[發明專利]觸敏設備及使用觸摸表面電路的方法

有效

• 申請號: 201310492740.7
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN104049789B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 托馬斯·J·雷貝斯基;克雷格·A·科代羅;威廉·J·法洛
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: G06F3/041
• 分類號: G06F3/041;G06F3/044
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;崔利梅

本申請公開了一種觸敏裝置，其包括觸摸表面電路，其有助于耦合電容響應于在觸摸表面處發生的電容改變觸摸的變化。該裝置包括感測電路，其提供具有瞬變部分的信號，瞬變部分表征向著更高信號電平變換的正向變換和向著更低信號電平變換的反向變換。放大電路然后響應于時變輸入參數而放大和處理該信號。放大電路相對于響應信號的瞬變部分之間的部分的增益來調節瞬變部分的增益，從而抑制例如奇次諧波和/或偶次諧波形式的RF干擾，以提供噪聲濾除后的輸出，以用于確定觸摸表面上電容改變觸摸的位置。

技術領域

本公開主要涉及觸敏裝置，尤其是涉及依靠用戶的手指或其它觸摸工具與觸摸裝置之間的電容耦合的感應裝置，其特別適用于能夠檢測同時施加于觸摸裝置的多個不同部分的多個觸摸的裝置。

背景技術

觸敏裝置可以實現為例如通過提供通常由用于用戶友好的互動和參與的顯示器中的視覺提示的顯示輸入，容許用戶與電子系統進行交互并方便地進行顯示。在一些情況下，顯示輸入是諸如機械按鈕、按鍵和鍵盤之類的其它輸入工具的補充。在其它情況下，顯示單元用作減少或消除對機械按鈕、按鍵、鍵盤和定點裝置的需要的獨立工具。例如，用戶可以通過僅在由圖標標識的位置處觸摸顯示觸摸屏，或者通過結合另一用戶輸入來觸摸顯示圖標，來執行復雜的指令序列。

存在若干種用于實現觸敏裝置的技術，其包括，例如，電阻式、紅外式、電容式、表面聲波式、電磁式、近場成像式等、以及這些技術的組合。已經發現，使用電容式觸摸感測裝置的觸敏裝置在很多應用中表現良好。在很多觸敏裝置中，當傳感器中的導電物體與諸如用戶的手指之類的導電觸摸工具電容耦合時感測到輸入。通常，只要兩個導電部件彼此靠近而沒有實際接觸，在它們之間就會形成電容。在電容觸敏裝置的情況下，當諸如手指之類的物體靠近觸摸感測表面時，在該物體和非常接近該物體的感測點之間形成微小電容。通過檢測每個感測點處電容的變化以及記下感測點的位置，感測電路可以識別多個物體并確定物體在觸摸表面上移動時的特性。

基于所述電容的變化，已使用不同的技術來測量觸摸。一種技術測量對地電容，從而基于在觸摸改變信號之前施加在電極上的信號的電容條件來了解該電極的狀態。靠近該電極的觸摸使信號電流從該電極經過諸如手指或處觸摸筆之類的物體流至電接地。通過檢測電極處以及觸摸屏上各個其它點處的電容的變化，感測電路可以記下各點的位置，從而識別出屏幕上發生觸摸的位置。同樣，根據感測電路和相關處理的復雜性，可以針對如下的其它目的來評價觸摸的各種特性：例如，確定觸摸是否是多個觸摸中的一個，以及觸摸是否正在移動和/或是否滿足某些類型的用戶輸入的預期特性。

另一已知技術通過將信號施加在信號驅動電極上來監測與觸摸相關的電容變化，該信號驅動電極通過電場與信號接收電極電容耦合。顧名思義，在信號接收電極返回來自信號驅動電極的預期信號的同時，這兩個電極之間的預期信號（電容電荷）耦合可以用來表示與這兩個電極關聯的位置的觸摸相關的狀態。一旦或響應于某位置處/附近實際的或感知的觸摸，信號耦合的狀態改變，該變化體現在電容耦合的減小。

針對這些以及其它相關的電容觸摸感測技術，已使用各種方法來測量電極之間的互電容。根據應用，這些方法可以指定不同類型的信號和信號速度，通過這些信號，信號驅動電極將預期信號提供至信號接收電極，根據預期信號來感測電容電荷的變化。隨著高速電子產品的增長趨勢，很多這樣的應用需要相對較高頻率的信號來驅動信號驅動電極。不幸的是，高速電子產品及其產生的所述信號均會導致RF（射頻）干擾。該RF干擾可能降低以及在一些應用中可能破壞感測電路和用于相關觸摸顯示器的相關處理的有效性。這些不利影響包括檢測速度、精度的降低以及功耗的增大。

以上問題是對觸敏顯示器的有效設計以及用于定位和評價觸摸的相關方法提出挑戰的示例。

發明內容

本發明各個方面旨在克服上述以及與觸敏顯示器的有效設計相關的挑戰，并涉及針對以上或在別處討論的觸摸顯示器的類型，定位并評估觸摸的方法。本公開以多個實施和應用進行了舉例說明，其中一些總結如下。