数字转换器制造技术

公开了多种不同设计的数字转换器。一种公开的数字转换器包括：导体格栅，其包括多个激励导体和多个检测导体；激励电路，其用于将激励信号施加至选择的激励导体；测量电路，其用于从选择的检测导体获得测量结果；以及处理电路，其用于处理通过测量电路获得的测量结果，以检测邻近导体格栅的一个或多个对象。激励电路可布置为按照循环方式操作以在激励周期中选择激励导体的每一个，其中激励周期包括一系列激励间隔，在每一个激励间隔中，通过激励电路选择不同的一对邻近的激励导体，并且互补的激励信号施加至所述不同的一对邻近的激励导体，并且其中激励电路布置为利用极性控制信号对每个激励信号进行极性调制，以使得在选择激励导体时施加至选择的导体的激励信号的极性改变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】公开了多种不同设计的数字转换器。一种公开的数字转换器包括：导体格栅，其包括多个激励导体和多个检测导体；激励电路，其用于将激励信号施加至选择的激励导体；测量电路，其用于从选择的检测导体获得测量结果；以及处理电路，其用于处理通过测量电路获得的测量结果，以检测邻近导体格栅的一个或多个对象。激励电路可布置为按照循环方式操作以在激励周期中选择激励导体的每一个，其中激励周期包括一系列激励间隔，在每一个激励间隔中，通过激励电路选择不同的一对邻近的激励导体，并且互补的激励信号施加至所述不同的一对邻近的激励导体，并且其中激励电路布置为利用极性控制信号对每个激励信号进行极性调制，以使得在选择激励导体时施加至选择的导体的激励信号的极性改变。【专利说明】数字转换器
本专利技术涉及一种用于位置传感器中的数字转换器，并且具体地涉及一种用于电容 式触摸屏中的数字转换器。
技术介绍
计算机装置是公知的，并且已对允许人与计算机装置交互的人机交互进行了重要 研究。例如，电容式触摸板是公知的，并且允许用户通过在触摸板上移动他们的手指来在屏 幕上移动光标。触摸屏也是公知的，其中X-Y数字转换器安装在计算机显示器的表面上或 表面下，并允许用户用他们的手指或者导电或电磁触针直接在显示器上进行选择。通常用 于所述触摸屏中的一种数字转换器具有导体格栅和电子器件，导体格栅沿着垂直方向布置 在显示屏幕上，电子器件布置为随着手指（和/或触针）在屏幕上的移动测量由交叉的X-Y 导体形成的每个交叉点处的互电容的改变。通常，栅距（邻近导体之间的中心至中心距离） 在5mm与20mm之间，从而提供足以检测在格栅上的任何位置的人的手指的感测分辨率。在 许多应用中，导体由铟锡氧化物（ΙΤ0)形成，因为这些导体是透明的。超薄铜线也通常用于 形成X-Y数字转换器的导体，但是当在较小的显示屏幕中使用时，一些用户抱怨能够看到 铜迹线。 图la中示出了这种X-Y导体的设计。如图所示，在图lb中，当将激励电压施加至 X导体时，其在X-Y导体对之间的交叉点产生与Y导体耦合的电场。耦合的量限定了两个导 体之间的互电容。当手指（或导电触针）存在于该交叉点上方或附近时，如图lc所示，产 生的电场的一些与手指耦合，因此减小X-Y导体对之间的耦合（因此减小互电容）。因此， 与导体格栅耦合的电子器件可感测互电容的变化，从而感测手指在格栅上的存在和位置。 当设计用于触摸屏应用的这种X-Y数字转换器时，存在许多设计挑战和权衡。一 个挑战是每个X-Y导体对之间的互电容相对小，并且由于手指（或触针）的存在导致的互 电容的改变更小。结果，测量结果通常被诸如通过与X-Y导体布置于其上的LCD面板的开 关关联的开关噪声和X-Y格栅的邻近导体之间的电容式串扰的其它信号淹没。必须将数字 转换器设计为可以以足够高的更新率可靠地执行测量，以支持用户的手指或触针自然绘画 体验。数字转换器必须在使用低成本的电子器件的同时实现这些，以针对消费品市场提供 低成本的系统。 测量信号中的主要的不期望的错误源之一是邻近的格栅导体之间的电容式串扰。 尤其是，当将激励信号施加至一个激励导体时，该激励信号与邻近的激励导体电容式耦合。 相似地，耦合到一个检测导体中的信号也将电容式耦合到邻近的检测导体中。这样可在正 被测量的信号中导致重大串扰误差。可通过将施加至激励导体的激励信号的频率保持得尽 可能低将该串扰最小化。然而，如果激励频率太低，则变得难以实现或者更昂贵地实现期望 的测量更新率，以允许随时间跟踪用户的手指或触针。 另外，随着格栅的尺寸增大，测量更新率和串扰的问题变得更加严峻。这是因为格 栅越大，待测量的X-Y导体（为了实现相同的空间分辨率）以及交叉点越多；并且随着每个 格栅导体变得更长，其分布的电阻变得更大，并且邻近的导线之间的分布的互电容变得更 大，这继而增大作为对角线尺寸的平方的串扰误差。因此，随着格栅的尺寸变得更大，与使 用基于金属的导体（诸如铜）的那些相比，利用ITO导体形成的数字转换器面对更大的设 计挑战，这是因为ITO的电阻比金属导体的电阻高得多。 