TW201203069A - Capacitive touch system using both self and mutual capacitance - Google Patents

Description

201203069 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電容性觸控感測器系統，且更特定而言， 係關於使用自電容量測及互電容量測兩者明確地偵測接觸 或接近於一觸控感測器之表面之一個或多個物件之一經改 良電容性觸控感測器系統。 本申请案主張爻益於2010年4月30日提出申請且標題為

「CAPACITIVE TOUCH SYSTEM USING BOTH SELF AND MUTUAL CAPACITANCE」之美國臨時申請案第 61/330,139號，其全文以引用的方式併入本文中。 【先前技術】 電谷性觸控感測器係用作對諸如電腦 '行動電話、個人 可攜式媒體播放器、計算器、電話、收銀機、汽油泵等等 之電子a又備之一使用者介面。在某些應用中，不透明觸控 感測器k供軟鍵功能。在其他應用中，透明觸控感測器上 覆於一顯示器上以允許使用者經由觸控或接近於顯示器上 之物件來進行互動。此等物件可係呈軟鍵、菜單及顯示器 上之其他物件之形式。電容性觸控感測器係在一物件（例 如，一使用者之手指尖）導致其電容發生改變時由電容性 觸控感測器之一電容改變啟動（控制指示啟動之一信號）。 号日之電谷性觸控感測器出現不同變化形式包含單觸 控式及多觸控式。一單觸控感測器偵測及報告接觸或接近 於該觸控感測器之一個物件之位置。一多觸控感測器偵測 同時接觸或接近於該觸控感測器之一個或多個物件之位 155877.doc 201203069 置’並報告與每一物件相關之相異位置資訊或根據其做出 行動。 用於單觸控及多觸控系統中之—觸控感測器可使用一個 或多個層建構，每—層具有彼此電絕緣之複數個電極。在 一多層實施例中’該等層可固定成彼此緊密接近且彼此電 絕緣。在該一個或多個層觸控感測器構造之任一者中，電 極可形成任一類型之座標系統（例如極化等等卜某些觸控 =測器可利用—χ_γ或網狀配置。舉例而t，在—兩層構 &中，可彼此正交地配置不同層上之平行電極以使得在不 同曰上之電極之間的父疊點界定一網格（或其他座標系 統）在替代中，-組電極與另一組電極之間的接近關 係可類似地界定一網格（或其他座標系統卜 内之個別電極之自電容係由單觸控系 舉例而言，藉由使用一 χ_γ網格，一 量測該觸控感測器 統採用之一個方法。 觸控控制器遍曆該等X軸及γ軸電極中之每一者，一次選 擇-個電極並量測其電容。觸控之位置係藉由⑴經歷最高 有效電容改變之X軸電極與(2)經歷最高有效電容改變之Υ 軸電極之接近性來判定。 /對所有X軸及γ轴電極執行自電容量測提供一相當快之 系、，先回應時間1而’其不支援如—多觸控感測器系統中 所要求之追蹤多個同時（χ，γ)座標。舉例而言，在一 16χ16 電極網格中’-個物件在位置（1，5)處與_第二物件在位置 (4，10)處之同時觸控導致四個可能觸控位置：（υ)、 (U0)、（4,5)、及（4，10)。一自電容系統能夠判定X軸電極 155877.doc 201203069 1及4已被觸碰且γ軸電極5及ι〇已被觸控，但其不能解疑以 判定該四個可能位置中之哪兩個表示實際觸控位置。 在一多觸控感測器中’可使用一互電容量測來偵測一個 或多個物件之同時觸控。舉例而言，在χ_γ網格觸控感測 器中’互電容可係指一 X軸電極與Υ軸電極之間的電容性 麵合。該觸控螢幕上之一組電極可充當接收器而另一組中 之電極可充當傳輸器。傳輸器電極上之經驅動信號可變更 在接收器電極上獲取之電容量測，乃因該兩個電極係透過 互電容耗合。以此方式’互電容量測可不遭遇與自電容相 關聯之模糊度問題，乃因互電容可有效地定址觸控感測器 上之每一Χ-Υ接近關係（節點）。 更具體而言，使用互電容量測之一多觸控控制器可選擇 一第一組電極中之一個電極作為接收器。然後該控制器可 量測（一個接一個地）一第二組電極中之每一傳輸器電極之 互電容。該控制器可重複此過程直至該第一組電極中之每 一者已被選擇為接收器。可藉由晶粒最高有效電容改變之 彼等互電容節點判定一個或多個觸控之位置。 互電容相對於自電容之此等優勢具有一定成本。具體 δ ’在與自電容量測相比較時’互電容可使系、統回應於 觸控行動所花費之時間降級。此降級可由於互電容係在 一節點處量測而自電容係在每—電極處量測而出現。舉 而言，在16x16網格之觸控感測器中，一互電容量測係 256個節點處進行，而自電容僅量測^個電極。 作為此折衷之-結果，通常在不需要多觸控能力之應 155877.doc 201203069 中採用自電容量測，而在確實要求多觸控能力之應用中採 用互，容量測。即便如此，量測每—節點之互電容仍可花 費顯著之時間量，此可不利地影響多觸控系統對一觸控行 動之回應。 【發明内容】 根據本發明之―項實施例，提供_種用於判定—多觸控 感測器系統中之多個觸控事件之方法。該系統可具有包含 由複數個電極界定之複數個節 ία 调即點之一觸控感測器。該方法 可包含針對該複數個電極中 並作為戶…… τ之至乂兩者執行自電容量測， 业1下馬所執订之自電容量測社 i 果偵測一個或多個經觸控 。該方法可進—步包含針對料節 複數個互電容量測，其中該 千，.且執仃 ^ ^ ,α ^ Β 、，可夕於所有節點且可至少 包含對應於經觸控電極節 兮福㈣W 8P點該方法可額外地包含作為 这後數個互電容量測之一 门 節點。 ^之、·、。果偵測兩個或兩個以上經觸控 在該方法之一項管始办丨士 貫例中，§亥複數個電極可包括一窠 子組電極及一第二子匕括第- 極中之每一者執杆白* 例中’可對該等電 订自f容量測，且經觸控電極可包括炎白 该第-組電極與該第二組電極之電來自 代實施例，該複數個 才艮據该方法之一替 電極，且可對該第— 、電極及-第二組 自電容量測而不對，第 之該等電極中之每一者執行 測。於此替代實施例V=極中之電極執行自電容量 電極中之電極。經觸控電極可包括僅來自第-組 355877.doc 201203069 根據本發明之另一實施例，提供一種用於偵測一觸控感 測器上之一個或多個觸控事件之系統。該系統可包括可具 有由複數個電極界定之複數個節點之一觸控感測器。該系 統可進步包括用於量測該複數個電極中之每一者之自電 令之自電容量測構件。另外，該系統可包括用於量測在 ^等節點之僅一子組處之互電容之互電容量測構件，其中 〇子”且可j於所有該等節點且可基於該自電容量測構件之 輸出來判定。該系統亦可包括用於基於該自電容量測構 件之輸出及互電容量測構件之一輸出摘測兩個或兩個以上 經觸控節點之一構件。 :據本發明之另一實施例，提供一種用於偵測一觸控感 測益上之一個或多個觸控事件之系統。該系統可包括可具 有由複數個電極界定之複數個節點之一觸控感測器。該系 統可進-步包括—觸控控制器，其可具有用於量測複數個 :極中之每一者之自電容之—自電容量測構件及用於量測 :: 复數個節點中之每一者之互電容之一互電容量測構件。 =心”可操作以使用自電容量測構件對該複數個電 之至少兩者執行自電容量測。該觸控控制器可進一步 細作以作為所執行 個經觸控電極。另外結果來偵測一個或多 詈、… 另外，控控制器可操作以使用互電容 1測構件針對該等節點 測，其中該子組可少於所有7算執订複數個互電容量 經觸控電極之该等㈣Γ 且可包含至少對應於 數個互電容控制器可另外操作以作為複 合量測之一結果價測兩個或兩個以上經觸控節 155877.doc 201203069 在前述系統之-項實施例中，該複數個電極可包括 帛_組電極’且該觸控控制器可對該等電極 中之母-者執行自電容量測。根據此實施例，經觸控電極 可包括來自該第—組電極及該第二組電極兩者之電極。在 可類似地包括—第一組電極及—第二組電極之一替代實施 例中，觸控控制器可對該第—組電極令之該等電極中之每 :者執行自電容量測而不對該第二組電極中之該等電極執 打自電容量測°於此替代實施例中’經觸控電極可包括來 自僅第一組電極之電極。 【實施方式】 义藉由參照圖！至圖19可最好地理解較佳實施例及其對先 别技術之優勢’其中使用相同編號指示相同及對應部件。 本發明之一個或多個態樣可包括實施本文所闡述及圖解 說明之功此之一電腦程式。然而，應易於瞭解，在電腦程 式》又δ十中可存在用以執行本發明之諸多不同方式且本發 明不應被視為限於任一組電腦程式指令。進一步地，熟習 此項技術者將能夠寫入此一電腦程式以基於隨附流程圖及 申明案文本中之相關闡述實施本發明之一實施例。因此， 一特定組之程式碼指令之揭示内容並不視為充分理解如何 製作及使用本文所揭示系統及方法所必需。 如本文使用，術語「觸控」、「多個觸控」及其各種衍 生應視為（由於其係關於與一觸控感測器接觸）意指一實際 觸控（亦即，一手指或物件直接接觸觸控感測器）以及一接 155877.doc 201203069 近畢件或 … 觸控」(亦即，-手指或物件放置於緊 密接近於觸控螢幕處而不實 、緊 且恢接觸觸控螢幕）。因 二一=控節點」、—「經觸控電極」或類似術語: 或緊密接近於—物件之-節點、電極 广同樣地，術語「接觸」' 「多個接觸」及其各種衍 生之使用（由於其係關於一物# 物件接觸一觸控螢幕）應理解為 j曰貫際直接接觸以及_接近事件或—「幾乎觸控」。 根據-項實施例’-多觸控感測器系統可首先對一 性觸控感測器中之每一 x軸及γ軸電極執行自電容量測。 當在S亥荨電極中之任一 Jg. , 者上偵測到一觸控之情況下，系統 可隨之對僅對應於所觸控之x軸及γ軸電極之節點或所有 感測器節點之一擴展子組執行互電容量測。在後一情形 中，舉例而言’可期望對毗鄰於對應於所觸控之χ軸及Υ 軸電極之節點之一子組節點執行互電容量測。如此等實施 例中所述之-實施方案可減少量測時間，此可改良觸控系 統對多觸控事件之回應時間。 根據此實施例，兩個物件可在位置（1，5)及位置（4，ι〇)處 接觸一 16乂16網格觸控感測器。該多觸控系統可執行^個 自電容量測（每一電極處一個）並判定已觸控χ軸電極丨及4 且已觸控Υ軸電極5及10。在系統支援最大兩個㈤時觸控之 情況下，系統可進行最少為一個或最多為四個互電容量測 以判疋實際觸控位置。舉例而言，當在節點（丨，5)處進行第 一互電容量測之情況下，系統將偵測在彼位置處之一觸控 且可藉由消除法來斷定該第二觸控出現在節點（4，1〇)處。 155877.doc -10- 201203069 在第一互電容量測係在節點（1，1〇)處進行之情況下，系統 將藉由消除法斷定該兩個觸控出現於位置（1，5)及（4 1 〇) 處。另一選擇係，系統可在判定該等觸控事件出現於位置 (1，5)及（4，10)處之前在該等節點之兩個、三個或四個中之 每一者處進行互電容量測。在此等情形中之任一者中，所 進行之總量測數目小於在一完全互電容系統中所需之256 個量測’因此提供更好的系統回應時間。 在上述系統支援最大3個同時觸控之情況下，系統可進 行最少三個或最多四個互電容量測以判定已觸控位置（ι，5) 及（4，1〇)。舉例而言，在量測（1，5)及（11〇)之後，系統可仍 量測（4,5)及（MO)中之至少―者以判^是否已觸控僅一個 或兩個位置（亦#，分別指卜雙重或三重觸控）。另一選 擇係’支援三個同時觸控事件之^可在判定料觸控事 件出現於位置（1，5)及（4,1〇)處之前在該四個節點中之每一 者處進行互電容量測。在此等情形中之任—者中，所進行 之總里測數目小於在一完全互電容系統十所需之256個量 測，因此提供更好的系統回應時間。 根據另一1貫施例，一客gg 、，β >5 1 多觸控感測器系統可首先對一電玄 性觸控感測器之一個軸（例 v J^ X軸）執仃自電容量測。告 在該等電極中之任一去卜乂占、田 者上偵測到一觸控之情況下，系统可 隨之對由經觸控電極及其 电極及另一軸（例如，γ軸）中之每一電極 开> 成之母一節點執行互電容 里/貝】根據此實施例，所進杆 之總量測數目小於在一 6入 延订 „ m _ 70王互電容系統中所需之256個量 測，因此提供更好的系統回應時間。 量 155877.doc -11 · 201203069 圖1根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器上之多 個觸控之一實例性觸控感測器系統1 〇〇之一方塊圖。如圖1 中繪示，系統100可包括觸控感測器200、觸控控制器400 及主機800。 觸控感測器200大體而言可操作以經由與一人類手指或 其他手持物件（例如，觸針、信用卡等等）接觸來接收輸 入。大體而言，觸控感測器200經組態以透過由一觸控事 件所致之電容改變來辨識該觸控事件。觸控感測器2〇〇可 包含提供對一接地（或虛擬接地）平面或對觸控感測器2〇〇内 彼此之間的一自然電容之一個或多個導電性元件。觸控感 測器200可具有一半透明構造，允許將其放置於一圖形（視 訊）顯示系統前面或併入其中。另一選擇係，觸控感測器 200可具有一不透明構造（例如，諸多當前膝上型電腦中使 用之觸控板）。在下文圖2至圖5之論述中提供根據本發明 之一實例性觸控感測器200之一更詳細說明。 觸控控制器400大體而言可係一電子系統，其可操作以 偵測、量測及報告觸控感測器2〇〇上之觸控事件。觸控控 制器400可包括電容量測電路_。根據某些實例性實施 例’電容量測電路5〇〇可包括呈_電子電路形式之一馳張 振盪器電路500，其產生在兩個電壓位準之間震盪之一 壓信號。在替代實施例中，電容量測電路500可包括呈 電子電路形式之一充電時間量測單元，其提供一充電電 或電流及一計時器。觸控控制器彻可實施為離散電 件、-積體電路之一部分、或兩者之某一組合。在下文 I55877.doc -J2- 201203069 6至圖14之論述中提供根據本發明之一實例性觸控控制器 4 0 0之一更詳細說明。 主機800大體而言可係自觸控控制器4〇〇接收觸控報告之 一系統。主機800可經組態以基於此等觸控報告起始某— 行動。在一項實施例中，主機800可對應於一電腦，諸如 一伺服器、桌上型電腦、膝上型電腦或平板電腦。根據另 一實施例’主機800可對應於各種電子裝置中之任一者， 包含（舉例而言）一行動電話或一數位媒體（例如，音樂、視 訊等等）播放器。 如圖1中圖解說明，觸控感測器200、觸控控制器4〇〇及 主機800可經由連接1〇1及1〇2以通信方式耦合以形成系統 100。連接101及102可係任一類型之結構，其適合於促進 電子信號、資料及/或訊息（大體而言係指資料）之通信。另 外’觸控感測器200、觸控控制器400及主機800可使用任 一適合通信協定經由連接101及102進行通信。在一項實施 例中，經由連接101及102之通信可倮取一定製通信協定之 形式。根據另一實施例，經由連接101及1 02之通信可係根 據各種已知協定/匯流排架構中之任一者。舉例而言，此 等協定/架構可包含但不限於I2C、SPI、RS232/UART、微 頻道架構（MCA)匯流排、工業標準架構（ISA)匯流排、增強 型ISA(EISA)匯流排、周邊組件互連（pci)匯流排、快迷 PCI匯流排、超輸送（HT)匯流排、通用串列匯流排 (USB)、視訊電子標準協會（VESA)區域匯流排、網際網路 協定（IP)、其他基於封包之協定、小電腦系統介面 155877.doc 201203069 (SCSI)網際網路SCSI(iSCSI)、串列附接SCSI(SAS)或與 SCSI協定一起操作之任一其他輸送、先進技術附接 (ΑΤΑ)、串列ATA(SATA)、先進技術附接封包介面 (ATAPI)、串列儲存架構（SSA)、積體驅動電子（IDE)、及/ 或其任一組合。 儘管在圖1中將觸控感測器2〇〇 '觸控控制器4〇〇及主機 800繪示為單獨區塊，但可提供任一實體組態。舉例而 吕，在一項實施例_，觸控控制器400及主機8〇〇可實施為 一單個積體電路。在另一實施例中，觸控控制器4〇〇及觸 控感測器200可實施為與主機8〇〇分離之一獨立裝置。在再 一實施例中，觸控感測器2〇〇、觸控控制器4〇〇及主機8〇〇 可實施為具有連接101及102作為裝置内之内部連接之一個 實體裝置《針對包含對應於觸控感測器2〇()、觸控控制器 400及主機800之多於一個實體裝置之實施例，該等實體裝 置可貫體地定位於相同位置處或在遠端位置處。舉例而 言，連接101可係網際網路且主機800可係位於遠離觸控感 測器200及觸控控制器4〇〇若干英里處之一伺服器電腦。 在操作中，觸控控制器400可使用電容量測電路500及其 他電路以經由連接102連續地量測觸控感測器2〇〇内之一個 或多個導電元件之電容值。當一使用者用一個或多個手指 或其他物件觸控觸控感測器2〇〇時，該等觸控改變在觸控 位置附近之導電元件處之電容值。觸控控制器4〇〇可辨識 經改變之電容並判定觸控感測器2〇〇已被觸控。因此，觸 控控制器400可判定該（等）觸控之位置或被觸控之特定導電 155877.doc •14- 201203069 元件。觸控控制器400可隨之將觸控位置報告給主機8〇〇。 主機800可在觸控位置上整體地或部分地起始某一行動。 圖2根據本發明圖解說明用於偵測在觸控感測器系統1 〇〇 中之多個觸控之一實例性觸控感測器200之一俯視圖。根 據所繪示之實施例，觸控感測器200可包含經介電分離之 導電元件XI至X7及Y1至Y7，其配置成一網格圖案且形成 一笛卡爾座標系統（Cartesian coordinate system)(x及 y)，其 中每一導電元件表示一不同x或y座標。根據另一實施例， 觸控感測器200可包含根據一極化座標系統或某一其他座 標系統配置之導電元件。在一個替代實施例中，可選定一 完全任意及/或專屬座標系統（舉例而言，不同於一笛卡爾 或極化座標系統之某座標系統）。根據所繪示實施例，導 電元件XI至X7及Y1至Y7可沿每一導電元件之長度具有統 一寬度。根據替代實施例，導電元件XI至X7及γι至γ7可 沿每一導電元件之長度具有一變化寬度。舉例而言，一個 層（例如，X層）中之一導電元件可在其與另一層（例如，γ 層）中之一導電元件相交之點處與其在沿其長度之非相交 區域處之寬度相比寬度較小。在圖2 a中將此後一類型之觸 控感測器之一實例繪示為觸控感測器260，圖2a圖解說明 根據一交錯菱形圖案配置之導體。 圖2中之導電元件XI至X7及Y1至Y7中之每一者可經由跡 線202及204電連接至埠252及254。在所展示之實施例中， 每一導電元件單獨地及直接地連接至谭252及254中之一各 別者。根據另一實施例’跡線202及204可直接地或間接地 155877.doc -15· 201203069 (例如’藉助介入邏輯）連接至導電元件又1至又7及¥1至¥7 中之多於一者。儘管在圖2a之觸控感測器280中未繪示類 似跡線及埠’但熟習此項技術者將瞭解，可在觸控感測器 280中利用此等特徵。 圖2及圖2a中之導電元件XI至又7/乂10及丫}至γ7可藉助任 一適合之導電媒體形成。在一半透明觸控感測器組態中， 導電元件XI至X7/Xl〇及Y1至γ7可藉助（舉例而言）氧化銦 錫（ΙΤΟ)形成。於一不透明觸控感測器組態中，導電元件 XI至Χ7/Χ10及Υ1至Υ7可藉助（舉例而言）銅形成。 槔252及254可提供圖1之觸控控制器4〇〇可耦合至其（經 由連接102)之一介面。儘管所揭示實施例包含對應於導電 元件Υ1至Υ7之一個埠252及對應於導電元件XI至χ7之一單 獨埠254 ’但其他實施例可包括一單個埠或多於兩個埠。 於此等情形中’將跡線202及204路由至期望之槔。 圖2b圖解說明用於根據本發明偵測觸控感測器系統丨〇〇 中之多個觸控之一實例性觸控感測器27〇之一俯視圖。根 據所繪示實施例’觸控感測器2 7 〇可包含經介電分離之導 電元件X1至X3及Y1至Y3 ^根據此實施例，γ軸上之導電 元件272可定位於毗鄰X軸上之導電元件274處❶於此實施 例中’ X軸及Y軸導電元件可係在同一實體層上，而不是 在不同層上相交。以此方式，可簡化觸控感測器27〇之構 造。因此，導電元件XI至X3及Y1至Y3可配置成一網格圖 案（如所續示）’以使得X轴元件274及Y軸元件272可表示一 笛卡爾座標系統中之座標節點（χ3，γ3)。類似地，X軸元件 155877.doc • 16 - 201203069 278及Y軸元件276可表示座標或節點（χ3，Υ2)。根據另一實 施例’觸控感測器27〇可包含根據一極化座標系統或某一 其他任意或專屬座標系統配置於同一實體層上之類似導電 元件。在觸控感測器270之一個或所有上述實施例中，交 越位置291可要求電分離。然而，此等交越位置可係經驅 使之構造’以使得其不表示其中已量測電容之區域。而 疋’可量測導電元件272與274處或其之間的電容以判定在 座標或節點（Χ3，Υ3)處是否已發生一觸控。 圖3根據本發明之實例性實施例圖解說明在觸控感測器 系統100中之一實例性觸控感測器2〇〇之一部分剖視正視 圖。舉例而言’圖3可對應於圖2及圖2a中繪示之多層觸控 螢幕200及260。如圖3中繪示，觸控感測器2〇〇可包括其上 形成有導電元件XI至X3之基板層306。絕緣層308可使導 電元件XI至X3與導電元件γι介電分離。表面層31〇可形成 於導電元件Y1頂部上並提供觸控螢幕2〇〇之輸入表面（亦 即，使用者用一手指或其他物件觸控之表面）。在一半透 明觸控感測器組態中，基板3〇6及表面層3 1 〇可藉助（舉例 而s)玻璃或透明塑膠（舉例而言，塑膠玻璃、pet (聚g旨）等 等）形成；且絕緣層308可藉助（舉例而言）一透明黏合劑或 具有良好絕緣特性之其他半透明材料形成。在一不透明觸 控感測器組態中，基板306可藉助（舉例而言）一纖維玻璃 (FR-4)印刷電路板（PCB)材料形成；絕緣層3〇8可藉助（舉例 而言）任一適合黏合劑或具有良好絕緣特性之其他材料形 成，且表面層3 10可藉助（舉例而言）玻璃或塑膠形成。儘管 155877.doc -17- 201203069 圖3提供觸控感測器200之構造之一個實例性實施例，但諸 多其他實施例係可能的，且將為熟習此項技術者熟知。另 外，在圖2、圖2a、圖2b及圖3中「X」層及「γ」層之指 派係任意指派，且不應被視為一限定。 在所有圖2、圖2a、圖2b及圖3中，不同組電極之間的接 近、毗鄰、空間關係或接近關係可起到形成及/或界定複 數個節點之作用。該等節點又可對應於上文參照圖2、圖 2a、圖2b及圖3所述之座標系統之類型。 在操作中’觸控感測器200(在圖2、圖2a、圖2b及圖3中 圖解說明）提供一使用者可透過其將輸入提供至觸控感測 器系統100之一實體介面。每一導電元件幻至Χ7/Χ丨〇及Y i 至Y7可具有一自然電阻。每一導電元件幻至又7/又1〇及Y1 至Y7亦可具有對一接地（或虛擬接地）平面及至觸控感測器 200内的彼此之間的一自然電容。