[发明专利]触摸检测设备中集成的触摸感测和力感测

说明书

一种用于触摸显示器的单层ITO结构，其可用于经由互电容扫描的力感测和用于经由自电容扫描的触摸感测。在一些实施方式中，通过在ITO结构下方引入气隙(206)来启用力感测操作。在一些实施方式中，当ITO结构用于力感测时，提供耦合层以用于TX驱动。

技术领域

这通常涉及触摸检测设备，包括但不限于用于将触摸检测和力感测集成在触摸检测设备中的方法和系统。

背景

电容感测系统可以感测在电极上生成的反映电容变化的电信号。这种电容变化可以指示触摸事件(例如，对象与特定电极的接近)。电容感测元件可用于代替机械按钮、旋钮和其它类似的机械用户界面控件。电容感测元件的使用允许消除复杂的机械开关和按钮，从而在苛刻条件下提供可靠的操作。另外，电容感测元件广泛用于现代客户应用中，在现有产品中提供用户界面选项。电容感测元件的范围可以从单个按钮到以用于触摸感测表面的电容感测阵列的形式布置的大量按钮。

利用电容感测阵列的透明触摸屏在当今的工业和消费市场中被广泛应用。它们可以在蜂窝电话、GPS设备、机顶盒、照相机、计算机屏幕、MP3播放器、数字平板电脑等上找到。电容感测阵列通过测量电容感测元件的电容并寻找指示导电对象的存在或触摸的电容变化来工作。当导电对象(例如，手指、手或其它对象)与电容感测元件接触或紧密接近时，电容改变并且导电对象被检测。电容触摸感测元件的电容变化可以由电路测量。还可以根据电容触摸感测元件的电容变化来确定一个或更多个触摸定位。

另一方面，非导电对象的触摸定位不能够如导电对象的触摸定位那样被有效和高效地确定。此外，一直存在对于测量与导电或非导电对象的触摸相关联的力的大小的需要。

概述

在所附权利要求的范围内的系统、方法和设备的各种实施例各自具有若干方面，其中没有一个单独负责本文所述的属性。在不限制所附权利要求的范围的情况下，在考虑本公开之后，特别是在考虑标题为“详细描述”的章节之后，人们将理解如何使用各种实施例的方面来感测在触摸检测设备中的电容感测阵列的表面上由导电或非导电对象施加的触摸和力两者。

在一个方面中，本申请公开了一种触摸检测设备，包括：触摸感测电极层，其包括多个感测电极；导电层，其包括至少一个力电极；以及处理设备，其电耦合到多个感测电极和至少一个力电极。导电层基本上平行于触摸感测电极层而被设置并且与触摸感测电极分离至少气隙。处理设备被配置为：(1)在触摸感测状态下，在使至少一个力电极电浮置的同时，测量感测电极的子集的每个电极的自电容，并且如果一个或更多个对象触摸该触摸检测设备的顶表面，则检测一个或更多个触摸定位；以及(2)在力感测状态下，在通过发射信号驱动至少一个力电极的同时，测量感测电极的子集的每个电极相对于至少一个力电极的互电容，并且如果对象触摸该触摸检测设备的顶表面，则检测触摸定位上的触摸力。

附图简述

为了更好地理解各个所述实现方式，应结合以下附图参考下面的实施方式的描述，在所有图中，相同的参考数字是指相应的部件。

图1是示出根据本申请的一些实现方式的具有处理设备的电子系统的框图的框图。

图2示出了根据本申请的一些实现方式的电容感测触摸感测系统。

图3是根据本申请的一些实现方式的包括多个结构层的触摸检测设备的透视图。

图4是根据本申请的一些实现方式的包括多个结构层和气隙的另一个触摸检测设备的透视图。

图5是根据本申请的一些实现方式的被配置成在触摸感测状态下操作的触摸感测电极层和导电层的结构图。

图6是根据本申请的一些实现方式的被配置成在力感测状态下操作的触摸感测电极层和导电层的结构图。

图7是根据本申请的一些实现方式的用于交替地启用触摸感测状态和力感测状态的两个示例控制信号(例如，FW中的状态机)的时序图。