用于确定触摸输入的装置和方法制造方法及图纸

一种用于检测刺激的电容传感器。所述电容传感器包括电极和处理单元，所述处理单元被电耦合到所述电极并被配置为基于所述电极电容的变化率确定刺激的出现。基底被置于邻近所述电极处，其中所述刺激对应于紧靠所述基底的对象的位置。所述处理单元可操作用于基于所述电极电容的连续测量确定时间变化率。此外，所述处理单元可操作用于响应于小于参考值的所述时间变化率确定刺激的出现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于感测触摸面上的触摸输入的装置和方法，并且更特别地，涉及用于检测触摸输入的电子电路和方法。
技术介绍
触摸面上的触摸输入被广泛地用作输入方法(input methodology) 0连同设备 (appliance)控制面板、智能电话和其他手持装置一起，触摸输入可能是人所共知的。然而， 触摸屏和触摸输入正在各种各样的应用上作为用户界面而获得广泛地接受。触摸面对于触摸具有合适的敏感度也是重要的。如果所述表面是“太敏感”的，则其可能对噪音是敏感的 (susc印tible)，或者其可能记录(register)错误的触摸。如果所述表面是“太不敏感”的， 则其可能不能精确地记录所期望的触摸，或不能完全地记录触摸。具有对触摸的改进的敏感度，电容感测已被良好地确立为检测各种刺激(包括触摸输入)的方法。电容传感器通常需要典型地被称为电极、元件、或板的至少一个电子元件。在一些情况下，可以存在一个、两个或更多电容电极、元件或板的网络。这些元件在几何上被设计为导致形成非刺激状态以及刺激状态两者中的网络电场。基于非刺激状态和刺激状态之间的差异产生输出的许多方法是本领域已知的。根据一种已知的方法，提供包括至少一个电极的电容传感器。所述电极在几何上可以被设计为检测由于刺激(例如附近对象的出现)而引起的电容变化。测量电路将所述电极的输出转换为与所述电极的所述电容变化线性成比例或非线性成比例的电压、电流、频率、周期或脉冲宽度。随后，所述电子测量电路相对于预定的参考值评估所述电容变化。电容变化超过所述预定的参考值指示所述对象接近所述电容传感器。关于前述方法的问题包括(1)不能补偿不同对象之间的电介质差异；( 对环境条件的敏感性；(3)不能补偿制造公差和组件材料的差异；以及⑷当被配置为触摸传感器时，不管手指是否是戴手套的，均不能检测所述触摸面处的输入。为了(in an attempt to) 克服前述问题，已知的测量电路典型地在各种非刺激条件上平均所述电容输出以获得所期望的参考值。随后，所述作为结果产生的(resulting)参考值可以被用于确定是否存在足够指示有效刺激的出现的成比例的变化(如上所述)。然而，平均的或补偿的参考值的确定经常需要软件或专用微控制器中的处理，这些而又会对所述整个系统增加成本以及不需要的复杂性。即使使用平均算法，一些变量(诸如增加的触摸基底厚度)不能被充分地补偿以消除敏感性差异。例如，考虑如图1中所示的，提供电容传感器20以感测靠着(against)给定的基底M的人的手指22。当将所述手指22带向所述基底M时，其随着变化的接近度观、30、 32、34、36而接近电极26。一旦所述手指22已经接近并移动到第一距离观，所述电极沈和对应的测量电路38将试图检测如上所述的刺激，其中输出与所述刺激成比例。在该第一距离处，所述手指实际上距所述电极沈足够远，以致实际上不存在刺激条件。然而，当所述手指22接近所述基底时，所述测量电路38评估相对于所述预定参考值的刺激的程度，以确定有效刺激的出现或未出现。为了考虑(account for)环境中的变化，可以设置若干参考值以最佳的识别有效刺激事件。然而，这种系统将必须考虑(account for)多个因素，包括结构材料的组成和差异，不同材料的厚度差异，这些材料的接合(bonding)的制造工艺和差异， 所述(一个或多个)电极的尺寸的尺寸公差，以及用户的敏感度偏好。可替代地，现有技术系统能够在各种非刺激条件上平均所述电容输出，以获得单个的、补偿的参考值。然而，补偿的参考值的所述确定可能是昂贵的以及不实际的，因为需要软件或专用微控制器中的处理，并潜在地延迟所述相关联的电容传感器的响应时间，以及当所述电容传感器被配置作为触摸传感器时，最终可能不能克服敏感性差异或检测有效刺激(诸如戴手套的或不戴手套的手指)。
