專利名稱：具有聲學(xué)及電容感測(cè)的觸摸屏系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種具有聲學(xué)及電容感測(cè)的觸摸屏系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
許多電子裝置都使用觸摸屏或觸摸面板以探測(cè)電子裝置的顯示區(qū)域內(nèi)觸摸的存在和位置，一般通過(guò)手指、手或其他導(dǎo)電物體來(lái)進(jìn)行觸摸。這些電子裝置包括移動(dòng)電話、互聯(lián)網(wǎng)裝置、便攜式游戲機(jī)、便攜式閱讀器、音樂(lè)播放器、導(dǎo)航裝置、器具、自動(dòng)及控制電子裝置、膝上型電腦、電視機(jī)屏幕等。觸摸屏允許與進(jìn)行顯示的屏幕上顯示的內(nèi)容進(jìn)行直接交互，而不是通過(guò)鼠標(biāo)或分離的觸摸板來(lái)間接交互。觸摸屏還使得這樣的交互不需要任何媒介裝置，例如必須由用戶手握的觸針?，F(xiàn)有一些觸摸屏技術(shù)，在這些不同技術(shù)中，聲學(xué)觸摸屏技術(shù)已成為一種持久而準(zhǔn)確的技術(shù)，即使屏幕本身是臟的或是被劃傷的時(shí)都可以起作用。聲學(xué)觸摸屏技術(shù)涉及使用將由與觸摸屏的物理接觸所產(chǎn)生的機(jī)械或聲學(xué)能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的聲學(xué)轉(zhuǎn)換器。有效連接到所述轉(zhuǎn)換器的硬件或軟件隨后分析電信號(hào)，以確定接觸的位置。由于當(dāng)手指或其它導(dǎo)電物體抵靠在屏幕上不動(dòng)時(shí)不能產(chǎn)生聲學(xué)能量，所以當(dāng)首次接觸后手指抵靠屏幕時(shí)聲學(xué)感測(cè)技術(shù)不能探測(cè)到。提出的一種解決該問(wèn)題的方法包括沿著所述觸摸屏的一個(gè)或多個(gè)邊緣裝配多個(gè)電容器。每個(gè)電容器包括被氣隙隔開(kāi)的兩個(gè)電極。利用物體如手指來(lái)觸摸屏幕的表面，引起電極朝著彼此移動(dòng)，因而減小了氣隙并產(chǎn)生可被轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制信號(hào)的可測(cè)電容變化，所述二進(jìn)制信號(hào)表示與觸摸屏的接觸相關(guān)的“保持”或“釋放”動(dòng)作。雖然該方法使得觸摸屏系統(tǒng)能夠探測(cè)到物體與屏幕的連續(xù)接觸，但它也有許多不足。第一，若干電容器必須被裝配到每個(gè)觸摸屏系統(tǒng)或單元，需要使系統(tǒng)產(chǎn)生變化的多個(gè)手動(dòng)處理。第二，這些電容器必須串聯(lián)連接，這就導(dǎo)致了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)。另外，每個(gè)電容器的電極之間的氣隙對(duì)環(huán)境條件比較敏感，并且容易被空氣浮游粒子滲透。進(jìn)一步地，用戶必須連續(xù)施加足以使得電極之間的距離比它們靜止位置更近的壓力，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確感測(cè)。這些限制條件導(dǎo)致了感測(cè)誤差，并降低了觸摸面板系統(tǒng)的可靠性。正是在這樣的背景下，提出這里的教導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
這里公開(kāi)一種用于電子裝置的觸摸屏系統(tǒng)，所述電子裝置具有提供第一電壓的電源。該觸摸屏系統(tǒng)包括用于接收物體的接觸的透明基板；結(jié)合于所述透明基板的一個(gè)或多個(gè)聲學(xué)轉(zhuǎn)換器，其中所述聲學(xué)轉(zhuǎn)換器接收由接觸產(chǎn)生的聲學(xué)波，并將所述聲學(xué)波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；以及位于透明基板下面的透明導(dǎo)電層，其中透明導(dǎo)電層從電源接收第一電壓，并且其中物體的接觸引起透明導(dǎo)電層和物體之間的電容變化。觸摸屏系統(tǒng)還包括用于監(jiān)控電信號(hào)和電容變化的處理器。在這方面，處理器可以分析電信號(hào)以確定物體在透明基板上的位置，并可以監(jiān)控電容變化以確定物體是否與透明基板連續(xù)接觸。另外，觸摸屏系統(tǒng)可以包括用于存儲(chǔ)信號(hào)標(biāo)記圖的存儲(chǔ)器，信號(hào)標(biāo)記圖表示相對(duì)于透明基板的多個(gè)已知位置，其中處理器比較來(lái)自于聲學(xué)轉(zhuǎn)換器的電信號(hào)和存儲(chǔ)的信號(hào)標(biāo)記圖，以確定物體在透明基板上的位置。