專利名稱：具有動態(tài)電容控制和改善的觸摸傳感的電容式觸摸屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電容式觸摸傳感技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及諸如在移動電話和其他數(shù)字設(shè)備中使用的電容式觸摸感應(yīng)屏。
背景技術(shù)：
觸摸屏是可以對顯示區(qū)域的表面上的觸摸的存在和位置進(jìn)行檢測的電子視覺顯示屏。對顯示器的觸摸通常是通過手指或手完成的。觸摸屏在各種電子原理、聲學(xué)原理或光學(xué)原理下操作。該申請涉及電容式觸摸屏。電容式觸摸屏面板通常包括涂覆有透明導(dǎo)體(例如，銅或銦錫氧化物(ITO))的絕緣體(例如，玻璃)。因?yàn)槿梭w也是導(dǎo)體，所以對觸摸屏進(jìn)行觸摸會導(dǎo)致電容的可測量變化。由觸摸引起的電容變化被定位并且記錄到觸摸屏上的具體位置。包括分立觸摸板和多點(diǎn)觸摸屏的電容式觸摸傳感技術(shù)最近已經(jīng)在從移動電話到大型顯示監(jiān)控器范圍的產(chǎn)品中贏得了廣泛的認(rèn)可。許多人認(rèn)為這些技術(shù)的成功是隨著用戶體驗(yàn)而改進(jìn)的用戶交互的直接結(jié)果。使用固態(tài)觸摸傳感技術(shù)的一個(gè)益處是其幾乎無限的壽命。與具有在重復(fù)使用中隨時(shí)間而磨損的移動部件的機(jī)械替代選擇不同，固態(tài)觸摸感應(yīng)屏沒有這種限制。固態(tài)觸摸感應(yīng)屏很少出故障，并且用戶幾乎不用擔(dān)心損壞用戶界面。電容式觸摸傳感器可以集成在單一固體密封的表面(例如，玻璃或模制塑料)之下，該表面使產(chǎn)品內(nèi)部的敏感部件與外部環(huán)境分離并且很大程度上免受外部環(huán)境的影響。這對于使用機(jī)械替代選擇實(shí)現(xiàn)而言是非常困難并且昂貴的。因此，電容式觸摸屏技術(shù)為在嚴(yán)酷的戶外環(huán)境、工業(yè)設(shè)施和遭受灰塵與潮濕的其他地方所使用的產(chǎn)品提供了極大益處。在電容式觸摸感應(yīng)裝置的典型實(shí)現(xiàn)中，目標(biāo)觸摸感應(yīng)板通常是載體(例如，玻璃增強(qiáng)環(huán)氧層壓板(FR4)、印刷電路板(PCB)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET))上的銅或銦錫氧化物(ITO)的正方形區(qū)域、矩形區(qū)域或圓形區(qū)域。目標(biāo)觸摸感應(yīng)板被主動地充電，然后允許以與其固有電容成比例的速率被動地放電。使用多種眾所周知的方法之一來對目標(biāo)觸摸感應(yīng)板的放電速率進(jìn)行測量。當(dāng)手指或其他導(dǎo)電附加物被放置在觸摸感應(yīng)板之上時(shí)，手指的存在通過增加板的固有電容而增大了該板的電容。在該情況下，觸摸感應(yīng)板能夠保持更多的電荷并且因此需要更長時(shí)間來放電。通過對在兩種情況下對具體觸摸感應(yīng)板進(jìn)行放電的時(shí)間差進(jìn)行測量，該觸摸感應(yīng)板可以確定板是否被觸摸。當(dāng)手指緊貼著觸摸感應(yīng)板被放置時(shí)，電容的增加量取決于觸摸感應(yīng)板的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)而改變。手指與觸摸感應(yīng)板之間的電容耦合越大，電容變化就越大。相反地，手指與觸摸感應(yīng)板之間的耦合越小，由于觸摸而導(dǎo)致的電容變化就越小。當(dāng)對觸摸感應(yīng)板被觸摸時(shí)，電容的較大變化產(chǎn)生了較大的信噪比(SNR)，該較大的信噪比轉(zhuǎn)化成了觸摸感應(yīng)板的更好性能。當(dāng)觸摸感應(yīng)板被手指觸摸時(shí)，其電容增加的比例是該板的固有電容和通過手指的存在所提供的附加電容的函數(shù)。因此，如果與對人手指的更好耦合相結(jié)合，板具有低固有電容，則將表現(xiàn)出對觸摸的更好靈敏度和性能。觸摸感應(yīng)板的固有電容是由多個(gè)因素確定的。在板的構(gòu)造中所使用材料的選擇包括但不局限于載體(其為電導(dǎo)式傳感器附接到其上的電介質(zhì)襯底)材料、保護(hù)襯底(其為對其后面的傳感器進(jìn)行保護(hù)的表面)和導(dǎo)體。觸摸感應(yīng)板周圍的其他導(dǎo)體的布置和這些導(dǎo)體上的電勢也影響觸摸感應(yīng)板的固有電容。導(dǎo)體與保護(hù)襯底之間的耦合也影響觸摸感應(yīng)板的固有電容。存在許多其他因素并且該列舉不應(yīng)該視為窮盡的。因此，使用對人手指的更好耦合來尋求低固有電容的方法內(nèi)在地確定(fixes)并且影響觸摸感應(yīng)板的固有電容。在不完全改變傳感器構(gòu)造的情況下，這也限制了影響SNR的能力。改變傳感器的構(gòu)造是困難和昂貴的，并且甚至可以是不可能的。這些限制的存在趨于導(dǎo)致較差的實(shí)施或非常昂貴的解決方案。因此，存在對電容式觸摸感應(yīng)屏的區(qū)域進(jìn)行改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及電勢的選擇性操縱，并且因此涉及對與在觸摸屏或觸摸屏(例如，感應(yīng)板)的元件內(nèi)及其周圍的結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的電容的影響。本發(fā)明的實(shí)施例可以包括電操縱導(dǎo)電表面(EMCS)的使用。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，EMCS策略性地設(shè)置成導(dǎo)電表面，導(dǎo)電表面可以通過例如控制它們的電勢或電荷來進(jìn)行電操縱。EMCS可以特意地應(yīng)用于通過以影響觸摸感應(yīng)板的靈敏度和性能的方式改變EMCS的電勢，來影響觸摸感應(yīng)板的電容。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，EMCS能夠?qū)嵤榭梢噪姴倏v的其他觸摸感應(yīng)板。當(dāng)這樣做時(shí)，作為傳感器的多個(gè)觸摸感應(yīng)板或EMCS的時(shí)間復(fù)用產(chǎn)生相似的結(jié)果并且允許每個(gè)觸摸感應(yīng)板的固有電容的精確調(diào)諧。當(dāng)感應(yīng)到觸摸時(shí)，以預(yù)定的順序?qū)γ總€(gè)導(dǎo)電板進(jìn)行充電并且監(jiān)控放電速率。未用于觸摸感應(yīng)的并且與激活感應(yīng)板相鄰的未激活感應(yīng)板可以通過控制它們相對于激活感應(yīng)板的電荷水平以用作EMCS。EMCS的有效使用實(shí)現(xiàn)了對觸摸感應(yīng)板的相關(guān)電荷和電容進(jìn)行動態(tài)地調(diào)節(jié)并且針對預(yù)期性能對其進(jìn)行優(yōu)化的能力。典型的電容式觸摸屏包括襯底，將粘合劑施加在該襯底上，然后使用該粘合劑將由印刷電路板(PCB)制成的觸摸板附接到該襯底上。軌跡(traces)、其他導(dǎo)體、處理器和其他電氣部件可以被形成在PCB上或者附接到PCB。寄生電容是不可避免的并且通常是不希望的電容，其簡單地由于導(dǎo)電部分彼此接近而存在于部分電子元件或電路之間。所有實(shí)際的電路元件(例如，電感器、二極管和晶體管)具有內(nèi)部電容，該內(nèi)部電容可以引起它們的實(shí)際特性偏離理想電路元件的特性。寄生電容還可以存在于緊密隔開的導(dǎo)體(例如，電線或印刷電路板軌跡)之間。典型的觸摸板可以具有約為10皮法(pf)的固有電容。除了其他方面以外，印刷電路板上的相鄰軌跡、其他導(dǎo)電工件和保護(hù)襯底還增加了寄生電容。附加的寄生電容導(dǎo)致了觸摸板的總電容超出觸摸板單獨(dú)的固有電容之外的凈增加。圖3中示出了這種概念。由寄生電容所引起的總電容的增加可以是從幾皮法(Pf)到任何實(shí)際上限的范圍。
例如，典型示例的觸摸板(其是觸摸屏的一部分)可以構(gòu)成直徑為14毫米的盤。在該尺寸下，當(dāng)手指放置在觸摸板的頂部時(shí)，典型的人手指可以完全地覆蓋觸摸板的表面面積。這有助于使手指與觸摸板之間的電容耦合最大化并且產(chǎn)生高的信噪比。由觸摸板上手指的存在所導(dǎo)致的電容增加可以是差不多約5皮法。假設(shè)固有電容為10皮法，取決于觸摸板上的寄生電容的影響，由觸摸板上手指的存在所導(dǎo)致的電容的這種5皮法的增加可以導(dǎo)致總電容增加50%。然而，如果所增加的寄生電容的大小較大，則總電容將增加明顯小于50%。如果寄生電容異常大，則由于手指放置在觸摸板上所造成的電容增加百分比可以近似于零，在這種情況下，無法檢測到手指的存在。寄生電容的這種較大增加可以是由例如在觸摸屏板表面上水或其他導(dǎo)電物質(zhì)的存在所造成的。圖4中示出了包括EMCS的根據(jù)本發(fā)明的示例觸摸板。在該示例實(shí)施例中，設(shè)置在各觸摸屏板周圍的EMCS耦合到電子設(shè)備，通過這些電子設(shè)備，可以操縱電勢并且因此可以操縱EMCS與觸摸屏板之間的有效電容。通過調(diào)節(jié)EMCS上的電勢，可以對由手指的存在所導(dǎo)致的觸摸板固有電容的改變進(jìn)行操縱，來增大或減小耦合到觸摸板時(shí)手指的存在所產(chǎn)生的影響。