CN107430464A - 具有平衡的并联驱动的电容触控面板 - Google Patents

具有平衡的并联驱动的电容触控面板 Download PDF

Info

Publication number
CN107430464A
CN107430464A CN201680018665.2A CN201680018665A CN107430464A CN 107430464 A CN107430464 A CN 107430464A CN 201680018665 A CN201680018665 A CN 201680018665A CN 107430464 A CN107430464 A CN 107430464A
Authority
CN
China
Prior art keywords
matrix
driving electrodes
driving
sensing
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680018665.2A
Other languages
English (en)
Inventor
D·斯拉姆库尔
C·J·布朗
安德鲁·凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of CN107430464A publication Critical patent/CN107430464A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

一种电容式触摸感测器包括电极元件的阵列，每个电极元件包括驱动电极和感测电极，驱动电极和感测电极在每个电极元件中形成至少一个互耦电容器。一控制器可操控地连接所述电极元件的阵列，所述控制器用于测量至少一个测量周期至少一个互耦电容。此外，在所述至少一个测量周期期间施加的激励信号是平衡的以减少基准电容的影响。

Description

具有平衡的并联驱动的电容触控面板
技术领域
本发明涉及触控面板装置。特别地，本发明涉及电容式触控面板。这种电容式触控面板装置可在消费电子产品，包括，例如移动电话、平板和台式个人电脑、电子书阅读器和数字标牌产的范围内发现应用。
背景技术
触控面板近来已被广泛应用于高端便携式电子产品诸如智能手机和平板电脑的输入设备。尽管许多不同的技术可用以创建这些触控面板，电容***由于其精确性、耐用性以及能够很少或无需作动力来侦测触摸输入事件的能力，已被证明是最受欢迎的。
对于触控面板最基本的电容式感测方法是表面电容法(也称为自容)，如US4293734(Pepper，1981年10月6日)中所公开的。表面电容式触控面板的典型实施方案示出在图1中，且包括透明基板10，其表面涂覆有形成感测电极11的导电材料。一个或多个电压源12，例如在每个角落，与所述感测电极连接，并且用于在基板上产生静电场。当导电的输入物体13，诸如人的手指，紧邻感测电极时，电容器14动态地形成在感测电极11和输入物体13之间，并且该电场受到干扰。电容器14导致从电压源12获取的电流的量的变化，其中电流变化的幅值跟手指位置与电压源和感测电极连接的点之间的距离有关。提供电流感测器15以测量从每个电压源12获取的电流，并且通过比较在每个源处测量的电流的幅值来计算触摸输入事件的位置。虽然构造和操作简单，但是表面电容式触控面板不能侦测当发生多个同时的触摸输入事件，例如当两个或更多个手指与触控面板接触时。
应用于触控面板的另一种众所周知的电容式感测方法是投射电容法，也称为互电容。在该方法中，如图2所示，在透明基板(图未示)上形成驱动电极20和感测电极21。变化的电压或激励信号从电压源22施加于驱动电极20。然后利用由形成在驱动电极20和感测电极之间的互耦电容器23的电容耦合，使信号产生在相邻的感测电极21上。电流测量装置24与感测电极21连接，并提供互耦电容器23的大小测量。当输入物体13靠近所述两种电极时，与驱动电极20形成第一动态电容27且与感测电极21形成第二动态电容28。如果输入物体接地，例如与连接人体的人类手指的情况相同，这些动态形成的电容的效果则表现为作为驱动和感测电极之间的耦合电容量的减少，且因此降低了与感测电极21连接的电流测量装置24测量的信号的幅度。
众所周知且被公开在，例如US7663607(Hotelling，2010年2月6日)中，通过将多个驱动和感测电极布置成网格状以形成电极阵列，该投射电容感测方法可用于形成触控面板装置。投射电容感测方法相对于表面电容法的优点是可侦测多个同时的触摸输入事件。
在常规互容触控面板中使用的示例性电极阵列的示意图如图3A所示。电极阵列包括多个驱动电极20和多个感测电极21，含有的互电容器23形成在任意驱动电极和任意感测电极之间的每个交叉处。驱动电极20连接单独的电压源22，每个电压源可以向相应的驱动电极提供电压激励信号。感测电极连接电流测量装置24，电流测量装置24通过施加于驱动电极的电压激励信号来测量在每个感测电极上产生的电流。根据驱动顺序测量电极阵列中所有互电容器的电容，其时序图如图3B所示。一帧周期(TFRAME)由四个测量周期(tS1、tS2、tS3和tS4)组成。为了测量互耦电容器的电容，相同的电压激励信号被逐一施加给驱动电极，使得在第一测量周期期间，电压激励信号被施加给第一电极，在第二测量周期期间相同的电压激励信号被施加给第二驱动电极，以此类推。当电压激励信号被施加给电极阵列的最后一个电极时，时序从初始处开始，以获得操作的下一帧的数据。在操作的一帧期间被施加的电压激励信号的模式可以被表示为矩阵36，该矩阵36是本示例中的单位矩阵。
众所周知，可以通过增加与阵列中的互耦电容器的电容的测量相关联的信噪比(SNR)来提高导电物***置的估算精度。增加采用投射电容感测方法的***的SNR的已知方法公开在，例如US20100060591(Yousefpor，2008年9月10日申请，且2010年3月11日公开)中。根据该方法，在测量期间所有的驱动电极被同时激发。每个驱动电极被提供具有幅值或相位彼此不同，或者两者都不同的两个(或更多)可能类型的信号中的一个。图4中示出了替代的驱动序列的时序图。如前所述，在由四个测量周期(tS1、tS2、tS3和tS4)组成的一帧周期(TFRAME)期间测量电极阵列中所有的互电容器的电容。在一个测量周期期间，电压激励信号被施加于电极阵列的所有驱动电极，且在感测电极中产生的电流被测量。每个测量周期内施加于驱动电极的电压激励信号的模式是不同的。在操作的一帧期间施加的电压激励信号的模式可以表示为矩阵41。然而，该方法的限制是在进行电容测量的同时电流测量装置24可能饱和。例如，互电容器的电容可包括由于物体的存在而改变的部分和对输入物体的存在不敏感的固定偏移。偏移信号(也称为基准信号)可能显著大于最大的变化信号。由于存在大的基准电容信号，电流测量装置处于饱和态的可能性升高。结果，感测器的动态范围会减小且触控面板的性能会降低。
上述问题的已知解决方案是以对应于最大长度序列或M序列的模式去激发驱动电极。这样的***被描述在例如US8730197(Hamaguchi，2012年1月23日申请，且2014年5月20日公开)中。然而，由于M序列的长度被限制为等于2n-1的值，其中n是整数，所以该方法不适用于驱动电极的数量不等于2n-1的触控面板。
在电容触控面板的进一步应用中，如果感测器的灵敏度足够高，则可侦测到与感测器基板相距一定距离处的物体。计算输入物体的表面上方的位置和高度的方法被公开在US20140009428(Coulson，2014年1月9日)中。然而，这种***的信噪比和动态范围要求可能比常规应用更严格。
因此，寻求一种手段来操作触控面板，以能最大化电容测量的信噪比而不会不利地影响动态范围。
引用清单
专利文献
[专利文献1]US4293734(Pepper，1981年10月6日)
[专利文献2]US7663607(Hotelling，February 6，2010)
[专利文献3]US20100060591(Yousefpor，2008年9月10日申请)
[专利文献4]US8730197(Hamaguchi，2014年5月20日)
[专利文献5]US20140009428(Coulson，2014年1月9日申请)
发明内容
根据一个实施例，一种电容式触摸感测器，包括：电极元件的阵列，每个电极元件包括驱动电极和感测电极，所述驱动电极和所述感测电极在每个电极元件中形成至少一个互耦电容器；和控制器，可操控地连接所述电极元件的阵列，所述控制器用于在至少一个测量周期向所述电极元件的阵列提供激励信号，并在所述至少一个测量周期测量所述至少一个耦合电容，其中在所述至少一个测量周期期间施加的多个激励信号为平衡的以减小基准电容的影响。
为了实现前述相关目的，本发明接着包括下面充分描述并在权利要求中具体指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施例。然而，这些实施例仅仅是可以采用本发明的原理的各种方式中的一些。当结合附图考虑时，本发明的其它目的、优点和新颖特征将从下面对本发明的详细描述中变为可见的。
技术问题
常规电容式触摸屏的信噪比和动态范围在使用触摸屏来侦测物体的位置而不触摸触摸屏时出现问题。因此，寻求一种手段来操作触控面板，以使电容测量的信噪比最大化而不会不利地影响动态范围。
解决问题的手段
根据本发明的装置能够以改进的信噪比(SNR)和最大化的动态范围来测量电容式触控面板中的电容。电容式触控面板可以包括电极元件的阵列，每个电极元件包括至少一个驱动电极和一个感测电极。在每个电极元件中的驱动电极和感测电极之间形成互耦电容器。由于存在接近触控面板的表面的输入物体，互耦电容器的电容可能会改变。不存在输入物体的互耦电容器的电容，被称为基准电容，可能明显大于由输入物体导致的电容变化。
发明的有益效果
根据本发明的装置可以最小化或消除不需要的基准电容信号。因此，可以创建具有高信噪比(SNR)和大动态范围的触摸感测器。
附图说明
在附图中，相同的附图标记表示相同的部件或特征。
[图1]图1示出了表面电容式触控面板的典型示例。
[图2]图2示出了投射电容式触控面板的典型示例。
[图3A]图3A示出了根据现有技术的互容式触控面板***的示意图。
[图3B]图3B示出了用于电容式触控面板的已知测量方法的数学表示。
[图4]图4示出了用于电容式触控面板的其他已知测量方法的数学表示。
[图5]图5示出了根据第一实施例的互容式触控面板***的示意图。
[图6]图6示出了将8×8维的示例性驱动矩阵的维度降低为7×7维的驱动矩阵。
[图7]图7示出了将7×7维的示例性驱动矩阵的维度降低为6×6维的驱动矩阵。
[图8A]图8A示出了根据本发明的具有电极元件的阵列的示例性感应基板。
[图8B]图8B示出电极元件的阵列的一个电极元件的平面图。
[图8C]图8C示出了感应基板的横截面。
[图9A]图9A示出了能够测量在感测电极上产生的信号的示例性电路。
[图9B]图9B示出了可用于操作图9A的电路的示例性时序图。
[图9C]图9C示出利用触摸感测器的示例性***。
[图10A]图10A示出了根据第二和第三实施例的电极元件的阵列的示意图。
[图10B]图10B示出具有多于一个驱动电极的示例性电极元件的平面图。
[图10C]10C示出了电极元件阵列的电容的矩阵表示。
[图11]图11示出了根据本发明的第二实施例的测量过程的数学表示。
[图12]图12示出了驱动矩阵D3的形式以及根据第三实施例的信号矩阵S和电容矩阵C的理论表达式。
[图13]图13示出具有多于一个感测电极的示例性电极元件的平面图。
[图14]图14示出了根据第四实施例的感测电极和感测单元之间的互连的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种触控面板或触摸感应器，装置克服了现有技术的一个或多个上述现有技术的限制并提供了最小化或消除不需要的基准电容信号的手段。因此，创建出具有高信噪比(SNR)和大动态范围的触摸感应器是可能的。
根据本发明的装置能够测量具有改进的信噪比(SNR)和最大化的动态范围的电容式触控面板中的电容。该电容式触控面板包括电极元件的阵列，每个电极元件包括至少一个驱动电极和一个感测电极。互耦电容器形成在每个电极元件中的驱动电极和感测电极之间。由于存在接近触控面板的表面的输入物体，互耦电容器的电容可能会改变。输入物体可以是，例如手指或笔，或触笔等。不存在输入物体的互耦电容器的电容，被称为基准电容，可能明显大于由输入物体引起的电容变化。
电压激励信号被施加到驱动电极，而感测电极上产生的结果信号可以被测量并用于确定互耦电容器的电容。检查互耦电容器的电容变化提供关于一个或多个输入物体的存在和位置的信息。
根据本发明，在由多个测量周期组成的一帧周期期间测量互耦电容器的电容。在每个测量期间，电压激励信号被同时施加于多个驱动电极。阵列中的每个驱动电极可以被第一电压激励信号、第二电压激励信号激发或保持在一恒定电压。第一电压激励信号和第二电压激励信号可以在振幅或极性或相位上彼此不同。此外，在一个测量周期期间被施加的多个电压激励信号可以是平衡的。