此外，可以在透明基板上覆蓋防眩光涂層。物體可以是手指，并且聲學(xué)轉(zhuǎn)換器可以是壓電轉(zhuǎn)換器。透明導(dǎo)電層可以是銦錫氧化物(ITO)層。物體與透明基板的接觸可以是間接接觸。還公開(kāi)了一種用于確定物體相對(duì)于電子裝置的透明基板的存在和位置的方法，所述電子裝置具有提供激勵(lì)信號(hào)的電源。所述方法包括，在與透明基板結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)聲學(xué)感測(cè)器處接收聲學(xué)信號(hào)，其中聲學(xué)信號(hào)由物體對(duì)透明基板的第一側(cè)的觸摸產(chǎn)生；通過(guò)聲學(xué)感測(cè)器，將聲學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；在與透明基板的第二側(cè)結(jié)合的透明導(dǎo)電層處接收激勵(lì)信號(hào)，其中物體對(duì)透明基板的第一側(cè)的觸摸引起透明導(dǎo)電層和物體之間的電容變化；通過(guò)微控制器分析電容變化，以確定物體是否與透明基板接觸；以及，通過(guò)微控制器分析電信號(hào)，以確定物體相對(duì)于透明基板的位置。物體可以是手指，并且物體與透明基板的接觸可以是連續(xù)接觸。另外地或者可替換地，接觸可以是間接接觸。聲學(xué)轉(zhuǎn)換器可以是壓電轉(zhuǎn)換器。透明導(dǎo)電層可以是銦錫氧化物(ITO)層。在一個(gè)實(shí)施方式中，分析電信號(hào)可以包括將電信號(hào)與存儲(chǔ)的表示相對(duì)于透明基板的多個(gè)已知位置的信號(hào)標(biāo)記圖進(jìn)行比較，并且從存儲(chǔ)的信號(hào)標(biāo)記圖中確定與電信號(hào)相應(yīng)的匹配信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，分析電信號(hào)可以包括將電信號(hào)與存儲(chǔ)的表示相對(duì)于透明基板的多個(gè)已知位置的信號(hào)標(biāo)記圖進(jìn)行比較；從存儲(chǔ)的信號(hào)標(biāo)記圖中確定一個(gè)或多個(gè)參考標(biāo)記圖，其中參考標(biāo)記圖最接近地對(duì)應(yīng)于電信號(hào)；以及，參照參考標(biāo)記圖，操作微控制器以外推得到物體相對(duì)于透明基板的位置。還公開(kāi)了一種用于確定物體相對(duì)于電子裝置的透明基板的存在和位置的方法。所述方法包括，使用與透明基板結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)聲學(xué)感測(cè)器探測(cè)由物體對(duì)透明基板的第一側(cè)的觸摸產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào)；以及，使用與透明導(dǎo)電層結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)電容感測(cè)器探測(cè)物體接觸透明基板時(shí)產(chǎn)生的電容變化，該透明導(dǎo)電層與透明基板的第二側(cè)相鄰接。所述方法還包括，將電容變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出；將聲學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；使用微控制器，分析電壓輸出以確定物體是否與透明基板連續(xù)接觸；以及，使用微控制器，分析電信號(hào)以確定物體相對(duì)于透明基板的位置。物體可以是手指，并且連續(xù)接觸可以為間接接觸。


圖1顯示了觸摸屏系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的分解圖，所述觸摸屏系統(tǒng)包括有效連接到印刷電路板的觸摸屏堆疊。圖2顯示了圖1中觸摸屏系統(tǒng)的前視圖，其中圖1中的觸摸屏堆疊位于顯示器之上。圖3顯示了圖1中觸摸屏系統(tǒng)的選擇元件的俯視圖。圖4顯示了圖1中印刷電路板的功能圖。圖5顯示了圖1中觸摸屏系統(tǒng)的觸摸屏的顯示區(qū)域的功能圖，其與在觸摸屏上碰撞的示范點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的若干聲學(xué)標(biāo)記圖(signature)相關(guān)。
