[0002] 本申请案根据35U.S.C.§119(e)主张2011年6月9日申请的名为用于互电容和自电容板的ISI减少(ISI REDUCTION FOR MUTUAL AND SELF CAPACITANCE PANEL)的第61/495,354号美国临时申请案的权利，第61/495,354号美国临时申请案全文以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开涉及触摸面板系统，更具体地涉及用于触摸面板系统的符号间的干扰减少。
背景技术
[0004] 触摸面板是允许
电子装置的操作者使用仪器(例如，
手指、输入笔，等等)向装置提供输入的人机
接口(HMI)。举例来说，操作者可使用他或她的手指来操纵电子显示器(例如，附接到移动计算装置、个人计算机(PC)或连接到网络的终端的显示器)上的图像。在一些情况下，操作者可同时使用两个或两个以上手指来提供独特命令，例如，通过移动两个手指远离彼此执行的放大命令；通过移动两个手指朝向彼此执行的收缩命令；等等。
[0005] 触摸面板是并入上覆在显示器上的触摸面板以检测屏幕的显示区域内的触摸的存在和/或
位置的电子视觉显示器。触摸面板在例如一体化计算机、平板计算机、卫星导航装置、游戏装置和智能电话等装置中是常见的。触摸面板使得操作者能够直接与通过下伏于触摸面板的显示器显示的信息交互，而不是间接与
鼠标或
触摸板控制的
指针交互。电容式触摸面板常常供触摸面板装置使用。电容式触摸面板一般包含用透明导体(例如，
氧化铟
锡(ITO))涂布的绝缘体(例如，玻璃)。由于人体也是电导体，因此触摸面板的表面导致面板的静
电场失真，此测量为电容的改变。
发明内容
[0006] 描述经配置以减少符号间干扰(ISI)的触摸面板系统。在实施方案中，触摸面板系统包含触摸面板组合件，所述触摸面板组合件包含彼此紧挨布置的多个驱动
电极，以及跨越驱动电极彼此紧挨布置的多个
传感器电极，从而形成具有互电容的多个
像素。触摸面板系统还包含经配置以用至少部分从激励值导出的驱动
信号来驱动所述驱动电极的发射器。所述发射器经配置以将窗函数应用于驱动信号。所述系统还包含经配置以感测从传感器电极供给的信号并确定像素的互电容的接收器。
[0007] 提供此发明内容以按简化形式介绍概念的选择，下文在具体实施方式中进一步描述所述概念。此发明内容不希望识别所主张标的物的关键特征或基本特征，也不希望用作确定所主张标的物的范围的辅助。
附图说明
[0008] 参看附图描述具体实施方式。在描述和图中的不同例子中的相同参考数字和/或标签的使用可指示相似或相同项。
[0009] 图1是描绘根据本发明的实例实施方案中在接收单元处具有电容反馈的触摸面板系统的一部分的图解说明。
[0010] 图2是说明根据本发明的实例实施方案中基于激励矩阵的驱动信号位流的图。
[0011] 图3是描绘根据本发明的实例实施方案中的基于时间(t)处的
输出电压的取样的所产生电容矩阵(C)的图解说明。
[0012] 图4是描绘根据本发明的实例实施方案中的使用积分陡落(integrate-and-dump)单元的触摸面板系统的图解说明。
[0013] 图5是描绘根据本发明的实例实施方案中的图4中展示的触摸面板系统的发射发信号、接收器处的信道响应的效应，以及对应时间周期的图解图。
[0014] 图6说明起动积分陡落或取样运算的所实施延迟。
[0015] 图7说明根据本发明的
时间窗函数的实施方案。
[0016] 图8说明根据本发明的实例实施方案的重叠窗函数的实施方案。
[0017] 图9说明具有周期性
波形特性的信号的实例，所述信号具有过冲和下冲。
[0018] 图10说明对应于图9中说明的信号的积分器值的实施方案。
[0019] 图11说明根据本发明的实例实施方案的触摸面板系统的又一
实施例。
[0020] 图12说明根据本发明的实例实施方案的利用信道
滤波器(例如，贝塞尔(Bessel)信道滤波器)的效应。
[0021] 图13说明根据本发明的实例实施方案的尼奎斯特(Nyquist)滤波器的使用。
具体实施方式
[0022] 概述
[0023] 许多现代电子装置并入触摸面板以将信息显示为通过触摸显示器而激活的输入。用于实施触摸面板的触摸方面的一种技术为电容感测。绝缘体(例如，玻璃)用透明导体(例如，氧化铟锡(ITO))涂布。由于人体是电导体，因此当手指(例如)通过触摸或甚至极其靠近其表面来致动触摸面板时，触摸面板的静电场失真，从而导致可测量的电容改变。
[0024] 互电容触摸面板包括布置于X-Y网格中的两个材料层，使得触摸面板的致动可分解为坐标。手指通常大于互电容触摸面板层中的X-Y网格线的间隔。因此，可在触摸面板的单个致动期间以不同电压电平激活多个网格线。电容式触摸面板
控制器能够将X-Y多个网格线上的电压分解为X-Y坐标。
[0025] 符号间干扰(ISI)通常引起这些触摸面板内的失真。符号间干扰是信号失真的形式，其中符号(例如，调制速率)干扰随后符号。符号间干扰通常由多路径传播或信道(例如，传输媒体)内的固有非线性
频率响应引起。符号间干扰的存在通常将错误引入到接收器输出处的决策装置中。
[0026] 因此，描述经配置以减少符号间干扰(ISI)的触摸面板系统。在实施方案中，触摸面板系统包含触摸面板组合件，所述触摸面板组合件包含彼此紧挨布置的多个驱动电极，以及跨越驱动电极彼此紧挨布置的多个传感器电极，从而形成具有互电容的多个像素。触摸面板系统还包含经配置以用至少部分从激励值导出的驱动信号来驱动所述驱动电极的发射器。所述发射器经配置以将窗函数应用于驱动信号。窗函数经配置以使在信号的预定义子集外发生的驱动信号的值为零(0)，以减少与驱动信号相关联的振荡和频带外波谱
能量。在实施方案中，窗函数可为非重叠窗函数或重叠窗函数。所述系统还包含经配置以感测从传感器电极供给的信号并确定像素的互电容的接收器。接收器还可包含经配置以产生偏置信号的偏置信号产生器，偏置信号至少实质上消除接收器内的驱动信号。在一些情况下，窗函数还可应用于偏置信号。
[0027] 实例实施方案
[0028] 图1说明根据本发明的电容式触摸面板系统100(例如，互电容、自电容)的实例实施方案。电容式触摸面板系统100包含用于减少触摸面板系统100内的符号间干扰(ISI)的控制器102。控制器102以通信方式耦合到发射器104和接收器106，发射器104经配置以产生具有周期性波形特性的一个或一个以上信号，接收器106经配置以从触摸面板组合件107接收一个或一个以上信号。控制器102表示可用
硬件、
软件、
固件、其组合等等实施的控制功能性。触摸面板组合件107包含
定位于多个传感器电极110(沿着垂直轴线延伸的导体列)上方的多个驱动电极108(沿着
水平轴线延伸的导体行)。在实施方案中，驱动电极108和传感器电极110包括线、迹线等等。在本发明的情境中，驱动电极108和传感器电极110分别描述为垂直和水平地定位。然而，预期驱动电极108和传感器电极110可以其它配置实施。举例来说，驱动电极108可经配置为沿着水平轴线延伸的行，且传感器电极110可经配置为沿着垂直轴线延伸的列。
[0029] 驱动电极108和传感器电极110对应于
坐标系统，其中每个坐标位置106(像素)包括形成于驱动电极108与传感器电极110之间的交点处的电容器。驱动电极108由驱动信号(例如，
电流源)驱动以在每个电容器处产生局部静电场，且在每个电容器处通过仪器(例如，手指或输入笔)的触摸产生的局部静电场的改变引起对应坐标位置/像素处的电容的改变(例如，电容减少)。在实施方案中，用
放大器感测传感器电极。传感器电极110的边缘具有电容，其中驱动电极在边缘下方。
[0030] 发信号方案用以检测驱动电极108与传感器电极110之间的互电容的改变。在一些实施例中，用具有周期性波形特性(例如，
正弦波)的信号激励驱动电极108。在传感器电极110处优选使用具有电容式反馈组件109的
运算放大器112来感测
输出信号。运算放大器112经配置以供给具有大于运算放大器112的输入
端子之间的电压差的增益的输出电压。举例来说，运算放大器经配置以放大从传感器电极110供给的
输入信号。在实施方案中，运算放大器112的反相端子耦合到传感器电极110，且反相端子系结到接地。
[0031] 在实施方案中，输出信号(电压)可由以下方程式模型化：
[0032] Vout＝电流(i)*电容反馈(CF) (方程式1)；
[0033] 且输入电压可由以下方程式模型化：
[0034] i＝输入电压(Vin)/互电容(Cm) (方程式2)。
[0035] 当一次一个地驱动单个驱动电极108时，经由运算放大器112感测传感器电极110处的输出电压。信号值的基线历史维持(例如，至少实质上不存在通过仪器的触摸产生的局部静电场时的值)于基线存储模
块121内。基线电压值由VoutB表示，VoutB是在时间间隔内的平均电压。当最接近像素施加仪器(例如，手指)时，通过运算放大器112检测输出电压电平的轻微改变。新电压输出读数由VoutF表示，且输出电压的改变ΔVout可由以下方程式表示：
[0036] ΔVout＝VoutF-VoutB (方程式3)
[0037] ΔVout用以确定电压改变何时由于位于触摸面板组合件107上方的仪器而发生。在实施方案中，用V1(t)、V2(t)到VN(T)同时驱动至少实质上所有驱动电极108(见图1)。图1说明根据本发明的在接收器106的一部分(例如，运算放大器112)处具有电容式反馈CF的触摸面板组合件107的一部分的实施方案。因此，同时驱动至少实质上所有驱动电极108，且同时感测至少实质上所有传感器电极110。基于所感测输出信号，可解码仪器(例如，手指)在触摸面板上的位置，此在下文更详细地进行描述。
[0038] 图2说明根据本发明的至少部分基于由激励矩阵E模块109(见图1)供给的值的驱动信号位流的实施方案的图。每个驱动电极108具有N位(“码片”)的离散二进制序列集(图2说明用于驱动电极中的两者的二进制序列)。如果存在R个驱动电极108和C个传感器电极110，那么N由R或C中的最大数目表示。用于驱动电极108的码片的序列至少部分定义于激励矩阵E模块109内。激励矩阵E模块109表示经配置以将激励值维持于矩阵格式内的硬件、软件、其组合等等，所述激励值用以帮助调制驱动信号(例如，激励矩阵E模块109包含对应于驱动电极108的离散值)。在实施方案中，将来自模块109的激励值供给到乘法器113，乘法器
113经配置以倍增从信号产生器114供给的信号以产生码片。因此，N个码片在从Tf到Tf+1(见图2)的每个发信号间隔内发送到触摸面板组合件107。在t1处，在接收器106处对输出信号取样。输出信号未表示为来自每个个别驱动电极108的每个个别信号，而是来自所有驱动电极108的信号的总和。图3说明可由控制器102存取的实例矩阵C，矩阵C表示基于时间t处的输出信号的取样的电容的总和值。举例来说，每个矩阵元素包含对应于每个像素的所确定互电容值(例如，触摸面板组合件107内的每个像素具有互电容)。互电容值(如由电压改变确定的值)的矩阵存储于矩阵C模块111(见图1)内。矩阵C模块111表示经配置以将互电容值存储于矩阵格式内的硬件、软件、其组合等等。存储于坐标(i,j)处的互电容值包括矩阵C模块111的元素，其可由Cm(i,j)εF表示，其中i表示驱动电极108位置且j表示传感器电极110位置。因此，利用合适的离散发信号数学处理，可通过利用来自矩阵E模块109的对应值乘存储于矩阵F模块115中的来自矩阵C模块111的对应值(的点积)来获得每个Cm的所得值(来自基线测量的电容值与所检测电容改变的差)。在控制器102想要恢复用于C模块111的值的情况下，控制器102可执行矩阵E*Cm的逆运算，其由以下方程式表示：
[0039] F＝inverse(E)*Cm。 (方程式4)
[0040] 存储于矩阵E模块109内的逆值存储于图1中所展示的逆矩阵E模块117内。在实施方案中，如果接收器106正感测一百千赫兹(100kHz)的输出信号且存在二十个(20)驱动电极108，那么需要二十个(20)码片来求解线性方程组以确定电容Cm。
[0041] 图4说明图1中所展示的触摸面板系统100的一部分。积分陡落模块116在每个码片间隔内积分且在码片间隔的结束处提供输出信号。积分陡落模块116经配置以产生离散时间输入信号(例如，来自运算放大器112的输出信号)的累加和，同时根据预定义时间间隔(I)将总和复位为零。举例来说，模块109经配置以每I个输入样本对来自运算放大器112的输出信号求和且将总和复位为零，其中I表示积分周期参数。将从模块109供给的输出信号提供到模/数(A/D)转换器118。A/D转换器118经配置以将输出信号供给到矩阵C模块111。
[0042] 图5说明表示在时间周期内由发射器104产生的信号(见上部波形)和由接收器106接收的信号(见下部波形)的图。由于输出信号的一百八十(180)度
相移，所以存在信道滤波器的未稳定时间响应，在所述时间响应内存在载波间干扰(ICI)。
[0043] 在实施方案中，控制器102可在接收器106处的输出信号不稳定时(例如，接收器106处的输出信号仍在调整中，或正转变为稳定状态)不致动积分陡落运算，而是等待直到输出信号已达到稳定状态(例如，来自传感器电极的信号输出处于平衡状态)为止。在输出信号达到稳定状态后，积分陡落模块116经配置以对输出信号执行积分陡落运算(例如，对预定义时间间隔I内的输出信号求和)。
[0044] 图6说明起动积分陡落或取样运算的所实施延迟，其展示每个码片在时间上的延伸以允许信号调整(例如，达到平衡状态)。还展示了用于解相关和积分陡落的对应窗T。
[0045] 在一个或一个以上实施方案中，经由窗口化模块120将窗函数应用于输入信号。窗口化模块120表示选择一系列信号的子集以允许控制器102对信号的子集执行计算(例如，执行傅里叶变换等)的功能性。举例来说，窗函数可包含但不限于：矩形窗函数、汉恩(Hann)窗函数、汉明(Hamming)窗函数、余弦窗函数等等。在实施方案中，窗函数可使在信号的所定义子集外发生的信号的值为零(0)以减少振荡和频带外波谱能量。图7和8说明变化的窗口化技术(非重叠和重叠)，以及用于解相关和积分陡落运算的对应窗。窗口化模块120可应用重叠窗函数，其可包含将取样子集再分为较小集合以对较小集合个别地窗口化。为了减轻窗边缘的任何信号损失，每个个别集合可包含下一或前一窗集合的一部分(例如，信号的一部分可在时间上重叠)。图7说明码片(信号)平滑地(例如，无显著抖动)转变为零(0)。下一码片平滑地转变为码片的峰值。因此，当将平滑信号供给到滤波器时，来自滤波器的输出信号与具有显著抖动的信号相比较快地调整，这允许在信号的波峰处起始积分陡落运算。在实施方案中，将例如升余弦窗、汉恩窗或汉明窗等窗应用到驱动(输入)信号，以及供给到接收器的输出信号。举例来说，窗口化模块120经配置以将窗函数应用于偏置信号产生器123。偏置信号产生器123经配置以产生偏置信号来至少实质上消除由发射器104产生的驱动信号，使得所得信号表示所检测电容改变(由于仪器与组合件107
接触)。因此，通过将相同窗函数应用于偏置信号产生器123，消除信号对应于驱动信号。
[0046] 图8说明帮助
加速系统100的操作的窗函数的重叠。举例来说，所有码片至少近似同时地转变(改变)，这允许码片时间间隔为固定的。因此，用于第一驱动电极的
软件代码序列不同于用于第二驱动电极的软件代码序列。举例来说，如果存在二十个(20)驱动电极，那么需要二十乘二十(20×20)矩阵来表示用于每个驱动电极的代码序列。矩阵可为可逆的以恢复互电容矩阵(触摸概况)。举例来说，所接收矩阵C可与激励矩阵的逆运算相乘，如由F＝inv(E)*C表示。优选地，激励矩阵E 109包含多个1和-1值，所述1和-1值由于通过1和-1来调制具有周期性波特性(例如，正弦波)的信号的能
力而被利用。如果激励矩阵包括1和-1值的矩阵，那么激励矩阵可为可逆的以恢复触摸概况。触摸概况表示总互电容。因此，触摸概况可包含如上文描述的基线值，以及用于仪器(例如，手指)的触摸概况。一种解码触摸概况的方法是用低条件数选择激励矩阵。
[0047] 触摸控制器102经配置以借助于码片来区分仪器定位于哪个驱动电极108上。举例来说，每个码片序列针对每个驱动电极108而不同，因此控制器102经配置以求解线性方程组来确定哪个坐标位置(例如，驱动电极)经历电容改变。因此，控制器102经配置以基于特定码片来确定电容转变发生的位置，特定码片对应于特定驱动电极108。如上文所描述，控制器102经配置以执行矩阵代数来确定哪个驱动电极108经历电容改变。
[0048] 图9说明具有周期性波形特性(例如，正弦波)的输出信号的实施方案，所述输出信号具有来自代码解相关器的输出的过冲和下冲。图10说明由积分陡落模块116供给的信号值的实施方案，其中信号对应于图9。