关于增大的尺寸的另一问题涉及使用的测量信道的数量。尤其是，在多数数字转 换器系统中，在通过微处理器处理来自检测导体的信号之前，通过多个（有时是一个）分离 的测量信道复用该信号。然而，随着显示器变大，X-Y导体的数量增多以保持相同的空间分 辨率。因此需要进行更多的测量，因此这可导致需要增加测量信道的数量。这增加了数字 转换器的成本。 图2是示出基于ΙΤ0的数字转换器和基于金属导体的数字转换器的功耗和成本 如何随着显示器的尺寸增加的图表。如图所示，对于小尺寸显示器（对角线尺寸小于约 40cm)，就功耗和成本两方面而言，ΙΤ0提供与基于金属导体的数字转换器的性能相同的性 能。这种尺寸的基于金属导体的数字转换器可提供远超标称100Hz的更新频率，但人机交 互不需要这种性能。然而，根据基于ΙΤ0的系统，功耗和成本随着显示器尺寸的增加呈指数 增大。这是因为，与基于金属导体的数字转换器相比，基于ΙΤ0的数字转换器需要的更低的 激励频率（以最小化电容式串扰误差）意味着需要更多的测量信道来处理来自导体格栅的 信号。尤其是，由于基于金属导体的数字转换器可使用更高的激励频率，因此有更多的时间 通过每个测量信道复用来自更多检测导体的信号，这有助于将成本和功耗保持在低水平。 如图2所示，针对对角线尺寸达到200cm(80〃）的显示器，可以成本和功耗的相对适度的增 加实现基于薄金属导体的数字转换器。对于对角线尺寸大于250cm的金属线数字转换器， 增加更多的测量信道的需要导致的成本和功耗二者的阶跃变化变得明显。 大型X-Y数字转换器系统的另一挑战是需要该系统能够同时测量大量的独立触 摸。对于大对角线显示器（对角线超过100cm)，系统可能必须能够检测超过10个不同触 摸，以实现真实多用户交互。这对数字转换器的设计导致更进一步的约束。
技术实现思路
专利技术人设计了试图解决一个或多个上述挑战和冲突需求的多种新数字转换器 (及其部件）。这样，专利技术人专利技术了多种不同的专利技术，这些专利技术在本文中描述，并且其中的 一些要求保护。新设计的数字转换器可用于触摸屏中，或分离的触摸板/白板中。描述 的数字转换器由于算法适配至大X-Y格栅的能力而理想地适于用于对角线尺寸大于例如 38cm(15〃）的大型显示屏幕。例如，允许保持约100Hz的更新率，同时在320X 180X-Y格栅 的每个节点处测量互电容。该申请还描述了其中制造和装配X-Y导体的格栅以及关联的电 子器件的多种方式。 根据第一方面，本专利技术提供了一种数字转换器，该数字转换器包括：导体格栅，其 包括多个激励导体和多个检测导体；激励电路，其用于将激励信号施加至选择的激励导体； 测量电路，其用于从选择的检测导体获得多个测量结果；以及处理电路，其用于处理通过测 量电路获得的测量结果，以检测邻近导体格栅的一个或多个对象。 激励电路可按照循环方式操作以在激励周期中选择所述激励导体的每一个，其中 激励周期包括一系列激励间隔，在每一个激励间隔中，通过激励电路选择不同的一对邻近 的激励导体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字转换器，包括：导体格栅，其包括多个激励导体和多个检测导体；激励电路，其用于将激励信号施加至选择的激励导体；测量电路，其用于从选择的检测导体获得测量结果；以及处理电路，其用于处理通过测量电路获得的测量结果，以检测邻近导体格栅的一个或多个对象；其中激励电路布置为按照循环方式操作以在激励周期中选择所述激励导体的每一个，其中激励周期包括一系列激励间隔，在每一个激励间隔中，通过激励电路选择不同的一对邻近的激励导体，并且将互补的激励信号施加至所述一对邻近的激励导体；其中测量电路布置为按照循环方式操作以在检测周期中选择所述检测导体的每一个，其中检测周期包括一系列检测间隔，在每一个检测间隔中，通过测量电路选择不同的一对邻近的检测导体；其中，对于给定的选择的一对邻近的激励导体和给定的选择的一对检测导体，通过所述测量电路获得的测量结果包括双差分测量结果，该双差分测量结果取决于i)与ii)之间的差：其中，i)选择的一对检测导体的第一个检测导体与选择的一对激励导体中的激励导体的每一个之间的互电容耦合之间的差；与ii)选择的一对检测导体的第二个检测导体与选择的一对激励导体中的激励导体的每一个之间的互电容耦合之间的差；以及其中测量电路包括：解调器，其用于解调从选择的检测导体获得的信号；和带通滤波器，其用于过滤解调器的输出。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：维克托·日托米尔斯基，
申请(专利权)人：奥特瑞克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB