DE102008028225A1

DE102008028225A1 - Mehrfache simultane Frequenzdetektierung

Info

Publication number: DE102008028225A1
Application number: DE102008028225A
Authority: DE
Inventors: Christoph Horst Los Altos Krah; Steve Porter San Jose Hotelling; Sean Erik Palo Alto O'Connor; Wayne Carl San Francisco Westerman
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2008-12-18
Also published as: KR101009792B1; US20160364078A1; US20220083190A1; CN101324822A; NL2003543C2; US9430087B2; US20150301681A1; CN102981674A; CA2633408C; TWM363639U; US11106308B2; GB2450396B; NL2003543A1; GB0808783D0; JP2013178848A; CN102981674B; WO2008157245A2; US8493331B2; GB2450396A; FR2917517A1

Abstract

Offenbart wird die Verwendung einer Mehrzahl von Stimulationsfrequenzen und -phasen zur Generierung eines Berühungsbildes auf einem Berührungssensorfeld. Jeder einer Mehrzahl von Messkanälen kann an eine Spalte in einem Berührungssensorfeld gekoppelt sein und mehrere Mischer aufweisen. Jeder Mischer in dem Messkanal kann eine Schaltung verwenden, die eine Demodulationsfrequenz einer bestimmten Frequenz generieren kann. An jedem von mehreren Schritten können verschiedenen Phasen ausgewählter Frequenzen verwendet werden, um simultan die Zeilen des Berührungssensorfeldes zu stimulieren, und die mehreren Mischer in jedem Messkanal können konfiguriert sein, um das von der mit jedem Messkanal verbundenen Spalte empfangene Signal unter Verwendung der ausgewählten Frequenzen zu demolulieren. Nachdem alle Schritte ausgeführt sind, können die demodulierten Signale der mehreren Mischer in Berechnungen zur Bestimmung eines Berührungsbildes für das Berührungssensorfeld bei jeder Frequenz verwendet werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Berührungssensorfelder, die als Eingabevorrichtungen für Computersysteme genutzt werden und insbesondere die Verwendung von Mehrfachdigitalmischern zur Durchführung einer Spektralanalyse von Rauschen und zur Identifikation von rauscharmen Stimulationsfrequenzen, sowie um die Verwendung einer Mehrzahl von Stimulationsfrequenzen und -phasen zur Detektierung und Lokalisierung von Berührungsereignissen auf einem Berührungssensorfeld.
Hintergrund der Erfindung
Derzeit sind viele Typen von Eingabevorrichtungen zur Durchführung von Operationen in einem Computersystem verfügbar, wie z. B. Knöpfe oder Tasten, Mäuse, Trackbälle, Berührungssensorfelder, Joysticks, berührungsempfindliche Bildschirme und Ähnliches. Insbesondere werden berührungsempfindliche Bildschirme zunehmend populär, wegen der Leichtigkeit und Vielseitigkeit ihres Einsatzes und ihrer Bedienung, sowie ihres fallenden Preises. Berührungsbildschirme können ein Berührungssensorfeld aufweisen, welches ein durchsichtiges Eingabefeld mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche sein kann, und eine Anzeigevorrichtung, die hinter dem Eingabefeld positioniert sein kann, so dass die berührungsempfindliche Oberfläche im Wesentlichen die sichtbare Fläche der Anzeigevorrichtung abdecken kann. Berührungsbildschirme können es einem Benutzer ermöglichen, verschiedene Funktionen durch Berührung des Berührungssensorfelds mit einem Finger, Stift oder anderem Objekt an einer durch eine Benutzerschnittstelle (UI) vorgegebenen Stelle, die auf der Anzeigevorrichtung angezeigt wird, auszuführen. Im Allgemeinen können Berührungsbildschirme ein Berührungsereignis und die Position des Berührungsereignisses auf dem Berührungssensorfeld erkennen, und das Computersystem kann dann das Berührungsereignis entsprechend der zu dieser Zeit erscheinenden Anzeige des Berührungsereignisses interpretieren und kann danach eine oder mehrere auf dem Berührungsereignis beruhende Aktionen durchführen.
Berührungssensorfelder können aus einer Matrix aus Zeilen- und Spaltenleitungen gebildet sein, die an den Stellen an denen sich Zeilen und Spalten überkreuzen, Sensoren oder Pixel aufweisen, wobei sie durch ein dielektrisches Material separiert sind. Jede Zeile kann durch ein Stimulationssignal angetrieben werden und Berührungsorte können identifiziert werden, weil die durch das Stimulationssignal in die Spalten injizierte Ladung proportional zum Umfang der Berührung ist. Allerdings kann die hohe, für das Stimulationssignal erforderliche Spannung dazu führen, dass die Schaltkreise des Sensorfeldes größer ausfallen und in zwei oder mehrere diskrete Chips separiert werden müssen. Zusätzlich können aus kapazitätsbasierten Berührungssensorfeldern und Anzeigevorrichtungen, wie z. B. Flüssigkristallanzeigen (LCDs), bestehende Berührungsbildschirme unter Rauschproblemen leiden, weil die zum Betrieb eines LCDs erforderliche Spannungsumschaltung kapazitiv an die Spalten des Berührungssensorfeldes koppeln und ungenaue Messungen der Berührung bewirken kann. Außerdem können auch Wechselstrom(AC)-adapter zur Stromversorgung oder Ladung des Systems Rauschen auf den Berührungsbildschirm koppeln. Andere Rauschquellen können Schaltnetzteile im System, Hintergrundbeleuchtungsinverter, sowie Pulstreiber für lichtemittierende Dioden (LED) beinhalten. Jede dieser Rauschquellen hat eine einzigartige Interferenzfrequenz und -amplitude, die sich zeitlich ändern kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Benutzung eines Mehrfachdigitalmischers zur Durchführung einer Spektralanalyse von Rauschen und zur Identifikation rauscharmer Stimulationsfrequenzen, sowie zur Verwendung einer Mehrzahl von Stimulationsfrequenzen und -phasen zur Detektierung und Lokalisierung von Berührungsereignissen auf einem Berührungssensorfeld. Jeder einer Mehrzahl von Messkanälen kann an eine Spalte eines Berührungssensorfeldes gekoppelt sein und mehrere Mischer aufweisen. Jeder Mischer in jedem der Messkanäle kann einen Schaltkreis verwenden, der steuerbar ist, um eine Demodulationsfrequenz einer bestimmten Frequenz, Phase und Verzögerung zu generieren.
Während der Durchführung einer Spektralanalysefunktion wird keiner der Reihen des Berührungssensorfeldes ein Stimulationssignal zugeführt. Die Summe der Ausgaben aller Messkanäle, die die gesamte dem Berührungssensorfeld zugefügte Ladung einschließlich allen detektierten Rauschens repräsentiert, kann zu jedem der Mischer in jedem Messkanal zurückgeführt werden. Die Mischer können paarweise zusammengefasst werden und jedes Mischerpaar kann die Summe aller Messkanäle unter Verwendung der In-Phase (I) und Quadratur(Q)-signale einer bestimmten Frequenz demodulieren. Die demodulierten Ausgänge eines jeden Mischerpaars können verwendet werden, um die Stärke des Rauschens zu einer bestimmten Frequenz zu berechnen, wobei das Rauschen zu dieser Frequenz um so niedriger ausfällt, je niedriger die Stärke ist. Verschiedene rauscharme Frequenzen können für die Verwendung in einer nachfolgenden Scannfunktion des Berührungssensorfeldes ausgewählt werden. Zur Ausführung der Scannfunktion des Berührungssensorfeldes können an jedem von mehreren Schritten verschiedene Phasen der ausgewählten, rauscharmen Frequenzen verwendet werden, um simultan die Zeilen des Berührungssensorfeldes zu stimulieren und die mehrfachen Mischer in jedem der Messkanäle können konfiguriert werden, um das von den mit jedem Messkanal verbundenen Spalten erhaltene Signal unter Verwendung der ausgewählten rauscharmen Frequenzen zu demodulieren. Die demodulierten Signale von den mehrfachen Mischern können dann gespeichert werden. Nachdem alle Schritte abgeschlossen sind können die gespeicherten Ergebnisse für Berechnungen zur Bestimmung eines Berührungsbildes für das Berührungssensorfeld zu jeder Frequenz verwendet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 illustriert entsprechend einer Ausführungsform dieser Erfindung ein beispielhaftes Computersystem, das mehrfache digitale Mischer verwenden kann, um eine Rauschspektralanalyse durchzuführen und rauscharme Stimulationsfrequenzen zu identifizieren, und das mehrfache Stimulationsfrequenzen und -phasen verwenden kann, um Berührungsereignisse auf einem Berührungssensorfeld zu detektieren und lokalisieren.
2a illustriert ein beispielhaftes, beidseitiges Kapazitätsberührungssensorfeld gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
2b ist eine Seitenansicht eines beispielhaften Pixels in einem stationären (berührungsfreien) Zustand gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
2c ist eine Seitenansicht eines beispielhaften Pixels in einem dynamischen (berührten) Zustand gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
3a illustriert gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung einen Teil eines beispielhaften Messkanals oder Ereignisdetektier- und Demodulationsschaltkreises.
3b illustriert ein vereinfachtes Blockdiagramm von N beispielhaften Messkanälen oder Ereignisdetektier- und Demodulationsschaltkreisen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3c illustriert ein beispielhaftes Blockdiagramm von 10 Messkanälen, die entweder als Spektralanalysierer oder als Feld-Scann-Logik konfiguriert sein können, gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
4a illustriert ein beispielhaftes Zeitdiagramm, das eine LCD-Phase sowie eine Berührungssensorfeldphase gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
4b illustriert ein beispielhaftes Flussdiagramm, das die LCD-Phase sowie die Berührungssensorfeldphase gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
4c illustriert einen beispielhaften kapazitiven Scannplan gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
4d illustriert beispielhafte Berechnungen für einen bestimmten Kanal M zur Berechnung von Vollbildergebnissen für unterschiedliche, rauscharme Frequenzen, gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
5a illustriert ein beispielhaftes Mobiltelefon, das mehrfache digitale Mischer verwenden kann, um eine Rauschspektralanalyse durchzuführen und rauscharme Stimulationsfrequenzen zu identifizieren, und das mehrfache Stimulationsfrequenzen und -phasen verwenden kann, um Berührungsereignisse auf einem Berührungssensorfeld zu detektieren und lokalisieren.
5b illustriert gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung einen beispielhaften digitalen Audiospieler, der mehrfache digitale Mischer verwenden kann, um eine Rauschspektralanalyse durchzuführen und rauscharme Stimulationsfrequenzen zu identifizieren, und der mehrfache Stimulationsfrequenzen und -phasen verwenden kann, um Berührungsereignisse auf einem Berührungssensorfeld zu detektieren und lokalisieren.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
In der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen wird auf die begleitenden, hierzu gehörenden Zeichnungen verwiesen, in denen auf dem Wege der Illustration spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, gemäß denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle Änderungen gemacht werden können, ohne dabei von dem Umfang der Ausgestaltungen dieser Erfindung abzuweichen.
Hier geht es um die Verwendung von mehrfachen digitalen Mischern zur Durchführung einer Rauschspektralanalyse zur Identifizierung rauscharmer Stimulationsfrequenzen und um die Verwendung von mehrfachen Stimulationsfrequenzen und -phasen zur Detektierung und Lokalisierung von Berührungsereignissen auf einem Berührungssensorfeld. Jeder der Mehrzahl von Messkanälen kann an eine Spalte in einem Berührungssensorfeld gekoppelt sein und mehrere Mischer aufweisen. Jeder Mischer in dem Messkanal kann einen Schaltkreis verwenden, der in der Lage ist, gesteuert zu werden, um eine Demodulationsfrequenz einer bestimmten Frequenzphase und Verzögerung zu generieren.
Wenn eine Spektralanalysefunktion durchgeführt wird, wird keiner der Reihen des Berührungssensorfeldes ein Stimulationssignal zugeführt. Die Summe der Ausgänge aller Messkanäle, die die gesamte dem Berührungssensorfeld zugeführte Ladung einschließlich allen detektierten Rauschens repräsentiert, kann zu jedem der Mischer in jedem Messkanal zurückgeführt werden. Die Mischer können paarweise zusammengefasst werden und jedes Mischerpaar kann unter Verwendung der In-Phase (I) sowie Quadratur(Q)-signale einer bestimmten Frequenz die Summe aller Messkanäle demodulieren. Die demodulierten Ausgänge jedes Mischerpaars können verwendet werden, um die Stärke des Rauschens zu einer bestimmten Frequenz zu berechnen, wobei das Rauschen zu dieser Frequenz um so niedriger ausfällt, je niedriger die Stärke ist. Verschiedene rauscharme Frequenzen können ausgewählt werden, um in einer nachfolgenden Scannfunktion des Berührungssensorfeldes verwendet zu werden.
Wenn die Scannfunktion des Berührungssensorfeldes ausgeführt wird, können an jedem der mehreren Schritte verschiedene Phasen der ausgewählten rauscharmen Frequenzen verwendet werden, um simultan die Zeilen des Berührungssensorfeldes zu stimulieren, und die mehrfachen Mischer in jedem Messkanal können konfiguriert werden, um das von den mit jedem Messkanal verbundenen Spalten empfangene Signal unter Verwendung der ausgewählten rauscharmen Frequenzen zu demodulieren. Die demodulierten Signale von den mehrfachen Mischern können dann gespeichert werden. Nachdem alle Schritte abgeschlossen sind, können die gespeicherten Ergebnisse in Berechnungen zur Bestimmung eines Berührungsbildes für das Berührungssensorfeld zu jeder Frequenz verwendet werden.
Wenngleich einige Ausführungsformen dieser Erfindung hier in Form von beidseitigen Kapazitätsberührungssensoren beschrieben sind, versteht sich, dass die Ausführungsformen dieser Erfindungen nicht derart limitiert sind, sondern allgemein auf andere Typen von Berührungssensoren, wie z. B. Selbstkapazitätsberührungssensoren anwendbar sind. Ferner, obwohl die Berührungssensoren in dem Berührungssensorfeld hier in Form einer orthogonalen Matrix von Berührungssensoren mit Zeilen und Spalten beschrieben sein kann, ist zu verstehen, dass die Ausführungsformen dieser Erfindungen nicht auf orthogonale Matrizen limitiert sind, sondern allgemein anwendbar auf Berührungssensoren sind, die in einer beliebigen Anzahl von Dimensionen und Orientierungen, einschließlich diagonalen, konzentrischer kreis-, und dreidimensionalen sowie beliebigen Orientierungen angeordnet sein können. Zusätzlich können die hier beschriebenen Berührungssensorfelder entweder Einfachberührungs- oder Mehrfachberührungssensorfelder sein, wobei das letztere in der gleichzeitig anhängigen U.S. Patentanmeldung des Anmelders mit der Nr. 10/842,862 mit dem Titel "Multipoint Touchscreen", eingereicht am 6. Mai 2004 und veröffentlicht als veröffentlichte U.S. Patentanmeldung Nr. 2006/0097991 am 11. Mai 2006, beschrieben ist, deren Inhalt hiermit per Verweis eingebunden wird.
1 illustriert gemäß einer Ausgestaltung dieser Erfindung ein beispielhaftes Computersystem 100, das mehrere digitale Mischer verwenden kann, um eine Rauschspektralanalyse durchzuführen und rauscharme Stimulationsfrequenzen zu identifizieren, und dass mehrfache Stimulationsfrequenzen und -phasen verwenden kann, um Berührungsereignisse auf einem Berührungssensorfeld zu detektieren und lokalisieren. Das Computersystem 100 kann einen oder mehrere Feldprozessoren 102 und Peripheriegeräte 104 sowie ein Feldsubsystem 106 aufweisen. Einer oder mehrere Feldprozessoren 102 können z. B. ARM 968 Prozessoren oder andere Prozessoren mit vergleichbarer Funktionalität und Fähigkeiten aufweisen. Allerdings kann in anderen Ausgestaltungen die Feldprozessorfunktionalität stattdessen durch dedizierte Logik, wie z. B. eine State Machine implementiert sein. Die Peripheriegeräte 104 können einen Speicher mit wahlfreiere Zugriff (RAM) oder andere Speichertypen, Überwachungszeitgebern (watchdog timers) und Ähnliches aufweisen, sind aber nicht derart limitiert. Das Feldsubsystem 106 kann einen oder mehrere Messkanäle 108, Kanalscannlogik 110 und Treiberlogik 114 aufweisen, oder derart limitiert zu sein. Die Kanalscannlogik 110 kann auf RAM 112 zugreifen, selbstständig Daten aus den Messkanälen auslesen und eine Steuerung für diese Messkanäle bereitstellen. Zusätzlich kann die Kanalscannlogik 110 die Treiberlogik 114 steuern, um Stimulationssignale 116 mit verschiedenen Frequenzen und -phasen zu generieren, die selektiv den Zeilen des Berührungssensorfeldes 124 zugeführt werden können. In einigen Ausgestaltungen können das Feldsubsystem 106, der Feldprozessor 102 und die Peripheriegeräte 104 in einem einzigen applikationsspezifischen Schaltkreis (ASIC) integriert sein.
Das Berührungssensorfeld 124 kann ein kapazitives Sensormedium mit einer Mehrzahl von Zeilenleitungen oder Treiberleitungen, sowie einer Mehrzahl von Spaltenleitungen oder Messleitungen aufweisen, obwohl auch andere Sensormedien verwendet werden können. Die Zeilen- und Spaltenleitungen können aus einem transparenten leitenden Medium, wie z. B. Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Antimon-Zinn-Oxid (ATO) bestehen, wenngleich andere durchsichtige und nicht-durchsichtige Materialien, wie z. B. Kupfer ebenfalls verwendet werden können. In einigen Ausführungsformen können die Zeilen- und Spaltenleitungen senkrecht zueinander stehen, obwohl in anderen Ausführungsformen andere nicht kartesische Orientierungen möglich sind. Beispielsweise können in einem polaren Koordinatensystem die Messleitungen konzentrische Kreise sein und die Treiberleitungen sich radial erstreckende Leitungen sein (oder umgekehrt). Es versteht sich daher, dass die Begriffe "Zeile" und "Spalte", "erste Dimension" und "zweite Dimension", oder "erste Achse" und "zweite Achse" wie hierin verwendet vorgesehen sind, um nicht nur rechtwinklige Gitter zu umfassen, sondern auch die sich schneidenden Leitungen anderer geometrischer Konfigurationen mit ersten und zweiten Dimensionen (z. B. die konzentrischen und radialen Leitungen in einer Polarkoordinatenanordnung). Die Zeilen und Spalten können durch ein dielektrisches Material separiert auf einer einzigen Seite eines im Wesentlichen transpa renten Substrats, auf einander gegenüberliegenden Seiten des Substrats oder auf zwei getrennten durch ein dielektrisches Material separierten Substraten ausgebildet sein.
An den "Überschneidungen" der Leitungen, wo die Leitungen über- und untereinander kreuzend verlaufen (aber keinen direkten elektrischen Kontakt miteinander haben) können die Leitungen im Wesentlichen zwei Elektroden bilden (obwohl auch mehr als zwei Leitungen sich schneiden könnten). Jede Überschneidung von Zeilen- und Spaltenleitungen kann einen kapazitiven Sensorknoten repräsentieren und kann als Bildelement (Pixel) 126 aufgefasst werden, was besonders nützlich sein kann, wenn das Berührungssensorfeld 124 im Hinblick auf das Erfassen eines "Berührungsbildes" betrachtet wird. (In anderen Worten, nachdem das Feldsubsystem 106 für jeden Berührungssensor des Berührungsfeldes festgestellt hat, ob ein Berührungsereignis detektiert wurde, kann das Muster der Berührungssensoren des Mehrfachberührungsfeldes auf dem ein Berührungsereignis aufgetreten ist, als "Berührungsbild" betrachtet werden (z. B. ein Muster von das Feld berührenden Fingern). Die Kapazität zwischen Zeilen- und Spaltenelektroden tritt als eine Streukapazität auf, wenn die gegebene Zeile auf Gleichspannungsniveau (DC) gehalten wird und als Signalgegenkapazität Csig, wenn die gegebene Zeile mit einem Wechselstrom(AC)-signal stimuliert wird. Die Gegenwart eines Fingers oder anderen Objekts in der Nähe oder auf dem Berührungssensorfeld kann durch Messung von Veränderungen einer Signalladung (Qsig), die eine Funktion von Csig ist, an dem berührten Pixel detektiert werden. Jede Spalte des Berührungssensorfeldes 124 kann den Messkanal 108 (hier auch als Ereignisdetektier- und Demodulationsschaltkreis bezeichnet) in dem Feldsubsystem 106 treiben.
Das Computersystem 100 kann auch einen Hostprozessor 128 für den Empfang von Ausgaben des Feldprozessors 102 und die Durchführung von auf den Ausgaben beruhenden Aktionen aufweisen, die, ohne darauf beschränkt zu sein, die Bewegung eines Objektes, wie beispielsweise eines Cursors oder Zeigers, ein Scrollen oder Schwenken, eine Anpassung der Steuereinstellungen, das Öffnen einer Datei oder eines Dokuments, das Betrachten eines Menüs, das Vornehmen einer Auswahl, die Ausführung von Anweisungen, den Betrieb eines mit der Hostvorrichtung verbundenen Peripheriegeräts, die Beantwortung eines Telefonanrufs, das Absetzen eines Telefonanrufs, die Beendigung eines Telefonanrufs, die Änderung der Lautstärke- oder Audioeinstellungen, das Abspeichern von mit Telefonkommunikation verbundenen Informationen, wie z. B. Adressen, oft gewählten Nummern, empfangenen Anrufen, verpassten Anrufen, dem Einloggen auf einem Computer oder Computernetzwerk, der Zugangsgenehmigung für beschränkte Bereiche auf dem Computer oder Computernetzwerk für autorisierte Personen, dem Laden eines mit der bevorzugten Anordnung auf dem Computerdesktop eines Benutzers assoziierten Benutzerprofil, der Zugangsgenehmigung für Netzinhalte, dem Starten eines bestimmten Programms, dem Verschlüsseln oder Dekodieren einer Nachricht, und/oder Ähnlichem aufweisen kann. Der Hostprozessor 128 kann auch zusätzliche Funktionen ausführen, die nicht mit Feldverarbeitung im Zusammenhang stehen und kann an einen Programmspeicher 132 sowie eine Anzeigevorrichtung 130, wie z. B. ein LCD-Display gekoppelt sein, um einem Benutzer der Vorrichtung eine Benutzerschnittstelle UI zur Verfügung zu stellen.
In einigen Systemen kann das Sensorfeld 124 durch eine Hochspannungstreiberlogik angetrieben sein. Die hohen Spannungen, die für die Hochspannungstreiberlogik erforderlich sein können (z. B. 18 V), können dazu führen, dass die Hochspannungstreiberlogik separat von dem Feldsubsystem 106 ausgeführt werden muss, das mit viel niedrigeren, digitalen logischen Spannungsniveaus (1,7 bis 3,3 V) betrieben werden kann. Allerdings kann in den Ausführungsformen der Erfindung die auf dem Chip implementierte Treiberlogik 114, die außerhalb des Chips implementierte Hochspannungstreiberlogik ersetzen. Obwohl das Feldsubsystem 106 niedrige Versorgungsspannungen auf Digitallogikniveau aufweisen kann, kann die auf dem Chip implementierte Treiberlogik 114 eine Versorgungsspannung generieren, die größer ist als die Versorgungsspannungen auf Digitallogikniveau, indem zwei Transistoren kaskadiert werden, um zusammen eine Ladungspumpe 115 zu bilden. Die Ladungspumpe 115 kann verwendet werden, um Sti mulationssignale 116 (Vstim) zu generieren, die Amplituden von etwa dem Doppelten der Versorgungsspannungen auf Digitallogikniveau (z. B. 3,4 bis 6,6 V) aufweisen. Wenngleich 1 eine von der Treiberlogik 114 separate Ladungspumpe 115 zeigt, kann die Ladungspumpe auch Teil der Treiberlogik sein.
2a illustriert gemäß Ausführungsformen der Erfindung ein Beispiel eines beidseitigen Kapazitätsberührungssensorfeldes 200. 2a zeigt die Anwesenheit einer Streukapazität Cstreu an jedem an der Schnittstelle einer Zeilenleitung 204 und einer Spaltenleitung 206 gelegenen Pixels 202 an (wenngleich zum Zwecke der Vereinfachung der Figur, Cstreu nur für eine Spalte in 2a illustriert ist). In dem Beispiel von 2a, können Wechselstromstimulierungen Vstim 214, Vstim 215 und Vstim 217 mehreren Zeilen zugeführt werden, während andere Zeilen an Gleichspannung angeschlossen sein können. Vstim 214, Vstim 215 und Vstim 217 können verschiedene Frequenzen und Phasen aufweisen, wie später erklärt werden wird. Jedes Stimulationssignal an einer Zeile kann bewirken, dass eine Ladung Qsig = Csig × Vstim in die Spalten durch die an den betreffenden Pixeln vorhandene Gegenkapazität injiziert wird. Wenn ein Finger, eine Handfläche oder ein anderes Objekt an einem oder mehreren der betroffenen Pixel vorhanden ist, kann eine Veränderung der injizierten Ladung (Qsig_sense) detektiert werden. Die Vstim Signale 214, 215 und 217 können ein oder mehrere Sinuswellenimpulse aufweisen. Es ist anzumerken, dass, obwohl 2a die Zeilen 204 und Spalten 206 als im Wesentlichen senkrecht zueinander darstellt, diese wie weiter oben beschrieben nicht auf diese Art und Weise ausgerichtet sein müssen. Wie oben beschrieben kann jede Spalte 206 mit einem Messkanal (siehe Messkanäle 108 in 1) verbunden sein.
2b ist eine Seitenansicht eines exemplarischen Pixels 202 in einem stationären (nicht berührten) Zustand gemäß Ausführungsformen der Erfindung. In 2b ist ein elektrisches Feld mit elektrischen Feldlinien 208 der Gegenkapazität zwischen den durch das Dielektrikum 210 separierten Leitungen oder Elektroden der Spalten 206 und Zeilen 204 gezeigt.
2c ist eine Seitenansicht eines exemplarischen Pixels 202 in einem dynamischen (berührten) Zustand. In 2c wurde der Finger 212 in der Nähe des Pixels 202 platziert. Der Finger 212 ist bei Signalfrequenzen ein Objekt mit niedriger Impedanz und hat eine Wechselspannungskapazität CFinger zwischen der Spaltenleitung 204 und dem Körper. Der Körper hat eine Eigenkapazität zur Erde CKörper von etwa 200 pF, wobei CKörper sehr viel größer ist als CFinger. Wenn der Finger 212 einige elektrische Feldlinien 208 zwischen den Zeilen- und Spaltenelektroden blockiert (diejenigen Randfelder, die das Dielektrikum verlassen und durch die Luft überhalb der Zeilenelektrode reichen), so werden diese elektrischen Feldlinien durch den Kapazitätspfad der inhärent zwischen dem Finger und dem Körper vorhanden ist, zur Erde abgeleitet, und im Ergebnis wird die stationäre Signalkapazität Csig um ΔCsig reduziert. Mit anderen Worten, die kombinierte Kapazität von Körper und Finger bewirkt eine Reduzierung von Csig um den Betrag ΔCsig (welches hierin auch als Csig_sense bezeichnet werden kann), und kann als ein Ableitungs- oder dynamischer Rücklaufpfad zur Erde wirken, wobei einige der elektrischen Felder blockiert werden, was in einer reduzierten Netto-Signalkapazität resultiert. Die Signalkapazität in dem Pixel wird zu Csig – ΔCsig, wobei Csig die statische (nicht berührte) Komponente und ΔCsig die dynamische (berührte) Komponente repräsentiert. Es ist anzumerken, dass Csig – ΔCsig stets ungleich Null sein kann, da der Finger, die Handfläche oder das andere Objekt nicht alle elektrischen Felder zu blockieren vermag, insbesondere nicht diejenigen elektrischen Felder, die vollständig innerhalb des dielektrischen Materials verbleiben. Außerdem versteht sich, dass wenn ein Finger stärker oder vollständiger auf das Mehrfachberührungsfeld gedrückt wird, der Finger dazu tendiert, abzuflachen, und dabei zunehmend die elektrischen Felder blockiert, so dass ΔCsig variabel und repräsentativ dafür sein kann, wie vollständig der Finger auf das Feld, niederdrückt wird (d. h. ein Bereich von „keine Berührung" bis „vollständige Berührung").
3a illustriert gemäß Ausführungsformen der Erfindung einen Teil eines beispielhaften Messkanals oder Ereignisdetektier- und Demodulationsschaltkreises 300. Einer oder mehrere der Messkanäle 300 können in dem Feldsubsystem vorhanden sein. Jede Spalte eines Berührungssensorfelds kann mit dem Messkanal 300 verbunden sein. Jeder Messkanal 300 kann einen Verstärker 302 für eine virtuelle Masse, eine Ausgangsverstärkerschaltung 309 (die im Folgenden detaillierter erklärt wird), einen Signalmischer 304 und einen Akkumulator 308 aufweisen. Es ist anzumerken, dass die Ausgangsverstärkerschaltung 309 auch mit anderen Signalmischern und assoziierten Schaltungen verbunden sein kann, die nicht in 3a gezeigt sind, um die Zeichnung zu vereinfachen.
Der Verstärker 302 für eine virtuelle Masse, der auch als Gleichspannungsverstärker oder Ladungsverstärker bezeichnet werden kann, kann einen Rückkoppelkondensator Cfb und einen Rückkoppelwiderstand Rfb aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann Cfb wegen des kleineren Ladungsbetrags der durch die niedrigeren Amplituden von Vstim in die Zeilen injiziert werden kann, viel kleiner ausgeführt werden als in früheren Bauarten. Allerdings ist Cfb in anderen Ausführungsformen nicht in der Größe reduziert, da so gut wie alle Zeilen simultan zur gleichen Zeit stimuliert werden können, was tendenziell Ladung hinzuaddiert.
