TWI518563B - 多晶片觸控螢幕 - Google Patents

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丹 湯瑪士 愛德華 皮克堤
理查 保羅 柯林斯
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Description

多晶片觸控螢幕
本文中所論述之標的物係關於觸控螢幕技術，舉例而言，係關於用於組合(例如)多個晶片上之量測裝置以供與諸如可具有形成一大觸控螢幕之多個觸控螢幕或區域之一配置之較大觸控螢幕一起使用之技術。
一位置感測器係可(舉例而言)在該位置感測器顯示螢幕之一顯示區域內偵測由一使用者之手指或由諸如一觸控筆之一物件進行之一觸控之存在及定位之一裝置。在一觸敏顯示器應用中，位置感測器使得一使用者能夠直接與顯示在螢幕上之內容互動而非間接與一滑鼠或觸控板互動。位置感測器可附接至電腦、個人數位助理(PDA)、衛星導航裝置、行動電話、可攜式媒體播放器、可攜式遊戲控制臺、公共資訊亭及銷售點系統等或提供為其一部分。位置感測器亦已用作各種器具上之控制面板。
存在若干種不同類型之位置感測器/觸控螢幕，諸如電阻式觸控螢幕、表面聲波觸控螢幕、電容性觸控螢幕等。舉例而言，一電容性觸控螢幕可包含以一特定型樣塗佈有一透明導體之一絕緣體。當諸如一使用者之手指或一觸控筆之一物件觸控該螢幕之表面或提供在緊密接近於該螢幕之表面處時，存在一電容改變。此電容改變被發送至一控制器以供處理以判定該觸控之位置。
可使用導電材料之驅動(在一項實例中係X)電極或線與感測(在此實例中係Y)電極或線陣列來形成具有複數個節點之一觸控螢幕。X電極與Y電極之每一相交點處形成一節點。雖然稱作為一相交點，但該等電極交叉但不進行電接觸。替代地，感測電極與驅動電極電容性耦合於該等相交節點處。跨越電極陣列施加一電壓形成一電容器格柵。當一物件觸控(接觸或緊密接近於)該螢幕之表面時，可量測該格柵上之每個個別點處之電容改變以判定該觸控之定位或位置。
近年來，已期望在大螢幕中使用觸敏位置感測器。隨著觸控螢幕大小增長，一觸控螢幕中所含有之電容性感測節點之數目增加。量測一螢幕上之更多節點處之電容需要增加的量測裝置容量(以更複雜量測裝置或晶片之形式或以更多量測裝置之形式)以處置更大螢幕大小之所有節點。舉例而言，節點計數係可由一特定大小/容量之量測晶片處置之節點計數四倍之一螢幕可使用四個量測晶片，每一量測晶片量測該觸控螢幕之四分之一的信號。若每一量測晶片之容量保持相同，則大螢幕可需要極大數目個量測晶片。
下文以實例方式論述之裝置及處理技術藉由允許在多個量測裝置或晶片當中共用X線或驅動線而允許該等量測裝置一起工作以對比一個量測裝置可取樣的大之一螢幕進行取樣。可實施本說明書中所闡述之特定實例以便實現以下可選優點中之一者或多者。該等驅動線之該共用可允許經確定大小或以其他方式經組態而具有比可由個別裝置量測之量測節點之和將產生的多之該等節點之一螢幕。對於需要多個量測裝置之一螢幕，該驅動線共用因此可允許使用較小數目個量測裝置。
在以下詳細說明中，以實例方式闡明眾多具體細節以便圖解說明相關教示。為了避免不必要地使本教示之態樣模糊，已在相對高之層級上闡述了熟習此項技術者眾所周知之彼等方法、程序、組件及/或電路。
現在詳細參考附圖中所圖解說明及下文所論述之實例。圖1示意性地圖解說明一觸控回應位置感測器之一實例。該感測器包含用於感測觸控之一螢幕或面板1及用於驅動及感測該螢幕之線以偵測螢幕1上之一觸控及該觸控之位置之相關聯電路。
在此第一簡單實例中，整體觸控螢幕1係由較小觸控螢幕區域2之一2×2矩陣形成。如此，例示性螢幕1包含四個觸控螢幕區或區域2A至2D。觸控螢幕1具有形成於驅動線(在所圖解說明之定向中係水平X線)與感測線(在所圖解說明之定向中係垂直Y線)之相交點處之感測節點之一陣列。四個觸控螢幕區或區域2A至2D中之每一者內包含若干個此等節點。X(驅動)線延伸跨越所有Y感測線，舉例而言，跨越對應Y軸線值處之觸控螢幕區域之兩者。類似地，Y線延伸跨越所有X線，舉例而言，跨越對應X軸線值處之觸控螢幕區域之兩者。
若螢幕在實體上分離，則其將經實體及電連接以形成較大面板。作為電連接之一部分，每一線將自一個螢幕沿適當X或Y方向連接至下一毗鄰螢幕中之一對應線。若螢幕在邏輯上分離(亦即，一連續較大螢幕之區或區域)，則該等線可沿各別X及Y方向連續地延續跨越該等區，從而形成整體螢幕。
用於感測螢幕1上之觸控及觸控位置之例示性系統包含若干個控制單元。然而，存在比觸控螢幕1之矩陣之觸控感測區域2少之控制單元。在圖1之2×2矩陣實例中，存在兩個控制單元3A及3B。該系統或裝置在該實例中亦可包含由處理器4表示之一主控制件。若干個X驅動線5連接至控制單元3A及3B中之每一者；且若干個Y感測線6連接至控制單元3A及3B中之每一者。每一控制單元包含或可係一量測裝置以用於量測觸控螢幕1之陣列之若干個節點處之信號之一個或多個參數以判定該量測裝置所感測之個別節點處或附近之一觸控。
用作主控制件之處理器4經由資料引線7連接至控制單元3A、3B。舉例而言，處理器4處理來自該等控制單元之觸控偵測資料以基於X線驅動及感測線偵測之定時而識別在螢幕1之整體區域上被偵測到觸控之該(等)節點。基於被偵測到觸控之該(等)節點，處理器4判定所偵測到之每一觸控在螢幕1上之位置。處理器4亦可經由資料引線7將控制信號提供至控制單元3A及3B。在該實例中，處理器4亦提供觸控回應位置感測器至使用觸控輸入資訊之一系統或裝置(舉例而言，至一電腦、個人數位助理或行動台之一處理器)之一較高級介面。
該實例僅使用兩個控制單元3A及3B。具有更多區域、線及/或線相交點處之感測節點之螢幕將使用較大數目個控制單元；且稍後論述此等螢幕及附帶組態控制單元之實例。
圖1之實例實施驅動線共用。因此，該等驅動線之每一組僅由一個量測裝置/控制單元驅動，但所有驅動線係跨越多個量測裝置加以共用以用於感測目的。每一個別X線僅由一個控制單元驅動，但所有量測裝置感測特定X線上之某一數目個節點處之信號。然而，任何一個量測裝置僅經由一適當數目個或一子組之連接至該量測裝置之感測線來感測節點處之信號。
控制單元3A及3B中之每一者僅驅動及感測其設計容量內之每一類型之各別數目個線。然而，在此第一實例中，由於X驅動線延伸跨越所有Y感測線，因此X線係由控制單元3A及3B兩者共用。每一單元僅驅動適當數目個X線。然而，藉由使控制單元跨越垂直區/線組(跨越區2A至2B組中及區2C至2D組中之驅動線)之操作之定時同步，該等控制單元中之每一者感測該各別單元連接至之Y線處之觸控變得可能(甚至在由另一控制單元驅動之一X線之一交叉處存在一觸控時)。以此方式，該等控制單元可藉由共用X(驅動)線而一起工作以對一大螢幕1之各個節點處之信號進行取樣。
因此，為了促進觸控位置偵測，使控制單元3A與3B同步。可使用每一控制單元之驅動(X)線中之一者或多者來使該等控制單元同步。在另一實例中，控制單元之硬體經組態以提供一單獨的同步組件，從而空出所有驅動(X)線以供在觸控感測循環中實際使用。在另一實例中，可藉由處理器4經由資料線7提供控制單元3A、3B之同步。
以此方式，每一量測裝置或控制單元3A或3B經組態以驅動第一數目個而非所有之沿第一方向延伸跨越感測區域中之至少兩者之X驅動線5。每一量測裝置或者控制單元3A或3B亦經組態以經由第二數目個而非所有之沿第二方向延伸跨越感測區域2A至2C或2B至2D中之至少兩者之感測線6來感測關於與所有X驅動線5之相交節點處之一觸控之信號。量測裝置或控制單元3A及3B經組態以便以如下方式同步操作：自觸控螢幕1之矩陣之所有觸控感測區域2A至2D中之所有節點當中識別一個或多個節點作為該螢幕之一所偵測到觸控之一位置之指示。
藉助對一簡單實例之彼概述，可有助於稍微更詳細地考量觸控感測操作，且然後論述藉助在量測裝置當中共用之驅動線進行之觸控感測之一較複雜實例。將在較複雜面板實例之後論述該方法之具體實例。