因此，每一導電元件χ i 至X7/X10及Y1至Y7可用於形成一 rc電路，諸如圖4中繪 示之彼等》舉例而言’圖4之電路412可表示對應於一未觸 控之個別導電元件之一 RC電路，該未觸控之個別導電元 件具有繪示為電阻器413之一自然電阻及可包含存在於觸 控感測器200内之寄生電容之一自然電容Cp。此等自然電 阻及電容可由藉以建構導電元件之特定材料及一特定導電 元件之幾何結構所致。照此而論，可透過設計考量來具體 選擇一觸控螢幕之導電元件之自然電阻及/或電容。 當一使用者用一手指或其他物件觸控觸控感測器2〇〇 時’可與導電元件之自然電容並行地在觸控位置附近添加 I55877.doc •18- 201203069 額外電谷。此第二電容係圖解說明為圖4之電路414中之 電容cf。此外’電路414之電阻器415可對應於導電元件之 自然電阻’且電容Cp可對應於導電元件之自然電容。電路 414中之平行電容Cp及Cf可經添加在一起以形成一總感測 器電容（Cs)，如電路416中繪示。因此，電路416圖解說明 可在存在一觸控時形成之一 RC電路。 如下文更充分闡述，圖1之觸控控制器4〇〇可經由電容量 測電路500重複地量測每一導電元件XI至X7/X10及Y1至Y7 之自電容Cs以判定一使用者是否已觸控觸控感測器2〇〇。 換§之，藉由重複地量測Cs，觸控控制器4〇〇可判定當Cs 之值增加時一使用者已觸控觸控螢幕200。 如本文使用，術語「自電容」用於表示一電極提供給一 電容量測系統之相對於接地（或虛擬接地）之電容性負載。 換言之’每—導電元件XI至X7/X10及Y1至Y7可根據一自 電谷1Γ測來量測，其中一特定導電元件之量測獨立於任何 其他導電元件（不管可能存在於觸控控制器200中之任何寄 生電谷）°換言之，一特定導電元件之自電容量測可獨立 於其他導電元件來執行，但針對一特定導電元件量測之電 谷值可同時相依於其他導電元件。因此，根據某些實例性 實施例’自電容量測可提供關於哪些X電極及Y電極具有 觸控條件之知識。然而，如上文論述，一自電容量測 (就其本身而言）可能不能使多個X及Y經觸控電極與（Χ，Υ) 座私相關（亦即，當已發生多個同時觸控或接近事件時）。 觸控感测器200亦可包含在觸控感測器上之每一 χ_γ節 155877.doc -19· 201203069 點處之自然耦合電容。如本文使用，術語「互電容」用 於表示在不同組中之電極之接近點處（亦即，在觸控感測 器200上之一節點處）的電極之間的此耦合電容。因此，每 一節點可用於形成一 RC電路，諸如圖5中繪示之彼等。舉 例而5，圖5之電路540可表示對應於一對未經觸控之χ_γ 導電元件（舉例而言’圖2之乂丨及Υ6)之一 電路。X層上 之導電元件可具有繪示為電阻器542之一自然電阻及可包 含存在於觸控感測器200内之寄生電容之一自然電容Cpx。 類似地，γ層上之導電元件可具有繪示為電阻器544之一自 然電阻及可包含存在於觸控感測器200内之寄生電容之一 自然電容Cpy。X層上之導電元件與γ層上之導電元件之間 的自然麵合電容或互電容係繪示為電容cm。 田使用者用一手指或其他物件觸控觸控感測器200 時，可平行於導電元件之自然電容在觸控位置附近添加一 額外電容。此額外電容係繪示為圖5之電路546中之電容 Cf。此外’電路546之電阻器548及55〇可對應於在一既定 節點處之每一導電元件之自然電阻，且電容Cpx及Cpy可 對應於在一既定節點處之每一導電元件之自然電容。因 此，電路546圖解說明可在存在一觸控時形成之一 Rc電 路。 如下文更充分闡述，圖1之觸控控制器4〇〇可經由電容量 測電路500重複地量測每一 χ_γ節點之互電容Cm以判定— 使用者是否已觸控觸控感測器2〇〇 ^換言之，藉由重複地 量測Cm，觸控控制器400可判定當cm之值改變時一使用者 155877.doc •20· 201203069 已觸控觸控螢幕200。 在實例性實施例中，觸控控制器4〇〇可直接地量測一個 別導電元件之電容或兩個導電元件之間的電容。根據替代 實施例，觸控控制器400可間接地量測一個別導電元件之 電容或兩個導電元件之間的電容，諸如藉由量測該電容在 由導電元件形成之RC電路上或在耦合至此一RC電路之一 電路上可具有之一效應。 圖6根據本發明之某些實例性實施例圖解說明一實例性 驰張振盪器電路600，諸如可用於圖1之電容量測電路500 中之一個馳張振盪器電路。根據此實施例，具有一電容Cs 之電容器632及電阻器634對應於一個別導電元件XI至X7 或Y1至Y7之一 RC電路（舉例而言，圖4之電路416)。在替 代實施例中，電容Cs可對應於電路546(圖5)之電容Cpy且 電阻器634可對應於電路546(圖5)之電阻器550。此等RC電 路中之任一者可連接至比較器620及622及SR鎖存器624。 如所繪示’節點630處之電壓Vcs可對應於跨越感測器電容 器632之電壓。節點630處之電壓Vcs可用作對比較器620及 622兩者之反向輸入。比較器620之非反向輸入可連接至電 壓V2，且比較器622之非反向輸入可連接至電壓V1。於此 實施例中，電壓V2大於電壓V1。 比較器620之輸出可經反向及連接至sr鎖存器624之S輸 入。比較器622之輸出可連接至SR鎖存器624之R輸入。SR 鎖存器624之經反向輸出（亦即，Q_bar輸出）可連接至由導 電元件XI至X7或Y1至Y7中之一者形成之RC電路。 155877.doc 21 201203069 在操作中，驰張振盪器電路600可用於產生其中將節點 630處之電壓Vcs週期性地充電至電壓位準V2及放電至電壓 位準V1之操作之一視窗。驰張振盪器電路6〇0可以下列方 式達成此功能。首先’當在節點630處之電壓（亦即，跨越 電容器632之電壓）降至低於電壓VI之情況下，比較器622 之輸出將變高。類似地，當在節點630處之電壓升至高於 電壓V2之情況下，比較器62〇之輸出將變高（由於反向輸 出）。接下來’比較器輸出可連接至SR鎖存器624，該张鎖 存器可根據表格1中之真值表來表現。 表格1 S R 0 Q-bar (輸出保參 操作 1最後一已知值） 0 0 保持 0 1 0 1 重設 1 0 1 0 設定 1 1 0 1 重設 因此，在將SR鎖存器624之設定（s)輸入驅動為高之情況 下該鎖存器之Q-bar輸出可被驅動為低。在鎖存器624之 重叹（R)輸入被驅動為高之情況下，鎖存器之Q 輸出可 被驅動為高。SR鎖存器624可係一以重設為主之鎖存器， 以使付當將S及R輸入兩者驅動為高時SR鎖存器624可係呈 重又模式（亦即，Q_bar輸出可被驅動為高）。最後，其中s 及R輸入兩者皆被驅動為低之情況下，SR鎖存器624之輸 出可保持最後一已知輪出值。 圖7根據本發明之苴此# S β心系些實施例圖解說明用於一基於馳張 155877.doc -22· 201203069 振盈器之觸控感測器系統_中之—驰張振盈器電路_輸 出之一實例性時序圖。圖7與圖6及表格丨_起進一步闡= 馳張振盪器電路600之功能。 “ 在圖7中之時間t〇處，藉助操作之最開始（亦即，褒置通 電）來起動，跨越感測器電容器632(圖6)之電壓Vcs可係〇。 因此，比較器622輸出可係高而比較器62〇之反向輸出可係 低，乃因兩個反向輸入可分別小於非反向輸入電壓^及 v!。此可將SR鎖存器624放置成重設，且可將q_w輸出驅 動至1 ’此又可使感測器電容器632充電。 在圖7中繪示之時間tl處，跨越感測器電容器632之電壓 Vcs可增加直至其超過出現於比較器622之非反向輸入上之 電壓臨限值vi。此可致使比較器622之輸出變成〇。因此， 在時間u處，兩個比較器輸出可為低且SR鎖存器624輸出 可保持最後一已知值，此意指9吨扣輸出可保持於丨處且可 繼續使感測器電容器632充電（在時間ti與t2之間）。 在時間t2處，跨越感測器電容器632之電壓Vcs可超出出 現於比較器620之非反向輸入上之電壓臨限值¥2。此可致 使比較器620之反向輸出轉變至i。因此，在時間q處，sr 鎖存1§ 624之S輸入可為高，且SR鎖存器624之尺輸入可為 低。此可致使SR鎖存器624之Q-bar輸出轉變至〇。此時 (t2)，感測器電容器632可開始放電（在時間t2與t3之間）。 當電壓Vcs降至低於電壓臨限值V2(在時間（2與〇之間）時， 比較器620之輸出可再次變低，且SR鎖存器624可保持最後 一已知值（亦即，〇)且可允許電容器632繼續放電。 155877.doc -23· 201203069 在時間t3處’跨越感測器電容器632之電壓Vcs可降至低

於電壓臨限值V1。此可致使比較器022輸出變成1，將SR 鎖存器624之（^匕訂輸出驅動為高且再次使感測器電容器 632充電。只要存在對該系統之電力，此充電及放電過程 即可重複。 馳張振盪益電路6〇〇之上述功能之時序可受由觸控感測 器2〇〇(圖2)之每一導電元件XI至Χ7及Υ1至Υ7形成之RC電 路之電屬性衫響。舉例而言，圖4之Rc電路4丨6(對應於圖6 中之電谷器63 2及電阻器63 4)類似於所有其他rc電路可具 有對應於使電容器Cs充電所必需之時間量之一 RC時間常 數。該RC時間常數可通常由希臘字母τ表示，且可滿足下 列方程式： τ = R * Cs 根據此方程式，""可表示使電容器Cs充電至供應電壓之 約63%所化費之時間，且5τ可表示使電容器Cs充電至在供 應電壓之1 /。内所花費之時間。根據該方程式，充電時間 可與電今Cs成正比。結果，未經觸控之感測器電容Cs可比 在發生一觸控時更快地進行充電及放電。換言之，由於一 觸控可增加RC電路之電容Cs，所以尺〇時間常數亦可增 加’且可導致更長的充電及放電週期。更長的充電及放電 週期又可導致馳張振盪器電路5〇〇之一減小的頻率。 圖8根據本發明之替代實施例圖解說明用於一基於驰張 振盪控感測器线⑽中之—馳張振盪器電路_輸 出之實例性時序圖。於此實施例中，馳張振i器波形可 155877.doc •24- 201203069 係三角形，乃因其可藉助一恆定電流源/槽來驅動。驰張 振盪器電路600在此實施例中之行為類似於上文參照圖7所 闡述之行為。圖8與圖6及表格1 一起進一步闡述馳張振盪 器電路600之功能。 在給出馳張振盪器電路600之此等屬性之情況下，觸控 控制器400可藉由量測驰張振盪器電路6〇〇之頻率來判定一 經觸控條件《在某些實例性實施例中，上述基於馳張振盪 器之系統可使用由Microchip Technologies有限公司製造之 某些PIC微控制器上可用之CSM模組。根據替代實施例， 基於馳張振盪器之系統可使用由其他半導體製造商提供 之離散硬體組件或組件或積體電路。 圖9圖解說明一實例性觸控控制器9〇〇(對應於圖〗之觸控 控制器_)並提供關於可如何量測桃張振|器電路儀之 頻率之進-步細節。舉例而纟，觸控控制器9〇〇可實施連 接至馳張振in電路咖之輸出9G1(亦即，圖6中之sr鎖存 器624之Q-bar輸出）之計數器電路9〇2。計數器電路可操 作以在輸出9G1之每-正緣或負緣處遞增儲存於計數 存器904 _之一值。 根糠在本文中稱為 j ^貝々β 1夕1j » 觸控控制器_可（舉例而言）根據一預定計時器中斷在規 則、預定時間間隔處讀取計數器暫存謂4。觸控控制器 9〇〇可比較計數器暫存器9〇4之連續讀數以判定在預定時間 間隔期間驰張振盪器電路_已振！之次數之數目。因 此此數目提供與馳張振盪器電路6〇〇之頻率有關之一量 155877.doc -25- 201203069 測。觸控控制器900可比較連續量測以判定是否已發生_ 觸控事件》 如上文所述，一觸控可增加在電容器9〇6處之電容Cs， 從而產生馳張振盪器電路600之一減小的頻率。因此，根 據該頻率量測方法，在計數器暫存器9〇4之值逐預定時間 間隔地減小時，觸控控制器9〇〇可判定已發生一觸控事 件。在某些實施例中，除非計數器暫存器9〇4之值已降低 多於一預定臨限值，否則觸控控制器9〇〇不判定已發生二 觸控事件。於此等實施例中，觸控控制器刪可由於驰張 振盪器600因一觸控事件以外的條件（例如，雜訊、漂移等 等)所致之頻率的最小改變之結果而不太易於錯誤地報告 一觸控事件。 在本文中稱為一「週期量測方法」之另一實施例中，觸 控控制器9 0 0可料充計數器暫存器9 〇 4所需之時間（或週 期）計數。根據此週期量測實施例，觸控控制器刪可包含 一系統時間暫存器908。觸控控制器_可將計數器暫存器 卯4之值重設為0,且同時或大致同時地可將系統時間暫存 器908之當前值儲存於儲存暫存器刚中。再次地計數器 暫存器9G4可在馳張振f路_之輸㈣丨之每一正緣 或負緣處遞增。於某點處，此可導致計數器暫存請*之 一溢流條件。觸控控制器_可經組態以藉由讀取系統時 間暫存㈣8之值並比較彼值與儲存於料暫存器9附之 時間值來回應於計數器暫存器9〇4之一溢流條件。此比較 提供使計數器溢流所需之系統時間單元之數目，且係驰張 155877.doc •26- 201203069 振i器電路600之頻率之一指干。

