觸摸傳感器的制造方法
【專利說明】觸摸傳感器
[0001]本申請是申請日為2010年8月6日、發(fā)明名稱為“觸摸傳感器”、申請?zhí)枮?01080044039.3 (國際申請?zhí)枮镻CT/GB2010/001489)的中國專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及觸摸傳感器領(lǐng)域，并且具體來講，涉及能夠區(qū)分多個并發(fā)用戶輸入/觸摸的觸摸傳感器，然而不是排他的。
【背景技術(shù)】
[0003]已經(jīng)知道例如US6137427 (Binstead)中介紹的那樣的使用水平和垂直感應(yīng)元件的復(fù)用陣列的觸摸傳感器，也可以稱為觸摸屏。這些觸摸傳感器在用一根手指操作的時候工作良好，其中在水平方向(X)上由元件識別出一個峰值，在垂直方向(y)上識別出一個峰值。在這個例子中，通過將水平方向上的單一峰值和垂直方向上的單一峰值合在一起，可以將觸摸的位置明確地確定為χ/y手指坐標。
[0004]不過，現(xiàn)有的復(fù)用陣列在正確檢測兩個并發(fā)手指按壓的位置方面存在著問題，因為在水平方向(X)和垂直方向(y)上都會有兩個峰值。問題是如何認定哪個X頂點與哪個y頂點相關(guān)聯(lián)，在圖1a中圖解說明了這一問題。
[0005]圖1a示意性地圖解說明了現(xiàn)有的具有十六個感應(yīng)元件/輸入的復(fù)用64位置觸摸傳感器。沿著觸摸傳感器的水平(X)軸設(shè)置有八個感應(yīng)元件，用附圖標記102標出。沿著觸摸傳感器的垂直(y)軸設(shè)置有八個感應(yīng)元件，用附圖標記104標出。八個水平感應(yīng)元件102和八個垂直感應(yīng)元件104提供了 64個觸摸感應(yīng)交叉點/交點。
[0006]圖1a中示出了兩根手指按壓:x/y感應(yīng)元件的交點5/3位置上的手指H)108 ;和x/y感應(yīng)元件的交點7/6位置上的手指Fl 106。在圖1a中用附圖標記110圖示出了水平感應(yīng)元件102返回的信息，并且用附圖標記112圖示出了垂直感應(yīng)元件104返回的信息。可以看出，水平感應(yīng)元件102返回的信息110在水平位置5和7顯示兩個〃峰值〃，并且垂直感應(yīng)元件104返回的信息112在垂直位置3和6顯示兩個〃峰值〃。
[0007]使用水平和垂直傳感器102、104返回的信息110、112會導(dǎo)致歧義，因為不能確定手指是處于位置5/3和7/6上(這些位置是手指的正確位置)還是處于位置5/6和7/3上。通過常規(guī)的x/y復(fù)用掃描得不到足夠的數(shù)據(jù)來確定正確的手指位置。
[0008]在三根或更多根手指的情況下，或者在多根手指在同一個感應(yīng)元件上靜止不動并且一根手指開始運動的時候，歧義的問題會更加嚴重。很難解決掌握哪根手指在動的問題。
[0009]解決這些問題的一種已知途徑是使用感應(yīng)元件的非復(fù)用陣列，比如圖1b中所示的陣列。
[0010]圖1b的觸摸傳感器150是由多個分立按鍵152組成的，各個按鍵對觸摸很敏感并且有其自己獨立的感應(yīng)輸入。圖1b中用附圖標記154示出了三十二個感應(yīng)輸入，并且這些感應(yīng)輸入對應(yīng)于觸摸傳感器150左手側(cè)的三十二個按鍵152，并且在圖1b中用附圖標記156示出了三十二個感應(yīng)輸入，并且這些感應(yīng)輸入對應(yīng)于觸摸傳感器150右手側(cè)的三十二個按鍵152。兩根手指，F(xiàn)0(160)和Fl (158)，被唯一地認定為分別處于輸入56和42上。因此，圖1b的非復(fù)用陣列能夠沒有歧義地同時檢測出多根手指的位置。
