用于改善投射式電容觸摸屏及面板的信噪比性能的設(shè)備的制造方法
【專(zhuān)利摘要】通過(guò)耦合到由微控制器控制的多個(gè)投射式電容式觸摸元件的集成電路調(diào)節(jié)式高電壓源及高電壓/電流驅(qū)動(dòng)器來(lái)提供投射式電容觸摸屏及面板的經(jīng)改善信噪比性能。所述單個(gè)集成電路高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器可包括電壓升壓電路、電壓參考、上電復(fù)位POR、軟起動(dòng)、多個(gè)電壓電平移位器及用于耦合到所述微控制器的串行接口，所述微控制器可控制與使用所述投射式電容觸摸屏及面板相關(guān)的所有功能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于改善投射式電容觸摸屏及面板的信噪比性能的設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及投射式電容觸摸屏及面板，且更特定來(lái)說(shuō)涉及改善投射式電容觸摸屏及面板的信噪比性能。
【背景技術(shù)】
[0002]電容式觸摸屏及面板用作例如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話(huà)、個(gè)人便攜式媒體播放器、計(jì)算器、電話(huà)、收銀機(jī)、汽油栗等電子裝備的用戶(hù)接口。在一些應(yīng)用中，不透明觸摸屏及面板提供軟鍵功能性。在其它應(yīng)用中，透明觸摸屏覆疊在顯示器上以允許用戶(hù)經(jīng)由觸摸或接近與顯示器上的物件互動(dòng)。此類(lèi)物件可呈軟鍵、菜單及顯示器上的其它物件的形式。當(dāng)物件(例如，用戶(hù)的指尖)致使觸摸屏或面板中的電容式電極的電容改變時(shí)，電容式觸摸屏或面板因電容式電極的電容的改變而激活(控制指示激活的信號(hào))。
[0003]現(xiàn)今的電容式觸摸屏及面板呈不同種類(lèi)，包含單點(diǎn)觸摸及多點(diǎn)觸摸。單點(diǎn)觸摸屏或面板檢測(cè)并報(bào)告與觸摸屏或面板接觸或接近的一個(gè)物件的位置。多點(diǎn)觸摸屏或面板檢測(cè)與觸摸屏或面板同時(shí)接觸或接近的一或多個(gè)物件的位置，并報(bào)告與每一物件相關(guān)的不同位置信息或依據(jù)與每一物件相關(guān)的不同位置信息而行動(dòng)。
[0004]用于單點(diǎn)觸摸系統(tǒng)及多點(diǎn)觸摸系統(tǒng)兩者中的觸摸屏及面板可包括一或多個(gè)層，每一層具有彼此電絕緣的多個(gè)電極。在多層觸摸傳感器中，各層可以彼此緊密接近且彼此電絕緣的方式固定。在一或多層觸摸屏及面板構(gòu)造中的任一者中，電極(電容)可形成任何類(lèi)型的坐標(biāo)系統(tǒng)(例如，極坐標(biāo)系統(tǒng)等)。一些觸摸傳感器可利用X-Y或柵格狀布置。參考圖1，描繪根據(jù)本發(fā)明的教示的以X-Y柵格定向布置的觸摸傳感器電極的示意性平面圖。舉例來(lái)說(shuō)，在雙層觸摸屏或面板102中，電極104與105在不同層(襯底106)上且可彼此正交地布置，使得不同層上的電極104與105之間的其相交點(diǎn)(在下文中稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)120)界定柵格(或其它坐標(biāo)系統(tǒng))。在替代單層觸摸屏中，一組電極與另一組電極之間的接近關(guān)系可類(lèi)似地界定柵格(或其它坐標(biāo)系統(tǒng))。
[0005]測(cè)量觸摸屏或面板內(nèi)的個(gè)別電極的自電容是一種由單點(diǎn)觸摸系統(tǒng)所采用的方法。舉例來(lái)說(shuō)，觸摸傳感器控制器使用X-Y柵格來(lái)分別遍歷穿過(guò)(iterate through)X軸電極105及Y軸電極104中的每一者，從而一次選擇一個(gè)電極且測(cè)量其電容。通過(guò)對(duì)(I)經(jīng)歷最顯著電容改變的X軸電極105及(2)經(jīng)歷最顯著電容改變的Y軸電極104的接近來(lái)確定觸摸的位置。
[0006]對(duì)所有X軸及Y軸電極執(zhí)行自電容測(cè)量提供相當(dāng)快的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。然而，其不支持如多點(diǎn)觸摸屏系統(tǒng)中所需的跟蹤多個(gè)同時(shí)(X，Y)坐標(biāo)。舉例來(lái)說(shuō)，在16 X 16電極柵格中，一個(gè)物件在位置(I，5)處與第二物件在位置(4，10)處的同時(shí)觸摸產(chǎn)生四個(gè)可能觸摸位置:(I，5)、(I，10)、(4，5)及(4，10)。自電容系統(tǒng)能夠確定X軸電極I及4已被觸摸且Y軸電極5及10已被觸摸，但其不能夠解疑以確定所述四個(gè)可能位置中的哪兩個(gè)位置表示實(shí)際觸摸位置。
[0007]在多點(diǎn)觸摸屏中，可使用互電容測(cè)量來(lái)檢測(cè)一或多個(gè)物件的同時(shí)觸摸。舉例來(lái)說(shuō)，在X-Y柵格觸摸屏中，互電容可指X軸電極與Y軸電極之間的電容式耦合。觸摸屏上的一組電極可用作接收器且另一組中的電極可用作發(fā)射器。發(fā)射器電極上的經(jīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)可更改對(duì)接收器電極進(jìn)行的電容式測(cè)量，這是因?yàn)樗鰞蓚€(gè)電極是經(jīng)由其之間的互電容耦合的。以此方式，互電容測(cè)量可不會(huì)遇到與自電容相關(guān)聯(lián)的模糊性問(wèn)題，這是因?yàn)榛ル娙菘捎行У貙ぶ酚|摸傳感器上的每個(gè)X-Y接近關(guān)系(節(jié)點(diǎn))。
[0008]更具體來(lái)說(shuō)，使用互電容測(cè)量的多點(diǎn)觸摸控制器可選擇第一組電極中的一個(gè)電極作為接收器。接著，控制器可測(cè)量(逐一地)第二組電極中的每一發(fā)射器電極的互電容?？刂破骺芍貜?fù)此過(guò)程直到第一組電極中的每一者均已被選擇作為接收器為止?？赏ㄟ^(guò)經(jīng)歷最顯著電容改變的那些互電容節(jié)點(diǎn)(例如，節(jié)點(diǎn)120)來(lái)確定一或多個(gè)觸摸的位置。在以下各項(xiàng)中較全面地描述了包括自電容式觸摸檢測(cè)及互電容式觸摸檢測(cè)的投射式電容式觸摸技術(shù):可在www.microchip.com處獲得的托德.奧康納(Todd 0’&311110!')的標(biāo)題為“1111'011(3111￥投射式電容式觸摸屏感測(cè)操作理論(mTouch?Projected Capacitive Touch Screen SensingTheory of Operat1n)”的技術(shù)通報(bào)TB3064;及杰瑞?哈諾爾(Jerry Hanauer)的標(biāo)題為“使用自電容及互電容兩者的電容式觸摸系統(tǒng)(Capacitive Touch System Using BothSelf and Mutual Capacitance)”的共同擁有的第US 2012/0113047號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)案，其中所述技術(shù)通報(bào)及所述美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)案兩者均出于所有目的特此以引用的方式并入本文中。
[0009]可通過(guò)對(duì)電極的自電容及互電容上的電壓進(jìn)行充電或放電來(lái)確定自電容值及互電容值。舉例來(lái)說(shuō)，在電容式分壓器(CVD)方法中，可通過(guò)以下操作來(lái)確定電容值:首先測(cè)量存儲(chǔ)于電極電容器上的電壓;接著將經(jīng)放電已知值電容器與所述電極電容器并聯(lián)地耦合；及隨后測(cè)量所得平衡電壓，或?qū)λ鲆阎惦娙萜鬟M(jìn)行充電且將其耦合到經(jīng)放電電極電容器?？稍趙ww.microchip, com處獲得的應(yīng)用注釋ANl208中較全面地描述了CVD方法;且在迪特爾.彼得(Dieter Peter)的標(biāo)題為“使用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的內(nèi)部電容器及電壓參考的電容式角蟲(chóng)摸感測(cè)(Capacitive Touch Sensing using an Internal Capacitor of anAnalog-To-Digital Converter (ADC) and a Voltage Reference)” 的共同擁有的第 US2010/0181180號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)案中呈現(xiàn)了對(duì)CVD方法的較詳細(xì)闡釋?zhuān)黄渲兴鰬?yīng)用注釋及所述美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)案兩者均出于所有目的特此以引用的方式并入本文中。
[0010]使用充電時(shí)間測(cè)量單元(CTMU)，可通過(guò)以下操作來(lái)獲得對(duì)電極電容的極準(zhǔn)確電容測(cè)量:運(yùn)用恒定電流源對(duì)電極電容器進(jìn)行充電或放電；接著在準(zhǔn)確測(cè)量時(shí)間周期之后測(cè)量電極電容器上的所得電壓。以下各項(xiàng)中較全面地描述了 CTMU方法:可在www.microchip.com處獲得的微芯片應(yīng)用注釋AN1250及AN1375;以及兩者均由詹姆斯.Ε.巴特林(JamesE.Bartling)做出的標(biāo)題為“測(cè)量長(zhǎng)時(shí)間周期(Measuring a long time per1d)”的共同擁有的第US 7，460，441B2號(hào)美國(guó)專(zhuān)利及標(biāo)題為“電流-時(shí)間數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(Current-timedigital-to-analog converter)”的共同擁有的第US 7，764，213B2號(hào)美國(guó)專(zhuān)利，其中所述微芯片應(yīng)用注釋及所述美國(guó)專(zhuān)利全部出于所有目的特此以引用的方式并入本文中。
[0011]根據(jù)公式:Q = CX V，電容C上的電荷Q與電容C上的電壓V直接成比例。因此，可用于對(duì)電容器進(jìn)行充電或放電的電壓越大，確定電極的自電容及互電容的電容值的分辨率越好。另外，運(yùn)用較高(較大)電壓對(duì)電容進(jìn)行充電及放電的能力還改善電容檢測(cè)電路的信噪比，這是因?yàn)樵肼曂ǔ殡姌O可與之屏蔽開(kāi)以減小其上的噪聲拾取的恒定脈沖或交流(AC)電壓。然而，來(lái)自電源(例如，電池)的電壓正由集成電路裝置減小以節(jié)約電力。因此，較高電壓的可用性正降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，需要一種提供具有經(jīng)良好調(diào)節(jié)的較高輸出電壓的電壓源的集成解決方案，所述經(jīng)良好調(diào)節(jié)的較高輸出電壓可用于在確定觸摸屏或面板的元件的電容值時(shí)對(duì)所述元件進(jìn)行充電。
[0013]根據(jù)實(shí)施例，一種用于產(chǎn)生高電壓且將所述高電壓選擇性地耦合到多個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備可包括:電壓升壓電路，其具有高電壓輸出；電壓參考，其耦合到所述電壓升壓電路;多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器，每一電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器具有耦合到所述電壓升壓電路的所述高電壓輸出的高電壓輸入及可獨(dú)立控制的高電壓輸出；邏輯電路，其耦合到所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器，其中所述邏輯電路控制所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的所述高電壓輸出;及串行/并行接口，其耦合到所述邏輯電路及所述電壓升壓電路。
[0014]根據(jù)另一實(shí)施例，上電復(fù)位(POR)電路可耦合到所述電壓升壓電路及所述串行/并行接口。根據(jù)另一實(shí)施例，軟起動(dòng)電路可耦合到所述電壓升壓電路。根據(jù)另一實(shí)施例，所述邏輯電路可為多個(gè)“與”門(mén)。根據(jù)另一實(shí)施例，輸出啟用控制件可耦合到所述多個(gè)“與”門(mén)中的每一者的輸入。根據(jù)另一實(shí)施例，高電壓輸出電容器可親合在所述電壓升壓電路的輸出與電源共同點(diǎn)之間。根據(jù)另一實(shí)施例，升壓電感器可耦合在到所述電壓升壓電路的電力輸入與電源之間。根據(jù)另一實(shí)施例，所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的所述輸出可為三態(tài)的且在電源共同點(diǎn)、所述高電壓輸出或高關(guān)斷電阻處具有可選擇輸出狀態(tài)。
[0015]根據(jù)另一實(shí)施例，所述串行/并行接口可進(jìn)一步包括配置寄存器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，其中所述配置寄存器存儲(chǔ)所述電壓升壓電路的參數(shù)，且所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器存儲(chǔ)所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的輸出狀態(tài)。根據(jù)另一實(shí)施例，在軟起動(dòng)期間，所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的所述輸出可被停用。根據(jù)另一實(shí)施例，所述電壓升壓電路、所述電壓參考、所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器、所述邏輯電路及所述串行/并行接口可提供于單個(gè)集成電路裝置中。根據(jù)另一實(shí)施例，所述邏輯電路及所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的輸入電路可包括低電壓及低電力裝置。根據(jù)另一實(shí)施例，所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的輸出電路可包括具有低阻抗驅(qū)動(dòng)能力的高電壓裝置。
[0016]根據(jù)另一實(shí)施例，一種用于確定投射式電容觸摸感測(cè)表面上的觸摸的位置、檢測(cè)觸摸的系統(tǒng)可包括:第一多個(gè)電極，其以具有第一軸的平行定向布置，其中所述第一多個(gè)電極中的每一者可包括自電容;第二多個(gè)電極，其以具有基本上垂直于所述第一軸的第二軸的平行定向布置，所述第一多個(gè)電極可位于所述第二多個(gè)電極上方且形成可包括所述第一多個(gè)電極與所述第二多個(gè)電極的重疊相交點(diǎn)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的每一者可包括互電容;高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器(可包括:電壓升壓電路，其具有高電壓輸出；電壓參考，其耦合到所述電壓升壓電路；多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器，每一電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器具有耦合到所述電壓升壓電路的所述高電壓輸出的高電壓輸入以及耦合到所述第一多個(gè)電極及所述第二多個(gè)電極中的相應(yīng)一者的可獨(dú)立控制的高電壓輸出；邏輯電路，其耦合到所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器，其中所述邏輯電路控制所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的所述高電壓輸出；及串行/并行接口，其耦合到所述邏輯電路及所述電壓升壓電路)；混合信號(hào)裝置(可包括:電容式觸摸模擬前端，其具有耦合到所述第一多個(gè)電極及所述第二多個(gè)電極中的相應(yīng)者的多個(gè)模擬輸入;模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其耦合到所述電容式觸摸前端;數(shù)字處理器與存儲(chǔ)器，其中來(lái)自所述ADC的至少一個(gè)輸出可耦合到所述數(shù)字處理器;及串行接口，其耦合到所述數(shù)字處理器以及所述高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器的所述串行/并行接口)，其中所述自電容的值可由所述模擬前端針對(duì)所述第一多個(gè)電極中的每一者使用高電壓而測(cè)量，所述經(jīng)測(cè)量自電容的所述值可存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器中，具有最大自電容值中的至少一者的所述第一電極中的至少一者的所述節(jié)點(diǎn)的所述互電容的值由所述模擬前端使用所述高電壓而測(cè)量，所述經(jīng)測(cè)量互電容的所述值可存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器中，且所述數(shù)字處理器使用所述所存儲(chǔ)自電容值及所述所存儲(chǔ)互電容值來(lái)確定施加到所述觸摸感測(cè)表面的所述觸摸的位置及相應(yīng)力。
[0017]根據(jù)另一實(shí)施例，所述混合信號(hào)裝置可為混合信號(hào)微控制器集成電路。根據(jù)另一實(shí)施例，所述高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器可包括集成電路。根據(jù)另一實(shí)施例，所述高電壓可大于給所述高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器及所述混合信號(hào)裝置供電的供應(yīng)電壓。
[0018]根據(jù)又一實(shí)施例，一種用于改善投射式電容觸摸感測(cè)表面的信噪比性能的方法可包括以下步驟:提供以具有第一軸的平行定向布置的第一多個(gè)電極，其中所述第一多個(gè)電極中的每一者可包括自電容;提供以具有基本上垂直于所述第一軸的第二軸的平行定向布置的第二多個(gè)電極，所述第一多個(gè)電極可位于所述第二多個(gè)電極上方且形成可包括所述第一多個(gè)電極與所述第二多個(gè)電極的重疊相交點(diǎn)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的每一者可包括互電容;將所述第一多個(gè)電極充電到大于電源電壓的電壓;將所述第二多個(gè)電極放電到電源共同點(diǎn)；掃描所述第一多個(gè)電極以確定所述第一多個(gè)電極的所述自電容的值;將所述經(jīng)掃描自電容的所述值進(jìn)行比較以確定所述第一多個(gè)電極中的哪一者具有最大自電容值;掃描所述第一多個(gè)電極中的具有所述最大自電容值的電極的所述節(jié)點(diǎn)以確定所述相應(yīng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的所述互電容的值;將具有所述最大自電容值的所述第一電極上的所述相應(yīng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的所述經(jīng)掃描互電容的所述值進(jìn)行比較，其中具有所述最大互電容值的所述節(jié)點(diǎn)可為所述觸摸感測(cè)表面上的觸摸的位置。