具體實(shí)施例方式雖然本發(fā)明的實(shí)施例容易受到不同修改和替換方式的影響，但是具體的實(shí)施例已經(jīng)在附圖中通過(guò)示例的方式被示出，并且在這里對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。但是，可以理解的是， 這并不是意在將本發(fā)明限制在所公開(kāi)的特定形式中，相反地，本發(fā)明是要覆蓋由權(quán)利要求定義的本發(fā)明的實(shí)施例的所有修改、等同方案以及替換方式。正如上面所討論的，聲學(xué)觸摸屏技術(shù)在探測(cè)物體接觸觸摸屏基板的位置(下文中的“位置感測(cè)”)方面表現(xiàn)出眾，但是通常不能感測(cè)物體是否與基板保持連續(xù)接觸，或者物體是否抵靠在基板上(下文中的“保持和釋放感測(cè)”)。為了解決這一問(wèn)題，將動(dòng)態(tài)表面電容技術(shù)與聲學(xué)感測(cè)技術(shù)相結(jié)合以創(chuàng)建一觸摸屏系統(tǒng)，其在根據(jù)簡(jiǎn)化的制造工藝能夠被制造的巧妙設(shè)計(jì)中既實(shí)現(xiàn)了有效的保持和釋放感測(cè)又實(shí)現(xiàn)了位置感測(cè)。圖1和2分別顯示了觸摸屏系統(tǒng)1的一個(gè)實(shí)施例的分解圖和前視圖。觸摸屏系統(tǒng) 1包括與印刷電路板(PCB)4電互連的觸摸屏堆疊2，印刷電路板4具有不同電子部件，下面將會(huì)做詳細(xì)描述。觸摸屏堆疊2和PCB4可以通過(guò)連接器6互連，連接器可以是任何合適的電氣接口，例如柔性印刷電路(FPC)。觸摸屏堆疊2可以位于顯示器21之上，如圖2所示。顯示器21可以是幾種類型的顯示器中的任何一種，包括DLP 顯示器、LCOS顯示器、其他LC顯示器類型和/或品牌、 OLED顯示器、或者任何其他合適的顯示器類型。顯示器21可以具有用戶希望與之交互的有效顯示區(qū)域23。這樣，由于顯示器21位于觸摸屏堆疊2之下，因此觸摸屏堆疊2的直接覆蓋顯示器21的有效顯示區(qū)域23的任何部分優(yōu)選是透明的，以便允許用戶通過(guò)堆疊2看到有效顯示區(qū)域23。來(lái)看觸摸屏堆疊2，一個(gè)實(shí)施例包括若干分層元件，其對(duì)觸摸屏系統(tǒng)1的位置感測(cè)與保持和釋放感測(cè)方面之一或兩者都有用。在下面對(duì)其功能進(jìn)行詳細(xì)描述之前，對(duì)觸摸屏堆疊2的實(shí)施例的每個(gè)元件進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。從上到下，觸摸屏堆疊2包括在透明基板10之上的防眩光涂層8，透明基板10分別具有上邊緣13、底邊緣14、左邊緣16和右邊緣18。透明基板10可以由任何合適的透明材料(例如包括玻璃或塑料)形成。觸摸屏堆疊2還包括透明導(dǎo)電層12，在一個(gè)實(shí)施例中，透明導(dǎo)電層12可以位于透明基板10正下方。透明導(dǎo)電層12可以是銦錫氧化物(ITO)層或者它可以由任何其他合適的導(dǎo)電材料形成，如導(dǎo)電聚合體。絕緣體20(例如，絕緣帶)位于透明導(dǎo)電層12和一個(gè)或多個(gè)聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22之間， 所述聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22沿透明基板10的一個(gè)或多個(gè)邊緣設(shè)置。絕緣體20是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)裝配觸摸屏堆疊2時(shí)不會(huì)妨礙或遮擋顯示器21的有效顯示區(qū)域23。為了清楚起見(jiàn)，圖3顯示了觸摸屏堆疊2的選擇層的俯視圖，并對(duì)裝配觸摸屏堆疊2時(shí)相對(duì)于透明基板10的上邊緣13 和右邊緣18設(shè)置的聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22進(jìn)行了說(shuō)明。在這個(gè)實(shí)施例中，沿透明基板10的底邊緣 14和左邊緣16不存在聲學(xué)轉(zhuǎn)換器。導(dǎo)電跡線沈(圖1和幻將聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22和連接器6相連接。導(dǎo)電跡線沈可以是任何合適類型的導(dǎo)電跡線，例如包括銀跡線。間隔物對(duì)位于堆疊2的底部。就像絕緣體 20 一樣，間隔物是一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，不會(huì)妨礙顯示器21的有效顯示區(qū)域23。