[发明专利]使用自电容及互电容两者的电容性触摸系统

说明书

相关申请案交叉参考

本申请案主张2010年4月30日提出申请的标题为“使用自电容及互电容两者的电容性触摸系统(CAPACITIVE TOUCH SYSTEM USING BOTH SELF AND MUTUAL CAPACITANCE)”的第61/330,139号美国临时申请案的权益，所述临时申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及电容性触摸传感器系统，且更特定来说，涉及一种使用自电容测量及互电容测量两者无歧义地检测与触摸传感器的表面接触或接近的一个或一个以上物件的经改进电容性触摸传感器系统。

背景技术

电容性触摸传感器用作例如计算机、移动电话、个人便携式媒体播放器、计算器、电话、收银机、汽油泵等电子设备的用户接口。在一些应用中，不透明触摸传感器提供软键功能性。在其它应用中，透明触摸传感器上覆于显示器上以允许用户经由触摸或接近而与显示器上的物件交互。此些物件可呈软键、菜单及显示器上的其它物件的形式。在物件(例如，用户的指尖)致使电容性触摸传感器的电容改变时，由所述电容性触摸传感器的电容改变激活(控制指示激活的信号)所述电容性触摸传感器。

当今的电容性触摸传感器呈不同种类，包含单点触摸式及多点触摸式。单点触摸传感器检测并报告与所述触摸传感器接触或接近的一个物件的位置。多点触摸传感器检测与所述触摸传感器同时接触或接近的一个或一个以上物件的位置，并报告与每一物件相关的相异位置信息或按所述相异位置信息起作用。

可使用一个或一个以上层构造在单点触摸系统及多点触摸系统两者中使用的触摸传感器，每一层具有彼此电绝缘的多个电极。在多层实施例中，所述层可固定成彼此紧密接近且彼此电绝缘。在所述一个或一个以上层触摸传感器构造中的任一者中，电极可形成任一类型的坐标系统(例如极坐标系统等)。一些触摸传感器可利用X-Y或栅格状布置。举例来说，在双层构造中，可彼此正交地布置不同层上的平行电极使得不同层上的电极之间的重叠点界定栅格(或其它坐标系统)。在替代方案中，一组电极与另一组电极之间的接近关系可类似地界定栅格(或其它坐标系统)。

测量触摸传感器内的个别电极的自电容为一种由单点触摸系统采用的方法。举例来说，使用X-Y栅格，触摸控制器反复通过X轴及Y轴电极中的每一者，一次选择一个电极并测量其电容。触摸的位置由(1)经历最高有效电容改变的X轴电极与(2)经历最高有效电容改变的Y轴电极的接近确定。

对所有X轴及Y轴电极执行自电容测量提供相当快的系统响应时间。然而，其不支持如多点触摸传感器系统中所要求的追踪多个同时(X，Y)坐标。举例来说，在16×16电极栅格中，一个物件在位置(1，5)处与第二物件在位置(4，10)处的同时触摸导致四个可能触摸位置：(1，5)、(1，10)、(4，5)及(4，10)。自电容系统能够确定X轴电极1及4已被触摸且Y轴电极5及10已被触摸，但其不能消除歧义以确定所述四个可能位置中的哪两者表示实际触摸位置。

在多点触摸传感器中，可使用互电容测量来检测一个或一个以上物件的同时触摸。举例来说，在X-Y栅格触摸传感器中，互电容可指代X轴电极与Y轴电极之间的电容性耦合。触摸屏上的一组电极可充当接收器而另一组中的电极可充当发射器。发射器电极上的经驱动信号可更改在接收器电极上进行的电容性测量，因为两个电极是经由互电容耦合。以此方式，互电容测量可能不会遇到与自电容相关联的歧义问题，因为互电容可有效地寻址触摸传感器上的每个X-Y接近关系(节点)。

更具体来说，使用互电容测量的多点触摸控制器可选择第一组电极中的一个电极作为接收器。接着，所述控制器可测量(一个接一个地)第二组电极中的每一发射器电极的互电容。所述控制器可重复此过程直到第一组电极中的每一者已被选择作为接收器为止。可通过经历最高有效电容改变的那些互电容节点来确定一个或一个以上触摸的位置。

互电容胜过自电容的这些优势具有一定代价。具体来说，在与自电容测量相比时，互电容可使系统对触摸行动做出响应所花费的时间降级。此降级可发生是由于在每一节点处测量互电容，而自电容是在每一电极处测量。举例来说，在16×16栅格触摸传感器中，在256个节点处进行互电容测量，而针对自电容仅测量32个电极。

由于此折衷，通常在不需要多点触摸能力的应用中采用自电容测量，而在确实需要多点触摸能力的应用中采用互电容测量。即使如此，测量每一节点的互电容也可能花费显著的时间量，此可不利地影响多点触摸系统对触摸行动的响应。