例如，如果觸摸板的固有電容約為10皮法并且寄生電容增加了另外的10皮法，則觸摸板上手指的存在增加了額外的5皮法，于是由手指的存在所導(dǎo)致的變化是25%的增力口。然而，根據(jù)本發(fā)明，EMCS被用于減小或補(bǔ)償寄生電容。當(dāng)減小寄生電容時(shí)并且如果固有電容和手指存在所增加的電容保持相同，則與寄生電容中固有電容的和相比，手指的百分比影響存在凈增加，因此根據(jù)本發(fā)明，更大的信噪比(SNR)導(dǎo)致更好的傳感和更大的設(shè)計(jì)靈活性。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以策略性地改變對觸摸屏上的傳感功能產(chǎn)生影響的寄生電容的有效量的變化。例如，可以根據(jù)預(yù)期條件，均勻地改變影響傳感功能的凈總電容(固有電容加上寄生電容)的量。例如，如果預(yù)料水可能會出現(xiàn)在屏幕上，則可以使可能導(dǎo)致寄生電容的觸摸傳感元件和其他部件的電勢相等，使得由屏幕上存在的一層水所導(dǎo)致的總凈電容的變化被減小或者被大體上消除。在由水所導(dǎo)致的附加電容被減小的這些情況下，由對屏幕進(jìn)行觸摸的用戶手指所導(dǎo)致的電容變化量相對更大，因此改善了觸摸屏的響應(yīng)性和性能。在其他情況下，由用戶觸摸所導(dǎo)致的電容變化量預(yù)期比由用戶手指與觸摸傳感器的緊密接近所導(dǎo)致的電容變化量小。例如，用戶所佩戴的手套可能導(dǎo)致用戶手指離觸摸傳感器更遠(yuǎn)，因此減小了用戶手指帶給系統(tǒng)的額外電容量。在這些情況下，通過減小觸摸屏的總電容(固有電容加上寄生電容)來提高觸摸屏的靈敏度是有利的，由此增大了由用戶觸摸所導(dǎo)致的相對變化量并且使檢測變得容易。因此，本發(fā)明的某些實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是:對有效電容的控縱實(shí)現(xiàn)了更好的觸摸屏設(shè)計(jì)靈活性，來對已知的外部條件(例如，在觸摸屏上水的存在或者佩戴厚手套的用戶)做出解釋。某些實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)是觸摸屏裝置具有較高信噪比，用于提供對由于用戶觸摸所導(dǎo)致的電容的較小變化進(jìn)行檢測的改進(jìn)的能力。某些實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)是能夠動態(tài)地調(diào)節(jié)觸摸板的傳感性能來對設(shè)計(jì)約束或已知的外部條件進(jìn)行補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種對電容式觸摸屏裝置的傳感性能進(jìn)行改善的方法，該電容式觸摸屏裝置包括至少一個(gè)電容式觸摸板元件的，該方法包括:根據(jù)至少一個(gè)電容式觸摸板元件的電勢，選擇性地改變與至少一個(gè)電容式觸摸板元件接近的至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電勢的大小，以改變至少一個(gè)電容式觸摸板元件的有效電容；并且隨后對至少一個(gè)電容式觸摸板元件的用戶觸摸進(jìn)行檢測。在一實(shí)施例中，將至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的所述電勢改變成與至少一個(gè)電容式觸摸板元件的電勢大體上匹配。在一替代的實(shí)施例中，將至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電勢改變成與至少一個(gè)電容式觸摸板元件的電勢大體上不同的大小。該方法可以進(jìn)一步包括:在至少一個(gè)電容式觸摸板元件附近設(shè)置多個(gè)導(dǎo)電元件。多個(gè)導(dǎo)電元件中的每個(gè)導(dǎo)電元件的電勢可以是基于至少一個(gè)電容式觸摸板元件的電勢來改變的。在另一實(shí)施例中，電容式觸摸屏包括多個(gè)電容式觸摸板元件，并且在多個(gè)電容式觸摸板元件中的每個(gè)電容式觸摸板元件附近設(shè)置多個(gè)導(dǎo)電元件。至少一個(gè)導(dǎo)電元件可以是在至少一個(gè)電容式觸摸板元件附近所設(shè)置的另一個(gè)電容式觸摸板元件。在其他實(shí)施例中，提供了 一種電容式觸摸感應(yīng)裝置，該電容式觸摸感應(yīng)裝置包括:多個(gè)電容式觸摸感應(yīng)板，其操作性地與處理器耦合以用于對用戶觸摸進(jìn)行感應(yīng)；至少一個(gè)導(dǎo)電元件，其設(shè)置在多個(gè)電容式觸摸感應(yīng)板中的每個(gè)電容式觸摸感應(yīng)板附近；以及用于基于所述電容式觸摸感應(yīng)板的電勢的大小并且基于預(yù)期的外部條件來選擇性地改變導(dǎo)電元件的電勢的大小的設(shè)備。預(yù)期的外部條件可以是在電容式觸摸感應(yīng)裝置上存在水，并且，導(dǎo)電元件的電勢可以被改變成與電容式觸摸感應(yīng)板的電勢大體上匹配。在其他的實(shí)施例中，預(yù)期的外部條件可以是介于用戶手指與電容式觸摸感應(yīng)板之間的用戶手套，并且，導(dǎo)電元件的所述電勢可以被改變成與電容式觸摸感應(yīng)板的電勢大體上匹配。在一實(shí)施例中，導(dǎo)電元件可以是多個(gè)電容式觸摸板中的其他電容式觸摸板。在其他的實(shí)施例中，導(dǎo)電元件是與電容式觸摸板分離的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電元件與電容式觸摸板形成在同一襯底上。在另一實(shí)施例中，提供了一種用于對電容式觸摸屏裝置中的寄生電容進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，該電容式觸摸屏裝置包括至少一個(gè)電容式觸摸板元件，該方法包括:基于至少一個(gè)電容式觸摸板元件的電勢，選擇性地改變與至少一個(gè)電容式觸摸板元件接近的至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電勢的大?。灰约半S后對至少一個(gè)電容式觸摸板元件的用戶觸摸進(jìn)行檢測。在一實(shí)施例中，將至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電勢改變成與至少一個(gè)電容式觸摸板元件的電勢大體上匹配。在另一實(shí)施例中，將至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電勢改變成與至少一個(gè)電容式觸摸板元件的電勢大體上不同的大小。該方法可以進(jìn)一步包括:在至少一個(gè)電容式觸摸板元件附近設(shè)置多個(gè)導(dǎo)電元件。多個(gè)導(dǎo)電元件中的每個(gè)導(dǎo)電元件的電勢都可以是基于至少一個(gè)電容式觸摸板元件的電勢來改變的。在另一實(shí)施例中，電容式觸摸屏包括多個(gè)電容式觸摸板元件，并且，在多個(gè)電容式觸摸板元件中的每個(gè)電容式觸摸板元件附近設(shè)置多個(gè)導(dǎo)電元件。至少一個(gè)導(dǎo)電元件是在至少一個(gè)電容式觸摸板元件附近所設(shè)置的另一電容式觸摸板元件。


考慮到結(jié)合附圖的實(shí)施例的以下詳細(xì)說明，可以更徹底地理解本發(fā)明的實(shí)施例，其中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例觸摸板顯示器的示意性的平面視圖；圖2是圖1的示例觸摸板顯示器的示意性的正視圖；圖3是描述了寄生電容的存在和影響的示例現(xiàn)有技術(shù)觸摸板顯示器的示意圖；圖4是包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電操縱導(dǎo)電表面的示例性觸摸板顯示器的示意圖；圖5是包括根據(jù)本發(fā)明替代實(shí)施例的電操縱導(dǎo)電表面的示例性觸摸板顯示器的示意圖；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的觸摸板傳感裝置的方框示意圖。雖然本發(fā)明能夠進(jìn)行各種修改和具有替代形式，但是其具體形式已經(jīng)通過附圖中的示例進(jìn)行了顯示并且將詳細(xì)地進(jìn)行描述。然而，應(yīng)該理解的是，目的不是將本發(fā)明限制在所描述的具體實(shí)施例。相反地，目的是覆蓋落入正如所附權(quán)利要求中表述的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同替換和替代選擇。
具體實(shí)施例方式參照圖1和圖2，電容式觸摸感應(yīng)屏裝置10通常包括襯底12、粘合劑14、觸摸感應(yīng)屏16、PCB襯底18、軌跡20和集成電路形式的控制處理器22。處理器22或其他電子元件被耦合到軌跡20，以控制并且操縱如現(xiàn)有技術(shù)中所已知的電容式觸摸感應(yīng)屏10的結(jié)構(gòu)上的電荷?，F(xiàn)在參照圖3，典型現(xiàn)有技術(shù)的電容式觸摸感應(yīng)屏16包括第一觸摸板24、第二觸摸板26、第三觸摸板28、耦合到軌跡20的觸摸板導(dǎo)體30、金屬支架32和螺釘34。金屬支架32和螺釘34通常處于機(jī)殼接地電位。圖3中描述了寄生電容36。由于導(dǎo)電部分彼此接近，寄生電容36存在于電路的各導(dǎo)電部分之間。在圖3中，寄生電容被描述成存在于第一觸摸板24、第二觸摸板26與第三觸摸板28之間、存在于第一觸摸板24與金屬支架32之間、存在于第三觸摸板28與螺釘34之間以及存在于導(dǎo)體線30之間。寄生電容還可以通過其他元件(例如，其他導(dǎo)電工件)和保護(hù)襯底本身來增加。在圖3的現(xiàn)有技術(shù)觸摸屏中，寄生電容36的大小是不可預(yù)知的。例如，寄生電容36中的任何一個(gè)寄生電容的大小可以在從零直到10皮法或更多皮法的范圍內(nèi)。假設(shè)觸摸板24、26、28的固有電容約為10皮法，則寄生電容的相加效應(yīng)(additive effect)可以使觸摸屏10的凈電容量差不多為20皮法或更多皮法。假設(shè)手指觸摸增加了另外的5皮法，則由于手指觸摸所導(dǎo)致的電容總變化將僅是約25% (5皮法/20皮法)，或者可能甚至更少。同樣地，SNR是很低的，并且電容變化的可用的可檢測范圍被限制為約25%。例如，當(dāng)觸摸板與手套一起使用或者當(dāng)觸摸板潮濕時(shí)，信息的這種損失限制了對電容的細(xì)微變化進(jìn)行感應(yīng)的能力。參照圖4和圖6,描述了本發(fā)明的第一不例實(shí)施例，在該第一不例實(shí)施例中，觸摸板16包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電操縱導(dǎo)電表面(EMCS) 38。ECMS元件38可以由與觸摸板24、26、28相同的材料(例如，ΙΤ0)制成，或者可以是任何其他合適的導(dǎo)電材料。EMCS元件38可以與觸摸板24、26、28在同一襯底上形成，或者可以放置在分離的相鄰襯底上。EMCS元件38通過導(dǎo)體41經(jīng)由電勢調(diào)節(jié)設(shè)備52耦合到電源50。電勢調(diào)節(jié)設(shè)備52可以是能夠響應(yīng)于來自處理器22的信號來改變施加到導(dǎo)體41的輸出電勢的任何適當(dāng)?shù)囊阎娐?。或者，電勢調(diào)節(jié)設(shè)備52可以被省略，并且導(dǎo)體41可以直接與處理器22進(jìn)行耦合，使用處理器22來產(chǎn)生所希望的電勢調(diào)節(jié)。如圖4所不,受控的電容40存在于EMCS38與第一觸摸板24、第二觸摸板26和第三觸摸板28之間。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，相對于第一觸摸板24、第二觸摸板26和第三觸摸板28的電勢，對施加到EMCS38的電勢進(jìn)行操縱和控制，由此對受控的電容40的有效電容值進(jìn)行操縱。由于對所施加到EMCS的電勢進(jìn)行主動地控制并且因此對受控的電容40的有效值進(jìn)行主動地控制，因此可以對第一觸摸板24、第二觸摸板26和第三觸摸板28的靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且可以減輕或消除例如由觸摸電容感應(yīng)屏10的表面上的水所造成的附加寄生電容的影響?，F(xiàn)在參照圖4，在用于對觸摸屏10上的水的影響進(jìn)行減輕的策略的第一示例中，EMCS元件38被設(shè)置成與第一觸摸板24、第二觸摸板26和第三觸摸板28相同的電勢。例如，如果使用+2.0VDC電勢來對第一觸摸板24、第二觸摸板26和第三觸摸板28進(jìn)行操作，則EMCS元件38全部都以相同的+2.0VDC電勢來充電。由于在第一觸摸板24、第二觸摸板26、第三觸摸板28和EMCS元件38之間不存在電勢差，所以受控的電容40被有效地設(shè)置成零。因此，假設(shè)各觸摸板24、26、28具有10皮法的固有電容，則將任何寄生電容分量有效地減小為零使得觸摸屏10的凈電容大體上等于觸摸板24、26、28的10皮法固有電容。由觸摸屏10上的一層水所增加的任何寄生電容將不影響傳感性能，這是由于其將電容同樣地增加到觸摸板24、26、28和EMCS元件38上，并且這些觸摸板24、26、28和EMCS元件38全部都處于相同的電位。當(dāng)手指觸摸到觸摸板24、26、28中的任何一個(gè)觸摸板時(shí)，假設(shè)手指觸摸增加了 5皮法，則所觸摸到的板將出現(xiàn)有15皮法的總電容，即，從其10皮法的固有電容增加了 50%。相對于沒有EMCS的現(xiàn)有技術(shù)，這有效地加倍了 SNR，即便是當(dāng)觸摸屏10存在水的情況下。在對由用戶佩戴的手套所導(dǎo)致的電容耦合的衰減進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，一種相似的策略可以是有益的。由于手套的厚度所引起的用戶手指與觸摸板之間增加的距離可以導(dǎo)致用戶手指與觸摸板之間的電容耦合的大小減小。例如，與當(dāng)用戶使用裸指來觸摸屏幕時(shí)的5皮法增加形成對照，當(dāng)用戶佩戴手套時(shí)，用戶手指觸摸可以僅導(dǎo)致觸摸屏的2皮法的凈電容增力口。在圖3的現(xiàn)有技術(shù)觸摸板的情況下，其中，總計(jì)10皮法的寄生電容增加到觸摸板24、26,28的10皮法的固有電容，對于20皮法的總電容而言，2皮法的電容變化僅相當(dāng)于10%的變化，即，難以與噪聲所導(dǎo)致的變化相區(qū)分的變化量。然而，在圖4的EMCS實(shí)施例中，EMCS元件38的電勢設(shè)置為與觸摸板24、26、28相同的電勢，因此消除了寄生電容的影響，各觸摸板24、26、28具有等于其10皮法固有電容的總電容。在這種情況下，由通過手套進(jìn)行的用戶觸摸所導(dǎo)致的2皮法變化合計(jì)為20%的電容變化，這使區(qū)別于由噪聲所導(dǎo)致的變化更容易。在由用戶觸摸所導(dǎo)致的電容變化實(shí)際上太大以至于不能通過與觸摸屏相關(guān)聯(lián)的硬件來進(jìn)行有效地測量的情況下，也可以有利地設(shè)置EMCS。這導(dǎo)致信號限幅(clipping)，或者換言之，導(dǎo)致信號/信息損失。通過將合適的電勢施加到EMCS元件38上，在保護(hù)信號的完整性和穩(wěn)定性的同時(shí)對由觸摸所導(dǎo)致的變化進(jìn)行限制變成可能。這使可靠地對由經(jīng)減小的增益所導(dǎo)致的更小變化進(jìn)行推斷變成可能，并且還使將電容性的感應(yīng)施加到更寬系列的產(chǎn)品上變成可能。
再次參照圖4并且假設(shè)觸摸板24、26、28的相同固有電容為10皮法，則EMCS元件38的電勢可以被設(shè)置為觸摸板24、26、28的電勢的一半。在示例實(shí)施例中，這可以導(dǎo)致受控的電容40的值為5皮法，因此在15皮法處建立觸摸板24、26、28的總凈電容。如果由用戶觸摸所增加的電容被假設(shè)為5皮法，則結(jié)果是25%的電容變化，這可以更好地適應(yīng)耦合到觸摸板24、26、28的處理器的傳感范圍。在另一實(shí)施例中，可以響應(yīng)于所感測到的情況而動態(tài)地選擇性地利用這些和其他這樣有利的策略。例如，如果由處理器檢測到信號限幅情況，則EMCS元件38的電勢可以由在處理器中進(jìn)行編程的算法來減小至一水平，在該水平，信號限幅不再發(fā)生，但是其仍處于足以消除寄生電容影響的高水平，因此使觸摸屏的SNR最優(yōu)化。類似地，通過使用用于對水的存在進(jìn)行檢測的已知方法和裝置，在處理器中進(jìn)行編程的算法可以將施加到EMCS元件38的電勢從受控的電容40為非零的水平增加到等于觸摸板24、26、28電勢的水平，以便使受控的電容40有效地變成零。因此，當(dāng)觸摸屏10上出現(xiàn)水時(shí)，可以動態(tài)并且有效地處理觸摸屏10上水的影響。在圖5中所描述的本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第一觸摸板24、第三觸摸板28和相鄰導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如，金屬支架32和螺釘34)可以起到EMCS元件的作用，使得受控的電容42被建立。由于通過處理器依次地對各觸摸板24、26、28進(jìn)行掃描來檢測電容變化，因此相鄰觸摸板的電勢可以被調(diào)節(jié)成所希望的水平(例如，上面所描述的)，以便影響傳感性能。例如，當(dāng)?shù)诙|摸板26為激活時(shí)，可以調(diào)節(jié)第一觸摸板24和第三觸摸板28的電勢來影響第二觸摸板26的靈敏度。例如在在屏幕上存在水的情況下，可以調(diào)節(jié)第一觸摸板24和第三觸摸板28的電勢來對第二觸摸板26的電勢進(jìn)行匹配，因此使受控的電容42有效地變成零。此夕卜，如果金屬支架32和螺釘34與機(jī)殼接地相隔離，則可以將相同的電勢施加到這些元件，以便通過導(dǎo)體44施加到觸摸板24、26、28，使由這些元件所導(dǎo)致的受控的電容42有效地變成零。因此，即使在使用不分離的專用EMCS元件的情況下，EMCS也可以被用于動態(tài)地對觸摸感應(yīng)板的電容進(jìn)行調(diào)節(jié)并且針對所希望的靈敏度使觸摸感應(yīng)板的電容最優(yōu)化。前述說明呈現(xiàn)了很多具體細(xì)節(jié)，這些具體細(xì)節(jié)提供了本發(fā)明的各實(shí)施例的全面理解。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將顯而易見的是，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的一些或全部的情況下，就可以實(shí)施在本文中已經(jīng)公開的各實(shí)施例。在其他實(shí)例中，在本文中沒有詳細(xì)地描述對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是已知的部件，以便避免使本發(fā)明不必要地模糊。要理解的是，即使在前述說明中與不同實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)一起闡述了各實(shí)施例的許多特征和優(yōu)點(diǎn)，該公開內(nèi)容也僅是示例性的。盡管如此，還可以利用本發(fā)明的原理和精神來構(gòu)造其他實(shí)施例。因此，本申請旨在覆蓋本發(fā)明的任何修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種對電容式觸摸屏裝置的傳感性能進(jìn)行改善的方法，所述電容式觸摸屏裝置包括至少一個(gè)電容式觸摸板元件，所述方法包括: 基于所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件的電勢，選擇性地改變與所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件接近的至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電勢的大小，以改變所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件的有效電容；以及 隨后對所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件的用戶觸摸進(jìn)行檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的所述電勢改變成與所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件的所述電勢大體上匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的所述電勢改變成與所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件的所述電勢大體上不同的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:在所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件附近設(shè)置多個(gè)導(dǎo)電元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述多個(gè)導(dǎo)電元件中的每個(gè)導(dǎo)電元件的電勢是基于所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件的所述電勢來改變的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電容式觸摸屏包括多個(gè)電容式觸摸板元件，并且其中，在所述多個(gè)電容式觸摸板元件中的每個(gè)電容式觸摸板元件附近設(shè)置多個(gè)導(dǎo)電元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個(gè)導(dǎo)電元件是在所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件附近所設(shè)置的另一電容式觸摸板元件。
8.一種電容式觸摸感應(yīng)裝置，包括: 多個(gè)電容式觸摸感應(yīng)板，其操作地與處理器耦合，以用于對用戶觸摸進(jìn)行感應(yīng)； 至少一個(gè)導(dǎo)電元件，其設(shè)置在所述多個(gè)電容式觸摸感應(yīng)板中的每個(gè)電容式觸摸感應(yīng)板附近；以及 用于基于所述電容式觸摸感應(yīng)板的電勢的大小并且基于預(yù)期的外部條件來選擇性地改變所述導(dǎo)電元件的電勢的大小的設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電容式觸摸感應(yīng)裝置，其中，所述預(yù)期的外部條件是在所述電容式觸摸感應(yīng)裝置上存在水，并且其中，所述導(dǎo)電元件的所述電勢被改變成與所述電容式觸摸感應(yīng)板的所述電勢大體上匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電容式觸摸感應(yīng)裝置，其中，所述預(yù)期的外部條件是介于用戶手指與所述電容式觸摸感應(yīng)板之間的用戶手套，并且所述導(dǎo)電元件的所述電勢被改變成與所述電容式觸摸感應(yīng)板的所述電勢大體上匹配。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電容式觸摸感應(yīng)裝置，其中，所述導(dǎo)電元件是所述多個(gè)電容式觸摸板中的其他電容式觸摸板。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電容式觸摸感應(yīng)裝置，其中，所述導(dǎo)電元件是與所述電容式觸摸板分離的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電容式觸摸感應(yīng)裝置，其中，所述導(dǎo)電元件與所述電容式觸摸板形成在同一襯底上。
14.一種用于對電容式觸摸屏裝置中的寄生電容進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ鲭娙菔接|摸屏裝置包括至少一個(gè)電容式觸摸板元件，所述方法包括:基于所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件的電勢，選擇性地改變與所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件接近的至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電勢的大??；以及 隨后對所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件的用戶觸摸進(jìn)行檢測。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，將所述至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的所述電勢改變成與所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件的所述電勢大體上匹配。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，將所述至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的所述電勢改變成與所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件的所述電勢大體上不同的大小。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括:在所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件附近設(shè)置多個(gè)導(dǎo)電元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述多個(gè)導(dǎo)電元件中的每個(gè)導(dǎo)電元件的電勢是基于所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件的所述電勢來改變的。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述電容式觸摸屏包括多個(gè)電容式觸摸板元件，并且其中，在所述多個(gè)電容式觸摸板元件中的每個(gè)電容式觸摸板元件附近設(shè)置多個(gè)導(dǎo)電元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述至少一個(gè)導(dǎo)電元件是在所述至少一個(gè)電容式觸摸板元件附近所設(shè)置的 另 一電容式觸摸板元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對電容式觸摸屏傳感裝置的傳感性能進(jìn)行改善的方法和裝置?；谕獠織l件(例如，觸摸屏上的水或介入的用戶佩戴的手套)，改變與該傳感裝置的電容式觸摸板接近的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電勢來補(bǔ)償寄生電容的影響。對寄生電容的補(bǔ)償改善了信噪比，并且因此改善了該裝置的傳感性能。
文檔編號G06F3/044GK103221910SQ201180041574
公開日2013年7月24日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者巴哈爾·N·瓦迪亞 申請人:Uico公司