間隔物M可以是任何合適的材料，如柔性墊片材料或強(qiáng)力膠粘劑(firm adhesive)，并且間隔物M可以彌補(bǔ)在堆疊2的元件中的任何尺寸上的不規(guī)則。例如，在圖1-3所示的實(shí)施例中，導(dǎo)電跡線 26和聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22可以分別具有10至20微米和0. 3至0. 5mm的厚度。取決于透明基板 10的厚度，間隔物可以具有1和3毫米之間的厚度，這樣一旦觸摸屏堆疊2被裝配到顯示器 21上，間隔物M可以壓縮到百分之三十，以便彌補(bǔ)沿透明基板10的邊緣13、14、16、18中的一些但不是全部的聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22和/或所述導(dǎo)電跡線沈的存在所產(chǎn)生的尺寸上的不規(guī)則。間隔物24還可以具有可變厚度，并且實(shí)現(xiàn)該可變厚度的一個(gè)方法就是從四個(gè)分開(kāi)的直角邊(leg)24a-d構(gòu)造間隔物24，如圖3所示。來(lái)看觸摸屏系統(tǒng)1的功能，該系統(tǒng)可以利用觸摸屏堆疊2的頂部來(lái)確定與物體 28 (例如手指)的物理接觸相關(guān)聯(lián)的位置。具體地，當(dāng)物體觀接觸觸摸屏堆疊2的頂部時(shí)， 該碰撞產(chǎn)生經(jīng)防眩光涂層8、透明基板10、透明導(dǎo)電層12和絕緣體20傳播的聲學(xué)或彎曲 (例如機(jī)械)波或信號(hào)，并被聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22接收。聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22可以是壓電晶體或任何合適的尺寸、形狀、類型和/或配置的任何其他聲學(xué)轉(zhuǎn)換器。雖然在該實(shí)施例中，聲學(xué)轉(zhuǎn)換器 22與透明基板10的上邊緣13和右邊緣18對(duì)齊，但是，正如上面所討論的，聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22 可以位于相對(duì)于透明基板10的任何合適的位置。在接收到聲學(xué)波后，聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22將聲學(xué)波轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，該模擬信號(hào)從聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22傳送到PCB4以進(jìn)行處理。在這方面，可以通過(guò)連接器6沿導(dǎo)電跡線沈?qū)㈦娦盘?hào)傳送到所述PCB4。圖4顯示了 PCB4的一個(gè)實(shí)施例的功能框圖。在這個(gè)實(shí)施例中，PCB4包括用于從外部電源(未示出)例如電池接收電能的電源30。電源30與PCB4的每個(gè)部件相連以向每個(gè)部件提供期望形式的電壓。為了方便圖示，這些連接沒(méi)有被示出。PCB4包括用于實(shí)施觸摸屏系統(tǒng)1的控制和處理功能的多個(gè)附加部件，后面會(huì)進(jìn)行討論，并且可以預(yù)期這些單獨(dú)部件和/或部件配置的任何合適的變化。一旦電信號(hào)被從聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22接收，信號(hào)可以被位于PCB4上的放大器32放大。 或者，聲學(xué)轉(zhuǎn)換器22可以在將其傳送到PCB4之前放大信號(hào)。放大信號(hào)被傳遞到前端處理器 34，其包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)37。A/D轉(zhuǎn)換器37將放大信號(hào)數(shù)字化，并將數(shù)字化數(shù)據(jù)傳送到微控制器36，其處理數(shù)字化數(shù)據(jù)以確定物體觀相對(duì)于透明基板10的位置(例如X，Y坐標(biāo))。為了進(jìn)行該位置確定，微控制器36訪問(wèn)存儲(chǔ)器38，并將從聲學(xué)感測(cè)器22接收到的數(shù)字化數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器38中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)表示多個(gè)獨(dú)特的波形或標(biāo)記圖，其是在制造過(guò)程中在相對(duì)于透明基板10的已知位置發(fā)生的碰撞所產(chǎn)生的。 例如，圖5顯示了相對(duì)于透明基板10的多個(gè)已知碰撞點(diǎn)40〃。在碰撞點(diǎn)40〃的每個(gè)處接觸觸摸屏堆疊2會(huì)產(chǎn)生多個(gè)相應(yīng)的波形標(biāo)記圖42η。標(biāo)記圖和它們相應(yīng)的X，Y位置 40^7被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器38中，以供微控制器36在使用觸摸屏系統(tǒng)1的過(guò)程中確定物體正在接觸觸摸屏堆疊2頂部的位置時(shí)使用。雖然圖5顯示了與僅僅七個(gè)碰撞點(diǎn)相關(guān)的標(biāo)記圖， 但是任何合適數(shù)量的標(biāo)記圖都可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器38中(例如1000個(gè)點(diǎn)，4000個(gè)點(diǎn)，等等)。另外，如果相應(yīng)于碰撞點(diǎn)的標(biāo)記圖沒(méi)有包括在存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中，微控制器36可以基于包括在存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中的最接近的碰撞點(diǎn)執(zhí)行算法以外推和/或內(nèi)插得到該位置?；谶@一比較和/或計(jì)算，微控制器36輸出碰撞點(diǎn)的X，Y坐標(biāo)，用于由用戶根據(jù)需要控制電子設(shè)備。由于接觸或碰撞是產(chǎn)生如上面所討論的可以被分析的聲學(xué)波的必要條件，觸摸屏系統(tǒng)1還包括動(dòng)態(tài)表面電容技術(shù)，以確定在初始接觸之后物體何時(shí)保持與觸摸屏堆疊2的頂部的連續(xù)接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，圖1和4中所示，電源30可將模擬電壓(或者可以稱作激勵(lì)信號(hào))施加到透明導(dǎo)電層12的表面，結(jié)果形成均勻的靜電場(chǎng)。因此，當(dāng)導(dǎo)電物體觀(例如手指)接觸觸摸屏堆疊2的頂部時(shí)，會(huì)在物體觀和透明導(dǎo)電層12之間有可測(cè)量的電容變化。在這方面，即使電源30施加恒定激勵(lì)信號(hào)以在透明導(dǎo)電層12上維持恒定電壓，在物體觀接觸觸摸屏堆疊2的頂部時(shí)電壓也會(huì)被暫時(shí)覆蓋(override)，在透明導(dǎo)電層12上產(chǎn)生電容變化(并因此產(chǎn)生電壓變化)，AC0或者，在意識(shí)到電容器一般保持電荷除非/直到電荷流失的情況下，當(dāng)物體觀沒(méi)有接觸觸摸屏堆疊2時(shí)，電源30可以周期性地并以足以在導(dǎo)電層12上保持恒定電壓的方式施加激勵(lì)信號(hào)。物體觀與觸摸屏堆疊2的頂部接觸時(shí)產(chǎn)生的電容變化AC會(huì)在PCB4上的電容-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(⑶C)44上記錄，AC可以在此被轉(zhuǎn)換為離散電壓電平。⑶C44可以是任何合適的CDC，并且一個(gè)合適的例子包括AnalogDevices，Inc (亞德諾半導(dǎo)體公司)的AD7150 電容轉(zhuǎn)換器。從CDC44輸出的離散電壓電平與物體28是否與觸摸屏堆疊2的頂部接觸有關(guān)。進(jìn)一步地，離散電壓電平在被發(fā)送到微控制器36之前，被發(fā)送通過(guò)前端處理器34的A/ D轉(zhuǎn)換器37以做進(jìn)一步處理，接下來(lái)，微控制器36基于離散電壓電平執(zhí)行確定物體觀是否與觸摸屏堆疊2接觸的邏輯。例如，可以對(duì)微處理器36進(jìn)行編程，以確定當(dāng)離散電壓電平處于或低于預(yù)定的電壓Vt。u。h(例如3. 3V)時(shí)物體觀正與堆疊2接觸，并且當(dāng)離散電壓電平高于該預(yù)定的電壓Vt。u。h時(shí)物體觀已經(jīng)從堆疊2移除。或者，Δ C可以在PCB4上的電阻電容電路(RC電路)(未示出)上記錄，從而改變 RC電路的充電/放電時(shí)間或振蕩頻率。從RC電路輸出的電壓可以被傳遞到A/D轉(zhuǎn)換器37， 其監(jiān)控輸出電壓隨時(shí)間的變化以追蹤RC電路的振蕩頻率。微控制器36隨后使用來(lái)自A/D 轉(zhuǎn)換器37的輸出以確定保持和釋放動(dòng)作，或確定物體觀是否與堆疊2接觸。使用這樣的動(dòng)態(tài)表面電容技術(shù)結(jié)合上面所描述的聲學(xué)感測(cè)技術(shù)，允許觸摸屏系統(tǒng) 1不僅可以確定物體接觸觸摸屏堆疊2的位置，還可以確定物體是否抵靠堆疊2 —段時(shí)間。 