力傳感器接口、觸摸控制器、集成觸摸和力感測裝置及觸摸敏感裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及力傳感器接口、觸摸控制器、集成觸摸和力感測裝置及觸摸敏感裝置。提供一種用于觸摸控制器的接口，其特征在于，所述接口包括：位于力傳感器和所述觸摸控制器的第一觸摸組件之間以驅(qū)動所述力傳感器感測施加的力的第一部分；以及位于力傳感器和所述觸摸控制器的第二觸摸組件之間以處理來自所述力傳感器的指示所述施加的力的力信號的第二部分。本公開一個實施例要解決的問題是提供能降低裝置的尺寸并增加電池的壽命的多種輸入機制。根據(jù)本公開一個實施例的用途是提供具有多種輸入機制的觸摸敏感裝置，所述觸摸敏感裝置可使用觸摸電路并發(fā)且無縫地操作力傳感器和觸摸傳感器。
【專利說明】力傳感器接口、觸摸控制器、集成觸摸和力感測裝置及觸摸敏感裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請一般涉及輸入感測，特別地涉及將力感測與觸摸感測結(jié)合，更特別涉及觸摸控制器、用于觸摸控制器的接口、集成觸摸和力感測裝置、感測觸摸和力的觸摸敏感裝置及相關(guān)電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]許多類型的輸入裝置現(xiàn)在可用于在計算系統(tǒng)中執(zhí)行操作，例如按鈕或按鍵、鼠標(biāo)、跡線球、操縱桿、觸摸傳感面板、觸摸屏等等。特別的，觸摸敏感裝置例如觸摸屏，由于其操作的舒適性和多功能性以及其不斷下降的價格而變得越來越流行。觸摸敏感裝置可包括觸摸傳感面板，以及在一些示例中，還包括顯示裝置，觸摸傳感器面板可以是帶有觸摸敏感表面的清晰面板，顯示裝置例如液晶顯示器(LCD)可部分或全部位于所述面板之后，以便觸摸敏感表面可覆蓋顯示裝置的可視區(qū)域的至少一部分。觸摸敏感裝置可允許用戶通過使用手指、指示筆或其他物體在顯示裝置的情況下的需要的位置處、在顯示裝置顯示的用戶界面(UI)指示的位置處，觸摸所述觸摸傳感器面板來執(zhí)行各種功能。通常，觸摸敏感裝置可識別觸摸或盤旋事件和所述事件在觸摸傳感器面板上的位置，然后計算系統(tǒng)可解釋所述事件，并在之后執(zhí)行一個或多個基于所述事件的動作。
[0003]除了觸摸傳感器面板之外，一些觸摸敏感裝置可包括按鈕，當(dāng)被用戶接觸時所述按鈕可使裝置改變與所述按鈕相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)。按壓或選擇按鈕可激活或無效裝置的一些狀態(tài)。不按壓或不選擇按鈕可使所述裝置保持其當(dāng)前狀態(tài)。通常，觸摸敏感裝置可識別按鈕上的按壓或力事件，然后計算系統(tǒng)可解釋所述事件，并在之后執(zhí)行一個或多個基于所述事件的動作。
[0004]多種輸入機制的使用，例如觸摸傳感器面板和按鈕，可為用戶提供額外的功能。另一方面，每個機制需要電路空間和操作電力，這不可避免地增加了裝置的尺寸并降低了電池的壽命。
實用新型內(nèi)容
[0005]本公開的一個實施例的目的是提供一種用于觸摸控制器和相應(yīng)的設(shè)備的力傳感
器接口。
[0006]根據(jù)一個實施例，提供了一種力傳感器接口，所述力傳感器接口與觸摸控制器的觸摸控制器電路集成，其特征在于，所述觸摸控制器電路驅(qū)動力傳感器并處理來自所述力傳感器的指示施加到裝置的力的力信號，所述力傳感器接口包括:
[0007]位于力傳感器和所述觸摸控制器的第一觸摸組件之間以驅(qū)動所述力傳感器感測所施加的力的第一部分；以及位于力傳感器和所述觸摸控制器的第二觸摸組件之間以處理來自所述力傳感器的指示所述施加的力的力信號的第二部分。
[0008]根據(jù)另一實施例，所述第一部分包括:被配置為將所述第一觸摸組件連接到所述力傳感器并向所述力傳感器發(fā)送來自所述第一觸摸組件的激勵信號以驅(qū)動所述力傳感器的連接器，其中所述第一觸摸組件包括觸摸緩沖器。
[0009]根據(jù)另一實施例，所述第一部分包括:被配置為將所述第一觸摸組件連接到所述力傳感器并向所述力傳感器發(fā)送來自所述第一觸摸組件的激勵信號的連接器；耦合到所述第一觸摸組件并被配置為從所述第一觸摸組件接收激勵信號并反轉(zhuǎn)所述激勵信號的反相器；以及耦合到所述反相器并被配置為向所述力傳感器發(fā)送反轉(zhuǎn)的激勵信號的力緩沖器，其中所述第一觸摸組件包括觸摸緩沖器，以及其中所述激勵信號和所述反轉(zhuǎn)的激勵信號形成差分輸入以驅(qū)動所述力傳感器。
[0010]根據(jù)另一實施例，所述第一部分包括:耦合到所述第一觸摸組件并被配置為選擇來自所述第一觸摸組件的激勵信號以發(fā)送到所述力傳感器的多路復(fù)用器；耦合到所述多路復(fù)用器并被配置為向所述力傳感器發(fā)送激勵信號的第一力緩沖器；耦合到所述多路復(fù)用器并被配置為從所述多路復(fù)用器接收激勵信號并反轉(zhuǎn)所述激勵信號的反相器；以及耦合到所述反相器并被配置為向所述力傳感器發(fā)送所述反轉(zhuǎn)的激勵信號的第二力緩沖器，其中所述第一觸摸組件包括激勵信號產(chǎn)生器，以及其中所述激勵信號和所述反轉(zhuǎn)的激勵信號形成差分輸入以驅(qū)動所述力傳感器。
[0011]根據(jù)另一實施例，所述第二部分包括:耦合到所述力傳感器并被配置為放大所述力信號的放大器；以及耦合到所述放大器的輸出和所述第二觸摸組件并被配置為補償輸出中的錯誤的失配電路，其中所述第二觸摸組件包括濾波器。
[0012]根據(jù)另一實施例，所述放大器是差分放大器，所述差分放大器是向所述失配電路輸出與所述力信號相關(guān)聯(lián)的第一信號以及向所述失配電路輸出與所述力信號相關(guān)聯(lián)的第二信號的放大器，以及其中所述失配電路是補償所述第一信號和第二信號中的錯誤的電路。
[0013]根據(jù)另一實施例，所述第二部分包括:耦合到所述差分放大器和所述失配電路并被配置為轉(zhuǎn)換所述差分放大器的輸出并向所述失配電路發(fā)送轉(zhuǎn)換的輸出以補償所述轉(zhuǎn)換的輸出中的錯誤的轉(zhuǎn)換器。
[0014]根據(jù)另一實施例，所述放大器是差分指令放大器，所述差分指令放大器包括:將與所述力信號相關(guān)聯(lián)的第一信號輸出到所述失配電路的第一放大器，和將與所述力信號相關(guān)聯(lián)的第二信號輸出到所述失配電路的第二放大器，以及其中所述失配電路是補償所述第一信號和第二信號中的錯誤的電路。
[0015]根據(jù)另一實施例，所述放大器是指令放大器，所述指令放大器包括:輸出與所述力信號相關(guān)聯(lián)的第一信號的第一放大器，以及輸出與所述力信號相關(guān)聯(lián)的第二信號的第二放大器，以及接收所述第一信號和第二信號并將基于所述第一信號和第二信號的第三信號輸出到所述失配電路的第三放大器，其中所述失配電路是補償所述第三信號中的錯誤的電路。
[0016]根據(jù)一個實施例，提供了一種觸摸控制器，其特征在于，所述觸摸控制器包括:被配置為使用激勵信號驅(qū)動觸摸傳感器的發(fā)送部分；被配置為響應(yīng)于所述激勵信號處理來自所述觸摸傳感器的觸摸信號的接收部分；以及接口，所述接口被集成在所述發(fā)送部分和所述接收部分中以將力傳感器耦合到其上，并被配置為向所述力傳感器發(fā)送所述激勵信號以驅(qū)動所述力傳感器并接收響應(yīng)于所述激勵信號來自所述力傳感器的力信號，其中所述發(fā)送部分是并發(fā)驅(qū)動所述觸摸傳感器和所述力傳感器的部分，以及所述接收部分是并發(fā)處理所述觸摸信號和所述力信號的部分，其中所述接口包括與觸摸控制器電路集成的力傳感器接口，其中所述觸摸控制器電路驅(qū)動力傳感器并處理來自所述力傳感器的力信號。
[0017]根據(jù)另一實施例，所述發(fā)送部分包括被配置為向所述觸摸傳感器發(fā)送所述激勵信號的觸摸發(fā)送電路，以及其中所述接收部分包括被配置為從所述觸摸傳感器接收所述觸摸信號的觸摸接收電路。
[0018]根據(jù)另一實施例，所述發(fā)送部分包括被配置為通過所述接口向所述力傳感器發(fā)送所述激勵信號的觸摸發(fā)送電路，以及其中所述接收部分包括被配置為通過所述接口從所述力傳感器接收所述力信號的觸摸接收電路。
[0019]根據(jù)另一實施例，所述觸摸接收電路包括被配置為減小所述力信號中的噪聲的帶通濾波器或低通濾波器中的至少一個。
[0020]根據(jù)另一實施例，所述接口是發(fā)送被配置為調(diào)制以便將來自所述力傳感器的力信號轉(zhuǎn)換為低噪聲頻率的所述激勵信號的接口。
[0021]根據(jù)另一實施例，提供一種集成觸摸和力感測裝置，其特征在于，所述集成觸摸和力感測裝置包括:至少一個觸摸傳感器；至少一個力傳感器；以及被配置為將所述觸摸傳感器和所述力傳感器耦合到所述裝置中的觸摸控制器，其中所述觸摸控制器包括:驅(qū)動所述觸摸傳感器并處理來自所述觸摸傳感器的指示所述裝置上的觸摸的觸摸信號的觸摸控制器電路，以及與所述觸摸控制器電路集成的力傳感器接口，其中所述觸摸控制器電路驅(qū)動所述力傳感器并處理來自所述力傳感器的指示施加到所述裝置的力的力信號。
[0022]根據(jù)另一實施例，所述觸摸傳感器包括觸摸面板，所述觸摸面板被配置為基于所述觸摸面板上的電容改變來產(chǎn)生所述觸摸信號。
[0023]根據(jù)另一實施例，所述力傳感器包括力傳感器電橋，所述力傳感器電橋被配置為基于所述力傳感器電橋上的電阻改變來產(chǎn)生所述力信號。
[0024]根據(jù)另一實施例，所述力傳感器電橋包括四個電阻器，所述電阻器中的至少一個電阻器包括應(yīng)變計。
[0025]根據(jù)另一實施例，所述電阻器中的至少兩個電阻器是所述觸摸電路的一部分。
[0026]根據(jù)另一實施例，所述觸摸控制器是被配置為使用單端激勵信號或差分激勵信號中的至少一個來驅(qū)動所述力傳感器的控制器。
[0027]根據(jù)另一實施例，所述集成觸摸和力感測裝置被集成到移動電話、數(shù)字媒體播放器或便攜式計算機中的至少一個。
[0028]根據(jù)一個實施例，提供了一種包括如上所述的集成觸摸和力感測裝置的移動電話。
[0029]根據(jù)一個實施例，提供了一種包括如上所述的集成觸摸和力感測裝置的數(shù)字媒體播放器。
[0030]根據(jù)一個實施例，提供了一種包括如上所述的集成觸摸和力感測裝置的便攜式計算機。
[0031]根據(jù)一個實施例，提供了一種觸摸敏感裝置，其特征在于，所述觸摸敏感裝置包括:與觸摸控制器電路集成的力傳感器接口，其中所述觸摸控制器電路驅(qū)動力傳感器并處理來自所述力傳感器的力信號，其中所述觸摸控制器電路用于并發(fā)激勵觸摸傳感器和力傳感器；其中所述觸摸傳感器被配置成產(chǎn)生指示所述觸摸傳感器上的觸摸的觸摸信號，和其中所述力傳感器被配置成產(chǎn)生指示施加到所述力傳感器的力的力信號；用于掃描所述觸摸傳感器和所述力傳感器以分別獲取所述觸摸信號和指示施加到所述力傳感器的力的所述力信號的掃描電路；以及其中所述觸摸控制器電路被配置成處理獲取的觸摸信號和力信號。
[0032]根據(jù)另一實施例，所述掃描電路是被進(jìn)一步配置成并發(fā)掃描所述觸摸傳感器和所述力傳感器的掃描電路。
[0033]根據(jù)另一實施例，所述掃描電路是被進(jìn)一步配置成順序掃描所述觸摸傳感器和所述力傳感器的掃描電路。
[0034]根據(jù)另一實施例，所述觸摸敏感裝置包括:基于裝置條件觸發(fā)所述觸摸傳感器或所述力傳感器中的至少一個的掃描的裝置。
[0035]根據(jù)本實用新型一個實施例的技術(shù)效果是提供了一種觸摸敏感裝置中的力傳感器接口，其可與裝置的觸摸電路耦合以便將一個或多個力傳感器與觸摸敏感裝置的觸摸傳感器集成。力傳感器接口可包括向力傳感器發(fā)送由觸摸電路產(chǎn)生的用以驅(qū)動力傳感器的激勵信號的發(fā)送部分。力傳感器接口還可包括從力傳感器接收以供觸摸電路處理的、指示被施加到觸摸敏感裝置的力的力信號的接收部分。本實用新型允許力傳感器和觸摸傳感器以有效且無縫的方式并發(fā)操作。通過力傳感器和觸摸傳感器共享觸摸電路，在不希望增加裝置的尺寸和能源消耗的情況下，觸摸敏感裝置可有利地具有多種輸入機制，即檢測觸摸或盤旋事件的觸摸傳感器，和檢測力事件的力傳感器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1圖解說明根據(jù)各種實施例的示例性觸摸感測電路。
[0037]圖2A和2B圖解說明根據(jù)各種實施例的示例性觸摸敏感裝置的截面圖。
[0038]圖3A和3B圖解說明根據(jù)各種實施例的可在觸摸感測電路中使用的示例性觸摸面板。
[0039]圖4A和4B圖解說明根據(jù)各種實施例的可在觸摸感測電路中使用的示例性力傳感器。
[0040]圖4C圖解說明根據(jù)各種實施例的可在觸摸感測電路中使用的用于力傳感器的示例性噪聲模型。
[0041]圖4D是示出了作為根據(jù)各種實施例的可在觸摸感測電路中使用的示例性力傳感器中的頻率的函數(shù)的噪聲的圖。
[0042]圖5圖解說明根據(jù)各種實施例的具有力傳感器接口的觸摸控制器的示例性發(fā)送部分。
[0043]圖6圖解說明根據(jù)各種實施例的具有力傳感器接口的觸摸控制器的另一個示例性發(fā)送部分。
[0044]圖7圖解說明根據(jù)各種實施例的具有力傳感器接口的觸摸控制器的再一個示例性發(fā)送部分。
[0045]圖8圖解說明根據(jù)各種實施例的具有力傳感器接口的觸摸控制器的示例性接收部分。[0046]圖9圖解說明根據(jù)各種實施例的具有力傳感器接口的觸摸控制器的另一個示例性接收部分。
[0047]圖10圖解說明根據(jù)各種實施例的具有力傳感器接口的觸摸控制器的再一個示例性接收部分。
[0048]圖11圖解說明根據(jù)各種實施例的具有力傳感器接口的觸摸控制器的再一個示例性接收部分。
[0049]圖12圖解說明根據(jù)各種實施例的具有觸摸感測電路的觸摸控制器的示例性接收部分。
[0050]圖13圖解說明根據(jù)各種實施例的用于感測在具有力傳感器接口的觸摸控制器上的力和觸摸的方法。
[0051]圖14圖解說明根據(jù)各種實施例的用于感測力和觸摸的示例性計算系統(tǒng)。
[0052]圖15圖解說明根據(jù)各種實施例的具有力和觸摸感測能力的示例性移動電話。
[0053]圖16圖解說明根據(jù)各種實施例的具有力和觸摸感測能力的示例性數(shù)字媒體播放器。
[0054]圖17圖解說明根據(jù)各種實施例的具有力和觸摸感測能力的示例性個人計算機?！揪唧w實施方式】
[0055]本申請要求2011年9月23日提交的美國專利申請N0.13/243,925的優(yōu)先權(quán)，該申請通過整體引用被結(jié)合于此。
[0056]在示例性實施例的下述描述中，參照以可實施的說明性的特定實施例方式示出的附圖?？梢岳斫獾氖窃谖雌x各種實施例的范圍的情況下，可使用其它實施例以及做出結(jié)構(gòu)性改變。
[0057]本申請涉及觸摸敏感裝置中的力傳感器接口，其可與裝置的觸摸電路耦合，以便將一個或多個力傳感器與裝置的觸摸傳感器集成。所述力傳感器接口可包括向力傳感器發(fā)送由觸摸電路產(chǎn)生的用以驅(qū)動所述力傳感器的激勵信號的發(fā)送部分。所述接口還可包括從力傳感器接收以供觸摸電路處理的、指示被施加到觸摸敏感裝置的力的力信號的接收部分。通過使用觸摸激勵信號驅(qū)動力傳感器，激勵信號的調(diào)解特性可有利地減小合力信號中的噪聲。另外，通過在力傳感器和觸摸傳感器之間共享觸摸電路，可有利地減小具有單獨電路的裝置上的裝置能源消耗和電路空間。
[0058]圖1圖解說明根據(jù)各種實施例的示例性觸摸感測電路。在圖1的示例中，觸摸感測電路100可包括具有力傳感接口 112的觸摸控制器110。電路100也可包括一個或多個觸摸傳感器126，以及一個或多個力傳感器136。觸摸控制器110可耦合到觸摸傳感器126，以及可產(chǎn)生并向觸摸傳感器發(fā)送激勵信號106，以便驅(qū)動觸摸傳感器感測在觸摸傳感器上觸摸或盤旋的物體。在一些實施例中，觸摸控制器110可向觸摸傳感器發(fā)送多個同時的激勵信號106以便以多激勵配置同時驅(qū)動觸摸傳感器126。在可選實施例中，觸摸控制器110可一次發(fā)送一個激勵信號106，以便以單個激勵配置驅(qū)動觸摸傳感器126。觸摸控制器110也可從觸摸傳感器126接收并處理指示物體觸摸或盤旋的觸摸信號103。類似的，觸摸控制器110可通過力傳感器接口 112耦合到力傳感器136，產(chǎn)生并向力傳感器發(fā)送激勵信號106以便驅(qū)動力傳感器感測在力傳感器上物體施加的力。觸摸控制器110也可通過接口 112從力傳感器136接收并處理指示施加的力的力信號105。接口 112可集成到觸摸控制器110中，以便與力傳感器136使用用于所有傳感器無縫操作的存在的觸摸感測電路，下面將詳細(xì)描述。
[0059]圖2A和2B圖解說明可包括圖1的感測電路的示例性觸摸敏感裝置。在圖2A的示例中，觸摸敏感裝置200可包括封蓋240，封蓋240具有物體可盤旋、觸摸或按壓的可觸摸表面220。雖然在其他實施例中，傳感器可被支撐在與封蓋相鄰的另一個基板上，但是裝置200也可包括位于封蓋240的與可觸摸表面220相對的表面上的力傳感器136。力傳感器136可感測物體按壓可觸摸表面220所施加的力。裝置200可進(jìn)一步包括位于封蓋240的與可觸摸表面220相對的表面上的觸摸傳感器126，或者位于與封蓋相鄰的另一基板上。觸摸傳感器126可與力傳感器136相鄰。在其他實施例中，觸摸傳感器126可圍繞力傳感器136。封蓋240可以是玻璃、塑料或任何能提供具有可觸摸表面220的實質(zhì)上剛性的基板的合適材料。雖然在其他實施例中，傳感器被支撐在與封蓋相鄰的另一個基板上，但是在圖2B的實施例中，觸摸傳感器126可位于封蓋240的與可觸摸表面220相對的表面上。力傳感器136可位于觸摸傳感器126上。
[0060]圖3A和3B圖解說明可在圖1的感測電路中用來感測觸摸或盤旋的物體的示例性觸摸面板。圖3A圖解說明觸摸面板的平面圖，在此情況下觸摸面板可以是自電容。在圖3A的示例中，觸摸面板124可具有自電容電極330。電極330的自電容可相對于某些參考例如地面被測量。電極330可以是空間上分開的元件，其中每個電極可定義面板124的觸摸傳感器(或像素)。電極330可耦合到觸摸控制器驅(qū)動電路(未示出)以使用激勵信號(電壓Vstim、其中Vstim可以是正(+)相信號Vstim+,或負(fù)(-)相信號Vstim-)來驅(qū)動電極，以便感測在面板124上觸摸或盤旋的物體，以及電極330可耦合到觸摸控制器感測電路(未示出)以處理指示觸摸或盤旋的物體的觸摸信號(電壓Vo)。
[0061]當(dāng)物體接近觸摸面板124時，電極330可電容性耦合到物體，例如手指，使得在電極和物體之間形成電容。這可增加電極的自電容。在物體接近面板124時，對地電容可連續(xù)增加，并且電極自電容可相應(yīng)增加。因此,當(dāng)觸摸控制器感測電路檢測到電極330的自電容增加時，此增加可被解釋為物體的觸摸或盤旋。
[0062]圖3B圖解說明可選觸摸面板的平面圖，在此情況下觸摸面板可以是互電容。在圖3B的示例中，觸摸面板124可具有分別形成空間間隔的驅(qū)動線和感測線的導(dǎo)電行331和導(dǎo)電列332。其中，導(dǎo)電行331和導(dǎo)電列332可彼此交叉以在交叉位置形成像素334，其中每個像素可定義觸摸傳感器。驅(qū)動線和感測線的其他配置也是可能的，例如邊對邊。導(dǎo)電行331可耦合到觸摸控制器驅(qū)動電路(未示出)以便驅(qū)動行，以及導(dǎo)電列332可耦合到觸摸控制器感測電路(未示出)以處理指示物體觸摸或盤旋的信號。
[0063]當(dāng)物體接近觸摸面板124時，與像素334相關(guān)聯(lián)的受激行可電容耦合到物體，例如手指，使得通過物體電荷從受激行分流到地。這可減小像素點334處從行到列的互電容。當(dāng)物體接近面板124時，被分流的電荷的數(shù)量可持續(xù)增加，以及在像素334處的互電容可相應(yīng)的減少。因此，當(dāng)觸摸控制器感測電路檢測到像素334處的互電容降低時，該降低可被解釋為物體的觸摸或盤旋。
[0064]在可選實施例中，可使用導(dǎo)電節(jié)點代替在圖3B的互電容觸摸面板124中的導(dǎo)電行331和導(dǎo)電列332，以形成像素334，其中每個節(jié)點包括一對被電介質(zhì)分開的電極，一個電極是驅(qū)動電極而另一個電極是感測電極。導(dǎo)電節(jié)點可以與驅(qū)動線和感測線類似的方式操作，以檢測指示觸摸或盤旋的物體的互電容的降低。
[0065]圖4A圖解說明在圖1的感測電路中用來感測物體施加的力的示例性力傳感器的平面圖。在此例中，力傳感器可以是應(yīng)變計。在圖4A的示例中，應(yīng)變計136可包括相互位置鄰近但不接觸的跡線425，但是在靜態(tài)時，其不被拉緊或者以其它方式變形。在沒有應(yīng)變或力時，應(yīng)變計可具有標(biāo)稱電阻，例如1.8ΚΩ+/-0.1%，并且可作為如下施加的應(yīng)變ε的函數(shù)而改變。
[0066]Δ R = Rsg.GF.ε ,(I)
[0067]其中AR =應(yīng)變計電阻的改變，Rse =未變形的應(yīng)變計的電阻，以及GF =應(yīng)變計因子。[0068]如4Β的示例中所示，應(yīng)變計136 (以Rsg示出)可包括在帶有三個其它電阻器(以Rl、R2、R3示出)的惠斯通電橋434中，以便感測指示施加的力的在應(yīng)變計中的電阻改變(相對于其它電阻器)。電橋434可耦合到力傳感器接口(未示出)從而從接觸控制器(未示出)接收激勵信號(電壓Vstim+和Vstim-)，以便驅(qū)動應(yīng)變計136并且向觸摸控制器發(fā)送指示施加的力的力信號(電壓Vb+和Vb-)以便處理。Vstim+和Vstim-可被如下定義:
[0069][0070]
【權(quán)利要求】
1.一種力傳感器接口，所述力傳感器接口與觸摸控制器的觸摸控制器電路集成，其特征在于，所述觸摸控制器電路驅(qū)動力傳感器并處理來自所述力傳感器的指示施加到裝置的力的力信號，所述力傳感器接口包括: 位于力傳感器和所述觸摸控制器的第一觸摸組件之間以驅(qū)動所述力傳感器感測所施加的力的第一部分；以及 位于力傳感器和所述觸摸控制器的第二觸摸組件之間以處理來自所述力傳感器的指示所述施加的力的力信號的第二部分。
2.如權(quán)利要求1所述的接口，其特征在于，所述第一部分包括: 被配置為將所述第一觸摸組件連接到所述力傳感器并向所述力傳感器發(fā)送來自所述第一觸摸組件的激勵信號以驅(qū)動所述力傳感器的連接器，其中所述第一觸摸組件包括觸摸緩沖器。
3.如權(quán)利要求1所述的接口，其特征在于，所述第一部分包括: 被配置為將所述第一觸摸組件連接到所述力傳感器并向所述力傳感器發(fā)送來自所述第一觸摸組件的激勵信號的連接器； 耦合到所述第一觸摸組件并被配置為從所述第一觸摸組件接收激勵信號并反轉(zhuǎn)所述激勵信號的反相器；以及 耦合到所述反相器并被配置為向所述力傳感器發(fā)送反轉(zhuǎn)的激勵信號的力緩沖器，其中所述第一觸摸組件包括觸摸緩沖器，以及其中所述激勵信號和所述反轉(zhuǎn)的激勵信號形成差分輸入以驅(qū)動所述力傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的`接口，其特征在于，所述第一部分包括: 耦合到所述第一觸摸組件并被配置為選擇來自所述第一觸摸組件的激勵信號以發(fā)送到所述力傳感器的多路復(fù)用器； 耦合到所述多路復(fù)用器并被配置為向所述力傳感器發(fā)送激勵信號的第一力緩沖器； 耦合到所述多路復(fù)用器并被配置為從所述多路復(fù)用器接收激勵信號并反轉(zhuǎn)所述激勵信號的反相器；以及 耦合到所述反相器并被配置為向所述力傳感器發(fā)送所述反轉(zhuǎn)的激勵信號的第二力緩沖器，其中所述第一觸摸組件包括激勵信號產(chǎn)生器，以及其中所述激勵信號和所述反轉(zhuǎn)的激勵信號形成差分輸入以驅(qū)動所述力傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的接口，其特征在于，所述第二部分包括: 耦合到所述力傳感器并被配置為放大所述力信號的放大器；以及 耦合到所述放大器的輸出和所述第二觸摸組件并被配置為補償輸出中的錯誤的失配電路，其中所述第二觸摸組件包括濾波器。
6.如權(quán)利要求5所述的接口，其特征在于，所述放大器是差分放大器，所述差分放大器是向所述失配電路輸出與所述力信號相關(guān)聯(lián)的第一信號以及向所述失配電路輸出與所述力信號相關(guān)聯(lián)的第二信號的放大器，以及其中所述失配電路是補償所述第一信號和第二信號中的錯誤的電路。
7.如權(quán)利要求6所述的接口，其特征在于，所述第二部分包括: 耦合到所述差分放大器和所述失配電路并被配置為轉(zhuǎn)換所述差分放大器的輸出并向所述失配電路發(fā)送轉(zhuǎn)換的輸出以補償所述轉(zhuǎn)換的輸出中的錯誤的轉(zhuǎn)換器。
8.如權(quán)利要求5所述的接口，其特征在于，所述放大器是差分指令放大器，所述差分指令放大器包括:將與所述力信號相關(guān)聯(lián)的第一信號輸出到所述失配電路的第一放大器，和將與所述力信號相關(guān)聯(lián)的第二信號輸出到所述失配電路的第二放大器，以及其中所述失配電路是補償所述第一信號和第二信號中的錯誤的電路。
9.如權(quán)利要求5所述的接口，其特征在于，所述放大器是指令放大器，所述指令放大器包括:輸出與所述力信號相關(guān)聯(lián)的第一信號的第一放大器，以及輸出與所述力信號相關(guān)聯(lián)的第二信號的第二放大器，以及接收所述第一信號和第二信號并將基于所述第一信號和第二信號的第三信號輸出到所述失配電路的第三放大器，其中所述失配電路是補償所述第三信號中的錯誤的電路。
10.一種觸摸控制器,其特征在于,所述觸摸控制器包括: 被配置為使用激勵信號驅(qū)動觸摸傳感器的發(fā)送部分； 被配置為響應(yīng)于所述激勵信號處理來自所述觸摸傳感器的觸摸信號的接收部分；以及 接口，所述接口被集成在所述發(fā)送部分和所述接收部分中以將力傳感器耦合到其上，并被配置為向所述力傳感器發(fā)送所述激勵信號以驅(qū)動所述力傳感器并接收響應(yīng)于所述激勵信號來自所述力傳感器的力信號，其中所述發(fā)送部分是并發(fā)驅(qū)動所述觸摸傳感器和所述力傳感器的部分，以及所述接收部分是并發(fā)處理所述觸摸信號和所述力信號的部分，其中所述接口包括與觸摸控制器電路集成的力傳感器接口，其中所述觸摸控制器電路驅(qū)動力傳感器并處理來自所述力傳感器的力信號。
11.如權(quán)利要求10所述的觸摸控制器，其特征在于，所述發(fā)送部分包括被配置為向所述觸摸傳感器發(fā)送所述激勵信號的觸摸發(fā)送電路，以及其中所述接收部分包括被配置為從所述觸摸傳感器接收所述觸摸信號的觸摸接收電路。
12.如權(quán)利要求10所`述的觸摸控制器，其特征在于，所述發(fā)送部分包括被配置為通過所述接口向所述力傳感器發(fā)送所述激勵信號的觸摸發(fā)送電路，以及其中所述接收部分包括被配置為通過所述接口從所述力傳感器接收所述力信號的觸摸接收電路。
13.如權(quán)利要求12所述的觸摸控制器，其特征在于，所述觸摸接收電路包括被配置為減小所述力信號中的噪聲的帶通濾波器或低通濾波器中的至少一個。
14.如權(quán)利要求10所述的觸摸控制器，其特征在于，所述接口是發(fā)送被配置為調(diào)制以便將來自所述力傳感器的力信號轉(zhuǎn)換為低噪聲頻率的所述激勵信號的接口。
15.一種集成觸摸和力感測裝置，其特征在于，所述集成觸摸和力感測裝置包括: 至少一個觸摸傳感器； 至少一個力傳感器；以及 被配置為將所述觸摸傳感器和所述力傳感器耦合到所述裝置中的觸摸控制器，其中所述觸摸控制器包括: 驅(qū)動所述觸摸傳感器并處理來自所述觸摸傳感器的指示所述裝置上的觸摸的觸摸信號的觸摸控制器電路，以及 與所述觸摸控制器電路集成的力傳感器接口，其中所述觸摸控制器電路驅(qū)動所述力傳感器并處理來自所述力傳感器的指示施加到所述裝置的力的力信號。
16.如權(quán)利要求15所述的集成觸摸和力感測裝置，其特征在于，所述觸摸傳感器包括觸摸面板，所述觸摸面板被配置為基于所述觸摸面板上的電容改變來產(chǎn)生所述觸摸信號。
17.如權(quán)利要求15所述的集成觸摸和力感測裝置，其特征在于，所述力傳感器包括力傳感器電橋，所述力傳感器電橋被配置為基于所述力傳感器電橋上的電阻改變來產(chǎn)生所述力信號。
18.如權(quán)利要求17所述的集成觸摸和力感測裝置，其特征在于，所述力傳感器電橋包括四個電阻器，所述電阻器中的至少一個電阻器包括應(yīng)變計。
19.如權(quán)利要求18所述的集成觸摸和力感測裝置，其特征在于，所述電阻器中的至少兩個電阻器是所述觸摸電路的一部分。
20.如權(quán)利要求15所述的集成觸摸和力感測裝置，其特征在于，所述觸摸控制器是被配置為使用單端激勵信號或差分激勵信號中的至少一個來驅(qū)動所述力傳感器的控制器。
21.如權(quán)利要求15所述的集成觸摸和力感測裝置，其特征在于，所述集成和力感測裝置被集成到移動電話、數(shù)字媒體播放器或便攜式計算機中的至少一個。
22.—種移動電話，其特征在于，所述移動電話包括如權(quán)利要求15所述的集成觸摸和力感測裝置。
23.一種數(shù)字媒體播放器，其特征在于，所述數(shù)字媒體播放器包括如權(quán)利要求15所述的集成觸摸和力感測裝置。
24.一種便攜式計算機，其特征在于，所述便攜式計算機包括如權(quán)利要求15所述的集成觸摸和力感測裝置。
25.一種觸摸敏感裝置，其特征在于，所述觸摸敏感裝置包括: 與觸摸控制器電路集成的力傳感器接口，其中所述觸摸控制器電路驅(qū)動力傳感器并處理來自所述力傳感器的力信號，其中所述觸摸控制器電路用于并發(fā)激勵觸摸傳感器和力傳感器；其中所述觸摸傳感器被配置成產(chǎn)生指示所述觸摸傳感器上的觸摸的觸摸信號，和其中所述力傳感器被配置成產(chǎn)生指示施加到所述力傳感器的力的力信號； 用于掃描所述觸摸傳感器和所述力傳感器以分別獲取所述觸摸信號和指示施加到所述力傳感器的力的所述力信號的掃描電路；以及其中所述觸摸控制器電路被配置成處理獲取的觸摸信號和力信號。
26.如權(quán)利要求25所述的觸摸敏感裝置，其特征在于，所述掃描電路是被進(jìn)一步配置成并發(fā)掃描所述觸摸傳感器和所述力傳感器的掃描電路。
27.如權(quán)利要求25所述的觸摸敏感裝置，其特征在于，所述掃描電路是被進(jìn)一步配置成順序掃描所述觸摸傳感器和所述力傳感器的掃描電路。
28.如權(quán)利要求25所述的觸摸敏感裝置，其特征在于，所述觸摸敏感裝置包括: 基于裝置條件觸發(fā)所述觸摸傳感器或所述力傳感器中的至少一個的掃描的裝置。
【文檔編號】G06F3/041GK203376699SQ201220604477
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】C·H·克拉, E·L·肖赫特, M·P·格倫坦?fàn)? 申請人:蘋果公司