[0049] 图11说明利用信道滤波器122的触摸面板系统100的又一实施方案。举例来说，在一个或一个以上实施方案中，积分陡落模块116可由低通信道滤波器122(例如，5阶贝塞尔滤波器)替换，低通信道滤波器122经配置以在信号具有在第一频率与第二频率之间的频率时至少实质上允许所述信号至少实质上通过(且经配置以在信号具有在第二频率与第三频率之间的频率时至少实质上衰减所述信号)。如所展示，系统100可使用与激励模块109和积分陡落模块116通信的延迟组件125。图12说明使用低通信道滤波器122进行的信号的实例取样例子。预期接收器106在系统100达到稳定状态时(见图12)对由触摸面板组合件107供给的信号取样。接收器106采用的输出样本是基于信道滤波器带宽。信号样本的时间分隔为近似带宽分之一(1/带宽)以便使样本在时间上充分不相关。如果滤波器的带宽近似等于码片速率，那么每个码片一个信号样本可为足够的。如果滤波器的带宽大于码片速率，那么可需要由带宽分之一(1/带宽)分隔的多个信号样本。这些信号样本可能需要积分陡落运算以获得最佳
信噪比。
[0050] 在一个或一个以上实施方案中，滤波器可包括升余弦滤波器、尼奎斯特滤波器等等。在尼奎斯特滤波器的情况下，将尼奎斯特滤波器的带宽调整为码片速率。图13说明尼奎斯特滤波器的时间元素的实施方案，其中位流经
叠加。尼奎斯特滤波器可允许码片(位)流以过冲通过，这可使经取样信号连续过冲和下冲。然而，如果接收器106在码片(位)的中间附近取样，那么接收器106可至少近似在正确取样点附近取样。
[0051] 滤波器设计对于系统100的性能可为关键的。举例来说，积分陡落模块116的输出处的信噪比应在五十分贝(50dB)范围中以获得优良性能。另一技术是使用逆信道滤波器，其补偿振荡。此技术称作信道均衡。在一些实施例中，此信道均衡结合互电容触摸控制器而使用。
[0052] 另外，发射器104可使用脉冲成形模块124，脉冲成形模块124可用硬件、软件、其组合等等实施。脉冲成形模块124经配置以调制驱动信号来限制发射的有效带宽。因此，符号间干扰(ISI)可通过经由合适的脉冲成形方法调制驱动信号来控制。如所展示，脉冲成形模块124耦合到信号产生器114以调制驱动信号。
[0053] 如上文所描述，系统100使用各种技术和方法来减少系统100内的符号间干扰。如上文所描述，通过发射器104产生多个驱动信号以驱动所述驱动传感器108。在实施方案中，乘法器113基于由激励矩阵模块109和信号产生器114供给的值产生驱动信号。另外，窗口化模块120可应用窗函数以使驱动信号的仅一部分驱动所述驱动传感器108。如图1中所展示，驱动信号在驱动所述驱动传感器108之前通过
缓冲器126。如上文所描述，基线输出电压信号值存储于基线存储模块121内(例如，当无仪器更改组合件107内的电容值时的信号值)。基线输出电压信号值用以确定由于触摸面板组合件的像素内的电容改变而引起的电压改变，所述电容改变是由于仪器定位于组合件107上方引起的。
[0054] 接收器106经配置以对输出电压取样。举例来说，运算放大器112经配置以检测由于电容改变而引起的电压改变。另外，偏置信号产生器123经配置以偏置驱动信号，以允许接收器106至少实质上检测电压改变(且非驱动信号)。电压信号可在供给到A/D转换器118之前供给到积分陡落模块116，或在一些实施方案中供给到滤波器122。转换器118将表示电压改变(例如，电容改变)的信号供给到矩阵C模块111，信号如上文所描述存储于矩阵形式中。将来自矩阵C模块111的值提供到乘法器128，乘法器128经配置以将来自模块111的值与存储于逆矩阵E模块117内的值相乘。将来自乘法器128的信号供给到求和模块130，求和模块130对来自乘法器128的信号和来自基线存储模块121的信号值求和。表示由于一个或一个以上仪器定位于触摸面板组合件107上而引起的电压改变的值存储于矩阵F模块115内。举例来说，求和模块130可从求和模块130供给的信号值减去基线信号值。将信号值的差供给到矩阵F模块115。可将来自矩阵F模块115的值供给到与触摸面板组合件107相关联的其它组件，以确定仪器在触摸面板组合件107上的位置。
[0055] 结论
[0056] 尽管已以对于结构特征和/或过程操作特定的语言来描述标的物，但应理解，所附
权利要求书中界定的标的物不必限于上文描述的特定特征或动作。而是，上文描述的特定特征和动作作为实施权利要求书的实例形式而揭露。预期本文中描述的模块可用硬件、软件、固件、其组合等等实施。
