具有声学及电容感测的触摸屏系统技术方案

一种具有声学及电容感测的触摸屏系统，能够感测物体与触摸屏系统的透明基板连续的直接或间接接触，还能确定物体相对于透明基板的位置(例如X，Y坐标)。触摸屏系统采用动态表面电容技术来感测物体是否与透明基板接触，并采用声学感测技术来确定物体接触透明基板的位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及一种具有声学及电容感测的触摸屏系统。
技术介绍
许多电子装置都使用触摸屏或触摸面板以探测电子装置的显示区域内触摸的存在和位置，一般通过手指、手或其他导电物体来进行触摸。这些电子装置包括移动电话、互联网装置、便携式游戏机、便携式阅读器、音乐播放器、导航装置、器具、自动及控制电子装置、膝上型电脑、电视机屏幕等。触摸屏允许与进行显示的屏幕上显示的内容进行直接交互，而不是通过鼠标或分离的触摸板来间接交互。触摸屏还使得这样的交互不需要任何媒介装置，例如必须由用户手握的触针。现有一些触摸屏技术，在这些不同技术中，声学触摸屏技术已成为一种持久而准确的技术，即使屏幕本身是脏的或是被划伤的时都可以起作用。声学触摸屏技术涉及使用将由与触摸屏的物理接触所产生的机械或声学能量转换成电信号的声学转换器。有效连接到所述转换器的硬件或软件随后分析电信号，以确定接触的位置。由于当手指或其它导电物体抵靠在屏幕上不动时不能产生声学能量，所以当首次接触后手指抵靠屏幕时声学感测技术不能探测到。提出的一种解决该问题的方法包括沿着所述触摸屏的一个或多个边缘装配多个电容器。每个电容器包括被气隙隔开的两个电极。利用物体如手指来触摸屏幕的表面，引起电极朝着彼此移动，因而减小了气隙并产生可被转换为二进制信号的可测电容变化，所述二进制信号表示与触摸屏的接触相关的“保持”或“释放”动作。虽然该方法使得触摸屏系统能够探测到物体与屏幕的连续接触，但它也有许多不足。第一，若干电容器必须被装配到每个触摸屏系统或单元，需要使系统产生变化的多个手动处理。第二，这些电容器必须串联连接，这就导致了复杂的机械结构。另外，每个电容器的电极之间的气隙对环境条件比较敏感，并且容易被空气浮游粒子渗透。进一步地，用户必须连续施加足以使得电极之间的距离比它们静止位置更近的压力，以实现准确感测。这些限制条件导致了感测误差，并降低了触摸面板系统的可靠性。正是在这样的背景下，提出这里的教导。
技术实现思路
这里公开一种用于电子装置的触摸屏系统，所述电子装置具有提供第一电压的电源。该触摸屏系统包括用于接收物体的接触的透明基板；结合于所述透明基板的一个或多个声学转换器，其中所述声学转换器接收由接触产生的声学波，并将所述声学波转换为电信号；以及位于透明基板下面的透明导电层，其中透明导电层从电源接收第一电压，并且其中物体的接触引起透明导电层和物体之间的电容变化。触摸屏系统还包括用于监控电信号和电容变化的处理器。在这方面，处理器可以分析电信号以确定物体在透明基板上的位置，并可以监控电容变化以确定物体是否与透明基板连续接触。另外，触摸屏系统可以包括用于存储信号标记图的存储器，信号标记图表示相对于透明基板的多个已知位置，其中处理器比较来自于声学转换器的电信号和存储的信号标记图，以确定物体在透明基板上的位置。此外，可以在透明基板上覆盖防眩光涂层。物体可以是手指，并且声学转换器可以是压电转换器。透明导电层可以是铟锡氧化物(ITO)层。物体与透明基板的接触可以是间接接触。还公开了一种用于确定物体相对于电子装置的透明基板的存在和位置的方法，所述电子装置具有提供激励信号的电源。所述方法包括，在与透明基板结合的一个或多个声学感测器处接收声学信号，其中声学信号由物体对透明基板的第一侧的触摸产生；通过声学感测器，将声学信号转换为电信号；在与透明基板的第二侧结合的透明导电层处接收激励信号，其中物体对透明基板的第一侧的触摸引起透明导电层和物体之间的电容变化；通过微控制器分析电容变化，以确定物体是否与透明基板接触；以及，通过微控制器分析电信号，以确定物体相对于透明基板的位置。物体可以是手指，并且物体与透明基板的接触可以是连续接触。另外地或者可替换地，接触可以是间接接触。声学转换器可以是压电转换器。透明导电层可以是铟锡氧化物(ITO)层。在一个实施方式中，分析电信号可以包括将电信号与存储的表示相对于透明基板的多个已知位置的信号标记图进行比较，并且从存储的信号标记图中确定与电信号相应的匹配信号。在另一个实施方式中，分析电信号可以包括将电信号与存储的表示相对于透明基板的多个已知位置的信号标记图进行比较；从存储的信号标记图中确定一个或多个参考标记图，其中参考标记图最接近地对应于电信号；以及，参照参考标记图，操作微控制器以外推得到物体相对于透明基板的位置。还公开了一种用于确定物体相对于电子装置的透明基板的存在和位置的方法。所述方法包括，使用与透明基板结合的一个或多个声学感测器探测由物体对透明基板的第一侧的触摸产生的声学信号；以及，使用与透明导电层结合的一个或多个电容感测器探测物体接触透明基板时产生的电容变化，该透明导电层与透明基板的第二侧相邻接。所述方法还包括，将电容变化转换为电压输出；将声学信号转换为电信号；使用微控制器，分析电压输出以确定物体是否与透明基板连续接触；以及，使用微控制器，分析电信号以确定物体相对于透明基板的位置。物体可以是手指，并且连续接触可以为间接接触。附图说明图1显示了触摸屏系统的一个实施例的分解图，所述触摸屏系统包括有效连接到印刷电路板的触摸屏堆叠。图2显示了图1中触摸屏系统的前视图，其中图1中的触摸屏堆叠位于显示器之上。图3显示了图1中触摸屏系统的选择元件的俯视图。图4显示了图1中印刷电路板的功能图。图5显示了图1中触摸屏系统的触摸屏的显示区域的功能图，其与在触摸屏上碰撞的示范点相对应的若干声学标记图(signature)相关。 具体实施例方式虽然本专利技术的实施例容易受到不同修改和替换方式的影响，但是具体的实施例已经在附图中通过示例的方式被示出，并且在这里对其进行详细描述。但是，可以理解的是， 这并不是意在将本专利技术限制在所公开的特定形式中，相反地，本专利技术是要覆盖由权利要求定义的本专利技术的实施例的所有修改、等同方案以及替换方式。正如上面所讨论的，声学触摸屏技术在探测物体接触触摸屏基板的位置(下文中的“位置感测”)方面表现出众，但是通常不能感测物体是否与基板保持连续接触，或者物体是否抵靠在基板上(下文中的“保持和释放感测”)。为了解决这一问题，将动态表面电容技术与声学感测技术相结合以创建一触摸屏系统，其在根据简化的制造工艺能够被制造的巧妙设计中既实现了有效的保持和释放感测又实现了位置感测。图1和2分别显示了触摸屏系统1的一个实施例的分解图和前视图。触摸屏系统 1包括与印刷电路板(PCB)4电互连的触摸屏堆叠2，印刷电路板4具有不同电子部件，下面将会做详细描述。触摸屏堆叠2和PCB4可以通过连接器6互连，连接器可以是任何合适的电气接口，例如柔性印刷电路(FPC)。触摸屏堆叠2可以位于显示器21之上，如图2所示。显示器21可以是几种类型的显示器中的任何一种，包括DLP 显示器、LCOS显示器、其他LC显示器类型和/或品牌、 OLED显示器、或者任何其他合适的显示器类型。显示器21可以具有用户希望与之交互的有效显示区域23。这样，由于显示器21位于触摸屏堆叠2之下，因此触摸屏堆叠2的直接覆盖显示器21的有效显示区域23的任何部分优选是透明的，以便允许用户通过堆叠2看到有效显示区域23。来看触摸屏堆叠2，一个实施例包括若干分层元件，其对触摸屏系统1的位置感测与保持和释放感测方面之一或两者都有用本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于电子装置的触摸屏系统，所述电子装置具有提供第一电压的电源，所述触摸屏系统包括：用于接收物体的接触的透明基板；结合于所述透明基板的一个或多个声学转换器，其中所述声学转换器接收由所述接触产生的声学波，并将所述声学波转换为电信号；以及位于所述透明基板之下的透明导电层，其中所述透明导电层接收来自所述电源的所述第一电压，并且其中所述物体的所述接触引起所述透明导电层与所述物体之间的电容变化。

【技术特征摘要】
2010.02.18 US 61/305,695;2010.12.29 US 12/980,8101.一种用于电子装置的触摸屏系统，所述电子装置具有提供第一电压的电源，所述触摸屏系统包括用于接收物体的接触的透明基板；结合于所述透明基板的一个或多个声学转换器，其中所述声学转换器接收由所述接触产生的声学波，并将所述声学波转换为电信号；以及位于所述透明基板之下的透明导电层，其中所述透明导电层接收来自所述电源的所述第一电压，并且其中所述物体的所述接触引起所述透明导电层与所述物体之间的电容变化。2.根据权利要求1所述的触摸屏系统，还包括用于监控所述电信号和所述电容变化的处理器，其中所述处理器分析所述电信号以确定所述物体在所述透明基板上的位置，并且分析所述电容变化以确定所述物体是否与所述透明基板连续接触。3.根据权利要求1所述的触摸屏系统，还包括用于存储信号标记图的存储器，所述信号标记图表示相对于所述透明基板的多个已知位置，其中所述处理器将来自于所述声学转换器的所述电信号与存储的所述信号标记图进行比较，以确定所述物体在所述透明基板上的位置。4.根据权利要求1所述的触摸屏系统，其中所述物体为手指。5.根据权利要求1所述的触摸屏系统，其中所述声学转换器为压电转换器。6.根据权利要求1所述的触摸屏系统，其中所述透明导电层为铟锡氧化物层。7.根据权利要求1所述的触摸屏系统，还包括覆盖所述透明基板的防眩光涂层。8.根据权利要求7所述的触摸屏系统，其中所述接触为与所述透明基板的间接接触。9.一种用于确定物体相对于电子装置的透明基板的存在和位置的方法，所述电子装置具有提供激励信号的电源，所述方法包括在与所述透明基板结合的一个或多个声学感测器处接收声学信号，其中所述声学信号由所述物体对所述透明基板的第一侧的触摸产生；通过所述声学感测器将所述声学信号转换为电信号；在与所述透明基板的第二侧结合的透明导电层处接收所述激励信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙定华，
申请(专利权)人：弗莱克斯电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US