[發(fā)明專利]電容式觸敏顯示設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480004204.0
• 申請(qǐng)日: 2014-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN105074632B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·維斯修斯;S·唐納利;J·威爾遜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 微軟技術(shù)許可有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F3/041
• 分類號(hào): G06F3/041;G06F3/044;G06F3/047
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 羅婷婷

為了解決以上問題，提供了具有電容式觸摸屏顯示器的顯示設(shè)備，該電容式觸摸屏顯示器具有非常靠近顯示堆疊的觸摸表面。該顯示器可包括：觸摸薄片，所述觸摸薄片具有頂部表面；觸摸傳感器，所述觸摸傳感器具有由被定位在所述觸摸薄片下面的電極形成的電容器矩陣，并被配置成響應(yīng)于用戶的手指或指示筆在所述頂部表面上的觸摸而展示所述電容器中的至少一個(gè)的電容變化；以及，顯示堆疊，所述顯示堆疊被定位在所述電容器矩陣下面，并被配置成通過所述顯示堆疊的頂部表面發(fā)射光以便以光發(fā)射方向行進(jìn)通過所述電容器矩陣和所述觸摸薄片。所述觸摸薄片的頂部表面和所述顯示堆疊的頂部表面之間的距離在大約225和1500微米之間。

背景

電容式觸摸屏測(cè)量在用戶的手指或指示筆接觸觸摸表面時(shí)具有被定位在觸摸表面和顯示堆疊(諸如液晶顯示器(LCD)堆疊)中間的電極的行列矩陣的觸摸傳感器中的電容變化。這些電容變化被用來確定哪一行和列對(duì)應(yīng)于觸摸，并且還內(nèi)插檢測(cè)到的觸摸偏離檢測(cè)到該觸摸所在的行列電容器的中心的距離和方向。通過這種方式，可檢測(cè)到用戶的觸摸，并在用戶的觸摸在觸摸表面上移動(dòng)時(shí)以精細(xì)的分辨率跟蹤該用戶的觸摸。

制造商所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是開發(fā)出適于在大尺寸格式設(shè)備(諸如大屏幕電視機(jī)和顯示器)中使用的電容式觸摸屏。對(duì)角線小于30英寸的小型電容式觸摸屏通常使用具有透明導(dǎo)電氧化物(TCO)(諸如銦錫氧化物(ITO))的菱形矩陣的觸摸傳感器。然而，對(duì)于大型電容式觸摸傳感器而言，所應(yīng)用的TCO觸摸傳感器具有足夠透明以至于在審美上能被用戶接受的厚度，這些TCO觸摸傳感器具有與受測(cè)試的電容和某些其他寄生電容組合可導(dǎo)致以下RC時(shí)間常數(shù)的電阻：該RC時(shí)間常數(shù)慢到足以限制觸摸傳感器的可實(shí)現(xiàn)激勵(lì)頻率并由此限制針對(duì)期望信噪比可實(shí)現(xiàn)的幀率。結(jié)果，TCO一般限于適用于具有小于30英寸的對(duì)角線尺寸的顯示器。

此外，盡管使用TCO觸摸傳感器的小型電容式觸摸屏生產(chǎn)起來相對(duì)便宜，但大尺寸格式的觸摸屏具有非常高的制造成本，這使得它們是大多數(shù)消費(fèi)者無法企及的。要安裝在大尺寸格式屏幕中的最昂貴的組件之一是玻璃觸摸表面，選玻璃是因?yàn)槠涮峁└呓殡姵?shù)的能力以及其他特性而被優(yōu)選。然而，玻璃具有昂貴、笨重和剛性的缺點(diǎn)。將剛性的玻璃粘合到剛性的LCD基底通常需要相對(duì)較厚且柔性的光學(xué)透明膠層來從剛性對(duì)剛性的粘合中吸收層壓應(yīng)變，否則層壓應(yīng)變可導(dǎo)致?lián)p壞。

制造商所面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是LCD堆疊本身和行列矩陣中的各電極之間的電干擾。由于LCD堆疊被定位成較接近于電極矩陣，因此LCD堆疊可干擾觸摸感測(cè)電容器的電場(chǎng)。這種干擾由于以下原因而發(fā)生：LCD內(nèi)保持在各時(shí)變電壓處的導(dǎo)體會(huì)將噪聲電流耦合到電極中，并且LCD內(nèi)的導(dǎo)電材料的接近度影響由電極設(shè)置的電場(chǎng)的形狀并由此影響響應(yīng)于手指觸摸而觀察到的電容變化。太多的干擾會(huì)導(dǎo)致觸摸感測(cè)電路系統(tǒng)中的低信噪比。結(jié)果，觸摸感測(cè)準(zhǔn)確度被降級(jí)了。已提出了各數(shù)字信號(hào)處理方法來改善該信噪比；然而，這樣的方法會(huì)增加系統(tǒng)的成本、復(fù)雜度和處理延遲。

這些挑戰(zhàn)因其相互關(guān)系而進(jìn)一步復(fù)雜化。為了支持更薄的塑料觸摸薄片而消除昂貴的玻璃會(huì)導(dǎo)致更大的LCD堆疊干擾以及降級(jí)的觸摸感測(cè)性能。

鑒于這些挑戰(zhàn)，開發(fā)出劃算的大尺寸格式電容式觸摸屏設(shè)備尚遙不可及。

概述

為了解決以上問題，提供了具有電容式觸摸屏顯示器的顯示設(shè)備，該電容式觸摸屏顯示器具有非常靠近顯示堆疊的觸摸表面。該顯示器可包括：觸摸薄片，所述觸摸薄片具有頂部表面；觸摸傳感器，所述觸摸傳感器具有由具有被定位在所述觸摸薄片下面的金屬導(dǎo)體的電極形成的電容器矩陣，并被配置成響應(yīng)于用戶的手指或指示筆在所述頂部表面上的觸摸而展示所述電容器中的至少一個(gè)的電容的變化；以及，顯示堆疊，所述顯示堆疊被定位在所述電容器矩陣下面，并被配置成通過所述顯示堆疊的頂部表面發(fā)射光以便以光發(fā)射方向行進(jìn)通過所述電容器矩陣和所述觸摸薄片。所述觸摸薄片的頂部表面和所述顯示堆疊的頂部表面之間的距離在大約225和1500微米之間。