触摸感测设备及检测方法技术

一种触摸感测设备，包括：一个触敏膜、一个信号滤波器、电气电路和一个处理单元。根据本发明专利技术，当一个外部对象进行触摸时，该膜能够电容或电感耦合到所述对象。该信号滤波器至少由该膜的该电阻和到该外部对象的该电容或电感耦合形成，并且该滤波器具有至少受该触摸的位置和/或该触摸的电容或电感影响的特性。该电气电路在一个或多个位置处耦合到该触敏膜，并且被配置成用于提供一个或多个具有至少一个频率、振幅和波形的激励信号到该信号滤波器以及从该信号滤波器接收一个或多个响应信号。该处理单元耦合到该电气电路并且被配置成用于通过处理一个或多个响应信号并且由此测量该信号滤波器的特性的变化来检测由该外部对象进行的触摸的存在或接近度、所述触摸的位置、所述触摸的电容和/或电感。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种触摸感测设备，包括：一个触敏膜、一个信号滤波器、电气电路和一个处理单元。根据本专利技术，当一个外部对象进行触摸时，该膜能够电容或电感耦合到所述对象。该信号滤波器至少由该膜的该电阻和到该外部对象的该电容或电感耦合形成，并且该滤波器具有至少受该触摸的位置和/或该触摸的电容或电感影响的特性。该电气电路在一个或多个位置处耦合到该触敏膜，并且被配置成用于提供一个或多个具有至少一个频率、振幅和波形的激励信号到该信号滤波器以及从该信号滤波器接收一个或多个响应信号。该处理单元耦合到该电气电路并且被配置成用于通过处理一个或多个响应信号并且由此测量该信号滤波器的特性的变化来检测由该外部对象进行的触摸的存在或接近度、所述触摸的位置、所述触摸的电容和/或电感。【专利说明】专利
本专利技术涉及触摸感测设备，更具体地，涉及具有触敏膜的触摸感测设备以及一种检测触摸并检测其位置的方法。专利技术背景现今，用于不同种类的电装置的用户接口越来越经常地用基于触敏膜而不是常规的机械按钮的不同类型的触摸感测设备来制作。众所周知的示例包括移动电话、便携式计算机和类似设备中的不同种类的触摸板和触摸屏。除了可实现高级的乃至奢侈的用户体验以外，基于触敏膜的触摸感测设备还为不断努力寻找功能上更通用、更小、更便宜、更轻以及在视觉上也更有吸引力的设备的设计者提供较多的自由。这类触摸感测设备中的关键元件是触敏膜，该触敏膜包括被配置成用作一个或多个感测电极的一个或多个导电层。这种膜的一般操作原理是借助于该触敏膜所连接到其上的测量电路检测到用户通过例如指尖或某种特定的指示器设备的触摸。实际的测量原理可以是例如电阻式的或电容式的，现今后者通常被认为是在最苛刻的应用中提供最佳性能的最先进的替代方案。电容触摸感测是基于在触敏膜上的触摸，从电的观点，指的是将外部电容耦合到触敏膜所连接到其上的测量电路这一原理。对于具有足够高灵敏度的触敏膜，甚至不需要直接接触该触敏膜，而只通过将一个合适的对象接近该触敏膜就可以实现电容耦合。在测量电路的信号中检测到电容耦合。在一种所谓的投射电容方法中，测量电路包括分别用于提供信号和感测电容耦合的驱动电极和感测电极。这一电路也被安排成用于顺序地快速地扫描感测电极，这样使得测量每个供电/测量电极对之间的耦合。对于投射电容方法中已知的触敏膜，常见的是正确地确定触摸的位置必然需要在导电层中的大量的分离感测电极。换言之，导电层被图案化成分离感测电极的网络。希望得到的分辨率越精确，需要的感测电极配置就越复杂。一个尤其具有挑战性的问题是多个同时触摸的检测，从另一个方面来说，该检测常常是触摸感测设备目前发展水平最希望得到的特性之一。复杂的感测电极配置和大量的单个感测电极元件使得触摸感测设备的制造工艺以及测量电子设备复杂化。在触摸屏中，除了触摸感测能力之外，触敏膜必须是光学透明的，从而使得该膜能够在电子设备的显示器中或其顶部使用，即，使得能够通过触敏膜看到设备的显示器。此夕卜，从触敏膜可见性的观点，透明性也是非常重要的。触敏膜的可见性对于例如LCD(液晶显示器)、0LED (有机发光二极管)显示器、或电子纸(e-paper)显示器的用户来说，严重地恶化了用户体验。到目前为止，透明的导电氧化物如铟锡氧化物(ITO)已经形成了触敏膜中最常见的一组导电层材料。然而，从可见性的观点，它们远非一个理想的解决方案。例如ITO的高折射率使得图案化的感测电极可见。强调这个问题是因为感测电极图案化变得更加复杂化。在由网络化的纳米结构形成的或包括这些网络化的纳米结构的层中发现了一种在触敏膜中的有希望的新方法。除了合适的导电性能以外，由例如碳纳米管(CNT)的网络或具有共价地键合到管状碳分子的一侧的富勒烯或类富勒烯分子的碳NANOBUD的网络(NANOBUD?是卡娜图沃伊(Canatu Oy)的注册商标)组成的层可以制成比例如透明的导电氧化物(如ITO、ATO或FT0)对于人眼来说更不可见。