[发明专利]具有动态电容控制和改善的触摸传感的电容式触摸屏

说明书

相关申请

本申请要求享有2010年8月27日申请的并且标题为CAPACITIVE TOUCH S CREEN HAVING DYNAMIC CAPACITANCE CONTROL AND IMPROVED TOUCH-SENSING(具有动态电容控制和改善的触摸传感的电容式触摸屏)的美国临时专利申请No.61/377,837的权益，该申请以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及电容式触摸传感技术。更具体地，本发明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。

背景技术

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。

发明内容