本发明专利技术涉及用于对电容式触摸屏传感装置的传感性能进行改善的方法和装置。基于外部条件(例如，触摸屏上的水或介入的用户佩戴的手套)，改变与该传感装置的电容式触摸板接近的导电结构的电势来补偿寄生电容的影响。对寄生电容的补偿改善了信噪比，并且因此改善了该装置的传感性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电容式触摸传感技术。更具体地，本专利技术涉及诸如在移动电话和其他数字设备中使用的电容式触摸感应屏。
技术介绍
触摸屏是可以对显示区域的表面上的触摸的存在和位置进行检测的电子视觉显示屏。对显示器的触摸通常是通过手指或手完成的。触摸屏在各种电子原理、声学原理或光学原理下操作。该申请涉及电容式触摸屏。电容式触摸屏面板通常包括涂覆有透明导体(例如，铜或铟锡氧化物(ITO))的绝缘体(例如，玻璃)。因为人体也是导体，所以对触摸屏进行触摸会导致电容的可测量变化。由触摸引起的电容变化被定位并且记录到触摸屏上的具体位置。包括分立触摸板和多点触摸屏的电容式触摸传感技术最近已经在从移动电话到大型显示监控器范围的产品中赢得了广泛的认可。许多人认为这些技术的成功是随着用户体验而改进的用户交互的直接结果。使用固态触摸传感技术的一个益处是其几乎无限的寿命。与具有在重复使用中随时间而磨损的移动部件的机械替代选择不同，固态触摸感应屏没有这种限制。固态触摸感应屏很少出故障，并且用户几乎不用担心损坏用户界面。电容式触摸传感器可以集成在单一固体密封的表面(例如，玻璃或模制塑料)之下，该表面使产品内部的敏感部件与外部环境分离并且很大程度上免受外部环境的影响。这对于使用机械替代选择实现而言是非常困难并且昂贵的。因此，电容式触摸屏技术为在严酷的户外环境、工业设施和遭受灰尘与潮湿的其他地方所使用的产品提供了极大益处。在电容式触摸感应装置的典型实现中，目标触摸感应板通常是载体(例如，玻璃增强环氧层压板(FR4)、印刷电路板(PCB)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))上的铜或铟锡氧化物(ITO)的正方形区域、矩形区域或圆形区域。目标触摸感应板被主动地充电，然后允许以与其固有电容成比例的速率被动地放电。使用多种众所周知的方法之一来对目标触摸感应板的放电速率进行测量。当手指或其他导电附加物被放置在触摸感应板之上时，手指的存在通过增加板的固有电容而增大了该板的电容。在该情况下，触摸感应板能够保持更多的电荷并且因此需要更长时间来放电。通过对在两种情况下对具体触摸感应板进行放电的时间差进行测量，该触摸感应板可以确定板是否被触摸。当手指紧贴着触摸感应板被放置时，电容的增加量取决于触摸感应板的设计和结构而改变。手指与触摸感应板之间的电容耦合越大，电容变化就越大。相反地，手指与触摸感应板之间的耦合越小，由于触摸而导致的电容变化就越小。当对触摸感应板被触摸时，电容的较大变化产生了较大的信噪比(SNR)，该较大的信噪比转化成了触摸感应板的更好性能。当触摸感应板被手指触摸时，其电容增加的比例是该板的固有电容和通过手指的存在所提供的附加电容的函数。因此，如果与对人手指的更好耦合相结合，板具有低固有电容，则将表现出对触摸的更好灵敏度和性能。触摸感应板的固有电容是由多个因素确定的。在板的构造中所使用材料的选择包括但不局限于载体(其为电导式传感器附接到其上的电介质衬底)材料、保护衬底(其为对其后面的传感器进行保护的表面)和导体。触摸感应板周围的其他导体的布置和这些导体上的电势也影响触摸感应板的固有电容。导体与保护衬底之间的耦合也影响触摸感应板的固有电容。存在许多其他因素并且该列举不应该视为穷尽的。因此，使用对人手指的更好耦合来寻求低固有电容的方法内在地确定(fixes)并且影响触摸感应板的固有电容。在不完全改变传感器构造的情况下，这也限制了影响SNR的能力。改变传感器的构造是困难和昂贵的，并且甚至可以是不可能的。这些限制的存在趋于导致较差的实施或非常昂贵的解决方案。因此，存在对电容式触摸感应屏的区域进行改进的空间。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及电势的选择性操纵，并且因此涉及对与在触摸屏或触摸屏(例如，感应板)的元件内及其周围的结构相关联的电容的影响。本专利技术的实施例可以包括电操纵导电表面(EMCS)的使用。在本专利技术的一实施例中，EMCS策略性地设置成导电表面，导电表面可以通过例如控制它们的电势或电荷来进行电操纵。EMCS可以特意地应用于通过以影响触摸感应板的灵敏度和性能的方式改变EMCS的电势，来影响触摸感应板的电容。在本专利技术的另一实施例中，EMCS能够实施为可以电操纵的其他触摸感应板。当这样做时，作为传感器的多个触摸感应板或EMCS的时间复用产生相似的结果并且允许每个触摸感应板的固有电容的精确调谐。当感应到触摸时，以预定的顺序对每个导电板进行充电并且监控放电速率。未用于触摸感应的并且与激活感应板相邻的未激活感应板可以通过控制它们相对于激活感应板的电荷水平以用作EMCS。EMCS的有效使用实现了对触摸感应板的相关电荷和电容进行动态地调节并且针对预期性能对其进行优化的能力。典型的电容式触摸屏包括衬底，将粘合剂施加在该衬底上，然后使用该粘合剂将由印刷电路板(PCB)制成的触摸板附接到该衬底上。轨迹(traces)、其他导体、处理器和其他电气部件可以被形成在PCB上或者附接到PCB。寄生电容是不可避免的并且通常是不希望的电容，其简单地由于导电部分彼此接近而存在于部分电子元件或电路之间。所有实际的电路元件(例如，电感器、二极管和晶体管)具有内部电容，该内部电容可以引起它们的实际特性偏离理想电路元件的特性。寄生电容还可以存在于紧密隔开的导体(例如，电线或印刷电路板轨迹)之间。典型的触摸板可以具有约为10皮法(pf)的固有电容。除了其他方面以外，印刷电路板上的相邻轨迹、其他导电工件和保护衬底还增加了寄生电容。附加的寄生电容导致了触摸板的总电容超出触摸板单独的固有电容之外的净增加。图3中示出了这种概念。由寄生电容所引起的总电容的增加可以是从几皮法(Pf)到任何实际上限的范围。例如，典型示例的触摸板(其是触摸屏的一部分)可以构成直径为14毫米的盘。在该尺寸下，当手指放置在触摸板的顶部时，典型的人手指可以完全地覆盖触摸板的表面面积。这有助于使手指与触摸板之间的电容耦合最大化并且产生高的信噪比。由触摸板上手指的存在所导致的电容增加可以是差不多约5皮法。假设固有电容为10皮法，取决于触摸板上的寄生电容的影响，由触摸板上手指的存在所导致的电容的这种5皮法的增加可以导致总电容增加50%。然而，如果所增加的寄生电容的大小较大，则总电容将增加明显小于50%。如果寄生电容异常大，则由于手指放置在触摸板上所造成的电容增加百分比可以近似于零，在这种情况下，无法检测到手指的存在。寄生电容的这种较大增加可以是由例如在触摸屏板表面上水或其他导电物质的存在所造成的。图4中示出了包括EMCS的根据本专利技术的示例触摸板。在该示例实施例中，设置在各触摸屏板周围的EMCS耦合到电子设备，通过这些电子设备，可以操纵电势并且因此可以操纵EMCS与触摸屏板之间的有效电容。通过调节EMCS上的电势，可以对由手指的存在所导致的触摸板固有电容的改变进行操纵，来增大或减小耦合到触摸板时手指的存在所产生的影响。例如，如果触摸板的固有电容约为10皮法并且寄生电容增加了另外的10皮法，则触摸板上手指的存在增加了额外的5皮法，于是由手指的存在所导致的变化是25%的增力口。然而，根据本专利技术，EMCS被用于减小或补偿寄生电容。当减小寄生电容时并且如果固有电容和手指存在所增加的电容保持相同，则与寄生电容中固有电容的和相比，手指的百分比影响存本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.27 US 61/377,8371.一种对电容式触摸屏装置的传感性能进行改善的方法，所述电容式触摸屏装置包括至少一个电容式触摸板元件，所述方法包括: 基于所述至少一个电容式触摸板元件的电势，选择性地改变与所述至少一个电容式触摸板元件接近的至少一个导电结构的电势的大小，以改变所述至少一个电容式触摸板元件的有效电容；以及 随后对所述至少一个电容式触摸板元件的用户触摸进行检测。2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述至少一个导电结构的所述电势改变成与所述至少一个电容式触摸板元件的所述电势大体上匹配。3.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述至少一个导电结构的所述电势改变成与所述至少一个电容式触摸板元件的所述电势大体上不同的大小。4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括:在所述至少一个电容式触摸板元件附近设置多个导电元件。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个导电元件中的每个导电元件的电势是基于所述至少一个电容式触摸板元件的所述电势来改变的。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电容式触摸屏包括多个电容式触摸板元件，并且其中，在所述多个电容式触摸板元件中的每个电容式触摸板元件附近设置多个导电元件。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个导电元件是在所述至少一个电容式触摸板元件附近所设置的另一电容式触摸板元件。8.一种电容式触摸感应装置，包括: 多个电容式触摸感应板，其操作地与处理器耦合，以用于对用户触摸进行感应； 至少一个导电元件，其设置在所述多个电容式触摸感应板中的每个电容式触摸感应板附近；以及 用于基于所述电容式触摸感应板的电势的大小并且基于预期的外部条件来选择性地改变所述导电元件的电势的大小的设备。9.根据权利要求8所述的电容式触摸感应装置，其中，所述预期的外部条件是在所述电容式触摸感应装置上存在水，并且其中，所述导电元件的所述电势被改...
【专利技术属性】
技术研发人员：巴哈尔·N·瓦迪亚，
申请(专利权)人：UICO公司，
类型：
国别省市：
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