CN102227705B - 多触摸传感器的交替互补导电元件图案 - Google Patents

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Abstract

一种触摸传感器包括实质上为凹形的导电元件，以实现至少两个方向上多个同时触摸的检测，且具有降低的噪声灵敏度和增强的精确度。导电元件的形状可以相似，或者可以是几乎覆盖所有传感器区域的交替互补形状。导电元件物理上与相邻元件相互作用，使得当触摸区域从一个元件向另一相邻元件沿着这些相邻元件的中心之间的线移动时，接触所覆盖的面积从基本上与这一个元件的整体重叠单调地改变为基本上与相邻元件的整体重叠。触摸重叠面积的这种单调改变可以同时沿两个正交方向发生。从位于内部的导电元件到触摸控制器的连接可以穿过其他导电元件。

Description

多触摸传感器的交替互补导电元件图案
相关申请的交叉引用
本申请涉及2008年10月1日递交的美国临时专利申请No.61/101,974，并要求其优先权，为各种目的，将其公开结合在此作为参考，如同在此陈述了这些公开。
技术领域
本发明涉及一种触摸传感器，更具体地，涉及一种触摸传感器上的导电元件图案以及利用这种导电元件图案确定触摸位置的方法。
背景技术
现代电子设备通常具有触摸传感器以接收输入数据。存在多种类型的触摸传感器应用，例如触摸传感器、数字化转换器、触摸按钮、触摸开关、触摸滚动条等。触摸传感器具有多种类型，例如电阻型、电容型和电磁型。电容型触摸传感器涂覆有导电材料，典型地是铟锡氧化物(ITO)或铜，所述导电材料传导连续的电流通过传感器。传感器沿显示器的水平轴和垂直轴均表现出存储电荷的精确受控场以实现电容。人体也是具有存储电荷的电学装置，因也此表现出电容。当传感器的正常电容场(其参考状态)被另一电容场改变时，例如通过某人手指的触摸，电容型触摸传感器测量所导致的参考场的特性失真，并且将有关触摸事件的信息发送至触摸传感器控制器进行数学处理。存在多种类型的电容型触摸传感器控制器，包括∑-Δ调制器(也称作电容-数字转换器，CDC)、电荷传输型电容型触摸传感器控制器和驰豫振荡器型电容型触摸传感器控制器。
传统的触摸传感器典型地需要多层ITO来检测触摸传感器上的多个触摸。一些传统的触摸传感器可以使用单层ITO，但是由于在触摸传感器上设置单层ITO的方式，它们不能够确定多个方向上的多个同时触摸的位置。
因此，需要更加精确地确定触摸敏感传感器上的触摸位置的触摸传感器。同样，需要能够确定沿触摸敏感传感器的两个维度的多个同时触摸的位置的触摸传感器控制器。
发明内容
提出了一种触摸传感器以及一种用于确定传感器上触摸位置的方法。触摸传感器包括交替的、互补且实质上为凹形的单层导电元件，配置用于实质上填充传感器的区域，并且使得在传感器的每一个位置中单次触摸同时与多个导电元件相互作用。还提出了一种触摸传感器控制器，包括处理器电路和存储器电路，用于执行计算以精确地确定触摸位置，并且在存储器中存储这些位置用于进一步的处理。触摸控制器利用包括导电部件的连接器耦合至每一导电元件。
根据本发明一些实施例的确定触摸传感器上触摸位置的方法包括：使用触摸控制器来测量由于用户与传感器接触而产生的每一导电元件的电容变化。然后，基于触摸控制器的测量来选择一组相邻的导电元件。利用在触摸控制器的存储器中所存储的每一导电元件的中心坐标，计算所述坐标的加权平均。然后，基于对所选择的相邻导电元件组所计算的加权平均，分配触摸位置。
下面参考附图进一步描述本发明的这些和其它实施例。
附图说明
通过结合附图考虑以下详细描述，能够容易地理解本发明实施例的教导。
图1A示出了触摸传感器布局的平面图。
图1B是沿图1A的触摸传感器交叉线120的截面图。
图2示出了传统触摸传感器用的导电元件的传统布局。
图3示出了传统触摸传感器用的导电元件布局的另一传统布局。
图4示出了根据本发明一些实施例的使用相同形状的触摸传感器用的导电元件的布局。
图5示出了根据本发明一些实施例的使用交替互补形状的触摸传感器用的导电元件的布局。
图6示出了根据本发明的一些实施例如何得出图5的导电元件的形状。
图7示出了根据本发明的一些实施例如何实现与图5的导电元件的电连接。
图8示出了根据本发明一些实施例的触摸传感器用的导电元件的物理尺寸的示例。
图9示出了根据本发明一些实施例的通过触摸传感器的相邻导电元件实现的重叠区域的线性变化。
图10示出了根据本发明的一些实施例如何使用图5的导电元件计算触摸位置。
图11示出了根据本发明的一些实施例可以在触摸传感器用的导电元件上实现的各种触摸类型。
图12是示出了使用触摸面积阈值A-确定触摸传感器上的多个同时触摸的位置的算法的示例性实施例的流程图。
图13是示出了用于确定触摸传感器上的多个同时触摸的位置的算法的示例性实施例的流程图。
具体实施方式
附图和以下描述涉及本发明的一些实施例，只是作为说明。应该注意的是，根据以下讨论，将容易认识到在此公开的结构和方法的替代实施例，在不脱离本发明原理的情况下可以采用这些替代实施例作为可行替代。
现在对本发明的若干实施例进行详细描述，它们的示例在附图中示出。应该注意的是，在附图中可以使用实际上类似或相同的参考符号，它们可以表示类似或相同的功能。附图只是为了说明的目的描述了本发明的实施例。本领域技术人员根据以下描述将认识到，在不脱离在此所公开的本发明原理的情况下，可以采用在此说明的结构和方法的替代实施例。
根据本发明的一些实施例，触摸传感器包括互补形状的单层导电元件，以实现至少两个方向上多个同时触摸的检测。导电元件的形状可以是任意组实质上的凹多边形，这些凹多边形配合在一起时形成拼接或“镶嵌”式平面。在本发明的一些实施例中，选择形状，使得覆盖触摸传感器，不留下显著的间隙，并且进一步使得在触摸传感器的每一个位置中任意给定的触摸区域与多个元件相互作用。一些实施例可以包括具有相同的实质上凹形而不是交替的互补形状的导电元件。互补导电元件与相邻元件物理上相互作用，使得当触摸区域从一个元件向相邻元件沿着这些相邻元件的中心之间的线移动时，由触摸所覆盖的区域单调地从实质上与这一个元件的整体重叠变化为实质上与该相邻元件的整体重叠。触摸重叠区域的这种变化可以同时沿两个正交方向发生。可以使得从位于内部的导电元件到触摸控制器的连接穿过其它导电元件。导电元件图案可以表现出沿两个正交方向的对称性，即，如果图案由完整元件(不包括部分的裁剪元件)组成，图案可以旋转90°角度而不会改变图案特征。在一些实施例中，可以将导电元件的图案旋转任意角度，同时所得到的触摸传感器的操作或性质保持实质上相同。
图1A示出了触摸传感器布局的平面图，以及图1B是沿图1A的触摸传感器交叉线120的截面图。触摸传感器100是电容型触摸传感器，并且经由互连(缆线)106与触摸传感器控制器102相连。触摸传感器控制器102执行多种功能来检测触摸，并且确定触摸传感器100上触摸的位置，这将在下面描述。为了执行这些功能，控制器102配置有处理器102a和存储器102b。
如图1B所示，触摸传感器100包括透明衬底或基底(玻璃或塑料)110；设置在基底110上的多个导电触摸传感器元件(或者导电元件)108，典型地由ITO(铟锡氧化物)材料或其它透明导电材料制成；以及覆盖导电元件108的透明硬覆层118。设置有导电元件108的区域形成了触摸传感器有源区104。每一个导电元件108经由电连接或迹线114电耦合至缆线106，并且最终电耦合至控制器102。触摸传感器100中触摸传感器有源区104之外的区域形成触摸传感器边界116。这里为了说明的目的，触摸传感器100的“x”和“y”方向如图1A所示。
导电元件108的阵列用于使得控制器102能够响应于受影响的导电元件108上的触摸，检测每一个导电元件108和环境之间的电容变化。一般来说，导电元件108上的触摸使导电元件108和环境之间的电容与受触摸影响的导电元件108的面积成比例地增加。可以通过将与每一个导电元件108相关联的电容变化进行比较，来确定触摸的数目及其触摸位置。
使用单一导电层的触摸传感器所出现的难题在于与不处于触摸传感器有源区104的外围上的内部导电元件相连。典型地，在单层触摸传感器图案上，连接112在导电元件108之间穿过与控制器102相连，如图1A所示。然而，内部元件连接路由的这种方法可能引起触摸位置确定的显著误差。这些误差也放大了触摸传感器的尺寸，并且可能难以对其进行补偿。
图2示出了传统触摸传感器用的导电元件的传统布局。图2的传统布局包括方形200或圆形250形状的导电元件的阵列。然而，图2的传统布局不能精确地检测和确定触摸传感器上多个同时触摸的位置。
图3示出了传统触摸传感器用的导电元件的另一种传统布局。使用两个锥形形状导电元件302、304。图3的导电元件图案使得在触摸位置沿运动方向308变化时触摸区域306(例如，通过单独的手指)发生一维线性变化，并且只允许检测沿与“x”方向正交、即沿图3的“y”方向的多个同时触摸。因此，图3的导电元件不能实现沿两个维度的多个同时触摸的检测。
图4示出了根据本发明的典型实施例，其中利用在传感器区域上多次重复的相同的实质上凹入形状401，来执行触摸传感器区域的拼接或镶嵌。在这一具体实施例中，所述形状包括排列成十字形图案的互锁四边形图形。
图5示出了根据本发明一些实施例的触摸传感器用的导电元件的布局，所述触摸传感器可以用于诸如图1A和1B所示的触摸传感器中。该布局包括按照交替的方式设置的星形导电元件502和十字形导电元件504，使得每一个星形元件502在其四边由十字形元件504包围，并且每一个十字形元件504在其四边由星形元件502包围。星形元件502和十字形元件502是互补形状，使得当它们彼此相邻地放置时，它们像网格一样紧贴和配合，只在元件502和元件504之间留有少量未覆盖空间。换句话说，元件502和504被定位和成形为实质上填充触摸传感器的整个区域，留下最小限度的残余部分未被覆盖。导电元件的形状可以是任意组的实质上凹多边形，形成拼接或“镶嵌”的平面。这里将实质上的凹多边形定义为并非凸多边形的形状，其中凸多边形是这样的多边形形状：对于所述多边形形状内部的任意两个点，构成连接这两个点的直线线段的所有点也处于所述多边形形状的内部。
如下面将更加详细地解释的那样，在本发明一些实施例中所使用的交替互补星形导电元件502和十字形导电元件504可以随着触摸506位置变化，仅使用单一导电层，提供触摸506所影响面积沿两个正交维度“x”和“y”的线性变化。星形元件502和十字形元件504可以由单层的任意导电材料制成，典型地是铜或ITO。此外，星形元件502和十字形元件504可以具有近似相同的面积，从而简化触摸位置的计算，这将在下文中参考图9更加详细地解释。
注意，触摸506中所触摸的总面积，也称作“触摸权重”，在不同的手指、不同的人、甚至对于相同的人在不同的时间或者在不同的环境之间可以明显地不同。触摸权重的通用定义可以用于单/双触摸确定的一些实施例中，但是在需要确定多个触摸的情况下可能并不是优选的。
图6示出了根据本发明的一些实施例如何得出图5的导电元件的形状。星形元件502和十字形形状504都可以从45°等腰三角形600得出。如图6所示，将两个45°等腰三角形600进行组合以形成菱形形状602，将两个菱形形状元件602沿正交方向组合为604以获得星形的形状502，并且与导电元件502相对应。类似地，可以将两个45°等腰三角形600进行组合以形成形状608，并且可以将两个形状608沿正交方向进行组合以形成形状610，以获得十字形元件504。可以将形状614剪裁616以允许在触摸元件502和504之间间隔开，剪裁量是可调节的。使用可调节的剪裁616，可以对元件502和504所覆盖的面积的微小差别进行补偿，以便元件502和504具有实质上相同的面积。
在本发明的一些实施例中，选择导电元件的尺寸，使得“正常”尺寸(例如成人)的手指在任意给定的触摸中将与超过一个元件重叠，不管手指位于何处。在上述示例性实施例中，这是通过将图5中所述的45°三角形的尺寸调节为具有与所要感测的手指的直径近似相等的高度来实现的。
图7示出了根据本发明的一些实施例如何实现导电元件502和506的电连接。如图7所示，来自内部导电元件502和506的连接通过相邻导电元件502和506中的裂口来进行路由，以便允许连接穿过导电元件。例如，将来自十字形元件504的连接712路由为穿过星形元件502，将来自十字形元件504和704以及星形元件502的连接714路由为穿过十字形元件740，并且与来自十字形元件704的迹线进行组合以形成组合连接716。连接导电元件穿过其它导电元件可能在触摸位置确定时引起一起误差，但是误差是一维的并且因此可以容易地补偿。组合连接716路由至控制器102。因此，图7的路由方法允许内部导电元件502和504方便且直接连接到控制器102，从而提高了触摸传感器的精度。