在单一帧的过程中被施加到驱动电极的电压激励信号可以表示为N×T维的矩阵D，其中N是电极阵列中的驱动电极的数量，T是一帧中测量周期的数量，其可以等于电极阵列中的驱动电极的数量，即T＝N，使得D维度为N×N。矩阵D的每行表示在一个特定测量周期被施加到驱动电极的激励信号的模式。每列表示在操作的单一帧过程中被施加到一个特定驱动电极的激励信号的模式。阵列的每个元件等于1或-1，分别表示施加第一电压信号或第二电压信号。为了平衡电压激励信号，可以选择驱动矩阵，使得驱动矩阵的每行的总和被最小化，使得其等于或接近于零。因此，阵列中的互耦电容器的基准电容对于在感测电极上测量的信号无贡献。因此，可以以最大的SNR和最大动态范围测量代表输入物体存在的阵列的互耦电容器的电容变化。
根据本发明的触摸感应器包括感应基板和形成在该感应基板上的电极元件阵列。阵列的每个电极元件包括至少一个驱动电极和至少一个感测电极。所述至少一个驱动电极和至少一个感测电极在每个电极元件中形成至少一个互耦电容器。跨阵列的互耦电容器的电容可以被测量并被结合使用以检测触控面板的表面的输入物体的存在和位置。例如，当物体靠近相应的电极元件时，互电器的电容可以在幅度上变化。控制器可以可操控地连接电极元件的阵列并用于基于多个互耦电容器中的这些变化来确定物***置。
为了测量互耦电容器的电容，在一个测量周期期间电压激励信号被施加于电极阵列的驱动电极，且在感测电极中产生的电流被测量。多个驱动电极在测量期间可被具有第一相位和第一幅度的第一周期性电压激励信号或具有第二相位和第二幅度的第二周期性电压激励信号激发。电极阵列中的所有互电容的电容可以在由多个测量周期组成的操作的一帧期间被测量。施加于所述多个驱动电极的多个电压激励信号的模式在每个测量周期期间可为不同的。在操作的一帧期间施加的电压激励信号的模式可表示为矩阵，这里称为驱动矩阵。在操作的一帧期间，感测电极电流的对应测量也可以表示为矩阵，这里称为感测矩阵。
为了根据感测电极电流测量的多样性使电极阵列中的每个电容被唯一地估测，驱动矩阵必须是可逆的。为了抑制不需要的偏移、基准信号或由控制器测量的信号，在帧周期的每个测量周期期间施加的电压激励信号的模式必须是平衡的。也就是说，由第一电压激励信号激发的驱动电极的数量应等于或几乎等于由第二电压激励信号激发的驱动电极的数量。如本文所用，几乎等于驱动电极的数量意味着由第一电压激励信号激励的驱动电极的数量与由第二电压激励信号激励的驱动电极的数量之间的差不超过驱动电极总数的百分之十。如现在描述的，本发明描述了一种构造驱动矩阵的方法，该驱动矩阵使具有任意数量的驱动电极的触摸感应器的基准信号最小化。
根据本发明的第一和最概括的实施例，提供了一种互容式触控面板装置，其包括一个电极阵列100，该个电极阵列100包括与驱动单元102连接的一驱动电极组108和与感测单元104连接的一感测电极组109，如图5所示。
互电容105形成在多个感测电极的每一个感测电极103和多个驱动电极的每一个驱动电极101之间。在阵列中的每个驱动电极和每个感测电极之间的交叉处形成的互电容的电容可以表示为N×M维的单个电容矩阵C，其中N是多个驱动电极中的驱动电极的数量，M是多个感测电极中的感测电极的数量。
所述驱动单元102包括多个信号产生电路106，每个信号产生电路106负责向电极阵列的一个驱动电极提供驱动激励信号。感测单元104包括多个信号感测电路107，响应于施加到电极阵列的驱动电极的驱动激励电压每个信号感测电路107负责测量电极阵列的一个感测电极上产生的信号。
在由多个测量周期(tS1，tS2，tS3，...，tST)组成的一个帧周期(TFRAME)期间，电极阵列中的所有互电容器的电容被测量。为了测量具有高信噪比的互耦电容器的电容，在一个测量周期期间，电压激励信号被施加于电极阵列的所有驱动电极，且在感测电极中产生的电流被测量。在测量周期期间驱动电极被具有第一相位和第一幅度的第一周期性电压激励信号或具有第二相位和相等振幅的第二周期性电压激励信号所激励。在每个特定测量周期中被施加的电压激励信号的相位可以表示为N维的矢量Dv。矢量Dv的元素为+1或-1，分别代表相位为0或180度的电压激励信号。可变更地，在每个特定测量中被施加的电压激励信号的幅度可以表示为N维的矢量Dv。在这种情况下，第一和第二电压激励信号的幅度可以相等，并且矢量Dv的元素为+1或-1，表示激励信号的极性。在单一帧的过程中施加于驱动电极的电压激励信号可以表示为N×T维的矩阵D，其中T是一帧中测量周期的数量。一帧中的测量周期的数量可以等于电极阵列中的驱动电极的数量，即T＝N，使得D为N×N维。矩阵D的每行表示在一个特定测量周期施加于驱动电极的激励信号的模式。每列表示在操作的单一帧的过程中施加于一个特定驱动电极的激励信号的模式。
在操作的一帧期间从感应电路获得的全部测量集可被表示为T×M(或N×M，因为T＝N)维的感测矩阵S。该感测矩阵S可以由驱动矩阵D和电容矩阵C的相乘来表示。为了恢复互耦电容器的电容，感测矩阵S乘以解码矩阵U，解码矩阵等于驱动矩阵的倒数，即U＝D-1。因此，所得到的电容测量可以由测量矩阵M表示，其中M＝U.S＝D-1.S＝C。在操作中，由于存在输入物体而导致的测量矩阵M的元素值的变化可被监控到以确定触摸显示器表面的一个或多个物体的位置。
为了消除基准信号的影响，因此最大化信噪比和动态范围，构建平衡的驱动矩阵是有必要的。也就是说，构造一个驱动矩阵其中每行的和等于或接近零是有必要的。如本文所使用的，每行的和接近于零的意思是和不大于矩阵中列的总和的百分之十。此外，为了对感测矩阵S进行解码，构造驱动矩阵D的附加要求在于其是可逆的。
驱动矩阵可，例如，通过首先采取H×H维的Hadamard矩阵来构造，其中H>N。然后通过从驱动矩阵中移除相等数量的行和列将驱动矩阵的维度减小到N×N。被选择移除的行和列是那些具有最长连续相等值的行和列。如果矩阵的第i行被移除，那么矩阵的第i列也必须被移除。以下提供的实施例为了说明从维数为H×H的原始Hadamard矩阵创建维数为N×N的驱动矩阵的概念。对于本领域技术人员显而易见的是，N和H的值可以大于或小于在该实施例中选择的数量。对于电极阵列中的驱动电极的数量为7的阵列，则可以通过采取维度为8×8的Hadamard矩阵201来构造所需的矩阵，如图6所示，并移除具有连续相等值的最长的行和列。在该示例的情况下，矩阵的第一行202和第一列203被移除以获得维度为7×7的所需矩阵204，因为它们包含最长连续相等值。
在另一实施例中，如果电极阵列中的驱动电极的数量为6，则可以通过重复上述过程两次来移除两行和两列来获得所需维度的新矩阵207(图7所示)。例如，可以从7×7维的矩阵204移除附加的行和附加的列以创建6×6维的矩阵。此处，矩阵204的第4行206和第4列205被去除因为它们包含最长连续相等值。
当触控面板附近没有物体的情况下，互电容的电容等于其基准值。此外，所有互电容的基准电容值可相同。因此，基准情况的感测矩阵S由下式给出：
可以看出得到的基准感测矩阵是零矩阵，可以由下面的解释来理解。如果Smt是在第t个测量周期期间通过与第m个感测电极连接的感测电路所测量的信号，Dtn是在相同的测量周期期间被施加到第n个驱动电极的电压激励信号的幅值，Cnm是在第n个驱动电极和第m个感测电极之间形成的互电容，然后
其中N是***中的驱动电极的数量。由于所有基准电容值相等，并且由于驱动矩阵已被构造为使得每一行的和为零，条件是如果对于所有的m，t，满足Smt＝0。由于仅电容变化信号被测量，因此最大化***的动态范围。
在图8A和8B中示出了包括驱动电极组108和感测电极组109的的电极阵列的物理结构的实施例。电极元件阵列的每个电极可使用标准光蚀刻或印刷技术形成在感应基板304上。电极材料可以是透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)，氧化铟锌(IZO)或导电聚合物。该组驱动电极108布置在第一方向上，例如形成电极阵列100的列。驱动电极组108中的每个驱动电极101和感测电极组109中的每个感测电极103被图案化成一系列连接的菱形。或者，驱动电极101和感测电极103可以被图案化为简单的矩形行和列或其他镶嵌的棋盘形状，以提高显示器的信噪比(SNR)。为了避免驱动电极101和感测电极103之间的电性接触，驱动电极101可形成在基板304上透明导电材料的第一层中，而感测电极103形成在位于第一层上的透明导电材料的第二层中，并通过电绝缘层与第一层分离。这种结构在电容式触控面板装置的制造中是众所周知的。或者，如图8C所示，在制造电容式触控面板装置中众所周知的另一过程中，驱动电极101和感测电极103可以形成在透明导电材料307的同一层以及用于形成桥以互连驱动电极101的分离区域的另外的金属化层306中。驱动电极101与感测电极103的电性隔离通过在金属化层306和透明导电材料的层307之间形成电绝缘层305来实现。
感测电路可用于测量在一个测量周期期间由于激励信号被施加到驱动电极而在感测电极上产生的电荷。产生的电荷是形成在驱动和感测电极之间的交叉处的互电容105和驱动激励信号的模式的函数。感测电路可基于常规的电荷转移方法，或者可以使用其他已知的互电容测量技术。图9A中示出了适用于测量在测量周期期间在感测电极上产生的电荷并使用电荷转移方法的示例性感测电路107的示意图。感测电路107可包括开关电路410，电流积分器电路420和模数转换器(ADC)430。开关电路包括由第一开关控制信号Φ1控制的第一采样开关(S1)411以及由第二开关控制信号Φ2控制的第二采样开关(S2)412。电流积分器电路420可以是众所周知的设计，例如包括具有积分电容器(CIS)422和复位开关(S3)423的运算放大器421。复位开关423可由第三开关控制信号Φ3控制。
除了包括一个或多个感测电路107的电极阵列100和感测单元104之外，触控面板装置还包括包括一个或多个信号产生电路106的驱动单元102，每个信号产生电路106对应一个驱动电极。现在参照图9A的示意图和图9B所示的波形图描述触控面板装置的操作。在测量周期开始的第一复位阶段，第三开关控制信号Φ3被激活，使得当前积分器的第一复位开关423闭合。运算放大器421的负输入端此时连接到该运算放大器的输出端，并且承担等于提供给放大器的正极端的参考电压VREF的电压，VREF可以是固定的恒定电压，例如地电位。电流积分器电路420当前处于其复位状态。第一开关控制信号Φ1在复位期间也被激活，导致开关电路410的第一采样开关411闭合。感测电极103也被复位到参考电压VREF。
在第二采样阶段中，开关电路410的第一和第二采样开关411、412通过相对于由驱动单元102施加于驱动电极101的电压激励信号进行控制，以将电荷从电极阵列转移到电流积分器电路420。采样级阶段被分成多个采样周期。在第二开关控制信号已经失效之后，第一开关控制信号被激活，使第一采样开关411闭合。感测电极103此时与运算放大器421的负输入端连接。驱动单元102的每个信号产生电路106当前改变施加到相应的驱动电极101的电压激励信号的电压，这导致电荷流动穿过每个互电容中。穿过一个特定的互电容105的电荷流动的量和方向取决于电容器的电容以及施加到相应驱动电极的电压变化的大小和极性。流入或流出当前积分器电路420的总电荷等于流过各个互电容器的电荷的代数和。因此，通过互电容105传送的总电荷被集成到积分电容器422上，并且使得运算放大器VOUT的输出根据以下公式改变：
其中N是驱动电极的数量，Vn是施加于第n个驱动电极的电压变化，Cn是在感测电极103和第n个驱动电极之间形成的互电容。
在电荷被传送之后，第一开关控制信号Φ1被去激活，第二开关控制信号Φ2被激活。这使得第二采样开关412闭合，并且第一采样开关411断开，从而将感测电极103的电压设置为等于接地电位，同时保持聚集在积分电容器422上的电荷。最后，信号发生电路106将施加于电极阵列的驱动电极的电压的伏特数回复到其原始电位。由于该电压变化，从驱动电极经由电极阵列100转移到感测电极103的任何电荷通过第二采样开关412放电，同时聚集在积分电容器422上的电荷被保持。
这个采样周期在测量期间被重复k次，使得总采样时间tSAMPLE＝k.tCYCLE，其中tCYCLE是一个采样周期的时间。在测量周期结束时，差分放大器的最终输出电压VOUT由下式给出:
其中VREF可为地电位。所述模数转换器电路430将该最终的差分放大器输出电压VOUT转换成适于进一步处理的数字值DOUT。
利用上述电极阵列和电路的一个触控面板装置如图9C所示。触控面板装置580连接一个主机装置590(例如移动电话、平板电脑等)，并包括感测单元581、驱动单元582和接口单元583。感测单元581可包含多个感应电路并通过连接线与该电极阵列100的感测电极组109连接。感测单元581可例如包含与电极阵列100中的感测电极一样多的感测电路107。驱动单元582可以包括产生电压激励信号且通过连接线连接电极阵列100的驱动电极组108的多个驱动电路。驱动单元582可以例如包含与电极阵列100中的驱动电极一样多的驱动电路106。接口电路583可产生信号以控制感测单元581和驱动单元582的操作。接口单元583还可以从感测单元581接收数字输出信号，依据接收的数字输出信号计算触摸该触控面板装置的表面物体的位置，并将该结果通信给主机装置590。然后该主机装置可根据结果经由显示控制器591更新显示装置510呈现的图像。本领域技术人员可以理解得，这些部件和功能有许多等效的设置。例如，在替代配置，接口单元583可以将来自感测单元581的数字输出信号直接传达给主机装置590且主机装置590可以计算触摸该触控面板的表面的物体的位置。
上述方法的限制在于它依赖于在电极阵列的驱动电极和感测电极之间形成的所有互电容的基准电容近似相等的假设。然而，这并不总是如此。例如，阵列中的每个电极元件可包含多于一个的驱动电极或多于一个的感测电极。如此一种设置可能是有益的，例如，改善触控面板的性能或者检测触控面板上方的物体的高度。在每一个电极元件中具有多于一个驱动电极或多于一个感测电极的电极元件的阵列，被公开在2012年3月30日提交的美国申请号13/435,898中，其全部内容通过参考文献引入本申请。在本揭露的一个实施例中，两种类型的驱动电极被配置到阵列中的每个交叉点设置两个驱动电极和一个感测电极这样的配置中。电极还被布置成使得，例如，在感应基板的平面中，驱动电极对的第一驱动电极与感测电极分开更短的距离相较于驱动电极对的第二驱动电极与感测电极分开的距离。因此，在每个电极元件中形成两个单独的互耦电容器，其基准电容可能不相等。因此，如上所述，具有不同基准值的互耦电容器的存在产生非零的基准感应矩阵。因此触控面板的动态范围减小。
在每个电极元件中具有多于一个驱动电极或多于一个感测电极的电极元件的阵列的替代配置在2012年3月30日提交的美国申请号13/436,010中公开，其全部内容通过参考文献引入本申请。
根据本发明的第二实施例，提供了一种方法来创建驱动矩阵适于在高动态范围内测量在每个电极元件中具有多于一个驱动电极的电极阵列的电容。根据本实施例的电极阵列的一示例性配置示意性地示出在图10A中。根据本实施例的电极元件的一示例性设置示意性地示出在图10B中。电极元件包括一驱动电极对601和一感测电极604。同一驱动电极的不同部分可以通过连接线613,614和接触孔612连接。每个驱动电极对601包括第一驱动电极，驱动电极A602和第二驱动电极，驱动电极B603。如图10B所示，两个电极602,603对称地设置在每个驱动电极周围，使得第一驱动电极与感测电极相邻，而第二驱动电极通过第一驱动电极与感测电极分离。因此，每个电极元件包括形成在驱动电极A和感测电极之间的第一互耦电容器CA和形成在驱动电极B和感测电极之间的第二互耦电容器CB，其中：阵列中每个电极元件的第一互耦电容器CA的基准电容可为相同的；阵列中每个电极元件的第二互耦电容器CB的基准电容可为相同的；且第一互耦电容器CA和第一互耦电容器CB的基准电容可为不同的。
形成在驱动电极和感测电极之间的交叉处的互电容器的电容可以表示为2N×M维的单个矩阵C，其中M是电极阵列中的感测电极的数量，N是驱动电极对的数量，即B＝2N，其中B是所有驱动电极的总数。该矩阵如图10C所示。矩阵C的行的第一半包含表示驱动电极A和电极阵列的感测电极之间的互电容的同等元素CA，而矩阵C的行的第二半包含表示驱动电极B和电极阵列的感测电极之间的互电容的同等元素CB。
在单个帧周期的过程中施加于驱动电极A和驱动电极B的激励信号的模式可以表示为2N×2N维的驱动矩阵D2，其中N是驱动电极A的数量，其也等于驱动电极B的数量(也等于驱动电极对的数量)。驱动矩阵D2的列的第一半表示在该一帧周期的过程中提供给每个驱动电极A602的信号。列的第二半表示在该一帧周期的过程中提供给每个驱动电极B603的信号。该矩阵的行的第一半可表示该一帧周期的第一阶段，并且行的第二半表示该一帧周期的第二阶段。在第一阶段中，驱动电极A可为有效的且驱动电极B可为空闲的。在第二阶段中，驱动电极A可为空闲的且驱动电极B可为有效的。因此，驱动矩阵的右上和左下象限用零填充，而左上和右下象限每一个可与前述实施例的驱动矩阵D类似的方式构成。驱动矩阵和电容矩阵的形式以及它们与感测矩阵之间的关系如图11所示。
电极阵列的电容可以在如前述实施例所述的在操作的一帧中被测量。也就是说，在操作的一帧期间从感应电路获得的全部测量集合可以表示为感测矩阵S。为了恢复各个互耦电容器的电容。然后感测矩阵S可乘以为驱动矩阵D2的倒数的解码矩阵U。因此，所得到的测量电容可以由测量矩阵M表示，其中M＝U.S＝D2-1.S＝C。
由于所有互电容CA彼此近似相等且所有互电容CB彼此近似相等，并且D2的任何行的元素之和近似等于0，并且D2是非奇异的，所以通过感测电路测量的基准信号近似等于0。因此触控面板***的感测元件的动态范围被最大化。
上述方法的限制是在任何给定的测量周期期间，只有一半的驱动电极被驱动激励电压激发，而驱动电极的另一半是空闲的。这将电容测量的信噪比降低到其最大可实现值以下。
根据本发明的第三实施例，提供了一种方法用于创建一驱动矩阵适于测量每个电极元件中具有多于一个驱动电极的电极阵列的电容，该测量具有高动态范围和最大可实现的信噪比。本发明的本实施例利用与被第二实施例利用的相同的电极结构，然而在本实施例中驱动矩阵被构造成使得在任何给定的测量周期期间所有的驱动电极被提供有第一或第二电压激励信号。此外，驱动矩阵被构造成使得在帧周期的任何给定测量周期期间由所有感测电路测量的基准信号，当在电极阵列附近没有输入物体时接近于零，因此最大化了***的动态范围。
如前，电极元件的阵列中所有互电容器的电容被表示为2N×M维的单个矩阵C，其中N是驱动电极A的数量，其也等于驱动电极B的数量，M是电极阵列中感测电极的数量。矩阵C的行的第一半包含代表驱动电极A和电极阵列的感测电极之间的互电容的元件CA，而矩阵C的行的第二半包含代表驱动电极B与电极阵列的感测电极之间的互电容的元件CB。在单个帧周期的过程中施加于驱动电极A和驱动电极B的电压激励信号可以表示为2N×2N维的矩阵D3，其中N是驱动电极A的数量也等于驱动电极B的数量。列的第一半表示在帧周期过程中施加于驱动电极A的电压激励信号，列的第二半表示在帧周期过程中施加于驱动电极B的电压激励信号。图12示出了电容矩阵C和驱动矩阵D3的形式，以及感测矩阵S、解码矩阵U和测量矩阵M的表达式。
所有第一互电容CA的基准电容可被假定为彼此相等，并且所有第二互电容CB的基准电容可以被假定为彼此相等。因此，为了实现近似等于零的基准感测矩阵，驱动矩阵的每行的第一半中的元素的总和必须近似等于0，并且驱动矩阵的每行的第二半中的所有元素的总和也必须近似等于0。如本文所使用的，驱动矩阵的每行的第一半中的元素的总和必须近似等于0的意思是总和不大于矩阵中列的总数的10％。
为了满足这些要求，本实施例的驱动矩阵D3可例如通过应用使用如图12所示的N×N维的主驱动矩阵D的公知的Sylvester型构造方法来构造。主驱动矩阵D可使用前面本发明的第一实施例描述的方法来构造。
通过使用差分感测电路测量当前在感测电极上产生的电流可以提高触控面板的信噪比是公知的。合适的差分感测电路被公开在例如在2012年10月18日申请的国际专利申请PCT/JP2012/006680中的。此外，在每个电极元件中提供多于一个的感测电极以提高SNR或测量触控面板表面上方输入物体的高度是公知的。例如，图13示出了包括一个感测电极对701和一个驱动电极704的电极元件的已知的设置。感测电极对还包括第一感测电极702和第二感测电极703。相同感测电极的不同部分可通过连接线713、714和接触孔712连接。