[0019]根據(jù)所述方法的另一實(shí)施例，可運(yùn)用模擬前端及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)來(lái)測(cè)量所述自電容值及所述互電容值。根據(jù)所述方法的另一實(shí)施例，可將所述自電容值及所述互電容值存儲(chǔ)于數(shù)字處理器的存儲(chǔ)器中。根據(jù)所述方法的另一實(shí)施例，可通過(guò)電容式分壓器方法來(lái)確定所述自電容值及所述互電容值。根據(jù)所述方法的另一實(shí)施例，可運(yùn)用充電時(shí)間測(cè)量單元來(lái)確定所述自電容值及所述互電容值。
【附圖說(shuō)明】
[0020]連同附圖一起參考以下說(shuō)明可獲取對(duì)本發(fā)明的較完整理解，附圖中:
[0021]圖1圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的教示的以X-Y柵格定向布置的觸摸傳感器電極的示意性平面圖；且
[0022]圖2圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)例性實(shí)施例的具有投射式電容觸摸屏或面板、高電壓源/驅(qū)動(dòng)器及混合信號(hào)裝置的電子系統(tǒng)的示意性框圖。
[0023]雖然易于對(duì)本發(fā)明做出各種修改及替代形式，但已在圖式中展示并在本文中詳細(xì)描述本發(fā)明的特定實(shí)例性實(shí)施例。然而，應(yīng)理解，本文中對(duì)特定實(shí)例性實(shí)施例的說(shuō)明并非打算將本發(fā)明限制于本文中所揭示的特定形式，而是相反，本發(fā)明打算涵蓋如由所附權(quán)利要求書(shū)界定的所有修改及等效形式。
【具體實(shí)施方式】
[0024]根據(jù)各種實(shí)施例，本文中揭示用于提供調(diào)節(jié)式高電壓源及高電壓/電流驅(qū)動(dòng)器以耦合到由微控制器控制的多個(gè)投射式電容式觸摸元件的集成解決方案。其中單個(gè)集成電路高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器可包括電壓升壓電路、電壓參考、上電復(fù)位(POR)、軟起動(dòng)、多個(gè)低輸入電流電壓電平移位器及用于耦合到微控制器的串行接口，所述微控制器可控制與使用投射式電容觸摸屏及面板相關(guān)的所有功能。據(jù)預(yù)期且在本發(fā)明的范圍內(nèi)，前述高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器還可用于驅(qū)動(dòng)高電壓低電力顯示器，例如但不限于，真空熒光顯示器(VFD)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器等。
[0025]現(xiàn)在參考圖式，示意性地圖解說(shuō)明特定實(shí)例性實(shí)施例的細(xì)節(jié)。圖式中，相似元件將由相似編號(hào)表示，且類(lèi)似元件將由帶有不同小寫(xiě)字母后綴的相似編號(hào)表示。
[0026]參考圖2，描繪根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)例性實(shí)施例的具有投射式電容觸摸屏或面板、高電壓源/驅(qū)動(dòng)器及混合信號(hào)裝置的電子系統(tǒng)的示意性框圖。混合信號(hào)裝置212可包括電容式觸摸模擬前端210、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器208、數(shù)字處理器與存儲(chǔ)器206及串行接口 232。高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器214可包括電壓升壓電路216、電壓參考218、上電復(fù)位(P0R)220、軟起動(dòng)電路222、多個(gè)電壓電平移位器224、用以控制從電平移位器224到電極104及105的驅(qū)動(dòng)的控制邏輯234，及用于電平移位器到混合信號(hào)裝置212中的串行接口 232的耦合控制的串行/并行接口226 JOR 220可用于在上電起動(dòng)期間將高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器214中的所有存儲(chǔ)器(存儲(chǔ))元件初始化。
[0027]混合信號(hào)裝置212的模擬前端210及高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器214可耦合到由布置成矩陣的多個(gè)導(dǎo)電列104及導(dǎo)電行105構(gòu)成的觸摸屏或面板102。據(jù)預(yù)期且在本發(fā)明的范圍內(nèi)，導(dǎo)電行105及/或?qū)щ娏?04可為透明襯底(例如，顯示器/觸摸屏等)上的印刷電路板導(dǎo)體、導(dǎo)線(xiàn)、氧化銦錫(ITO)涂層或其任何組合?；旌闲盘?hào)裝置212可包括提供于經(jīng)封裝或未經(jīng)封裝的一或多個(gè)集成電路(未展示)中的微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、可編程邏輯陣列(PLA)等。高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器214可提供于經(jīng)封裝或未經(jīng)封裝的單個(gè)集成電路(未展示)中。
[0028]電壓升壓電路216結(jié)合外部電容228及電感230使用經(jīng)調(diào)制輸入信號(hào)(Osc)從電源VDD產(chǎn)生高電壓(HV)。電壓參考218可將恒定參考電壓提供到電壓升壓電路216，使得從電壓升壓電路216產(chǎn)生的HV在觸摸屏或面板102的整個(gè)操作中保持處于基本上相同的電壓。電壓升壓電路216可進(jìn)一步并入有電流限制。電壓升壓電路216可為(舉例來(lái)說(shuō)但不限于)熟知集成電路電力供應(yīng)器的設(shè)計(jì)技術(shù)的一般技術(shù)人員眾所周知的開(kāi)關(guān)模式升壓電力電路。來(lái)自電壓升壓電路216的HV輸出耦合到電平移位器224，其中“與”門(mén)234控制可耦合到電極104及105的電平移位器224的HV驅(qū)動(dòng)輸出。輸出啟用OE可用于將電平移位器224的輸出作為群組進(jìn)行啟用/停用，且個(gè)別電平移位器224的輸出可經(jīng)由“與”門(mén)234由串行/并行接口 226中的移位寄存器的所存儲(chǔ)內(nèi)容控制。據(jù)預(yù)期且在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可替代“與”門(mén)以同等效用使用其它邏輯設(shè)計(jì)，且熟知數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)且受益于本發(fā)明的一般技術(shù)人員將易于理解此如何進(jìn)行。邏輯電路(例如，“與”門(mén)234)及電平移位器224的輸入電路可包括低電壓及高阻抗電路以節(jié)約電力，且電平移位器224的輸出電路可包括具有低阻抗以將電極電容器快速地充電到高電壓的高電壓/電流輸出電路及組件(未展示)。
[0029]串行/并行接口226可為(舉例來(lái)說(shuō)但不限于)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)移位寄存器加鎖存器類(lèi)型串行接口(SPI)等。串行/并行接口226可用于經(jīng)由其與電壓升壓電路216之間的控制總線(xiàn)而配置電壓升壓電路216的參數(shù)，且(例如)經(jīng)由“與”門(mén)234及電平移位器224選擇作用輸出通道。在使用鎖存啟用(LE)輸入來(lái)鎖存所要數(shù)據(jù)之前，可使用來(lái)自串行接口 232的時(shí)鐘及串行數(shù)據(jù)流來(lái)配置串行/并行接口 226中的移位寄存器(未展示)。數(shù)據(jù)可遲早移位為最高有效位(MSB)。配置字或數(shù)據(jù)字可計(jì)時(shí)于且鎖存于串行/并行接口 226中。數(shù)據(jù)字選擇每一電平移位器驅(qū)動(dòng)器224的輸出狀態(tài)。在用戶(hù)模式中，配置字可選擇電壓升壓電路216的升壓電壓及電流限制參數(shù)。
[0030]軟起動(dòng)電路222可耦合到電壓升壓電路216。軟起動(dòng)電路222可用于防止高初始涌入電流下拉電源VDD及導(dǎo)致欠壓狀況。舉例來(lái)說(shuō)，在啟用電壓升壓電路216之后的前10毫秒到50毫秒期間，僅其開(kāi)關(guān)晶體管的最小區(qū)段可開(kāi)始作用且電流可(舉例來(lái)說(shuō))限于200毫安的最大值(標(biāo)稱(chēng))ο在此時(shí)間期間，電平移位器224的輸出也可為三態(tài)的。在軟起動(dòng)已超時(shí)之后，電流限制及開(kāi)關(guān)晶體管設(shè)定回復(fù)到由配置字所選擇的正常操作值。也可完全停用軟起動(dòng)。可停用軟起動(dòng)期間的電流限制。其中選擇開(kāi)關(guān)晶體管的最小區(qū)段且其輸出是三態(tài)的，但電流限制電路并非作用的。
[0031]雖然已參考本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施例描繪、描述及界定了本發(fā)明的實(shí)施例，但此些參考并不暗指對(duì)本發(fā)明的限制，且不應(yīng)推斷出存在此限制。如熟知相關(guān)領(lǐng)域且受益于本發(fā)明的一般技術(shù)人員將會(huì)想到，所揭示的標(biāo)的物能夠在形式及功能上具有大量修改、變更及等效形式。