[发明专利]格栅触摸位置确定

说明书

发明背景

本发明涉及格栅(grid)上的触摸位置的确定。 

用于确定格栅上的触摸位置的技术是本领域众所周知的。但是，需要使用若干感测通道来处理不同的行和列。对于滑动器(slider)也是这样。例如，在一种更为数字化的方法中，要实现具有16个垫片(pad)的滑动器可能需要5或6个感测通道。 

在现有技术中，电容或电阻触摸屏结构的使用也是众所周知的。它们在用于通过屏幕(LCD、CRT等)实现时的一个重要成本是透明导电片(例如具有ITO涂层的玻璃)，它们在若干层中使用，其中具有绝缘结构以使导电元件保持分离，直至压力施加到某个点。 

重要的还有优化从接触电容器(Ct)对感测通道的放电率以及在围绕接触点的感测板中形成的电阻比的关系，以便改进系统的精度和灵敏度。 

本发明目的在于提供实用并且以节省成本方式实现的备选触摸位置测量技术。 

发明内容

根据本发明，感测电路配置成使得每个一维滑动器仅需要两个输入以及单个感测通道连同管理这种电容感测通道的相关资源。 

本发明还涉及如下有效实现：-暗示有限成本的自动校准机制，-寄生电容消除机制，-对用户接口结构中形成的电阻比的测量的改进相关性， -二维感测板的节省成本的驱动屏蔽实现。 

本文所使用的“感测通道”包括一种布置，其中，输入/输出引脚与感测板连接，并且引脚在对感测板充电的电压与充电感测板对其放电的基准电容器之间依次切换。 

“电荷转移周期”或者“电荷转移测量周期”表示从所定义状态(通常为0V)开始以及重复对感测板充电并将其对基准电容器(一般表示为Cs)放电(如结合感测通道所述)、直至基准电容器达到特定电压(断路)电平的过程的过程。 

在本发明的感测电路中，电容传感器电路提供与连接在第一侧的电容感测通道与第二侧的非电容感测电路之间的电阻感测板主体电容耦合的对象的位置相关的输出。(一个维度示例)。 

感测电路可在一些电荷转移测量周期期间进行到第二侧的虚负载的连接，并且可在其它电荷转移测量周期期间创建悬空或开路电路。 

该方法涉及使用通过滑动器上形成的电阻的接触电容器(Ct-例如是用户手指)的放电比的导电结构(例如一维滑动器)上的位置的电容感测确定。 

在第一方法(图4a所示)中，滑动器的两侧与电容感测通道连接，并且标准电荷转移周期采用两个通道操作同步执行。大家清楚地知道，电阻比将确定多少电荷从单接触点转移到各通道。 

在提供改进性能的技术之前，描述这种实现的以下不利方面。(a)由于一侧更快地充电(图4a中的滑动器引线侧X₂的较小R)，那个感测通道基准电容器上的电压更快升高。由于接触电容器Ct对两侧放电，所以Ct(当被充电时)与两侧的基准电容器之间的电压差在后续充电/放电周期中不再相同，并且因此放电比没有完全反映电阻比，而是还取决于两个感测通道中的两个基准电容器的电压差。这影响滑动器中形成的电阻的差对测量的作用(又参见图11)。 在一种对于确定一维滑动器上的位置的单感测通道实现特别适用的新的解决方案中，提出仅在滑动器的一侧测量电荷转移周期的数量。滑动器的另一侧与保持在与被测量的感测通道侧的基准电容器(Cs)相同电压的虚负载连接。用于使虚负载上的电压等于活动感测通道Cs上的电压的缓冲器、运算放大器等的性能将影响精度，但是在理想情况下，接触点与滑动器的两侧之间的用户接口中的电阻比这时是从Ct对基准电容器(Cs)和虚负载的放电比中的唯一因素。这提供与滑动器上的触摸位置准确相关的测量(图6b)。(b)在相关问题中，Ct通过较小电阻更快放电到与其连接的通道的电平。这可首先采用较大电阻使Ct在各放电周期期间对感测通道放电较长时间，并且还可使基准电容器从较快充电感测通道通过滑动器对较慢充电感测通道放电(交叉泄漏)。两个问题使预期效果(即放电与滑动器上的接触点周围所形成的电阻比特别相关)减少。两个放电电路中的二极管的使用可防止交叉泄漏。但是，这不会防止Ct对较慢侧放电较长时间周期，并因而影响放电比。为了使两个通道的放电时间保持相同，建议监测两个通道的基准电容器与Ct之间的电压差或者监测两个通道中的电荷流量。如果任一个测量下降到预定电平(当然在发生交叉泄漏之前)，则控制Ct对两个通道上的基准电容器的放电的开关断开，以便停止所有放电。 

电容传感器还可执行涉及芯片上电荷增加结构的校准过程，以便模拟至少在一个传感板处的触摸或接近事件，而无需这种物理的外部事件。