根据本发明的第四实施例，提供一种用于测量在每个电极元件中具有多于一个感测电极的电极阵列的电容的方法，该测量具有高动态范围和最大可实现的信噪比。如图14所示，包括一组驱动电极108和感测电极对701的电极元件的阵列100可连接到包含差分感测装置的感测单元800。差分感测装置可包括第一多路复用电路810、第二多路复用电路820和差分感测电路830。感测电极可如所示与感测单元连接，使得第一感测电极702与第一多路复用电路810连接且第二感测电极703与第二多路复用电路820连接。
根据一个实施例，所述至少一个测量周期包括第一测量周期和第二测量周期，并且在第一测量周期期间施加的激励信号与在第二测量周期期间施加的激励信号不同。
根据一个实施例，在第一测量周期期间被激励信号激励的驱动电极的数量与在第二测量周期期间被激励的驱动电极的数量基本相同。
根据一个实施例，激励信号包括具有第一振幅和第一相位的第一电压信号，具有第二振幅和第二相位的第二电压信号或恒定电压中的至少一个。
根据一个实施例，控制器用于将一帧上施加于驱动电极的激励信号表示为具有N×T维的驱动矩阵D，其中N是电极元件的阵列中的驱动电极的数量，T是一帧中测量周期的数量，矩阵的每一行表示在一个测量周期期间施加于驱动电极的激励信号的模式，矩阵的每一列表示在一帧的过程被施加到一个驱动电极的激励信号的模式。
根据一个实施例，控制器用于将一帧期间的每个感测电极的测量值表示为具有T×M维的感测矩阵S，其中M是感测电极的数量。
根据一个实施例，控制器用于为通过将感测矩阵S乘以驱动矩阵D的倒数来确定互耦电容器的电容。
根据一个实施例，第一激励信号在驱动矩阵D中表示为1，且第二激励信号在驱动矩阵D中表示为-1，其中驱动矩阵D被选择使得驱动矩阵的每行的总和约为0。
根据一个实施例，控制器用于测量在包括多个测量周期的一帧周期期间阵列中的互耦电容。
根据一个实施例，感测器包括：连接电极元件的阵列的驱动单元，所述的驱动单元用于向电极元件的阵列的驱动电极提供驱动激励信号，其中控制器可操控地连接驱动单元，使驱动单元向电极阵列的驱动电极提供驱动激励信号。
根据一个实施例，驱动单元包括多个信号产生电路，每个信号产生电路向电极元件的阵列的相应驱动电极提供驱动激励信号。
根据一个实施例，感测器包括与电极元件的阵列连接的感测单元，感测单元用于测量响应于施加于驱动电极的驱动激励信号在感测电极上产生的信号。
根据一个实施例，感测单元包括多个信号感测电路，每个信号感测电路有效测量由于响应驱动激励信号在电极元件的阵列的相应感测电极上产生的信号。
根据一个实施例，电极元件的阵列的每个电极包括感测电极和一对驱动电极，该对驱动电极被设置成使得该对的第一驱动电极与感测电极相邻，并且该对的第二驱动极通过第一驱动电极与感测电极分离。
根据一个实施例，控制器用于将一帧上施加于驱动电极的激励信号表示为具有2N×2N维的驱动矩阵D2，其中N是电极元件的阵列中的驱动电极对的数量，且其中驱动矩阵D2的列的第一半表示在一个帧周期的过程中提供给每个第一驱动电极的信号，且列的第二半表示在所述一个帧周期的过程中提供给每个第二驱动电极的信号，驱动矩阵D2的行的第一半表示所述一帧周期的第一相位，驱动矩阵D2的行的第二半表示所述一帧周期的第二相位。
根据一个实施例，控制器用于将一帧期间的每个感测电极的测量表示为具有T×M维的感测矩阵S，其中T是所述一帧中的测量周期的数量，M是感测电极的数量。
根据一个实施例，控制器用于通过将感测矩阵S乘以驱动矩阵D2的倒数来确定互耦电容器的电容。
根据一个实施例，驱动矩阵的每行的第一半中的所有元素的总和近似为0，并且驱动矩阵的每一行的第二半中的所有元素的总和近似为0。
根据一个实施例，驱动矩阵被构造成使得在任何测量期间所有驱动电极被提供第一激励信号或第二激励信号。
根据一个实施例，每个电极元件包括感测电极对，还包括可操控地连接到感测电极对的差分感测装置。
虽然针对某个实施例或多个实施例，本发明已经被呈现和描述，但在阅读和理解本说明书和附图后，本领域技术人员可以想到等同的改变和修改。特别是考虑到由上述元件(部件、组件、装置、组合物等)执行的各种功能，用于描述这些元件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应，除非另有说明指出，执行所述元件的指定功能的任何元件(即，功能上等同)，即使在结构上不等同于所公开的结构但执行在本发明的示例性实施例中的功能。此外，虽然上面仅针对若干实施例中的一个或多个来描述了本发明的特定特征，但是这样的特征可以与其他实施例的一个或多个其他特征组合，如对于任何给定的或特定的应用。
工业实用性
本发明适用于工业和消费电子产品的触控面板和触摸屏装置。非常适合手机、平板电脑、“电子阅读器”和互动式公共信息终端等产品。
参考标号清单：
10 透明基板
11 感测电极
12 电压源
13 导电体
14 电容器
15 电流感测器
20 驱动电极
21 感测电极
22 电压源
23 互耦电容器
24 电流测量装置
27 驱动电极电容
28 感应电极电容
36 串连驱动方案的矩阵表示
41 并联驱动方案的矩阵表示
100 电极阵列
101 驱动电极
102 驱动单元
103 感测电极
104 感测单元
105 互电容
106 信号产生电路
107 信号感测电路
108 驱动电极组
109 感测电极组
201 8×8维的示例性Hadamard矩阵
202 包含连续相等值的最长的行
203 包含连续相等值的最长的列
204 减小的7×7维的矩阵
205 包含连续相等值的最长的行
206 包含连续相等值的最长的列
207 减小的7×7维的矩阵
304 基板
305 电绝缘层
306 金属化层
307 透明导电材料的层
410 开关电路
411 第一采样开关
412 第二采样开关
420 集成电路
421 运算放大器
422 集成电容器
423 复位开关
430 模数转换器
510 显示装置
580 触控面板装置
581 感测单元
582 驱动单元
583 接口电路
590 主机装置
591 显示控制器
601 驱动电极对
602 驱动电极A
603 驱动电极B
604 感测电极
612 接触孔
613 第一连接线
714 第二连接线
701 感测电极对
702 感测电极A
703 感测电极B
704 驱动电极
712 接触孔
713 第一连接线
714 第二连接线
800 感测单元
810第一复用电路
820 第二复用电路
830 差分感测电路

Claims (20)

1.一种电容式触摸感测器，包括：
电极元件的阵列(100)，每个电极元件包括驱动电极(101)和感测电极(103)，所述驱动电极和所述感测电极在每个电极元件中形成至少一个互耦电容(105)；和
控制器(591)，可操控地连接所述电极元件的阵列，所述控制器用于在至少一个测量周期向所述电极元件的阵列提供激励信号，并在所述至少一个测量周期测量所述至少一个耦合电容，其中在所述至少一个测量周期期间施加的多个激励信号为平衡的以减小基准电容的影响。
2.如权利要求1所述的触摸感测器，其特征在于：所述至少一个测量周期包括第一测量周期和第二测量周期，并且在所述第一测量周期期间施加的所述激励信号不同于在所述第二测量周期期间施加的所述激励信号。
3.如权利要求2所述的触摸感测器，其特征在于：在所述第一测量周期期间由所述激励信号激励的驱动电极的数量基本等于在所述第二测量周期期间被激励的驱动电极的数量。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的触摸感测器，其特征在于：所述激励信号包括具有第一振幅和第一相位的第一电压信号和具有第二振幅和第二相位的第二电压信号或恒定电压中的至少一个。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的触摸感测器，其特征在于：所述控制器用于将一帧上施加于所述驱动电极的所述激励信号表示为N×T维的驱动矩阵D，其中N是所述电极元件的阵列中的驱动电极的数量，T是所述一帧中测量周期的数量，所述矩阵的每一行表示在一个测量周期期间施加于驱动电极的激励信号的模式，所述矩阵的每一列表示在单一帧的过程中施加于一个驱动电极的激励信号的模式。
6.如权利要求5所述的触摸感测器，其特征在于：所述控制器用于将所述一帧期间每个感测电极的测量值表示为具有维度为T×M的感测矩阵S，其中M是感测电极的数量。
7.如权利要求6所述的触摸感测器，其特征在于：所述控制器用于通过将所述感测矩阵S乘以所述驱动矩阵D的倒数来确定所述互耦电容器的电容。
8.如权利要求5-7中任意一项所述的触摸感测器，其特征在于：第一激励信号在所述驱动矩阵D中表示为1，第二激励信号在所述驱动矩阵D中表示为-1，并且其中所述驱动矩阵D被选择为使得所述驱动矩阵的每行的和大约为0。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的触摸感测器，其特征在于：所述控制器用于测量在包括多个测量周期的一帧周期期间所述阵列中的互电容。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的触摸感测器，其特征在于：所述触摸感测器进一步包括：与所述电极元件的阵列连接的驱动单元，所述驱动单元用于向所述电极元件的阵列的所述驱动电极提供驱动激励信号，其中所述控制器可操控地连接所述驱动单元，以使所述驱动单元向所述电极阵列的所述驱动电极提供所述驱动激励信号。
11.如权利要求10所述的触摸感测器，其特征在于：所述驱动单元包括多个信号产生电路，每个信号产生电路向电极元件的阵列的相应驱动电极提供驱动激励信号。
12.如权利要求1-11中任意一项所述的触摸感测器，其特征在于：所述触摸感测器进一步包括：与所述电极元件的阵列连接的感测单元，所述感测单元用于测量响应施加于所述驱动电极的驱动激励信号而在所述感测电极上产生的信号。
13.如权利要求12所述的触摸感测器，其特征在于：所述感测单元包括多个信号感测电路，每一信号感测电路可操控地测量响应所述驱动激励信号而在所述电极元件阵列的相应感测电极上产生的信号。
14.如权利要求1所述的触摸感测器，其特征在于：所述电极元件的阵列的每个电极包括一感测电极和一对驱动电极，所述一对驱动电极被布置成使得所述对的第一驱动电极与所述感测电极相邻，且所述对的第二驱动电极是通过所述第一驱动电极与所述感测电极分离。
15.如权利要求14所述的触摸感测器，其特征在于：所述控制器用于将一帧上施加于驱动电极的激励信号表示为具有维度为2N×2N的驱动矩阵D2，其中N是所述电极元件的阵列中的驱动电极对的数量，且其中所述驱动矩阵D2的列的第一半表示在一帧周期的过程中提供给每个第一驱动电极的信号，且列的第二半表示在所述一帧周期的过程中提供给每个第二驱动电极的信号，所述驱动矩阵D2的行的第一半表示一帧周期的第一相位，所述驱动矩阵D2的行的第二半表示一帧周期的第二相位。
16.如权利要求15所述的触摸感测器，其特征在于：所述控制器用于将所述一帧期间每个感测电极的测量表示为具有维度为T×M的感测矩阵S，其中T是在所述一帧中的测量周期的数量，M是感测电极的数量。
17.如权利要求16所述的触摸感测器，其特征在于：所述控制器用于通过将所述感测矩阵S乘以所述驱动矩阵D2的倒数来确定所述互耦电容器的电容。
18.如权利要求15-17中任意一项所述的触摸感测器，其特征在于：所述驱动矩阵的每行的第一半中的所有元素的总和近似为0，并且驱动矩阵的每一行的第二半中的所有元素的总和近似为0。
19.如权利要求15-18中任意一项所述的触摸感测器，其特征在于：所述驱动矩阵被构造成使得在任何测量期间所有驱动电极被提供第一激励信号或第二激励信号。
20.如权利要求1-19中任意一项所述的触摸感测器，其特征在于：每个电极元件包括感测电极对，还包括可操控地连接感测电极对的差分感测装置。
CN201680018665.2A 2015-04-16 2016-03-31 具有平衡的并联驱动的电容触控面板 Pending CN107430464A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/688666 2015-04-16
US14/688,666 US9727187B2 (en) 2015-04-16 2015-04-16 Capacitive touch panel with balanced parallel driving
PCT/JP2016/001872 WO2016166945A1 (en) 2015-04-16 2016-03-31 A Capacitive Touch Panel with Balanced Parallel Driving

