[发明专利]触摸传感器装置和方法

说明书

普通电容式触摸传感器可以具有在触摸传感器的基板层或片上从边缘到边缘的二维透明导电条阵列。根据一些方面，提供了一种电容式触摸传感器装置，所述电容式触摸传感器装置包括基板层和群组谐振电路。每个谐振电路包括电极，并且每个谐振电路具有在群组谐振电路内唯一的相应谐振频率。谐振电路的电极分布在基板层上。还提供了一种用于触摸传感器的控制器，所述控制器包括用于激励至少一个群组谐振电路的信号发生器，其中每个谐振电路具有相应的谐振频率。信号发生器是可调谐的以生成输入信号以激励谐振电路。控制器还包括用于测量谐振电路的响应的检测器。

相关申请

本申请要求2016年6月23日提交的美国专利申请序列号15/190,329的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般涉及电容式触摸感测技术，并且更具体地涉及射频(RF)触摸感测装置。

背景技术

在可用于与计算机系统交互的各种接口中，最容易使用和理解的是触摸屏。该技术允许用户简单地触摸图标或图片以在系统中导航，显示用户正在寻找的信息以及输入数据。出于该原因，该技术广泛用于许多应用，包括台式计算机、平板电脑、移动装置、银行机、信息亭、餐馆、汽车、导航系统等。

存在许多不同的传统触摸屏技术。这些方法包括电阻、电容、表面声波、红外和光学触摸屏技术。

常见的电容式触摸传感器(例如，用于触摸屏)具有在触摸传感器的基板层或片上从边缘到边缘的透明导电条的二维阵列(例如，十字交叉)。多个导线将条连接到微控制器的输入。透明导电条通常由氧化铟锡(ITO)制成。替代地，可以在玻璃基板上沉积薄金属网。例如，每个导电条可以形成大约50-200pF的电容器。玻璃或塑料的保护性顶层通常将覆盖基板层和导电条。当人的手指(或具有导电表面的另一构件)施加在导电条中的一个上时，该条相对于地的电容改变，并且该电容变化是可检测的。例如，条的电容可以增加10到30pF的值。因此，通过监测每个导电条，可以确定传感器被触摸的位置。对于二维感测，可以监测垂直方向上的两组重叠的条，由此允许在二维中确定触摸的位置。触摸位置分辨率可以进一步提高，使用相邻条组的响应的相对水平计算。

传统的电容式触摸传感器可以使用自电容或互电容。在自电容触摸传感器中，独立检测每个电极条的电容。在互电容触摸传感器中，检测两个电极条(例如，两个竖直通道)之间的互电容。例如，在水平和竖直电极的栅格中，监测水平和竖直电极的每个交叉点处的互电容。

检测电容变化的一种方法是通过单独监测谐振电路对变化的响应。射频(RF)触摸传感器可以采用群组谐振电路，每个谐振电路包括电感器和电容器(LCR电路)。由电感器和电容器的串联或并联连接组成的这样的LCR谐振电路的性质是众所周知的。如果施加RF调制电压，则LCR谐振电路的阻抗取决于施加信号的频率。LCR谐振电路具有谐振频率，所述谐振频率是电感器的电感值和电容器的电容值的函数。当谐振电路的电容(或一对垂直电极的互电容)改变时，该电路的谐振频率也改变。因此，由于阻抗变化，可以检测谐振电路上的测试点处的电压变化。

在基板上包括一个或多个电极条的谐振电路通常可以称为“通道”。传统的电容式触摸传感器可以包括多个通道，每个通道具有相同的谐振频率。通常顺序扫描多个通道。扫描通常通过用谐振频率的输入信号顺序地激励通道的电极来完成。该扫描方法要求每个通道的输入单独地和独立地连接到信号源的输出，使得可以单独地和独立地激励通道。每个通道也必须单独连接到检测器的单独输入。包括信号源和检测器的控制器通常通过选择性地驱动/激励和测量通道的响应来控制扫描过程。随着传感器尺寸和/或传感器分辨率的增加，被扫描的电极和电路的数量也增加。这又增加了控制器单独连接每个通道所需的输入连接和输出连接的数量。大量连接会占据基板上的大量空间，并且还增加了触摸传感器面板本身和控制器之间的导线或其他连接的数量。