觸控螢幕控制器及使用該觸控螢幕控制器的電子設備的製作方法
2023-06-10 12:24:01 1
觸控螢幕控制器及使用該觸控螢幕控制器的電子設備的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種觸控螢幕控制器及使用該觸控螢幕控制器的電子設備。觸控螢幕控制器（1）能夠正確地檢測出被觸摸的第1靜電電容及第2靜電電容的電容變化，包括：驅動部（4），該驅動部（4）對於在驅動線（DL1～DL4）與感測線（SL3）之間形成的靜電電容（C31～C34）、以及在驅動線（DL1～DL4）與感測線（SL4）之間形成的靜電電容（C41～C44），基於碼序列，對驅動線（DL1～DL4）進行驅動，輸出由靜電電容（C31～C34）產生的第1線性和輸出，並輸出由靜電電容（C41～C44）產生的第2線性和輸出；差動放大器（5），該差動放大器（5）對第1線性和輸出與第2線性和輸出之間的差分進行放大；以及防飽和控制部（8），該防飽和控制部（8）對靜電電容（C31～C34）的電容值和靜電電容（C41～C44）的電容值之間的線依賴性進行修正。
【專利說明】觸控螢幕控制器及使用該觸控螢幕控制器的電子設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對多根驅動線並列地進行驅動從而推算出或檢測出構成為矩陣狀的靜電電容的電容值的觸控螢幕控制器、及使用該觸控螢幕控制器的電子設備。
【背景技術】
[0002]專利文獻I中公開了一種對分布成矩陣狀的靜電電容值進行檢測的裝置，例如，對M根驅動線與L根感測線之間所形成的靜電電容矩陣的靜電電容值的分布進行檢測的電容檢測裝置。當手指或筆接觸到觸控螢幕時，所接觸的靜電電容的電容值會發生變化，因此，該電容檢測裝置檢測出電容值的變化，從而檢測出手指或筆的接觸。
[0003]圖23是表示現有的觸控螢幕系統91的結構的示意圖。圖24是用於說明觸控螢幕系統91的驅動方法的圖。觸控螢幕系統91包括觸控螢幕92。觸控螢幕92具有驅動線DLl?DL4、感測線SLl?SL4、以及設置在驅動線DLl?DL4與感測線SLl?SL4相交的位置上的靜電電容Cll?C44。
[0004]在觸控螢幕系統91內設置有驅動部94。驅動部94基於圖24的式3所示的4行4列碼序列，對驅動線DLl?DL4進行驅動。當碼序列的碼元為「I」時，驅動部94施加電壓Vdrive,當碼元為「O」時，施加零伏電壓。
[0005]觸控螢幕系統91具有4個放大器98，分別設置在與感測線SLl?SL4相對應的位置上。放大器98接收由驅動部94驅動得到的沿感測線的靜電電容的線性和Yl、Y2、Y3、Y4,並對其進行放大。
[0006]例如，在由上述4行4列的碼序列進行的4次驅動中的第I驅動中，驅動部94對驅動線DLl施加電壓Vdrive，對其餘驅動線DL2?DL4施加零伏電壓。這樣一來，例如從放大器98輸出圖24的式I所示的從與靜電電容C31相對應的感測線SL3得到的測定值Y1。
[0007]然後，在第2次驅動時，對驅動線DL2施加電壓Vdrive，對其餘驅動線DL1、DL3和DL4施加零伏電壓。這樣一來，例如從放大器98輸出圖24的式2所示的從與靜電電容C32相對應的感測線SL3得到的測定值Y2。
[0008]然後，在第3次驅動時，對驅動線DL3施加電壓Vdrive，對其餘驅動線施加零伏電壓。然後，在第4次驅動時，對驅動線DL4施加電壓Vdrive，對其餘驅動線施加零伏電壓。
[0009]從而，如圖24的式3及式4所示，測定值Y1、Y2、Y3、Y4本身就分別與靜電電容值Cl?C4相關聯。另外，為了簡化標記，在圖24和式3?式4中，省略了測定值Yl?Υ4的係數(-Vdrive/Cint)。
[0010]現有技術文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:日本專利公報「專利第4387773號說明書(2005年6月16日公開)」
【發明內容】
[0013]發明所要解決的技術問題[0014]然而，在上述圖23及圖24所示的結構中，一次測定只能取得與一根驅動線相交的電容數據，因此,對於噪聲分量較大且要正確地檢測靜電電容的電容變化的情況，同樣的感測動作需要重複多次，並需要進行平均化處理，存在處理速度不易加快的問題。
[0015]本發明的目的在於提供一種通過較少的感測動作就能正確地檢測出靜電電容的電容變化的觸控螢幕控制器、及使用該觸控螢幕控制器的電子設備。
[0016]解決技術問題所採用的技術方案