圖2示意性地圖解說明用於偵測一觸控之一設備之一實例。該設備包含具備三個開關12、16及18之一控制單元10。控制單元10可提供為一單個積體電路晶片，諸如一通用微處理器、一微控制器、一可程式化邏輯裝置/陣列、一專用積體電路(ASIC)或其一組合。開關12提供於VDD與接地之間且亦連接至一感測器13。感測器13之自耦合電容係CX。感測器13具有兩個電極：一X(驅動)電極及一Y(感測)電極。該設備量測X電極與Y電極之間的橫向耦合電容。
感測器13串聯連接至具有一取樣電容CS之一取樣電容器15。取樣電容器15可具有遠大於感測器電容CX之一取樣電容CS。在一項實例中，取樣電容CS比感測器電容CX大至少1000倍，其中感測器電容CX可係大約1 pF至10 pF。取樣電容器15亦串聯連接至開關16及18，該等開關兩者連接至接地。
電容C係針對一給定電位所儲存之電荷量之一度量。
其中V係板之間的電壓且Q係電荷。
在斷開開關16之後，藉由以下操作將一電壓脈衝施加至該設備：調整開關12以將感測器13連接至VDD，之後閉合開關18，此致使電荷穿過CX流動至CS中，從而在CX及CS處累積電荷。然後藉由以下操作使感測器電容CX放電：斷開開關18，閉合開關16且將開關12調整成連接至接地。由於在每一電壓脈衝之後僅使感測器電容CX放電，因此取樣電容器15處所保持之電容CS隨著每一電壓脈衝增加。圖3中圖解說明此逐步增加，其中VCS係在取樣電容器15處累積之電壓。
將預定數目個電壓脈衝施加至該設備。在將該預定數目個脈衝施加至該設備之後，使取樣電容器15中所累積之電容CS放電。量測該電容放電至一參考電壓所花費之時間。
如圖4中所圖解說明，當具有至接大地之一觸控電容Ct之一觸控筆或一使用者之手指19移動而靠近於(或接觸)感測器13時，該物件之觸控電容使電荷遠離CX之驅動電極而轉向至接大地以使得取樣電容器15中隨著每一電壓脈衝所累積之電容CS減小。在一項實例中，感測器13提供於一電介質面板後面，以使得手指19不直接接觸感測器13。在另一實例中，或除一電介質面板以外，手指19可提供在緊密接近於感測器13處但不直接接觸感測器13。
圖5A圖解說明當不存在觸控時在預定數目個脈衝之後於取樣電容器15處所累積之電壓VCS以及使取樣電容器15放電所需之時間。圖5B圖解說明當一使用者之手指19靠近於或接觸感測器13時(亦即，當存在一觸控時)在預定數目個脈衝之後於取樣電容器15處所累積之電壓VCS，以及使取樣電容器15放電所需之時間。在圖2之實例中，由於取樣電容器15連接至感測器13之負側，因此所累積之電壓VCS具有一負值。
如自圖5A及圖5B可見，當與圖5A中所累積之電壓VCS相比時，圖5B中所累積之電壓VCS減小。另外，當與圖5A中使取樣電容器15放電所需之時間相比時，圖5B中使取樣電容器15放電所需之時間減小。圖5B中使取樣電容器15放電所需之時間之減小指示存在一觸控。當不存在觸控時使取樣電容器15放電所需之時間(圖解說明於圖5A中)與當存在一觸控時使該取樣電容器放電所需之時間(圖解說明於圖5B中)之間的差稱作為一增量。
偵測到一增量指示一觸控，此乃因該增量指示，當與不存在觸控時預期在取樣電容器15處所累積之電荷量相比時取樣電容器15處所累積之電荷已存在一改變。
圖6圖解說明用於量測VCS之量值之一基本電路。圖2之控制單元10包含一電阻器49、開關40、一比較器41、一暫存器45、一計數器43及一時鐘信號47。電阻器49、比較器41及計數器43用於量測VCS之量值。藉助該計數器及該比較器來量測使取樣電容器放電至一參考電壓所需之時間，以使得計數器值係該量測。
如圖7中所圖解說明，為了形成具有多於一個觸控感測器13之一觸敏位置感測器螢幕，可提供複數個驅動電極與感測電極以在位置感測器之一面板210內形成一感測元件220(觸控感測器13)陣列。該等驅動電極(X)形成每一感測器13之一個板且該等感測(Y)電極形成每一感測器13之另一板，其具有一電容CX。該位置感測器亦包含可具有不同值之複數個電阻器230及一控制單元10。圖7圖解說明八個感測元件220之一個例示性矩陣，然而，可能有諸多其他組態。
圖6中所圖解說明及上文所闡述之基本量測電路僅作為一實例提供。可使用量測一觸控之其他方法。
驅動電極與感測電極矩陣形成能夠感測面板210上之一觸控之位置之二維位置感測器。控制單元10使用穿過驅動電極列及感測電極行之一掃描序列來量測相交點或節點處之耦合電容。位置感測器之實例包含觸控螢幕及觸控板，其可經提供而附接至電腦、個人數位助理(PDA)、衛星導航裝置、行動電話、可攜式媒體播放器、可攜式遊戲控制臺、公共資訊亭及銷售點系統等或提供為其一部分。位置感測器亦可用作各種器具上之控制面板。
圖8示意性地圖解說明經配置以形成一大觸敏螢幕500之四個觸敏螢幕或區50A、50B、50C及50D，每一觸敏螢幕或區具有一感測元件陣列。螢幕或區50A至50D中之每一者連接至一各別控制單元520A至520D。每一控制單元520A至520D驅動其各別螢幕50A至50D之X電極線550並對其各別螢幕50A至50D之Y電極線540進行取樣。因此，每一控制單元520A至520D形成能夠偵測其構成整體螢幕500之一部分(圖8中係四分之一)之各別螢幕50A至50D上之一觸控及該觸控之位置之一量測裝置。每一控制單元可由一單獨的晶片形成。在圖8之配置中，每一螢幕在邏輯上或在實體上分離。與圖1相比，圖8之X線及Y線不延伸跨越整個螢幕500。每一螢幕50A至50D使其自身之X線及Y線連接至其自身之控制單元520A至520D。
每一控制單元520A至520D驅動及感測其所控制之區域50A至50D內之節點處之信號。在此一配置中，X線可僅延伸跨越由各別單元控制之區。舉例而言，連接至第一控制單元520A之X驅動線550僅延伸跨越第一螢幕或區域50A。類似地，連接至第二控制單元520B之X驅動線550僅延伸跨越第二螢幕或區域50B。連接至第三控制單元520C之X驅動線550僅延伸跨越第三螢幕或區域50C；且連接至第四控制單元520D之X驅動線550僅延伸跨越第四螢幕或區域50D。類似地，感測線僅延伸跨越由各別單元控制之區。此一配置猶如區域50A至50D係實際上單獨之螢幕一樣地工作。
每一控制單元520A至520D僅能夠驅動及感測預定數目個節點，此限制每一各別螢幕或區50A至50D中之節點之數目。舉例而言，每一螢幕或區域可具有10條X線及10條Y線，且每一控制單元將能夠驅動/感測100個節點。在另一實例中，每一螢幕可具有16條X線及14條Y線，且每一控制單元將能夠驅動/感測224個節點。因此，為了形成並量測諸如圖8中所圖解說明之一大觸控螢幕500(係與一特定容量之一單個控制單元晶片相容之一觸控螢幕之大小之四倍、具有此一觸控螢幕中存在之節點之數目之四倍的節點)之節點處之信號，需要四個控制單元520A至520D來驅動大觸控螢幕500。
為了形成(舉例而言)係與一特定容量之一單個控制單元晶片相容之一觸控螢幕之大小之九倍的一大觸控螢幕500(例如，一3×3觸控螢幕)，將需要九個控制單元。此外，為了形成(舉例而言)係基本觸控螢幕單元之大小之十六倍的一大觸控螢幕500(例如，一4×4觸控螢幕)，將需要十六個控制單元。因此，極大觸控螢幕需要極大數目個控制單元。
圖9圖解說明用於藉由使用共用的X(驅動)線在不必需要如此多之控制單元之情況下使得能夠驅動/感測較大數目個節點而形成一大觸敏螢幕之一替代配置之一實例。X(驅動)線係共用的，此乃因其延伸跨越該螢幕之連接至所有控制單元520A至520C之所有Y感測線。圖9之例示性大觸控螢幕500具有呈一3×3矩陣配置之特定單位大小之九個個別觸控螢幕或觸控螢幕區域。在圖9之配置中，該等控制單元已經組合以使得需要較少控制單元。圖9之控制單元藉由共用X(驅動)線而一起工作以對大螢幕500進行取樣。
圖10進一步詳細地圖解說明圖9之螢幕500。如自圖10可見，大螢幕500被劃分成各自具有對應於一個控制單元之容量之一大小(例如，節點之數目)之九個觸控螢幕區域50A至50I。在諸如圖8中所圖解說明之一配置中，一單獨之控制單元將量測來自每一螢幕區域50A至50I中之節點之信號。然而，圖9之配置使得由控制單元520A、520B、520C中之一者驅動之每一X線皆能夠藉由所有控制單元520A、520B、520C之Y線進行取樣。此允許係所有控制單元之X線之和乘以所有控制單元之Y線之和但需要較少控制單元之一螢幕大小。在圖8之配置中，不可能藉助另一控制單元之Y線感測沿著由一第一控制單元控制之X線之節點處之信號。因此，將不可能偵測螢幕10A、10B、10D、10F、10H及10I，此乃因將不存在X線與Y線之此等組合。
使控制單元520A、520B及520C同步。在一項實例中，每一控制單元之驅動(X)線中之至少一者用於使該等控制單元同步。在其中一控制單元能夠驅動/感測224個節點之實例中，X線中之五者用於同步，從而導致每一螢幕區域50具有11條X線及14條Y線。在另一實例中，控制單元之硬體經組態以使得提供一單獨的同步組件，從而空出所有驅動(X)線以用於感測。在另一實例中，可藉由一處理器530提供該等控制單元之同步，處理器530將控制信號560提供至控制單元520A、520B、520C中之每一者。
圖13圖解說明一種使用圖9之配置偵測一觸控之方法。如圖13中所指示，在步驟300處起始過程。在步驟305處，判定在每一控制單元520A、520B及520C處，彼控制單元是否就緒以開始感測。若該控制單元未就緒，則該過程等待直至該單元就緒為止。當該控制單元就緒時，在步驟310處其將一就緒信號發送至其他控制單元中之每一者。在步驟315處，判定該控制單元是否已自系統中之所有其他控制單元接收到一就緒信號。若否，則該系統等待直至每一控制單元已自該系統中之所有其他控制單元接收到一就緒信號為止。若已自該系統中之所有其他控制單元接收到一就緒信號，則已使該等控制單元同步且其就緒以開始感測。在每一取樣之前使該等控制單元同步。
在步驟320處，起始取樣。在步驟325處，使用與該系統中之所有控制單元相關聯之Y線對每一X線進行取樣。在任一時間點，一個控制單元驅動連接至彼單元之組中之X線。在任一給定時間點未驅動連接至控制單元之X線之彼等單元提供一虛假樣本，以使得可藉由該系統中之所有控制單元之所有Y線對該一個控制單元之X線進行取樣。
在步驟330處將來自每一控制單元520A、520B及520C之資料信號560傳送至處理器530。處理器530經提供以用於基於所接收之感測信號而感測一物件之一觸控或一接近度且判定其在整體螢幕上之位置。在步驟335處，處理器530處理自所有控制單元520A、520B及520C接收之所有資料並判定觸控螢幕500處是否已存在/尚未存在一觸控。使用一處理器530來處理該資料，此乃因每一控制單元520A、520B及520C並不知曉由其他控制單元520A、520B及520C產生之資料。若不使用一處理器530來處理該資料，則在每一螢幕區域50A至50I之邊緣處將產生誤差讀數。處理器530自所有控制單元520A、520B及520C接收資料，因此能夠消除螢幕區域50A至50I邊界處之非線性。
處理器530可係任一已知處理器，諸如一微控制器、微處理器或中央處理器。
處理器530連接至一介面570，該介面連接至其中提供觸控螢幕之裝置。
在另一實例中，不需要處理器530。每一控制單元520A、520B、520C可具備其自身之處理器。在此一實例中，可能將所有資料傳送至控制單元520A、520B或520C中之一者以供在彼控制單元520A、520B或520C處進行處理。在控制單元520A、520B或520C中之一者處一起處理來自所有控制單元520A、520B、520C之資料以消除螢幕區域50A至50I邊界處之非線性。