技术实现思路
通过本专利技术，前述问题被克服，在本专利技术中，通过监视刺激(诸如手指)的位置相对于触摸面的变化率而确定触摸输入。当所述变化率落入最小值之下时触摸被确定，推定所述刺激何时接合(engage)所述表面。在所公开的实施例中，所述装置包括电容传感器，所述电容传感器具有电极和处理单元，所述处理单元被电耦合到所述电极并被配置为基于所述电极电容的所述变化率确定刺激的出现。所述装置可以进一步包括邻近所述电极的基底，其中所述刺激对应于对象靠着(against)或接近所述基底的位置。所述处理单元被配置为响应于所述电极电容的所述变化率小于第一预定值，并响应于所述电极电容的绝对值大于第二预定值而确定刺激的出现。在本专利技术的另一方面，提供了用于检测刺激的方法。所述方法包括提供电容传感器、所述电容传感器包括输出，测量所述电容传感器输出的变化率，以及基于所述电容传感器输出的所述变化率确定刺激的出现。所述方法进一步包括基于所述电容传感器的所述变化率小于第一参考值而确定对象已经相对于所述电容传感器停止移动。所述测量步骤包括在连续的采样间隔上检测所述电容传感器输出中的变化，以及所述刺激可以对应于邻近所述电容传感器的金属传感器(例如RPM传感器)或靠着基底压在所述电容传感器上面的对象的位置。当根据附图和随附的权利要求查看时，根据本专利技术的以下描述，本专利技术的这些和其他特征和优势将变得显而易见。附图说明图1是电容传感器和相关联的测量电路的表示。图2是示出了本专利技术的实施例的控制流的流程图。图3A-;3B是根据本专利技术的实施例的测量和定时接口电路的功能框图。图4是图3A的所述测量电路的电容传感器102的电路图。图5是图3A的所述测量电路的刺激检测电路104的电路图。图6是图3A的所述测量电路的输入锁存缓冲器106的电路图。图7是图3A的所述测量电路的第一时域差分锁存缓冲器108的电路图。图8是图3A的所述测量电路的第二时域差分锁存缓冲器110的电路图。图9是图3A的所述测量电路的阈值锁存缓冲器112的电路图。图10是用于图3A的所述测量电路的时序图。图11是图示了图3A的所述测量电路的输入锁存和刺激率的电压对时间(voltage versustime)的图。图12是图示了图3A的所述测量电路的时间差分输出的电压对时间的图。图13是图示了图3A的所述测量电路的输出的电压对时间的图。具体实施例方式如在此处设想(contemplated)和公开的本专利技术可以相对于已知的电容传感系统和方法极大地提高电容传感器的性能。特别地，下面提出的系统和方法利用电容传感器输出的变化率，当对象从某远距离处接近所述电容传感器时所述电容传感器输出的变化率的绝对值保持为正，并且当所述对象相对于所述电容传感器停止移动时所述变化率迅速下降。例如，再次考虑图1，图1描绘了正在朝向触摸基底M、电容传感器沈和相关联的测量电路38移动的人的手指22。当所述手指22位于相对于所述基底M的第一距离观时，所述手指22离所述电容传感器沈足够远，以致实际上不存在刺激条件。如果所述手指22被移动到更近处而位于第二距离30，则在所述电容传感器沈处会存在少量的电容改变以及因此由所述测量电路38检测到的成比例的变化。如果所述手指22被移到第三距离 32或第四距离34，则基于更接近所述电容传感器沈而存在甚至更大的电容改变的插入。 此外，当所述手指22接近所述电容传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电容传感器，包括：电极；处理单元，所述处理单元被电耦合到所述电极，并被配置为基于所述电极电容的变化率确定刺激的出现。

【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：D·W·考德威尔，W·D·谢菲尔，
申请(专利权)人：阿尔申蒂斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US