[0017]為了解決上述問題，本發明的觸控螢幕控制器的特徵在於，包括:驅動部，該驅動部對於在M根驅動線與一根感測線之間分別形成的多個第I靜電電容、以及在所述M根驅動線與和所述一根感測線相鄰的另一根感測線之間分別形成的多個第2靜電電容，基於碼長為N (N > M)的碼序列，驅動所述M根驅動線，使所述一根感測線輸出由所述多個第I靜電電容產生的第I線性和輸出，並使所述另一根感測線輸出由所述多個第2靜電電容產生的第2線性和輸出；差動放大器，該差動放大器對所述第I線性和輸出與所述第2線性和輸出之間的差分進行放大；以及修正單元，該修正單元對所述第I靜電電容的電容值和所述第2靜電電容的電容值之間的線依賴性進行修正。
[0018]基於本說明書，「線依賴性」是指如下的現象:驅動線與感測線之間所形成的靜電電容的電容值或包含布線的寄生分量的電容值原本應當要製造成彼此相等的電容值，但實際上由於製造工藝的影響，呈現對於不同的感測線有不同的值的趨勢，或是對於不同的驅動線有不同的值的趨勢。
[0019]根據上述特徵，對於在M根驅動線與一根感測線之間分別形成的多個第I靜電電容、以及在所述M根驅動線與和所述一根感測線相鄰的另一根感測線之間分別形成的多個第2靜電電容，基於碼長為N (N≥M)的碼序列，驅動所述M根驅動線，使所述一根感測線輸出由所述多個第I靜電電容產生的第I線性和輸出，並使所述另一根感測線輸出由所述多個第2靜電電容產生的第2線性和輸出，在對該第I線性和輸出與第2線性和輸出之間的差分進行放大時，對第I靜電電容的電容值和第2靜電電容的電容值之間的線依賴性進行修正，因此，即使第I靜電電容及第2靜電電容因製造工藝的影響而被製造成對於不同的線有不同的電容值，也能夠正確地檢測出被觸摸的第I靜電電容及第2靜電電容的電容變化。
[0020]另外，為了解決上述問題，本發明的電子設備的特徵在於，包括:本發明的觸控螢幕控制器；由所述觸控螢幕控制器進行控制的觸控螢幕；以及與所述觸控螢幕重疊或者將所述觸控螢幕內置的顯示屏。
[0021]根據上述特徵，能夠得到具備如下觸控螢幕控制器的電子設備:對於在M根驅動線與一根感測線之間分別形成的多個第I靜電電容、以及在所述M根驅動線與和所述一根感測線相鄰的另一根感測線之間分別形成的多個第2靜電電容，基於碼長為N (N ≥ M)的碼序列，驅動所述M根驅動線，使所述一根感測線輸出由所述多個第I靜電電容產生的第I線性和輸出，並使所述另一根感測線輸出由所述多個第2靜電電容產生的第2線性和輸出，在對該第I線性和輸出與第2線性和輸出之間的差分進行放大時，對第I靜電電容的電容值和第2靜電電容的電容值之間的線依賴性進行修正，因此，即使第I靜電電容及第2靜電電容因製造工藝的影響而被製造成對於不同的線有不同的電容值，也能夠正確地檢測出被觸摸的第I靜電電容及第2靜電電容的電容變化。[0022]發明效果
[0023]如上所述，本發明的觸控螢幕控制器設有修正單元，對所述第I靜電電容的電容值與所述第2靜電電容的電容值之間的線依賴性進行修正，因此，即使第I靜電電容及第2靜電電容因製造工藝的影響而被製造成對於不同的線有不同的電容值，也能夠用較少的感測動作來正確地檢測出被觸摸的第I靜電電容及第2靜電電容的的電容變化。
[0024]本發明的其它目的、特徵以及優點可以通過以下所示的記載來充分了解。另外，本發明的優點能通過參照附圖的下述說明得以了解。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是表示作為實施方式前提的觸控螢幕系統的結構的示意圖。
[0026]圖2是表示用正交碼序列驅動上述觸控螢幕系統以推算出電容的數學式的圖。
[0027]圖3是用於說明基於正交碼序列來驅動所有驅動線比較有優勢的理由的圖，圖3(a)示出了用正交碼序列進行驅動從而推算出電容的數學式，圖3(b)示出了對驅動線逐一地驅動來求出電容的數學式。
[0028]圖4是用於說明用正交碼序列來驅動所有驅動線比較有優勢的理由的圖。
[0029]圖5是用於說明用正交碼序列來驅動所有驅動線比較有優勢的理由的圖。
[0030]圖6是表示作為實施方式前提的另一觸控螢幕系統的結構的示意圖。
[0031]圖7是用於說明上述觸控螢幕系統的問題的曲線圖。
[0032]圖8是表示實施方式I的觸控螢幕系統的結構的示意圖。
[0033]圖9是用於說明上述觸控螢幕系統的SN比的圖。
[0034]圖10是表示用於驅動上述觸控螢幕系統的M序列碼的圖。
[0035]圖11是表示在用上述M序列碼進行驅動時用於解碼的解碼序列的圖。
[0036]圖12是表示測定值與上述解碼序列的內積計算結果的圖。