如上文所述’-觸控可增加在電容器9〇6處之電容G 從而產生馳張振璗器電路_之一減小的頻率。因此，抱 據週期3：測方法，在使計數器暫存器9()4溢流所需之 時間單元之數目在連續量測之間增加之情況下，觸控控制 器_可。判定已發生-觸控事件。在某些實施例中，除非 使。十數H暫存n 9G4溢流所花費之系統時間單元之數目已 增加夕於一預定臨限值，否則觸控控制器9〇〇可不判定已 發生觸控事件。於此等實施例中，觸控控制器9⑽可由 於驰張振蘯器電路600因一觸控事件以外的條件（例如，雜 訊、漂移等等）所致之頻率的最小改變之結果而不太易於 誤報一觸控事件。 根據該頻率量測方法，可藉由修改預定計時器中斷之長 度來調整取樣視窗。根據該週期量測方法，可藉由計數器 暫存器之最大值之改變來調整取樣視窗。舉例而言，一小 的最大值可導致一較短取樣視窗及更頻繁之頻率量測。在 調整取樣視窗時須總是考量掃描機構之速度與系統1〇〇之 解析度之間的比率。 因此，觸控控制器9〇〇可使用此等基於馳張振盪器之方 法來量測觸控感測器2〇〇中之該等電極中之每一者之一自 電容值或互電容值。 儘管圖9繪示有效地搞合至觸控感測器200之一單個導電 元件或感測器電極之觸控控制器900及驰張振堡器6〇〇，但 此圖解說明僅係實例性。根據系統1 〇〇之某些實例性實施 I55877.doc -27- 201203069 例，可藉由觸控控制器900個別地定址每一個別X及γ電極 以使得圖1之電容量測電路500(繪示為圖9中之馳張振盪器 600)可個別地耦合至每一 X及γ電極或同時地耦合至多於一 個電極。舉例而言，觸控控制器可包含觸控感測器2〇〇中 之每一電極之一個別輸入，且可實施多工邏輯以個別地定 址每一輸入。可實施將感測器電極定址之其他方法，且根 據本發明該等方法將對熟習此項技術者顯而易見。 圖10圖解說明一實例性觸控控制器1 〇〇〇(對應於圖1之觸 控控制器400)且在量測觸控感測器200之一第一層上之感 測器電極1014與一第二層上之感測器電極1 〇 16之間的一互 電容時提供關於驰張振盪器電路6〇〇之操作之進一步細 節。如圖10中繪示’計數器電路1 〇〇2、輸出1 〇〇 1、計數器 暫存器1004、系統時間暫存器1〇〇8及儲存暫存器1〇1〇可大 體地分別對應於上文中參照圖9闡述之經類似編號之元件 902、901、904 ' 908及910且具有其類似功能。 根據某些實例性實施例，觸控控制器丨〇〇〇可包含脈衝驅 動器電路1012，其可耦合至觸控感測器2〇〇中之一個或兩 個層之感測器電極。如圖解說明，脈衝驅動電路丨〇丨2可耦 合至觸控感測器200之一第一層上之感測器電極1014。（再 次地’可由觸控控制器丨〇〇〇個別地定址每一個別X電極及 γ電極以使得驰張振盪器600及脈衝驅動電路1〇12可個別地 輛合至每一X電極及γ電極，或同時地耦合至多於一個電 極。）脈衝驅動電路1〇丨2亦可耦合至馳張振盪器電路6〇〇， 忒馳張振盪器電路又可耦合至觸控感測器2〇〇之一第二層 155877.doc 28· 201203069 上之感測器電極1016。 脈衝驅動電路1 〇 1 2可經組態以將一電信號驅動至感測器 電極1014上，同時使用驰張振盪器6〇〇以量測感測器電極 1016之電容。根據此實施例，觸控感測器2〇〇之一第一層 上之感測器電極1014可充當一傳輸器電極，且觸控感測器 200之一第二層上之感測器電極1〇16可充當一接收器電 極。因此，可在接收器電極1〇16上量測一電容，同時可在 傳輸器電極1014上驅動一電信號。傳輸器電極1〇14上之經 驅動信號可變更在接收器電極1〇16上採取之電容量測，乃 因某些傳輸器信號可透過互電gCm耦合。接近於觸控感 測器200上之傳輸器/接收器（節點）之一觸控可提供一電容 性耦合之接地路徑（未展示），該接地路徑可將某些傳輸器 經耦合k號電流分流掉（亦即，如在脈衝驅動電路ι〇ΐ2所 提供之電信號令實施)。結果’透過互電容Cm耦合之信號 可在量測上發生變更且可指*在所量測節點處之—經觸控 條件。 圖U根據本發明®解說明之某些實關在-基於驰張振 盈器之觸控感測器系統刚中用於馳張振盪器電路_輸出 :脈衝驅動電路1012輸出之各種實例性時序圖。舉例而 言’時序圖1104展示馳張振盪器輸出波形1105,其類似於 在圖7至® 8中繪示之馳張振盪器輸出波形。時序圖1104可 對應於觸控感測器200之-導電元件之-自電容量測。另 選擇係時序圖1104可對應於其中沒有驅動脈衝驅動電 路輸出時之-互電容量測（舉例而言，在圖W之感測器電 155877.doc -29· 201203069 極1014與1016之間）。 根據本發明之各種實例性實施例’時序圖丨丨〇6展示馳張 振盪器輸出波形1107。時序圖11〇6中亦繪示脈衝驅動電路 輸出1108。如所繪示，在一互電容量測期間脈衝驅動電路 輸出1108可將一電信號驅動至一傳輸器電極上。根據一項 實施例，脈衝驅動電路輸出波形1108之上升緣可與馳張振 盈器輸出波形11 07之放電狀態（亦即，下降緣）之開始同 步。舉例而言，驰張振盪器電路600可在狀態轉變時（舉例 而言，在自一充電狀態轉變至一放電狀態時）升起一旗 標’且脈衝驅動電路1012可辨識已升起此旗標。在某些實 施例中’此旗標信號可在驰張振盪器600與脈衝驅動電路 1012之間在信號1 〇 18(圖1 〇)上通信。根據替代實施例，脈 衝驅動電路1012及驰張振盪器電路600可包括一單個統一 電路’諸如電容量測電路5〇〇(圖1)。 繼續時序圖1106，脈衝驅動電路輸出波形11〇8之上升緣 可與馳張振盪器輸出波形1107之放電狀態之開始同步。如 所繪示’此可將電流注入至接收器電極之電容性負載中， 此可使馳張振盪器波形1107頻率變慢。舉例而言，儘管圖 11中之波形並未按比例繪示且僅係例示性，但馳張振盪器 輸出1107具有比時序圖11 〇4之驰張振盪器輸出11〇5更慢之 一頻率（此可表示不具有脈衝驅動輸出之系統）。 時序圖1110根據本發明之各種實例性實施例展示馳張振 盪器輸出波形1111及脈衝驅動輸出波形1112。時序圖111〇 類似於時序圖1106，但可圖解說明在對應於接收器及傳輸 155877.doc •30- 201203069 在某些實施例 器感測器電極之節點附近之一觸控之效應 中’在對應於接收n及傳輸器感測器電極之節點附近之一 觸控可針對由脈衝驅動電路輸出1112注入至傳輸器感測器 電極中之某些電流提供一電容性輕合之分流路徑。如圖解 說明’該觸控引發之分流路徑可絲某些脈衝注入電流， 此可導致馳張振盪器輸出波形（1111)之頻率之一增加。舉 例而言’㈣振靈器輸ώ1111具有比時序圖n〇6之馳張振 盪器輸出1107更快之一頻率(此可表示系統具有一有效脈 衝驅動輸出但不具有一觸控條件）。 圖1 la根據本發明之某些實施例圖解說明用於一基於馳 張振盪器之觸控感測器系統100中之馳張振盪器電路6〇〇輸 出及脈衝驅動電路1〇12輸出之各種實例性時序圖。舉例而 5，時序圖11 〇4a展示馳張振盪器輸出波形丨丨〇5a，其類似 於在圖7至圖8中繪示之馳張振盪器輸出波形。時序圖 1104a可對應於觸控感測器2〇〇之一導電元件之一自電容量 測。另一選擇係’時序圖1丨〇4a可對應於其中未驅動脈衝 驅動電路輸出時之一互電容量測（舉例而言，在圖1〇之感 測器電極1 〇 14與1016之間）。 時序圖1106a根據本發明之各種實例性實施例展示驰張 振盘器輸出波形ll〇7a。在時序圖ll〇6a中亦繪示脈衝驅動 電路輸出11 〇8a。如所繪示，在一互電容量測期間脈衝驅 動電路輸出11 〇8a可將一電信號驅動至一傳輸器電極上。 根據-項實施例，脈衝驅動電路輸出波形1108a之上升緣 可與驰張振盪器輸出波形1107a之充電狀態之開始（亦即， 155877.doc •31 · 201203069 上升緣）同步。舉例而言，驰張振盪器電路6〇〇可在狀態轉 變時升起一旗標（舉例而言，當自一放電狀態轉變至一充 電狀態時），且脈衝驅動電路1012可辨識已升起此旗標。 在某些實施例中，此旗標信號可在驰張振盪器6〇〇與脈衝 驅動電路1012之間在信號1018(圖1〇)上通信。根據替代實 施例，脈衝驅動電路1 〇丨2及驰張振盪器電路6〇〇可包括一 單個統一電路，諸如電容量測電路5〇〇(圖丨）。 如時序圖110 6 a中繪示，傳輸器脈衝邊緣可不恰好出現 在驰張振盪器轉變處。（此可係針對其他實施例之情形， 諸如圖11中所繪示。）此時序偏置可係由於感測驰張振盪 器輸出之轉變與驅動傳輸器之間的設計固有時間延遲所 致。然而’此時序偏置不應被視為對該設計之一限定，且 其他實施例可達成比所繪示之同步更好之同步。另外，經 同步之傳輸器脈衝邊緣之精確位置（相對於振逢器轉變）可 偏移一位元。然而，較佳地，傳輸器脈衝邊緣將保持為馳 張振盈器輸出之適當斜率，且將足夠早地以該馳張振盪器 輸出之適當斜率出現以使得實現傳輸器脈衝之效應。 繼續時序圖1106a ’脈衝驅動電路輸出波形n〇8a之上升 緣可與馳張振盪器輸出波形11 〇7a之充電狀態之開始同 步。如所繪示’此可將電流注入至接收器電極之電容性負 載此可使驰張振盈1§波形110 7 a頻率加速。類似地，脈 衝驅動電路輸出波形ll〇8a之下降緣可與馳張振盪器輸出 波形11 〇 7 a之放電狀態之開始同步。如所繪示，此可自接 收器電極之電容器負載撤回電流，此可使馳張振盪器波形 155877.doc •32· 201203069 1107&頻率加速。舉例而言，儘管圖lla中之波形並非按比 例繪示且僅係例示性，但驰張振盪器輸出i 1073具有比時 序圖1104a之馳張振盪器輸出1105a(其可表示不具有脈衝 驅動輸出之系統）更快之一頻率。 時序圖1110a根據本發明之各種實例性實施例展示驰張 振盪器輸出波形1111a及脈衝驅動輸出波形m2a。時序圖 11 l〇a類似於時序圖1106a，但可圖解說明在對應於接收器 及傳輸器感測器電極之節點附近之一觸控之效應。在某些 實施例中，在對應於接收器及傳輸器感測器電極之節點附 近之一觸控可針對由脈衝驅動電路輸出1U2a注入至傳輸 器感測器電極中之某些電流提供一經電容性耦合之分流路 徑。