本发明专利技术涉及一种互电容触摸屏装置，其包括基板和该基板上形成的电极元件阵列，每个电极元件包括驱动电极和一对双功能电极。此外，每个电极元件的双功能电极对围绕各自电极元件的驱动电极基本对称排列，使得所述双功能电极对的第一双功能电极毗邻于所述驱动电极，并且所述双功能电极对的第二双功能电极通过所述第一双功能电极与所述驱动电极隔开。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】互电容触摸屏装置和用于创建互电容触摸屏装置的方法
本专利技术涉及触摸屏和显示装置。尤其是，本专利技术涉及与液晶显示器(LCD)装置集成的投射电容型触摸屏。与触摸屏集成的这类LCD装置可以发现其在包括例如移动电话、平板和桌面计算机、电子书阅读器和数字告示产品的消费电子产品范围内的应用。
技术介绍
最近，触摸屏已被广泛采纳为高端便携式电子产品例如智能手机和平板电脑的输入装置。虽然若干不同的技术可以被用于创建这些触摸屏，但是电容性系统已被证明是最受欢迎的，这是由于其精度、耐用性和能够检测很小或无激活力的触摸输入事件的能力。触摸屏的电容感应的最基本方法是在表面电容型触摸屏(也被称为自电容式触摸屏)中展现，例如在专利US4293734(Pepper，1981年10月6日)中所公开的。表面(自)电容型触摸屏的典型实施在图1中示出并且包括透明基板10，该透明基板的表面涂有形成感应电极11的导电材料。一个或多个电压源12被连接到例如在每个角落的感应电极，并用于生成在该基板上方延伸的电场。当导电物体例如人的手指13来靠近感应电极时，电容器14在感应电极11与手指13之间动态形成并且这个电场被干扰。电容器14导致从电压源12汲取的电流量的变化，其中电流变化的幅度和手指位置与电压源被连接到该感应电极的点之间的距离有关。电流传感器15被设置来测量从每个电压源12汲取的电流，并且触摸输入事件的位置通过比较在每个源测量的电流的幅度进行计算。虽然其在结构和操作上是简单的，表面电容型触摸屏不能检测例如当两个或两个以上的手指接触触摸屏时所发生的多个同时输入事件。另一个众所周知的应用于触摸屏的电容感应的方法可以在投射式电容型触摸屏(也被称为互电容型触摸屏)中发现。在这个方法中，如图2所示，驱动电极20和感应电极21在透明基板(未示出)上形成。驱动电极20被电压源22馈送变化的电压或电压激励信号。接着，经由在驱动电极20与感应电极21之间形成的互耦合电容器23通过电容耦合的方式在毗邻的感应电极21上生成信号。当例如手指13的导电性物体被带入电极附近时，互电容23的幅度根据导电物体与电极之间的距离而改变。电流测量装置24被连接到感应电极21并提供互耦合电容器23的大小的测定。因此，触摸输入事件通过监测电流测量装置24的输出进行检测。众所周知，通过将多个驱动和感应电极排列成阵列例如二维矩阵阵列，该投射电容感应方法可用于形成触摸屏装置。投射(互)电容感应方法比表面(自)电容方法具有的优点是多个同时触摸输入可以被检测。投射(互)电容感应方法也适用于检测非导电物体的接近。在此情况下，如果空气的介电常数不同，非导电物体的介电常数产生互电容23的幅度的变化。虽然例如上述的投射电容型触摸屏装置已广泛采用于消费电子产品，通过解决这种感应方法的电流限制进一步提高其性能是期望的。特别地，互电容测量的相对低的信噪比(SNR)确定了物体触摸该触摸屏表面的位置的精度，并且限制了触摸物体的最小尺寸。一种已知的增加SNR的方案是通过触摸屏电极的设计优化触摸屏对接近物体例如手指或笔尖的灵敏度。例如，美国专利No.5543588(Bisset等人，1996年8月6日)公开了包括驱动和感应电极的触摸屏，所述驱动和感应电极形成菱形形状图案。可供选择地，美国专利申请No.2010/0302201(Ritter等人，2010年12月2日)公开了包括可以在单一物理层中形成的跨掌状(inter-digitated)驱动和感应电极的触摸屏。不过，通过这种方式增加触摸屏对接近导电物体的灵敏度的缺点是触摸屏对电子噪音源的灵敏度和干扰也会增加，并且通过这种方案所实现的SNR改善由此受到限制。影响SNR的噪音源包括环境效果例如变化的温度、湿度和凝结以及从触摸屏下面的显示装置和装置周围的物体包括触摸物体自身散发的电磁干扰。来自这类源的噪音会在触摸屏电容测量电路中表现为在测量信号中相关或可推断的波动。因此，增加SNR的第二方案是降低这些噪音源对测定的影响。通常，显示装置是显著的干扰源，并且降低干扰影响的一个众所周知的方法是使显示时序与触摸屏功能同步，使得当显示功能无效时，例如在显示器水平或垂直消隐期间，触摸屏只对检测触摸输入有效。不过，这类方法不改善对湿度、凝结或其他环境噪音源的抗扰性并可能对触摸屏的操作和/或显示装置施加不期望的约束，这会限制增加可实现的SNR。可供选择地，美国专利申请2009/0135157(Harley，2007年11月27日)和美国专利申请2009/0194344(Harley，2008年1月31日)描述了带有附加保护电极的互电容感应装置，其降低系统对湿度和凝结的灵敏度。如图3所示，保护电极30位于驱动电极31与感应电极32之间并被连接到固定电位例如接地电位。在触摸物体例如手指13存在时发生改变的互耦合电容35在驱动电极31与感应电极32之间形成，并且保护电容34在保护电极30与驱动电极31之间形成。如上所述，电压刺激33被施加到驱动电极，并且对应电流经由互耦合电容35在感应电极32生成并通过感应电路36进行测量。驱动电极31与感应电极32之间的电耦合会受装置表面上的水或水蒸气影响。保护电极30和保护电容34进行作用以降低这种耦合，结果降低电容感应系统对湿度和凝结变化的灵敏度。美国专利申请2010/0079401(Staton，2008年9月26日)示出互电容感应装置，其带有测量通过触摸物体置入的噪音的附加参考电极。如图4所示，该装置并入驱动电极40，感应电极41和参考电极42。所述电极被设计成以便驱动电极40与感应电极41之间存在较大互耦合电容，而驱动电极40与参考电极42之间存在较小互耦合电容。感应电极41与参考电极42被进一步设计，使得感应电极41与触摸物体之间的电容和参考电极42与触摸物体之间的电容相同。因此，在电压刺激施加于驱动电极40时，在感应电极41上生成的信号大于在参考电极42上生成的信号，但是，感应电极41和参考电极42两者被触摸物体注入相同量的噪音。因此，在参考电极42上生成的信号可以从在感应电极41上生成的信号减去，以提供与通过触摸物体置入的噪音无关的测定。不过，参考电极在触摸屏的添加降低触摸屏的空间分辨率，并限制可以被计算的触摸物体的位置精度和可以被检测的触摸物体的大小。虽然前述方法降低来自选定源的噪声的效果，但是没有已知的解决方案同时消除所有显著源的噪音效果。而且，上述的方法需要添加电极到触摸屏装置中。这导致添加的空间分辨率或可以被确定的触摸该触摸屏表面的物体的位置的精度被降低的缺点。因此，要寻求没有降低空间分辨率而改善触摸屏装置对所有显著噪音源的抗扰性的方法。
技术实现思路
本专利技术描述克服前述现有技术的限制并提供改善的噪音抗扰性，没有降低可以被确定的触摸该触摸屏的物体的位置的精度的触摸屏装置。根据本专利技术，提供一种互电容型触摸屏装置，其包括电极阵列，所述电极阵列包括驱动电极和一对双功能电极。第一和第二双功能电极围绕每个驱动电极基本对称排列，使得第一(或第二)双功能电极毗邻于驱动电极而第二(或第一)双功能电极通过第一(或第二)双功能电极与驱动电极隔开。第一双功能电极可以被排列成毗邻于电极阵列中的所有偶数驱动电极并与所有奇数驱动电极隔开本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种互电容触摸屏装置，其包括：基板；和在所述基板上形成的电极元件阵列，每个电极元件包括驱动电极和一对双功能电极，其中每个电极元件的所述一对双功能电极围绕各自电极元件的所述驱动电极基本对称排列，使得所述一对双功能电极中的第一双功能电极毗邻于所述驱动电极，并且所述一对双功能电极中的第二双功能电极通过所述第一双功能电极与所述驱动电极隔开。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.30 US 13/435,8981.一种互电容触摸屏装置，其包括：基板；和在所述基板上形成的电极元件阵列，每个电极元件包括驱动电极和一对双功能电极，其中每个电极元件的所述一对双功能电极围绕各自电极元件的所述驱动电极基本对称排列，使得所述一对双功能电极中的第一双功能电极毗邻于所述驱动电极，并且所述一对双功能电极中的第二双功能电极通过所述第一双功能电极与所述驱动电极隔开，其中每对双功能电极中的所述第一双功能电极被排列为毗邻于所述电极元件阵列中的偶数驱动电极并与奇数驱动电极隔开，并且每对双功能电极中的所述第二双功能电极被排列为毗邻于所述电极元件阵列中的奇数驱动电极并与偶数驱动电极隔开。2.根据权利要求1所述的装置，其中在每个电极元件的所述驱动电极与所述第一双功能电极之间形成第一互耦合电容器，并且在每个电极元件的所述驱动电极与所述第二双功能电极之间形成第二互耦合电容器，并且其中所述驱动电极与所述一对双功能电极被排列为，使得所述第一互耦合电容器随着触摸所述触摸屏的表面的物体的接近而改变，并且所述第二互耦合电容器对触摸所述触摸屏的表面的物体是基本不敏感的。3.根据权利要求1所述的装置，其中毗邻于有效驱动电极的双功能电极对触摸物体的接近是敏感的，而与所述有效驱动电极隔开的双功能电极对触摸物体的接近是基本不敏感的。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一双功能电极包括在所述第二双功能电极与所述驱动电极之间穿过的第一部分，并且所述第二双功能电极包括在所述第一双功能电极与所述驱动电极之间穿过的第二部分，并且所述第一和第二部分的宽度和所述第一和第二部分与所述驱动电极边缘的间隔被排列为使得在所述第一和第二部分上的所有点对触摸物体的存在是基本不敏感的。...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·布朗，M·P·库尔森，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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