CN101681213A - 用于电容式触控板的驱动屏蔽 - Google Patents

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Abstract

一种设置在传感器附近的导电屏蔽，其中，在该屏蔽上驱动的信号与传感器感应的信号相似，由此减少杂散电容并保护传感器使其免受外部噪声源的影响，从而使得该传感器能接收到更强的信号。

Description

用于电容式触控板的驱动屏蔽
技术领域
本发明一般涉及电容敏感触控板，特别涉及一种可以设置在传感电极附近以保护电极使其免受不需要的噪声或杂散电容的影响、从而增强信噪比并且改善电容式触控板的性能的屏蔽。
背景技术
相关申请的交叉引用：本申请要求包含于案号编码为3858.CIRQ.PR、专利号为60/908,856且于2007年5月29日提交的临时申请案的所有主题的优先权，并通过参考引用将其并入本申请。
为了理解本发明所使用的电容式触控板技术，有必要对未使用本发明但适用于本发明的一种触控板技术的实施方案进行研究。具体地，将对
Figure A20088000990000061
公司的用于触摸及邻近感测的触控板技术进行解释。
Figure A20088000990000062
公司的触控板是一种互电容感测装置，图1示出了其中一个实施例的结构图。在该触控板10中，由电极X(12)、Y(14)和传感电极16构成的栅格用于限定该触控板的触摸敏感(以及邻近敏感)区域18。典型地，该触控板10是矩形的。
如果存在空间限制，该栅格近似为16行12列或8行6列的电极。与这些X(12)行Y(14)列电极交织的是单个传感电极16。通过该传感电极16完成全部的位置检测。
Figure A20088000990000063
公司的触控板10检测传感线16上电荷的不平衡。当该触控板10表面上或邻近不存在指向对象时，触控板线路20处于平衡状态，且传感线16上不存在电荷不平衡。当指向对象靠近或触摸接触表面(触控板10的感测区域18)因电容式耦合引起不平衡时，电极12、14上呈现电容的变化。触控板10检测的是电容的变化，而不是电极12、14上的绝对电容值。该触控板10通过检测必须充入到传感线16内的电荷量来确定电容的变化以重新建立或重新恢复该传感线上的电荷平衡。
使用上述系统按照下述方法来确定触控板10表面或其附近的指状物的位置。本实施例仅描述行电极12，列电极14采用的是同样的方式。由该行和列电极检测获得的数值确定一个交叉点，该交叉点为触控板10表面或其附近的指向对象的质心。
第一步，通过来自P、N信号发生器22的第一信号驱动第一组行电极12，并且通过来自该P、N信号发生器的第二信号驱动不同的、但邻近的第二组行电极。触控板线路20使用互电容感测装置26从传感线16获得一个数值，该数值指示哪行电极最靠近该指向对象。尽管如此，由微控制器28控制的触控板线路20还无法确定该指向对象位于该行电极的哪一侧，也无法确定该指向对象距离该电极有多远。因此，该系统按一个电极移位(shift)待驱动电极组12。也就是说，在该组电极的一侧增加一个电极，而不再驱动该组相对侧的电极。然后该P，N信号发生器22驱动新的电极组，并且对传感线16进行第二次检测。
通过这两次检测，有可能确定该指向对象位于该行电极的哪一侧，以及距离多远。然后，通过使用一个对检测到的两个信号的大小进行比较的公式来确定指向对象的位置。
Figure A20088000990000071
公司的触控板的灵敏度或分辨度比行、列电极构成的12乘16的栅格所具有的灵敏度或分辨度要高得多。典型地，分辨率为每英寸采样960次的数量级，或更高。确切的分辨率由组件的灵敏度，同行、列电极12、14之间的间隔以及其他对于本发明并不重要的因素决定。
对于Y或列电极14，使用P、N信号发生器24重复上述过程。
尽管上述
Figure A20088000990000072
公司的触控板使用了X、Y电极12、14构成的栅格以及独立的、单个的传感电极16，实际上，可以通过多路复用技术由X或Y电极12、14来执行传感电极的功能。因此，当X电极12被信号驱动时，Y电极14可以执行传感电极的功能。同样的，可以驱动Y电极12，这时，X电极执行传感电极的功能。触控板可以设计为包含或不包含专用的传感电极。
发明内容
在一个首选实施例中，本发明是一种设置在传感器附近的导电屏蔽，其中，在该屏蔽上驱动的信号与传感器感应的信号相似，由此减少杂散电容并保护传感器使其免受外部噪声源的影响，从而使得该传感器能接收到更强的信号。
本发明的一个方面，一种设置为邻近于传感电极的驱动屏蔽电极，用于为该传感电极屏蔽至少部分杂散电容。
本发明的第二个方面，一种设置为邻近于传感电极的驱动屏蔽电极，用于为该传感电极屏蔽至少部分电噪声。本发明的第三个方面，一种设置为邻近于传感电极的驱动屏蔽基板，用于为该传感电极屏蔽至少部分杂散电容。
本发明的第四个方面，一种设置为邻近于传感电极的驱动屏蔽基板，用于为该传感电极屏蔽至少部分电噪声。本发明的第五个方面，提供一种设置为邻近于传感电极的驱动屏蔽基板，用于为该传感电极屏蔽至少部分杂散电容。
本发明的第六个方面，提供一种设置为邻近于传感电极的驱动屏蔽电极和驱动屏蔽基板，用于为该传感电极屏蔽至少部分电噪声。
下面将结合附图和详细描述，使得本发明的这些以及其他目的、特征、优势和可替换方面对于本领域的技术人员来说变得明显。
附图说明
图1是被教导为现有技术并适于与本发明一起操作的一种触控板的结构图；
图2是现有技术的电容式触控板传感器的一部分的透视图；
图3是包含有驱动屏蔽电极的电容式触控板传感器的一部分的透视图；
图4是包含有驱动屏蔽基板的电容式触控板传感器的一部分的透视图；
图5是包含有驱动屏蔽电极和驱动屏蔽基板的电容式触控板传感器的一部分的透视图。
具体实施方式
下面将结合包含有本发明的多个部件的多种设计方案的附图对本发明进行讨论，以使本领域的技术人员能够实施并使用本发明。应该理解到，以下描述仅为本发明原理的示例性描述，并不能被视为对所附权利要求的缩小限定。
图2为电容式触控板传感器的一部分的透视图，所述电容式触控板传感器包含有接地和导电的基板30、多个驱动电极32、传感电极34、耦合到该传感电极然后被缓冲的信号36，以及用于生成从所述多个驱动电极32发出的信号的装置38。缓冲信号36被传送到与本发明无关的一个电容式触控板的检测电路。本发明涉及一种用于获取隔绝了杂散电容和电噪声的传感电极34上的信号的系统和方法。
如图1所示的电容式触控板10的一部分中，多个驱动电极32发出电信号，该信号由传感电极34检测。在该驱动电极32和传感电极34附近引入诸如人类手指的指向对象(未示出)，可以引起耦合到该传感电极的电压或电荷的变化。为了检测由多个驱动电极32和传感电极34限定的敏感区域上或附近的指向对象的存在或位置，理想情况是，该指向对象对由来自所述多个驱动电极32的信号耦合到传感电极34的电压或电荷具有最大功效。该传感电极34上被检测到的电容变化非常小。不幸的是，所述多个驱动电极32和所述传感电极34之间的耦合很容易受到影响，这将对检测到的电容变化的精确度产生影响。这些影响包括制造工艺的变化，环境的变化以及电噪声。本发明是一种用于改善电容变化检测精确度的系统和方法。减少由传感电极34到所有其他导体的杂散电容将增加由触控板10检测到的电容的变化的精确度。更有，屏蔽所述传感线34使其免受电噪声源的影响同样可以增强信噪比。
本发明提供一种至少部分环绕所述传感电极34的驱动屏蔽。所述屏蔽由与耦合到所述传感电极34的信号类似的信号驱动。
图3示出了本发明，并且包括一个电容触控板传感器40的一部分的透视图，所述电容触控板传感器包括接地导电基板30、多个驱动电极32、传感电极34、耦合到该传感电极然后被缓冲的信号36、用于生成从所述多个驱动电极32发出的信号的装置38。除了这些部件，所述多个驱动电极32和所述传感电极34之间设置有驱动屏蔽电极42。所述驱动屏蔽电极42接收来自所述传感电极34的缓冲信号36。当所述驱动电极32不被主动驱动时，其将生成杂散电容。所述驱动屏蔽电极42的功能是减少来自所述驱动电极32或其他能产生杂散电容的导体的杂散电容。这一功能反过来将使所述传感电极34处的信号增强。
环绕所述传感电极34的所述驱动屏蔽电极42可以产生同样的屏蔽功效，同样能保护所述传感电极免受有害的电噪声的影响，无论这种影响是来自所述触控板10的内部还是外部。
图4为本发明的一个可替换的实施例。触控板40包括电容触控板传感器46的一部分的透视图，该电容触控板传感器46包括多个驱动电极32、传感电极34、耦合到该传感电极然后被缓冲的信号36、以及用于生成从所述多个驱动电极32发出的信号的装置38。该系统还包括驱动屏蔽基板48，所述驱动电极32和传感电极34设置在其上。所述驱动屏蔽基板48接收来自所述传感电极34的缓冲信号36。
图5示出了本发明的另一个可替换的实施例，并且包括电容触控板传感器40的一部分的透视图，该电容触控板传感器40包括多个驱动电极32、传感电极34、耦合到该传感电极然后被缓冲的信号36以及用于生成从所述多个驱动电极32发出的信号的装置38。除了这些部件，所述多个驱动电极32和所述传感电极34之间设置有驱动屏蔽电极42，并且提供有驱动屏蔽基板48作为用于放置所述驱动电极32、传感电极34和驱动屏蔽电极42的装置。所述驱动屏蔽电极42和驱动屏蔽基板48接收来自所述传感电极34的缓冲信号36。
通常情况下，来自所述传感电极34的缓冲信号36将紧紧跟随来自所述驱动电极32的耦合到所述传感电极的信号。尽管如此，应该理解到，来自所述传感电极的信号可以被缓冲或放大。重要的是，当来自驱动电极32的信号被耦合到传感电极时，该信号将被修正以增强对所述传感电极的保护。所述缓冲器、放大器或信号修正器在图5中标注为52。
应该理解到上述设置仅仅为本发明的原理的应用的示例性说明。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以做出多种改变和变形，这些改变和变形将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (21)

1、一种用于屏蔽触控板中所使用的电容传感器的一部分的方法，所述方法包括以下步骤：
1)提供至少一个用于生成信号的驱动电极，以及至少一个传感电极，用于检测耦合到所述至少一个传感电极的所述信号的一部分；以及2)提供电耦合到所述至少一个传感电极的、用于接收来自所述至少一个传感电极的修正信号的驱动屏蔽电极，并且其中所述驱动屏蔽电极邻近于所述至少一个传感电极布置，由此使得为所述至少一个传感电极至少部分屏蔽不需要的电及电容信号。
2、如权利要求1所限定的方法，其中，所述方法还包括在所述至少一个传感电极和所述驱动屏蔽电极之间提供缓冲器以生成修正信号并且由此提高所述至少一个传感电极上信噪比的步骤。
3、如权利要求1所限定的方法，其中，所述方法还包括在所述至少一个传感电极和所述驱动屏蔽电极之间提供放大器以生成修正信号并且由此提高所述至少一个传感电极上信噪比的步骤。
4、如权利要求2所限定的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：
1)提供驱动屏蔽基板，其中所述至少一个驱动电极和所述至少一个传感电极附着到所述驱动屏蔽基板上；2)将所述驱动屏蔽基板电耦合到所述至少一个传感电极，由此接收来自所述至少一个传感电极的修正信号，并且其中，所述驱动屏蔽基板设置为使得为所述至少一个传感电极至少部分屏蔽不需要的电和电容信号。
5、如权利要求4所限定的方法，其中，所述方法还包括在所述至少一个传感电极和所述驱动屏蔽基板之间提供缓冲器以生成修正信号并由此提高所述至少一个传感电极上信噪比的步骤。
6、如权利要求4所限定的方法，其中，所述方法还包括在所述至少一个传感电极和所述驱动屏蔽基板之间提供放大器以生成修正信号并由此提高所述至少一个传感电极上信噪比的的步骤。
7、如权利要求5所限定的方法，其中，所述方法还包括减少所述至少一个驱动电极和所述至少一个传感电极之间的杂散电容，由此增加耦合到所述至少一个传感电极的所述信号的所述一部分的强度的步骤。
8、如权利要求7所限定的方法，其中，所述方法还包括为所述至少一个传感电极屏蔽电噪声，由此增加耦合到所述至少一个传感电极的所述信号的所述一部分的强度的步骤。
9、一种用于屏蔽触控板中所使用的电容传感器的系统，所述系统包括：
至少一个驱动电极和用于在其上生成信号的装置；至少一个传感电极和用于检测耦合到所述至少一个传感电极的所述信号的一部分的装置；以及电耦合到所述至少一个传感电极的驱动屏蔽电极，用于接收来自所述至少一个传感电极的修正信号，并且其中所述驱动屏蔽电极邻近于所述至少一个传感电极布置，由此使得为所述至少一个传感电极至少部分屏蔽不需要的电和电容信号。
10、如权利要求9所限定的系统，其中，所述系统还包括设置于所述至少一个传感电极和所述驱动屏蔽电极之间的缓冲器，由此生成所述修正信号。
11、如权利要求9所限定的系统，其中，所述系统还包括设置于所述至少一个传感电极和所述驱动屏蔽电极之间的放大器，由此生成所述修正信号。
12、如权利要求10所限定的系统，其中，所述系统还包括驱动屏蔽基板，其中，所述至少一个驱动电极和所述至少一个传感电极附着到所述驱动屏蔽基板上，但与所述驱动屏蔽基板电隔离，其中，所述驱动屏蔽基板电耦合到所述至少一个传感电极，由此接收来自所述至少一个传感电极的修正信号，并且其中，所述驱动屏蔽基板设置为使得为所述至少一个传感电极至少部分屏蔽不需要的电和电容信号。
13、如权利要求12所限定的系统，其中，所述系统还包括设置于所述至少一个传感电极和所述驱动屏蔽基板之间的缓冲器，由此生成所述修正信号。
14、如权利要求12所限定的系统，其中，所述系统还包括设置于所述至少一个传感电极和所述驱动屏蔽基板之间的放大器，由此生成所述修正信号。
15、如权利要求9所限定的系统，其中，所述系统还包括多个驱动电极。
16、如权利要求15所限定的系统，其中，所述系统还包括多个传感电极。
17、一种用于屏蔽触控板中所使用的电容传感器的系统，所述系统包括：
至少一个驱动电极和用于在其上生成信号的装置；至少一个传感电极和用于检测耦合到所述至少一个传感电极的信号的所述一部分的装置；驱动屏蔽电极；驱动屏蔽基板，其中所述驱动屏蔽电极和所述驱动屏蔽基板电耦合到所述至少一个传感电极，用于接收来自所述至少一个传感电极的修正信号，其中，所述至少一个驱动电极、所述至少一个传感电极和所述驱动屏蔽电极耦合到所述驱动屏蔽基板，并且其中所述驱动屏蔽电极和所述驱动屏蔽基板邻近于所述至少一个传感电极布置，由此使得为所述至少一个传感电极至少部分屏蔽不需要的电和电容信号。
18、如权利要求17所限定的系统，其中，所述系统还包括设置于位于一侧的所述至少一个传感电极以及位于另一侧的所述驱动屏蔽电极和驱动屏蔽基板之间的缓冲器，由此生成修正信号。
19、如权利要求17所限定的系统，其中，所述系统还包括设置于位于一侧的所述至少一个传感电极以及位于另一侧的所述驱动屏蔽电极和驱动屏蔽基板之间的放大器，由此生成修正信号。
20、一种用于屏蔽触控板中所使用的电容传感器的系统，所述系统包括：至少一个驱动电极和用于在其上生成信号的装置；至少一个传感电极和用于检测耦合到所述至少一个传感电极的所述信号的一部分的装置；以及驱动屏蔽基板，其中所述至少一个传感电极和所述至少一个驱动电极附着到所述驱动屏蔽基板，并且其中所述驱动屏蔽基板电耦合到所述至少一个传感电极，用于接收来自所述至少一个传感电极的修正信号，由此使得为所述至少一个传感电极至少部分屏蔽不需要的电和电容信号。
21、如权利要求20所限定的系统，其中，所述系统还包括电耦合到所述至少一个传感电极的驱动屏蔽电极，用于接收来自所述至少一个传感电极的修正信号，并且其中所述驱动屏蔽电极邻近于所述至少一个传感电极布置，由此使得为所述至少一个传感电极至少部分屏蔽不需要的电和电容信号。
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