圖14圖解說明使用圖9之佈置偵測一觸控之另一方法。如圖14中所指示，在步驟400處起始過程。在步驟405處，判定是否已使所有控制單元520A、520B及520C同步。若尚未使所有控制單元520A、520B及520C同步，則該過程等待已使控制單元520A、520B及520C同步。若已使所有控制單元520A、520B及520C同步，則該過程繼續前進至步驟410。在步驟410處，起始取樣。在步驟415處，使用與系統中之所有控制單元相關聯之Y線對每一X線進行取樣。在任一給定時間點未驅動X線之控制單元提供一虛假樣本，因此可藉由該系統中之所有控制單元之所有Y線對一個控制單元之X線進行取樣。
在步驟420處將來自該系統中之每一控制單元之資料信號560傳送至一處理器530。最後在步驟425處，處理器530處理自所有控制單元520A、520B及520C接收之所有資料並判定觸控螢幕500處是否已存在/尚未存在一觸控。
舉例而言，當提供一單獨的同步組件時或當處理器530控制控制單元520A、520B、520C之同步時，可利用圖14之過程。舉例而言，當每一控制單元520A、520B、520C具備其自身之處理器時，亦可利用圖14之過程。在此一實例中，所有資料將被傳送至控制單元520A、520B或520C中之一者以供在彼控制單元520A、520B或520C處進行處理。
雖然參考具有一3×3配置之一大觸控螢幕500闡述了圖9及圖10之實例，但亦可利用本發明標的物來形成具有以下配置之一大觸控螢幕500：一2×2配置，如圖1之配置，需要兩個控制單元；一4×4配置，需要四個控制單元；一5×5配置，需要五個控制單元等。視需要，亦可利用驅動線共用技術來形成具有一2×4配置、3×4配置等之一大觸控螢幕500。在此一配置中，觸控螢幕將需要四個控制單元。未在驅動X線或Y線(適當地)之控制單元可提供一虛假樣本作為替代。
圖11示意性地圖解說明一面板210，其包含連接至驅動通道280之複數個驅動(X)電極線(未圖解說明)及連接至感測通道240之複數個感測(Y)電極線(未圖解說明)。驅動通道280及感測通道240經由一連接器270連接至一控制單元200。連接器270可係一導電跡線或一饋通線。
控制單元200包含用於將驅動信號供應至該等驅動電極之一驅動單元120及用於自該等感測電極感測信號之一感測單元140。控制單元200因此控制驅動單元120及感測單元140之操作。控制單元200亦可包含一儲存裝置180，諸如一電腦可讀媒體。
雖然在圖11中將驅動單元120及感測單元140圖解說明為單獨的組件，但此等單元之功能性可提供於一單個積體電路晶片中，諸如一通用微處理器、一微控制器、一現場可程式化閘陣列(FPGA)或一專用積體電路(ASIC)。另外，可為連接至每一電極之每一驅動通道提供一單獨的驅動單元。
如圖12中所圖解說明，驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...、Xn+m連接至驅動單元120，但在一項實例中，每一驅動通道連接至一單獨的驅動單元120。另外，感測通道Yn、Yn+1、Yn+2、...、Yn+m連接至感測單元140。在未圖解說明之另一實例中，可提供單獨的驅動及感測控制單元。在此例示下，一驅動控制單元可包含一驅動單元及一儲存裝置，且一感測控制單元可包含一感測單元及一儲存裝置。若提供具有一2×4配置等之一大觸控螢幕500，則使用兩個驅動控制單元及四個感測控制單元等可係有利的。
以上實例展示驅動線共用方法提供一種按比例調整電子器件以量測較大觸控面板上之更多節點之有效率技術。第一實例使用了兩個控制單元來對一2×2矩陣觸控面板執行驅動及感測。第二實例使用了三個控制單元來對一3×3矩陣觸控面板執行驅動及感測。一類似方法可用於越來越大之正方形矩陣面板，其中每一額外列/行有一個額外控制單元/量測裝置。然而，熟習此項技術者將認識到用以按比例調整控制單元之數目之共用驅動線策略亦可適於在不同面板尺寸中利用不同數目個螢幕或區域之面板組態。舉例而言，每一控制單元可處置少於其全容量之驅動或感測線，但處置其全容量之其他類型之線。另一選擇係，一個控制器可僅驅動一區列之一組X線或僅感測一區行之一組Y線。
