[发明专利]用于电容式传感的一致阈值

说明书

优先权和相关申请的交叉参考

本发明要求2007年6月22日提交的美国专利申请序列号 11/821,205的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及电子设备，并且更具体地，涉及用于具有非 平坦触摸表面的用户接口中的电容式触摸传感的一致阈值。

背景技术

电子设备的用户输入装置(诸如，用户接口)可以通过各种方 式实现。触摸板、键盘、键盘衬垫(keymat)、触摸屏等是公知用 户接口，特别适用于诸如膝上型计算机和移动电话之类的便携式设 备。触摸板是通常包括传感器和相关电路的输入设备。当用户移动 触笔或手指来触摸该触摸板(或者放置在触摸板附近)时，该接触 会影响传感器并由电路检测到。存在各种用来检测触摸板上的接触 点的机制。

一种用于检测用户输入的方法是产生电场并检测用户造成的电 场变形。电场例如可以在触摸屏的区域内产生。由物体引起的电场 扰动继而可以取决于该物体(例如，用户的手指、触笔等)触摸触 屏所在的位置。为了产生和监测这种电场，可以使用不同的传感器 技术。一个选择是使用电容式检测。

在多个电容式触摸板原理中，电容式检测器可以包括至少一个 导电板或电极(元件X)，其与至少一个其他导电板或电极(元件Y) 形成电容，如图1所示。在此电容式检测器中，这些电极之间设置 有电场。随后，可以通过监测如图1所示的元件X和元件Y之间的 电容，来检测例如由用户手指所引发的电场扰动(例如，通过触摸， 用户手指可以从当接地或干扰元件)。由此，电容值(即，受到干 扰的电场的改变)可以用来检测在检测器附近是否存在某个物体以 及它在什么位置。此原理可以在矩阵型网格传感器布置中使用，在 该布置中，具有rx电极和tx电极由一定间隙分离开，其中物体(例 如，手指)在耦合信号中引起扰动，其由测量电路检测，这例如在 H.Philipp的美国专利6,452,514“Capacitive Sensor and Array”中公 开。

在使用电容测量来进行检测时，测量技术存在其他多个备选方 法和变体。例如，在H.Philipp的美国专利US6,466,036“Charge Transfer Capacitance Measurement Circuit”中公开的原理也可以利用 下述内容而应用于半导电板(或者，可以应用于导电板)，以测量 手指的位置。电荷脉冲可以从触摸平面(例如，半导电触摸平面) 周围的多个电极(至少为3个，优选地为4个)注入。为了增加精 度和性能，可以存在更多的电极。这些电荷脉冲在半导电平面附近 产生电场，而手指吸收脉冲中的某些能量(去往该平面的电容式连 接)。收集注入的电荷并对其进行计数。来自触摸平面拐角的传感 电极所具有的电阻值达到形成与手指的电容连接的点，即，电阻的 变化可以作为电流的改变来检测(电阻电容检测)。相对电阻值确 定距指示坐标值的拐角的距离。

手指(或其他物体)可以通过充当例如接地元件(例如，通过 吸收来自电场的能量)来与测量布置对接。由此，触摸信号传感强 度可以取决于手指距传感元件的距离。在很多情况下，触摸板上的 覆盖材料和结构并不是平坦的，这会引起不均匀的电容式传感器信 号。换言之，对于具有非平坦触摸板的应用来说，难以将某个电容 值设置为用于触摸指示的阈值，因为此触摸电容值会随手指触摸触 板的位置而改变。这可能针对触摸板上的不同位置而产生信号差异， 从而可能会导致模拟电容式触摸传感中的非线性。

发明内容

根据本发明的第一方面，一种设备，包括：用户接口层，其包 括非平坦触摸表面；以及电容式触摸传感器层，其被配置用于当物 体触摸所述非平坦触摸表面或在其附近时，使用取决于该物体在非 平坦触摸表面上的或附近的位置的一致电容阈值水平，来提供传感 器信号。

进一步根据本发明的第一方面，用户接口层和电容式触摸传感 器层可以是用户接口模块的部分。

进一步根据本发明的第一方面，电容式触摸传感器层可以被插 入到用户接口层内部。

进一步根据本发明的第一方面，电容式触摸传感器层可以是由 半导电材料制成的。

进一步根据本发明的第一方面，电容式触摸传感器层可以是通 过铸模(molding)制造的。