[发明专利]高速多点触控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2009年5月29日提交的美国临时专利申请No.61/182366以及2009年8月5日提交的美国临时专利申请No.61/231471的优先权，这些专利的公开内容全文以引用方式并入本文。

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工具与触摸工具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，用户只需在由图标标识的位置处触摸即显触摸屏，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合至导电性触摸工具(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，该物体和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，借此信号施加至电极上。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，该电极通过电场电容耦合至接收电极。靠近的物体会减小两个电极之间的信号耦合，从而减小电容耦合。

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，耦合至接收电极的电容器用于积聚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均仅贡献积聚在此“积分电容器”上的总电荷的一小部分。参考美国专利6,452,514(Philipp)。此技术具有良好的抗扰性，但其速度可能因对该积分电容器充电所需的脉冲数量而有限。

发明内容

本申请尤其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，触摸装置无需采用积分电容器来测量驱动电极与接收电极之间的电容耦合。相反，在至少一些实施例中，来自驱动信号的单个脉冲可为测量特定驱动电极与特定接收电极之间或甚至特定驱动电极与多个(例如全部)接收电极之间的电容耦合所需的全部。为此，假设合适的脉冲形状用于驱动信号，则微分电路优选地连接到接收电极，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)。在一个示例性实施例中，每个微分电路均可包括运算放大器(opamp)，其具有连接在该运算放大器的反相输入与该运算放大器的输出之间的反馈电阻器，并且该反相输入也连接至给定接收电极。还可使用其他已知的微分电路设计，前提是电路提供以某种形式包括驱动信号对时间的导数的至少一个近似值的输出。

响应信号的特性振幅(诸如，峰值振幅或平均振幅)表征所采样的驱动电极与接收电极之间的电容耦合。与特定驱动电极和接收电极相对应的节点处的触摸具有减小电容耦合及减小特性振幅的作用。甚至可仅通过驱动信号的单个脉冲来测量这种振幅减小情况。可以此方式来检测触摸装置的不同部分处的同时或在时间上重叠的多次触摸。如果期望降低噪声，可将来自驱动信号的多个选定数量的脉冲用于每个驱动/接收电极对(即，节点)，并且振幅测量值经测量或经其它方式处理以提供较低的噪声测量值。