3a zeigt in gestrichelten Linien die gesamte stationäre Signalkapazität Csig_tot, die durch eine mit dem Messkanal 300 verbundene Spalte des Berührungssensorfeldes beigesteuert werden kann, wenn eine oder mehrere Eingabestimuli Vstim einer oder mehreren Zeilen des Berührungssensorfeldes zugeführt werden, und kein Finger, keine Handfläche und kein anderes Objekt vorhanden sind. In einem stationären Zustand ohne Berührung ist die gesamte in die Spalte injizierte Signalladung Csig_tot gleich der Summe aller in die Spalte durch jede stimulierte Zeile injizierter Ladungen. Mit anderen Worten, Csig_tot = Σ(Csig·Vstim für alle stimulierten Zeilen). Jeder an eine Zeile gekoppelte Messkanal kann jede durch die Gegenwart eines Fingers, einer Handfläche oder eines anderen Körperteils oder Objekts an einem oder mehreren Pixel dieser Spalte hervorgerufene Änderung der gesamten Signalladung detektieren. Mit anderen Worten, Csig_tot sense = Σ((Csig – Csig_sense)·Vstim für alle stimulierten Zeilen).
Wie oben bemerkt, kann an jedem Pixel auf dem Berührungssensorfeld eine inhärente Streukapazität Cstreu auftreten. In dem Ladungsverstärker 302 für eine virtuelle Masse bei dem der + (nicht-invertierende) Eingang an die Referenzspannung Vref angelegt ist, kann der – (invertierende) Eingang auch nach V_ref getrieben werden und ein Gleichspannungsarbeitspunkt etabliert werden. Daher kann der – Eingang unabhängig davon, wie viel Csig an dem Eingang zu dem Ladungsverstärker 302 für eine virtuelle Masse vorhanden ist, gegen V_ref getrieben werden. Wegen der Charakteristiken des Ladungsverstärkers 302 für eine virtuelle Masse ist jede in Cstreu gespeicherte Ladung Qstreu konstant, da die Spannung über Cstreu durch den Ladungsverstärker konstant gehalten wird. Daher ist die Nettoaufladung von Cstreu immer gleich Null, unabhängig davon, in welcher Höhe Streukapazität Cstreu zu dem – Eingang addiert wird. Die Eingangsladung ist entsprechend gleich Null, wenn die korrespondierende Zeile auf Gleichspannung gehalten wird, und ist eine reine Funktion von Csig und Vstim, wenn die korrespondierende Zeile stimuliert wird. In jedem Fall scheidet die Streukapazität aus und fällt tatsächlich aus jeder Gleichung heraus, da es keine Ladung über Csig gibt. Folglich wird der Ausgang, selbst mit einer Hand über dem Berührungssensorfeld, obwohl Cstreu wachsen kann durch die Änderung in Cstreu nicht berührt werden.
Die Verstärkung des Verstärkers 302 für eine virtuelle Masse kann gering sein (z. B. 0,1) und kann als das Verhältnis von Csig_tot und dem Rückkoppelkondensator Cfb berechnet werden. Der regelbare Rückkoppelkondensator Cfb kann die Ladung Qsig in die Spannung Vout umwandeln. Der Ausgang Vout des Verstärkers 302 für eine virtuelle Masse ist eine Spannung, die als das Verhältnis von – Csig/Cfb multipliziert mit dem auf Vref bezogenen Vstim berechnet werden kann. Die Signalisierung Vstim kann daher an dem Ausgang des Verstärkers 302 für eine virtuelle Masse in Form von Signalen mit viel geringerer Amplitude auftreten. Allerdings, wenn ein Finger vorhanden ist, kann die Amplitude des Ausgangs sogar noch weiter verringert werden, da die Signalkapazität um ΔCsig verringert wird. Der Ausgang des Ladungsverstärkers 302 ist die Superposition aller Zeilenstimulussignale multipliziert mit jedem der Csig-Werte der mit diesem Ladungsverstärker assoziierten Spalte. Eine Spalte kann einige Pixel aufweisen, die mit einer Frequenz bei einer positiven Phase getrieben werden, und kann gleichzeitig andere Pixel aufweisen, die bei derselben Frequenz mit einer negativen Phase (oder 180 Grad Phasenverschiebung) getrieben werden. In diesem Fall kann die Gesamtkomponente des Ausgangssignals des Ladungsverstärkers bei dieser Frequenz gleich der Amplitude und Phase sein, die mit der Summe des Produkts von jedem der Csig-Werte multipliziert mit jedem der Stimuluswellenformen assoziiert ist. Beispielsweise, wenn zwei Zeilen mit einer positiven Phase getrieben werden und zwei Zeilen mit einer negativen Phase und die Csig-Werte alle gleich sind, dann wird das Gesamtausgangssignal gleich Null sein. Wenn der Finger in die Nähe eines der Pixel gelangt, die mit einer positiven Phase getrieben sind, und sich der zugehörige Csig verringert, dann wird der Gesamtausgang bei dieser Frequenz eine negative Phase aufweisen.
Vstim, wie den Zeilen des Berührungssensorfelds zugeführt, kann als eine Signalfolge von Sinuswellen (z. B. Sinuswellen mit sich sanft ändernden Amplituden zum Zwecke eines engen Spektrums) oder anderen Nicht-Gleichstrom-Signalen innerhalb eines ansonsten gleichspannungsförmigen Signals generiert werden, wenngleich in einigen Ausgestaltungen andere Nicht-Gleichspannungs-Signale den Vstim repräsentierenden Sinuswellen vorausgehen oder folgen können. Falls Vstim einer Zeile zugeführt wird und eine Signalkapazität an einer mit dem Messkanal 300 verbundenen Spalte vorhanden ist, so kann der Ausgang des mit diesem bestimmten Stimulus assoziierten Ladungsverstärkers 302 ein Sinuswellenzug 310 sein, der um V_ref zentriert ist mit einer Spitze-zu-Spitze (p-p-Amplitude) im stationären Zustand, die ein Bruchteil der p-p-Amplitude von Vstim ist, wobei der Bruchteil zu der Verstärkung des Ladungsverstärkers 302 korrespondiert. Beispielsweise, wenn Vstim 6,6 V p-p-Sinuswellen aufweist und die Verstärkung des Ladungsverstärkers gleich 0,1 ist, dann kann der mit dieser Zeile assoziierte Ausgang des Ladungsverstärkers eine Sinuswelle mit ungefähr 0,67 V p-p sein. Es ist anzumerken, dass die Signale aller Zeilen an dem Ausgang des Vorverstärkers addiert werden. Der analoge Ausgang des Vorverstärkers wird in dem Block 109 digitalisiert. Der Ausgang von 309 kann im digitalen Signalmischer 304 (der ein digitaler Multiplikator ist) mit der Demodulationswellenform Fstim 316 gemischt werden.
Da Vstim ungewünschte Harmonische erzeugen kann, insbesondere wenn aus Rechtweckwellen gebildet, kann die Demodulationswellenform Fstim 316 eine Gausische Sinuswelle sein, die digital von dem numerisch gesteuerten Oszillator (NCO) 315 generiert und mit Vstim synchronisiert wird. Es ist zu verstehen, dass zusätzlich zu den NCOs 315, die für Digitaldemodulation verwendet werden, unabhängige NCOs mit den Digital-zu-Analog-Wandlern (DACs) verbunden werden können, deren Ausgänge wahlweise invertiert, und als Zeilenstimulus verwendet werden können. NCO 315 kann einen numerischen Steuereingang zum Setzen der Ausgangsfrequenz, einen Steuereingang zum Setzen der Zeitverschiebung, und einen Kontrolleingang zum Aktivieren des NCO für die Generierung eines In-Phase (I) oder Quadratur(Q)-signals aufweisen. Der Signalmischer 304 kann den Ausgang des Ladungsverstärkers 310 demodulieren, durch Subtraktion von Fstim 316 von dem Ausgang um bessere Rauschunterdrückung zu erreichen. Der Signalmischer 304 kann alle Frequenzen außerhalb des Passbands unterdrücken, in einem Beispiel etwa um +/– 30 kHz um Fstim sein können. Diese Rauschunterdrückung kann in einer verrauschten Umgebung mit vielen Rauschquellen, wie z. B. 802.11, Bluetooth und Ähnliches, die alle einige charakteristische Frequenzen die mit dem empfindlichen Messkanal 300 (Femtofarad Niveau) differieren können, nützlich sein. Für jede interessante demodulierte Frequenz ist der Signalmischer 304 im Wesentlichen ein synchroner Gleichrichter, da die Frequenz des Signals an seinen Eingängen die gleiche ist, und im Ergebnis ist der Ausgang 314 des Signalmischers im Wesentlichen eine gleichgerichtete gaußsche Sinuswelle.
3b illustriert gemäß Ausgestaltungen der Erfindung ein vereinfachtes Blockdiagramm von N beispielhaften Messkanälen oder Ereignisdetektier- und Demodulationsschaltkreisen 300. Wie oben bemerkt, kann jeder Ladungsverstärker oder programmierbare Leistungsverstärker (PGA) 302 im Messkanal 300 mit einer Verstärkerausgangsschaltung 309 verbunden werden, die wiederum mit R Signalmischern 304 über einen Multiplexer 303 verbunden werden kann. Die Verstärkerausgangschaltung 309 kann Ante-Aliasing-Filter 301, einen ADC 303, und ein Ergebnisregister 305 aufweisen. Jeder Signalmischer 304 kann mit einem Signal eines separaten NCO 315 demoduliert werden. Der demodulierte Ausgang eines jeden Signalmischers 304 kann mit einem separaten Akkumulator 308 und einem Ergebnisregister 307 verbunden sein.
Es versteht sich, dass PGA 302, der in früheren Bauformen einen höheren durch ein Hochspannungssignal Vstim (z. B. 18 V) erzeugten Ladungsbetrag detektiert hätte, nun einen geringeren, von einem niedrigeren Spannungssignal Vstim (z. B. 6,6 V) erzeugten Ladungsbetrag detektieren kann. Des Weiteren können die NCOs 315 bewirken, dass der Ausgang des Ladungsverstärkers 302 gleichzeitig, jedoch unterschiedlich demoduliert wird, da jeder NCO 315 Signale mit verschiedenen Frequenzen, Verzögerungen und Phasen erzeugen kann. Jeder Signalmischer 304 in einem bestimmten Messkanal 300 kann daher einen Ausgang generieren, der repräsentativ für grob ein R-tel der Ladung früherer Bauformen ist, da es jedoch R-Mischer gibt, von denen bei einer anderen Frequenz demoduliert wird, kann jeder Messkanal weiterhin etwa die gleiche Gesamtladungsmenge verglichen in früheren Bauformen detektieren.
In 3b können Signalmischer 304 und Akkumulatoren 308 in digitaler anstatt in analoger Schaltungstechnik innerhalb eines ASIC implementiert sein. Eine di gitale Implementierung der Mischer und Akkumulatoren statt einer analogen Schaltung innerhalb des ASIC kann etwa 15% Chipfläche einsparen.
3c illustriert gemäß Ausführungsformen der Erfindung ein beispielhaftes Blockdiagramm von 10 Messkanälen 300, die entweder als Spektralanalysator oder als Feld-Scann-Logik ausgeführt sein können. In dem Beispiel von 3c kann jeder der 10 Messkanäle 300 mit einer separaten Spalte in einem Berührungssensorfeld verbunden sein. Es ist zu anzumerken, dass jeder Messkanal 300 Multiplexer oder einen Schalter 303, wie im Folgenden detaillierter erklärt, aufweisen kann. Die in 3c mit durchgezogener Linie dargestellten Verbindungen können den als Feld-Scann-Logik konfigurierten Messkanal repräsentieren, und die in gestrichelten Linien dargestellten Verbindungen können die als Spektralanalysator konfigurierten Messkanäle repräsentieren. 3c wird im Folgenden detaillierter diskutiert.
4a illustriert gemäß Ausgestaltungen der Erfindung ein beispielhaftes Zeitdiagramm 400, das die LCD-Phase 402 und die vertikale Austastungs- oder Berührungssensorfeldphase 404 zeigt. Während der LCD-Phase 402 kann das LCD aktiv schalten und kann zur Bildgenerierung benötigte Spannungen generieren. Währenddessen wird kein Scannen des Felds durchgeführt. Während der Berührungssensorfeldphase 404 können die Messkanäle als ein Spektralanalysator konfiguriert sein, um rauscharme Frequenzen zu identifizieren, und sie können als Feld-Scann-Logik konfiguriert sein, um ein Berührungsbild zu detektieren und zu lokalisieren.
4b illustriert gemäß Ausgestaltungen der Erfindung ein beispielhaftes Flussdiagramm 406, das die LCD-Phase 402 und die Berührungssensorfeldphase 404 beschreibt, die dem Beispiel der 3c (dem gegenwärtigen Beispiel) entspricht. Im Schritt 0 kann das LCD wie oben beschrieben aktualisiert werden.
Die Schritte 1 bis 3 können eine Phase 406 zur Identifizierung rauscharmer Frequenzen repräsentieren. In Schritt 1 können die Messkanäle als Spektralanalysator konfiguriert sein. Der Zweck des Spektralanalysators ist die Identifizierung mehrerer rauscharmer Frequenzen für die nachfolgende Verwendung in einem Feld-Scann. Während keine Stimulationsfrequenzen an irgendeine der Zeilen des oder Berührungssensorfelds angelegt sind, kann die Summe der Ausgänge aller Messkanäle, die die gesamte dem Berührungssensorfeld zugeführte Ladung einschließlich des gesamten detektierten Rauschens repräsentiert, an jeden der Mischer in jedem Messkanal rückgekoppelt werden. Die Mischer können paarweise zusammengefasst werden, und jedes Mischerpaar kann unter Verwendung der In-Phase (I) und Quadratur(Q)-Signale die Summe aller Messkanäle bei einer bestimmten Frequenz demodulieren. Die demodulierten Ausgänge eines jeden Mischerpaars können verwendet werden, um die Stärke des Rauschens bei dieser bestimmten Frequenz zu berechnen, wobei das Rauschen bei dieser Frequenz umso niedriger ist, je niedriger die Stärke ausfällt.
In Schritt 2 kann der Prozess aus Schritt 1 für einen unterschiedlichen Frequenzsatz wiederholt werden.
In Schritt 3 können mehrere rauscharme Frequenzen für die Verwendung in einem nachfolgenden Scannen des Berührungssensorfelds ausgewählt werden, indem diejenigen Frequenzen, die den niedrigsten berechneten Betrag aufweisen, identifiziert werden.
Die Schritte 4 bis 19 können eine Feld-Scann-Phase 408 darstellen. In den Schritten 4 bis 19 können die Messkanäle als Feld-Scan-Logik konfiguriert sein. Bei jedem der Schritte 4 bis 19 können verschiedene Phasen der ausgewählten rauscharmen Frequenzen verwendet werden, um simultan die Zeilen des Berührungssensorfelds zu stimulieren, und die mehrfachen Mischer in jedem Messkanal können konfiguriert sein, um die Signale zu demodulieren, die von der Spalte empfangen werden, die mit jedem die ausgewählten rauscharmen Frequenzen verwendenden Messkanal verbundenen ist. Die demodulierten Signale der mehrfachen Mischer können dann gespeichert werden.
In Schritt 20, wenn alle Schritte ausgeführt sind, können die gespeicherten Ergebnisse in Berechnungen zur Bestimmung eines Berührungsbilds für das Berührungssensorfeld bei jeder der ausgewählten rauscharmen Frequenzen verwendet werden.
Es wird wieder auf das vorliegende, in 3c gezeigte Beispiel verwiesen, wobei keiner der Zeilen in dem Berührungssensorfeld ein Stimulationssignal zugeführt wird, während die Messkanäle 300 als ein Spektralanalysator konfiguriert sind. Im vorliegenden Beispiel liegen 10 Zeilen und daher 10 Messkanäle 300 vor, sowie drei Mischer 304 für jeden Messkanal 300, in Summe 30 Mischer. Die Ausgänge aller Ausgangsverstärkerschaltungen 309 in jedem Messkanal 300 können unter Verwendung der Summierschaltung 304 aufsummiert werden und durch einen Multiplexer oder Schalter 303 in alle Mischer 304 eingespeist werden, die konfiguriert sein können, den Ausgang der Summierschaltung 304 statt des Ladungsverstärkers 302 auszuwählen.
Während die Messkanäle als Spektralanalysator konfiguriert sind, kann die Hintergrundkopplung auf die Spalten gemessen werden. Da an keine der Zeilen Vstim angelegt ist, liegt an keinem der Pixel Tsig vor und jegliche Berührungen auf dem Feld sollten das Rauschergebnis nicht beeinflussen (außer wenn der berührende Finger oder das berührende Objekt Rauschen auf die Masse koppelt). Durch das Aufaddieren aller Ausgänge aller Ausgangsverstärkerschaltungen 309 im Addierer 340 kann ein digitaler Bitstrom, der das gesamte im Berührungssensorfeld empfangene Rauschen repräsentiert, erhalten werden. Die Rauschfrequenzen und die Pixel, an denen das Rauschen generiert wird, sind vor der Spektralanalyse nicht bekannt, werden jedoch bekannt, nachdem die Spektralanalyse abgeschlossen ist. Das Pixel, an dem das Rauschen generiert wird, ist nicht bekannt, und wird nach der Spektralanalyse nicht entdeckt, aber da der Bitstrom als ein allgemeiner Rauschkollektor verwendet wird, muss es nicht bekannt sein.
Während die 30 Mischer im Beispiel von 3c als Spektralanalysator konfiguriert sind, können sie in 15 Paaren verwendet werden, wobei jedes Paar die I- und Q-Signale für 15 verschiedene der von den NCOs 315 generierten Frequenzen demoduliert. Diese Frequenzen können beispielsweise zwischen 200 kHz und 300 kHz liegen. NCOs 315 können eine digitale Rampensinuswelle erzeugen, die von den digitalen Mischern 304 verwendet werden kann, um den Rauschausgang der Additionsschaltung 340 zu demodulieren. Beispielsweise kann NCO 315_0_A die I-Komponente der Frequenz F0 generieren, während NCO 315_0_B die Q-Komponente von F0 generieren kann. Auf gleiche Weise kann NCO 315_0_C die I-Komponente der Frequenz F1 generieren, NCO 315_1_A kann die Q-Komponente von F1 generieren, NCO 315_1_B kann die I-Komponente der Frequenz F2 generieren, NCO 315_1_C kann die Q-Komponente von F2 generieren, usw..
Der Ausgang der Additionsschaltung 340 (das Rauschsignal) kann dann unter Verwendung der 15 Mischerpaare durch die I- und Q-Komponenten von F0 bis F14 demoduliert werden. Das Ergebnis eines jeden Mischers 304 kann in den Akkumulatoren 308 akkumuliert werden. Jeder Akkumulator 308 kann ein digitales Register sein, das über eine Abtastzeitspanne die Momentanwerte des Mischers 304 akkumulieren (aufaddieren) kann. Am Ende der Abtastzeitspanne repräsentiert der akkumulierte Wert die Stärke des Rauschsignals zu dieser Frequenz und Phase.
Die akkumulierten Ergebnisse einer I- und Q-Demodulation bei einer bestimmten Frequenz können den Umfang des Inhalts repräsentieren, der entweder In-Phase oder In-Quadratur bei dieser Frequenz vorliegt. Diese zwei Werte können anschließend in dem Betrag- und Phasenberechnungsschaltkreis 342 verwendet werden, um den Absolutwert der Gesamtbetrag (Amplitude) bei dieser Frequenz zu finden. Ein höherer Betrag kann ein höheres Hintergrundrauschniveau bei dieser Frequenz bedeuten. Der durch jeden Betrag- und Phasenberechnungsschaltkreis 342 berechnete Betragwert kann gespeichert werden. Es ist dabei anzumerken, dass ohne die Q-Komponente ein Rauschen außerhalb der Phase der Demodulationsfrequenz unentdeckt bleiben kann.
Dieser gesamte Prozess kann für 15 verschiedene Frequenzen F15 bis F29 wiederholt werden. Die abgespeicherten Betragswerte für jede der 30 Frequenzen können dann verglichen werden, und die 3 Frequenzen mit den niedrigsten Betragswerten (und daher dem niedrigsten Rauschniveau), hier als Frequenzen A, B, und C bezeichnet, können ausgewählt werden. Im Allgemeinen kann die Anzahl der ausgewählten rauscharmen Frequenzen zu der Anzahl von Mischern in jedem Messkanal korrespondieren.
Es wird weiterhin auf 3c Bezug genommen, wobei für den Fall, dass die Messkanäle 300 als Feld-Scann-Logik konfiguriert sind, die gestrichelten Linien in 3c ignoriert werden können. An jedem der Schritte 4 bis 19 können verschiedene Phasen der ausgewählten rauscharmen Frequenzen verwendet werden, um simultan die Zeilen des Berührungssensorfelds zu stimulieren, und die mehrfachen Mischer in jedem Messkanal können konfiguriert sein, um das von den mit jedem Messkanal verbundenen Zeilen empfangene Signal unter Verwendung der ausgewählten rauscharmen Frequenzen A, B und C zu demodulieren. In dem Beispiel von 3c kann NCO_0_A die Frequenz A, NCO_0_B die Frequenz B, NCO_0_C die Frequenz C, NCO_1_A die Frequenz A, NCO_1_B die Frequenz B, NCO_1_C die Frequenz C generieren, usw. Die demodulierten Signale von jedem Mischer 304 in jedem Messkanal können dann in Akkumulatoren 308 akkumuliert und gespeichert werden.
Im Allgemeinen können die R durch R rauscharme Frequenzen F₀, F₁... F_–1 demodulierten Mischerausgänge für jeden Messkanal M (wobei M = 0 bis M – 1) durch die Notation x > F₀ > S[chM], x > F₁ > S[chM]... x > F_R-1S[chM] dargestellt werden, wobei x > F₀ den Ausgang eines mit der Frequenz F₀ demodulierten Mischers darstellt, x > F₁ den Ausgang eines mit der Frequenz F₁ demodulierten Mischers darstellt, x > F_M-1 den Ausgang eines mit der Frequenz F_M-1 demodulierten Mischers darstellt und S die Folgenummer in der Feld-Scan-Phase darstellt.
Daher können in Schritt 4 (der die Folgenummer 1 in der Feld-Scan-Phase repräsentiert) unter Verwendung der rauscharmen Frequenzen A, B und C als die Demodulationsfrequenzen, die zu speichernden Ausgänge bezeichnet werden als Xa1[ch0], xb1[ch0], xc1[ch0], xa1[ch1], xb1[ch1], xc1[ch1], ... xa1[ch9], xb1[ch9], xc1[ch9]. Im vorliegenden Beispiel werden also im Schritt 4 30 Ergebnisse abgespeichert. In Schritt 5 (der die Folgenummer 2 in der Feld-Scan-Phase repräsentiert) können die 30 zu speichernden Ergebnisse bezeichnet werden als xa2[ch0], xb2[ch0], xc2[ch0], xa2[ch1], xb2[ch1], xc2[ch1], ... xa2[ch9], xb2[ch9], xc2[ch9]. Die 30 in jedem der Schritte 6 bis 19 zu speichernden Ausgänge können ähnlich benannt werden.
Es versteht sich, dass die zusätzliche Logik außerhalb der Messkanäle in 3c in der Kanal-Scan-Logik 110 von 1 implementiert sein können, wenngleich sie auch an anderer Stelle lokalisiert sein können.
4c illustriert gemäß Ausführungsformen der Erfindung einen beispielhaften Scanplan 410, der zu dem vorliegenden Beispiel korrespondiert. 4c beschreibt die Schritte 0 bis 19 wie in 4b für ein beispielhaftes Sensorfeld mit 15 Zeilen R0–R14 gezeigt.
Schritt 0 kann die LCD-Phase repräsentieren, bei der das LCD aktualisiert werden kann. Die LCD-Phase kann etwa 12 ms andauern, wobei während dieser Zeit keine Zeile stimuliert werden kann.
Schritte 1 bis 19 können das vertikale Abtastintervall für das LCD repräsentieren, wobei sich während dieser Zeitspanne die Spannungen des LCD nicht verändern.
Die Schritte 1 bis 3 können die Phase zur Identifikation der rauscharmen Frequenzen repräsentieren, die etwa 0,6 ms dauern kann, wobei während dieser Zeit wiederum keine Zeile stimuliert werden kann. In Schritt 1 können die I und Q Komponenten verschiedener Frequenzen im Bereich von 200 kHz bis 300 kHz (um mindestens 10 kHz separiert) simultan den Mischerpaaren in den als Spektralanalysator konfigurierten Messkanälen zugeführt werden, und der Betrag des Rauschens bei diesen Frequenzen kann abgespeichert werden. Im Schritt 2 können die I und Q-Komponenten verschiedener Frequenzen aus dem Bereich 300 kHz bis 400 kHz simultan den Mischerpaaren in den als Spektralanalysator konfigurierten Messkanälen zugeführt werden, und die Stärke des Rauschens bei diesen Frequenzen kann abgespeichert werden. In Schritt 3 können die rauschärmsten Frequenzen A, B und C durch Lokalisierung der Frequenzen, die die niedrigsten abgespeicherten Beträge erzeugten, identifiziert werden. Die Identifikation der rauschärmsten Frequenzen kann allein auf Basis der in den Schritten 1 und 2 gemessenen Spektren erfolgen, oder es können historische Messungen aus den Schritten 1 und 2 früherer Abtastungen berücksichtigt werden.
Die Schritte 4 bis 19 können die Feld-Scan-Phase repräsentieren, die etwa 3,4 ms dauern kann.
In Schritt 4, der etwa 0,2 ms dauern kann, können einigen Zeilen positive und negative Phasen von A, B und C zugeführt werden, während andere Zeilen unstimuliert bleiben. Es versteht sich, dass +A eine Scanfrequenz A mit einer positiven Phase repräsentieren kann, –A eine Scanfrequenz mit einer negativen Phase repräsentieren kann, +B eine Scanfrequenz B mit einer positiven Phase repräsentieren kann, –B eine Scanfrequenz mit einer negativen Phase repräsentieren kann, +C eine Scanfrequenz C mit einer positiven Phase repräsentieren kann, und –C eine Scanfrequenz C mit einer negativen Phase repräsentieren kann. Die Ladungsverstärker in den an die Spalten des Sensorfeldes gekoppelten Messkanälen können die gesamte, an die Spalte gekoppelte Ladung über die stimulierten Zeilen detek tieren. Der Ausgang eines jeden Ladungsverstärkers kann durch die drei Mischer in dem Messkanal demoduliert werden, wobei jeder Mischer eine der Demodulationsfrequenzen A, B oder C empfängt. Die Ergebnisse oder Werte xa1, xb1 und xc1 können erhalten und gespeichert werden, wobei xa1, xb1 und xc1 Vektoren sind. Beispielsweise kann xa1 ein Vektor mit 10 Werten xa1[ch0], xa1[ch1], xa1[ch2]... xa1[ch9] sein, xb1 kann ein Vektor mit 10 Werten xb1[ch0], xb1[ch1], xb1[ch2]... xb1[ch9] sein, und xc1 kann ein Vektor mit 10 Werten xc1[ch0], xc1[ch1], xc1[ch2]... xc1[ch9] sein.
Insbesondere wird in Schritt 4 + A den Zeilen 0, 4, 8 und 12 zugeführt, +B, –B, +B und –B den Zeilen 1, 5, 9 und 13 zugeführt, entsprechend wird +C, –C, +C und –C den Zeilen 2, 6, 10 und 14 zugeführt, und entsprechend wird den Zeilen 3, 7, 11 und 15 keine Stimulation zugeführt. Der mit der Spalte 0 verbundene Messkanal erfasst die von allen stimulierten Zeilen in Spalte 0 injizierte Ladung bei den erwähnten Frequenzen und Phasen. Die drei Mischer in dem Messkanal können nun eingestellt werden, um A, B und C zu demodulieren und drei verschiedene Vektorergebnisse xa1, xb1 und xc1 können für den Messkanal erhalten werden. Vektor xa1, beispielsweise, kann die Summe der in die Spalten 0 bis 9 bei den vier durch +A stimulierten Zeilen (z. B. 0, 4, 8 und 12) injizierten Ladung repräsentieren. Allerdings liefert der Vektor xa1 nicht die komplette Information, da die spezielle Zeile, an der die Berührung auftrat, weiterhin unbekannt ist. Parallel dazu können im gleichen Schritt 4 die Zeilen 1 und 5 mit +B stimuliert werden, die Zeilen 9 und 13 mit –B stimuliert werden und Vektor xb1 kann die Summe der an den durch +B und –B stimulierten Zeilen (Zeilen 1, 5, 9 und 13) in die Spalten 0 bis 9 injizierten Ladung repräsentieren. Parallel dazu können im selben Schritt 4 die Zeilen 2 und 14 mit +C stimuliert werden, und die Zeilen 6 und 10 mit –C stimuliert werden und Vektor xc1 kann die Summe der an den mit +C und –C stimulierten Zeilen (z. B. 2, 6, 10 und 14) in die Spalten 0 bis 9 injizierten Ladung repräsentieren. Also werden beim Abschluss von Schritt 4 drei Vektoren, die jeweils 10 Ergebnisse und damit insgesamt 30 Ergebnisse beinhalten, erhalten und gespeichert.
Die Schritte 5 bis 19 sind ähnlich zu Schritt 4, außer dass verschiedene Phasen von A, B und C den verschiedenen Zeilen zugeführt werden können, und verschiedene Vektorergebnisse bei jedem Schritt erhalten werden. Nach Abschluss von Schritt 19 werden in dem Beispiel von 4c insgesamt 480 Ergebnisse erhalten worden sein. Mit dem Erhalten der 480 Ergebnisse bei jedem der Schritte 4 bis 19 wird ein kombinatorischer, faktorierter Ansatz verwendet, wobei für jeden Pixel inkrementell Information über das Berührungsbild für jede der drei Frequenzen A, B und C erhalten wird.
Es ist anzumerken, dass die Schritte 4 bis 19 eine Kombination von zwei Merkmalen, Multiphasenscannen und Multifrequenzscannen illustrieren. Jedes Merkmal kann seine eigenen Vorteile aufweisen. Multifrequenzscannen kann eine Zeitersparung von einem Faktor drei liefern, während Multiphasenscannen ein um etwa einen Faktor zwei besseres Signalrauschverhältnis (SNR) liefern kann.
Multiphasenscannen kann durch simultanes Stimulieren der meisten oder aller Zeilen unter Verwendung verschiedener Phasen mehrerer Frequenzen eingesetzt werden. Multiphasenscannen ist in der ebenfalls anhängigen U.S. Anmeldung Nr. 11/619,433 des Anmelders mit dem Titel "Simultaneous Sensing Arrangement", eingereicht am 3. Januar 2007 beschrieben, deren Inhalt hiermit durch Verweis aufgenommen wird. Ein Vorteil des Multiphasenscannens ist es, dass mehr Information aus einem einzigen Feldscan erhalten werden kann. Multiphasenscannen kann ein genaueres Ergebnis erreichen, da es die Möglichkeit von Ungenauigkeiten minimiert, die durch bestimmte Anpassungen der Phasen der Stimulationsfrequenzen und durch Rauschen produziert werden können.
Außerdem kann Multifrequenzscannen durch simultanes Stimulieren der meisten oder aller Zeilen unter Verwendung mehrfacher Frequenzen eingesetzt werden. Wie oben bemerkt, spart Multifrequenzscannen Zeit ein. Beispielsweise können in einigen früheren Verfahren 15 Reihen in 15 Schritten bei einer Frequenz A ges cannt werden, danach können die 15 Reihen bei einer Frequenz B gescannt werden, dann können die 15 Reihen bei einer Frequenz C gescannt werden, was zusammen 45 Schritte ergibt. Dagegen können bei Verwendung von Multifrequenzscannen, wie in dem Beispiel von 4c gezeigt, nur insgesamt 16 Schritte (Schritt 4 bis Schritt 19) erforderlich sein. Multifrequenzscannen in seiner einfachsten Ausführungsform kann ein simultanes Scannen R0 bei der Frequenz A, R1 bei der Frequenz B und R2 bei der Frequenz C in einem ersten Schritt, gefolgt von einem simultanen Scannen R1 bei der Frequenz A, R2 bei der Frequenz B und R3 bei der Frequenz C in Schritt 2 usw. für insgesamt 15 Schritte aufweisen.
Nach Ausführung der Schritte 4 bis 19, wenn die 480 oben beschriebenen Ergebnisse erhalten und gespeichert worden sind, können zusätzlich diese 480 Ergebnisse verwendende Berechnungen durchgeführt werden.
4d illustriert gemäß Ausführungsformen der Erfindung beispielhafte Berechnungen für einen bestimmten Kanal M zur Berechnung von Vollbildergebnissen bei unterschiedlichen rauscharmen, zu dem vorliegenden Beispiel korrespondierenden Frequenzen. In dem vorliegenden Beispiel können für jeden Kanal M, wobei M = 0 bis 9, die 45 in 4d gezeigten Berechnungen ausgeführt werden, um ein Zeilenergebnis für jede Zeile für jede Frequenz A, B und C zu erhalten. Jeder Satz aus 45 Berechnungen für jeden Kanal kann einen resultierenden Pixelwert für die mit diesem Kanal assoziierte Pixelspalte generieren. Beispielsweise kann die Berechnung (xa1[chM] + xa2[chM] + xa3[chM] + xa4[chM])/4 für Zeile 0 zur Frequenz A das Ergebnis für Zeile 0, Kanal M und Frequenz A generieren. Im vorliegenden Beispiel werden nachdem alle Berechnungen durchgeführt und für jeden Kanal abgespeichert sind, in Summe insgesamt 450 Ergebnisse erhalten worden sein. Diese Berechnungen korrespondieren zu Schritt 20 aus 4B.
Von diesen 450 Ergebnissen werden 150 für die Frequenz A, 150 für die Frequenz B und 150 für die Frequenz C sein. Die 150 Ergebnisse für eine bestimmte Frequenz repräsentieren eine Bildkarte oder ein Berührungsbild bei dieser Frequenz, da für jede Überschneidung von Spalten (d. h. Kanal) und Zeilen ein eindeutiger Wert geliefert wird. Diese Berührungsbilder können dann durch Software verarbeitet werden, die die drei Bilder zusammensetzt und ihre Charakteristika betrachtet, um festzustellen, welche Frequenzen inhärent verrauscht und welche Frequenzen inhärent unverrauscht sind. Danach kann eine Weiterverarbeitung erfolgen. Beispielsweise können die Ergebnisse gemittelt werden, wenn alle drei Frequenzen A, B und C relativ rauschfrei sind.
Es versteht sich, dass die Berechnungen, die in 4c und 4d gezeigt sind, von einem Feldprozessor 102 oder Hostprozessor 128 in 1 gesteuert durchgeführt werden können, obwohl sie auch woanders ausgeführt werden könnten.
5a illustriert gemäß Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft ein Mobiltelefon 536, das ein Berührungssensorfeld 524, eine mit dem Sensorfeld unter Verwendung eines druckempfindlichen Haftmittels (PSA) 534 verbundene Anzeigevorrichtung 530, und andere Computersystemblöcke im Computersystem 100 aus 1 aufweisen kann, zur Zuführung mehrfacher Stimulationsfrequenzen und -phasen an das Berührungssensorfeld für die Identifizierung von rauscharmen Stimulationsfrequenzen und um Berührungsereignisse zu detektieren und zu lokalisieren.
5b illustriert gemäß Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft einen digitalen Audio/Videospieler 540, der ein Berührungssensorfeld 524, eine mit dem Sensorfeld unter Verwendung eines druckempfindlichen Haftmittels (PSA) 534 verbundene Anzeigevorrichtung 530, und andere Computersystemblöcke im Computersystem 100 aus 1 aufweisen kann, zur Zuführung mehrfacher Stimulationsfrequenzen und -phasen an das Berührungssensorfeld für die Identifizierung von rauscharmen Stimulationsfrequenzen und um Berührungsereignisse zu detektieren und zu lokalisieren.
Wenngleich Ausführungsformen dieser Erfindung vollständig in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben worden sind, ist anzumerken, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich werden. Es versteht sich, dass solche Änderungen und Modifikationen im Rahmen der Ausführungsformen dieser Erfindung, wie durch die angehängten Patentansprüche definiert, beinhaltet sind.

Claims

Verfahren zur Gewinnung einer Mehrzahl von Werten, zur Verwendung für die Generierung eines Berührungsbildes eines Berührungssensorfelds, aufweisend: simultanes Zuführen einer Mehrzahl von Stimulationsfrequenzen mit positiven und negativen Phasen in einer bestimmten Verteilung zu einer Mehrzahl von Treiberleitungen des Berührungssensorfeldes; Erhalten eines Signals von jeder aus einer Mehrzahl von Messleitungen des Berührungssensorfeldes in je einem anderen Messkanal; Demodulieren des in jedem Messkanal empfangenen Signals mit einer Mehrzahl von Demodulationsfrequenzen, wobei die Demodulationsfrequenzen dieselben Frequenzen sind wie die Stimulationsfrequenzen, allerdings in-Phase befindlich; Akkumulieren des mit der Mehrzahl von Demodulationsfrequenzen demodulierten Signals in jedem Messkanal, um eine Mehrzahl von die akkumulierten demodulierten Signale für jeden Messkanal repräsentierenden Werten zu generieren; und Abspeichern der Mehrzahl von Werten für alle Messkanäle.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein mehrfaches Wiederholen der Schritte von Anspruch 1 und Abspeichern von mehreren Mehrzahlen von Werten nach dem simultanen Zuführen der Mehrzahl von Stimulationsfrequenzen mit positiven und negativen Phasen in einer Mehrzahl eindeutiger Verteilungen zu der Mehrzahl von Treiberleitungen des Berührungssensorfeldes.
Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend die Berechnung und Speicherung eines Treiberleitungsergebnisses für jede Treiberleitung und jede der Mehrzahl von Frequenzen für jede der Mehrzahl von Messleitungen unter Verwendung der mehrfachen Sätze von gespeicherten Werten.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Mehrzahl der Demodulationsfrequenzen ausgewählte rauscharme Frequenzen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend das Erhalten der Mehrzahl von Werten während der vertikalen Abtastphase einer neben dem Berührungssensorfeld befindlichen Flüssigkristallanzeige (LCD).
Verfahren zum Erhalten einer Mehrzahl von Werten zur Verwendung für die Generierung eines Berührungsbildes in einem System mit einem Sensorfeld mit einer Mehrzahl von Treiberleitungen, die simultan mit einer Mehrzahl von Stimulationsfrequenzen mit positiven und negativen Phasen in einer bestimmten Verteilung angetrieben sind, wobei das Verfahren aufweist: Demodulieren eines von jeder Messleitung des Sensorfeldes empfangenen Messsignals mit einer Mehrzahl von Demodulationsfrequenzen, wobei die Demodulationsfrequenzen dieselben Frequenzen sind wie die Stimulationsfrequenzen, allerdings in-Phase befindlich; und Akkumulieren von jedem der Mehrzahl von demodulierten Messsignalen für jede Messleitung zur Generierung der Mehrzahl von Werten, die die akkumulierten, demodulierten Messsignale repräsentieren.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Mehrzahl der Treiberleitungen auf dem Berührungssensorfeld simultan mit der Mehrzahl von Stimulationsfrequenzen mit positiven und negativen Phase in einer Mehrzahl eindeutiger Verteilungen in Folge angetrieben wird, wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Abspeichern der mehreren Mehrzahlen von Werten nach der simultanen Zuführung der Mehrzahl von Stimulationsfrequenzen mit positiven und negativen Phasen in einer Mehrzahl eindeutiger Verteilungen zu der Mehrzahl von Treiberleitungen des Berührungssensorfeldes.
Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin aufweisend ein Berechnen und Abspeichern eines Treiberleitungsergebnisses für jede Treiberleitung und jede der Mehrzahl von Frequenzen unter Verwendung der gespeicherten mehreren Mehrzahlen von Werten für jede der Mehrzahl von Messleitungen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Mehrzahl der Demodulationsfrequenzen ausgewählte rauscharmer Frequenzen sind.
Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin aufweisend das Erhalten der Mehrzahl von Werten während der vertikalen Abtastphase einer neben dem Berührungssensorfeld befindlichen Flüssigkristallanzeige (LCD).
Vorrichtung zum Erhalten einer Mehrzahl von Werten zur Verwendung für die Generierung eines Berührungsbildes von einem Berührungssensorfeld, aufweisend: eine Mehrzahl von Messkanälen, wobei jeder Messkanal einen für das Empfangen eines Signals von einer verschiedenen Messleitung des Berührungssensorfeldes konfigurierten Ladungsverstärker aufweist; eine Mehrzahl von an den Ausgang eines Multiplexers gekoppelten Mischern; einen Frequenzgenerierungsschaltkreis, der an jeden der Mehrzahl von Mischern gekoppelt ist, um eine Demodulationsfrequenz zu generieren; und einen Akkumulator, der an jede der Mehrzahl von Mischern gekoppelt ist, um einen Wert, der einen akkumulierten Mischerausgang repräsentiert, zu generieren; wobei jede Frequenzgenerierungsschaltung in jedem Messkanal ausgebildet ist, um eine verschiedene Demodulationsfrequenz zu generieren, wobei die verschiedenen Demodulationsfrequenzen zu simultan mit verschiedenen Phasen den Treiberleitungen des Berührungssensorfeldes zuzuführenden Stimulationsfrequenzen korrespondieren.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine oder mehrere der Frequenzgenerierungsschaltungen einen numerisch kontrollierten Oszillator (NCO) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, weiterhin aufweisend Speicher zur Abspeicherung der Mehrzahl durch jeden Messkanal generierter Werte.
Vorrichtung nach Anspruch 13, weiterhin aufweisend einen Prozessor für die Berechnung und Speicherung eines Treiberleitungsergebnisses für jede Treiberleitung und jede der Mehrzahl von Demodulationsfrequenzen unter Verwendung der gespeicherten Mehrzahl von Werten für jede der Mehrzahl von Messleitungen.
Computersystem mit der Vorrichtung nach Anspruch 11.
Mobiltelefon mit dem Computersystem nach Anspruch 15.
Digitaler Audiospieler mit dem Computersystem nach Anspruch 15.
Verfahren zum Betrieb eines Berührungsbildschirms, wobei der Berührungsbildschirm ein Berührungssensorfeld und eine Anzeigevorrichtung enthält, wobei das Verfahren aufweist: Aktualisieren der Anzeigevorrichtung während einer aktiven Periode der Anzeigevorrichtung; und Erhalten eines Berührungsbildes von dem Berührungssensorfeld während einer vertikalen Abtastphase der Anzeigevorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Anzeigevorrichtung eine Flüssigkristallanzeige (LCD) ist.
System zum Erhalten einer Mehrzahl von Werten von einem Berührungssensorfelde, wobei die Mehrzahl von Werten zur Generierung eines Berührungsbildes bestimmt ist, wobei das System aufweist: ein Berührungssensorfeld mit einer Mehrzahl von Treiberleitungen und einer Mehrzahl von Messleitungen; und eine integrierte, an das Berührungssensorfeld gekoppelte Schaltung, mit für die Generierung einer Mehrzahl von Stimulierungssignalen für die Mehrzahl der Treiberleitungen konfigurierten Treiberlogik, wobei die Treiberlogik eine Ladungspumpe umfasst, die für die Umwandlung einer niedrigen Versorgungsspannung für die integrierte Schaltung in eine höhere Versorgungspannung konfiguriert ist, und wobei die Treiberlogik weiterhin konfiguriert ist, um die höhere Versorgungsspannung in reduzierte Amplitudenstimulationssignale umzuwandeln; und eine Mehrzahl von Messkanälen, wobei jeder Messkanal einen Ladungsverstärker aufweist, der konfiguriert ist, um ein Messsignal von einer jeweils anderen Messleitung des Berührungssensorfeldes zu empfangen, und wobei die Mehrzahl der Messkanäle bestimmt ist, um die Mehrzahl von Werten aus den empfangenen Messsignalen zu generieren und wobei die Mehrzahl der Werte eine Mehrzahl akkumulierter Mischerausgänge repräsentiert; wobei jeder Ladungsverstärker in jedem Messkanal eine reduzierte Rückkoppelkapazität aufweist, deren physikalische Größe im Einklang mit ei nem niedrigeren Betrag der durch die reduzierten Amplitudenstimulationssignale in die Messleitungen injizierten Ladungen herunterskaliert ist.
System nach Anspruch 20, wobei jeder Messkanal weiterhin aufweist: eine Mehrzahl von an den Ausgang des Multiplexers gekoppelten Mischern; eine an jeden der Mehrzahl von Mischern gekoppelte Frequenzgenerierungsschaltung zur Generierung einer Demodulationsfrequenz; und einen an jeden der Mehrzahl von Mischern gekoppelten Akkumulator zur Generierung der die akkumulierten Mischerausgänge repräsentierenden Werte; wobei jede Frequenzgenerierungsschaltung eine jeweils andere Demodulationsfrequenz generiert, wobei die verschiedenen Demodulationsfrequenzen zu verschiedenen Stimulationsfrequenzen korrespondieren, die simultan den Treiberleitungen des Berührungssensorfeldes zugeführt sind.
System nach Anspruch 21, wobei eine oder mehrere der Frequenzgenerierungsschaltungen einen numerisch kontrollierten Oszillator (NCO) aufweisen.
System nach Anspruch 21, weiterhin aufweisend Speicher zur Abspeicherung der Mehrzahl von durch jeden Messkanal generierten Werten.
System nach Anspruch 23, weiterhin aufweisend einen Prozessor zur Berechnung und Abspeicherung für jede der Mehrzahl von Messleitungen eines Treiberleitungsergebnisses für jede Treiberleitung und jede der Mehrzahl von Demodulationsfrequenzen unter Verwendung der abgespeicherten Mehrzahl von Werten.
Computersystem, das das System nach Anspruch 21 aufweist.
Mobiltelefon, das ein Computersystem nach Anspruch 25 aufweist.
Digitaler Audiospieler, der ein Computersystem nach Anspruch 25 aufweist.
Verfahren zum Erhalten einer Mehrzahl von Werten von einem Berührungssensorfeld, wobei die Mehrzahl von Werten für die Generierung eines Berührungsbildes bestimmt ist, wobei das Verfahren umfasst: Verwendung einer Ladungspumpe in einer integrierten Schaltung zum Umwandeln einer niedrigen Versorgungsspannung für die integrierte Schaltung in eine höhere Spannung; Verwendung der höheren Spannung zur Generierung von reduzierten Amplitudenstimulationssignalen innerhalb der integrierten Schaltung, wobei die reduzierten Amplitudenstimulationssignale bestimmt sind, um eine Mehrzahl von Treiberleitungen in einem Berührungssensorfeld anzutreiben; Empfangen eines Messsignals von jeder einer Mehrzahl von Messleitungen in dem Berührungssensorfeld in einem Ladungsverstärker in jedem einer Mehrzahl von Messkanälen innerhalb der integrierten Schaltung, wobei die Mehrzahl der Messkanäle bestimmt ist, um die Mehrzahl von Werten aus den empfangenen Messsignalen zu generieren, und wobei die Mehrzahl von Werten eine Mehrzahl von akkumulierten Mischerausgängen repräsentiert; und Verwendung einer reduzierten Rückkoppelkapazität in jedem Ladungsverstärker, deren physikalische Größe im Einklang mit einem niedrigerem Ladungsbetrag herunterskaliert ist, der durch die reduzierten Amplitudenstimulationssignale in die Messleitungen eingespeist wird.
Verfahren nach Anspruch 28, weiterhin aufweisend: Demodulieren des empfangenen Messsignals in jedem Messkanal unter Verwendung einer Mehrzahl von verschiedenen Demodulationsfrequen zen, wobei die verschiedenen Demodulationsfrequenzen zu verschiedenen simultan den Treiberleitungen des Berührungssensorfeldes zugeführten Stimulationsfrequenzen korrespondieren; und Akkumulieren der demodulierten Messsignale in jedem Messkanal zur Generierung einer Mehrzahl von Werten.
Verfahren nach Anspruch 29, weiterhin aufweisend die Generierung von Demodulationsfrequenzen zur Demodulation der empfangenen Messsignale unter Verwendung von einem oder mehreren numerisch kontrollierten Oszillatoren (NCOs).
Verfahren nach Anspruch 28, weiterhin aufweisend ein Abspeichern der Mehrzahl von durch jeden Messkanal generierten Werten und Berechnen und Abspeichern für jede der Mehrzahl von Messleitungen eines Treiberleitungsergebnisses für jede Treiberleitung und jede der Mehrzahl von Demodulationsfrequenzen unter Verwendung der abgespeicherten Mehrzahl von Werten.
Mobiltelefon mit einer Vorrichtung zum Erhalten einer Mehrzahl von für die Generierung eines Berührungsbildes auf einem Berührungssensorfeld verwendeten Werten, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Mehrzahl von Messkanälen, wobei jeder Messkanal aufweist einen zum Empfang eines Signals von je einer verschiedenen Messleitung des Berührungssensorfeldes konfigurierten Ladungsverstärker, eine Mehrzahl von an einen Ausgang des Multiplexers gekoppelten Mischern, eine Frequenzgenerierungsschaltung, die an jeden der Mehrzahl von Mischern zur Generierung einer Demodulationsfrequenz, gekoppelt ist, und einen an jeden der Mehrzahl von Mischern gekoppelten Akkumulator zur Generierung eines einen akkumulierten Mischerausgang repräsentierenden Wertes; wobei jede Frequenzgenerierungsschaltung in jedem Messkanal eine jeweils andere Demodulationsfrequenz generiert, und die verschiedenen Demodulationsfrequenzen zu verschiedenen Stimulationsfrequenzen korrespondieren, die simultan mit verschiedenen Phasen den Treiberleitungen des Berührungssensorfeldes zugeführt sind.
Ein digitaler Audiospieler mit einer Vorrichtung zum Erhalten einer Mehrzahl von für die Generierung eines Berührungsbildes auf einem Berührungssensorfeld verwendeten Werten, wobei der digitale Audiospieler umfasst: eine Mehrzahl von Messkanälen, wobei jeder Messkanal aufweist einen zum Empfang eines Signals von je einer verschiedenen Messleitung des Berührungssensorfeldes konfigurierten Ladungsverstärker, eine Mehrzahl von an einen Ausgang des Multiplexers gekoppelten Mischern, eine Frequenzgenerierungsschaltung, die an jeden der Mehrzahl von Mischern zur Generierung einer Demodulationsfrequenz, gekoppelt ist, und einen an jeden der Mehrzahl von Mischern gekoppelten Akkumulator zur Generierung eines einen akkumulierten Mischerausgang repräsentierenden Wertes; wobei jede Frequenzgenerierungsschaltung in jedem Messkanal eine jeweils andere Demodulationsfrequenz generiert, und die verschiedenen Demodulationsfrequenzen zu verschiedenen Stimulationsfrequenzen korrespondieren, die simultan mit verschiedenen Phasen den Treiberleitungen des Berührungssensorfeldes zugeführt sind.