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107430464A true CN107430464A (zh) 2017-12-01

Family

ID=57125967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680018665.2A Pending CN107430464A (zh) 2015-04-16 2016-03-31 具有平衡的并联驱动的电容触控面板

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9727187B2 (zh)
CN (1) CN107430464A (zh)
WO (1) WO2016166945A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021189443A1 (zh) * 2020-03-27 2021-09-30 深圳市汇顶科技股份有限公司 电容检测电路、触控芯片、触摸检测装置及电子设备
CN113741724A (zh) * 2020-05-27 2021-12-03 联咏科技股份有限公司 触摸感测方法和电子设备
CN113777408A (zh) * 2021-08-19 2021-12-10 北京他山科技有限公司 一种分布式电容传感器***

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10732758B2 (en) * 2015-11-02 2020-08-04 Neodrón Limited Touchscreen communication interface
TWI567610B (zh) * 2015-11-13 2017-01-21 Imagination Broadway Touch Panel Sensing Method and Its Sensing Circuit
KR102511952B1 (ko) * 2016-01-18 2023-03-23 삼성디스플레이 주식회사 터치 스크린 패널 및 그의 구동 방법
US10061375B2 (en) * 2016-08-02 2018-08-28 Atmel Corporation Power mode configuration for touch sensors
CN106708341B (zh) * 2016-12-21 2024-07-02 厦门天马微电子有限公司 阵列基板、触控显示面板和触控显示装置
KR102559962B1 (ko) * 2018-05-02 2023-07-26 삼성디스플레이 주식회사 터치 패널
CN108415623B (zh) * 2018-05-30 2021-01-22 京东方科技集团股份有限公司 显示基板、显示装置以及获取触控坐标的方法
US11112921B2 (en) * 2018-09-14 2021-09-07 Au Optronics Corporation Touch display panel
KR20200055182A (ko) 2018-11-12 2020-05-21 삼성전자주식회사 정전식 센서의 커패시턴스 획득 방법 및 정전식 센서
US10691278B1 (en) * 2019-01-10 2020-06-23 Sharp Kabushiki Kaisha Reduced line count touch panel for mutual capacitance measurements
JP7423428B2 (ja) * 2020-06-05 2024-01-29 シャープ株式会社 タッチパネル入力装置
US11614839B2 (en) 2020-08-20 2023-03-28 Apple Inc. Balanced mutual capacitance systems and methods
US11320934B1 (en) 2020-09-25 2022-05-03 Apple Inc. System and method for biphase touch sensor panel
CN115390703A (zh) * 2021-05-25 2022-11-25 矽创电子股份有限公司 电容感测装置及其感测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120013565A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Perceptive Pixel Inc. Techniques for Locally Improving Signal to Noise in a Capacitive Touch Sensor
US20130201154A1 (en) * 2012-02-07 2013-08-08 Zinitix Touch screen device, and driving device and driving method for touch panel
US20130257786A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Sharp Kabushiki Kaisha Projected capacitance touch panel with reference and guard electrode
JP2013246557A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Asahi Kasei Electronics Co Ltd タッチセンサの信号処理回路、およびタッチセンサ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4293734A (en) 1979-02-23 1981-10-06 Peptek, Incorporated Touch panel system and method
US7663607B2 (en) 2004-05-06 2010-02-16 Apple Inc. Multipoint touchscreen
US7812827B2 (en) 2007-01-03 2010-10-12 Apple Inc. Simultaneous sensing arrangement
US9606663B2 (en) 2008-09-10 2017-03-28 Apple Inc. Multiple stimulation phase determination
US8605054B2 (en) 2010-09-02 2013-12-10 Texas Instruments Incorporated Touch-sensitive interface and method using orthogonal signaling
JP5079903B1 (ja) 2011-05-25 2012-11-21 シャープ株式会社 静電容量推定方法、集積回路、及び電子機器
JP5231605B2 (ja) 2011-06-10 2013-07-10 シャープ株式会社 タッチパネルコントローラ、及びこれを用いた電子機器
JP5341224B2 (ja) * 2012-04-04 2013-11-13 シャープ株式会社 タッチパネルコントローラ、集積回路、タッチパネルシステム、及び電子機器
US10126883B2 (en) 2012-07-03 2018-11-13 Sharp Kabushiki Kaisha Capacitive touch panel with height determination function

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120013565A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Perceptive Pixel Inc. Techniques for Locally Improving Signal to Noise in a Capacitive Touch Sensor
US20130201154A1 (en) * 2012-02-07 2013-08-08 Zinitix Touch screen device, and driving device and driving method for touch panel
US20130257786A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Sharp Kabushiki Kaisha Projected capacitance touch panel with reference and guard electrode
JP2013246557A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Asahi Kasei Electronics Co Ltd タッチセンサの信号処理回路、およびタッチセンサ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021189443A1 (zh) * 2020-03-27 2021-09-30 深圳市汇顶科技股份有限公司 电容检测电路、触控芯片、触摸检测装置及电子设备
US11644929B2 (en) 2020-03-27 2023-05-09 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Capacitance detecting circuit, touch control chip, touch detection apparatus and electronic device
CN113741724A (zh) * 2020-05-27 2021-12-03 联咏科技股份有限公司 触摸感测方法和电子设备
CN113777408A (zh) * 2021-08-19 2021-12-10 北京他山科技有限公司 一种分布式电容传感器***

Also Published As

Publication number Publication date
US9727187B2 (en) 2017-08-08
WO2016166945A1 (en) 2016-10-20
US20160306456A1 (en) 2016-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107430464A (zh) 具有平衡的并联驱动的电容触控面板
CN104205025B (zh) 互电容触摸屏装置和用于创建互电容触摸屏装置的方法
CN104428741B (zh) 具有高度确定功能的电容性触摸屏
CN112236745B (zh) 压力感测设备和方法
CN104769537B (zh) 用于使用触摸集成显示器操作的触摸控制器和显示驱动器之间的接口和同步方法
CN105830002B (zh) 减少寄生电容影响的触摸输入感测方法及其装置
CN102778986B (zh) 触控面板控制器以及半导体器件
US9158407B2 (en) Capacitive touch panel with a ‘dual layer’ force sensor
CN105892773B (zh) 触摸感测装置及其驱动方法
CN102289332B (zh) 减少电容性触摸屏***中的电磁干扰
CN107209590A (zh) 压敏触摸面板
CN103902121B (zh) 触摸检测装置、带触摸检测功能的显示装置及电子设备
CN103761014B (zh) 触摸屏及其驱动方法和显示装置
CN106648194B (zh) 触摸传感器驱动装置和包括该触摸传感器驱动装置的显示装置
CN104679365B (zh) 触摸感测***
CN104123051B (zh) 用于检测邻近对象的设备和方法以及驱动电子装置的方法
Park et al. A pen-pressure-sensitive capacitive touch system using electrically coupled resonance pen
CN102103447A (zh) 电容式触控面板与其驱动方法
WO2013149024A1 (en) Sparse sensing on interactive screens
US20150338958A1 (en) Measuring circuit for a capacitive touch-sensitive panel
CN103279244A (zh) 一种电容式触摸屏
CN102693053A (zh) 差动电容式触摸屏或触摸面板
CN103838022B (zh) 液晶显示装置
CN109669568B (zh) 带窄边框的有源矩阵触摸面板
CN114487784A (zh) 电容检测电路、触控芯片及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20171201

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication