觸摸板和觸摸檢測電路的制作方法
【專利說明】觸摸板和觸摸檢測電路
[0001] 引用并入
[0002] 本公開內(nèi)容要求2014年5月30日提交的美國臨時申請第62/005,509號、 "CapacitiveTouchScreen"的權(quán)益，這里通過引用將其整體并入。
【背景技術(shù)】
[0003] 這里提供的【背景技術(shù)】描述用于總體而言呈現(xiàn)公開內(nèi)容的上下文的目的。當(dāng)前指定 的發(fā)明人的工作-到本【背景技術(shù)】部分中描述的工作的程度、以及不可以其它情況下作為申 請時的現(xiàn)有技術(shù)的描述的各個方面，既不明確也不隱含地承認(rèn)為相對于本公開內(nèi)容的現(xiàn)有 技術(shù)。
[0004] 計算機(jī)系統(tǒng)中的觸摸屏包括可尋址的電極陣列。當(dāng)手指或者導(dǎo)電觸筆接近電極 時，其干擾電場并且更改電極處的電容。電容變化能夠由觸摸檢測電路測量并且隨后被轉(zhuǎn) 換成向計算機(jī)系統(tǒng)供應(yīng)的坐標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 公開內(nèi)容的各個方面提供了一種具有電極陣列的觸摸板。電極陣列包括被布置在 第一層上的第一電極，每個第一電極形成圖案以包括多個順序連接的總體上成形為細(xì)長多 邊形的第一電極元件，以及被布置在第二層上的第二電極，每個第二電極形成圖案以包括 多個順序連接的總體上成形為細(xì)長多邊形的第二電極元件，其中第一層上的第一電極和第 二層上的第二電極被布置在彼此之上以形成互鎖圖案。
[0006] 在實施例中，第一層上的第一電極元件和第二層上的第二電極元件為六邊形。在 可選的實施例中，第一層上的第一電極元件和第二層上的第二電極元件為空心六邊形。在 可選的實施例的示例中，第一電極元件和第二電極元件的空心六邊形內(nèi)部的第一空心區(qū)域 以及第一電極元件和第二電極元件的相鄰的空心六邊形之間的第二空心區(qū)域包括懸浮塊。 在另一示例中，第一空心區(qū)域和第二空心區(qū)域中的每個空心區(qū)域中的懸浮塊包括多個懸浮 塊。在進(jìn)一步的示例中，懸浮塊與第一層或者第二層中的任一者共面。
[0007] 在實施例中，電極中的至少一個電極包括在電極的中間部分中的額外分支。在另 一實施例中，第一層上的第一電極和第二層上的第二電極彼此共面。
[0008] 在實施例中，觸摸板包括顯示器，其中電極陣列被定位在顯示器的前面。在可選的 實施例中，觸摸板包括顯示器，其中電極陣列被集成到顯示器中。
[0009] 公開內(nèi)容的各個方面提供了一種觸摸控制器。觸摸控制器具有被配置為接收指示 觸摸板上的觸摸的信號并且確定觸摸的坐標(biāo)的觸摸檢測電路。觸摸檢測電路包括被配置為 將指示觸摸板上的觸摸的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模擬前端。模擬前端包括被配置為基于所 接收的指示觸摸板上的觸摸的信號來生成電壓信號的混合感測電路?；旌细袦y電路操作在 至少其中混合感測電路操作為自電容感測電路的第一模式以及其中混合感測電路操作為 互電容感測電路的第二模式中。觸摸檢測電路進(jìn)一步包括被配置為基于從模擬前端接收的 數(shù)字信號來確定觸摸的坐標(biāo)的數(shù)字信號處理器。
[0010] 在實施例中，混合感測電路具有被配置為將混合感測電路的操作在第一模式與第 二模式之間進(jìn)行改變的開關(guān)集合。
[0011] 在另一實施例中，當(dāng)混合感測電路操作在第一模式中時，自電容混合感測電路包 括分壓電路，該分壓電路包括被配置為具有固定電容的第一電容器器以及與第一電容器串 聯(lián)連接的、觸摸板中的電極的自電容電容器。在示例中，當(dāng)混合感測電路操作在第一模式中 時，自電容器感測電路進(jìn)一步包括具有反饋電容器和反饋電阻器的運算放大器，并且反饋 電容器和反饋電阻器被耦合在運算放大器的轉(zhuǎn)換輸入端子與輸出端子之間；進(jìn)一步，自電 容感測電路包括電阻器，該電阻器具有耦合到分壓電路而在第一電容器與自電容電容器之 間的第一端子以及耦合到運算放大器的轉(zhuǎn)換輸入端子的第二端子。在實施例中，具有耦合 到分壓電路的第一端子的電阻器被配置為具有大的電阻，使得來自分壓電路的電流能夠被 忽略以用于分壓電路的正常操作。
[0012] 公開內(nèi)容的各個方面提供了一種用于在利用混合感測電路在兩個操作模式中操 作觸摸板的方法。該方法包括：利用被配置為在第一操作模式中操作的混合感測電路來感 測觸摸板上的觸摸，將混合感測電路切換到第二操作模式，以及利用操作在第二操作模式 中的混合感測電路來感測觸摸板上的觸摸。
[0013] 方法的實施例包括在利用混合感測電路在兩個操作模式中操作觸摸板，其中第一 操作模式為感測自電容改變或者感測互電容改變中的一者，并且第二操作模式為感測自電 容改變或者感測互電容改變中的另一者。
【附圖說明】
[0014] 提議為示例的本公開內(nèi)容的各種實施例將參照下面的圖來具體描述，其中相同的 附圖標(biāo)記指代相同的元素，并且其中：
[0015] 圖1示出了根據(jù)公開內(nèi)容的實施例的包括觸摸感測設(shè)備的計算機(jī)系統(tǒng)；
[0016] 圖2A和2B圖示了根據(jù)公開內(nèi)容的實施例的其中檢測觸摸板中的電極處的自電容 變化的自電容感測方法；
[0017] 圖2C和2D圖示了根據(jù)公開內(nèi)容的實施例的其中檢測觸摸板中的兩個電極處的互 電容變化的互電容感測方法；
[0018] 圖3A-D不出了根據(jù)公開內(nèi)容的各種實施例的具有不同的電極圖案的四個電極陣 列；
[0019] 圖4圖示了根據(jù)公開內(nèi)容的實施例的橫截面視圖中的觸摸板的示例性層結(jié)構(gòu)；
[0020] 圖5A和5B圖不了根據(jù)公開內(nèi)容的實施例的電極陣列；
[0021] 圖6A和6B示出了根據(jù)公開內(nèi)容的兩個示例性感測電路；
[0022] 圖7A示出了根據(jù)公開內(nèi)容的實施例的包括混合感測電路720的示例性檢測電路； 以及
[0023] 圖7B示出了根據(jù)公開內(nèi)容的實施例的示例性混合感測電路以及混合感測電路的 兩個變換的電路。
【具體實施方式】
[0024] 圖1示出了根據(jù)公開內(nèi)容的實施例的包括觸摸感測設(shè)備110的計算機(jī)系統(tǒng)100。 在某些實施例中，計算機(jī)系統(tǒng)100可以對應(yīng)于個人計算機(jī)系統(tǒng)，諸如移動電話、臺式電腦、 膝上型計算機(jī)、平板電腦等等。在可選的實施例中，計算機(jī)系統(tǒng)100可以對應(yīng)于公共計算機(jī) 系統(tǒng)，諸如自動取款機(jī)（ATM)、自動售貨機(jī)、銷售點機(jī)（POS)、信息臺等等。如所示的，計算機(jī) 系統(tǒng)100包括與觸摸感測設(shè)備100、顯示設(shè)備130、存儲模塊140、以及輸入/輸出（I/O)設(shè) 備150耦合的處理器120。
[0025] 觸摸感測設(shè)備110被配置為檢測手指或者導(dǎo)電觸筆的觸摸并且發(fā)送諸如為觸摸 感測設(shè)備110處的觸摸的位置的檢測信息到處理器120。處理器120按照由處理器120執(zhí) 行的程序來解釋觸摸并且對應(yīng)地執(zhí)行操作。在實施例中，觸摸設(shè)備110包括觸摸板106和 觸摸控制器101。
[0026] 觸摸板106能夠基于電阻、電容、表面聲波、以及紅外光。在實施例中，觸摸板106 基于電容，并且包括電極陣列107。在各種實施例中，電極陣列中的電極能夠具有各種形狀 并且被布置在各種位置中，因而形成各種電極圖案。在實施例中，電極陣列107包括帶狀的 兩個電極層。一個電極層按列布置并且另一電極層按行布置。行電極和列電極彼此相交， 形成矩陣圖案。在另一實施例中，電極陣列107包括兩個電極層并且每個電極包括多個順 序連接的為菱形的電極元件（或者單元（cell))。類似于矩陣圖案，一個電極層按列布置并 且另一電極層按行布置。行電極和列電極布置成一個接一個，以形成互鎖的菱形圖案。
[0027] 根據(jù)公開內(nèi)容的方面，在實施例中，電極陣列107布置在提高觸摸板106的觸摸感 測靈敏度的空心六邊形圖案中。
[0028] 電極陣列107中的電極能夠一般地由任意適合的導(dǎo)電材料制成。在一個實施例 中，觸摸板106為被定位在諸如為顯示設(shè)備130的顯示設(shè)備前面的透明電容觸摸板。在這 一類型的應(yīng)用中，電極能夠由諸如為銦錫氧化物、金屬薄膜、碳納米管等等的透明導(dǎo)電材料 制成。在另一實施例中，觸摸板106為用作諸如為膝上型計算機(jī)中的觸板之類的觸板的非 透明電容觸摸板。在這一類型的應(yīng)用中，電極能夠由諸如為銅線的非透明導(dǎo)電材料制成。