如圖解說明，觸控引發之分流路徑可盜取某些脈衝注 入電流，此可導致驰張振盪器輸出波形（mia)之頻率降 低。舉例而言，馳張振盪器輸出mia具有比時序圖1106a 之驰張振盪器輸出1107a更慢之一頻率（此可表示具有一有 效脈衝驅動輸出但不具有一觸控條件之系統）。 圖1 lb根據本發明之某些實施例圖解說明在一基於驰張 振堡器之觸控感測器系統1GG中針對馳張振盈器電路帽輸 出及脈衝驅動電路1012輸出之一實例性時序圖。圖111?中 之時序圖根據本發明之各種實例性實施例展示驰張振盈器 輸出波形1120b。亦繪示脈衝驅動電路輸出1122b。圖"及 圖11a中繪示之時序圖係脈衝驅動電路ι〇ΐ2可在驰張振盪 器輸出上具有之效應之—例示。如其t繪示，該脈衝可僅 僅改變驰張振盈器輸出波形之斜率。儘管此可係某些實施 155877.doc -33· 201203069 例中之情形，但圖llb圖解說明在其他實施例中所注入脈 衝可產生各別驰張振盪器之充電及放電斜率之位準步進改 變。熟習此項技術者將瞭解，此位準步進改變可在馳張振 蓋器電路600上具有與圖U及圖Ua中所繪示之斜率改變類 似之一效應（亦即，相依於相位同步對振盪器頻率之一增 加或減少）。 因此，根據本發明之某些實例性實施例，可辨識在一多 觸控感測器系統中之多次同時觸控。舉例而言，如上文參 照圖1至圖11所論述，可根據一頻率量測方法及/或一週期 量測方法來量測馳張振盪器電路600之頻率，舉例而言在 脈衝驅動電路1012係有效時。以此方式，觸控控制器 400/900/1000可在觸控感測器2〇〇中之每一節點上方反覆以 判定是否已觸控一個或多個節點。舉例而言，觸控控制器 400/900/1000可步進透過觸控感測器2〇〇之一第一層上之每 一導電元件XI至X7，將每一者設定為一接收器電極並藉 由將另一層上之每一導電元件¥1至Υ7設定為一傳輸器電 極並量測互電容來量測每一節點之互電容。 圖12根據本發明之某些實例性實施例圖解說明一實例性 充電時間量測電路1200 ’諸如可用於圖i之電容量測電路 500之一者。根據此實施例，電容器Cs及電阻器Rs對應於 一個別導電元件XI至又^/或丫丨至丫了（圖2)之一 Rc電路（舉例 而言，圖4之電路41 6)。在替代實施例中，電容Cs可對應 於電路546之電容Cpy且電阻器RS可對應於電阻器55〇(圖 5)。此等RC電路中之任一者可連接至充電時間量測電路 155877.doc •34· 201203069 1200。 根據某些實例性實施例，充電時間量測電路1200可包括 控制單元1202，該控制單元可包含可將信號1204上之一電 壓位準轉換成一數位值之類比至數位轉換器ADC »控制單 元1202亦可包括用以（舉例而言）藉由使充電閘1211及放電 閘1212之連接/斷開同步來控制信號1204之充電及放電之 電路》因此，控制單元1202可藉由致使充電閘1211閉合同 時保持放電閘1212斷開來進入一充電狀態》相反地，控制 單元1202可藉由致使充電閘1211斷開同時閉合放電閘1212 來進入一放電狀態。以此方式，充電時間量測電路丨2〇〇之 控制單元1202可將一充電電壓或電流源連接至觸控感測器 200之一個別感測器電極。類似地，充電時間量測電路 1200之控制單元1202可將一放電電塵或電流槽連接至觸控 感測1§ 2 0 0之·一個別感測益電極。在替代實施例中，可省 略圖12中繪示之電流源及電流槽之一者或兩者（例如，充 電閘1211直接地連接至電壓Vdrive，放電閘1212直接地連接 至接地（或虛擬接地）等等）。 充電時間量測電路1200亦可包括計時器1208及儲存器 1210。根據本發明之某些實施例’計時器12〇8可充當一遞 減計數計時器’以使得其可在一預定時間延遲已過去時傳 訊至控制單元1202。在替代實施例中’計時器1208可充當 一計時器，在時間〇處起動且根據一指定時間週期（ms、 u s、p a專等）遞增。根據此替代實施例，控制單元12 〇 2可使 用計時器1208判定花費多長時間將信號12〇4充電至一預定 155877.doc -35- 201203069 電壓位準。根據某些實施例，儲存器1210可用於儲存任一 先前論述之預定值（舉例而言，一預定電壓位準、一預定 時間延遲等等）。 根據圖12中繪示之實例性實施例，系統1〇〇可藉由量測 由感測器電極提供之電容性負載之充電時間對電壓（charge time-to-voltage)關係來量測觸控感測器2〇〇之一個別感測 器電極之電容。此一量測可使用下列電關係： i = C dv/dt = C Δν/Δί 或 電流=電容*(電壓改變/時間改變） 因此，在一經界定充電時間處之電壓係相依於一所連接 感測電極之一電容。因此’在一經界定充電時間處之一電 壓可在當在感測電極附近引入一觸控時發生改變，乃因該 觸控可改變由電極提供之總電容。因此，充電電壓之一改 變可係一觸控條件之一指示。 在給出充電時間量測電路12〇〇之此等屬性時，觸控控制 器400可藉由量測一既定感測器電極之充電時間對電壓來 判定一經觸控條件。根據一項實施例，觸控控制器4〇〇可 使用「VACST方法」（在充電一設定時間之後的電壓）量測 充電時間對電壓。在VACST方法中，控制單元1202可（舉 例而言）藉由如上文所述控制充電閘1211及放電閘丨212而 將一充電電壓或電流連接至欲量測之一感測器電極。同時 (或幾乎同時）’控制單元1202可以遞減計數模式起動計時 器1208 ’且等待計時器1208以在一預定時間延遲已過去時 155877.doc • 36- 201203069 傳訊。控制單元1202可隨之（舉例而言，使用ADC)量測感 測器元件之充電電壓（亦即，連接至觸控感測器2〇〇之感測 器元件之信號1204)。 根據一替代實施例，觸控控制器400可使用「TCSV方 法」（充電至設定電壓之時間）來量測充電時間對電壓。在 tcsv方法中’控制單元1202可（舉例而言）藉由如上文所述 控制充電閘1211及放電閘1212而將一充電電壓或電流連接 至欲量測之一感測器電極。同時（或幾乎同時），控制單元 1202可以計時器模式（亦即，在〇處起動並遞增計數）起動計 時器1208。控制單元1202可（舉例而言，使用ADC)重複地 量測感測器元件之充電電壓（亦即，信號12〇4)直至充電電 壓已達到一預定位準。其後，控制單元丨2〇2可停止及/或 讀取計時器12〇8之值，此值可表示將感測器元件提供之電 容性負載充電至預定電壓位準所需之時間。 根據某些實例性實施例，上述基於充電時間對電壓之系 統可使用由Microchip Technologies有限公司製造之某些 pic微控制器上可用之CTMU模組。根據替代實施例，一 基於充電時間對電壓之系統可使用由其他半導體製造商提 供之離散硬體組件或組件或積體電路。 因此，觸控控制器400可使用此等基於充電時間對電壓 之方法量測觸控感測器200之該等電極中之每一者之一自 電容或互電容值。 圖13圖解說明一實例性觸控控制器13〇〇(對應於圖1之觸 控控制器400)，並提供關於在量測觸控感測器2〇〇之一第 155877.doc •37- 201203069 一層上之感測器電極1314與一第二層上之感測器電極13l6 之間的一互電容時充電時間量測電路12〇〇之操作之進一步 細節。 根據某些實例性實施例，觸控控制器13〇〇可包含脈衝驅 動電路1312，該脈衝驅動電路可耦合至觸控感測器2〇〇中 之感測器電極之一個或兩個層。如圖解說明，脈衝驅動電 路1312可耦合至觸控感測器2〇〇之一第一層上之感測器電 極1314。（再次地，每一個別乂及γ電極可由觸控控制器 1300個別地定址以使得充電時間量測電路12〇〇及脈衝驅動 電路1312可個別地耦合至每一又及丫電極，或同時耦合至 多於一個電極。）脈衝驅動電路1312亦可耦合至充電時間 量測電路1200，該充電時間量測電路又可耦合至觸控感測 器200之一第二層上之感測器電極1316。 脈衝驅動電路13 12可經組態以將一電信號驅動至感測器 電極13 14上，同時使用充電時間量測電路12〇〇量測感測器 電極1316之電容。根據某些實施例，脈衝驅動電路1312可 驅動一週期性脈衝信號，諸如圖U中之彼等脈衝信號11〇8 及1112。在替代實施例中’脈衝驅動電路輸出波形之形狀 可被變更。 在圖13之實例性觸控控制器13〇〇中，觸控感測器2〇〇之 一第一層上之感測器電極1314可充當一傳輸器電極，且觸 控感測器200之一第二層上之感測器電極1316可充當一接 收器電極《因此，可在接收器電極1316上量測一電容，同 時可在傳輸器電極1314上驅動一電信號。傳輸器電極1314 155877.doc •38· 201203069 上之經驅動信號可變更在接收器電極1316上採取之電容量 測’乃因某些傳輸器信號可透過互電容Cm耦合。更具體 地’傳輸器電極上驅動之信號可注入或撤回至接收器電極 之電容性負載中之電流，此可使接收器電極之充電電壓增 加或減小及/或使將接收器電極充電至上文提及之預定電 壓位準所花費之時間加速或減慢。接近於觸控感測器200 上之傳輸器/接收器節點之一觸控可提供一經電容性耦合 之接地路徑（未展示），其可分流掉某些傳輸器耦合信號電 流（亦即，如脈衝驅動電流丨3丨2所提供之電信號中實施）。 結果’透過互電容Cm耦合之信號可在量測上發生變更且 可指示在所量測節點處之一經觸控條件。 舉例而s，在採用VACST方法用於量測觸控控制器13〇〇 中之充電時間對電壓時，與在未採用脈衝驅動電路時相 比，添加圖13之脈衝驅動電路1312可增加所量測充電電 壓。另一方面，一觸控條件之出現可盜取某些脈衝注入電 流’此可導致在預定時間週期期間充電電壓之一減小。 在採用TCSV方法用於量測觸控控制器1300中之充電時 間對電壓時，與不採用脈衝驅動電路時相比，添加圖13之 脈衝驅動電路13 12可減少將感測器電極充電至預定電壓位 準所花費之時間量。另一方面，一觸控條件之出現可盜取 某些脈衝注入電流，此可導致將感測器電極充電至預定電 壓位準所花費之時間之一增加。 如上文參照圖1至圖11所論述，在一使用者用一手指或 另一物件觸控觸控螢幕2〇〇時馳張振盪器電路6〇〇之頻率可 155877.doc -39- 201203069 受到干擾。另夕卜，參照圖12至圖13,在一使用者用一手指 或另一物件觸控觸控螢幕200時充電時間量測電路12〇〇之 充電時間可受到干擾。相依於環境因素及其他設計因素， 可更有利地使用一基於馳張振盪器之系統。在其他上下文 中’可更有利地使用-基於充電時間對電壓之系統。圖17 根據本發明圖解說明利用一組合的基於馳張振盈器及基於 充電時㈣電壓之觸控感冑器系、統之—實例㈣控控制 器。 如圖17中繪示，觸控控制器17〇〇(其可對應於圖i之觸控 控制器400)可包含類似於參照圖1〇及圖13所闡述之彼等特 徵之特徵。觸控控制器ποο可藉由包含區塊17〇1而不同於 彼等實施例，其中區塊1701可組合充電時間量測電路及馳 張振盪器電路。以此方式，觸控控制器17〇〇可選擇一適當 方法用於量測感測器電極1714與1716之間的互電容。舉例 而言’根據某些實例性實施例，可基於一軟體可變更設定 來選擇充電時間量測電路及驰張振盪器電路。在某些實例 性實施例中’充電時間量測電路及驰張振盪器電路之操作 可係互斥的，以使得在任一給定時間處僅一者可係正在操 作中。於一替代實施例中’兩個電路皆可操作。舉例而 言，觸控控制器1700可利用馳張振盪器電路（及本文所述 之相關方法）量測觸控感測器200中之每一節點，且然後利 用充電時間量測電路（及本文所述之相關方法）量測觸控感 測器200中之每一節點◦在替代實施例中，觸控控制器 1700可利用驰張振盪器電路量測一個節點，後跟著利用充 I55877.doc • 40· 201203069 電時間量測電路之一量測，並來回切換直至所有節點已被 量測。在其中兩個電路皆可操作之實施例中，觸控控制器 17 0 0可在任一電路指示一經觸控條件之情況下報告一觸 控。另一選擇係，在兩個電路皆指示一經觸控條件之情況 下觸控控制器1700可僅報告一觸控。以此方式，觸控控制 器1700可提供較少被環境因素及其他設計因素影響之操 作。 圖14根據本發明圖解說明用於偵測觸控感測器系統1〇〇 中之一觸控感測器200上之一個或多個觸控之一實例性方 法1400之一流程圖。 根據一項實施例，方法1400較佳地開始於步驟14〇2處。 如上文提及，本發明之教示可以各種組態之系統1〇〇實 施。因此，方法1400之較佳起始點及構成方法14〇〇之步驟 1402至1412之次序可相依於所選擇之實施方案。 在步驟1402處，觸控控制器400可選擇欲量測之觸控感 測器200之一導電元件。舉例而言，觸控控制器4〇〇可設定 將一選定之感測器元件XI至χ7或¥1至¥7電連接至電容量 測電路500之一控制信號。在步驟14〇4處，觸控控制器4〇〇 可根據上文闡述之方法量測所連接感測器元件之電容。舉 例而言，觸控控制器400可使用該頻率量測方法或週期量 測方法量測驰張振盪器電路6〇〇之頻率。另一選擇係，觸 控控制器400可使用VACST方法或TCSV方法量測充電時間 量測電路1200之充電時間對電壓。 在步驟1406處’觸控控制器4〇〇判定所量測之電容（亦 155877.doc -41 - 201203069 p如相依於里測方法由頻率、週期、充電時間、或電壓 表示為適當）是否指示與選定感測器元件之自然電容之一 偏差。為此，觸控控制器可儲存表示一給定導電元件之平 均電容之-運行基線平均值4運行基線平均值可用於排 除由溫度、電壓及環境中之改變所產生之雜訊。因此，觸 控感測器400可比較所量測電容與該基線平均值。在一項 實施例中，觸控控制器働判定在電容量測與基線平均值 不同時存在一偏差。在另一實施例中 觸控控制器400判 多於一預定臨限值之情 定在電容量測與基線平均值之 況下存在一偏差。 當在步驟1406處未偵測到電容偏差之情況下，觸控控制 器400判定不存在觸控且進行至步驟14〇8。根據一實例性 實施例，在步驟1408處，觸控控制器4〇〇可將所量測電容 添加至運行基線平均值。因，匕’基線平均系統可係一「閘 控」系、統’以使得系統記錄在任一操作範圍内之雜訊之出 現/缺席，並在雜訊即使僅影響—單個感測器時停用基線 平均。此可確保基線平均反映所選電極之自然電容而非在 由雜訊等影響時之電容。進-步地，在期望藉助—慢斜率 避免平均化偏差之情況下（例如，當一物件非常慢地接近 觸控榮幕200時將出現）可實施一相當慢速平均方法（例如， 步驟1408並未針對每一掃描循環執行）。根據一替代實施 例，在步驟丨4〇8處，觸控控制器4〇〇可僅選取一基線快照 量測循環之新基線。 選定元件以使得該快照變成下一 在步驟1408完成之後 觸控控制器4〇〇可進行至步驟 155877.doc •42· 201203069 其中其可判定當前選定之導電元件是否係欲量測之 ^ 元件。在當則選定之導電元件係欲量測之最後一元 件ΐΐ況下，方法1400可退出。在當前選定之導電元件並 非奴里測之最後一元件之情況下，方法可迴圈至步驟 1402,其中選擇下一導電元件且針對新選定之導電元件重 複先前步驟。 。當在步驟1406處偵測到一電容偏差之情況下，觸控控制 器400判定存在一觸控條件並將選定之元件報告為一經觸 控元件（舉例而言，至主機8〇〇)。如上文所述，觸控控制器 可隨之進行至步驟1410。 儘&圖14參照方法14〇〇揭示欲採取之特定數目個步驟， 仁方法1400可藉助比圖14中繪示之彼等步驟更多或更少個 步驟來執行。舉例而言，方法丨4〇〇可省略步驟丨4〇8且可不 保持電谷值之一運行基線平均。於此情形下，在步驟丨4〇6 處之一「否」條件將導致觸控控制器400進行至步驟 1410。儘管對方法14〇〇之此具體偏差係顯式的，但可做出 其他偏差。另外，儘管圖14參照方法14〇〇揭示欲採取之步 驟之某一次序，但構成方法14〇〇之該等步驟可以任一適合 -人序το成。舉例而言，可推遲報告步驟14〇2直至在步驟 1410中將一肯定答案提供給該條件（例如，可一次報告所 有經觸控或幾乎經觸控元件_在已量測所有元件之後）。類 似地，亦可推遲基線步驟14〇8直至步驟141〇返回「是」。 此一替代貫施例係繪示於圖14a中，其圖解說明用於偵測 觸控感測器系統100中之一觸控感測器2〇〇上之一個或多個 155877.doc •43- 201203069 同時觸控之一實例性方法1400a之一流程圖。圖14a中之每 —步驟可對應於參照圖14圖解說明及闡述之一經類似編號 之步驟，且圖解說明除在圖14及圖14a中繪示之次序外， 參照方法1400採取之步驟可以任一適合次序完成。 圖1 5根據本發明圖解說明用於偵測觸控感測器系統1〇〇 中之一觸控感測器2 0 0上之一個或多個同時觸控之一實例 性方法1500之一流程圖。 根據一項實施例’方法15〇〇較佳地在步驟丨5〇2處開始。 如上文提及，本發明之教示可以各種組態之系統丨〇〇實 施。因此，方法1500之較佳起始點及構成方法15〇〇之步驟 1502至1518之次序可相依於所選擇之實施方案。 在步驟1502處，觸控控制器400可選擇在觸控感測器2〇〇 之一第一層上之一接收器電極。在步驟15〇4處，觸控控制 器400可將選定之接收器電極連接至馳張振盪器電路6的。 舉例而言，觸控控制器400可設定將選定接收器電極（亦 即XI至X7或Y1至Y7中之一者）電連接至驰張振盈器電路 600之一控制信號。在步驟15〇6處，觸控控制器4〇〇可選擇 在觸控感測器200之一第二層上之一傳輸器電極。在步驟 测處’觸控控制器侧可將選^之傳輸器電極連接至脈 ，驅動電路HH2。舉例而言’觸控控制器伽可設定將選 定傳輸器電極（亦即，幻至乂7或丫1至¥7中之—者）電連接 至脈衝驅動電路1〇12之一控制信號。 在步驟1510處，觸控控制器_可量測選定接收器與傳 輸器電極之間的互電容。根據某些實例性實施例，此量測 155877.doc •44· 201203069 :=料量測方法(如上文所述)來執行。在替代實施 财^此置測可係根據週期量測方法（如上文所述）來執 ^步驟⑸2處’觸控控制請可判定選定接收器與 2輸器電極之間的所量測互電容是否指示—觸控條件。根 、項實把W ’觸控控制器4〇〇可自對應於選定節點（對應 於該等選定接收器及傳輸器電極）之一先前獲取之「未觸 控」基線值提取所量測互電容。當在該節點之互電容與 。未觸控」基線相比超出一預定臨限值之情況下觸控控制 =可判定已發生-觸控條件。此預定臨限值可係〇，以使 得將任何改變皆報告為一觸控’或其可係一較高臨限值 (舉例而言）以計及雜訊、寄生現象等等。 在觸控控制器400判定已發生一觸控條件之情況下，觸 控控制器可進行至步驟1514且可報告在對應於該等選定傳 輸器及接收器電極之節點處之一觸控條件。根據某些實例 性實施例，在步驟1514中之報告可藉由（舉例而言）將一觸 控報告（舉例而言，一（X，γ)座標發送至圖i之主機8〇〇而 立即發生。在替代實施例中，報告步驟1514可包括將該觸 控條件之一指示（舉例而言，一（X，Y)座標）儲存於圖1〇之 儲存元件1010申。根據此替代實施例，觸控控制器4〇〇可 在一稍後時間點處（舉例而言，在一預定延遲之後）、週期 性地、或回應於來自主機800之一請求將該報告發送至主 機800。以此方式，觸控控制器400可一次報告一個或多個 觸控條件（舉例而言，可在將多個觸控條件儲存於儲存元 件1010中之後同時將該等觸控條件報告至主機800)。 155877.doc •45- 201203069 當觸控控制器400在步驟1512中判定尚未發生觸控條件 之情況下’觸控控制器可進行至步驟1516，其中其可針對 選疋接收器電極判定第二層上之該等電極中之每一者是否 已充當一傳輸器電極。在第二層上之該等電極中之每一者 尚未充當一傳輸器電極之情況下，觸控控制器4〇〇可進行 步驟1506，其中可選擇第二層中之下一電極充當傳輸器 電極》在第二層上之該等電極中之每一者已充當一傳輸器 電極之情況下，觸控控制器4〇〇可進行至步驟1518,其中 其可判定第一層上之該等電極中之每一者是否已充當一接 收益電極。在第一層上之該等電極中之每一者尚未充當一 接收器電極之情況下，觸控控制器4〇〇可返回至步驟 1502 ’其中其可選擇第一層上之下一電極充當接收器電 極。在第-層上之該等電極中之每一者已充當一接收器電 極之情況下’觸控控制器4〇〇可退出。 儘管圖15參照方法15〇〇揭示欲採取之特定數目個步驟， 仁方法1500可藉助比圖15中繪示之彼等步驟更多或更少個 步驟來執行。舉例而言’方法15〇〇可包含類似於圖"中之 步驟1408之-步驟，其中觸控控制器儲存在每一節點處之 所量測電容之-運行基線平均值。作為另—實例，替代如 上文所述地退出，觸控控制器4〇〇可僅返回至步驟^⑽， 重設接收器及傳輸器選擇計數器以在該偭圈中之第一傳輸 器/接收器對處重新開始。以此方式，觸控控制器働可繼 續執行方法测。於此—實施方案中，方法测在掃描觸 控榮幕細之每-反覆之間可包含一延遲步驟。如再一實 155877.doc -46· 201203069 例，方法1500可包含在步驟15〇2之前的一步驟（或步驟系 列），其中觸控控制器在觸控螢幕2〇〇上之所有節點上反 覆，里測互電容並針對前述運行基線儲存一靜態基線值及/ 或一初始基線值。儘管對方法15〇〇之此等具體偏差係顯式 的’但其他未提及偏差可係可能的。 另外，儘管圖15參照方法15〇0揭示欲採取之某一步驟次 序，但構成方法1500之該等步驟可以任一適合次序完成。 舉例而言，步驟1502、1504及1518可分別與步驟15〇6、 1508及15 16調換。於一替代實施例中，報告步驟1514可被 推遲直至已量測所有節點或一子組節點之後。在圖15a中 繪示此一替代實施例之一個實例，該圖圖解說明用於偵測 觸控感測器系統1 〇〇中之一觸控感測器2〇〇上之一個或多個 同時觸控之一實例性方法1500a之一流程圖。圖15a中之每 一步驟可對應於參照圖15圖解說明及闡述之一經類似編號 之步驟，且圖解說明除圖15及圖15a中繪示之次序外，參 照方法1500採取之該等步驟可以任一適合次序完成。而 且’儘管使此偏差係顯式的，但對步驟次序之其他未提及 偏差可係可能的。 圖16根據本發明圖解說明用於偵測在觸控感測器系統 100中之一觸控感測器200上之一個或多個同時觸控之一實 例性方法1600之一流程圖。方法1600之步驟類似於在圖15 中繪示之方法1500之步驟。該兩個方法之間的主要區別係 繪示於步驟1604及1610中。上文參照方法1500中之對應步 驟之揭示内容闡述方法1600之其他步驟之操作（亦即，步 155877.doc • 47- 201203069 驟1602、1606、刪及1612至1618)且因此不在此處重 複。 在步驟1604處，觸控控制器4〇〇可將選定接收器電極連 接至充電時間量測電路12〇〇。舉例而t，觸控控制器4〇〇 可》又疋將選定接收器電極（亦即，幻至乂了或丫丨至中之一 者）電連接至充電時間量測電路12〇〇之一控制信號。 在步驟1610處，觸控控制器4〇〇可量測選定接收器與傳 輸器電極之間的互電容。根據某些實例性實施例，此量測 可係根據VACST方法（如上文所述）來執行。在替代實施例 中此里測可係根據TCSV方法（如上文所述）來執行。 儘s圖16參照方法1600揭示欲採取之特定數目個步驟， 仁方法1600可藉助比圖μ中所繪示之彼等步驟更多或更少 個步驟來執行。舉例而言，對上文針對方法Η⑼所闡述之 彼等偏差之類似偏差可係可能的。儘管使對方法16〇〇之此 等偏差係顯式的，但其他未提及偏差可係可能的。 另外，儘管圖16參照方法1600揭示欲採取之步驟之某一 -人序，但構成方法16〇〇之該等步驟可以任一適合次序完 成。舉例而言’上文針對方法15〇〇所述之彼等偏差之類似 偏差可係可能的。在一替代實施例中，報告步驟1614可被 推遲直至已量測所有節點或一子組節點之後。在圖16a中 繪示此一替代貫施例之一個實例，該圖圖解說明用於偵測 在觸控感測器系統1 〇〇中之一觸控感測器2〇〇上之一個或多 個同時觸控之一實例性方法1600a之一流程圖。圖16a中之 每一步驟可對應於參照圖16圖解說明及闡述之一經類似編 I55877.doc • 48· 201203069 號之步驟，且圖解說明除在圖16及圖16a中繪示之次序 外，參照方法1600採取之該等步驟可以任一適合次序完 成。再··人地，儘管使此偏差係顯式的，但對步驟次序之其 他未提及偏差可係可能的。 圖18根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器系統 100中之一觸控感測器200上之一個或多個同時觸控之一實 例性方法1800之一流程圖。如下文所述，方法18〇〇可對觸 控感測器200之該等電極中之每一者執行一自電容量測， 且然後使用該等自電容量測之一結果限制可執行之互電容 量測之數目。 根據一項實施例，方法1800較佳地在步驟18〇2處開始。 如上文提及，本發明之教示可以各種組態之系統1〇〇實 施。因此，方法1800之較佳起始點及構成方法18〇〇之步驟 1802至1836之次序可相依於所選擇之實施方案。 在步驟1802處，觸控控制器4〇〇可選擇在觸控感測器 之-第-層上之-電極。舉例而$，觸控控制器彻可設 定將一選定感測器元件XI至乂7或丫丨至¥7電連接至電容量 測電路500之-控制信號。在步驟刚4處，觸控控制器彻 可根據上文所述之方法量測所連接t極之自電容。舉例而 言，觸控控制器400可使用頻率量測方法或週期量測方法 量測驰張振盪器電路600之頻率。另 器400可使用VACST方法或TCSV方法 路1200之充電時間對電壓。 "'選擇係，觸控控制 量測充電時間量測電 在步驟1806處 觸控控制器400可判定所量 測電容（亦 155877.doc -49- 201203069 即，如相依於量測方法適合地由頻率、週期、充電時間或 電壓所表示）是否指示一觸控條件，舉例而言，與選定^ 測器元件之自然電容之一偏差。為此，觸控控制器可儲存 -基線電容或表示-給定電極之平均電容之運行基線平均 值。此基線或運行基線平均值可用於排除由溫度改變、電 壓改變及環境改變所產生之雜訊。因&，觸控感測器4〇〇 可比較所量測電容與基線或運行基線平均值。在一項實施 例中，在電容量測不同於基線或運行基線平均值之情況下 觸控控制器400可判定存在一觸控條件。在另一實施例 中，在電容量測與基線或基線運行平均值之不同多於一預 定臨限值之情況下觸控控制器4〇〇可判定存在一觸控條 件。 當在步驟1806中偵測到一觸控條件之情況下，觸控控制 器可進行至步驟1808，其中其可（舉例而言，藉由將與該 電極相關聯之一唯一識別符儲存於一記憶體中）儲存指示 该電極已經歷一觸控條件或該電極係一「經觸控電極」之 電極。當在步驟1806中未偵測到觸控條件或在觸控控制器 400在步驟1808中完成儲存該電極之後的情況下，觸控控 制器400可進行至步驟181〇。 在步驟1810處，觸控控制器4〇〇可判定其是否已量測在 觸控感測器200之第一層中之所有電極。在其尚未量測所 有電極之情況下，觸控控制器4〇〇可返回至步驟18〇2，其 中其可選擇用於在步驟18〇4至18〇8中量測之下一電極。在 已量測該第一層上之所有電極之情況下，觸控控制器可進 I55877.doc -50- 201203069 行至步驟1812，其中其可選擇在觸控感測器200之一第二 層上之一電極。如上文所述，步驟丨8丨2至丨82〇類似於步驟 1802至1810。步驟1812至1820與步驟1802之不同在於，觸 控控制器正量測與觸控感測器2〇〇之第一層上之電極相對 之在第二層上之電極。 在已根據步驟1 802至1820量測觸控感測器2〇〇之所有電 極之後，觸控控制器可進行至步驟1822，其中其可判定是 否已觸控任何電極《舉例而言，觸控控制器4〇〇可檢查在 步驟1808及1818中已將經觸控電極儲存於其中之記憶體。 在尚未儲存任何電極之情況下，觸控控制器4〇〇可判定不 存在經觸控電極且進行至退出步驟。在觸控控制器4〇〇判 定已觸控一個或多個電極之情況下，觸控控制器4〇〇可進 行至步驟1824。 在步驟1824處，觸控控制器4〇〇可選擇第一層上之所儲 存/經觸控電極中之一者作為一接收器電極。舉例而言， 觸控控制器400可設定將所儲存/經觸控電極電連接至電容 量測電路500之一控制信號。在步驟1826處，觸控控制器 4〇〇可選擇第二層上之所儲存/經觸控電極作為一傳輸器電 極舉例而D，觸控控制器400可設定將所儲存/經觸控電 極電連接至脈衝驅動電路1〇12/1312之一控制信號。 在步驟1828處，觸控控制器4〇〇可量 收器及傳輸器電極之節點處之互電容。舉例 制器400可採用上文參照圖丨至圖17闡述之任—互電容量測 方法。 155877.doc 201203069 在步驟1830處’觸控控制器4〇〇可基於所量測之互 判定在對應於選定接收器及n 裔及得輪器電極之節點處是否存在 一觸控條件。再次地，觸控控制 k制态可使用上文參照圖1至 圆17所述之任一方法以基於兮銘本 丞W °亥卽點處之互電容判定是否存 在一觸控條件。在存在一觸;fit你> A l；t 社觸控條件之情況下，觸控控制器 彻可進行至步驟㈣’其中其可報告經觸控節點(亦即， 對應於選定接收器及傳輸器節點之節點卜在不存在一觸 控條件之情況下，觸控控制器4〇〇可進行至步驟MM，其 中其可使用觸控螢幕200之第二層上之所有所儲存/經觸控 電極來判定是否已執行一互電容量測。在尚未使用第二層 上之所有所儲存/經觸控電極作為一傳輸器電極之情況 下，觸控控制器400可返回至步驟1826，其中可自儲存於 記憶體中之所儲存/經觸控電極選擇一新傳輸器電極。 在觸控控制器在步驟1834中判定其已使用第二層上之所 有所儲存/經觸控電極作為一傳輸器電極之情況下，觸控 控制器可進行至步驟1836，其中其可判定其是否已使用觸 控螢幕200之第一層上之所有所儲存/經觸控電極執行一互 電谷量測。在其尚未使用第一層上之所有所儲存/經觸控 電極作為一接收器電極之情況下’觸控控制器400可返回 至步驟1824’其申可自儲存於記憶體中之所儲存/經觸控 電極選擇一新接收器電極。在觸控控制器400已使用第一 層上之所有所儲存/經觸控電極作為一接收器電極之情況 下’其可進行至退出步驟。 儘管圖18參照方法1800揭示欲採取之特定數目個步驟， 155877.doc -52- 201203069 但方法1800可藉助比圖18中繪示之彼等步驟更多或更少個 步驟來執行。舉例而言，在某些實施例中，可期望量測毗 鄰對應於一觸控條件之節點之節點的互電容。作為一進一 步實例，圖18繪示跨越在步驟1824至1836中之程式之互電 容部分中第一與第二層所儲存/經觸控電子之每一組合而 反覆之觸控控制器400 〇然而，替代以所繪示之方式反 覆’觸控控制器400可根據一消除法判定經觸控座標。舉 例而言，當在步驟1802至1822中判定電極χι、χ6、¥2及 Υ4已經歷一觸控條件，且在步驟1824至1834之第一反覆中 判定節點（XI，Υ2)係一經觸控節點，且節點（χι，γ4)未經 觸控之情況下，觸控控制器可藉由消除法判定節點（χ6， Υ4)係觸控螢幕2〇〇之另一經觸控節點。根據方法18〇〇之此 一實施例，觸控控制器400可將節點（Χ1，γ2)及（χ6，γ4) 報告為經觸控節點，並在不使用電極χ6作為一接收器電極 來執行步驟1824至1834之情況下進行至退出步驟。（方法 1800之某一實例性實施例之此實例假設χ層對應於第一 層，以使得在步驟1824中將X電極選擇為接收器電極。） 在其中觸控控制器支援在觸控感測器2〇〇上之最大兩個 同時觸控點之一替代實施例中，觸控控制器4〇〇可恰好執 行-個互電容量測（步驟1824至1834)且藉由消除法識別該 兩個經觸控座標。舉例而言，使用剛才論述之條件，觸控 控制器4 0 0可在對應於（Χ丨，γ 2)之節點處執行一互電容量 測。在觸控控制器基於該互電容量測判定節點（χι，γ2)經 歷一觸控條件之情況下，可藉由消除法判定節點（χ6, γ4) 155877.doc -53- 201203069 一定為另一經觸控節點。類似地，在觸控控制器4〇〇在對 應於（XI，Y2)之節點處執行一互電容量測且判定在彼節點 處不存在觸控條件之情況下，其可藉由消除法判定經觸控 節點係（XI，Y4)及（Χ6, Y2)。再次地，此實例假設觸控^ 制器400支援在觸控螢幕2〇〇上之最大兩個同時觸控。 儘管對方法1800之此等具體偏差係顯式的，但亦可做出 其他偏差。另外，儘管圖18參照方法ι800揭示欲採取之步 驟之某一次序，但構成方法1800之步驟可以任一適合次序 完成。 圖19根據本發明圖解說明用於偵測在一觸控感測器系統 100中之一觸控感測器200上之一個或多個同時觸控之一實 例性方法1900之一流程圖。如下文闡述，方法19〇〇可對觸 控感測器200之一個層中之該等電極中之每一者執行一自 電容量測，且然後使用該等自電容量測之結果限制可執行 之互電容量測之數目。 如圖19中繪示，方法1900類似於圖18之方法18〇〇。事實 上，圖19中之經類似編號之數字對應於且表示與針對圖μ 中之方法1800所繪示之彼等步驟類似之方法步驟。因此， 上文參照圖18之說明不再重複。方法18〇〇與方法19〇〇之間 的差別最為明顯地是，對應於圖18之步驟1812至182〇之步 驟在圖19中未出現。因此，在方法19⑼中，觸控控制器 4〇〇可僅對觸控感測器2〇〇之一個層執行自電容量測（步驟 1902至1910) ’其後其可跨越觸控感測器2〇〇之另一層上之 所有電極執行互電容量測（步驟1922至1936卜在所圖解說 I55877.doc •54- 201203069 明之實施例中’觸控控制器可選_儲存/經觸控電極 作為接收器電極供用於互電容量測。 儘官圖19之方法1900可能不如圖18之方法18〇〇有效（舉 例而s，由於步驟1928將比步驟1828進行更多互電容量 測），但其可相依於執行該方法之環境而係更期望及/或更 可靠的。 儘s圖19參照方法19〇〇揭示欲採取之特定數目個步驟， 仁方法1900可藉助比圖19中繪示之彼等步驟更多或更少個 步驟來執行。另外’儘管圖丨9參照方法1900揭示欲採取之 步驟之某一次序，但構成方法19〇〇之該等步驟可以任一適 合次序完成。 本文揭不之系統及方法可與執行上文所述方法及處理功 能之電腦硬體及軟體—起使用。如熟f此項技術者將瞭 解，本文所述之系統、方法及程序可實施於一可程式化電 腦電腦可執行軟體或數位電路中。該軟體可儲存於電腦 可讀媒體上。舉例而言，電腦可讀媒體可包含一軟碟、 RAM、R〇M、硬碟、可移除媒體、快閃記憶體、記憶 棒、光學媒體、磁光媒體、CD-ROM等等。數位電路可包 含積體電路、閘陣列、構建塊邏輯、場可程式化閘陣列 (FPGA)等等。 儘管已繪示、闡述本發明之實施例，且藉由引用本發明 之實例性實施例來進行界定，但此等引用不意欲限定本發 明，且亦不能推導出此限定。所揭示之標的物能夠進行可 觀之修改、變更及在形式及功能上之等效物，如熟習此項 155877.doc -55- 201203069 技術且受益於本發明者將瞭解。本發明之所繪示及闡述之 實施例僅係實例，且並非窮盡本發明之範疇。 【圖式簡單說明】 藉由結合附圖參照下列說明，可獲取對本實施例及其優 勢之一更完整理解，其中相同的參考編號指示相同特徵， 且其中： 圖1根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器上之多 個觸控之一實例性觸控感測器系統之一方塊圖。 圖2根據本發明圖解說明用於偵測多個觸控之一實例性 觸控感測器之一俯視圖。 圖2a根據本發明圖解說明用於偵測多個觸控之一實例性 觸控感測器之一俯視圖。 圖2b根據本發明圖解說明用於偵測多個觸控之—實例性 觸控感測器之一俯視圖。 圖3根據本發明圖解說明一實例性觸控感測器之一部分 剖面正視圖》 圖4根據本發明圖解說明對應於一觸控感測器系統中之 一實例性觸控感測器之電路。 圖5根據本發明圖解說明對應於一觸控感測器系統中之 一實例性觸控感測器之電路。 圖6根據本發明圖解說明在一基於驰張振盪器之觸控感 測器系統中之一實例性驰張振盪器電路。 圖7根據本發明圖解說明針對一基於馳張振盪器之觸控 感測器系統中之一馳張振盪器電路輸出之一實例性時序 155877.doc •56· 201203069 圖 圖8根據本發明圖解說明針對—基於馳張振盪器之觸控 感測器系統中之一驰張振盪器電路輸出之一實例 圖。 圖9根據本發明圖解說明在—其 、。 凡β隹基於馳張振盪器之觸控感 測器系統中之一貫例性觸控控制器。 圖10根據本發明圖解說明在—美 丞於馳張振盈益之觸控感 測器糸統中之一貫例性觸控控制器。 圖11根據本發日損解說料對—基於馳張«器之觸控 感測器系統中之-馳張振I器電路輸出及—脈衝駆動電路 輸出之實例性時序圖。 圖lla根據本發明圖解說明針對—基於馳張振i器之觸 控感测器系統中之一馳張振盪器電路輸出及一脈衝驅動電 路輸出之實例性時序圖。 圖m根據本發明圖解說明針.基於馳張㈣器之觸 控感測器系統中之一馳張振盪器電路輸出及一脈衝驅動電 路輸出之一實例性時序圖。 圖12:據本發明圖解說明在—基於充電時間對電壓之觸 控感測益系統中之一實例性充電時間量測電路。 圖13根據本發明圖解句明山 乃圃解況吶在一基於充電時間對電壓之觸 控感測器系統中之一實例性觸控控制器。 圖14根據本發明圖解說明用於债測一觸控感測器系統中 之-觸控Μ器上之-觸控之—實㈣方法之—流程圖。 圖14a根據本發明圖解說明用於㈣—觸控感測器系統 155877.doc -57- 201203069 中之一觸控感測器上之一觸控之一實例性方法之一流程 圖。 圖15根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器系統之 一觸控感測器上之一個或多個同時觸控之一實例性方法之 一流程圖。 圖15a根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器系統 中之一觸控感測器上之一個或多個同時觸控之一實例性方 法之一流程圖。 圖16根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器系統中 之一觸控感測器上之一個或多個同時觸控之一實例性方法 之一流程圖。 圖16a根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器系統 中之一觸控感測器上之一個或多個同時觸控之一實例性方 法之' 流程圖。 圖17根據本發明圖解說明一組合的基於馳張振盪器及基 於充電時間對電壓之觸控感測器系統之一實例性觸控控制 器。 圖18根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器系統中 之一觸控感測器上之一個或多個同時觸控之一實例性方法 之一流程圖。 圖19根據本發明圖解說明用於偵測一觸控感測器系統中 之一觸控感測器上之一個或多個同時觸控之一實例性方法 之一流程圖。 【主要元件符號說明】 155877.doc -58- 201203069 100 觸控感測器系統 101 連接 102 連接 200 觸控感測器 202 跡線 204 跡線 252 埠 254 埠 260 多層觸控螢幕 270 觸控感測器 272 導電元件 274 導電元件 276 Y軸元件 278 X軸元件 280 觸控感測器 291 交越位置 306 基板層 308 絕緣層 310 表面層 400 觸控控制器 412 電路 413 電阻器 414 電路 415 電阻器 •59- 155877.doc 201203069 416 電路 500 電容量測電路 540 電路 542 電阻器 544 電阻器 546 電路 548 電阻器 550 電阻器 600 馳張振盪器電路 620 比較器 622 比較器 624 SR鎖存器 630 節點 632 電容器 634 電阻器 800 主機 900 觸控控制器 901 輸出 902 計數器電路 904 計數器暫存器 908 系統時間暫存器 910 儲存暫存器 1000 觸控控制器 1001 輸出 155877.doc -60- 201203069 1002 計數器電路 1004 計數器暫存器 1008 系統時間暫存器 1010 儲存暫存器 1012 脈衝驅動器電路 1014 感測器電極 1016 感測器電極 1018 信號 1104 時序圖 1104a 時序圖 1105 驰張振盪器輸出 1105a 馳張振盪器輸出波形 1106 時序圖 1106a 時序圖 1107 驰張振盪器輸出 1107a 驰張振盪器輸出波形 1108 脈衝驅動電路輸出波形 1108a 脈衝驅動電路輸出 1110 時序圖 1110a 時序圖 1111 驰張振盪器輸出波形 1111a 驰張振盪器輸出波形 1112 脈衝驅動輸出波形 1112a 脈衝驅動輸出波形 155877.doc -61 · 201203069 1120b 驰張振盪器輸出波形 1122b 脈衝驅動電路輸出 1200 充電時間量測電路 1202 控制單元 1204 信號 1208 計時器 1210 儲存器 1211 充電閘 1212 放電閘 1300 觸控控制器 1312 脈衝驅動電路 1314 感測器電極 1316 感測器電極 1700 觸控控制器 1701 區塊 1702 計數器 1708 時間 1710 儲存器 1712 脈衝驅動電路 1714 感測器電極 1716 感測器電極 155877.doc -62-

Claims (1)

1. 201203069 七、申請專利範園： 1. 一種用於判定一多觸控感測 士、土 —々反 糸統中之多個觸控事件夕 方法，该户觸控感測器系統 之 之複數個節點之一觸控感測器有包3由複數個電極界定 • 墩/則态，該方法包括： 針對該複數個電極中之至少 〜止 乂兩者執行自電容量測. •作為該等所執行之自電 ， 多個經觸控電極; 里叙-結果而偵測-個或 僅針對該等節點之一子 , 、且執仃複數個互電容量測，1 中該子汲 >、於所有該等節點且至 、 控電極之該等節點，·及 ^對應於該等經觸 作為該複數個互電容晉 ,έ. ^ 則之—結果而偵測兩個或兩個 以上經觸控節點。 4Ίυ 2·如請求項1之方法，其巾兮 其中δ亥—個或多個經觸控電極僅包 括一個經觸控電極。 3.如請求項1之方法，其中： :複數個電極包括-第-組電極及-第二組電極； 該等電極中之每-者執行該等自電容量測；且 I ^觸控電極包括來自該第—組電極及該第二组電 極兩者之電極。 4·如請求項3之方、太 ^ , ，其中該子組之節點僅包括對應於該 專經觸控電極之該等節點。 5 ·如請求項3之方法 去’其中該子組之節點包括毗鄰於該等 經觸控電極之節點。 6 _如請求項3 / 中根據以下各項中之至少一者執 155877.doc 201203069 行該等白册+ θ 法 電谷量測及該等互電容量測：一頻率量測方 遮期量測方法、一 vACS1^法及一TCSV*法。 7 ·如請求項q 之方法’其中藉由一消除法來偵測該等經觸 控節點。 8. 如請求項3 ^ t万法，其中執行恰好一個互電容量測且基 於彼量測來偵測兩個經觸控節點。 9. 如請求項3 . 万法’其中該第一組電極對應於該觸控感 測器之—第一層。 10. 如請求項9夕古 万法’其中該第二組電極對應於該觸控感 測器之一第-思 求項3之方法，其中在一物件接近於但不直接接觸 該等.盈觸控電極時偵測該等經觸控電極。 12.如請求項3$古、土 _ 方法，其中在一物件接近於但不直接接觸 經觸控即點時偵測該等經觸控節點。 13·如凊求項1之方法，其中： 該複數個電極包括―第-組電極及-第二組電極； 〆第，’且電極中之該等電極之每__者而不對該第二組 電極中之該等電極執行該等自電容量測；且 該等經觸控電極包括僅來自該第一組電極之電極。 M. -種用於㈣—觸控感測器上之—個或多個觸控事件之 系統，其包括： 一觸控感㈣，其具有由複數㈣極界定之複數 點； 自電容量測構件，其用於量測該複數個電極中之每— I55877.doc 201203069 者之自電容； 互電容量測構件，其用於量測在該等節點之僅—子组 處之互電容’其中該子組少於所有該等節點且係基於該 自電容量測構件之一輸出來判定；及 偵測構件，其用於基於該自電容量測構件之該輸出及 该互電容量測構件之-輸出來偵測兩個或兩 控節點。 工、i觸 15 一種用於偵測一觸控感測器 态上之個或多個觸控事件之 糸統’其包括： =控感測器，其具有由複數個電極界定之複數個節 一觸控控制器，盆且古田, '…、有用於1測該複數個電極 一者之自電容之一自雷交番 li5 φ ^ ^ ^ /J構件及用於量測該複數個 郎點中之母—者之gr雷办+ 電合之一互電容量測構件； 其中該觸控控制器可操作以： 使用該自電容量_件針㈣複數 兩者執行自電容量測丨 ^之至^ 作為§亥等所執行之自雷六e m丨 或多個經觸控電極； A!。1之結果而傾測一個 行複容量測構件針對該等節點之僅-子組執 電容量測’其中該子組係少於所有該等節點 且至V包含對應於該等组 、及觸控電極之該等節點，·及 作為該複數個互電 個以上經觸控節點。4㈣之一結果而谓測兩個或兩 i55877.doc 201203069 16. 17. 18. 如凊求項15之系統，其中該一個或多個經觸控電極 括一個經觸控電極。 如請求項15之系統，其中： 該複數個電極包括一第一組電極及一第二 該觸控控制器對該等節點之每-者執行該等自電容量 測；且 /等、!觸控電極包括來自該第一組電極及該第二組電 極兩者之電極。 如請求項15之系統，其中： 該後數個電極包括—第—組電極及—第二組電極； 該觸控控制器對該第一組電極中之該等電極之每一者 十該第—組電極中之該等電極執行該等自電容量 測；且 該等經觸控電極包括僅來自該第—組電極之電極。 155877.doc