[发明专利]具有多个驱动频率和最大似然估计的多点触控式触摸装置

说明书

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了对机械按钮、小键盘、键盘和指向装置的需求，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合到导电性触摸工具(例如用户的手指)时，可以感应输入。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，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，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。这些技术中的每一种都具有其各自的能力、局限和其他特性，以及与如性能、速度、复杂性、成本等方面相关的优点和缺点。此外，给定技术的特性被视为优点还是缺点的问题取决于系统设计者的目的。例如，具有低分辨率并且每次只需要一次触摸检测的较小触摸屏系统的设计者会认为给定感测技术的特性是有利的，而需要高分辨率和多次同时触摸能力的较大触摸屏系统的设计者会将同样的特性视为缺点。

我们已经开发了其他用于测量触摸屏的互电容的技术，当系统设计者开发新型和改进的触摸面板系统时会希望用到这些技术。

发明内容

本专利申请尤其公开了能够检测同时或在重叠的时间内施加至触摸装置的不同部分处的多次触摸的触敏装置。

在一些本发明所公开的实施例中，触敏装置包括触摸面板、驱动单元和测量单元。施加至面板给定节点处的触摸可改变触摸面板的给定驱动电极与感测电极之间的电容耦合。驱动单元同时或在重叠的时间内将具有不同的第一和第二频率的第一和第二驱动信号分别递送至第一和第二驱动电极。测量单元接收来自第一感测电极的第一响应信号，通过用最大似然估计分析信号确定第一驱动电极与第一感测电极之间的第一耦合电容，并确定第二驱动电极与第一感测电极之间的第二耦合电容。可以用唯一的驱动频率驱动更多的驱动电极，包括在一些情况下驱动所有驱动电极，并且测量单元可以感测更多的感测电极，包括在一些情况下感测所有感测电极。

测量单元还可以将确定的第一和第二耦合电容分别与第一和第二耦合电容参考值进行比较，以便确定是否在分别对应第一驱动电极与第一感测电极的交点和第二驱动电极与第一感测电极的交点的节点处或附近发生触摸。测得的具体节点的耦合电容与该节点的参考值的差值可以是该节点处发生触摸或部分触摸的指示，这取决于差值的大小。

该装置还可以包括连接到驱动单元和测量单元上的控制单元。控制单元可以使用用于生成驱动信号和评估响应信号的控制值。控制值可以对应(例如)由驱动单元递送至触摸面板的多个驱动电极的多个驱动信号的不同驱动频率。可以根据第一控制值将第一驱动频率f₁递送至第一驱动电极，可以根据第二控制值将第二驱动频率f₂递送至第二驱动电极，以此类推。可以通过向测量单元提供控制值(其可以表示实际驱动频率)并在信号分析中使用这些控制值来简化测量技术并提高它的准确性，从而使测量单元无需分配有价值的计算资源就可以测量或估计实际驱动频率。

测量单元可以包括模拟-数字转换器，它可将第一响应信号从模拟格式转换成数字格式。测量单元还可以通过用数字化的第一响应信号和第一控制值计算第一响应信号(在第一驱动频率处)的分量的振幅来确定第一耦合电容。测量单元同样可以通过用数字化的第一响应信号和第二控制值计算第一响应信号(在第二驱动频率处)的另一个分量的振幅来确定第二耦合电容，第一响应信号在其他驱动频率处的分量以此类推。