上文所闡述之位置感測器可附接至眾多電子裝置，諸如電腦、個人數位助理(PDA)、衛星導航裝置、行動電話、可攜式媒體播放器、可攜式遊戲控制臺、公共資訊亭、銷售點系統等。此等電子裝置可包含一中央處理器或用於執行程式指令之其他處理裝置、一內部通信匯流排、用於程式碼及資料儲存之各種類型之記憶體或儲存媒體(RAM、ROM、EEPROM、快取記憶體、磁碟驅動器等)以及用於通信目的之一個或多個網路介面卡或埠。
可對前文中所闡述之實例及實施例做出各種修改，且可在眾多應用中應用任何相關教示，本文中僅已闡述該等應用中之某些應用。以下申請專利範圍意欲主張任何及所有歸屬於本發明教示之真實範疇內之應用、修改及變化。
1．．．螢幕或面板
2A．．．觸控螢幕區或區域
2B．．．觸控螢幕區或區域
2C．．．觸控螢幕區或區域
2D．．．觸控螢幕區或區域
3A．．．控制單元
3B．．．控制單元
4．．．處理器
5．．．X驅動線
6．．．Y感測線
7．．．資料引線
10．．．控制單元
12．．．開關
13．．．感測器
15．．．電容器
16．．．開關
18．．．開關
19．．．手指
40．．．開關
41．．．比較器
43．．．計數器
45．．．暫存器
47．．．時鐘信號
49．．．電阻器
50A．．．觸敏螢幕或區(螢幕區域)
50B．．．觸敏螢幕或區(螢幕區域)
50C．．．觸敏螢幕或區(螢幕區域)
50D．．．觸敏螢幕或區(螢幕區域)
50E．．．螢幕區域
50F．．．螢幕區域
50G．．．螢幕區域
50H．．．螢幕區域
50I．．．螢幕區域
120．．．驅動單元
140．．．感測單元
180．．．儲存裝置
200．．．控制單元
210．．．感測面板
220．．．感測元件
230．．．電阻器
240．．．感測通道
270．．．連接器
280．．．驅動通道
500．．．整體螢幕
520A．．．控制單元
520B．．．控制單元
520C．．．控制單元
520D．．．控制單元
530．．．處理器
540．．．Y電極線
550．．．X電極線
560．．．控制信號
圖式僅以實例方式而非限制方式繪示根據本發明教示之一個或多個實施方案。在各圖中，相同參考編號指代相同或類似之元件。
圖1圖解說明包括四個較小螢幕或觸控面板區域之一大觸控螢幕及相關聯量測電路或控制單元之一實例，其中用於量測電容之若干個控制單元共用驅動(X)線；
圖2示意性地圖解說明用於偵測一觸控之一設備之一實例；
圖3圖解說明使圖2之設備充電及放電可需要之時間之一實例；
圖4圖解說明當存在一手指時一電場之改變之一實例；
圖5A圖解說明當不存在觸控時使圖2之設備充電及放電可需要之時間之一實例；
圖5B圖解說明當存在一觸控時使圖2之設備充電及放電可需要之時間之一實例；
圖6示意性地圖解說明一基本量測電路之一實例；
圖7示意性地圖解說明包括複數個節點之一觸控螢幕及用於感測一觸控之位置之一控制電路之一實例；
圖8示意性地圖解說明包括四個較小螢幕或觸控面板區域之一大觸控螢幕，其中一個控制單元量測該四個較小螢幕或觸控面板區域中之每一者之節點處之電容；
圖9示意性地圖解說明一大觸控螢幕及量測電路之一實例，其中用於量測電容之若干個控制單元共用驅動(X)線；
圖10更詳細地示意性圖解說明具有若干個螢幕或觸控面板區域之一大觸控螢幕之實例；
圖11示意性地圖解說明一面板或其一部分至一控制單元之一連接之一實例；
圖12更詳細地示意性圖解說明一面板至一控制單元之一連接之實例；
圖13圖解說明用於使用驅動線共用組合一大觸控螢幕上之用於經協調量測之控制單元之一方法之一實例；及
圖14圖解說明用於使用驅動線共用組合一大觸控螢幕上之用於經協調量測之控制單元之一方法之另一實例。
1．．．螢幕或面板
2A．．．觸控螢幕區或區域
2B．．．觸控螢幕區或區域
2C．．．觸控螢幕區或區域
2D．．．觸控螢幕區或區域
3A．．．控制單元
3B．．．控制單元
4．．．處理器
5．．．X驅動線
6．．．Y感測線
7．．．資料引線

Claims (9)

