基于觸摸性能調整觸摸感測激勵電壓電平的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請一般涉及觸摸傳感器面板和觸控筆感測，并且尤其涉及電容式觸摸傳感器面板和/或觸控筆中激勵信號振幅的調整，以減少功耗同時保持令人滿意的觸摸性能。
【背景技術】
[0002]許多類型的輸入設備目前可用于在計算系統中執行操作，例如按鈕或鍵、鼠標、追蹤球、觸摸傳感器面板、控制桿、觸摸屏等。觸摸屏尤其正在變得日益流行，因為它們容易且多樣的操作以及它們下滑的價格。觸摸屏可以包括觸摸傳感器面板，其可以是具有觸敏表面的透明面板。觸摸傳感器面板可以位于顯示屏的前面，使得觸敏表面覆蓋顯示屏的可視區域。僅舉幾個示例，通過經由手指或觸控筆簡單地觸摸顯示屏，觸摸屏可以允許用戶做出選擇、移動光標、或者執行繪畫操作。通常，觸摸屏可以識別觸摸以及觸摸在顯示屏上的位置，并且計算系統可以解釋該觸摸并基于觸摸事件執行動作。
[0003]—個或多個激勵信號可以應用到互電容式觸摸傳感器面板的驅動線路上，并且這些信號可以電容耦合到感測線路上。作為選擇，激勵信號可以應用到自電容式觸摸傳感器面板的感測電極。在任一情況下，出現在感測線路或感測電極上的感測信號的振幅可以受到物體觸摸或靠近觸摸傳感器面板的影響。為了正確地檢測物體的存在和位置，感測信號的振幅應當足夠大，使得即使噪聲存在，仍可以精確地檢測并定位因物體而引起的感測信號的變化。換句話說，對于可接受的觸摸性能，信噪比(SNR)應當維持在一定水平。為了實現這一點，傳統的觸摸感測系統以固定的激勵信號電壓操作，不依賴于電源要求并且也不管SNR容限。該固定的激勵電壓經常選擇為即使在最壞的噪聲情況下仍然保證正確的操作。但是，因為對最壞情況操作，在大多數不存在最壞情況噪聲的環境下，可能存在過度的SNR和不必要的功耗。
【發明內容】
[0004]公開內容的示例針對電容式觸摸傳感器面板和/或觸控筆中激勵信號振幅的調整，以減少功耗同時保持令人滿意的觸摸性能，尤其在噪聲水平并不顯著且存在過度SNR容限的情況下。為了實現這一點，公開內容的示例計算一個或多個度量以用作觸摸性能的預測變量(predictor)，并且處理這些度量以確定維持可接受觸摸性能所需的最小激勵電壓。
【附圖說明】
[0005]圖1A-1D例示說明公開內容的一些示例可以在其中實現的終端用戶設備。
[0006]圖2例示說明根據公開內容的一些示例能夠實現激勵電壓減小的示例性計算系統。
[0007]圖3A例示說明根據公開內容的一些示例的示例性互電容式觸摸傳感器面板。
[0008]圖3B例示說明根據公開內容的一些示例處于穩態(無觸摸)條件下的示例性像素的側視圖。
[0009]圖3C例示說明根據公開內容的一些示例處于動態(觸摸)條件下的示例性像素的側視圖。
[0010]圖4例示說明根據公開內容的一些示例與自電容式觸摸像素電極以及感測電路相對應的示例性觸摸傳感器電路。
[0011]圖5A例示說明根據公開內容的一些示例的示例性感測通道。
[0012]圖5B例示說明根據公開內容的一些示例的示例性觸摸傳感器面板部分、在該面板部分中檢測到的觸摸面(touch patch)、以及該觸摸面的計算質心。
[0013]圖6例示說明根據公開內容的一些示例的用于確定觸摸系統經歷的噪聲水平以及確定最小可接受激勵電壓的示例性算法。
[0014]圖7例示說明根據公開內容的一些示例的用于確定觸摸系統經歷的噪聲水平和預估SNR以及確定最小可接受激勵電壓的示例性算法。
[0015]圖8例示說明根據公開內容的一些示例的用于確定觸摸系統經歷的噪聲水平和實際SNR以及確定最小可接受激勵電壓的示例性算法。
[0016]圖9A例示說明根據公開內容的一些示例的用于模擬觸摸質心抖動的示例性算法。
[0017]圖9B例示說明根據公開內容的一些示例的示例性理想觸摸輪廓。
[0018]圖10A例示說明根據公開內容的一些示例的示例性通用閉環最小可接受激勵電壓確定系統。
[0019]圖10B例示說明根據公開內容的一些示例的示例性簡化閉環最小可接受激勵電壓確定系統。
[0020]圖10C例示說明根據公開內容的一些示例的示例性簡化開環最小可接受激勵電壓確定系統。
【具體實施方式】
[0021]在下面的示例描述中，參考形成本文一部分并且其中經由可以實踐的例示說明具體示例來示出的附圖。應當理解，可以使用其他示例并且可以進行結構變化而不背離公開示例的范圍。
[0022]公開內容的示例針對電容式觸摸傳感器面板和/或觸控筆中激勵信號振幅的調整，以減少功耗同時保持令人滿意的觸摸性能，尤其在噪聲水平并不顯著且存在過度SNR容限的情況下。為了實現這一點，公開內容的示例計算一個或多個度量以用作觸摸性能的預測變量，并且處理這些度量以確定維持可接受觸摸性能所需的最小激勵電壓。
[0023]圖1A-1D例示說明公開內容的一些示例可以在其中實現的終端用戶設備。圖1A例示說明根據公開內容的一些示例可以包括激勵電壓減小的觸摸面板的示例性移動智能電話100。圖1B例示說明根據公開內容的一些示例可以包括激勵電壓減小的觸摸面板的示例性平板計算設備102。圖1C例示說明根據公開內容的一些示例可以包括激勵電壓減小的觸摸面板的示例性筆記本電腦計算設備104。圖1D例示說明根據公開內容的一些示例可以包括激勵電壓減小的觸摸面板的示例性可穿戴設備106。
[0024]圖2例示說明根據公開內容的一些示例能夠實現激勵電壓減小的示例性計算系統200。計算系統200可以包括在任何電子設備中，例如圖1A-1D中例示說明的一個或多個示例性設備。觸摸控制器206可以是單個專用集成電路(ASIC)，其可以包括一個或多個處理器子系統，例如處理器子系統202，其可以包括例如一個或多個主處理器，例如ARM968處理器或者具有類似功能和能力的其他處理器。但是，在其他示例中，一些處理器功能可以改為由專用邏輯來實現，例如狀態機或多處理器。處理器子系統202也可以包括例如外圍設備例如隨機存取存儲器(RAM) 212或其他類型的存儲器或存儲設備、監視定時器(未示出)等。處理器子系統可以訪問并實施用于執行這里所述功能的一個或多個軟件和/或固件模塊204。應當理解，雖然計算系統200例示說明根據公開內容的一些示例的互電容式觸摸感測系統，但在其他示例中，也可以使用自電容式觸摸感測系統。
[0025]觸摸控制器206也可以包括例如接收部分207，用于接收來自觸摸傳感器面板224的感測線路的信號(例如觸摸感測信號203)以及來自其他傳感器(例如傳感器211)的其他信號等。觸摸控制器206也可以包括例如解調部分209、面板掃描邏輯210、以及包括例如發送部分214的驅動系統。接收部分207和發送部分214在這里可以稱作收發器部分。面板掃描邏輯210可以訪問RAM 212，從感測通道自主地讀取數據，并且為這些通道提供控制。另外，面板掃描邏輯210可以控制發送部分214從而以各種頻率、相位和振幅產生激勵信號216，其可以在互電容示例中選擇性地應用到觸摸傳感器面板224的驅動線路。但是，應當理解，在自電容示例中，所有線路(例如行和列線路)或各個電極可以配置為感測電極，并且激勵信號可以使用接收部分207中的感測放大器應用到所有感測電極。
[0026]電荷栗215可以用來為發送部分產生供給電壓。激勵信號216(Vstim)可以通過級聯晶體管具有高于ASIC處理可以忍受的最大電壓的振幅。因此，使用電荷栗215，激勵電壓可以高于(例如6V)單個晶體管可以操作的電壓電平(例如3.6V)。雖然圖2顯示電荷栗215與發送部分214分開，但電荷栗可以是發送部分的一部分。在公開內容的一些不例中，電荷栗215可以控制供給電壓以改變激勵信號振幅。在一些示例中(圖2中未示出)，激勵信號216可以不由觸摸控制器206產生，而是由活動觸控筆產生。在這些示例中，來自活動觸控筆的激勵信號可以耦合到觸摸傳感器面板224的行和/或列上。
[0027]觸摸傳感器面板224可以包括電容感測介質，該電容感測介質在互電容示例中具有多個驅動線路和多個感測線路，或者在自電容示例中具有感測電極。驅動和感測線路或電極可以由透明導電介質例如氧化銦錫(ΙΤ0)或氧化銻錫(ΑΤ0)形成，雖然也可以使用其他透明和不透明材料例如銅。在一些示例中，驅動和感測線路或感測電極可以彼此垂直，雖然在其他示例中其他非笛卡爾方向是可能的。例如，在極坐標互電容式觸摸感測系統中，感測線路可以是同心圓并且驅動線路可以是徑向延伸的線路(反之亦然)。應當理解，因此，這里使用的術語“驅動線路”和“感測線路”意圖不僅包含正交網格，而且包含交叉跡線或者具有第一和第二維度的其他幾何構型(例如極坐標排列的同心和徑向線)。驅動和感測線路或感測電極也可以在例如基本上透明基片的單側上形成。
[0028]在互電容示例中，在跡線的“交叉點”，在那里驅動和感測線路可以彼此相鄰并且在上面和下面(橫過)通過(但彼此不直接電接觸)或者彼此相鄰排列，該驅動和感測線路可以本質上形成兩個電極(雖然多于兩個跡線同樣可以交叉)。驅動和感測線路的每個交叉點或