[0011]圖1b的非復(fù)用方法所存在的問題是需要大量的感應(yīng)元件(每個按鍵152—個感應(yīng)元件)并且與這些元件的連接線路很是復(fù)雜。圖1a的8x8復(fù)用陣列需要16個感應(yīng)元件(X方向八個，I方向八個)，而圖1b的非復(fù)用等效方案需要64個感應(yīng)元件(每個按鍵152一個)?？梢岳斫猓?2x32復(fù)用陣列需要64個輸入，而其非復(fù)用等效方案需要1024個感應(yīng)元件，每個感應(yīng)元件都需要與電子控制器連接。
[0012]64個非復(fù)用分立感應(yīng)元件(圖1b)所存在的另一個問題是64個元件中的每一個都需要回到控制器電路的傳導(dǎo)路徑，而大多數(shù)元件的傳導(dǎo)路徑必須要跨越觀看/感應(yīng)區(qū)域。除了在視覺上使屏幕模糊，這些軌跡還對檢測精度有小的負面影響。
[0013]在先公開文本的列出或討論或者說明書中的任何背景都不應(yīng)必定被視為是該文檔或背景屬于現(xiàn)有技術(shù)或者為公知常識的佐證。
[0014]在下面的介紹中，術(shù)語接地、停用和停止感應(yīng)是用于描述停止部分元件的感應(yīng)的原理的詞語的例子，并且可以包括使用控制元件來停止部分感應(yīng)元件的感應(yīng)。
[0015]〃接地〃可以包括，與真正的地或者地電位連接、與另一個固定電位連接、與固定的但是懸浮的電位連接(例如當設(shè)備是電池供電時)、與反有源底板信號或其它干擾信號連接。
[0016]術(shù)語不接地、啟用和開始感應(yīng)是用于描述包括使部分感應(yīng)元件開始感應(yīng)的原理的詞語的例子。
[0017]〃不接地〃可以包括與有源底板信號連接或者允許元件懸浮，即不與任何東西電阻性地連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]按照本發(fā)明的第一個方面，給出了一種觸摸傳感器，包括:
[0019]一個或多個元件；
[0020]其中，一個或多個元件的至少一部分配置為停止感應(yīng)以確定一個或多個用戶輸入的位置。
[0021]使一個或多個元件的至少一部分停止感應(yīng)可以被看作是為觸摸傳感器提供遮擋，從而使得一個或多個用戶輸入的位置能夠被確定。使一個或多個元件的至少一部分停止感應(yīng)可以實現(xiàn)需要較少的感應(yīng)輸入就能夠無歧義地確定一個或多個用戶輸入的位置。
[0022]一個或多個元件的至少一部分可以配置為停止感應(yīng)以區(qū)分多個用戶輸入。這些元件可以是線性的或非線性的。
[0023]觸摸傳感器可以是一個或多個電容型觸摸傳感器，或者電感型傳感器、電阻型傳感器或者任何其它類型的傳感器。在某些例子中，觸摸傳感器可以使用不同傳感器技術(shù)的組合。
[0024]所述一個或多個元件可以包括一個或多個感應(yīng)元件。一個或多個感應(yīng)元件的至少一部分可以配置為容性耦合到地以停止感應(yīng)。一個或多個感應(yīng)元件的至少一部分可以配置為容性、電感性或電阻性地耦合到地以停用?？梢砸詡鞲衅鞲袘?yīng)接觸的同樣方式將感應(yīng)元件耦合到地；例如，電容型觸摸傳感器可以具有容性耦合到地以停止感應(yīng)的感應(yīng)元件。在其它一些實施方式中，一個或多個感應(yīng)元件的所述(多個)部分可以配置為耦合到固定電壓、反底板信號或者不是有源底板信號的任何其它信號，以停止感應(yīng)。一個或多個感應(yīng)元件的至少一部分可以配置為耦合到有源底板信號以開啟感應(yīng)。觸摸傳感器可以包括開關(guān)，其配置為將感應(yīng)元件耦合到地或有源底板。
[0025]—個或多個感應(yīng)元件的至少一部分可以配置為耦合電氣懸浮的元件以開啟感應(yīng)。"電氣懸浮"可以被看作是不連接到地或者有源底板信號或者任何其它端子。觸摸傳感器可以包括開關(guān)，其配置為將感應(yīng)元件耦合到地或者耦合到電氣懸浮的元件。
[0026]觸摸傳感器可以包括一個或多個可控元件?？煽卦膮^(qū)域可以接近于感應(yīng)元件的區(qū)域，以提供感應(yīng)元件的感應(yīng)區(qū)域。
[0027]可以將一個或多個感應(yīng)元件沿著與一個或多個可控元件不同的方向排列，從而使得感應(yīng)元件和可控元件相交，以提供感應(yīng)區(qū)域。
[0028]可以沿著基本上與一個或多個可控元件的至少一部分相同的方向并且接近于該一個或多個可控元件的至少一部分，排列一個或多個感應(yīng)元件的至少一部分，以提供感應(yīng)區(qū)域。
[0029]使用可控元件和感應(yīng)元件可以實現(xiàn)需要比現(xiàn)有技術(shù)少的感應(yīng)輸入。觸摸傳感器可以包括X個感應(yīng)輸入，其中X等于感應(yīng)元件的數(shù)量，可以是例如觸摸傳感器的列數(shù)或行數(shù)。
[0030]本發(fā)明的實施方式可以實現(xiàn)對于二維觸摸傳感器僅僅需要一個維度感應(yīng)元件。沿著第一維度的用戶輸入可以由感應(yīng)元件區(qū)分；并且沿著第二維度的用戶輸入可以通過使這些感應(yīng)元件的一部分開始感應(yīng)或停止感應(yīng)來區(qū)分，停止和開始感應(yīng)可以順序進行。使感應(yīng)元件的一部分開始感應(yīng)或停止感應(yīng)可以通過啟用或禁用一個或多個可控元件來進行。
[0031]對于例如鍵盤或觸摸屏應(yīng)用而言，感應(yīng)元件的方向可以基本上垂直于可控元件的方向。對于其它的應(yīng)用場合，這一排列方式可以更復(fù)雜或是定制的。
[0032]—個或多個可控元件可以配置為停用/接地，使得感應(yīng)區(qū)域啟用感應(yīng)或者停止感應(yīng)。
[0033]觸摸傳感器可以配置為將可控元件耦合到地，以使相應(yīng)的感應(yīng)區(qū)域停止感應(yīng)。一個或多個感應(yīng)元件的相應(yīng)感應(yīng)區(qū)域可以當將它們?nèi)菪择詈系浇拥氐目煽卦r停止感應(yīng)。
[0034]觸摸傳感器可以配置為使可控元件保持電氣懸浮，以使相應(yīng)的感應(yīng)區(qū)域完全啟動感應(yīng)。
[0035]觸摸傳感器可以包括開關(guān)，其配置為將可控元件耦合到地以停用感應(yīng)區(qū)域；或者使可控元件保持電氣懸浮以啟用可控元件，從而提供感應(yīng)區(qū)域的完全感應(yīng)。
[0036]觸摸傳感器可以配置為將可控元件耦合到有源底板信號，以實現(xiàn)感應(yīng)區(qū)域的完全感應(yīng)。
[0037]觸摸傳感器可以包括開關(guān)，該開關(guān)配置為將可控元件耦合到地以使相應(yīng)的感應(yīng)區(qū)域停止感應(yīng)，或者將可控元件耦合到有源底板信號以使相應(yīng)的感應(yīng)區(qū)域開始感應(yīng)。
[0038]可以為各個可控元件提供開關(guān)。
[0039]該開關(guān)，或這些開關(guān)，可以是電子開關(guān)。這樣，觸摸傳感器的操作可以是自動操作的并且可以提供靈敏的觸摸傳感器。
[0040]觸摸傳感器可以包括控制器?？刂破骺梢耘渲脼楦鶕?jù)從一個或多個感應(yīng)元件接收的信息來操作該開關(guān)或這些開關(guān)。
[0041]控制器可以配置為操作這些開關(guān)，以周期性地將一個或多個可控元件停用/接地或者以其他方式控制可控元件。如果同時將一個或僅僅幾個可控元件停用/接地，那么可以將此看作是提供窄遮擋?？刂破骺梢耘渲脼椴僮鏖_關(guān)或者控制可控元件，以便將除了一個之外的所有可控元件周期性地停用/接地?？刂破骺梢耘渲脼橐来螁⒂脝为氁粋€可控元件。這可以被看作是提供寬遮擋。
[0042]控制器可以配置為確定哪些可控元件應(yīng)當被停用/接地，以區(qū)分由從一個或多個感應(yīng)元件返回的信號所代表的多個用戶輸入。
[0043]控制器可以配置為將之前啟用的可控元件停用/接地，該可控元件與感應(yīng)元件在與多個用戶輸入之一的位置相對應(yīng)的位置上相交?？刂破骺梢耘渲脼榭刂瓶煽卦?，以使與多個用戶輸入之一的位置相對應(yīng)的之前啟動感應(yīng)的相應(yīng)感應(yīng)區(qū)域停止感應(yīng)。例如，如果在與兩個不同的啟用的可控元件相對應(yīng)的位置上接收到用戶輸入，那么控制器可以將之前啟用的可控元件之一接地/停用，從而使得兩個用戶輸入可以被區(qū)分開來。
[0044]控制器可以配置為將所有的元件作為感應(yīng)元件來操作，直到接收到多個用戶輸入，或者直到多個用戶輸入無法彼此區(qū)分開來?？刂破魅缓罂梢詫⒁粋€或多個元件作為可控元件來操作以區(qū)分多個用戶輸入。
[0045]控制器可以配置為控制可控元件以使所有的感應(yīng)元件開始感應(yīng)，并且控制器可以配置為重復(fù)地:
[0046]從感應(yīng)元件接收信息；和
[0047]響應(yīng)于從感應(yīng)元件接收到的信息，控制可控元件，以使相應(yīng)的感應(yīng)區(qū)域停止感應(yīng)；直到多個用戶輸入可以得到區(qū)分。
[0048]控制器可以配置為將與多個用戶輸入之一相應(yīng)的位置上的從前的/之前的感應(yīng)元件接地?？刂破骺梢耘渲脼閷⒃牟僮鲝母袘?yīng)元件改為可控元件，以便區(qū)分多個用戶輸入。例如，如果在與兩個不同的感應(yīng)X輸入或者兩個不同的感應(yīng)I輸入相應(yīng)的位置上接收到用戶輸入，那么控制器可以使用/操作這些感應(yīng)元件之一作為可控元件并且將其接地/停用，從而使得兩個用戶輸入可以被區(qū)分開來。
[0049]所有的感應(yīng)元件還可以配置為可控元件，并且控制器可以配置為控制這些可控元件，使得兩個可控元件之間的單獨一個感應(yīng)區(qū)域配置為用來進行觸摸感應(yīng)。
[0050]在沒有可控元件被停用/接地的時候，可以接收到從一個或多個感應(yīng)元件返回的信號。沒有可控元件被停用/接地時的掃描可以被稱為x/y掃描，并且可以涉及所有的元件都用作感應(yīng)元件。這樣的例子可以提供用于檢測何時手指觸摸屏幕的快速操作。歧義消除掃描可以僅僅在(只在認為需要時)兩個或多個手指觸摸屏幕時進行。
[0051 ] 控制器可以配置為啟用所有的可控元件，并且然后控制器可以配置為重復(fù)地:
[0052]從感應(yīng)元件接收信息；和
[0053]響應(yīng)于從感應(yīng)輸入接收到的信息，將這些元件的各種不同組合接地和/或增加或減少停用可控元件的數(shù)量，直到多個用戶輸入可以得到區(qū)分。
[0054]這是遮擋如何逐漸增加尺寸直到多個用戶輸入得到區(qū)分的例子，并且可以使得逐次逼近法和二分法得以執(zhí)行。
[0055]在某些實施方式中，一個或多個元件可能從不用于感應(yīng)觸摸，而是永久構(gòu)成為可控(遮擋)元件。可控元件可以被連接到地或者連接到有源底板，并且這可以使得多個用戶輸入能夠在傳感元件較少的情況下得到有效區(qū)分。
[0056]在其它一些實施方式中，一個或多個感應(yīng)元件可以配置為既是感應(yīng)元件又是控制元件，并且，在不同的時候，將會是其中一個或者另一個。
[0057]在某些實施方式中，所有的元件都可以是具有單獨一個通用傳感元件的控制器元件?？刂破骺梢耘渲脼橹芷谛缘赝Ｓ?接地除了兩個以外的所有可控元件，從而使得兩個啟用/未接地的可控元件之間的單獨一個交點配置為進行觸摸感應(yīng)。沒有停用的兩個可控元件可以沿著不同的方向延伸，例如它們可以是彼此正交的。
[0058]在行元件和列元件都可以交替地作為控制和感應(yīng)元件二者的例子中，行元件是感應(yīng)元件而列元件是控制元件或者列元件是感應(yīng)元件而行元件是控制元件，那么可以一個接一個地相繼選擇一個感應(yīng)元件和一個控制元件，從而可以無歧義地感應(yīng)行與列元件之間的各個交點。這樣，對于8X8傳感器板，64個交點中的每一個都可以被單獨感應(yīng)到。所有的感應(yīng)輸入可以被傳送到單獨一個感應(yīng)輸入電路，因為每次將啟用僅僅一個感應(yīng)元件。
[0059]由于前面介紹的兩種感應(yīng)方法(S卩，行感應(yīng)而列控制的方法/掃描，和列感應(yīng)而行控制的方法/掃描)測量同樣的東西，但是以兩種不同的方式進行測量，因此這兩種感應(yīng)方法可以用于提高檢測的精度。可以將一種掃描的結(jié)果與另一種掃描的結(jié)果進行比較，以確定它們是否代表同一個用戶輸入，從而增加結(jié)果的可信度。按照另外一種可選方案，可以將兩種結(jié)果結(jié)合在一起來產(chǎn)生綜合結(jié)果，綜合結(jié)果具有更高的精確度。實際上，這可以被看作類似于〃復(fù)式簿記〃。
[0060]按照另外一種可選方案，如果整行或整列元件精確地同時感應(yīng)，那么每個行或列都需要一個感應(yīng)輸入電路。這將會要求輸入的數(shù)量等于行數(shù)加上列數(shù)。對于例如8X8傳感器板，這個數(shù)量應(yīng)當是16。不過，在本段所介紹的例子中，從不將行和列都同時用作傳感器，所以，可以通過將行和列輸入路由到一排公共的輸入電路來減少這個數(shù)量。這將會要求輸入的數(shù)量等于行或列數(shù)量中的較大者，對于8 X 8傳感器板來說，輸入的數(shù)量是8。在這些例子中，所有的感應(yīng)輸入都可以被路由到單獨一個感應(yīng)輸入電路，因為每次只可以啟用僅僅一個感應(yīng)元件。
[0061]各個輸入都具有獨立的輸入電路和一個輸入電路為所有的輸入提供服務(wù)這兩種極端情況之間的折衷是，例如具有可以精確地同時進行感應(yīng)的一小排輸入電路，例如四個。行或列輸入可以被路由到這一排共用的四個輸入傳感器電路。