本發(fā)明的所描繪及所描述實(shí)施例僅為實(shí)例，而并非為對(duì)本發(fā)明的范圍的窮盡性說(shuō)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于產(chǎn)生高電壓且將所述高電壓選擇性地耦合到多個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 電壓升壓電路，其具有高電壓輸出； 電壓參考，其耦合到所述電壓升壓電路； 多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器，每一電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器具有耦合到所述電壓升壓電路的所述高電壓輸出的高電壓輸入及可獨(dú)立控制的高電壓輸出； 邏輯電路，其耦合到所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器，其中所述邏輯電路控制所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的所述高電壓輸出；及 串行/并行接口，其耦合到所述邏輯電路及所述電壓升壓電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括耦合到所述電壓升壓電路及所述串行/并行接口的上電復(fù)位POR電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括耦合到所述電壓升壓電路的軟起動(dòng)電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述邏輯電路是多個(gè)“與”門(mén)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中輸出啟用控制件耦合到所述多個(gè)“與”門(mén)中的每一者的輸入。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中高電壓輸出電容器耦合在所述電壓升壓電路的所述輸出與電源共同點(diǎn)之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中升壓電感器耦合在到所述電壓升壓電路的電力輸入與電源之間。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的所述輸出是三態(tài)的，且在電源共同點(diǎn)、所述高電壓輸出或高關(guān)斷電阻處具有可選擇輸出狀態(tài)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述串行/并行接口進(jìn)一步包括配置寄存器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，其中所述配置寄存器存儲(chǔ)所述電壓升壓電路的參數(shù)，且所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器存儲(chǔ)所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的輸出狀態(tài)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中在軟起動(dòng)期間，所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的所述輸出被停用。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述電壓升壓電路、所述電壓參考、所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器、所述邏輯電路及所述串行/并行接口提供于單個(gè)集成電路裝置中。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述邏輯電路及所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的輸入電路包括低電壓及低電力裝置。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的輸出電路包括具有低阻抗驅(qū)動(dòng)能力的高電壓裝置。14.一種用于確定投射式電容觸摸感測(cè)表面上的觸摸的位置、檢測(cè)觸摸的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 第一多個(gè)電極，其以具有第一軸的平行定向布置，其中所述第一多個(gè)電極中的每一者包括自電容； 第二多個(gè)電極，其以具有基本上垂直于所述第一軸的第二軸的平行定向布置，所述第一多個(gè)電極位于所述第二多個(gè)電極上方，且形成包括所述第一多個(gè)電極與所述第二多個(gè)電極的重疊相交點(diǎn)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的每一者包括互電容； 高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器，其包括 電壓升壓電路，其具有高電壓輸出， 電壓參考，其耦合到所述電壓升壓電路， 多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器，每一電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器具有耦合到所述電壓升壓電路的所述高電壓輸出的高電壓輸入以及耦合到所述第一多個(gè)電極及所述第二多個(gè)電極中的相應(yīng)一者的可獨(dú)立控制的高電壓輸出， 邏輯電路，其耦合到所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器，其中所述邏輯電路控制所述多個(gè)電壓電平移位器/驅(qū)動(dòng)器的所述高電壓輸出，及 串行/并行接口，其耦合到所述邏輯電路及所述電壓升壓電路； 混合信號(hào)裝置，其包括 電容式觸摸模擬前端，其具有耦合到所述第一多個(gè)電極及所述第二多個(gè)電極中的相應(yīng)者的多個(gè)模擬輸入， 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，其耦合到所述電容式觸摸前端， 數(shù)字處理器與存儲(chǔ)器，其中來(lái)自所述ADC的至少一個(gè)輸出耦合到所述數(shù)字處理器;及 串行接口，其耦合到所述數(shù)字處理器及所述高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器的所述串行/并行接P; 其中所述自電容的值是由所述模擬前端針對(duì)所述第一多個(gè)電極中的每一者使用高電壓而測(cè)量，所述經(jīng)測(cè)量自電容的所述值存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器中，所述第一電極中的具有最大自電容值中的至少一者的至少一個(gè)第一電極的所述節(jié)點(diǎn)的所述互電容的值是由所述模擬前端使用所述高電壓而測(cè)量，所述經(jīng)測(cè)量互電容的所述值存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器中，且所述數(shù)字處理器使用所述所存儲(chǔ)自電容值及所述所存儲(chǔ)互電容值來(lái)確定施加到所述觸摸感測(cè)表面的所述觸摸的位置及相應(yīng)力。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述混合信號(hào)裝置是混合信號(hào)微控制器集成電路。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器包括集成電路。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述高電壓大于給所述高電壓產(chǎn)生器/驅(qū)動(dòng)器及所述混合信號(hào)裝置供電的供應(yīng)電壓。18.—種用于改善投射式電容觸摸感測(cè)表面的信噪比性能的方法，所述方法包括以下步驟: 提供以具有第一軸的平行定向布置的第一多個(gè)電極，其中所述第一多個(gè)電極中的每一者包括自電容； 提供以具有基本上垂直于所述第一軸的第二軸的平行定向布置的第二多個(gè)電極，所述第一多個(gè)電極位于所述第二多個(gè)電極上方，且形成包括所述第一多個(gè)電極與所述第二多個(gè)電極的重疊相交點(diǎn)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的每一者包括互電容； 將所述第一多個(gè)電極充電到大于電源電壓的電壓； 將所述第二多個(gè)電極放電到電源共同點(diǎn)； 掃描所述第一多個(gè)電極以確定所述第一多個(gè)電極的所述自電容的值； 將所述經(jīng)掃描自電容的所述值進(jìn)行比較以確定所述第一多個(gè)電極中的哪一者具有最大自電容值； 掃描所述第一多個(gè)電極中的具有所述最大自電容值的所述一個(gè)電極的所述節(jié)點(diǎn)以確定所述相應(yīng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的所述互電容的值； 將具有所述最大自電容值的所述第一電極上的所述相應(yīng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的所述經(jīng)掃描互電容的所述值進(jìn)行比較，其中具有最大互電容值的所述節(jié)點(diǎn)為所述觸摸感測(cè)表面上的觸摸的位置。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中運(yùn)用模擬前端及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC來(lái)測(cè)量所述自電容值及所述互電容值。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中將所述自電容值及所述互電容值存儲(chǔ)于數(shù)字處理器的存儲(chǔ)器中。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中通過(guò)電容式分壓器方法來(lái)確定所述自電容值及所述互電容值。22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中運(yùn)用充電時(shí)間測(cè)量單元來(lái)確定所述自電容值及所述互電容值。
【文檔編號(hào)】G06F3/044GK106030476SQ201580008978
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月14日
【發(fā)明人】阿特瑪·夏爾馬, 科里·沃爾頓, 杰里·哈諾爾
【申請(qǐng)人】密克羅奇普技術(shù)公司