  1. 一種觸控回應(touch responsive)位置感測器，其包括：一觸控螢幕，其包括複數個配置成一矩陣之四個或更多個觸控感測區域；驅動線，其沿一第一方向延伸跨越該矩陣；感測線，其沿一第二方向延伸跨越該矩陣以在與該等驅動線之相交點處形成電容性耦合節點；複數個量測裝置，其在數目上比該觸控螢幕之該矩陣之該複數個觸控感測區域少，其中：(a)每一量測裝置經組態以驅動第一數目個而非所有之沿該第一方向延伸跨越該等感測區域中之至少兩者之該等驅動線，(b)每一量測裝置經組態以經由第二數目個而非所有之沿該第二方向延伸跨越該等感測區域中之至少兩者之該等感測線，來感測關於與所有該等驅動線之相交節點(nodes of intersections)處之一觸控之信號，且(c)該等量測裝置經組態以如下方式同步地操作：自該觸控螢幕之該矩陣之所有該等觸控感測區域中之所有節點當中，識別一個或多個節點，作為該螢幕之一所偵測到觸控之一位置之一指示。
  2. 如請求項1之觸控回應位置感測器，其進一步包括一處理器，該處理器經組態以回應於來自所有該等量測裝置之偵測資料而判定該所偵測到觸控在該螢幕上之該位 置。
  3. 如請求項2之觸控回應位置感測器，其中該處理器進一步經組態以將信號提供至該等量測裝置以同步化該等量測裝置之該等操作。
  4. 如請求項1之觸控回應位置感測器，其中該等量測裝置中之每一各別量測裝置進一步經組態以經由連接至該各別量測裝置之該等驅動線中之至少一者提供一同步信號，且對來自該等量測裝置中的另一各別量測裝置之一同步信號做出回應，以達成該等量測裝置之同步操作。
  5. 一種觸控回應位置感測器，其包括：一觸控螢幕，其包括配置成一矩陣之第一數目個觸控感測區域；第二數目個量測裝置，該第二數目比該第一數目小；感測線，其沿一第一方向延伸跨越該矩陣之該等區域中之至少兩者；及驅動線，其沿一第二方向延伸跨越該矩陣之該等區域中之至少兩者以在與所有該等感測線之相交點處形成電容性耦合節點，其中：(a)每一量測裝置經組態以經由複數個而非所有該等感測線來感測關於與驅動線之電容性相交節點處之一觸控之信號，且(b)每一量測裝置經組態以驅動複數個而非所有該等驅動線，(c)所有該等驅動線係跨越該等第二數目個量測裝置 共用，此乃因所有該等感測線與連接至該等第二數目個量測裝置之驅動線電容性相交；且(d)該等第二數目個量測裝置經組態以如下方式同步地操作：自該觸控螢幕之該矩陣之該等第一數目個觸控感測區域中之所有節點當中識別一個或多個節點，作為該螢幕之一所偵測到觸控之一位置之一指示。
  6. 如請求項5之觸控回應位置感測器，其進一步包括一處理器，該處理器經組態以回應於來自該等第二數目個量測裝置之偵測資料而判定該所偵測到觸控在該螢幕上之該位置。
  7. 如請求項6之觸控回應位置感測器，其中該處理器進一步經組態以將信號提供至該等第二數目個量測裝置以同步化該等第二數目個量測裝置之該等操作。
  8. 如請求項5之觸控回應位置感測器，其中該等第二數目個量測裝置中之每一各別量測裝置進一步經組態以經由連接至該各別量測裝置之該等驅動線中之至少一者提供一同步信號，且對來自該等第二數目個量測裝置中之另一各別量測裝置之同步信號做出回應，以達成該等第二數目個量測裝置之同步操作。
  9. 一種觸控回應位置感測器，其包括：一觸控螢幕，其包括：(a)複數個驅動電極，其沿一第一方向延伸跨越該觸控螢幕；及 (b)複數個感測電極，其沿一第二方向延伸跨越該觸控螢幕以在與所有該等驅動電極之相交節點處形成與該等驅動電極之電容性耦合；至少兩個控制單元，每一控制單元經組態以將一個或多個驅動信號提供至一部分而非所有該複數個驅動電極，且經組態以自一部分而非所有該複數個感測電極接收一個或多個感測信號，該複數個驅動電極之由該至少兩個控制單元中之一者驅動之該部分係藉由該至少兩個控制單元之所有該複數個感測電極進行取樣；及一處理器，其經組態以自該至少兩個控制單元接收感測信號且處理所接收之該等感測信號以偵測一觸控並判定該觸控在該觸控螢幕上之一位置。
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