此外，如众所周知的，与例如透明的导电氧化物相比，基于纳米结构的层可以拥有更优越的柔性、机械强度以及稳定性。在US 2009/0085894 Al中报告了一个基于纳米结构的解决方案。根据其描述，纳米结构可以是例如不同类型的碳纳米管、石墨烯片或纳米线。所提及的膜的掺杂作为用于增加其导电性的手段。在此讨论了基于互电容和单层自电容方法的双层配置。借助于所披露的膜，声明多触摸检测是可能的。然而，这个文件中没有解决非常复杂的电极和测量电路配置的常见问题。WO 2011/107666 Al中建议了另一个现有技术解决方案。其披露了一个具有例如由纳米结构网络制成的触敏膜的触摸感测设备，该膜具有大于3.0kQ的薄层电阻。当在本专利技术中着手解决复杂的电路的问题时，仍然只建议用高电阻膜并且在有限的频率范围内操作。需要提供通用的触摸感测设备，该通用的触摸感测设备具有简单的感测电极配置、优选地使能单层电容工作原理、能够在大范围导电膜电阻上操作、使能信号频率调谐用于更好的噪声控制、并且允许使用多种多样的感测算法。专利技术目的本专利技术的目的是提供新颖的解决方案，这些解决方案至少具有上述优点的一部分或者全部。专利技术概述根据本专利技术的第一个方面，提供了一种触摸感测设备，包括:一个触敏膜，该触敏膜包括具有一个电阻的导电材料，当一个外部对象进行触摸时，该膜能够电容或电感耦合到所述外部对象；一个信号滤波器，该信号滤波器至少由该触敏膜的该电阻和到该外部对象的该电容或电感耦合形成，该信号滤波器具有至少受该触摸的位置、该触摸的电容或电感或者受该触摸的所述特性的组合影响的特性；电气电路，该电气电路在一个或多个位置处电阻地或者无线地耦合到该触敏膜，该电气电路被配置成用于提供一个或多个具有至少一个频率的激励信号到该信号滤波器并且从该信号滤波器接收一个或多个响应信号；以及一个处理单元，该处理单元电阻地或者无线地耦合到该电气电路，其中，该处理单元被配置成用于通过处理一个或多个响应信号并且由此测量该信号滤波器的特性的变化来检测由该外部对象进行的触摸的存在或接近度、所述触摸的位置、所述触摸的电容或电感、或者其组合。一般而言，触敏膜指的是可以用作触摸感测设备中的触敏元件的膜。此处，触摸感测设备被宽泛地理解成涵盖通过经由外部对象来触摸设备进行操作的所有用户接口设备，以及用于检测此类对象的存在、接近度和位置的其他类型的设备。本专利技术的触敏膜能够电容或电感耦合到外部对象，这意味着由外部对象进行的触摸在膜的滤波特性中弓I起变化。在本专利技术的上下文中使用了单词“触摸”及其衍生词，在广义不仅涵盖了在指尖、触笔、或某些其他指示器或对象和触敏膜之间的直接的机械或物理接触，并且也涵盖了如下情形:这种对象位于触敏膜的附近，这样使得该对象在触敏膜和周围环境之间或者在触敏膜的不同点之间产生足够的电容或电感耦合。在这个意义上，本专利技术的触敏膜也能够被用作接近度传感器。所谓“导电材料”此处指的是能够允许电荷在材料中流动的任何材料，而不考虑该材料的导电机制或导电类型。因此，导电材料此处还涵盖例如半导电或半导体材料。在触敏膜中可能有一层或多层导电材料。除了导电材料以外，触摸感测设备还可以包括实施整个工作触敏元件所需的其他材料层和结构。例如，可以存在用于该膜的机械保护的一个或多个层。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触摸感测设备，包括：‑一个触敏膜，该触敏膜包括具有一个电阻的导电材料，当一个外部对象进行一次触摸时，该膜能够电容或电感耦合到所述外部对象，‑一个信号滤波器，该信号滤波器至少由该触敏膜的该电阻和到该外部对象的该电容或电感耦合形成，该滤波器具有至少受该触摸的位置、该触摸的电容或电感或者受该触摸的所述特性的组合影响的特性，‑电气电路，该电气电路在一个或多个位置处电阻地或者无线地耦合到该触敏膜，该电气电路被配置成用于提供一个或多个具有至少一个频率、振幅和波形的激励信号到该信号滤波器并且从该信号滤波器接收一个或多个响应信号，以及‑一个处理单元，该处理单元电阻地或者无线地耦合到该电气电路，其中，该处理单元被配置成用于通过处理一个或多个响应信号并且由此测量该信号滤波器的特性的变化来检测由该外部对象进行的一次触摸的存在或接近度、所述触摸的位置、所述触摸的电容或电感、或者其组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂·汉努·鲁苏宁，简·凡普法勒，比约恩·弗里厄尔·米克拉达尔，布拉德利·J·艾奇逊，大卫·P·布朗，
申请(专利权)人：卡纳图有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI