压力感测设备和方法技术

一种触摸面板(10)包括安置在多个感测电极(14、20)与至少一个公共电极(15)之间的压电材料层(16)。所述设备(73)包括连接至所述感测电极的电容式触摸控制器(69)和包括连接至一些或全部感测电极的多个输入的开关网络(74)，以及连接至系统接地或共模电压(VCM)的输出。所述设备还包括控制器(25)和第二电路(24、44)，所述第二电路从所述至少一个公共电极接收信号，并基于所述信号生成第二压力信号(30)，所述第二压力信号指示施加至所述触摸面板的总压力。所述控制器被配置成控制所述开关网络，以在压力测量周期期间将任何连接的感测电极耦合至系统接地或所述共模电压，并且在所述压力测量周期期间基于所述第二压力信号估计所述总压力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压力感测设备和方法
本专利技术涉及用于处理来自压力感测触摸面板的信号的设备和方法，并且涉及使用所述设备和方法的触摸面板系统。
技术介绍
电阻式触摸面板和电容式触摸面板用作计算机和移动装置的输入装置。一种类型的电容式触摸面板，即投射式电容触摸面板通常用于移动装置。在US2010/0079384A1中描述了投射式电容触摸面板的实例。投射式电容触摸面板通过检测由导电物体的接近引起的电场变化来操作。通常使用电容式传感器的阵列或栅格来确定触摸投射式电容触摸面板的位置。尽管投射式电容触摸面板通常可区分单点触摸事件和多点触摸事件，但是它们有无法感测压力的缺点。因此，投射式电容触摸面板往往无法区分相对轻敲和相对重压。可感测压力的触摸面板可通过提供关于用户与触摸面板的交互的附加信息来允许用户以新的方式与装置交互。WO2016/102975A2描述了用于组合的电容和压力感测的设备和方法，其中将单个信号放大，然后将单个信号分成压力分量和电容分量。WO2017/109455A1描述了用于组合的电容和压力感测的设备和方法，其中将单个信号分成电容信号和被放大的压力信号。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种用于处理来自触摸面板的信号的设备。触摸面板包括安置在多个感测电极与至少一个公共电极之间的压电材料层。设备包括用于连接至多个感测电极的第一电路。第一电路被配置成生成多个第一压力信号。每个第一压力信号对应于一个或多个感测电极，并且指示作用在靠近对应的一个或多个感测电极的触摸面板上的压力。设备还包括用于连接至至少一个公共电极的第二电路。第二电路被配置成生成指示施加至触摸面板的总压力的第二压力信号。设备还包括控制器，所述控制器被配置成基于第二压力信号和多个第一压力信号之和的加权差确定总压力的估计值。每个感测电极可促成单个第一压力信号。控制器可进一步被配置成确定压力施加至触摸面板的位置。用于第二压力信号和多个第一压力信号之和的加权差的系数可取决于位置。控制器可使用以下公式确定总压力的估计值：FCE＝(1-CCE)QCE-CCEQsen其中FCE是在至少一个公共电极上感应的压电电荷，QCE是在至少一个公共电极上测量到的电荷，Qsen是在所有多个感测电极上测量到的电荷之和，并且CCE是具有0与1之间的值的预校准常数。总压力的估计值可基于FCE。控制器可进一步被配置成：针对至少一个第一压力信号中的每一个，基于第一压力信号、第二压力信号和总压力来确定作用在靠近对应的一个或多个感测电极的触摸面板上的压力的估计值。控制器可被配置成确定压力施加至触摸面板的位置。用于确定作用在靠近一个或多个感测电极的触摸面板上的压力的估计值的一个或多个系数可取决于位置。触摸面板可包括数目N个感测电极，并且控制器可使用以下公式来确定作用在靠近一个或多个感测电极的触摸面板上的压力的估计值：其中Fn是在N个感测电极中的第n个上感应的压电电荷，FCE是在至少一个公共电极上感应的压电电荷，Qn是在N个感测电极中的第n个上测量到的电荷，QCE是在至少一个公共电极上测量到的电荷，CCE是具有0与1之间的值的预校准常数，并且kn是与N个感测电极中的第n个对应并具有0与1之间的值的预校准常数。作用在靠近一个或多个感测电极的触摸面板上的压力的估计值可基于Fn的一个或多个对应值。第一电路还可被配置成针对每个第一电极生成指示感测电极的电容的电容信号。控制器可被配置成基于电容信号来确定压力施加至触摸面板的位置。生成第一压力信号和电容信号可包括分离从感测电极接收的单个信号。每个第一压力信号可对应于单个感测电极。触摸面板系统可包括：设备；以及触摸面板，所述触摸面板包括安置在多个感测电极与至少一个公共电极之间的压电材料层。电子装置可包括触摸面板系统。根据本专利技术的第二方面，提供一种处理来自触摸面板的信号的方法。触摸面板包括安置在多个感测电极与至少一个公共电极之间的压电材料层。所述方法包括生成多个第一压力信号。每个第一压力信号基于从一个或多个感测电极接收的信号。每个第一压力信号指示作用在靠近对应的一个或多个感测电极的触摸面板上的压力。所述方法还包括基于从至少一个公共电极接收的信号来生成第二压力信号，所述第二压力信号指示施加至触摸面板的总压力。所述方法还包括基于第二压力信号和多个第一压力信号之和的加权差确定总压力的估计值。所述方法还可包括确定压力施加至触摸面板的位置。用于第二压力信号和多个第一压力信号之和的加权差的系数可取决于位置。确定施加至触摸面板的总压力的估计值可包括使用以下公式：FCE＝(1-CCE)QCE-CCEQsen其中FCE是在至少一个公共电极上感应的压电电荷，QCE是在至少一个公共电极上测量到的电荷，Qsen是在所有多个感测电极上测量到的电荷之和，并且CCE是具有0与1之间的值的预校准常数。总压力的估计值可基于FCE。所述方法还可包括：针对至少一个第一压力信号中的每一个，基于第一压力信号、第二压力信号和总压力来确定作用在靠近对应的一个或多个感测电极的触摸面板上的压力的估计值。所述方法还可包括确定压力施加至触摸面板的位置。用于确定作用在靠近一个或多个感测电极的触摸面板上的压力的估计值的一个或多个系数可取决于位置。触摸面板可包括数目N个感测电极。确定作用在靠近一个或多个感测电极的触摸面板上的压力的估计值可包括使用以下公式：其中Fn是在N个感测电极中的第n个上感应的压电电荷，FCE是在至少一个公共电极上感应的压电电荷，Qn是在N个感测电极中的第n个上测量到的电荷，QCE是在至少一个公共电极上测量到的电荷，CCE是具有0与1之间的值的预校准常数，并且kn是与N个感测电极中的第n个对应并具有0与1之间的值的预校准常数。作用在靠近一个或多个感测电极的触摸面板上的压力的估计值可基于Fn的一个或多个对应值。所述方法还可包括基于从每个感测电极接收的信号来生成指示感测电极的电容的电容信号。所述方法还可包括基于电容信号来确定压力施加至触摸面板的位置。生成第一压力信号和电容信号可包括分离从感测电极接收的单个信号。每个第一压力信号可对应于单个感测电极。根据本专利技术的第三方面，提供一种用于处理来自触摸面板的信号的设备。触摸面板包括安置在多个感测电极与至少一个公共电极之间的压电材料层。所述设备包括用于连接至感测电极的电容式触摸控制器。所述设备还包括开关网络，所述开关网络包括用于连接至一些或所有感测电极的多个输入，以及连接至系统接地或共模电压的输出。所述设备还包括第二电路，所述第二电路用于连接至至少一个公共电极并且被配置成基于从至少一个公共电极接收的信号来生成第二压力信号，所述第二压力信号指示施加至触摸面板的总压力。所述设备还包括控制器，所述控制器被配置成控制开关网络以在压力测量周期期间将任何连接的感测电极耦合至系统接地或共模电压，并且在压力测量周期期间基于第二压力信号来确定总压力的估计值。第二电路可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理来自触摸面板的信号的设备，所述触摸面板包括安置在多个感测电极与至少一个公共电极之间的压电材料层，所述设备包括：/n电容式触摸控制器，用于连接至所述感测电极；/n开关网络，所述开关网络包括：多个输入，所述输入用于连接至一些或全部所述感测电极；以及输出，所述输出连接至系统接地或共模电压；/n第二电路，用于连接至所述至少一个公共电极，并且被配置成基于从所述至少一个公共电极接收的信号来生成第二压力信号，所述第二压力信号指示施加至所述触摸面板的总压力；/n控制器，所述控制器被配置成：/n控制所述开关网络以在压力测量周期期间将任何连接的感测电极耦合至系统接地或所述共模电压；/n在所述压力测量周期期间基于所述第二压力信号确定所述总压力的估计值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180606 GB 1809320.3;20190521 GB PCT/GB2019/051401.一种用于处理来自触摸面板的信号的设备，所述触摸面板包括安置在多个感测电极与至少一个公共电极之间的压电材料层，所述设备包括：
电容式触摸控制器，用于连接至所述感测电极；
开关网络，所述开关网络包括：多个输入，所述输入用于连接至一些或全部所述感测电极；以及输出，所述输出连接至系统接地或共模电压；
第二电路，用于连接至所述至少一个公共电极，并且被配置成基于从所述至少一个公共电极接收的信号来生成第二压力信号，所述第二压力信号指示施加至所述触摸面板的总压力；
控制器，所述控制器被配置成：
控制所述开关网络以在压力测量周期期间将任何连接的感测电极耦合至系统接地或所述共模电压；
在所述压力测量周期期间基于所述第二压力信号确定所述总压力的估计值。


2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二电路是所述电容式触摸控制器的内部电荷放大器。


3.根据权利要求2所述的设备，其中所述设备包括第三开关网络，所述第三开关网络被配置成在电容测量周期期间将所述内部电荷放大器连接至感测电极，并且在所述压力测量周期期间将所述内部电荷放大器连接至所述至少一个公共电极。


4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第三开关网络还被配置成在所述电容测量周期期间将所述至少一个公共电极连接至系统接地或所述共模电压，并且在所述压力测量周期期间将所述感测电极连接至系统接地或所述共模电压。


5.根据权利要求1或2所述的设备，其还包括公共电极开关，所述公共电极开关被配置成在电容测量期间将所述至少一个公共电极连接至系统接地或所述共模电压，并且在所述压力测量周期期间将所述至少一个公共电极连接至所述第二电路。


6.根据权利要求1所述的设备，其中所述开关网络被配置用于连接至所述感测电极的子集，所述设备还包括：
第一电路，用于连接至不包括在所述子集中的所述感测电极，所述第一电路被配置成生成第一压力信号，所述第一压力信号指示作用在靠近所述连接的感测电极的所述触摸面板上的压力；
其中所述控制器被配置成基于所述第二压力信号和所述第一压力信号的加权差来确定所述总压力的所述估计值。


7.根据权利要求1所述的设备，其中所述电容式触摸控制器被配置用于经由对应的第一开关连接至每个感测电极；
其中所述开关网络的每个输入通过对应的第二开关连接至系统接地或所述共模电压；
其中所述第二电路包括被配置成生成所述第二压力信号的公共电极电荷放大器；
其中所述控制器被配置成控制所述第一开关和所述第二开关以：
在电容测量周期期间闭合所述第一开关并且断开所述第二开关；
在所述压力测量周期期间断开所述第一开关并且闭合所述第二开关。


8.根据权利要求7所述的设备，其中所述公共电极电荷放大器包括具有与第三开关并联连接的反馈网络的运算放大器；
其中所述控制器还被配置成控制所述第三开关以在所述压力测量周期期间的一个或多个复位周期期间闭合。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中所述电容式触摸控制器被配置成针对每个感测电极生成指示所述感测电极的电容的电容信号；
其中所述控制器或所述电容式触摸控制器被配置成基于所述电容信号确定压力施加至所述触摸面板的位置。

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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·阿斯特莱，程祥，李嘉浩，保罗·劳特利，里卡尔多·密炁，巴巴克·巴斯塔尼，阿罗基亚·内森，
申请(专利权)人：剑桥触控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB