[發明專利]用于互電容觸摸屏的傳感器圖案

有效

• 申請號: 201010197171.X
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101907963A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 羅伯特·里特;肯尼思·布魯爾;維塔利·蘇克奧威;薩倫甘·那拉斯姆漢
• 申請（專利權）人: 安華高科技ECBUIP(新加坡)私人有限公司
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 柳春雷;南霆

技術領域

這里描述的本發明的各種實施例一般地涉及電容性感測輸入裝置的領域，更具體地涉及在LCD顯示器下所置的觸摸屏中具有特別有效的應用的互電容(mutual?capacitance)測量或感測系統、裝置、組件和方法。這里描述的本發明的實施例包括能夠用于諸如蜂窩電話、MP3播放器、個人計算機、游戲控制器、膝上型計算機、PDA等便攜式或手持式設備中的那些實施例。還描述了適用于固定應用的實施例，例如用于工業控制、家用設備、健身設備等。

背景技術

目前在多數觸摸板和觸摸屏裝置中采用兩種主要的電容性感測和測量技術。第一種這樣的技術是自電容(self-capacitance)的技術。SYNAPTICS^TM所制造的許多裝置都采用自電容測量技術，如諸如CYPRESS?PSOC^TM之類的集成電路(IC)裝置那樣。自電容涉及利用諸如1996年8月6日授予Bisset等人的題為“Touch?Pad?Driven?HandheldComputing?Device”的美國專利No.5,543,588中所描述的那些技術之類的技術來測量一系列的電極板的自電容。

可以通過檢測保持在給定電壓的對象上所積累的電荷量來測量自電容(Q＝CV)。通常通過向電極施加已知電壓然后利用電路測量有多少電荷流動到該電極來測量自電容。當外部對象靠近電極時，另外的電荷被吸引到該電極。結果，電極的自電容增大。許多觸摸傳感器被配置為使得被接地的對象是手指。人體實質上是通到使電場消失的表面的電容器，并且通常具有大約100pF的電容。

自電容觸摸板中的電極通常是按照行和列來布置的。通過首先掃描行然后掃描列，可以確定例如由于手指的存在而引起的各個擾動的位置。然而，為了在觸摸板中實現準確的多點觸摸測量，可能需要同時測量若干的手指觸摸。在這樣的情況下，用于自電容測量的行列技術可能引起不確定的結果。

減少自電容系統中的電極數的一種方式是以鋸齒圖案來使電極交錯(interleave)。這種交錯創建了由有限數目的相鄰電極對手指進行感測的更大區域，從而允許更好的內插并從而允許更少的電極。這種圖案在一維傳感器(諸如IPOD點擊輪中采用的那些傳感器)中可能尤其有效。例如見2005年4月12日授予Sinclair等人的題為“Capacitance?touch?slider”的美國專利No.6,879,930。

觸摸板和觸摸屏裝置中采用的第二種主要電容性感測和測量技術是互電容的技術，其中利用電極的交叉柵格來執行測量。例如見1999年1月19日授予Gerpheide的題為“Methods?and?Apparatus?for?Data?Input”的美國專利No.5,861,875。在CIRQUE^TM所制造的觸摸板裝置中采用互電容技術。與測量單個導體的電容并且可能受與其接近的其他對象影響的自電容測量相反，在互電容測量中，測量兩個導體之間的電容。

在一些互電容測量系統中，感測電極的陣列安置在基板的第一側，而驅動電極的陣列安置在基板的與第一側相反的第二側，驅動電極陣列中的一列或一行電極被驅動到特定電壓，與感測電極陣列中的單行(或單列)的互電容被測量，從而確定單個行列相交處的電容。通過掃描所有的行和列，可以為柵格中的所有節點創建電容測量圖。當用戶的手指或其他導電對象靠近給定柵格點時，從該柵格點或者該柵格點附近發出的一些電場線被偏轉，從而降低了該柵格點處兩個電極的互電容。因為每次測量僅探測單個柵格交點，所以不會像一些自電容系統的情況那樣在多點觸摸時出現測量不確定性。此外，可以只利用IC上的2n個管腳來測量n×n處相交的柵格。

然而，雖然互電容測量系統有這些優點，但是這種的互電容柵格布置一般更適合于觸摸板應用而不是觸摸屏應用。在許多觸摸屏設計中，例如，每一行和每一列電極都需要其自己的氧化銦錫(ITO)層。使用堆疊的ITO層可能使得過量的光被顯示器吸收或者以其他方式不透過顯示器，這降低了顯示亮度。另外，在小型手持設備的這樣小的體積的情況下，減小設備的占地(footprint)、體積或厚度的任何事物都是有幫助的。

更加復雜的事情是經常與上層的電容性觸摸屏相結合地采用LCD顯示器這一事實。因為用于形成這種顯示器的各個LCD像素是按照行和列來布置的，所以如果上層觸摸屏包括同樣按照垂直列和水平行布置的電極元件，則可能產生不希望的莫爾圖案(Moirépattern)或者其他類型的光學干涉圖案。