這不需要在觸摸屏系統(tǒng)1中構(gòu)造許多電容器來(lái)完成，在觸摸屏系統(tǒng)中構(gòu)造許多電容器會(huì)給制作工藝增加時(shí)間、復(fù)雜度和額外的開(kāi)銷，以及給系統(tǒng)的保持和釋放感測(cè)機(jī)制帶來(lái)不準(zhǔn)確性和不可靠性。雖然已經(jīng)在附圖和前面的說(shuō)明書中詳細(xì)說(shuō)明和圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，但是這樣的圖示和描述應(yīng)視為示例而并非特性上的限制。例如，上面所描述的特定實(shí)施例可以與其他描述的實(shí)施例相結(jié)合，和/或以其他方式布置(例如處理元件可以以其他順序執(zhí)行)。因此，應(yīng)該理解的是這里顯示和描述的僅僅是示范性實(shí)施例及其變型。本發(fā)明要求申請(qǐng)?zhí)枮镹o. 61/305695、名稱為 “TOUCH SCREENSYSTEM WITH ACOUSTIC AND CAPACITIVE SENSING(具有聲學(xué)及電容感測(cè)的觸摸屏系統(tǒng))”、于2010年2 月18日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，將其全部?jī)?nèi)容引用參考于此。
權(quán)利要求
1.一種用于電子裝置的觸摸屏系統(tǒng)，所述電子裝置具有提供第一電壓的電源，所述觸摸屏系統(tǒng)包括用于接收物體的接觸的透明基板；結(jié)合于所述透明基板的一個(gè)或多個(gè)聲學(xué)轉(zhuǎn)換器，其中所述聲學(xué)轉(zhuǎn)換器接收由所述接觸產(chǎn)生的聲學(xué)波，并將所述聲學(xué)波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；以及位于所述透明基板之下的透明導(dǎo)電層，其中所述透明導(dǎo)電層接收來(lái)自所述電源的所述第一電壓，并且其中所述物體的所述接觸引起所述透明導(dǎo)電層與所述物體之間的電容變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏系統(tǒng)，還包括用于監(jiān)控所述電信號(hào)和所述電容變化的處理器，其中所述處理器分析所述電信號(hào)以確定所述物體在所述透明基板上的位置，并且分析所述電容變化以確定所述物體是否與所述透明基板連續(xù)接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏系統(tǒng)，還包括用于存儲(chǔ)信號(hào)標(biāo)記圖的存儲(chǔ)器，所述信號(hào)標(biāo)記圖表示相對(duì)于所述透明基板的多個(gè)已知位置，其中所述處理器將來(lái)自于所述聲學(xué)轉(zhuǎn)換器的所述電信號(hào)與存儲(chǔ)的所述信號(hào)標(biāo)記圖進(jìn)行比較，以確定所述物體在所述透明基板上的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏系統(tǒng)，其中所述物體為手指。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏系統(tǒng)，其中所述聲學(xué)轉(zhuǎn)換器為壓電轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏系統(tǒng)，其中所述透明導(dǎo)電層為銦錫氧化物層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏系統(tǒng)，還包括覆蓋所述透明基板的防眩光涂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的觸摸屏系統(tǒng)，其中所述接觸為與所述透明基板的間接接觸。
9.一種用于確定物體相對(duì)于電子裝置的透明基板的存在和位置的方法，所述電子裝置具有提供激勵(lì)信號(hào)的電源，所述方法包括在與所述透明基板結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)聲學(xué)感測(cè)器處接收聲學(xué)信號(hào)，其中所述聲學(xué)信號(hào)由所述物體對(duì)所述透明基板的第一側(cè)的觸摸產(chǎn)生；通過(guò)所述聲學(xué)感測(cè)器將所述聲學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；在與所述透明基板的第二側(cè)結(jié)合的透明導(dǎo)電層處接收所述激勵(lì)信號(hào)，其中所述物體對(duì)所述透明基板的所述第一側(cè)的觸摸引起所述透明導(dǎo)電層和所述物體之間的電容變化；通過(guò)微控制器分析所述電容變化，以確定所述物體是否與所述透明基板接觸；以及通過(guò)所述微控制器分析所述電信號(hào)，以確定所述物體相對(duì)于所述透明基板的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述接觸為連續(xù)接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述接觸為間接接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中分析所述電信號(hào)包括將所述電信號(hào)與存儲(chǔ)的表示相對(duì)于所述透明基板的多個(gè)已知位置的信號(hào)標(biāo)記圖進(jìn)行比較；以及從存儲(chǔ)的信號(hào)標(biāo)記圖中確定與所述電信號(hào)對(duì)應(yīng)的匹配信號(hào)標(biāo)記圖。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中分析所述電信號(hào)包括將所述電信號(hào)與存儲(chǔ)的表示相對(duì)于所述透明基板的多個(gè)已知位置的信號(hào)標(biāo)記圖進(jìn)行比較；從存儲(chǔ)的信號(hào)標(biāo)記圖中確定一個(gè)或多個(gè)參考標(biāo)記圖，其中所述參考標(biāo)記圖最接近地對(duì)應(yīng)于所述電信號(hào)；以及參照所述參考標(biāo)記圖，操作所述微控制器以外推得到所述物體相對(duì)于所述透明基板的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述物體為手指。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述聲學(xué)轉(zhuǎn)換器為壓電轉(zhuǎn)換器。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的觸摸屏系統(tǒng)，其中所述透明導(dǎo)電層為銦錫氧化物層。
17.一種用于確定物體相對(duì)于電子裝置的透明基板的存在和位置的方法，所述方法包括使用與所述透明基板結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)聲學(xué)感測(cè)器探測(cè)由所述物體的對(duì)所述透明基板的第一側(cè)的觸摸產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào)；以及使用與透明導(dǎo)電層結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)電容感測(cè)器探測(cè)當(dāng)所述物體接觸所述透明基板時(shí)產(chǎn)生的電容變化，所述透明導(dǎo)電層與所述透明基板的第二側(cè)相鄰接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括 將所述電容變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出；將所述聲學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；使用微控制器，分析所述電壓輸出以確定所述物體是否與所述透明基板連續(xù)接觸；以及使用所述微控制器，分析所述電信號(hào)以確定所述物體相對(duì)于所述透明基板的位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述連續(xù)接觸為間接接觸。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述物體為手指。
全文摘要
一種具有聲學(xué)及電容感測(cè)的觸摸屏系統(tǒng)，能夠感測(cè)物體與觸摸屏系統(tǒng)的透明基板連續(xù)的直接或間接接觸，還能確定物體相對(duì)于透明基板的位置(例如X，Y坐標(biāo))。觸摸屏系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)表面電容技術(shù)來(lái)感測(cè)物體是否與透明基板接觸，并采用聲學(xué)感測(cè)技術(shù)來(lái)確定物體接觸透明基板的位置。
文檔編號(hào)G06F3/044GK102193691SQ20111010891
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月18日
發(fā)明者龍定華 申請(qǐng)人:弗萊克斯電子有限責(zé)任公司