[0062]感應(yīng)元件和可控元件可以是導(dǎo)線元件。在觸摸傳感器的區(qū)域中，感應(yīng)元件的一部分可以沿著基本上平行于并且基本上相鄰于可控元件的一部分的路徑，從而使得感應(yīng)元件和可控元件的彼此相應(yīng)的這些部分提供感應(yīng)區(qū)域。
[0063]控制器可以配置為控制可控元件，使得在沒有用戶輸入或者接收到單獨一個用戶輸入時，所有的感應(yīng)元件都被啟動感應(yīng)。
[0064]控制器可以配置為啟用所有的可控元件在沒有檢測到觸摸的時候起到感應(yīng)輸入的作用。在某些實施方式中，控制器可以使所有可控元件即使在接收到代表單獨一個用戶輸入的感應(yīng)輸入的時候也能繼續(xù)作為感應(yīng)輸入，因為這不是有歧義的情形。這樣，從處理資源和響應(yīng)時間的角度而言，可以高效地使用觸摸傳感器，因為"遮擋"，例如通過將選定的元件接地，僅僅根據(jù)需要和有需要時才進行。
[0065]控制器可以配置為按照從一個或多個感應(yīng)元件接收到的信息來執(zhí)行多種操作模式中的一種，該觸摸傳感器包括在第一方向上延伸的X元件和在第二方向上延伸的I元件。這些操作模式可以包括下列一種或多種:
[0066]X和y元件都是感應(yīng)元件，感應(yīng)所有輸入；
[0067]X和y元件都是感應(yīng)元件，跟蹤之前掃描中已經(jīng)檢測到的手指；
[0068]X元件是感應(yīng)元件而J元件是可控元件，掃描所有輸入；
[0069]y元件是感應(yīng)元件而X元件是可控元件，掃描所有輸入；
[0070]上述兩種模式交替使用；
[0071]X元件是感應(yīng)元件而y元件是控制元件，跟蹤之前掃描中已經(jīng)檢測到的一根或多根手指；
[0072]y元件是感應(yīng)元件而X元件是控制元件，掃描之前掃描中已經(jīng)檢測到的一根或多根手指；
[0073]可控元件可以通過僅僅將一個元件接地來進行遮擋；
[0074]可控元件可以通過將除了僅僅一個元件之外的所有元件接地來進行遮擋；
[0075]可控元件可以通過將元件塊接地來進行遮擋；
[0076]可控元件可以通過將除了一個元件塊之外的所有元件塊接地來進行遮擋；
[0077]可以以逐次逼近的模式對元件塊進行遮擋；
[0078]可以以按順序的模式對元件塊進行遮擋；
[0079]可以以取決于之前掃描結(jié)果的順序?qū)υK進行遮擋；
[0080]X和某些y元件可以是可控元件，而剩余的(多個)y元件進行感應(yīng)；
[0081]y和某些X元件可以是可控元件，而剩余的(多個)X元件進行感應(yīng)。
[0082]感應(yīng)元件可以包括連接到觸摸檢測電路的金屬條帶或?qū)Ь€(或任何導(dǎo)體)。
[0083]感應(yīng)和/或可控元件可以足夠?qū)?，以致它們彼此鄰接，但是彼此不進行電接觸，并且可以覆蓋整個屏幕。
[0084]—個或多個元件可以配置為使用動態(tài)或投射電容來確定用戶輸入。
[0085]可以提供包括連接到一個或多個元件的導(dǎo)線、電纜或任何其它電連接器的觸摸傳感器。例如，導(dǎo)線、電纜或電連接器可以將元件連接到感應(yīng)電路。觸摸傳感器還可以包括在導(dǎo)線附近提供的屏蔽，從而使得導(dǎo)線對觸摸沒有反應(yīng)?？梢蕴峁┰撈帘我砸暻闆r可控地使導(dǎo)線停止感應(yīng)，從而任何對該導(dǎo)線的人為干擾都不會影響由一個或多個元件進行的觸摸感應(yīng)。該屏蔽可以是接地線，或者任何其它接地的電導(dǎo)體。