用于slim型觸摸面板的尾端效應校正的制作方法
【專利說明】
[0001] 優先權
[0002] 本申請要求2013年3月14日提交的第61/785, 131號美國臨時專利申請的優先 權和權益，該臨時專利申請的全部內容通過引用并入本文；本申請是2013年3月13日提交 的第13/800, 468號美國專利申請的部分延續申請，該專利申請要求2013年1月18日提交 的第61/754, 028號美國臨時專利申請的優先權和權益，這兩個申請都通過引用并入本文； 本申請還是2012年2月24日提交的第13/405,071號美國專利申請的部分延續申請，該專 利申請要求2011年11月14日提交的第61/559, 590號美國臨時專利申請的優先權和權益 以及2011年2月24日提交的第61/446, 178號美國臨時專利申請的優先權和權益，所有這 些專利申請都通過引用并入本文。
技術領域
[0003] 本公開主要涉及觸摸傳感器裝置的領域，并且尤其涉及觸摸傳感器數據的處理。
[0004] 背景
[0005] 計算裝置（諸如筆記本計算機、個人數字助理、移動通信裝置、便攜式娛樂裝置 (例如，手持視頻游戲裝置，多媒體播放器等）以及機頂盒（例如，數字電纜箱，數字視頻盤 (DVD)播放器等））可以包括便于用戶與該計算裝置之間互動的用戶界面裝置。已變得常見 的一類用戶界面裝置是觸摸傳感器裝置或借助電容感應來操作的觸摸輸入裝置。觸摸傳感 器裝置可以被實施為觸摸屏、觸摸傳感器墊、觸摸傳感器滑塊或觸摸傳感器按鈕，并且可以 包括具有電容式傳感器元件陣列的觸摸傳感器。電容式感應通常包括掃描操作，該操作定 期測量與電容式傳感器元件相關聯的電容變化以確定導電體（例如，筆尖，用戶手指等）相 對于觸摸傳感器的存在、位置和/或運動。
[0006] 觸摸傳感器是觸摸傳感器裝置或其用戶界面系統的昂貴部件。觸摸傳感器的高制 造成本的一個原因是常規傳感器使用在多層基板或單層基板上形成的多層電極材料，用一 系列"跳線"形成單獨電極分段之間的電氣連接并將它們與和它們交叉的其他電極隔離。降 低觸摸傳感器的高成本的一種方式是在單層基板的有效區域上布線緊靠在一起的各電極 的跡線部分（或分段）而無需使用"跳線"。不過，這種類型的傳感器構造導致各電極之間 增加的電容交叉耦合（例如，尤其是響應于導電體觸摸），從而引起錯誤的觸摸、不準確和 差的觸摸響應線性度，所有這些限制觸摸傳感器裝置的功能和/或導致差的用戶體驗。
【附圖說明】
[0007] 圖1是示出包括觸摸傳感器組件的示例電子系統的實施例的框圖。
[0008] 圖2是示出處理觸摸傳感器數據的示例傳感器系統的實施例的框圖。
[0009] 圖3A根據示例實施例示出觸摸傳感器裝置的簡化平面圖。
[0010] 圖3B示出在圖3A中的觸摸傳感器裝置的橫截面視圖。
[0011] 圖3C根據示例實施例示出觸摸傳感器的一部分。
[0012] 圖4A、4B、4C、4D和4E根據各個實施例示出在單層基板上的傳感器電極的替代圖 案。
[0013] 圖5根據示例實施例示出耦合在具有單層的SUM電極圖案的觸摸傳感器面板的 一部分中的寄生信號。
[0014] 圖6根據示例實施例示出具有SUM電極圖案的雙布線觸摸傳感器面板。
[0015] 圖7A和7B根據示例實施例示出存儲反映由雙布線觸摸傳感器面板的每面上的導 電體引起的尾端效應的信號值的兩個示例數據結構。
[0016] 圖8是根據示例實施例示出在雙布線觸摸傳感器面板上的尾端效應校正的示例 的曲線圖。
[0017] 圖9是示出關于根據圖8的示例實施例示出的雙布線觸摸傳感器面板的尾端效應 信號和校正信號的比較的曲線圖。
[0018] 圖10A根據示例實施例示出存儲所測量的反映由雙布線觸摸傳感器面板上的導 電體引起的尾端效應的信號值的數據結構。
[0019] 圖10B示出存儲經關于在圖10A中示出的尾端效應的校正調整的信號值的數據結 構。
[0020] 圖11根據示例實施例示出用于校正尾端效應的方法。
[0021] 圖12根據某些實施例（例如，諸如在圖11中示出的示例實施例）示出用于調整 尾端效應的信號值的示例方法。
[0022] 圖13根據說明由大導電體（例如，諸如胖手指）的接觸的某些實施例示出校正尾 端效應的示例方法。
【具體實施方式】
[0023] 下列描述闡述很多具體細節，諸如具體系統、組件、方法等諸如此類的示例，以便 提供本文所述的用于校正單層觸摸傳感器（例如，諸如具有SUM電極圖案的觸摸傳感器） 中的尾端效應的技術的各個實施例的良好理解。不過，至少某些實施例可以在沒有這些具 體細節的情況下被實踐，這對于本領域的技術人員來說是明顯的。在其他實例中，眾所周知 的組件或方法未詳細描述或以簡單框圖形式呈現，以避免不必要模糊本文所述的技術。因 此，后文闡述的具體細節僅是示例性的。特定實施可以不同于這些示例性細節，并且仍然預 期在本發明的實質和范圍內。
[0024] 在說明書中引用的"實施例（anembodiment) "、"一個實施例（oneembodiment) "、 "不例實施例（anexampleembodiment) "、"某些實施例（someembodiments)"和"各個實 施例（variousembodiments)"是指結合包括在本發明的至少一個實施例中的實施例描述 的特定特征、結構或特性。此外，在說明書中的不同地方出現的各短語"實施例"、"一個實施 例"、"示例實施例"、"某些實施例"和"各個實施例"不一定全部是指相同的實施例。
[0025] 本說明書包括對附圖的引用，附圖形成詳細描述的一部分。附圖示出根據示例性 實施例的插圖。這些實施例（在本文，也可稱為"示例"）被描述的足夠詳細，以使本領域的 技術人員能夠實踐本文描述的要求保護的主題的實施例。可以組合各實施例，可以利用其 他實施例，或可以做出結構、邏輯和電氣改變，而不偏離要求保護的主題的范圍和實質。應 當理解本文所述的實施例并不旨在限制本主題的范圍，而是旨在使得本領域的技術人員能 夠實踐、制作和/或使用本主題。
[0026] 概述
[0027] 本文所述的是用于校正觸摸傳感器中的尾端效應的技術的各個實施例，該觸摸傳 感器具有被布置在該觸摸傳感器的基板的相同層（例如，單層）中的發送電極（TX)和接收 電極（RX)。除非明確指出，否則"觸摸傳感器"也在本文被稱為"傳感器陣列"、"觸摸傳感 器陣列"、"觸摸面板"、"觸摸傳感器面板"等。
[0028] 如本文所使用的，"接觸"是指在觸摸傳感器的觸摸表面上的導電體（例如，筆尖、 用戶的手指等）的物理接觸，和/或是指其中導電體充分接近以影響觸摸傳感器的傳感器 元件而沒有物理接觸傳感器的觸摸表面的懸停。如本文所使用的，"傳感器元件"是指電極 的離散單元或位置區（例如，相鄰），在該離散單元或位置區，可以獲得是獨立的并且與從 該觸摸傳感器中的其他單元或定位區獲得的測量結果/信號不同的測量結果或信號。
[0029] 在使用交錯電極而沒有使用"跳線"的單層觸摸傳感器中，導電體可以影響多個電 極的各部分（也稱為"分段"），從而引起甚至未直接在導電體接觸下的并且不應標示或以 其他方式檢測到接觸的各電極電容的變化。受接觸影響的耦合實際觸摸傳感器區域外側的 此類寄生信號引起寄生信號增加或寄生信號減少（例如，取決于觸摸傳感器使用的感應機 制的類型）。此類寄生信號在觸摸傳感器的一個或多個傳感器元件中的增加或減少在本文 被稱為"尾端效應"。
[0030] 在一個示例實施例中，裝置包括與處理邏輯耦合的傳感器。傳感器經配置在掃描 操作期間測量來自傳感器陣列的多個測量結果，其中，該多個測量結果代表導電體接觸或 接近該傳感器陣列。傳感器陣列包括多個RX電極和多個TX電極，其中，多個RX電極和多 個TX電極在傳感器陣列的基板上的單層中彼此交錯而沒有交叉。處理邏輯經配置確定對 應于和多個測量結果相關聯的尾端效應的調整值的集合，并且基于該調整值的集合生成對 應于多個測量結果的調整后的測量結果，其中，該調整后的測量結果校正尾端效應的寄生 信號變化。在這個實施例中的某些方面，尾端效應包括由受導電體影響的RX電極的主跡線 和TX電極之間的寄生耦合引起的寄生信號增加或寄生信號減少，其中，RX電極的主跡線鄰 近TX電極布線。RX電極的主跡線和RX電極的成形部被布置在傳感器陣列的觸摸感應區域 中，但是，RX電極的成形部不受導電體影響。
[0031] 在另一示例實施例中，用于校正尾端效應的方法包括步驟：接收從傳感器陣列測 量的多個測量結果，其中，該多個測量結果表示導電體在與傳感器陣列接觸或接近，并且其 中，該傳感器陣列包括在傳感器陣列的基板上的單層中彼此交錯而沒有交叉的多個RX電 極和多個TX電極；處理裝置確定對應于和所述多個測量結果相關聯的尾端效應的調整值 的集合；并且基于該調整值的集合生成對應于所述多個測量結果的調整后的測量結果，其 中，所述調整后的測量結果校正尾端效應的寄生信號變化。在這個實施例的某些方面，多個 測量結果包括通過傳感器陣列的特定TX電極形成的關于傳感器元件的信號值，并且確定 調整后的測量結果包括步驟：計算沿著特定TX電極形成傳感器元件的RX電極的索引的總 和；計算沿特定TX電極的關于傳感器元件的信號值的總和；基于所述索引的總和以及所述 信號值總和計算參數值；并且至少基于所述每個信號值、參數值和對應RX電極的索引調整 所述信號值中的每個信號值以獲得對應的調整值。
[0032] 在另一不例實施例中，系統包括與電容式傳感器親合的電容式傳感器陣列和與電 容式傳感器耦合的處理邏輯。電容式傳感器陣列包括多個RX電極和多個TX電極，其中，多 個RX電極和多個TX電極在電容式傳感器陣列的基板上的單層中交錯而沒有彼此交叉。電 容式傳感器經配置從多個RX電極測量多個測量結果，其中，該多個測量結果代表導電體接 觸或接近該電容式傳感器陣列。處理邏輯經配置確定對應于和多個測量結果相關聯的尾端 效應的調整值的集合，并且基于該調整值的集合生成對應于多個測量結果的調整后的測量 結果，其中，該調整后的測量結果校正尾端效應的寄生信號變化。
[0033] 示例操作背景
[0034] 圖1示出電子系統100的一個示例實施例的框圖，電子系統100包括處理裝置 110,該處理裝置可以經配置測量觸摸感應表面的電容并生成用于補償和/或消除尾端效 應的調整。電子系統100包括耦合于處理裝置110和主機150的觸摸感應表面116 (例如， 觸摸屏、觸摸墊等）。在某些實施例中，觸摸感應表面116是使用觸摸傳感器陣列121檢測 表面116上的觸摸的用戶界面。
[0035] 在圖1的示例實施例中，觸摸傳感器121包括在基板的單層上交錯而沒有彼此 交叉（例如，在SUM型中）的傳感器電極121(1)-121 (N)(其中，N是正整數）。觸摸傳 感器121經由傳送多個信號的一個或多個模擬總線115被耦合到處理裝置110的引腳 113(1)-113(N)。為了便于說明，在這個實施例中，每個電極121(1)-121(N)被表示為電容 器。觸摸傳感器121中的每個電極的自電容通過處理裝置110中的電容式傳感器101來測 量。在某些實施例中，取決于觸摸傳感器的類型，電容式傳感器可以經配置檢測當導電體 (例如，筆尖，用戶的手指等）在接觸一個或多個電極時電極的互電容。
[0036] 電容式傳感器101 (也僅稱為"傳感器"）可以包括將電容轉換為測量值的張弛振 蕩器或其他裝置。電容式傳感器101還可以包括測量振蕩器輸出的計數器或計時器。電容 式傳感器101還可以包括將計數值（例如，電容值）轉換為檢測判定（也稱為切換檢測判 定）或相對幅值的軟件組件。在某些實施例中，通過電容式傳感器101獲得的測量值可以是 表示信號的一個或多個特性的信號值；在某些實施例中，信號值可以另外是或改為基于信 號特性（例如，諸如電壓和/或電流幅值、原電容等）從測量值推導的值。需要指出的是， 測量電容有各種已知方法，諸如電流對電壓相移測量、電阻器-電容器充電計時、電容橋分 頻器、電荷轉移、逐次逼近、sigma-delta調制器、電荷積累電路、場效應、互電容、頻移或其 他電容測量算法。需要指出的是，取代評估相對于閾值的原始計數，電容式傳感器可以評估 其它測量結果以確定用戶交互。例如，在具有sigma-delta調制器的電容式傳感器中，電容 式傳感器可以評估輸出的脈沖寬度的比率，以取代在特定閾值之上或下的原始計數。
[0037] 在圖1的示例實施例中，處理裝置110還包括處理邏輯102。處理邏輯102的操作 可以在固件中實施；另選地，它們可以在硬件或軟件中實施。處理邏輯102經配置執行實施 用于如本文所述校正尾端效應的技術的操作。例如，處理邏輯102可以接收來自電容式傳 感器101的測量結果，調整測量結果以補償/消除尾端效應，并隨后使用調整后的測量結果 以確定觸摸傳感器121的狀態，諸如檢測物體（例如，手指、筆尖等）是否在觸摸傳感器上 或接近觸摸傳感器（例如，確定物體的存在），物體被檢測在觸摸傳感器上的什么地方（例 如，確定物體的定位），跟蹤物體的運動，或與在觸摸傳感器的被檢測物體相關的其他信息。
[0038] 在另一個實施例中，取代執行在處理裝置（例如，諸如處理裝置110)中的處理邏 輯的操作，處理裝置可以向主機（例如，諸如主機150)發送原始數據或部分處理過的數 據。如圖1中所示，主機150可以包括執行處理邏輯102的上述部分或全部操作的判定邏 輯151。判定邏輯151的操作可以在固件、硬件、軟件或它們的組合中實施。主機150可以 包括應用152中的高級應用編程接口（API)，其執行接收到數據的例程，諸如補償靈敏度差 異、其他補償算法、基準更新例程、啟動和/或初始化例程、插值運算、縮放操作和/或實施 如本文所述用于校正尾端效應的技術的操作。關于處理邏輯102描述的操作可以在判定邏 輯151、應用152中實施，或在處理裝置110外部的其他硬件、軟件和/或固件中實施。在某 些其他實施例中，處理裝置110可以是主機150。
[0039] 在另一實施例中，處理裝置110也可以包括非感應動作塊103。這個塊103可以 被用于處理數據和/或從主機150接收數據/向主機150傳送數據。例如，另外的組件可 以被實施，以與觸摸傳感器121 -起操作處理裝置110 (例如，鍵盤、小鍵盤、鼠標、軌跡球、 LED、顯示器或其他外圍裝置）。
[0040] 處理裝置110可以駐留在公共載體基板（諸如例如集成電路（1C)管芯基板或多 芯片模炔基板）上。另選地，處理裝置110的組件可以是一個或多個獨立的集成電路和/或 分立元件。在一個實施例中，處理裝置110可以是在單1C芯片上制造的芯片上可編程系統， 諸如，例如由加利福尼亞州圣何塞的Cypress半導體公司開發的芯片處理裝置上可編程系 統（PSoC?)。另選地，處理裝置110可以是本領域的普通技術人員已知的一種或多種其他 處理裝置，諸如微處理器或中央處理單元、控制器、專用處理器、數字信號處理器（DSP)、專 用集成電路（ASIC)、現場可編程門陣列（FPGA)或其他可編程裝置。在替代實施例中，例如， 處理裝置110可以是網絡處理器，該網絡處理器具有包括芯單元和多個微引擎的多個處理 器。另外，處理裝置110可以包括通用處理裝置和專用處理裝置的任何組合。
[0041] 在一個實施例中，電子系統100在包括觸摸感應表面116的裝置中實施為用戶界 面，諸如手持式電子裝置、便攜式和/或智能電話、蜂窩電話、筆記本電腦、個人計算機、個 人數據輔助（PDA)、電話亭、鍵盤、