[发明专利]不用面板重置的电容性触摸屏的信号获取

说明书

相关申请

本申请是2010年6月21日Souchkov提交的、题为“CapacitiveTouchscreen System with Switchable Charge Acquisition Circuit”的美国专利申请No.12/819,635的部分继续申请，并要求该美国专利申请No.12/819,635的优先权以及其他权益，该美国专利申请的全文通过引用被包含于此。

技术领域

本文描述的发明的各种实施例一般地涉及电容性传感输入设备的领域，并且更具体地涉及用于电容性触摸屏和触摸面板的电荷获取电路。

背景技术

两种主要的电容性传感和测量技术目前被用在大多数触摸面板和触摸屏设备中。第一种这样的技术是自电容(self capacitance)的技术。由SYNAPTICS^TM制造的很多设备使用了自电容测量技术，诸如CYPRESSPSOC^TM之类的集成电路(IC)设备也是如此。自电容涉及利用诸如日期为1996年8月6日、标题为“Touch Pad Driven Handheld ComputingDevice”的、授予Bisset等的美国专利No.5,543,588中所描述的那些技术之类的技术，来测量一系列电极板的自电容。

可通过对处在给定电压的物体上积蓄的电荷量(Q＝CV)的检测，来测量自电容。通常通过将已知电压施加到电极并且然后利用电路来测量多少电荷流向此同一电极，来测量自电容。当使外部物体靠近电极时，额外的电荷被吸引至电极。结果，电极的自电容增加。很多触摸传感器被配置以使得接地物体是手指，手指通过人体而接地，人体对于电场消失的面而言本质上是电容器，并且通常具有大约100pF的电容。

自电容触摸面板中的电极通常被布置成行和列。通过首先扫描行、然后扫描列，可以确定由例如手指的存在引起的各个互电容改变的位置。但是，为了实现触摸面板中精确的多次触摸测量，可以需要同时测量若干的手指触摸。在这样的情况下，用于自电容测量的行列技术可能导致无法有结论的结果。

一种可以减少自电容系统中的电极数量的方法是通过以锯齿图案交错电极。这样的交错创建了更大的区域，手指在该区域被有限数量的相邻电极感测，允许更好的内插，由此允许更少的电极。这样的方案在一维传感器(诸如IPOD点拨轮(click-wheel)中使用的那些)中可能是特别有效的。参见例如日期为2005年4月12日、标题为“Capacitance TouchSlider”的、授予Sinclair等的美国专利No.6,879,930。

触摸面板和触摸屏设备中使用的第二种主要的电容性传感和测量技术是互电容(mutual capacitance)的技术，在该技术中利用电极的交叉格栅(crossed grid)来执行测量。例如，参见日期为1999年1月19日的、标题为“Methods and Apparatus for Data Input”的、授予Gerpheide的美国专利No.5,861,875。互电容技术被用在由CIRQUE^TM制造的触摸面板设备中。在互电容测量中，电容是在两个导体之间测量的，这与自电容测量形成对比，在自电容测量中单个导体的电容被测量，并且自电容测量可能被接近的其他物体所影响。

对触摸屏上所有的驱动电极或线进行同时驱动可以根据同一时间被驱动的驱动电极的数量，来增大在感测电极或线上出现的、并提供给相应的感测电路的动态范围信号。处理提供给感测电路的所得增大的动态范围的电荷信号可以利用具有增大的反馈电容器值的常规电荷积分器读出电路来实现。如上所暗示的，这样的反馈电容器值根据被同时驱动的驱动电极的数量而增大，在大型触摸屏中，可能需要反馈电容增大20或更多倍。如果使用高驱动电压来提高触摸屏中的触摸信号的噪声免疫性，结合在感测电路中的电荷积分器电路中的反馈电容器值通常必须也被提高。但是，当实际在触摸屏系统中实现时，大的反馈电容器值带来一些公知的问题，诸如在集成电路实施方案中需要增大的面积。虽然可以使用在电荷积分器电路之前的有源电流分流电路来减少反馈电容器尺寸，但是这样做需要使用额外的放大器和电阻器，这些与集成的电容器相比是操作性和温度稳定性更低的部件。

所需要的是能够用于触摸屏和触摸面板应用的电容性测量或感测电路或系统，其不需要使用大的反馈电容器或使用有源电流分流电路，并且不需要对于每个电容感测测量的周期进行面板重置。

发明内容