[发明专利]高速低功率多点触摸装置及其控制器

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2010年5月25日提交的美国临时专利申请号61/348173的优先权，该美国临时专利申请的公开内容全文以引证方式并入本申请。

相关专利申请的交叉引用

本申请涉及于2009年5月29日提交的美国专利申请号61/182366，“High Speed Multi-Touch Device and Controller Therefor（高速多触摸装置及其控制器）”；和于2009年8月5日提交的美国专利申请号61/231471，“High Speed Multi-Touch Device and Controller Therefor（高速多触摸装置及其控制器）”；以及于2010年1月5日提交的美国专利申请号12/652,343，“High Speed Noise Tolerant Multi-Touch Touch Device andController Therefor（高速耐噪音多点触摸装置及其控制器）”。

技术领域

本发明总体上涉及触敏装置，尤其涉及依赖于用户的手指或其他触摸器具与触摸装置之间的电容耦合的那些，其尤其应用于能够检测同时施加于触摸装置的不同部分处的多次触摸的此类装置。

背景技术

触敏装置通过减少或消除对机械按钮、小键盘、键盘和指示装置的需求，而允许用户方便地与电子系统和显示器进行交互。例如，用户只需要在由图标标识的位置触摸即显触摸屏，即可执行一系列复杂的指令。

有若干类型的技术用于实现触敏装置，包括（例如）电阻、红外、电容、表面声波、电磁、近场成像等。人们已经发现电容式触敏装置在大量应用中有很好的效果。在许多触敏装置中，当传感器内的导电物体电容耦接至导电性触摸工具（例如用户的手指）时，感测输入。一般来讲，只要两个导电构件彼此靠近但未实际接触，这两者之间便会形成电容。就电容式触敏装置而言，手指之类的物体接近触敏表面时，该物体与靠近该物体的感测点之间会形成微小的电容。通过检测每个感测点处电容的变化并记录感测点的位置，感测电路就能识别多个物体并确定当物体在整个触摸表面上移动时物体的特性。

用于以电容方式测量触摸情况的已知技术有两种。第一种是测量对地电容，其中信号施加到电极上。靠近电极的触摸导致信号电流从电极经过手指之类的物体流到电气接地。

用于以电容方式测量触摸情况的第二种技术是通过互电容。互电容式触摸屏将信号施加至受驱动电极上，该电极通过电场而电容耦接至接收电极。靠近的物体会减小两个电极之间的信号耦合，因为该物体会减小电容耦合。

在第二种技术的背景下，各个其他技术已用于测量电极之间的互电容。在这样一种技术中，连接至接收电极的电容器用于累积与驱动信号的多个脉冲相关的多个电荷。因此，驱动信号的每个脉冲只贡献建立在此“积分电容器”上的总电压的一小部分。参考美国专利6,452,514（Philipp）。

发明内容

本申请特别公开了能够检测同时或以重叠时间施加至触摸装置的不同部分处的多次触摸的触敏装置。此外，与包括需要多个电源的操作放大器的电路相比，触摸装置可消耗少量功率。为此，假设合适的脉冲形状用于驱动信号，则在一项实施例中微分电路耦接到接收电极，以使得为每个接收电极产生驱动信号的微分化表示（称为响应信号）。在一项示例性实施例中，每个微分电路可包括单个电阻电容（RC）电路。随后使用基于晶体管的放大器放大驱动信号的微分化表示，经放大的信号随后用于在电荷累积器中建立信号，所述信号在一个或多个驱动循环之后被采样。这样，来自电荷累积器的累积信号的测量值是给定节点处的电容耦合的替代，并且此电容耦合的变化可表征手指或其他物体靠近所述给定节点（例如，对触摸屏的触摸）。在一项实施例中，晶体管放大器是电压-电流放大器，其中输入第一晶体管配置为放大此输入，以及第二晶体管配置成电源输出以对电荷累积器进行充电，所述电荷累积器在一些情况下可能就是电容器。也可使用其他已知的基于晶体管的放大电路设计，但在示例性实施例中，晶体管放大器不使用反馈，而是运行开环。在一些情况下，电路可提供输出，所述输出以某形式至少包括驱动信号对时间的导数的近似值，所述驱动信号可提供为对晶体管放大器的响应信号。晶体管放大器可经偏置，以相较于依靠一个或多个操作放大器装置进行操作的某些放大器而大大降低电路的功率消耗。