[0037]圖13是表示實施方式2的觸控螢幕系統的結構的示意圖。
[0038]圖14是表示實施方式3的觸控螢幕系統的結構的示意圖。
[0039]圖15是用於說明上述觸控螢幕系統的SN比的圖。
[0040]圖16是表示實施方式4的觸控螢幕系統的結構的示意圖。
[0041]圖17是用於說明上述觸控螢幕系統的SN比的圖。
[0042]圖18是表示實施方式4的另一觸控螢幕系統的結構的示意圖。
[0043]圖19是用於說明上述觸控螢幕系統的SN比的圖。
[0044]圖20是用於說明實施方式5中用於驅動觸控螢幕系統的碼序列的圖，圖20 Ca)表示現有的驅動方法，圖20(b)表示實施方式5的驅動方法。
[0045]圖21是表示實施方式6的觸控螢幕系統的結構的示意圖。
[0046]圖22是表示配備有實施方式7的觸控螢幕系統的行動電話的結構的框圖。
[0047]圖23是表示現有的觸控螢幕系統的結構的示意圖。
[0048]圖24是用於說明上述觸控螢幕系統的驅動方法的圖。
【具體實施方式】
[0049]本發明人於在先申請的日本專利申請(專利申請2011-022022號，申請日:2011年2月9日， 優先權日::2010年11月12日)中，提出了通過並列地驅動多根驅動線來推算電各的觸控螢幕系統，在本實施方式中，以上述提出的觸控螢幕系統為如提。因此，首先對作為本實施方式的前提而在上述在先申請中提出的觸控螢幕系統進行說明，之後再對本實施方式的各種觸控螢幕系統進行說明。
[0050](本實施方式的前提)
[0051](基於正交碼序列進行的驅動)
[0052]圖1是表示作為實施方式前提的觸控螢幕系統51的結構的示意圖。圖2是表示用正交碼序列驅動觸控螢幕系統51以推算出電容的數學式的圖。觸控螢幕系統51包括觸控螢幕52和觸控螢幕控制器53。觸控螢幕52具有驅動線DLl~DL4、感測線SLl~SL4、以及設置在驅動線DLl~DL4與感測線SLl~SL4相交的位置上的靜電電容Cll~C44。
[0053]在觸控螢幕控制器53內設置有驅動部54。驅動部54基於圖2的式7所示的4行4列正交碼序列，對驅動線DLl~DL4進行驅動。正交碼序列的碼元為「I」或「-1」。當碼元為「I」時,驅動部54施加電壓Vdrive,當碼元為「_1」時,施加-Vdrive。這裡，電壓Vdrive可以是電源電壓，也可以是電源電壓以外的電壓。
[0054]在本說明書中，「正交碼序列」要求碼長N的碼序列di=(dil、di2、......、diN)
(i=l、......、M)滿足以下所示的條件。
[0055]【數學式I】
【權利要求】
1.一種觸控螢幕控制器，其特徵在於，包括: 驅動部，該驅動部對於在M根驅動線與一根感測線之間分別形成的多個第I靜電電容、以及在所述M根驅動線與和所述一根感測線相鄰的另一根感測線之間分別形成的多個第2靜電電容，基於碼長為N (N > M)的碼序列，驅動所述M根驅動線，使所述一根感測線輸出由所述多個第I靜電電容產生的第I線性和輸出，並使所述另一根感測線輸出由所述多個第2靜電電容產生的第2線性和輸出； 差動放大器，該差動放大器對所述第I線性和輸出與所述第2線性和輸出之間的差分進行放大；以及 修正單元，該修正單元對所述第I靜電電容的電容值和所述第2靜電電容的電容值之間的線依賴性進行修正。
2.如權利要求1所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述線依賴性包括感測線依賴性和驅動線依賴性， 所述修正單元在所述驅動部以基於所述碼序列對所述M根驅動線施加同一電壓這樣的電壓模式來進行驅動的情況下，對所述感測線依賴性進行修正。
3.如權利要求1所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述線依賴性包括感測線依賴性和驅動線依賴性， 所述修正單元在對所 述驅動線施加與所述驅動線依賴性相對應的電壓模式來進行驅動的情況下，對所述驅動線依賴性進行修正。
4.如權利要求3所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 在所述驅動部以基於所述碼序列對所述M根驅動線中的奇數根驅動線施加第I電壓，而對偶數根驅動線施加絕對值與所述第I電壓相等但符號不同的第2電壓這樣的電壓模式來進行驅動的情況下，所述修正單元對所述驅動線依賴性進行修正。
5.如權利要求3所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 在將X的整數部設為[X]的情況下，當所述驅動部以基於所述碼序列對所述M根驅動線中的第I~[M/2]根驅動線施加第I電壓，而對第[M/2]+l~M根驅動線施加絕對值與所述第I電壓相等但符號不同的第2電壓這樣的電壓模式來進行驅動的情況下，所述修正單元對所述驅動線依賴性進行修正。
6.如權利要求1所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述修正單元包括將所述線依賴性抵消的抵消單元。
7.如權利要求6所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述抵消單元包括與所述差動放大器進行耦合的修正電路，用於對所述第I靜電電容的電容值與所述第2靜電電容的電容值之間的電容差進行修正。
8.如權利要求7所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述修正電路包括被施加修正電壓的積分電容， 所述抵消單元使所述積分電容的電容值離散地變化。
9.如權利要求7所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述修正電路包括被施加修正電壓的積分電容， 所述抵消單元使所述修正電壓離散地變化。
10.如權利要求1所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於，所述修正單元包括防飽和單元，該防飽和單元用於防止所述第I線性和輸出和所述第2線性和輸出所導致的所述差動放大器飽和。
11.如權利要求10所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述差動放大器具有用於放大所述差分的第I增益、和小於所述第I增益的第2增益， 所述防飽和單元為修正所述線依賴性，將增益切換到所述第2增益。
12.如權利要求10所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述防飽和單元為修正所述線依賴性，減小要施加在所對應的驅動線上的電壓。
13.如權利要求10所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述防飽和單元為修正所述線依賴性，對所述M根驅動線分開進行驅動。
14.如權利要求10所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述防飽和單元為修正所述線依賴性，驅動所述M根驅動線中的一部分驅動線。
15.如權利要求10所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述線依賴性包括感測線依賴性和驅動線依賴性， 所述防飽和單元為修正所述感測線依賴性，以排除了與所述感測線依賴性相對應的電壓模式後的電壓模式來驅動所述M根驅動線， 所述防飽和單元為修正所述驅動線依賴性，以排除了與所述驅動線依賴性相對應的電壓模式後的電壓模式來驅動所述M根驅動線， 與所述感測線依賴性相對應的電壓模式是對所述M根驅動線施加同一電壓的電壓模式， 所述碼序列的碼元為+1或-1， 當所述碼序列的碼元為+1時，對所述驅動線施加+V伏特，當所述碼序列的碼元為-1時，對所述驅動線施加-V伏特， 與所述驅動線依賴性相對應的電壓模式是如下兩種電壓模式:對所述M根驅動線中的奇數根驅動線施加第I電壓，而對偶數根驅動線施加絕對值與所述第I電壓相等但符號不同的第2電壓這樣的電壓模式；以及 在將X的整數部設為[X]的情況下，所述驅動部對所述M根驅動線中的第I~[M/2]根驅動線施加所述第I電壓，而對第[M/2]+l~M根驅動線施加所述第2電壓這樣的電壓模式。
16.如權利要求1所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述修正單元基於所述觸控螢幕控制器校準時觀測所述差動放大器的輸出電平而得到的觀測結果，在實際工作時修正所述線依賴性。
17.如權利要求1所述的觸控螢幕控制器，其特徵在於， 所述碼序列是正交碼序列。
18.—種電子設備,其特徵在於,包括: 權利要求1所述的觸控螢幕控制器； 由所述觸控螢幕控制器進行控制的觸控螢幕；以及 與所述觸控螢幕重疊、或者將所述觸控螢幕內置的顯示屏。
【文檔編號】G06F3/041GK103620532SQ201280028548
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年1月23日 優先權日:2011年6月10日
【發明者】濱口睦, 宮本雅之, 飯塚邦彥 申請人:夏普株式會社