū)動(dòng)。也就是說(shuō)，陣列330的特定電極連接到驅(qū)動(dòng)信號(hào)(檢測(cè)陣列330的電容性節(jié)點(diǎn)335處的觸摸輸入)而其它電極連接到驅(qū)動(dòng)屏蔽信號(hào)(以便避免上文關(guān)于使此些電極浮動(dòng)所描述的問(wèn)題)。驅(qū)動(dòng)屏蔽信號(hào)可在特定實(shí)施例中緊密地重復(fù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得驅(qū)動(dòng)屏蔽信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)基本上類似。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的實(shí)例驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形470a及實(shí)例驅(qū)動(dòng)屏蔽信號(hào)波形460a在圖4a中進(jìn)行說(shuō)明且在下文進(jìn)一步描述。

在特定實(shí)施例中，施加到經(jīng)測(cè)量電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)可為脈沖式。也就是說(shuō)，經(jīng)測(cè)量電極可連接到一或多個(gè)電壓，所述一或多個(gè)電壓致使電極以特定頻率(例如，75khz)在高參考電壓(在圖3中由v1表示)(例如，9v)與接地之間變化。因此施加到未經(jīng)測(cè)量電極的驅(qū)動(dòng)屏蔽信號(hào)可基本上類似于施加到經(jīng)測(cè)量電極的脈沖式驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所以大量電流及功率因在高參考電壓與接地之間對(duì)未經(jīng)測(cè)量電極加脈沖而被浪費(fèi)掉。上述情形在具有高電容負(fù)載(例如，介于15nf與25nf之間)的當(dāng)前觸摸傳感器設(shè)計(jì)中尤其真實(shí)。

因此，本發(fā)明的特定實(shí)施例在將未經(jīng)測(cè)量電極連接到接地之前將所述電極連接到電容器345(所述電容器耦合到參考電壓，所述參考電壓介于脈沖信號(hào)的高參考電壓與接地之間，例如1.33v(在圖3中由v2表示))達(dá)短時(shí)間周期，而非在此加脈沖期間緊在高參考電壓之后將未經(jīng)測(cè)量電極連接到接地。在某些實(shí)施例中，電容器可具有大約1μf到10μf的電容。通過(guò)以此方式將陣列330的未經(jīng)測(cè)量電極連接到電容器345，電容器345可存儲(chǔ)原本被放電到接地的電荷的大部分。在電容器345已從陣列330的未經(jīng)測(cè)量電極收集電荷之后，可接著將未經(jīng)測(cè)量電極連接到接地以便模仿未經(jīng)測(cè)量電極的脈沖式信號(hào)。圖4a到4b的實(shí)例波形460及470分別說(shuō)明圖3的點(diǎn)360及370處的實(shí)例電壓波形。

可重新使用存儲(chǔ)在電容器345中的電荷。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施例中，電容器345中的電荷可用于為觸摸傳感器控制器310中的數(shù)字邏輯電路311供電(例如，可被發(fā)送到電源或電源電壓軌)。在一些實(shí)施例中，存儲(chǔ)在電容器345中的電荷也可用于為觸敏裝置的其它電子組件供電。在某些情況中，由電容器345捕獲的電荷量可大于可繼而由邏輯311或其它組件使用的電荷量。為避免由電容器345中的過(guò)量電荷引起的邏輯311的參考驅(qū)動(dòng)電壓的上升，可將泄流器電路350耦合到電容器345使得可適當(dāng)?shù)胤烹娺^(guò)量電荷而不會(huì)造成邏輯311的參考驅(qū)動(dòng)電壓的上升。

泄流器電路350可包括比較電路355，所述比較電路監(jiān)測(cè)耦合到電容器345的參考電壓v2的電壓。如果電壓v2上升超過(guò)特定閾值，那么泄流器電路350的比較電路355可將電容器345連接到接地(例如，經(jīng)由所說(shuō)明的開(kāi)關(guān))以便放電存儲(chǔ)在電容器345中的過(guò)量電荷且避免參考電壓v2的增加。由比較電路355使用的閾值可基于供應(yīng)到比較電路的另一參考電壓，例如圖3中所說(shuō)明的vc。

圖4a到4b說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的實(shí)例電極電壓波形460及470。圖4a到4b的波形460可表示施加到耦合到電容器的電極的電壓以便捕獲在從高參考電壓v1到接地的過(guò)渡期間損失的電荷，而圖4a到4b的波形470可表示通常施加到未并入本發(fā)明的教示的電極的電壓。隨著施加到電極的電壓在波形470中從v1過(guò)渡到接地，例如，電極中的電荷可實(shí)際上被浪費(fèi)掉。然而，根據(jù)本發(fā)明的方面，可在將電極連接到接地之前將所述電極連接到電容器耦合到的中間電壓(例如，圖4a的電壓v2，如在波形460a中所展示)。通過(guò)如此做，原本將丟失的電荷的大部分可被電容器捕獲，且經(jīng)存儲(chǔ)供稍后使用(例如，通過(guò)耦合到電容器的其它電路)。波形460可因此允許電荷捕獲及重新使用同時(shí)看上去與波形470基本上類似。

在某些實(shí)施例中，在某些實(shí)施例中，波形460及470可分別表示圖3的系統(tǒng)300的點(diǎn)360及370處的電壓。參考圖4a，波形460a可根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例包括兩個(gè)相位，其可包含正相位及負(fù)相位。正相位可通常指使自電容性觸摸傳感器330的電極從接地到高參考驅(qū)動(dòng)電壓v1(例如，9v)的相位，而負(fù)相位可通常指使電極從高參考驅(qū)動(dòng)電壓v1(例如，9v)到接地的相位。盡管說(shuō)明為高參考電壓v1與接地之間交替，但某些實(shí)施例可使觸摸傳感器的經(jīng)測(cè)量及未經(jīng)測(cè)量電極在高參考電壓v1與低于v1的任何特定參考電壓之間交替。

在正相位期間，經(jīng)測(cè)量電極與未經(jīng)測(cè)量電極兩者可連接到高驅(qū)動(dòng)參考電壓v1。在負(fù)相位期間，未經(jīng)測(cè)量電極可首先連接到耦合到低參考電壓v2的電容器(而所量測(cè)電極連接到接地)。通常，在負(fù)相位期間，未經(jīng)測(cè)量電極還將在連接到v2之后連接到接地以快速地降低其上的電壓且模仿經(jīng)測(cè)量電極上的信號(hào)。然而，如上文所描述，將未經(jīng)測(cè)量電極連接到電壓v2可允許其所耦合的電容器捕獲并重新新使用未經(jīng)測(cè)量電極中的電荷。

盡管經(jīng)說(shuō)明為特定波形，但經(jīng)測(cè)量及未經(jīng)測(cè)量電極上的波形可不同于圖4a中所描繪的那些。作為一個(gè)實(shí)例，經(jīng)測(cè)量及未經(jīng)測(cè)量電極可在正相位與負(fù)相位中經(jīng)驅(qū)動(dòng)到高參考電壓v1與接地之間的中間電壓。舉例來(lái)說(shuō)，如在圖4b中所說(shuō)明，正相位與負(fù)相位中的每一者可包含積分相位及復(fù)位相位。在正積分相位期間，未經(jīng)測(cè)量電極及經(jīng)測(cè)量電極可連接到介于接地與高驅(qū)動(dòng)參考電壓v1之間的中間參考電壓v3，且在正復(fù)位相位期間，未經(jīng)測(cè)量電極及經(jīng)測(cè)量電極兩者可連接到高驅(qū)動(dòng)參考電壓v1。在負(fù)積分相位期間，未經(jīng)測(cè)量電極可在連接到中間參考電壓v4之前首先連接到耦合到參考電壓v2的電容器(如波形460b中所展示)而經(jīng)測(cè)量電極連接到v4(如波形470b中所展示)。在負(fù)復(fù)位相位期間，經(jīng)測(cè)量電極及未經(jīng)測(cè)量電極可連接到接地。

圖5根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例說(shuō)明用于電荷捕獲及重新用于自電容性觸摸傳感器的實(shí)例方法500。方法500可由觸摸傳感器控制器的邏輯(例如，硬件或軟件)執(zhí)行。舉例來(lái)說(shuō)，方法500可通過(guò)執(zhí)行(用觸摸傳感器控制器的一或多個(gè)處理器)存儲(chǔ)在觸摸傳感器控制器的計(jì)算機(jī)可讀媒體的指令來(lái)執(zhí)行。

方法在步驟510處開(kāi)始，其中經(jīng)布置以形成電容性感測(cè)節(jié)點(diǎn)陣列的多個(gè)電極中的每一者連接到第一參考電壓(例如，9v)。多個(gè)電極可包含以自電容性操作模式操作的電容性觸摸傳感器陣列的第一部分(例如，經(jīng)測(cè)量電極)及第二部分(例如，未經(jīng)測(cè)量電極)。描繪步驟510期間的第一部分(例如，經(jīng)測(cè)量電極)及第二部分(例如，未經(jīng)測(cè)量電極)的電壓的實(shí)例波形在圖4a的正相位中分別經(jīng)說(shuō)明為波形470a及460a。第一參考電壓可為脈沖式驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高參考驅(qū)動(dòng)電壓。在一些實(shí)施例中，此步驟可包含在將多個(gè)電極的第一部分(例如，經(jīng)測(cè)量電極)及第二部分(例如，未經(jīng)測(cè)量電極)連接到第一參考電壓(例如，參見(jiàn)圖4b中所說(shuō)明的正積分相位及正復(fù)位相位)之前將多個(gè)電極的第一部分及第二部分兩者連接到比第一參考電壓低的參考電壓。

在步驟520處，多個(gè)電極的第一部分(例如，經(jīng)測(cè)量電極)連接到比步驟510的第一參考電壓低的第二參考電壓。在一些實(shí)施例中，第二參考電壓可為接地。在多個(gè)電極的第一部分連接到第二參考電壓時(shí)，多個(gè)電極的第二部分(例如，未經(jīng)測(cè)量電極)在步驟530處連接到耦合到第三參考電壓(其比第一參考電壓低且超過(guò)第二參考電壓(例如，1.33v))的電容器，且接著在步驟540處連接到第二參考電壓。

在步驟550處，重新使用來(lái)自電容器的電荷并將其提供到耦合到電容性感測(cè)節(jié)點(diǎn)陣列的觸摸傳感器控制器。可將電荷提供到觸摸傳感器控制器的任何適合組件，例如，觸摸傳感器控制器的數(shù)字邏輯電路。舉例來(lái)說(shuō)，在某些實(shí)施例中，提供到觸摸傳感器控制器的電荷可將功率提供到控制器的數(shù)字邏輯電路。存儲(chǔ)在電容器中的過(guò)量電荷可經(jīng)放電，例如，通過(guò)使用包含比較電路的泄流器電路，如上文所描述。

可對(duì)方法500作出修改、添加或省略而不背離本發(fā)明的范圍。舉例來(lái)說(shuō)，盡管在步驟520及540中經(jīng)描述為將傳感器線路連接到接地，但在某些實(shí)施例中，可將傳感器線路連接到介于步驟530的低參考電壓與接地之間的參考電壓。作為另一實(shí)例，盡管經(jīng)說(shuō)明為單獨(dú)步驟，但步驟550可在與執(zhí)行步驟510到540相同的時(shí)間執(zhí)行(例如，在根據(jù)步驟510到540驅(qū)動(dòng)傳感器線路的同時(shí)將所捕獲電荷連續(xù)供應(yīng)到觸摸傳感器控制器)。此外，步驟的次序可以不同于所描述方式的方式執(zhí)行且可同時(shí)執(zhí)行一些步驟。另外，每一個(gè)別步驟可包含額外步驟而不背離本發(fā)明的范圍。

本文中，計(jì)算機(jī)可讀非暫時(shí)存儲(chǔ)媒體可包含一或多個(gè)基于半導(dǎo)體或其它集成電路(ic)(例如，場(chǎng)可編程門陣列(fpga)或?qū)Ｓ胕c(asic))、硬盤驅(qū)動(dòng)器(hdd)、混合硬盤驅(qū)動(dòng)器(hhd)、光盤、光盤驅(qū)動(dòng)器(odd)、磁光盤、磁光驅(qū)動(dòng)器、軟盤、軟盤驅(qū)動(dòng)器(fdd)、磁帶、固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(ssd)、ram驅(qū)動(dòng)器、securedigital卡或驅(qū)動(dòng)器、任何其它適合的計(jì)算機(jī)可讀非暫時(shí)性存儲(chǔ)媒體，或這些中的兩者或多于兩者的任何適合組合。計(jì)算機(jī)可讀非暫時(shí)性存儲(chǔ)媒體可為易失性、非易失性或易失性及非易失性的組合。

本文中，“或”為包含性而非互斥性，除非上下文另有明確指示或另有指示。因此，本文中，“a或b”意指“a、b或兩者”，除非上下文另有明確指示或另有指示。此外，“及”既為聯(lián)合的又為各自的，除非上下文另有明確指示或另有指示。因此，本文中，“a及b”意指“a及b，聯(lián)合地或各自地”，除非上下文另有明確指示或另有指示。

本發(fā)明囊括所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的對(duì)本文中的實(shí)例性實(shí)施例的大量改變、替代、變化、更改及修改。類似地，隨附權(quán)利要求書(shū)囊括所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的對(duì)本文中的實(shí)例性實(shí)施例的所有改變、替代、變化、更改及修改。此外，在隨附權(quán)利要求書(shū)中對(duì)經(jīng)調(diào)適以、經(jīng)布置以、能夠、經(jīng)配置以、經(jīng)實(shí)現(xiàn)以、可操作以或操作以執(zhí)行特定功能的設(shè)備或系統(tǒng)或者設(shè)備或系統(tǒng)的組件的提及囊括所述設(shè)備、系統(tǒng)、組件，不論其或所述特定功能是否被激活、接通或解除鎖定，只要所述設(shè)備、系統(tǒng)或組件經(jīng)如此調(diào)適、經(jīng)如此布置、能夠如此、經(jīng)如此配置、經(jīng)如此實(shí)現(xiàn)、可如此操作或如此操作即可。