图8示出了根据本发明一些实施例的触摸传感器用的导电元件的物理尺寸示例。因为星形元件502和十字形元件504并没有形成整齐的触摸传感器边缘，可以沿触摸传感器有源区104的边缘使用十字形元件504和星形元件502的部分片段，以形成触摸传感器有源区104的整齐边缘和90度角。例如，导电元件802对应于星形元件502的右下侧，导电元件704是星形元件502的右侧。对于另一个元件，导电元件806是十字形元件504的右上侧，导电元件808是十字形元件504的右侧1/2。图8的触摸传感器是示出了星形元件502和十字形元件504(使用组合在一起的完整元件或部分片段)如何形成方形例如2.1英寸×2.8英寸的触摸传感器有源区104的示例。
元件502和504按照以下方式与相邻元件物理上相互作用，即，当触摸区域506从一个元件504向另一个元件812沿它们中心之间的线810移动时，由例如0.5″直径的盘状触摸区域506覆盖的面积从与一个元件502的主要部分重叠单调地变化到与相邻元件812的主要部分重叠。例如，在本发明的一些实施例中，重叠面积可以从一个元件502的100％线性地变化为相邻元件812的100％。另外，这种相互作用可以同时沿两个正交轴(即“x”和“y”轴)发生。这也如图9所示，其中触摸区域506的移动将导致沿“x”方向由元件906、908覆盖或者沿“y”方向由元件906和910覆盖的触摸区域所覆盖的面积的渐变单调(和线性)变化。
注意：图案中相邻元件可以不相同。即，任意一种元件类型(例如星形元件502)可以不必与相同类型的其它元件相同。例如，沿边缘设置的元件可以与远离边缘设置的元件不同。如上所述，可以使连接114穿过其它元件，而不是绕过其它元件。图8的图案表现出x、y对称性，即，如果图案由完整元件构成(即，不包括诸如在边缘处所使用的剪裁元件)，图案可以旋转90°而不会引起操作或者性质的变化。通常，应该注意的是，相对于“x-y”笛卡尔框架将图8的图案旋转任意角度，触摸传感器的操作和性质保持实质上未改变。
图10示出了根据本发明的一些实施例如何使用图5的导电元件计算触摸位置。下面的表I示出了对于图9所示具体示例所计算的面积和位置。
Figure BDA0000065220690000081
单一触摸位置的计算
诸如十字形元件1002、星形元件1004和十字形元件1006之类的导电元件的中心沿“x”和“y”维度相对于其它元件的位置是精确已知的。这里将元件“i”的“x”和“y”位置表示为“xi”和“yi”。这些位置对应于元件“i”的几何中心的坐标。如图10所示，触摸区域506定位为与三个导电元件即元件1002、1004和1006重叠。触摸区域506和元件“i”之间的元件“i”上相对重叠“ai”由触摸控制器102测量，因为触摸控制器102测量到所述元件“i”的电容增加。然后通过以下等式给出触摸506的“x”和“y”位置：
x＝∑(xi×ai)/∑ai，以及
y＝∑(yi×ai)/∑ai...(等式1)，
其中0＜i＜(重叠元件的个数)。
例如，如图10所示，元件1002、1004和1006沿“x”和“y”轴的位置分别是(2，2)，(2，1)和(3，1)。由控制器102按照电容增加的形式所确定的触摸区域506与元件1002、1004和1006重叠的相对面积分别是6、10和3。因此，如图10所示，可以使用等式1将触摸506的位置(x，y)计算如下：
x＝((2×6)+(2×10)+(3×3))/(6+10+3)＝(12+20+9)/19≈2.16
(等式2)
y＝((2×6)+(1×10)+(1×3))/(6+10+3)＝(12+10+3)/19≈1.32
(等式3)
因此，触摸506的位置近似是(2.16，1.32)。注意：由于与星形元件1004相比面积略小，可以略微调节十字形元件1002和1006的面积。对于产生按照线性方式改变的坐标的方法，两种主要形状(十字形和星形)应该具有实质上相同的面积。在该实施例中，将十字形元件在其四个末端的每一处进行剪裁，以留出与相邻十字形元件之间的间隙，导致了面积损耗(在一些实施例中是十字形元件总面积的约5％)。例如，通过将来自十字形元件1002和1006的所有电容读数乘以涉及这种面积损耗的调节因子，来在触摸控制器102的固件算法中补偿这种面积损耗。例如，如果面积损耗是约5％，所述调节因子可以是约1.05。
