RU2575475C2 - Technologies of measurement of force and real capacitance contact for capacitance contact detectors - Google Patents
Technologies of measurement of force and real capacitance contact for capacitance contact detectors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575475C2 RU2575475C2 RU2013111838/28A RU2013111838A RU2575475C2 RU 2575475 C2 RU2575475 C2 RU 2575475C2 RU 2013111838/28 A RU2013111838/28 A RU 2013111838/28A RU 2013111838 A RU2013111838 A RU 2013111838A RU 2575475 C2 RU2575475 C2 RU 2575475C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductors
- matrix
- sensor
- measured
- capacitance
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title abstract description 24
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 273
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 168
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 27
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 26
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 25
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 14
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 12
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 5
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 3
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 230000003121 nonmonotonic effect Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 238000013515 script Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 description 1
- 238000003848 UV Light-Curing Methods 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 239000011120 plywood Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Данное раскрытие относится к технологиям для измерения емкости в емкостных датчиков касания, например, при измерении силы и действительно емкостного касания одновременно в датчике.This disclosure relates to techniques for measuring capacitance in capacitive touch sensors, for example, when measuring force and indeed capacitive touch simultaneously in a sensor.
Уровень техникиState of the art
Датчики касания, к примеру, датчики, используемые в сенсорных экранах для портативных устройств и для мониторов, выполнены с возможностью определять изменения емкости, чтобы формировать электрические сигналы на основе определенных изменений и отправлять сформированные электрические сигналы в приемное устройство для последующей обработки.Touch sensors, for example, sensors used in touch screens for portable devices and for monitors, are configured to detect changes in capacitance in order to generate electrical signals based on certain changes and send the generated electrical signals to a receiving device for subsequent processing.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Это описание поясняет технологии, в общем связанные с датчиками касания, которые выполнены с возможностью измерять действительно емкостное касание и/или силу, приложенную к датчику пользователем.This description explains technologies generally associated with touch sensors that are capable of measuring truly capacitive touch and / or the force applied to the sensor by a user.
В общем, некоторые аспекты изобретения, описанного в этом описании, могут быть осуществлены в способах, которые задействуют датчик. Другие варианты осуществления этого аспекта включают в себя соответствующие системы, аппаратуру и компьютерные программы, выполненные с возможностью осуществлять действия способов, кодированных на компьютерных устройствах хранения данных.In general, some aspects of the invention described herein may be practiced in methods that utilize a sensor. Other embodiments of this aspect include corresponding systems, apparatus, and computer programs configured to implement methods encoded on computer storage devices.
В общем, другой аспект изобретения, описанный в этом описании, может быть осуществлен в способах, которые включают в себя действия, связанные с емкостным датчиком касания. Датчик включает в себя первую матрицу (например, повторяющиеся линейные шаблоны или упорядоченную компоновку линий) проводников, размещаемых в строках, при этом проводники в первой матрице размещаются, по существу, параллельно друг другу. Датчик включает в себя вторую матрицу проводников, размещаемых в столбцах, при этом столбцы проводников во второй матрице размещаются, по существу, параллельно друг другу. Столбцы проводников во второй матрице находятся под первой матрицей проводников, и проводники во второй матрице размещаются в направлении, которое является, по существу, перпендикулярным направлению строк проводников в первой матрице. Датчик включает в себя лист, имеющий диэлектрический материал, при этом лист находится под второй матрицей проводников.In general, another aspect of the invention described herein may be practiced in methods that include actions associated with a capacitive touch sensor. The sensor includes a first matrix (for example, repeating linear patterns or an ordered arrangement of lines) of conductors arranged in rows, with the conductors in the first matrix being arranged substantially parallel to each other. The sensor includes a second matrix of conductors arranged in columns, wherein the columns of conductors in the second matrix are arranged substantially parallel to each other. Columns of conductors in the second matrix are located under the first matrix of conductors, and conductors in the second matrix are arranged in a direction that is substantially perpendicular to the direction of the rows of conductors in the first matrix. The sensor includes a sheet having dielectric material, the sheet being under a second array of conductors.
Датчик включает в себя площадку заземления, расположенную под листом. Первая и вторая матрицы выполнены с возможностью формировать электрическое поле с линиями напряженности электрического поля, которые идут в первом направлении к пользователю датчика и во втором направлении к площадке заземления.The sensor includes a grounding pad located under the sheet. The first and second matrices are configured to form an electric field with electric field strength lines that go in the first direction to the sensor user and in the second direction to the ground plane.
Каждый из этих и других вариантов осуществления в необязательном порядке может включать в себя один или более из следующих признаков. Ширина проводников, измеряемая в одной строке в первой матрице, может быть меньше расстояния разнесения, измеряемого между смежными краями двух смежных строк первой матрицы, и ширина проводников, измеряемая в одном столбце во второй матрице, может быть меньше расстояния разнесения, измеряемого между смежными краями двух смежных столбцов во второй матрице. Площадка заземления может быть размещена с возможностью, по меньшей мере, частично обрывать некоторые линии напряженности электрического поля, идущие во втором направлении. Датчик может быть выполнен с возможностью определять прерывание в линиях напряженности электрического поля в первом направлении. Датчик может быть выполнен с возможностью определять прерывание линий напряженности электрического поля, возникающих в результате поднесения объекта, который размещается поблизости от датчика в линиях напряженности электрического поля первого направления. Объект может быть пальцем или некоторой другой частью тела пользователя датчика. Датчик может включать в себя передающие устройства и приемные устройства. Датчик может быть выполнен с возможностью осуществлять следующие операции: передачу, с помощью передающих устройств, сигналов, по меньшей мере, на двух различных частотах в первой или второй матрице проводников; прием, с помощью приемных устройств, сигналов, по меньшей мере, на двух различных частотах в другой из первой или второй матрицы проводников; оценку значения емкости на каждой из двух различных частот с использованием принимаемых сигналов; определение того, что объект является пальцем или некоторой другой частью тела пользователя, если оцененные значения емкости на двух частотах отличаются в два или более раз; и определение того, что объект не является объектом, допускающим формирование сигнала действительно емкостного касания (например, пальцем или некоторой другой частью человеческого тела), и активация датчика обусловлена измеренной силой, если оцененные значения емкости на двух частотах не отличаются в два или более раз. Датчик может быть выполнен с возможностью принимать внешнюю силу от касания или нажатия датчика. Датчик может быть выполнен с возможностью сжимать, по меньшей мере, проводники в первой и второй матрицах в направлении площадки заземления после приема внешней силы, и датчик также может быть выполнен с возможностью снижать емкость датчика, когда внешняя сила прикладывается к датчику. Датчик может включать в себя характеристику емкости, при которой уровень измеренной емкости снижается монотонно от момента, когда объект размещается поблизости от датчика, до момента, когда объект касается и нажимает датчик. Площадка заземления может включать в себя лист из оксида индия и олова (ITO) или прозрачного проводника. Площадка заземления может включать в себя провода или металл, сформированные на жидкокристаллическом дисплее (LCD). Датчик может иметь такую конфигурацию, в которой одно из площадки заземления и второго листа материала формируются под листом, имеющим диэлектрический материал, при этом второй лист материала имеет диэлектрическую постоянную, которая выше диэлектрической постоянной деформируемого диэлектрического материала. Датчик может иметь такую конфигурацию, в которой либо площадка заземления может формироваться под листом, имеющим деформируемый диэлектрический материал, либо второй лист материала может формироваться выше листа, имеющего деформируемый диэлектрический материал, для которого второй лист материала может иметь диэлектрическую постоянную, которая превышает диэлектрическую постоянную листа деформируемого диэлектрического материала. Датчик может включать в себя оксид индия и олова (ITO) на полиэфирном листе (PET). Датчик может иметь непрозрачные металлические трассы на полиэфирном листе (PET) или пластическом веществе. Проводники могут включать в себя прозрачный проводящий материал, размещаемый в шаблоне так, чтобы формировать краевое электрическое поле между первой и второй матрицей проводников. Строки и столбцы могут включать в себя ромбовидные шаблоны в непересекающихся местоположениях проводников первой и второй матриц. Проводники во второй матрице могут быть размещены между первой матрицей проводников и деформируемым диэлектриком, и деформируемый диэлектрик может быть размещен между проводниками во второй матрице и площадкой заземления.Each of these and other embodiments may optionally include one or more of the following features. The width of the conductors, measured in one row in the first matrix, can be less than the separation distance measured between the adjacent edges of two adjacent rows of the first matrix, and the width of the conductors, measured in one column in the second matrix, can be less than the separation distance measured between the adjacent edges of two adjacent columns in the second matrix. The grounding pad can be placed with the ability to at least partially break off some lines of the electric field, going in the second direction. The sensor may be configured to detect interruption in electric field strength lines in a first direction. The sensor can be configured to detect interruption of the electric field strength lines arising as a result of presenting an object that is located near the sensor in the electric field lines of the first direction. The object may be a finger or some other part of the sensor user's body. The sensor may include transmitting devices and receiving devices. The sensor can be configured to perform the following operations: transmitting, using transmitting devices, signals at at least two different frequencies in the first or second matrix of conductors; receiving, using receivers, signals at least two different frequencies in the other of the first or second matrix of conductors; estimating the capacitance value at each of two different frequencies using the received signals; determining that the object is a finger or some other part of the user's body if the estimated capacitance values at two frequencies differ by two or more times; and determining that the object is not an object that allows the formation of a truly capacitive touch signal (for example, with a finger or some other part of the human body), and the activation of the sensor is determined by the measured force if the estimated capacitance values at two frequencies do not differ two or more times. The sensor may be configured to receive external force from touching or pressing the sensor. The sensor may be configured to compress at least the conductors in the first and second matrices in the direction of the ground plane after receiving an external force, and the sensor may also be configured to reduce the capacitance of the sensor when an external force is applied to the sensor. The sensor may include a characteristic of the capacitance at which the level of the measured capacitance decreases monotonically from the moment when the object is located near the sensor to the moment when the object touches and presses the sensor. The grounding pad may include an indium tin oxide (ITO) sheet or a transparent conductor. The grounding pad may include wires or metal formed on a liquid crystal display (LCD). The sensor may have such a configuration in which one of the grounding pad and the second sheet of material are formed below the sheet having dielectric material, while the second sheet of material has a dielectric constant that is higher than the dielectric constant of the deformable dielectric material. The sensor may be configured in such a way that either a ground plane can be formed below a sheet having a deformable dielectric material, or a second sheet of material can be formed above a sheet having a deformable dielectric material, for which the second sheet of material can have a dielectric constant that exceeds the dielectric constant of the sheet deformable dielectric material. The sensor may include indium tin oxide (ITO) on a polyester sheet (PET). The sensor may have opaque metal tracks on a polyester sheet (PET) or plastic material. The conductors may include a transparent conductive material placed in the template so as to form an edge electric field between the first and second matrix of conductors. Rows and columns may include diamond-shaped patterns at disjoint locations of conductors of the first and second matrices. The conductors in the second matrix can be placed between the first matrix of conductors and the deformable dielectric, and the deformable dielectric can be placed between the conductors in the second matrix and the ground plane.
В общем, другой аспект изобретения, описанный в этом описании, может быть осуществлен в способах, которые включают в себя действия, связанные с емкостным датчиком касания. Датчик включает в себя первую матрицу проводников, размещаемых в строках, причем строки проводников в первой матрице размещаются, по существу, параллельно друг другу, и ширина проводников, измеряемая в одной строке в первой матрице, меньше расстояния разнесения между соответствующими проводниками, измеряемого между смежными краями двух смежных строк первой матрицы. Датчик включает в себя вторую матрицу проводников, размещаемых в столбцах, причем столбцы проводников во второй матрице размещаются, по существу, параллельно друг другу, и причем проводники во второй матрице находятся под проводниками в первой матрице. Проводники во второй матрице размещаются в направлении, которое является, по существу, перпендикулярным направлению первой матрицы проводников, и ширина проводников, измеряемая в одном столбце во второй матрице, превышает расстояние разнесения между соответствующими проводниками, измеряемое между смежными краями двух смежных столбцов во второй матрице. Датчик включает в себя лист, имеющий диэлектрический материал, при этом лист находится под второй матрицей проводников. Датчик включает в себя третью матрицу проводников, размещаемых в строках, причем строки проводников в третьей матрице размещаются, по существу, параллельно друг другу, и проводники в третьей матрице находятся под листом. Строки проводников в третьей матрице размещаются в направлении, которое является, по существу, перпендикулярным направлению столбцов проводников во второй матрице, и ширина проводников, измеряемая в одной строке третьей матрицы, превышает расстояние разнесения между соответствующими проводниками, измеряемое между смежными краями двух смежных строк в третьей матрице.In general, another aspect of the invention described herein may be practiced in methods that include actions associated with a capacitive touch sensor. The sensor includes a first matrix of conductors arranged in rows, wherein the rows of conductors in the first matrix are arranged substantially parallel to each other, and the width of the conductors, measured on one line in the first matrix, is less than the separation distance between the respective conductors, measured between adjacent edges two adjacent rows of the first matrix. The sensor includes a second matrix of conductors arranged in columns, wherein the columns of conductors in the second matrix are arranged substantially parallel to each other, and wherein the conductors in the second matrix are under the conductors in the first matrix. The conductors in the second matrix are arranged in a direction that is essentially perpendicular to the direction of the first matrix of conductors, and the width of the conductors, measured in one column in the second matrix, exceeds the separation distance between the respective conductors, measured between the adjacent edges of two adjacent columns in the second matrix. The sensor includes a sheet having dielectric material, the sheet being under a second array of conductors. The sensor includes a third array of conductors arranged in rows, the rows of conductors in the third array being arranged substantially parallel to each other, and the conductors in the third array being under the sheet. The rows of conductors in the third matrix are arranged in a direction that is essentially perpendicular to the direction of the columns of conductors in the second matrix, and the width of the conductors, measured in one row of the third matrix, exceeds the separation distance between the corresponding conductors, measured between the adjacent edges of two adjacent rows in the third matrix.
Каждый из этих и других вариантов осуществления в необязательном порядке может включать в себя один или более из следующих признаков. Датчик может включать в себя чувствительный к силе датчик и датчик действительно емкостного касания, причем датчик действительно емкостного касания может включать в себя проводники первой и второй матриц, и чувствительный к силе датчик может включать в себя проводники второй и третьей матриц и лист, имеющий диэлектрический материал. Чувствительный к силе датчик может быть выполнен с возможностью первого измерения первой емкости для емкости параллельных пластин конденсатора между пересечениями проводников второй и третьей матриц, и датчик действительно емкостного касания может быть выполнен с возможностью второго измерения второй емкости, связанной с краевым электрическим полем между первой и второй матрицами проводников. Датчик может быть выполнен с возможностью определять то, находится или нет объект поблизости от касания датчика, посредством краевого электрического поля. Датчик может быть дополнительно выполнен с возможностью определять то, касается или прикладывает объект силу к датчику либо нет. Датчик может быть выполнен с возможностью снижать уровень второй емкости по мере того, как объект приближается к касанию датчика. Датчик может быть выполнен с возможностью повышать уровень первой емкости по мере того, как объект касается и прикладывает силу к датчику. Датчик может включать в себя оксид индия и олова (ITO) на полиэфирном листе (PET). Датчик может включать в себя непрозрачные металлические трассы на полиэфирном листе (PET) или пластическом веществе. Проводники могут включать в себя прозрачный проводящий материал, размещаемый в шаблоне так, чтобы формировать краевое электрическое поле между первой и второй матрицами проводников. Проводники во второй матрице могут быть размещены между первой матрицей проводников и деформируемым диэлектриком, и деформируемый диэлектрик может быть размещен между проводниками во второй матрице и третьей матрице проводников.Each of these and other embodiments may optionally include one or more of the following features. The sensor may include a force-sensitive sensor and a truly capacitive touch sensor, wherein the truly capacitive touch sensor may include first and second matrix conductors, and the force-sensitive sensor may include second and third matrix conductors and a sheet having dielectric material . The force-sensitive sensor can be configured to first measure the first capacitance for the capacitance of the parallel capacitor plates between the intersections of the conductors of the second and third arrays, and the truly capacitive touch sensor can be configured to second measure the second capacitance associated with the edge electric field between the first and second matrices of conductors. The sensor may be configured to determine whether or not an object is located close to touching the sensor by an edge electric field. The sensor may be further configured to determine whether or not the object applies force to the sensor. The sensor can be configured to lower the level of the second capacitance as the object approaches the touch of the sensor. The sensor may be configured to raise the level of the first capacitance as the object touches and applies force to the sensor. The sensor may include indium tin oxide (ITO) on a polyester sheet (PET). The sensor may include opaque metal tracks on a polyester sheet (PET) or plastic material. The conductors may include transparent conductive material placed in the template so as to form an edge electric field between the first and second matrixes of conductors. The conductors in the second matrix can be placed between the first matrix of conductors and the deformable dielectric, and the deformable dielectric can be placed between the conductors in the second matrix and the third matrix of conductors.
В общем, другой аспект изобретения, описанный в этом описании, может быть осуществлен в способах, которые включают в себя действия, связанные с емкостным датчиком касания. Датчик включает в себя первую матрицу проводников, размещаемых в строках, вторую матрицу проводников, размещаемых в столбцах, которые являются, по существу, перпендикулярными строкам проводников в первой матрице, по меньшей мере, одно передающее устройство, соединенное с проводниками в одной из первой и второй матрицы проводников, и, по меньшей мере, одно приемное устройство, соединенное с проводниками в другой из первой и второй матрицы проводников. Способ для проведения измерений в датчике заключает в себе передачу, с помощью, по меньшей мере, одного передающего устройства, сигналов, по меньшей мере, на двух различных частотах, которые формируют электрическое поле, по меньшей мере, между одним из проводников в первой матрице и, по меньшей мере, одним из проводников во второй матрице, причем первая и вторая матрицы выполнены с возможностью формировать краевое электрическое поле, которое идет в направлении к пользователю датчика, и предоставлять определение прерывания электрического поля, возникающего в результате объекта, который размещается поблизости от датчика. Способ заключает в себе прием, с помощью, по меньшей мере, одного приемного устройства, сигналов с двумя или более различными частотами, оценку значения емкости на каждой из двух или более различных частот с использованием принимаемых сигналов, и определение того, отличается или нет оцененное значение емкости на каждой из двух или более частот приблизительно в два или более раз. Способ заключает в себе вычисление соотношения между оцененными значениями емкости и сравнение соотношения с пороговым значением, причем пороговое значение содержит значение, которое равно приблизительно двум. Способ также может заключать в себе вычисление разности между оцененными значениями емкости и сравнение разности с пороговым значением. Способ заключает в себе определение того, допускает или нет объект формирование сигнала действительно емкостного касания (например, пальца или некоторой другой части человеческого тела), и того, обусловлена или нет активация датчика измеренной силой, на основе результатов сравнения соотношения или разности между оцененными значениями емкости на двух или более частотах. Каждый из этих и других вариантов осуществления в необязательном порядке может включать в себя один или более из следующих признаков. Способ может заключать в себе определение того, что объект является пальцем или некоторой другой частью человеческого тела пользователя датчика касания, если оцененные значения емкости на двух частотах отличаются приблизительно в два или более раз. Проводники в первой матрице могут размещаться, по существу, параллельно друг другу, и проводники во второй матрице могут размещаться, по существу, параллельно друг другу. Проводники во второй матрице могут находиться под проводниками в первой матрице. Ширина проводников, измеряемая в одной строке в первой матрице, может быть меньше расстояния разнесения между соответствующими проводниками, измеряемого между смежными краями двух смежных строк первой матрицы, и ширина проводников, измеряемая в одном столбце во вторая матрице, может быть меньше расстояния разнесения между соответствующими проводниками, измеряемого между смежными краями двух смежных столбцов во второй матрице. Датчик может включать в себя лист, имеющий диэлектрический материал, при этом лист может находиться под второй матрицей проводников; и датчик может включать в себя площадку заземления, расположенную под листом. Относительно частот, по меньшей мере, две различных частоты могут отличаться в соотношении приблизительно четыре к одному. Датчик может включать в себя датчик действительно емкостного касания. Датчик может включать в себя чувствительный к силе датчик и датчик действительно емкостного касания, причем датчик действительно емкостного касания может включать в себя проводники в первой и второй матрицах, и чувствительный к силе датчик может включать в себя проводники во второй матрице, проводники в третьей матрице и лист, имеющий диэлектрический материал. Проводники в первой матрице могут размещаться, по существу, параллельно друг другу. Ширина проводников, измеряемая в одной строке в первой матрице, может быть меньше расстояния разнесения между соответствующими проводниками, измеряемого между смежными краями двух смежных строк первой матрицы. Проводники во второй матрице могут размещаться, по существу, параллельно друг другу. Проводники во второй матрице могут находиться под проводниками первой матрицы. Ширина проводников, измеряемая в одном столбце во второй матрице, может превышать расстояние разнесения между соответствующими проводниками, измеряемое между смежными краями двух смежных столбцов во второй матрице. Лист может находиться под проводниками второй матрицы. Проводники третьей матрицы могут размещаться в строках, и проводники в третьей матрице могут размещаться, по существу, параллельно друг с другом. Проводники в третьей матрице могут находиться под листом. Проводники в третьей матрице могут размещаться в направлении, которое является, по существу, перпендикулярным направлению проводников во второй матрице, и ширина проводников, измеряемая в одной строке в третьей матрице, может превышать расстояние разнесения между соответствующими проводниками, измеряемое между смежными краями двух смежных строк в третьей матрице. Две различных частоты могут включать в себя первую частоту и вторую частоту, и первая частота может быть выше второй частоты. Способ также может включать в себя прием сигналов для второй частоты, по меньшей мере, в одном приемном устройстве, которые имеют более высокий ток, чем сигналы, принятые для первой частоты. Датчик может включать в себя оксид индия и олова (ITO) на полиэфирном листе (PET). Датчик может иметь непрозрачные металлические трассы на полиэфирном листе (PET) или пластическом веществе. Проводники могут иметь прозрачный проводящий материал, размещаемый в шаблоне так, чтобы формировать краевое электрическое поле между первой и второй матрицей проводников. Строки и столбцы могут иметь ромбовидные шаблоны в непересекающихся местоположениях проводников первой и второй матриц.In general, another aspect of the invention described herein may be practiced in methods that include actions associated with a capacitive touch sensor. The sensor includes a first array of conductors arranged in rows, a second array of conductors arranged in columns that are substantially perpendicular to the rows of conductors in the first array, at least one transmitter connected to the conductors in one of the first and second matrix of conductors, and at least one receiving device connected to conductors in another of the first and second matrix of conductors. A method for taking measurements in a sensor comprises transmitting, using at least one transmitting device, signals at at least two different frequencies that form an electric field between at least one of the conductors in the first matrix and at least one of the conductors in the second matrix, the first and second matrices are configured to form an edge electric field that goes towards the sensor user, and provide a definition of the interruption The field resulting from an object that is located close to the sensor. The method comprises receiving, using at least one receiving device, signals with two or more different frequencies, estimating the capacitance value at each of two or more different frequencies using the received signals, and determining whether or not the estimated value is different capacitance at each of two or more frequencies approximately two or more times. The method involves calculating the relationship between the estimated capacitance values and comparing the relationship with a threshold value, the threshold value comprising a value that is approximately two. The method may also include calculating the difference between the estimated capacitance values and comparing the difference with a threshold value. The method includes determining whether or not the object allows the formation of a truly capacitive touch signal (for example, a finger or some other part of the human body), and whether or not the sensor is activated by measured force, based on the results of comparing the ratio or difference between the estimated capacitance values at two or more frequencies. Each of these and other embodiments may optionally include one or more of the following features. The method may include determining that the object is a finger or some other part of the human body of the user of the touch sensor, if the estimated capacitance values at two frequencies differ approximately two or more times. The conductors in the first matrix can be arranged substantially parallel to each other, and the conductors in the second matrix can be arranged substantially parallel to each other. The conductors in the second matrix may be under the conductors in the first matrix. The width of the conductors, measured in one row in the first matrix, can be less than the separation distance between the corresponding conductors, measured between the adjacent edges of two adjacent rows of the first matrix, and the width of the conductors, measured in one column in the second matrix, can be less than the separation distance between the corresponding conductors measured between adjacent edges of two adjacent columns in a second matrix. The sensor may include a sheet having dielectric material, the sheet may be under a second array of conductors; and the sensor may include an earth ground located beneath the sheet. With respect to frequencies, at least two different frequencies may differ in a ratio of approximately four to one. The sensor may include a truly capacitive touch sensor. The sensor may include a force-sensitive sensor and a truly capacitive touch sensor, wherein the truly capacitive touch sensor may include conductors in the first and second arrays, and the force-sensitive sensor may include conductors in the second array, conductors in the third matrix, and sheet having dielectric material. The conductors in the first matrix can be arranged essentially parallel to each other. The width of the conductors, measured in one row in the first matrix, can be less than the separation distance between the respective conductors, measured between the adjacent edges of two adjacent rows of the first matrix. The conductors in the second matrix can be arranged essentially parallel to each other. The conductors in the second matrix may be under the conductors of the first matrix. The width of the conductors, measured in one column in the second matrix, may exceed the separation distance between the respective conductors, measured between the adjacent edges of two adjacent columns in the second matrix. The sheet may be under the conductors of the second matrix. The conductors of the third matrix can be arranged in rows, and the conductors in the third matrix can be arranged essentially parallel to each other. The conductors in the third matrix may be under the sheet. The conductors in the third matrix can be placed in a direction that is essentially perpendicular to the direction of the conductors in the second matrix, and the width of the conductors, measured in one row in the third matrix, can exceed the separation distance between the corresponding conductors, measured between adjacent edges of two adjacent rows in third matrix. Two different frequencies may include a first frequency and a second frequency, and the first frequency may be higher than the second frequency. The method may also include receiving signals for the second frequency in at least one receiving device that have a higher current than signals received for the first frequency. The sensor may include indium tin oxide (ITO) on a polyester sheet (PET). The sensor may have opaque metal tracks on a polyester sheet (PET) or plastic material. The conductors may have a transparent conductive material placed in the template so as to form an edge electric field between the first and second matrix of conductors. Rows and columns can have diamond-shaped patterns at disjoint locations of conductors of the first and second matrices.
Подробности одного или более вариантов осуществления изобретения, описанного в этом подробном описании, изложены на прилагаемых чертежах и в нижеприведенном описании. Другие признаки и аспекты изобретения должны становиться очевидными из описания, чертежей и формулы изобретения.Details of one or more embodiments of the invention described in this detailed description are set forth in the accompanying drawings and in the description below. Other features and aspects of the invention will become apparent from the description, drawings and claims.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг.1 иллюстрирует схему матрицы строк и столбцов для датчика касания.Figure 1 illustrates a diagram of a matrix of rows and columns for a touch sensor.
Фиг.2 иллюстрирует схему другого примера матрицы строк и столбцов для датчика касания.2 illustrates a diagram of another example of a row and column matrix for a touch sensor.
Фиг.3 иллюстрирует схему графика измеренной емкости в сравнении с воспринимаемой силой касания или сигналом приближения, принимаемым посредством датчика касания по фиг.2.Figure 3 illustrates a graph of the measured capacitance in comparison with the perceived touch force or proximity signal received by the touch sensor of figure 2.
Фиг.4 иллюстрирует схему матрицы строк и столбцов для датчика касания.Figure 4 illustrates a matrix diagram of rows and columns for a touch sensor.
Фиг.5 иллюстрирует схему, иллюстрирующую краевые поля, которые существуют вокруг строки и столбца датчика касания по фиг.4.FIG. 5 is a diagram illustrating edge fields that exist around the row and column of the touch sensor of FIG. 4.
Фиг.6 иллюстрирует схему графика измеренной емкости в сравнении с воспринимаемой силой касания или сигналом приближения, принимаемым посредством датчика.6 illustrates a graph of a measured capacitance versus a perceived touch force or proximity signal received by a sensor.
Фиг.7 иллюстрирует схему гибридного датчика касания.7 illustrates a circuit diagram of a hybrid touch sensor.
Фиг.8 иллюстрирует схему матрицы строк и столбцов для датчика касания, причем строки и столбцы имеют ромбический шаблон.Fig. 8 illustrates a matrix diagram of rows and columns for a touch sensor, wherein the rows and columns have a rhombic pattern.
Аналогичные ссылки с номерами и обозначения на различных чертежах указывают аналогичные элементы.Similar reference numerals and designations in various figures indicate similar elements.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
В емкостном сенсорном экране датчики изготавливаются из электропроводящих строк и столбцов, причем строки и столбцы являются подвижными, чтобы принимать силу, приложенную от пользователя датчика. Строки и столбцы пересекают друг друга приблизительно перпендикулярно и формируют двумерную матрицу. Электронный контроллер для такого сенсорного экрана должен измерять емкость от каждой строки к каждому столбцу в каждом пересечении, формируя m*n измерений для матрицы с m строк и n столбцов. Емкость измеряется посредством приложения изменяющегося во времени напряжения возбуждения в каждом проводнике (который произвольно допускается здесь как столбцовый) и измерения тока, образующего связь с каждой строкой. Несколько строк измеряются параллельно, и процесс повторяется последовательно для каждого столбца или частично параллельно с ортогональными формами сигналов возбуждения, используемыми в нескольких столбцах. Например, ортогональные формы сигналов возбуждения могут быть использованы в нескольких столбцах, как описано в заявке на патент (США) №12/838419, поданной 16 июля 2010 года, которая полностью содержится в данном документе по ссылке.In the capacitive touch screen, the sensors are made of electrically conductive rows and columns, the rows and columns being movable to receive the force exerted by the sensor user. Rows and columns intersect each other approximately perpendicularly and form a two-dimensional matrix. An electronic controller for such a touch screen should measure the capacitance from each row to each column at each intersection, forming m * n measurements for a matrix with m rows and n columns. The capacitance is measured by applying a time-varying excitation voltage in each conductor (which is arbitrarily allowed here as a column current) and measuring the current forming a connection with each row. Several rows are measured in parallel, and the process is repeated sequentially for each column or partially parallel with the orthogonal forms of excitation signals used in several columns. For example, orthogonal waveforms of the excitation signals can be used in several columns, as described in patent application (US) No. 12/838419, filed July 16, 2010, which is fully incorporated herein by reference.
Если палец пользователя приближается к одному из пересечений, то емкость в этом пересечении будет изменяться. Палец пользователя является проводящим, имеет диэлектрическую постоянную, отличающуюся от диэлектрической постоянной воздуха, и в такой степени, в какой он является проводящим, имеет некоторое соединение через тело пользователя с узлом заземления схемы контроллера. Некоторая комбинация этих эффектов приводит к изменению емкости, которая может снижаться (по мере того, как ток протекает из передающего устройства в тело пользователя и на землю, а не из передающего устройства в приемное устройство) или возрастать (по мере того, как ток протекает из передающего устройства в палец пользователя и из пальца пользователя в приемное устройство; палец пользователя является более проводящим и имеет более высокую диэлектрическую постоянную, чем воздух). Режим, в котором палец пользователя приводит к снижению емкости, осуществляется на более высоких частотах, что обеспечивает передачу большей полной энергии в данном периоде интегрирования, что предоставляет возможность более высокого отношения "сигнал-шум" (SNR). Убывающий режим, следовательно, используется каждый раз, когда действительно емкостное касание измеряется в этом раскрытии сущности.If the user's finger approaches one of the intersections, then the capacity at this intersection will change. The user's finger is conductive, has a dielectric constant different from the dielectric constant of air, and to the extent that it is conductive, it has some connection through the user's body to the ground node of the controller circuit. Some combination of these effects leads to a change in capacitance, which can decrease (as the current flows from the transmitting device to the user's body and to the ground, and not from the transmitting device to the receiving device) or increase (as the current flows from transmitting device to the user's finger and from the user's finger to the receiving device; the user's finger is more conductive and has a higher dielectric constant than air). The mode in which the user's finger leads to a decrease in capacitance is carried out at higher frequencies, which ensures the transfer of greater total energy in a given integration period, which allows a higher signal-to-noise ratio (SNR). The waning mode is therefore used every time a truly capacitive touch is measured in this disclosure.
Измерение "действительно емкостного касания" используется, поскольку оно имеет нулевую силу воздействия. Оно реагирует на позицию касания пользователя, а не на силу, и, следовательно, реагирует даже на самое легкое касание. Тем не менее, в некоторых вариантах применения, аналоговое измерение силы касания пользователя предоставляет полезную дополнительную степень свободы.The “true capacitive touch" measurement is used because it has zero impact force. It responds to the user's touch position, not to force, and therefore responds to even the lightest touch. However, in some applications, analog measurement of the user's touch force provides a useful additional degree of freedom.
Например, сила может преобразовываться в емкость посредством конструирования конденсатора с параллельными пластинами с деформируемым диэлектриком между пластинами. Когда сила прикладывается к конденсатору, диэлектрический материал деформируется и дает возможность пластинам сближаться друг с другом. Это повышает измеренную емкость. Матрица таких датчиков может быть сконструирована, например, с широкими, перекрывающимися строками и столбцами и диэлектрическим материалом между строками и столбцами. Эта матрица может быть отсканирована аналогичным образом для того, чтобы измерять действительно емкостное касание. Конструкции чувствительных к силе датчиков также дают возможность активации устройства с помощью объектов, отличных от пальца, к примеру, с помощью инструмента стилуса, например, твердого пластикового стержня. Все, что может быть использовано для того, чтобы прикладывать силу (в том числе, например, непроводящий пластический объект), может использоваться для предоставления сигнала, соответствующего силе датчика. Пример такого датчика воспроизведен в качестве фиг.1.For example, a force can be converted into a capacitance by constructing a capacitor with parallel plates with a deformable dielectric between the plates. When a force is applied to the capacitor, the dielectric material is deformed and allows the plates to come closer to each other. This increases the measured capacity. An array of such sensors can be constructed, for example, with wide, overlapping rows and columns, and dielectric material between the rows and columns. This matrix can be scanned in a similar way in order to measure a truly capacitive touch. The design of force-sensitive sensors also makes it possible to activate the device using objects other than a finger, for example, using a stylus tool, for example, a solid plastic rod. Everything that can be used to apply force (including, for example, a non-conductive plastic object) can be used to provide a signal corresponding to the strength of the sensor. An example of such a sensor is reproduced as FIG. 1.
В матрице строк и столбцов для датчика 100 касания, показанного в фиг.1, датчик 100 касания включает в себя прозрачные электропроводящие строки и столбцы. Датчик 100 касания имеет строчные проводники 130, сформированные поверх деформируемого диэлектрика 110. Деформируемый диэлектрик 110 формируется поверх столбцовых проводников 120. Эти проводники могут быть изготовлены из оксида индия и олова (ITO), но также могут быть использованы другие материалы, к примеру, серебряные нанопровода или более крупные металлические провода, которые являются несильно или сильно непрозрачными, но являются достаточно небольшими, так что они относительно незаметны. Проиллюстрированная конфигурация дает в результате проводники, размещаемые в двумерной ортогональной матрице, например, когда строчные проводники являются, по существу, параллельным оси X, а столбцовые проводники являются, по существу, параллельным оси Y.In the row and column matrix for the
Датчик 100 касания включает в себя широкие столбцы и широкие строки, которые перекрываются, давая в результате емкость параллельных пластин конденсатора в областях перекрытия между строками и столбцами. На фиг.1 диэлектрик 110 является деформируемым, и строки и столбцы размещаются, например, на гибких фрагментах оксида индия и олова (ITO) на полиэфирном листе. Когда датчик 100 касания принимает силу, приложенную посредством внешней силы, к примеру, посредством пальца пользователя, диэлектрик 110 деформируется и снижает разнесение между строками и столбцами в нажатой области, приводя к повышению измеренной емкости этой области. Емкость матрицы строк и столбцов может считываться, чтобы измерять емкость в каждом m*n пересечений независимо. На фиг.1 электрическое поле находится в строке и столбцах, так что датчик главным образом реагирует на силу, приложенную к датчику. Сила может включать в себя физическое нажатие на датчик, возникающее в результате касания посредством пальца пользователя или посредством некоторого другого проводящего или непроводящего объекта, такого как инструмент стилуса или некоторый другой непроводящий объект.The
В другой архитектуре, вместо измерения емкости от каждой строки к каждому столбцу, можно измерять емкость от каждой строки или столбца к земле. В системе, использующей эту конструкцию с m строк и n столбцов, выполняется m+n измерений, а не m*n. В этом случае, емкость параллельных пластин конденсатора будет возникать между строкой или столбцом и площадкой заземления, а не между строкой и столбцом. При приспособлении этой архитектуры, сила, которая прикладывается в нескольких точках, может формировать результат, который не является уникальным для местоположений, в которых прикладывается сила. Например, силы в позициях (1, 2) и (3, 4) формируют увеличенную емкость в строках 1 и 3 и столбцах 2 и 4; но силы в позициях (1, 4) и (3, 2) также формируют увеличенную емкость в идентичных строках и столбцах. Эвристические способы могут использоваться для того, чтобы после этого пытаться выбирать между конкурирующими потенциальными исходными местоположениями для инициирующей силы, например, посредством рассмотрения последовательности, в которой касаются точки. Тем не менее, m*n архитектур, поясненных ниже, не должны использовать эвристические способы для того, чтобы выбирать между конкурирующими потенциальными исходными местоположениями для инициирующей силы. Признаки, описанные ниже, могут предлагать m*n архитектур, которые предоставляют корректные результаты, когда две точки касаются почти одновременно, или когда точки перемещаются таким образом, что они располагаются по горизонтальной (параллельно строкам) или вертикальной (параллельно столбцам) линии.In another architecture, instead of measuring the capacitance from each row to each column, it is possible to measure the capacitance from each row or column to the ground. In a system using this construction with m rows and n columns, m + n dimensions are performed, not m * n. In this case, the capacitance of the parallel capacitor plates will occur between the row or column and the ground, and not between the row and column. By adapting this architecture, a force that is applied at multiple points can produce a result that is not unique to locations where the force is applied. For example, the forces in positions (1, 2) and (3, 4) form an increased capacity in rows 1 and 3 and columns 2 and 4; but the forces at positions (1, 4) and (3, 2) also form an increased capacity in identical rows and columns. Heuristic methods can then be used to then try to choose between competing potential source locations for an initiating force, for example, by considering the sequence in which the points are touched. However, the m * n architectures explained below should not use heuristic methods in order to choose between competing potential source locations for an initiating force. The features described below can offer m * n architectures that provide correct results when two points touch almost simultaneously, or when points move in such a way that they are located along a horizontal (parallel to rows) or vertical (parallel to columns) line.
На фиг.2 показан датчик 200 касания, имеющий матрицу строк и столбцов. Датчик 200 касания имеет прозрачные электропроводящие строки и столбцы. Датчик 200 касания имеет строчные проводники 230, размещенные поверх деформируемого диэлектрика 110. Деформируемый диэлектрик 110 размещается выше столбцовых проводников 120. По причинам, описанным ниже, датчик 200 касания по фиг.2 имеет относительно узкие строчные проводники 230 с относительно широкими промежутками между каждым из строчных проводников.2 shows a
Конструкция по фиг.2 формирует как вышеуказанную емкость параллельных пластин конденсатора, так и краевую емкость, которая может прерываться посредством пальца пользователя. Такая конструкция измеряет как действительно емкостное касание из краевого поля, так и силу из емкости параллельных пластин конденсатора по мере того, как деформируется материал между строкой и столбцом. Такая конструкция ориентирует верхние проводники в относительно разбросанной взаимной ориентации с промежутком между ними, чтобы давать возможность полю образовывать интерференционную полосу по краям; пример этой конструкции отображается как фиг.2, но также предполагаются другие конструкции с этим свойством. Например, ромбический шаблон 800, как показано на фиг.8, может быть выполнен с возможностью иметь это свойство с использованием краевого поля между ромбами и емкости параллельных пластин конденсатора, когда строки 820 и столбцы 830 пересекают друг друга или образуют встречно-гребенчатый шаблон.The design of FIG. 2 forms both the aforementioned capacitance of the parallel capacitor plates and the edge capacitance, which can be interrupted by the user's finger. This design measures both the actual capacitive touch from the edge field and the force from the capacitance of the parallel capacitor plates as the material deforms between the row and column. This design orientates the upper conductors in a relatively scattered mutual orientation with a gap between them, to allow the field to form an interference band at the edges; an example of this design is displayed as FIG. 2, but other designs with this property are also contemplated. For example, the
На фиг.2 строчные проводники 230 являются узкими, а не широкими, так что существует большое разнесение между строчными проводниками 230, чтобы уменьшать величину емкости параллельных пластин конденсатора между строчными проводниками 230 и столбцовыми проводниками 120 и давать возможность формирования краевого поля из строчных проводников 230, так что нарушение краевого поля может быть определено посредством датчика, чтобы предоставлять краевую емкость для сигнала касания (без силы). Аналогично фиг.2, могут быть сконфигурированы другие реализации, например, ромбический шаблон 800 на фиг.8 или встречно-гребенчатые шаблоны.2, the
Как описано выше, датчик 200 касания по фиг.2 может служить в качестве как "датчика действительно емкостного касания", так и "чувствительного к силе датчика", соответственно, измеряя изменения краевого поля и электрического поля в диэлектрике. Например, в качестве чувствительного к силе датчика, датчик 200 касания работает аналогично датчику 100 касания по фиг.1, когда измеряется емкость параллельных пластин конденсатора, возникающая в результате из силы, приложенной к датчику касания, предоставляя дополнительную степень свободы. Например, с помощью пальца пользователя величина силы, приложенной пользователем для касания, может предоставлять дополнительную степень свободы, такую как легкое касание, чтобы указывать один тип инструкции, и более сильное касание, чтобы указывать другой тип инструкции. Конструкции чувствительных к силе датчиков также могут давать возможность активации датчика 200 касания с помощью объектов, отличных от пальца, к примеру, с помощью инструмента стилуса (например, твердого пластикового стержня либо любого проводящего или непроводящего объекта) для предоставления сигнала, соответствующего силе для датчика. Для приложенной силы с относительно небольшой контактной областью, например, сила может измеряться полностью в одном пересечении в матрице, и это измерение может быть пропорциональным приложенной силе. Для приложенной силы с относительно большой контактной областью, например, сила может измеряться в нескольких пересечениях в матрице, и эти измерения могут быть пропорциональными интегралу этой силы в области каждого конкретного пересечения, и, следовательно, приложенному давлению. В этом раскрытии сущности, термины для силы и давления могут быть использованы взаимозаменяемо. В некоторых реализациях, сигнал, сформированный посредством силы в датчике касания, может быть аналоговым измерением силы касания пользователя.As described above, the
В отличие от этого и как указано выше, в режиме "датчика действительно емкостного касания", датчик 200 касания формирует измерения несмотря на отсутствие силы. В этом смысле, действительно емкостное касание измеряется посредством нарушения в электрическом поле, когда палец пользователя появляется поблизости или создает помехи для краевого поля датчика. Таким образом, сигнал действительно емкостного касания формируется в датчике 200 касания, даже если пользователь не прикладывает давление к датчику, поскольку измеримое изменение емкости может быть определено, когда палец пользователя появляется поблизости от краевого поля датчика. Поскольку пользователь не должен прикладывать силу, чтобы активировать датчик, результирующая сила трения отсутствует, если палец пользователя перемещается в плоскости датчика, и пользователь не чувствует это нежелательное сопротивление трения на пальце пользователя. Наоборот, датчик действительно емкостного касания может реагировать на позицию пальца пользователя, а не на силу, и, следовательно, может реагировать даже на самое легкое касание от пользователя.In contrast, and as indicated above, in the “truly capacitive touch sensor” mode, the
На фиг.3 измеряемая емкость 310 связана с воспринимаемой силой касания на основе соответствующего сигнала 320 приближения, принимаемого посредством датчика 200 касания по фиг.2. В частности, как продемонстрировано посредством фиг.3, по мере того, как палец пользователя приближается к датчику 350 касания, приводя к постепенному снижению измеренной емкости 310, когда палец пользователя прерывает краевое поле от строки к столбцу. Емкость вследствие краевого поля является преобладающей емкостью в этом случае. После точки, в которой палец пользователя касается датчика 360 и начинает прикладывать возрастающую силу 370, емкость увеличивается по мере того, как емкость параллельных пластин конденсатора все больше и больше становится преобладающей емкостью. Это представляет немонотонную передаточную функцию из измерений воспринимаемой силы касания для емкости. Как следствие немонотонной передаточной функции, проиллюстрированной посредством фиг.3, пользователь, который касается и прижимается достаточно сильно к датчику касания, может увеличивать измеренную емкость параллельных пластин конденсатора до точки, в которой эта емкость параллельных пластин конденсатора смещает снижение измеренной емкости, соответствующее взаимодействию этого пользователя для эффектов краевой емкости и обеспечивающее результаты, которые совершенно запутывают то, касается пользователь или пытается прикоснуться к датчику.In FIG. 3, the measured capacitance 310 is related to the perceived touch force based on the corresponding proximity signal 320 received by the
Могут быть другие измерения, выполняемые в других реализациях датчиков касания. Например, в некоторых других реализациях, емкость может измеряться от каждой строки и столбца к земле, а не от каждой строки к каждому столбцу, тем самым проводя m+n измерений вместо m*n измерений. В этом случае, емкость параллельных пластин конденсатора будет возникать между строкой или столбцом и площадкой заземления, а не между строкой и столбцом. Некоторые из этих реализаций датчика касания, использующих m+n измерений, могут не иметь возможность независимо определять каждую силу (или их местоположения), когда сила прикладывается в нескольких точках, даже посредством использования сложного моделирования и вычислений.There may be other measurements performed in other implementations of touch sensors. For example, in some other implementations, capacitance can be measured from each row and column to ground, and not from each row to each column, thereby making m + n measurements instead of m * n measurements. In this case, the capacitance of the parallel capacitor plates will occur between the row or column and the ground, and not between the row and column. Some of these touch sensor implementations using m + n measurements may not be able to independently determine each force (or their location) when the force is applied at several points, even through the use of complex modeling and calculations.
Как упомянуто выше, когда пользователь касается емкостного датчика касания, наблюдаются, по меньшей мере, два различных эффекта. Во-первых, часть энергии, вытекающей из передающего устройства, может протекать в пользователя и возвращаться на землю через паразитную емкость пользователя для этого узла. Эта паразитная емкость может возникать, например, если пользователь держит металлический корпус устройства, даже из непроводящего покрытия, или в случае сбоя через палец пользователя, поскольку шаг датчика может быть достаточно точным, так что его палец также может находиться близко к другим элементам в матрице, в которой заземлены некоторые элементы. Этот первый эффект может снижать полную энергию, которая протекает в приемное устройство. Во-вторых, часть энергии, вытекающей из передающего устройства, может образовывать связь с пальцем пользователя через ткани пользователя и затем из пальца пользователя с приемным устройством. Поскольку диэлектрическая постоянная пальца пользователя, которая является приблизительно идентичной диэлектрической постоянной соленой воды, превышает диэлектрическую постоянную воздуха, это позволяет увеличивать эффект связи и увеличивать принимаемую энергию.As mentioned above, when a user touches a capacitive touch sensor, at least two different effects are observed. Firstly, part of the energy flowing from the transmitting device can flow into the user and return to earth through the parasitic capacitance of the user for this node. This parasitic capacitance can occur, for example, if the user holds the metal case of the device, even from a non-conductive coating, or in the event of a malfunction through the user's finger, since the sensor pitch can be accurate enough so that his finger can also be close to other elements in the matrix, in which some elements are grounded. This first effect can reduce the total energy that flows into the receiver. Secondly, part of the energy flowing from the transmitting device can form a connection with the user's finger through the user's tissue and then from the user's finger with the receiving device. Since the dielectric constant of the user's finger, which is approximately identical to the dielectric constant of salt water, exceeds the dielectric constant of air, this allows to increase the coupling effect and to increase the received energy.
Эти два эффекта могут формировать различные реакции для потока энергии. Например, в зависимости от того, какой эффект преобладает, может быть немонотонная взаимосвязь между измеренным сигналом и расстоянием от пальца пользователя до датчика. Исходя из этого, чтобы повышать производительность датчика, датчики касания могут быть выполнены с возможностью работать в строго возрастающем или в строго убывающем режиме, так что они имеют монотонную взаимосвязь. Строго убывающий режим может демонстрировать особенно хорошую производительность в некоторых реализациях, поскольку этот режим может осуществляться на более высоких частотах. Эффекты, соответствующие строго убывающему режиму, также могут возникать с большим разнесением между пальцем пользователя и датчиком касания (поскольку, когда палец пользователя становится очень близко расположенным к датчику, эффект, в котором ток образует связь из передающего устройства с пальцем пользователя и затем через пользователя с приемным устройством, преобладает и приводит к увеличенной емкости). Это может обеспечивать большую толщину стекла для крышки датчика. Тем не менее, некоторые другие реализации могут использовать строго возрастающий режим. Как описано ниже, могут быть другие эффекты в отношении режима, которые являются функцией частоты.These two effects can form different reactions for the flow of energy. For example, depending on which effect prevails, there may be a non-monotonic relationship between the measured signal and the distance from the user's finger to the sensor. Based on this, in order to increase the performance of the sensor, touch sensors can be configured to operate in strictly increasing or strictly decreasing mode, so that they have a monotonous relationship. A strictly decreasing mode can demonstrate particularly good performance in some implementations, since this mode can be performed at higher frequencies. Effects corresponding to a strictly decreasing mode can also occur with a large separation between the user's finger and the touch sensor (because when the user's finger becomes very close to the sensor, the effect in which the current forms a connection from the transmitter to the user's finger and then through the user with receiving device, prevails and leads to increased capacity). This may provide greater glass thickness for the sensor cover. However, some other implementations may use strictly incremental mode. As described below, there may be other effects in relation to the mode, which are a function of frequency.
Как проиллюстрировано посредством примера, показанного на фиг.4, в некоторых реализациях можно размещать датчик так, что на первую краевую емкость влияет сила, а на вторую и отличающуюся краевую емкость может влиять палец пользователя. Эта компоновка может достигаться с использованием шаблона электродов, который формирует значительное краевое поле как на передней (к пользователю), так и на задней (к дисплею) стороне датчика. Шаблон с узкими проводами может иметь это свойство, например, в качестве ромбического 800 шаблона (фиг.8) либо встречно-гребенчатого шаблона, либо других шаблонов. Датчик может включать в себя гибкий материал, например металлические или прозрачные проводящие (к примеру, из оксида индия и олова, ITO) трассы на полиэфирной (PET) или другой пластической пленочной подложке. Датчик может быть размещен над площадкой заземления, отделенной посредством деформируемого диэлектрического материала.As illustrated by the example shown in FIG. 4, in some implementations, it is possible to position the sensor such that a force acts on the first edge capacitance and a user's finger can influence the second and different edge capacitance. This arrangement can be achieved using an electrode template that forms a significant edge field both on the front (to the user) and on the back (to the display) side of the sensor. A narrow-wire pattern may have this property, for example, as a rhombic 800 pattern (Fig. 8), either an interdigital pattern or other patterns. The sensor may include a flexible material, such as metallic or transparent conductive (for example, from indium tin oxide, ITO) traces on a polyester (PET) or other plastic film substrate. The sensor can be placed above the grounding pad, separated by a deformable dielectric material.
В частности, на фиг.4 существуют узкие строчные проводники 420 и узкие столбцовые проводники 430 с широкими промежутками между каждой из строк 420 и между каждым из столбцов 430. Датчик 400 касания включает в себя строчные проводники 420 выше столбцовых проводников 430. Ниже столбцовых проводников 430 находится деформируемый диэлектрик 110 с площадкой 440 заземления внизу. Столбцовые проводники 430 размещаются между строчными проводниками 420 и деформируемым диэлектриком 110, и деформируемый диэлектрик 100 размещается между столбцовыми проводниками 430 и площадкой 440 заземления. С перспективы, проиллюстрированной на фиг.4, строчные проводники 420 считаются находящимися поверх других слоев, показанных для датчика, а место 440 заземления считается находящимся под другими слоями, показанными для датчика. Преобладающая емкость на фиг.4 может быть краевой емкостью между соответствующими строками 420 и столбцами 430. Поскольку строки 420 и столбцы 430 могут быть примерно компланарными (например, разнесение между строками и столбцами является относительно небольшим), краевое поле может быть примерно симметричным.In particular, in FIG. 4, there are
Фиг.5 иллюстрирует примерные линии 540 напряженности краевого поля вокруг строчного проводника 420 и столбцового проводника 430 датчика 400 касания по фиг.4. На фиг.5 линии 540 напряженности краевого поля могут быть симметричными с обеих сторон строчного проводника 420 и столбцового проводника 430, причем на одной стороне линии 540 напряженности краевого поля выходят из датчика 400 касания к пользователю, а на другой стороне линии 540 напряженности краевого поля выходят в направлении от пользователя (например, на задней стороне и/или к дисплею). Краевое поле на передней стороне датчика касания может нарушаться посредством пальца пользователя и предоставлять сигнал действительно емкостного касания, который имеет тенденцию снижать измеренную емкость. Краевое поле на задней стороне датчика может быть использовано посредством деформируемого диэлектрика 110 и площадки 440 заземления. Если датчик касания прижимается с помощью непроводящего объекта, то проводники 420, 430 перемещаются к площадке 440 заземления, приводя к тому, что часть краевого поля на этой задней стороне датчика закорачивается или, по меньшей мере, частично обрывается посредством площадки 440 заземления. Ток, протекающий в передающее устройство, следовательно, протекает, по меньшей мере, частично в площадку 440 заземления, что немного снижает измеренную емкость относительно емкости, измеряемой в случае, если отсутствует эта площадка заземления.FIG. 5 illustrates exemplary edge field strength lines 540 around a
На фиг.6 измеряемая емкость 610 связана с воспринимаемой силой касания на основе соответствующего сигнала 620 приближения, принимаемого посредством датчика касания. По мере того, как палец пользователя приближается к датчику 640 касания, снижается измеренная емкость 630. Когда пользователь начинает касаться датчика 650, емкость снижается, а когда палец пользователя прикладывается с увеличенной силой 660, емкость дополнительно снижается по мере того, как датчик приближается к площадке заземления.6, the measured
В частности, если палец пользователя прижимается очень слабо, емкость снижается, поскольку ток, который вытекает из передающего устройства датчика, может протекать, по меньшей мере, частично через палец пользователя на землю, на основе, по меньшей мере, частичного соединения с землей схемы пользователя вместо протекания в приемное устройство датчика. Если палец пользователя прижимается с увеличенной силой, то измеренная емкость снижается еще больше, поскольку строки и столбцы датчика могут сближаться с площадкой заземления, что вызывает отдельный, но дополнительный эффект принудительного протекания части тока в площадку заземления вместо приемного устройства.In particular, if the user's finger is pressed very weakly, the capacitance decreases, since the current that flows from the transmitter of the sensor can flow at least partially through the user's finger to the ground, based on at least a partial connection to the ground of the user circuit instead of leaking into the receiver of the sensor. If the user's finger is pressed with increased force, then the measured capacitance decreases even more, since the rows and columns of the sensor can come closer to the ground plane, which causes a separate but additional effect of the forced flow of part of the current into the ground plane instead of the receiving device.
Измерение емкости, проиллюстрированное посредством фиг.6, следовательно, является монотонным относительно воспринимаемой силы касания пользователя. Монотонная характеристика емкости может давать возможность преобразования функции емкости в перемещение пальца пользователя и/или в измерение давления.The capacitance measurement illustrated by FIG. 6 is therefore monotonic with respect to the perceived touch force of the user. The monotonic characteristic of the capacitance can enable the conversion of the capacitance function to the movement of the user's finger and / or pressure measurement.
Технологии, использующие частоту, могут быть использованы для того, чтобы отличать между считыванием емкости, возникающей в результате пальца пользователя, и емкости, возникающей в результате силы, приложенной посредством некоторого другого объекта (например, инструмента стилуса, проводящего или непроводящего объекта). Например, емкость относительно пальца пользователя может меняться в зависимости от частоты, и емкость вследствие поля в деформируемом диэлектрике может оставаться приблизительно постоянной для частоты. Посредством оценки емкостных измерений на различных частотах, может быть выполнено определение в отношении того, касается датчик касания посредством пальца пользователя или непроводящего объекта.Technologies using frequency can be used to distinguish between reading the capacitance resulting from the user's finger and the capacitance resulting from the force exerted by some other object (for example, a stylus tool, a conductive or non-conductive object). For example, the capacitance relative to the user's finger may vary depending on the frequency, and the capacitance due to the field in the deformable dielectric may remain approximately constant for the frequency. By evaluating capacitive measurements at different frequencies, a determination can be made as to whether the touch sensor is touched by a user's finger or a non-conductive object.
Более конкретно, в случае касания пользователя предусмотрен ряд эффектов, которые могут быть использованы для проведения этого различения, чтобы определять считывание емкости, возникающей в результате пальца пользователя (в противоположность определению емкости, возникающей в результате силы, приложенной посредством некоторого другого объекта, такого как инструмент стилуса). Измеренное изменение емкости вследствие пальца пользователя может изменяться резко (например, в районе коэффициента в два или более) с изменением частоты в практическом диапазоне. Например, один эффект возникает в результате импеданса между пользователем и узлом заземления схемы контроллера, который не является нулевым, и на интересующих частотах может моделироваться в качестве емкости. Пользователь также может иметь емкостную связь с землей как результат нахождения поблизости заземленного сенсорного экрана. Пользователь может емкостно заземляться, например, через емкость ~100 пФ. В некоторых случаях, емкость может варьироваться значительным образом на коэффициент, по меньшей мере, от трех до единицы в любом направлении в зависимости, например, от того, стоит пользователь босиком на бетонном полу поверх металлического настила или в ботинках с толстой подошвой на полу, созданном из фанеры на сухих деревянных лагах. В первом приближении, связь пользователя с землей может моделироваться в качестве емкости. Таким образом, пользователь может быть эффективнее заземлен на более высоких частотах, чем на более низких частотах, по меньшей мере, поскольку емкостные импедансы имеют тенденцию снижаться с повышением частоты.More specifically, in the case of touching the user, a number of effects are provided that can be used to make this distinction to determine the reading of the capacitance resulting from the user's finger (as opposed to the determination of the capacitance resulting from the force exerted by some other object, such as a tool stylus). The measured change in capacitance due to the user's finger can change dramatically (for example, in the region of a coefficient of two or more) with a change in frequency in the practical range. For example, one effect occurs as a result of the impedance between the user and the ground node of the controller circuit, which is not zero, and can be modeled as a capacitance at frequencies of interest. The user may also have capacitive coupling to the ground as a result of being in the vicinity of a grounded touch screen. The user can capacitively ground, for example, through a capacitance of ~ 100 pF. In some cases, the capacity can vary significantly by a factor of at least three to one in any direction, depending, for example, on whether the user is standing barefoot on a concrete floor over a metal deck or in boots with thick soles on the floor created from plywood on dry wooden logs. In a first approximation, the user's connection with the ground can be modeled as a capacitance. Thus, the user can be more effectively grounded at higher frequencies than at lower frequencies, at least because capacitive impedances tend to decrease with increasing frequency.
На более низких частотах пользователь может не быть заземлен настолько надежно. Если пользователь заземлен менее надежно, то вместо вытекания тока из передающего устройства, через палец пользователя и на землю, часть тока может вытекать из передающего устройства, через палец пользователя и затем обратно в приемное устройство, поскольку этот импедансный тракт меньше импедансного тракта к земле. В общем, это приводит к относительно небольшому увеличению емкости, которое комбинируется со сниженной емкостью, описанной выше, давая в результате меньшее чистое изменение. Поскольку диэлектрическая постоянная человеческих тканей примерно равна диэлектрической постоянной воды и тем самым превышает диэлектрическую постоянную свободного пространства, этот эффект может, вместо снижения в некоторых реализациях, приводить даже к увеличению измеренной емкости, когда присутствует палец пользователя.At lower frequencies, the user may not be grounded so reliably. If the user is grounded less reliably, then instead of flowing current from the transmitting device, through the user's finger and to the ground, part of the current can flow from the transmitting device, through the user's finger and then back to the receiving device, since this impedance path is smaller than the impedance path to ground. In general, this results in a relatively small increase in capacity, which is combined with the reduced capacity described above, resulting in a smaller net change. Since the dielectric constant of human tissues is approximately equal to the dielectric constant of water and thus exceeds the dielectric constant of free space, this effect can, instead of decreasing in some implementations, even lead to an increase in the measured capacitance when the user's finger is present.
Вследствие эффектов, измерения могут быть выполнены на различных частотах возбуждения, причем пользователь относительно хорошо заземлен на высоких частотах, давая в результате меньшую емкость, и пользователь не очень хорошо заземлен на более низких частотах, давая в результате большую емкость.Due to the effects, measurements can be made at different excitation frequencies, the user being relatively well grounded at high frequencies, resulting in lower capacitance, and the user is not very well grounded at lower frequencies, resulting in greater capacitance.
Для сигнала, чувствительного к силе датчика, емкость чувствительного к силе датчика относится больше к полю в диэлектрике датчика. Диэлектрическая постоянная деформируемого диэлектрика может быть принята во внимание в отношении частоты так, что может не быть большой для изменения емкости по частоте. Емкость в деформируемом диэлектрике может быть относительно идеальной при изменении не более чем на несколько процентов в целесообразном диапазоне частоты, например, для частотного диапазона приблизительно от 10 кГц до 1 МГц или более. В некоторых реализациях, материалы, выбранные для диэлектрика, могут иметь диэлектрическую проницаемость, которая не изменяется с частотой более чем на эту величину. Побочный эффект может наблюдаться вследствие сопротивления проводящих трасс, которое в комбинации с испытываемыми емкостями формирует частотно-избирательную резистивно-емкостную (RC) схему и изменяет измеренную емкость. Если известно сопротивление трасс, то этот RC-эффект может быть вычислен и скорректирован.For a signal that is sensitive to the strength of the sensor, the capacitance of the force-sensitive sensor refers more to the field in the dielectric of the sensor. The dielectric constant of the deformable dielectric can be taken into account with respect to frequency so that it may not be large to change the capacitance in frequency. The capacitance in a deformable dielectric can be relatively ideal when changing by no more than a few percent in the appropriate frequency range, for example, for the frequency range from about 10 kHz to 1 MHz or more. In some implementations, the materials selected for the dielectric may have a dielectric constant, which does not change with a frequency of more than this value. A side effect can be observed due to the resistance of the conductive paths, which, in combination with the tested tanks, forms a frequency-selective resistive-capacitive (RC) circuit and changes the measured capacitance. If the trace resistance is known, then this RC effect can be calculated and corrected.
Некоторые технологии для того, чтобы отличать между действительно емкостным касанием и сигналом силы, могут заключать в себе измерение емкостей на двух частотах, так что если измеренные емкости на двух частотах достаточно сильно отличаются, то может быть допущение, что, вероятно, произошло касание пальцами, а если измеренные емкости на двух частотах достаточно близкие, то может быть допущение, что, вероятно, приложена сила из объекта (например, инструмента стилуса). Например, сигнал, сформированный вследствие силы, может отличаться от сигнала, сформированного вследствие действительно емкостного касания, посредством сканирования на двух широко разнесенных частотах (например, 30 кГц и 120 кГц), и при этом отметим, что первый из них не должен изменяться более чем на несколько десятков процента, а второй должен изменяться резко, например, в два или более раз. В некоторых реализациях, две различных частоты могут отличаться в соотношении приблизительно 4:1.Some technologies, in order to distinguish between a truly capacitive touch and a signal of force, may include measuring capacitance at two frequencies, so if the measured capacitance at two frequencies is quite different, there may be an assumption that finger contact probably occurred, and if the measured capacitances at two frequencies are close enough, then there may be an assumption that a force from an object (for example, a stylus tool) is probably applied. For example, a signal generated due to a force may differ from a signal generated due to a truly capacitive touch by scanning at two widely spaced frequencies (for example, 30 kHz and 120 kHz), and note that the first of them should not change more than by several tens of percent, and the second should change dramatically, for example, two or more times. In some implementations, two different frequencies may differ in a ratio of approximately 4: 1.
В некоторых реализациях, любой емкостный чувствительный к силе датчик m*n (емкость от строки к столбцу), в котором емкость измеряется на нескольких частотах, может быть использован для того, чтобы отличать действительно емкостное касание (вследствие тока через палец пользователя) от сигнала силы.In some implementations, any capacitive force-sensitive m * n sensor (capacitance from row to column), in which capacitance is measured at several frequencies, can be used to distinguish a truly capacitive touch (due to current through the user's finger) from a force signal .
На фиг.7 гибридный датчик 700 касания имеет сильно разнесенные узкие строчные проводники 720 поверх широких столбцовых проводников 730. Столбцовые проводники 730 размещаются на деформируемом диэлектрике 110, и деформируемый диэлектрик 110 размещается на строчных проводниках 740.7, a
Реализация по фиг.7 показывает пример реализации, в которой чувствительный к силе датчик размещается поверх датчика действительно емкостного касания. Узел действительно емкостного датчика по фиг.7 включает в себя узкие строчные проводники 720, которые широко разнесены друг от друга, которые располагаются поверх широких столбцовых проводников 730. Узел чувствительного к силе датчика по фиг.7 имеет широкие столбцовые проводники 730, размещенные поверх деформируемого диэлектрика 110, который размещается на широких строчных проводниках 740, причем широкие строчные проводники 740 являются часто расположенными. Узел чувствительного к силе датчика гибридного датчика 700 касания может быть использован для того, чтобы измерять силу между широкими столбцовыми проводниками 730 и строчными проводниками 740, и узел датчика действительно емкостного касания гибридного датчика 700 касания может быть использован для того, чтобы измерять краевые поля между строчными проводниками 720 и широкими столбцовыми проводниками 730. Широкие столбцовые проводники 730 совместно используются между чувствительным к силе датчиком и датчиком действительно емкостного касания. Может быть два отдельных измерения в каждом пересечении соответствующих строчных проводников 720, 740 и столбцовых проводников 730 для узлов чувствительного к силе датчика и датчика действительно емкостного касания гибридного датчика 700 касания.The implementation of FIG. 7 shows an example implementation in which a force-sensitive sensor is placed on top of a truly capacitive touch sensor. The truly capacitive sensor assembly of FIG. 7 includes narrow
В некоторых реализациях, гибридный датчик 700 касания является комплектом из часто расположенных строчных проводников 740 снизу, затем сжимаемого деформируемого диэлектрика 110 поверх строчных проводников 740, затем часто расположенных столбцовых проводников 730 поверх диэлектрика 110 и затем редко расположенных строчных проводников 720 поверх столбцовых проводников 730. Столбцовые проводники 730 размещаются между строчными проводниками 720 и деформируемым диэлектриком 100, и деформируемый диэлектрик 100 размещается между столбцовыми проводниками 730 и строчными проводниками 740. С перспективы, проиллюстрированной на фиг.7, строчные проводники 720 считаются находящимися поверх других слоев, показанных для датчика, и строчные проводники 740 считаются находящимися под другими слоями, показанными для датчика. Посредством измерения емкости параллельных пластин конденсатора от часто расположенных строк к часто расположенным столбцам может быть получено измерение силы, и посредством измерения краевой емкости от часто расположенных столбцов к редко расположенным строкам может быть получен сигнал действительно емкостного касания, причем касание пользователя может приводить к увеличению измеренной емкости при измерении силы и снижению измеренной емкости при измерении действительно емкостного касания.In some implementations, the
Различные реализации, описанные выше, могут формироваться из одного или более материалов или технологий, описанных ниже. Например, диэлектрик может быть деформируемым и может быть, например, мягким пластическим материалом, мягким силиконом, эластомером или другим материалом, который имеет возможность восстанавливать свою форму, когда перестает действовать деформирующая сила. Мягкий пластический материал может выдавливаться из боков, когда он нажимается в области. Эти материалы, хотя и являются мягкими, могут не сжиматься особенно сильно (например, их объем может не изменяться значительно с приложенным давлением). Это может означать, что сокращение разнесения между пластинами может возникать в результате смещения объема диэлектрика, а не фактического снижения этого объема. Это может приводить, например, к образованию формы кольца вокруг нажатой области. Этот "эффект водяной кровати" может означать, что области сокращенного разнесения могут смещаться посредством области увеличенного разнесения, чтобы предоставлять объем для смещенного материала. Например, когда объем может сохраняться, когда прижимается диэлектрик, нажатая область может иметь сниженную толщину диэлектрика (например, сниженное разнесение между строчными и столбцовыми проводниками), и области вокруг нажатой области могут иметь повышенную толщину диэлектрика (например, повышенное разнесение между строчными и столбцовыми проводниками). Некоторые другие реализации могут иметь измененные на противоположное области повышенных или пониженных емкостей в зависимости от области и свойств. В некоторых реализациях, программное обеспечение может быть использовано для того, чтобы определять действительно емкостное касание, и программное обеспечение также может рассматривать нажатые области с формами кольца диэлектрического материала вокруг них, чтобы определять силу.Various implementations described above may be formed from one or more materials or technologies described below. For example, the dielectric can be deformable and can be, for example, soft plastic material, soft silicone, elastomer or other material that has the ability to restore its shape when the deforming force ceases to act. Soft plastic material can be squeezed out of the sides when it is pressed in the area. These materials, although soft, may not compress particularly strongly (for example, their volume may not vary significantly with the applied pressure). This may mean that a reduction in spacing between the plates may occur as a result of a displacement of the dielectric volume rather than an actual decrease in this volume. This can lead, for example, to the formation of a ring shape around the pressed region. This “water bed effect” may mean that the areas of reduced diversity may be displaced by the area of increased diversity to provide volume for the displaced material. For example, when the volume can be maintained when the dielectric is pressed, the pressed region may have a reduced dielectric thickness (e.g., reduced spacing between the line and column conductors), and the regions around the pressed region may have an increased dielectric thickness (e.g., increased spacing between the row and column conductors ) Some other implementations may have opposed areas of increased or decreased capacities depending on the area and properties. In some implementations, the software may be used to determine a truly capacitive touch, and the software may also consider pressed areas with ring shapes of dielectric material around them to determine the force.
В некоторых реализациях, форма кольца увеличенной емкости вокруг точки сниженной емкости может быть использована для того, чтобы отличать сигнал, который возникает в результате силы, от сигнала, который возникает в результате действительно емкостного касания. Для некоторых из этих реализаций, датчик может быть емкостным чувствительным к силе датчиком m*n (емкость от строки к столбцу) с несжимаемым деформируемым диэлектриком.In some implementations, a ring shape of an increased capacitance around a point of reduced capacitance can be used to distinguish a signal that results from a force from a signal that arises from a truly capacitive touch. For some of these implementations, the sensor may be a capacitive force-sensitive m * n sensor (row to column capacity) with an incompressible deformable dielectric.
В других реализациях, могут быть использованы диэлектрические материалы, которые изменяются в объеме, когда они нажимаются (например, пена, содержащая главным образом воздух или другой сжимаемый газ, при том, что остальная часть пены сформирована из гибкого материала). Другие реализации могут использовать разделительные точечные элементы. Воздух в воздушных зазорах может быть использован в качестве деформируемого диэлектрика, и сила касания может быть ограничена посредством жесткости датчика, а не жесткости диэлектрика. Воздушный зазор также является оптически прозрачным, и воздух в воздушном зазоре может сжиматься. Разделительные точечные элементы с воздушными зазорами могут быть аналогичными, например, элементам, используемым в резистивных сенсорных экранах. Поскольку воздух может иметь очень высокую степень сжатия, датчики касания, использующие разделительные точечные элементы, могут считывать очень незначительную силу, ограниченную только посредством жесткости слоев датчика.In other implementations, dielectric materials can be used that change in volume when they are pressed (for example, foam containing mainly air or other compressible gas, while the rest of the foam is formed from a flexible material). Other implementations may use dividing point elements. Air in the air gaps can be used as a deformable dielectric, and the contact force can be limited by the stiffness of the sensor, and not the stiffness of the dielectric. The air gap is also optically transparent, and air in the air gap can be compressed. Separating point elements with air gaps may be similar, for example, to elements used in resistive touch screens. Since air can have a very high compression ratio, touch sensors using dividing point elements can read very little force, limited only by the stiffness of the sensor layers.
В некоторых реализациях, площадка заземления может быть листом из ITO или другого прозрачного проводника. Например, датчик касания по фиг.4 может иметь площадку заземления в качестве листа из ITO, который может подключаться к земле схемы. Площадка заземления может не образовывать шаблон в некоторых реализациях, так что сопротивление между двумя точками в площадке заземления для данного сопротивления листа может быть меньше, чем когда лист образует шаблон способом из строк и столбцов. Такие площадки заземления могут быть использованы в других (жестких и не чувствительных к силе) системах, чтобы защищать датчик касания от электрического шума, формируемого посредством жидкокристаллического дисплея (LCD). Если датчик касания используется перед ЖК-дисплеем, то также можно использовать сам ЖК-дисплей в качестве площадки заземления. Например, в некоторых реализациях, во избежание добавления другого слоя (например, слоя заземления) к комплекту датчика касания, сам ЖК-дисплей может быть использован в качестве площадки заземления, которая может включать в себя алюминий или другие металлические провода на поверхности дисплея, который может моделироваться в качестве площадки заземления. Если ЖК-дисплей и датчик касания совместно используют землю схемы, то трассы на ЖК-дисплее могут рассматриваться как находящиеся в земле. LCD-трассы могут возбуждаться при некотором напряжении, имеющем как DC-компонент, так и AC-компонент, при этом DC-компонент может не учитываться, поскольку связь с площадкой заземления емкостная. AC-компонент может быть важным, по меньшей мере, поскольку он может вводить шум в принимаемый сигнал. Например, AC-компонент сигнала в металлических проводах может образовывать связь с приемным устройством, хотя это может исключаться при использовании некоторых технологий уменьшения уровня шума. Например, технологии уменьшения уровня шума могут использоваться для того, чтобы уменьшать эффекты связанного шума, к примеру, как описано в заявках на патент (США) номера 12/838419 и 12/838422, которые поданы 16 июля 2010 года и которые полностью содержатся в данном документе по ссылке.In some implementations, the ground plane may be a sheet of ITO or another transparent conductor. For example, the touch sensor of FIG. 4 may have an earth ground as an ITO sheet that can connect to the circuit ground. The grounding pad may not form a pattern in some implementations, so the resistance between two points in the grounding pad for a given sheet resistance may be less than when the sheet forms a pattern in a row and column fashion. Such grounding pads can be used in other (rigid and non-force-sensitive) systems to protect the touch sensor from electrical noise generated by the liquid crystal display (LCD). If the touch sensor is used in front of the LCD, then the LCD itself can also be used as a grounding pad. For example, in some implementations, in order to avoid adding another layer (e.g., a ground layer) to the touch sensor kit, the LCD itself can be used as a ground plane, which can include aluminum or other metal wires on the surface of the display, which can simulated as a grounding pad. If the LCD and the touch sensor share ground circuits, then the traces on the LCD can be considered as being in the ground. LCD traces can be excited at a certain voltage, having both a DC component and an AC component, while the DC component may not be taken into account, since the connection to the ground plane is capacitive. The AC component may be important, at least because it can introduce noise into the received signal. For example, the AC component of a signal in metal wires may form a connection with a receiver, although this may be eliminated using some noise reduction techniques. For example, noise reduction technologies can be used to reduce the effects of associated noise, for example, as described in patent applications (US) numbers 12/838419 and 12/838422, which were filed July 16, 2010 and which are fully contained in this document by reference.
В некоторых реализациях, площадка заземления может быть заменена посредством листа материала с высокой диэлектрической постоянной. Например, если деформируемый разделительный слой является пеной или воздухом с разделительными точечными элементами, то пластические материалы (например, сложный полиэфир или акриловый материал) могут иметь более высокую диэлектрическую постоянную. В этих вариантах реализации измеренная емкость может увеличиваться (вместо снижения) по мере того, как краевое поле проникает в материал с высокой диэлектрической постоянной. Поскольку поле не может быть экранировано посредством листа диэлектрика, эти варианты реализации могут давать возможность размещения листа диэлектрика либо за датчиком касания, как в некоторых реализациях площадки заземления, либо перед датчиком касания, в направлении пользователя.In some implementations, the ground plane may be replaced by a sheet of material with a high dielectric constant. For example, if the deformable separation layer is foam or air with separation point elements, then plastic materials (for example, polyester or acrylic material) may have a higher dielectric constant. In these embodiments, the measured capacitance may increase (instead of decreasing) as the edge field penetrates the material with a high dielectric constant. Since the field cannot be shielded by means of a dielectric sheet, these embodiments can enable the dielectric sheet to be placed either behind the touch sensor, as in some implementations of the ground plane, or in front of the touch sensor, in the direction of the user.
В некоторых реализациях, емкости в этих системах могут быть выполнены с возможностью составлять порядка приблизительно 1 пФ по емкости. Большие емкости могут соответствовать более высоким уровням сигнала, но также могут вносить определенную долю в постоянную времени RC-цепи каждой емкости, испытываемый на сопротивление строчных и столбцовых проводников. Эта постоянная времени RC-цепи может иметь такую конфигурацию, при которой работа системы не является медленной по сравнению с частотой напряжения возбуждения, и сигнал возбуждения не ослабляется вдоль проводящих трасс и не формирует большую (и пространственно варьирующуюся) ошибку при измерении. Для датчиков, сконструированных с использованием ITO, например, с сопротивлением листа приблизительно в 50 Ом в расчете на единицу площади, емкость может составлять примерно ~1 пФ. Для датчиков, изготовленных из материалов с более низким сопротивлением, например из тонких металлических проводов, может быть оптимально использовано большее значение емкости (больше ~1 пФ).In some implementations, capacitances in these systems may be configured to be of the order of about 1 pF in capacitance. Larger capacitances can correspond to higher signal levels, but can also contribute a certain proportion to the time constant of the RC circuit of each capacitance, tested for the resistance of the line and column conductors. This RC-circuit time constant may have such a configuration that the system is not slow compared to the frequency of the excitation voltage, and the excitation signal does not attenuate along the conducting paths and does not generate a large (and spatially varying) measurement error. For sensors designed using ITO, for example, with a sheet resistance of approximately 50 Ohms per unit area, the capacitance can be approximately ~ 1 pF. For sensors made of materials with lower resistance, for example thin metal wires, a larger capacitance value (greater than ~ 1 pF) can be optimally used.
Когда зависимая от силы емкость является емкостью параллельных пластин конденсатора, как в датчиках касания по фиг.1, 2 или 7, значение емкости может аппроксимироваться как C=эпсилон*A/d, где A является площадью конденсатора (немного меньше квадрата шага матрицы), d является разнесением между строчными и столбцовыми проводниками, и эпсилон является диэлектрической проницаемостью диэлектрического материала. Следовательно, значение емкости C может быть определено в качестве функции от толщины деформируемого диэлектрического материала. Матрица может иметь шаг, например, приблизительно в 5 мм, который соответствует приблизительному размеру контакта с пальцами. Это может означать, что разнесение между 0,1 мм и 1 мм может формировать емкость ~1 пФ. Более точная оценка значения емкости может зависеть от шага матрицы, который определяет площадь пластин, и от относительной диэлектрической проницаемости деформируемого материала, которая может быть очень близкой к единице для воздуха с разделительными точечными элементами или к трем-четырем для эластомеров.When the force-dependent capacitance is the capacitance of the parallel capacitor plates, as in the touch sensors of FIGS. 1, 2 or 7, the capacitance value can be approximated as C = epsilon * A / d, where A is the capacitor area (slightly less than the square of the matrix step), d is the spacing between the line and column conductors, and epsilon is the dielectric constant of the dielectric material. Therefore, the value of capacitance C can be determined as a function of the thickness of the deformable dielectric material. The matrix may have a pitch of, for example, approximately 5 mm, which corresponds to the approximate size of contact with the fingers. This may mean that spacing between 0.1 mm and 1 mm may form a capacitance of ~ 1 pF. A more accurate estimate of the capacitance value may depend on the pitch of the matrix, which determines the area of the plates, and on the relative dielectric constant of the deformable material, which can be very close to unity for air with dividing point elements or to three or four for elastomers.
Когда зависимая от силы емкость является краевой емкостью, как описано относительно фиг.4, например, могут быть другие способы аппроксимировать значения емкости, помимо простого выражения в аналитической форме, чтобы аппроксимировать это значение емкости. Расстояние в плоскости между строчными и столбцовыми проводниками может определять расстояние, нормальное к этой плоскости, на которое идет поле. Например, для сетки тонких проводов, разнесенных на 2 мм, значительная часть поля может выходить приблизительно на ~2 мм. Это может означать, что по мере того, как слои датчика приближаются к этой площадке заземления, площадка заземления может начинать значительно влиять на емкость в районе расстояния 2 мм. Следовательно, толщина деформируемого диэлектрика может быть выполнена с возможностью иметь данный порядок (например, приблизительно между 0,2 мм и 2 мм).When the force-dependent capacitance is an edge capacitance, as described with respect to FIG. 4, for example, there may be other ways to approximate the capacitance values, in addition to simply expressing it in an analytical form, to approximate this capacitance value. The distance in the plane between the horizontal and column conductors can determine the distance normal to the plane that the field is traveling. For example, for a grid of thin wires spaced 2 mm apart, a significant portion of the field may extend by approximately ~ 2 mm. This may mean that as the layers of the sensor approach this ground plane, the ground plane can begin to significantly affect capacitance in the region of 2 mm. Therefore, the thickness of the deformable dielectric can be configured to have this order (for example, between approximately 0.2 mm and 2 mm).
Датчик касания может быть изготовлен на любом числе гибких, непроводящих подложек. Один такой материал включает в себя полиэфирный (PET) лист. Например, датчик касания может быть изготовлен из верхнего листа со строчными проводниками, приклеиваемого к нижнему листу со столбцовыми проводниками. В некоторых реализациях, два листа могут склеиваться с использованием прозрачного чувствительного к давлению клея (например, продукта под названием "оптически видимый клей" (OCA) компании 3M™ St. Paul, Minnesota) или с использованием жидкого клея с отверждением ультрафиолетовым излучением. В некоторых реализациях, проводящие строчные и столбцовые проводники могут формироваться с использованием широких трасс ITO или другого прозрачного проводящего материала. В некоторых реализациях, поскольку удельное сопротивление этих материалов может быть высоким, чтобы достигать приемлемого сопротивления, трассы могут быть выполнены с возможностью быть широкими, порядка, по меньшей мере, ~1 мм. Разнесение между строчными и столбцовыми проводниками может быть выбрано так, что емкость параллельных пластин конденсатора, когда трассы перекрываются, не становится слишком большой и ограничивает частоту возбуждения посредством увеличения постоянной времени линий. На практике это может соответствовать разнесению, например, приблизительно в ~0,1 мм.The touch sensor can be made on any number of flexible, non-conductive substrates. One such material includes a polyester (PET) sheet. For example, the touch sensor may be made of a top sheet with horizontal conductors glued to the bottom sheet with column conductors. In some implementations, the two sheets can be bonded using a transparent pressure sensitive adhesive (for example, a product called “Optically Visible Adhesive” (OCA) from 3M ™ St. Paul, Minnesota) or using a UV curing liquid adhesive. In some implementations, conductive line and column conductors can be formed using wide ITO paths or other transparent conductive material. In some implementations, since the resistivity of these materials can be high in order to achieve acceptable resistance, the tracks can be made with the possibility of being wide, of the order of at least ~ 1 mm. The spacing between the line and column conductors can be chosen so that the capacitance of the parallel capacitor plates, when the paths overlap, does not become too large and limits the excitation frequency by increasing the line time constant. In practice, this may correspond to a spacing of, for example, approximately ~ 0.1 mm.
В некоторых реализациях, строчные и столбцовые проводники также могут формироваться с использованием непрозрачных металлических проводов, которые являются достаточно узкими (~10 мкм), так что они незаметны. В этом случае, компонент емкости параллельных пластин конденсатора может быть пренебрежимо мал, и два листа могут быть размещены максимально близко друг к другу в соответствии с механической практичностью. Когда строчные и столбцовые проводники изготавливаются из узких металлических проводов, может быть сконфигурирован шаблон, в котором строчные и столбцовые проводники пересекают друг друга несколько раз для каждой точки в матрице. Например, каждый строчный и каждый столбцовый проводник могут иметь три отдельных провода, которые электрически соединяются между собой. Это может означать, например, что для каждой точки в матрице провода могут пересекать друг друга 3*3=9 раз. Это может иметь эффект увеличения полной емкости и снижения расстояния, на которое краевое поле выходит из датчика касания (и тем самым снижения надлежащей толщины для деформируемого диэлектрика).In some implementations, the line and column conductors can also be formed using opaque metal wires that are quite narrow (~ 10 μm) so that they are invisible. In this case, the capacitance component of the parallel plates of the capacitor can be negligible, and two sheets can be placed as close as possible to each other in accordance with mechanical practicality. When the horizontal and column conductors are made of narrow metal wires, a pattern can be configured in which the horizontal and column conductors cross each other several times for each point in the matrix. For example, each line and each column conductor can have three separate wires that are electrically connected to each other. This may mean, for example, that for each point in the matrix, the wires can cross each other 3 * 3 = 9 times. This can have the effect of increasing the total capacity and decreasing the distance that the edge field extends from the touch sensor (and thereby reducing the proper thickness for the deformable dielectric).
В некоторых реализациях, разнесение датчика и площадки заземления может составлять приблизительно ~1 мм. Разнесение строчных и столбцовых проводников может зависеть от геометрии шаблона и может быть, при аппроксимации первого порядка, примерно копланарным. В некоторых реализациях, строчные проводники, используемые для верхнего слоя емкостного датчика касания, могут формироваться достаточно узкими, так что они составляют приблизительно 6 мкм, так что емкость параллельных пластин конденсатора в областях ниже этих узких строчных проводников пренебрежимо мала, и разнесение между этими узкими строчными проводниками и нижележащим столбцовым проводником может быть задано небольшим. Если, например, используется ITO, то может быть разнесение примерно в ~0,1 мм между строчными проводниками и нижележащими столбцовыми проводниками.In some implementations, the spacing of the sensor and the ground may be approximately ~ 1 mm. The spacing of the line and column conductors may depend on the geometry of the template and may be, when approximating the first order, approximately coplanar. In some implementations, the line conductors used for the top layer of the capacitive touch sensor can be formed sufficiently narrow so that they are approximately 6 μm, so that the capacitance of the parallel capacitor plates in the regions below these narrow line conductors is negligible, and the spacing between these narrow lower case conductors and the underlying column conductor can be set small. If, for example, ITO is used, then there may be a spacing of about ~ 0.1 mm between the line conductors and the underlying column conductors.
В некоторых реализациях, редко расположенные строчные проводники могут образовывать шаблон из тонкой пленки (например, приблизительно сотни нанометров ITO) поверх полиэфирной подложки (например, в районе ~0,1 мм по толщине). Столбцы могут быть изготовлены аналогичным образом. Строчные и столбцовые проводники могут приклеиваться друг к другу с помощью прозрачного клея.In some implementations, sparse line conductors may form a thin film pattern (e.g., approximately hundreds of ITO nanometers) over a polyester substrate (e.g., in the region of ~ 0.1 mm in thickness). Columns can be made in a similar way. Line and column conductors can be glued to each other using transparent glue.
В этом раскрытии описываются реализации, в которых измерение емкости проводится от каждой строки к каждому столбцу. Может быть схема, выполненная с возможностью осуществлять этот тип измерения, причем схема включает в себя передающие устройства и приемные устройства в соответствующих столбцах и строках. В реализации этой схемы, столбцы могут быть возбуждены с помощью напряжения в линии передачи электроэнергии таким образом, что энергия протекает из передающего устройства в столбцы, и приемное устройство может измерять ток в строках таким образом, что энергия вытекает из строк и в приемное устройство. Хотя обозначение одной оси в качестве строк и другой в качестве столбцов является, в общем, произвольным в этой реализации, строки, в общем, могут быть присоединены к приемным устройствам, а столбцы, в общем, могут быть присоединены к передающим устройствам.This disclosure describes implementations in which capacitance is measured from each row to each column. There may be a circuit configured to perform this type of measurement, the circuit including transmitting devices and receiving devices in respective columns and rows. In the implementation of this circuit, the columns can be energized by the voltage in the electric power transmission line so that energy flows from the transmitter to the columns, and the receiver can measure the current in rows so that energy flows from the rows to the receiver. Although the designation of one axis as rows and the other as columns is generally arbitrary in this implementation, rows can generally be attached to receivers, and columns can generally be connected to transmitters.
В различных реализациях, проводники в датчике могут быть сконфигурированы в шаблоне, который увеличивает или максимизирует краевую емкость, которая может прерываться посредством пальца пользователя, чтобы предоставлять требуемый сигнал и минимизировать дополнительную емкость между строкой и столбцом (например, емкость параллельных пластин конденсатора), что позволяет обеспечивать постоянное смещение. Строки и столбцы в матрице могут быть почти компланарными, так что хотя площадь соответствующего конденсатора с параллельными пластинами является относительно небольшой, расстояние разнесения также является относительно небольшим, и его значение емкости может быть значительным. Шаблон электродов также может быть сконфигурирован таким образом, чтобы сделать ширину линии максимально возможно большой для данного шага, чтобы минимизировать сопротивление трасс, которое в противном случае может быть значительным, если используются датчики с большой площадью. Краевая емкость может быть максимизирована, например, посредством конструирования шаблона таким образом, что результирующая краевая емкость может быть задана максимально большой. В некоторых реализациях этих датчиков касания, нежелательная емкость параллельных пластин конденсатора уменьшается или минимизируется посредством задания проводящих трасс узкими там, где они пересекают друг друга, сопротивление может быть уменьшено и минимизировано посредством задания электродных трасс относительно широкими в других областях.In various implementations, the conductors in the sensor can be configured in a pattern that increases or maximizes the edge capacitance, which can be interrupted by the user's finger to provide the desired signal and minimize additional capacitance between the row and column (for example, the capacitance of parallel capacitor plates), which allows provide constant displacement. Rows and columns in the matrix can be almost coplanar, so although the area of the corresponding capacitor with parallel plates is relatively small, the separation distance is also relatively small, and its capacitance value can be significant. The electrode pattern can also be configured to make the line width as large as possible for a given step, to minimize path resistance, which could otherwise be significant if sensors with a large area are used. The edge capacity can be maximized, for example, by designing the template so that the resulting edge capacity can be set as large as possible. In some implementations of these touch sensors, the unwanted capacitance of the parallel capacitor plates is reduced or minimized by setting the conductive paths narrow where they intersect each other, the resistance can be reduced and minimized by setting the electrode paths relatively wide in other areas.
Другие реализации могут иметь другие конфигурации расположения проводников. В одной реализации, например, один шаблон может заключать в себе равномерно разнесенные прямые линии с шагом, идентичным шагу электрической матрицы, прямые линии с шагом пальца в электрической матрице, где смежные линии соединяются между собой в группах и встречно-гребенчатых шаблонах, чтобы увеличивать периметр между данной строкой и столбцом, чтобы увеличивать краевое поле.Other implementations may have other conductor arrangement configurations. In one implementation, for example, one pattern may comprise uniformly spaced straight lines with a pitch identical to the pitch of the electric matrix, straight lines with the step of a finger in the electric matrix, where adjacent lines are interconnected in groups and on-comb patterns to increase the perimeter between the given row and column to increase the marginal field.
Некоторые описанные варианты осуществления изобретения и операции могут быть реализованы в цифровой электронной схеме или в компьютерном программном обеспечении, микропрограммном обеспечении (firmware) или аппаратных средствах, включающих в себя конструкции, раскрытые в этом описании, и их конструктивные эквиваленты, либо в комбинациях одного или более из означенного. Варианты осуществления изобретения, описанного в этом описании, могут быть реализованы как одна или более компьютерных программ, т.е. один или более модулей компьютерных программных инструкций, кодированных на компьютерном носителе хранения данных для выполнения или управления работой аппаратуры обработки данных. Альтернативно или помимо этого, программные инструкции могут быть кодированы в искусственно сформированном распространяемом сигнале, например, в машиносформированном электрическом, оптическом или электромагнитном сигнале, который формируется с возможностью кодировать информацию для передачи в подходящую приемную аппаратную систему для выполнения посредством аппаратной системы обработки данных. Аппаратура обработки данных может включать в себя датчик, может составлять часть датчика, может составлять часть системы с датчиком, может быть интегрирована в систему и/или датчику, может составлять часть приемных устройств, передающих устройств, компонентов и/или логики, ассоциированной с датчиком или приемными устройствами и/или передающими устройствами, либо представлять собой любую комбинацию вышеозначенного. Компьютерный носитель данных может представлять собой или быть включен в машиночитаемое устройство хранения данных, подложку машиночитаемого устройства хранения данных, матрицу или запоминающее устройство с произвольным или последовательным доступом либо в комбинацию одного или более из означенного. Кроме того, в то время как компьютерный носитель данных не является распространяемым сигналом, компьютерный носитель данных может быть источником или назначением компьютерных программных инструкций, кодированных в искусственно сформированном распространяемом сигнале. Компьютерный носитель данных также может представлять собой или быть включен в один или более отдельных физических компонентов либо носителей (например, несколько CD, дисков или других устройств хранения данных).Some of the described embodiments of the invention and operations can be implemented in digital electronic circuitry or in computer software, firmware, or hardware, including the structures disclosed in this description and their structural equivalents, or in combinations of one or more of the above. Embodiments of the invention described herein may be implemented as one or more computer programs, i.e. one or more modules of computer program instructions encoded on a computer storage medium for executing or controlling the operation of data processing equipment. Alternatively or in addition, program instructions may be encoded in an artificially generated distributed signal, for example, in a machine-generated electrical, optical or electromagnetic signal, which is formed with the ability to encode information for transmission to a suitable receiving hardware system for execution by a hardware data processing system. Data processing equipment may include a sensor, may form part of a sensor, may form part of a system with a sensor, may be integrated into a system and / or sensor, may form part of receivers, transmitting devices, components and / or logic associated with the sensor or receiving devices and / or transmitting devices, or be any combination of the above. The computer storage medium may be or be included in a computer-readable data storage device, a substrate for a computer-readable data storage device, a matrix or memory device with random or sequential access, or in a combination of one or more of the above. Furthermore, while the computer storage medium is not a distributed signal, the computer storage medium may be a source or destination of computer program instructions encoded in an artificially generated distributed signal. A computer storage medium may also be or be included in one or more separate physical components or media (for example, multiple CDs, disks, or other storage devices).
Операции, поясненные в этом подробном описании, могут быть реализованы как операции, выполняемые посредством аппаратной системы обработки данных для данных, сохраненных на одном или более машиночитаемых устройствах хранения данных или принимаемых из других источников.The operations explained in this detailed description can be implemented as operations performed by a hardware data processing system for data stored on one or more computer-readable data storage devices or received from other sources.
Различные аппаратные системы, устройства и машины для обработки данных могут быть использованы в качестве "аппаратуры обработки данных", включающей в себя в качестве примера программируемый процессор, компьютер, внутрикристальную систему либо несколько или комбинации вышеприведенного. Аппаратура может включать в себя логическую схему специального назначения, например, FPGA (программируемую пользователем вентильную матрицу) или ASIC (специализированную интегральную схему). Аппаратура также может включать в себя, в дополнение к аппаратным средствам, код, который создает среду выполнения для рассматриваемой компьютерной программы, например код, который составляет микропрограммное обеспечение процессора, стек протоколов, систему управления базами данных, операционную систему, межплатформенную среду выполнения, виртуальную машину или комбинацию одного или более из означенного. Аппаратура и среда выполнения могут реализовывать множество различных инфраструктур вычислительных моделей, таких как веб-службы, распределенные вычислительные и сетевые параллельные вычислительные инфраструктуры.Various hardware systems, devices, and data processing machines can be used as “data processing equipment,” including, as an example, a programmable processor, a computer, an on-chip system, or several or combinations of the above. The equipment may include special-purpose logic, such as FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Specialized Integrated Circuit). The hardware may also include, in addition to hardware, a code that creates a runtime for the computer program in question, for example, code that makes up the processor’s firmware, protocol stack, database management system, operating system, cross-platform runtime, virtual machine or a combination of one or more of the foregoing. Hardware and runtimes can implement many different computing model infrastructures, such as web services, distributed computing, and network parallel computing infrastructures.
Компьютерная программа (также известная как программа, программное обеспечение, приложение, сценарий или код) может быть написана в любой форме языка программирования, включающего в себя компилируемые или интерпретируемые языки, декларативные или процедурные языки, и она может быть развернута в любой форме, в том числе в качестве автономной программы либо в качестве модуля, компонента, подпрограммы, объекта или другого модуля, подходящего для использования в вычислительном окружении. Компьютерная программа может (но не должна) соответствовать файлу в файловой системе. Программа может сохраняться в части файла, который хранит другие программы или данные (например, один или более сценариев, сохраняемых в документе на языке разметки), в одном файле, выделенном для рассматриваемой программы, или в нескольких координированных файлах (например, в файлах, которые сохраняют один или более модулей, подпрограмм либо частей кода). Компьютерная программа может быть развернута для исполнения на одном компьютере или на нескольких компьютерах, которые находятся на одном веб-узле или распределены по нескольким веб-узлам и соединены посредством сети связи.A computer program (also known as a program, software, application, script, or code) can be written in any form of a programming language, including compiled or interpreted languages, declarative or procedural languages, and it can be deployed in any form, including including as a stand-alone program or as a module, component, subprogram, object, or other module suitable for use in a computing environment. A computer program may (but should not) correspond to a file in the file system. A program can be saved in a part of a file that stores other programs or data (for example, one or more scripts stored in a markup language document), in one file allocated for the program in question, or in several coordinated files (for example, files that save one or more modules, subroutines or parts of the code). A computer program may be deployed for execution on one computer or on several computers that are located on the same website or distributed across multiple websites and connected through a communication network.
Процессы и логические последовательности операций, поясненные в этом подробном описании, могут быть выполнены посредством одного или более программируемых процессоров, исполняющих одну или более компьютерных программ, чтобы выполнять действия посредством управления входными данными и формирования вывода. Процессы и логические последовательности операций также могут быть выполнены посредством (и аппаратная система также может быть реализована как) логической схемы специального назначения, например, FPGA (программируемой пользователем вентильной матрицы) или ASIC (специализированной интегральной схемы).The processes and logical sequences of operations explained in this detailed description can be performed by one or more programmable processors executing one or more computer programs to perform actions by controlling input data and generating output. Processes and logical sequences of operations can also be performed by (and the hardware system can also be implemented as) special-purpose logic, for example, FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Specialized Integrated Circuit).
Процессоры, подходящие для исполнения компьютерной программы, включают в себя, в качестве примера, микропроцессоры общего и специального назначения и любой один или более процессоров любого вида цифрового компьютера. В общем, процессор принимает инструкции и данные из постоянного запоминающего устройства или оперативного запоминающего устройства, или из того и из другого. Существенными элементами компьютера являются процессор для выполнения действий в соответствии с инструкциями и одно или более запоминающих устройств для сохранения инструкций и данных. В общем, компьютер также должен включать в себя или функционально соединяться с возможностью принимать данные или передавать данные либо как принимать, так и передавать данные в одно или более устройств хранения данных большой емкости для сохранения данных, например, в магнитные, магнитооптические диски или оптические диски. Тем не менее, компьютер не должен обязательно иметь такие устройства. Кроме того, компьютер может встраиваться в другое устройство, например, в числе прочего, в мобильный телефон, персональное цифровое устройство (PDA), мобильный аудио- или видеопроигрыватель, игровую приставку или портативное устройство хранения данных (например, флэш-накопитель на основе универсальной последовательной шины (USB)). Устройства, подходящие для сохранения компьютерных программных инструкций и данных, включают в себя все формы энергонезависимого запоминающего устройства, носителей и запоминающих устройств, включающих в себя в качестве примера полупроводниковые запоминающие устройства, например, EPROM, EEPROM и устройства флэш-памяти; магнитные диски, например, внутренние жесткие диски или съемные диски; магнитооптические диски; и CD-ROM- и DVD-ROM-диски. Процессор и запоминающее устройство могут дополняться или включаться в логическую схему специального назначения.Processors suitable for executing a computer program include, as an example, general and special purpose microprocessors and any one or more processors of any kind of digital computer. In general, a processor receives instructions and data from read-only memory or random access memory, or from both. The essential elements of a computer are a processor for performing actions in accordance with instructions and one or more storage devices for storing instructions and data. In general, a computer should also include or functionally connect with the ability to receive data or transmit data, or both receive and transmit data to one or more mass storage devices for storing data, for example, magnetic, magneto-optical disks or optical disks . However, the computer does not have to have such devices. In addition, the computer can be integrated into another device, such as, but not limited to, a mobile phone, personal digital assistant (PDA), mobile audio or video player, game console or portable storage device (for example, a flash drive based on a universal serial Bus (USB)). Devices suitable for storing computer program instructions and data include all forms of non-volatile storage device, storage media and storage devices including, as an example, semiconductor storage devices, for example, EPROM, EEPROM and flash memory devices; magnetic disks, such as internal hard drives or removable drives; magneto-optical disks; and CD-ROMs and DVD-ROMs. The processor and the storage device may be supplemented or included in a special-purpose logic circuit.
Чтобы предоставлять взаимодействие с пользователем, варианты осуществления изобретения, описанного в этом подробном описании, могут быть реализованы на компьютере, имеющем устройство отображения, например монитор на CRT (электронно-лучевой трубке) или ЖК-дисплее (жидкокристаллическом дисплее), для отображения информации пользователю, и клавиатуру и указательное устройство, например мышь или шаровый манипулятор, посредством которого пользователь может предоставлять ввод в компьютер. Другие виды устройств также могут быть использованы для того, чтобы предоставлять взаимодействие с пользователем; например, обратная связь, предоставляемая пользователю, может быть любой формой сенсорной обратной связи, такой как визуальная обратная связь, акустическая обратная связь или тактильная обратная связь; и ввод от пользователя может быть принят в любой форме, включающей в себя акустический, речевой или тактильный ввод. Помимо этого, компьютер может взаимодействовать с пользователем посредством отправки документов и приема документов из устройства, которое используется пользователем; например, посредством отправки веб-страниц в веб-обозреватель на клиентском устройстве пользователя в ответ на запросы, принятые из веб-обозревателя.In order to provide user interaction, embodiments of the invention described in this detailed description may be implemented on a computer having a display device, such as a CRT monitor (cathode ray tube) or an LCD (liquid crystal display), to display information to the user, and a keyboard and pointing device, such as a mouse or trackball, through which a user can provide input to a computer. Other types of devices can also be used to provide user experience; for example, the feedback provided to the user may be any form of sensory feedback, such as visual feedback, acoustic feedback, or tactile feedback; and input from the user may be received in any form, including acoustic, speech, or tactile input. In addition, the computer can interact with the user by sending documents and receiving documents from the device that is used by the user; for example, by sending web pages to a web browser on a user's client device in response to requests received from the web browser.
Хотя это подробное описание содержит множество конкретных сведений по реализации, они должны истолковываться не как ограничения на объем изобретения или формулы изобретения, а, наоборот, как описания признаков, специфичных для конкретных вариантов осуществления конкретного изобретения. Определенные признаки, которые поясняются в этом подробном описании в контексте отдельных вариантов осуществления, также могут быть реализованы комбинированно в одном варианте осуществления. Наоборот, различные признаки, которые описываются в контексте одного варианта осуществления, также могут быть реализованы в нескольких вариантах осуществления по отдельности или в любой подходящей субкомбинации. Кроме того, хотя признаки могут описываться выше как работающие в определенных комбинациях и даже первоначально задаваться в формуле изобретения, по существу, один или более признаков из заявленной комбинации в некоторых случаях могут быть исключены из комбинации, и заявленная комбинация может быть направлена на субкомбинацию или на изменение субкомбинации.Although this detailed description contains a lot of specific implementation information, it should not be construed as limiting the scope of the invention or claims, but rather as describing features specific to particular embodiments of a particular invention. Certain features, which are explained in this detailed description in the context of individual embodiments, can also be implemented in combination in one embodiment. Conversely, various features that are described in the context of one embodiment may also be implemented in several embodiments individually or in any suitable subcombination. In addition, although the features may be described above as operating in certain combinations and even initially defined in the claims, essentially one or more of the features of the claimed combination may in some cases be excluded from the combination, and the claimed combination may be directed to a sub-combination or to change of subcombination.
Аналогично, хотя операции проиллюстрированы на чертежах в конкретном порядке, это не должно пониматься как требующее то, что такие операции должны выполняться в конкретном показанном порядке либо в последовательном порядке, или что все проиллюстрированные операции должны выполняться для того, достигать требуемых результатов. При определенных обстоятельствах может быть преимущественной многозадачная и параллельная обработка. Кроме того, разделение различных системных компонентов в вариантах осуществления, описанных выше, не должно пониматься как требующее такого разделения во всех вариантах осуществления, и следует понимать, что описанные программные компоненты и системы, в общем, могут интегрироваться в один программный продукт либо комплектоваться в несколько программных продуктов.Similarly, although the operations are illustrated in the drawings in a specific order, this should not be understood as requiring that such operations be performed in the particular order shown or in sequential order, or that all illustrated operations must be performed in order to achieve the desired results. Under certain circumstances, multitasking and parallel processing may be advantageous. In addition, the separation of the various system components in the embodiments described above should not be understood as requiring such separation in all embodiments, and it should be understood that the described software components and systems, in general, can be integrated into one software product or completed with several software products.
Таким образом, описаны конкретные варианты осуществления изобретения. Другие варианты осуществления находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. В некоторых случаях, действия, изложенные в формуле изобретения, могут выполняться в другом порядке и при этом достигать требуемых результатов. Помимо этого, процессы, проиллюстрированные на прилагаемых чертежах, не обязательно требуют конкретного показанного порядка или последовательного порядка для того, чтобы достигать требуемых результатов. В определенных реализациях, может быть полезной многозадачная и параллельная обработка.Thus, specific embodiments of the invention are described. Other embodiments are within the scope of the appended claims. In some cases, the actions set forth in the claims may be performed in a different order and at the same time achieve the desired results. In addition, the processes illustrated in the accompanying drawings do not necessarily require the particular order shown or sequential order in order to achieve the desired results. In certain implementations, multitasking and parallel processing may be useful.
Claims (40)
первую матрицу проводников, размещенных в строках, при этом проводники в первой матрице размещены, по существу, параллельно друг другу;
вторую матрицу проводников, размещенных в столбцах, при этом столбцы проводников во второй матрице размещены, по существу, параллельно друг другу, при этом проводники во второй матрице находятся под первой матрицей проводников, и при этом столбцы проводников во второй матрице размещены в направлении, которое является, по существу, перпендикулярным направлению строк проводников в первой матрице;
лист, содержащий деформируемый диэлектрический материал, при этом лист находится под второй матрицей проводников; и
площадку заземления, находящуюся под листом,
при этом первая и вторая матрицы выполнены с возможностью формировать электрическое поле с линиями напряженности электрического поля, которые идут в первом направлении к пользователю датчика и во втором направлении к площадке заземления.1. A capacitive touch sensor containing:
a first matrix of conductors arranged in rows, wherein the conductors in the first matrix are arranged substantially parallel to each other;
the second matrix of conductors arranged in columns, wherein the columns of conductors in the second matrix are arranged substantially parallel to each other, the conductors in the second matrix being under the first matrix of conductors, and the columns of conductors in the second matrix being arranged in a direction that is essentially perpendicular to the direction of the rows of conductors in the first matrix;
a sheet containing a deformable dielectric material, wherein the sheet is under the second matrix of conductors; and
grounding pad below the sheet
the first and second matrices are configured to form an electric field with electric field strength lines that go in the first direction to the sensor user and in the second direction to the ground plane.
ширина проводников, измеряемая в одной строке в первой матрице, меньше расстояния разнесения между соответствующими проводниками, измеряемого между смежными краями двух смежных строк первой матрицы, и
ширина проводников, измеряемая в одном столбце во второй матрице, меньше расстояния разнесения между соответствующими проводниками, измеряемого между смежными краями двух смежных столбцов во второй матрице.2. The sensor according to claim 1, in which:
the width of the conductors, measured in one row in the first matrix, is less than the separation distance between the respective conductors, measured between the adjacent edges of two adjacent rows of the first matrix, and
the width of the conductors, measured in one column in the second matrix, is less than the separation distance between the respective conductors, measured between the adjacent edges of two adjacent columns in the second matrix.
передавать с помощью передающих устройств сигналы на по меньшей мере двух различных частотах в первой или второй матрице проводников;
принимать с помощью приемных устройств сигналы на по меньшей мере двух различных частотах в другой из первой или второй матрицы проводников;
оценивать значение емкости на каждой из этих двух различных частот с использованием принимаемых сигналов;
определять то, что объект является частью человеческого тела пользователя, если оцененные значения емкости на двух частотах отличаются в два или более раз; и
определять то, что объект не является объектом, допускающим формирование сигнала действительно емкостного касания, и что активация датчика обусловлена измеренной силой, если оцененные значения емкости на двух частотах не отличаются в два или более раз.8. The sensor according to claim 6, wherein the sensor comprises transmitting devices and receiving devices, the sensor being configured to
transmit using transmitting devices signals at at least two different frequencies in the first or second matrix of conductors;
receive signals using at least two different frequencies in the other of the first or second matrix of conductors with the help of receiving devices;
evaluate the capacitance value at each of these two different frequencies using the received signals;
determine that the object is part of the human body of the user if the estimated capacitance values at two frequencies differ two or more times; and
determine that the object is not an object that allows the formation of a truly capacitive touch signal, and that the activation of the sensor is determined by the measured force if the estimated capacitance values at two frequencies do not differ two or more times.
датчик выполнен с возможностью принимать внешнюю силу от касания или нажатия датчика,
датчик выполнен с возможностью сжимать, по меньшей мере, проводники в первой и второй матрицах в направлении площадки заземления по приему внешней силы, и
датчик выполнен с возможностью снижать емкость датчика, когда внешняя сила прикладывается к датчику.9. The sensor according to claim 1, wherein
the sensor is configured to receive external force from touching or pressing the sensor,
the sensor is configured to compress at least the conductors in the first and second matrices in the direction of the ground plane to receive an external force, and
the sensor is configured to reduce the capacity of the sensor when an external force is applied to the sensor.
первую матрицу проводников, размещенных в строках, при этом строки проводников в первой матрице размещены, по существу, параллельно друг другу, при этом ширина проводников, измеряемая в одной строке в первой матрице, меньше расстояния разнесения между соответствующими проводниками, измеряемого между смежными краями двух смежных строк первой матрицы;
вторую матрицу проводников, размещенных в столбцах, при этом столбцы проводников во второй матрице размещены, по существу, параллельно друг другу, при этом проводники во второй матрице находятся под проводниками в первой матрице, при этом столбцы проводников во второй матрице размещены в направлении, которое является, по существу, перпендикулярным направлению строк проводников в первой матрице, и при этом ширина проводников, измеряемая в одном столбце во второй матрице, превышает расстояние разнесения между соответствующими проводниками, измеряемое между смежными краями двух смежных столбцов во второй матрице;
лист, содержащий деформируемый диэлектрический материал, при этом лист находится под второй матрицей проводников; и
третью матрицу проводников, размещенных в строках, при этом строки проводников в третьей матрице размещены, по существу, параллельно друг другу, при этом проводники в третьей матрице находятся под листом, при этом строки проводников в третьей матрице размещены в направлении, которое является, по существу, перпендикулярным направлению столбцов проводников во второй матрице, и при этом ширина проводников, измеряемая в одной строке третьей матрицы, превышает расстояние разнесения между соответствующими проводниками, измеряемое между смежными краями двух смежных строк в третьей матрице.20. A capacitive touch sensor containing:
the first matrix of conductors placed in rows, while the rows of conductors in the first matrix are arranged essentially parallel to each other, while the width of the conductors, measured in one row in the first matrix, is less than the separation distance between the respective conductors, measured between adjacent edges of two adjacent rows of the first matrix;
the second matrix of conductors arranged in columns, wherein the columns of conductors in the second matrix are arranged substantially parallel to each other, with the conductors in the second matrix being under the conductors in the first matrix, while the columns of conductors in the second matrix are arranged in a direction that is essentially perpendicular to the direction of the rows of conductors in the first matrix, and the width of the conductors, measured in one column in the second matrix, exceeds the separation distance between the corresponding conductor and as measured between the adjacent edges of two adjacent columns in the second matrix;
a sheet containing a deformable dielectric material, wherein the sheet is under the second matrix of conductors; and
the third matrix of conductors arranged in rows, with the rows of conductors in the third matrix being arranged substantially parallel to each other, with the conductors in the third matrix being under the sheet, and the rows of conductors in the third matrix being arranged in a direction that is essentially perpendicular to the direction of the columns of conductors in the second matrix, and the width of the conductors, measured in one row of the third matrix, exceeds the separation distance between the respective conductors, measured between adjacent bubbled edges of two adjacent rows of the third matrix.
датчик содержит чувствительный к силе датчик и датчик действительно емкостного касания,
датчик действительно емкостного касания содержит проводники первой и второй матриц,
чувствительный к силе датчик содержит проводники второй и третьей матриц и лист, содержащий деформируемый диэлектрический материал,
чувствительный к силе датчик выполнен с возможностью первого измерения первой емкости для емкости параллельных пластин конденсатора между пересечениями проводников второй и третьей матриц, и
датчик действительно емкостного касания выполнен с возможностью второго измерения второй емкости, связанной с краевым электрическим полем между первой и второй матрицами проводников.21. The sensor according to claim 20, wherein
the sensor contains a force-sensitive sensor and a truly capacitive touch sensor,
the capacitive touch sensor contains conductors of the first and second matrices,
the force-sensitive sensor contains conductors of the second and third matrices and a sheet containing a deformable dielectric material,
a force sensitive sensor is configured to first measure the first capacitance for the capacitance of the parallel capacitor plates between the intersections of the conductors of the second and third arrays, and
a truly capacitive touch sensor is configured to second measure a second capacitance associated with an edge electric field between the first and second arrays of conductors.
датчик выполнен с возможностью определять то, находится или нет объект поблизости от касания датчика, посредством краевого электрического поля,
датчик дополнительно выполнен с возможностью определять то, касается или прикладывает объект силу к датчику либо нет,
датчик выполнен с возможностью снижать уровень второй емкости по мере того, как объект приближается к касанию датчика, и
датчик выполнен с возможностью повышать уровень первой емкости по мере того, как объект касается и прикладывает силу к датчику.22. The sensor according to claim 20, wherein
the sensor is configured to determine whether or not an object is located close to touching the sensor by means of an edge electric field,
the sensor is further configured to determine whether or not the object applies force to the sensor or not,
the sensor is configured to reduce the level of the second capacitance as the object approaches the touch of the sensor, and
the sensor is configured to raise the level of the first capacitance as the object touches and applies force to the sensor.
передают с помощью по меньшей мере одного передающего устройства сигналы на по меньшей мере двух различных частотах, которые формируют электрическое поле между по меньшей мере одним из проводников в первой матрице и по меньшей мере одним из проводников во второй матрице, причем первая и вторая матрицы выполнены с возможностью формировать краевое электрическое поле, которое идет в направлении к пользователю датчика, и обеспечивать возможность обнаружения прерывания электрического поля, возникающего в результате объекта, который размещается поблизости от датчика;
принимают с помощью по меньшей мере одного приемного устройства сигналы с по меньшей мере двумя различными частотами;
оценивают значение емкости на каждой из этих двух или более различных частот с использованием принимаемых сигналов;
определяют то, отличается или нет оцененное значение емкости на каждой из двух или более частот приблизительно в два или более раз;
вычисляют разность или соотношение между оцененными значениями емкости;
сравнивают разность или соотношение с пороговым значением; и
определяют то, допускает или нет объект формирование сигнала действительно емкостного касания, и обусловлена или нет активация датчика измеренной силой, на основе результатов сравнения разности или соотношения между оцененными значениями емкости на двух или более частотах с пороговым значением.27. A method of measuring in a capacitive touch sensor, wherein the sensor comprises a first matrix of conductors arranged in rows, a second matrix of conductors arranged in columns that are substantially perpendicular to the rows of conductors in the first matrix, at least one transmitter connected with conductors in one of the first and second matrix of conductors, and at least one receiving device connected to conductors in another of the first and second matrix of conductors, the method comprising the steps of where:
using at least one transmitter, transmit signals at at least two different frequencies that form an electric field between at least one of the conductors in the first matrix and at least one of the conductors in the second matrix, the first and second matrices being made with the ability to form an edge electric field that goes towards the sensor user, and to provide the ability to detect interruption of the electric field resulting from an object that is placed It is located near the sensor;
receiving at least two different frequencies with at least one receiver;
evaluating the capacitance value at each of these two or more different frequencies using the received signals;
determining whether or not the estimated capacitance value at each of two or more frequencies differs by about two or more times;
calculating the difference or ratio between the estimated capacitance values;
comparing the difference or ratio with a threshold value; and
determine whether or not the object allows the formation of a truly capacitive touch signal, and whether or not activation of the sensor is determined by the measured force, based on the results of comparing the difference or ratio between the estimated capacitance values at two or more frequencies with a threshold value.
проводники в первой матрице размещены, по существу, параллельно друг другу,
проводники во второй матрице размещены, по существу, параллельно друг другу,
проводники во второй матрице находятся под проводниками в первой матрице,
ширина проводников, измеряемая в одной строке в первой матрице, меньше расстояния разнесения между соответствующими проводниками, измеряемого между смежными краями двух смежных строк первой матрицы, и
ширина проводников, измеряемая в одном столбце во второй матрице, меньше расстояния разнесения между соответствующими проводниками, измеряемого между смежными краями двух смежных столбцов во второй матрице.30. The method according to item 27, in which:
the conductors in the first matrix are arranged essentially parallel to each other,
the conductors in the second matrix are arranged essentially parallel to each other,
the conductors in the second matrix are under the conductors in the first matrix,
the width of the conductors, measured in one row in the first matrix, is less than the separation distance between the respective conductors, measured between the adjacent edges of two adjacent rows of the first matrix, and
the width of the conductors, measured in one column in the second matrix, is less than the separation distance between the respective conductors, measured between the adjacent edges of two adjacent columns in the second matrix.
лист, содержащий деформируемый диэлектрический материал, при этом лист находится под второй матрицей проводников; и
площадку заземления, находящуюся под листом.31. The method according to clause 30, in which the sensor further comprises:
a sheet containing a deformable dielectric material, wherein the sheet is under the second matrix of conductors; and
grounding pad under the sheet.
датчик содержит чувствительный к силе датчик и датчик действительно емкостного касания,
датчик действительно емкостного касания содержит проводники в первой и второй матрицах, и
чувствительный к силе датчик содержит проводники во второй матрице, проводники в третьей матрице и лист, содержащий деформируемый диэлектрический материал.34. The method according to item 27, in which:
the sensor contains a force-sensitive sensor and a truly capacitive touch sensor,
a truly capacitive touch sensor contains conductors in the first and second arrays, and
The force-sensitive sensor comprises conductors in a second matrix, conductors in a third matrix, and a sheet containing a deformable dielectric material.
проводники в первой матрице размещены, по существу, параллельно друг другу,
ширина проводников, измеряемая в одной строке в первой матрице, меньше расстояния разнесения между соответствующими проводниками, измеряемого между смежными краями двух смежных строк первой матрицы;
проводники во второй матрице размещены, по существу, параллельно друг другу,
проводники во второй матрице находятся под проводниками первой матрицы,
ширина проводников, измеряемая в одном столбце во второй матрице, превышает расстояние разнесения между соответствующими проводниками в столбцах, измеряемое между смежными краями двух смежных столбцов во второй матрице;
лист находится под проводниками второй матрицы;
проводники третьей матрицы размещены в строках,
проводники в третьей матрице размещены, по существу, параллельно друг другу,
проводники в третьей матрице находятся под листом,
проводники в третьей матрице размещены в направлении, которое является, по существу, перпендикулярным направлению проводников во второй матрице, и
ширина проводников, измеряемая в одной строке в третьей матрице, превышает расстояние разнесения между соответствующими проводниками, измеряемое между смежными краями двух смежных строк в третьей матрице.35. The method according to clause 34, in which:
the conductors in the first matrix are arranged essentially parallel to each other,
the width of the conductors, measured in one row in the first matrix, is less than the separation distance between the respective conductors, measured between the adjacent edges of two adjacent rows of the first matrix;
the conductors in the second matrix are arranged essentially parallel to each other,
the conductors in the second matrix are under the conductors of the first matrix,
the width of the conductors, measured in one column in the second matrix, exceeds the separation distance between the corresponding conductors in the columns, measured between the adjacent edges of two adjacent columns in the second matrix;
the sheet is under the conductors of the second matrix;
the conductors of the third matrix are placed in rows,
the conductors in the third matrix are arranged essentially parallel to each other,
the conductors in the third matrix are under the sheet,
the conductors in the third matrix are arranged in a direction that is substantially perpendicular to the direction of the conductors in the second matrix, and
the width of the conductors, measured in one row in the third matrix, exceeds the separation distance between the corresponding conductors, measured between the adjacent edges of two adjacent rows in the third matrix.
упомянутые две различные частоты содержат первую частоту и вторую частоту, и
первая частота выше второй частоты, и
способ дополнительно содержит этап, на котором принимают сигналы для второй частоты в по меньшей мере одном приемном устройстве, которые имеют более высокий ток, чем сигналы, принятые для первой частоты.36. The method according to item 27, in which:
said two different frequencies comprise a first frequency and a second frequency, and
the first frequency is higher than the second frequency, and
the method further comprises receiving signals for a second frequency in at least one receiving device that have a higher current than signals received for a first frequency.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/857,024 | 2010-08-16 | ||
| US12/857,024 US8599165B2 (en) | 2010-08-16 | 2010-08-16 | Force and true capacitive touch measurement techniques for capacitive touch sensors |
| PCT/US2011/047844 WO2012024254A2 (en) | 2010-08-16 | 2011-08-16 | Force and true capacitive touch measurement techniques for capacitive touch sensors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013111838A RU2013111838A (en) | 2014-09-27 |
| RU2575475C2 true RU2575475C2 (en) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2744117C2 (en) * | 2016-06-03 | 2021-03-02 | Бранденбург (Юк) Лимитид | Detecting objects |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997018528A1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-05-22 | Synaptics, Inc. | Stylus input capacitive touchpad sensor |
| US6002389A (en) * | 1996-04-24 | 1999-12-14 | Logitech, Inc. | Touch and pressure sensing method and apparatus |
| EP1956469A3 (en) * | 1999-10-08 | 2008-12-24 | Synaptics Incorporated | A flexible transparent touch sensing system for electronic devices |
| US20090009483A1 (en) * | 2007-06-13 | 2009-01-08 | Apple Inc. | Single-chip touch controller with integrated drive system |
| US20090284495A1 (en) * | 2008-05-14 | 2009-11-19 | 3M Innovative Properties Company | Systems and methods for assessing locations of multiple touch inputs |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997018528A1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-05-22 | Synaptics, Inc. | Stylus input capacitive touchpad sensor |
| US6002389A (en) * | 1996-04-24 | 1999-12-14 | Logitech, Inc. | Touch and pressure sensing method and apparatus |
| EP1956469A3 (en) * | 1999-10-08 | 2008-12-24 | Synaptics Incorporated | A flexible transparent touch sensing system for electronic devices |
| US20090009483A1 (en) * | 2007-06-13 | 2009-01-08 | Apple Inc. | Single-chip touch controller with integrated drive system |
| US20090284495A1 (en) * | 2008-05-14 | 2009-11-19 | 3M Innovative Properties Company | Systems and methods for assessing locations of multiple touch inputs |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2744117C2 (en) * | 2016-06-03 | 2021-03-02 | Бранденбург (Юк) Лимитид | Detecting objects |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8599165B2 (en) | Force and true capacitive touch measurement techniques for capacitive touch sensors | |
| US9298327B2 (en) | Integrated shielding in touch sensors | |
| US8698769B2 (en) | Dual mode capacitive touch panel | |
| US20130141383A1 (en) | Touch Sensing Using Motion Information | |
| US8514203B2 (en) | Flexible calibration device for touch sensor panel calibration | |
| CN103329074B (en) | Systems and methods for determining object information using estimated deflection responses | |
| US9658726B2 (en) | Single layer sensor pattern | |
| US9372580B2 (en) | Enhanced touch detection methods | |
| TWI613573B (en) | Method for restructuring distorted capacitive touch data | |
| US9335873B2 (en) | Method of compensating for retransmission effects in a touch sensor | |
| JP2012502397A (en) | Correction of parasitic capacitance effects in touch sensitive panels | |
| CN105335031A (en) | Touch panel and touch detection circuit | |
| US9342182B2 (en) | Detecting presence of an object in the vicinity of a touch interface of a device | |
| US20130038378A1 (en) | Touch Sensing With A Common Driver | |
| CN103914178A (en) | Touch sensor IC, touch sensing apparatus, and coordinate correcting method of the touch sensing apparatus | |
| TW201324278A (en) | Improving signal-to-noise ratio in touch sensors | |
| US20130037330A1 (en) | Touch Sensing With A Common Driver | |
| US20150029159A1 (en) | System And Method For Using Signals Resulting From Signal Transmission In A Touch Sensor | |
| KR102160245B1 (en) | Method for representing a tactile image and touch screen apparatus for performing the method | |
| US10001884B2 (en) | Voltage driven self-capacitance measurement | |
| US10627951B2 (en) | Touch-pressure sensitivity correction method and computer-readable recording medium | |
| US20140132523A1 (en) | Touch Sensing Based On Signal Reflections | |
| RU2575475C2 (en) | Technologies of measurement of force and real capacitance contact for capacitance contact detectors | |
| US20170228062A1 (en) | Touch object detection for touch sensors | |
| US20130141339A1 (en) | System For Detecting Touch Types |