图11示出了可以在根据本发明一些实施例的触摸传感器用的导电元件上实现的各种触摸类型。等式1可能不足以确定多个同时触摸的位置。在多个同时触摸的情况下，可以在处理器102a中执行算法，用于确定多个触摸中每一个触摸的位置。可以应用增加复杂度的算法，所有这些算法具有某种方式来针对每一触摸确定元件子集以便使用上述等式1。在下面解释算法1和算法2时，使用术语“主触摸元件”和“次触摸元件”。“主触摸元件”是对于给定触摸具有最大触摸面积的导电元件。“次触摸元件”是除了主触摸元件之外受到该触摸影响的任意其它导电元件。例如，再参考图10，元件1004与触摸区域506具有最大重叠面积，因此是主触摸元件；元件1002和1006对于触摸506是次触摸元件。可能存在这样的情况：同一元件对于某一触摸可以是主触摸元件，但是同时对于另一同时触摸可以是次触摸元件。
参考图11，示出了标记为00至19、OA至OF和1A至1D的触摸元件以及多个同时触摸TT1至TT7。元件段00、04、1D和19位于触摸传感器的每一个角落。元件段01、02、03、09、0E、13、18、1C、1B、1A、14、0F、0A和05形成图10的触摸传感器的矩形形状的四条边。段00、02、04、0E、18、1C、1A、14和0A是取十字形导电元件的片段而得到的。段01、03、09、13、1D、1B、19、0F和05是取星形导电元件的片段而得到的。在触摸传感器区域内部，星形导电元件07、0B、0D、11、15和17由作为直接邻居的十字形导电元件包围。术语“直接邻居”应该理解为是边缘相挨的一组导电元件。例如，在图10所示的实施例中，星形元件07具有十字形元件02、06、0C和08作为直接邻居；星形元件0B具有十字形元件0A、06、0C和10作为直接邻居；星形元件0D具有十字形元件08、0C、0E和12作为直接邻居；星形元件11具有十字形元件10、0C、12和16作为直接邻居；星形元件15具有十字形元件14、10、16和1A作为直接邻居；以及星形元件17具有十字形元件16、12、18和1C作为直接邻居。
仍然参考图11，对于触摸TT1，主触摸元件是十字形元件16，次触摸元件是星形元件15、IB、17、和11。对于触摸TT2，主触摸元件是星形元件17，次触摸元件都是星形元件18、12、16、和1C。对于触摸TT3，主触摸元件是十字形元件12，次触摸元件是星形元件13、OD和十字形元件OE。对于触摸TT4，主触摸元件是星形元件OB，次触摸元件是十字形元件10、OC和06。对于触摸TT5，主触摸元件是十字形元件10，次触摸元件是星形元件15和OF。对于触摸TT6，主触摸元件是星形元件07，次触摸元件是十字形元件OC和08。对于触摸TT7，主触摸元件是十字形元件06，次触摸元件是星形元件05、01、07和OB。
算法1
图12示出了在本发明的一些实施例中用于确定多个同时触摸的位置的示例性算法(算法1)的流程图。首先，在步骤1210中识别具有由触摸控制器102可测量的触摸重叠的所有元件，并且在步骤1220组合为集合Si，其中i是初始设置为i＝0的迭代计数。然后，在步骤1230中确定集合Si中与触摸元件具有最大重叠面积Ai的元件Ei的位置。接下来，在步骤1140中，将面积Ai与内部触摸阈值Ath进行比较。如果触摸控制器102确定触摸面积Ai大于Ath，那么在步骤1241中将元件Ei及其8个周围元件选择在组σi中。在步骤1242中使用集合σi，以利用等式1确定触摸的位置。在步骤1243中，将这样确定的触摸位置Ti增加到多个触摸位置的集合P中。在图10所示的示例性实施例中，周围的元件是四个直接邻居(上、下、左、右)和四个对角邻居(右上、右下、左上、左下)。于是，在步骤1244中，与该触摸相对应的9个元件(主触摸元件及其八个邻居元件)在数据库中标记为“已使用”，并且通过从集合Si中减去集合σi来创建新的集合Si+1，并且利用新的集合Si+1重复所述过程。在步骤1245中，如果集合Si+1为空，那么终止迭代，否则迭代继续，计数“i”递增1。该过程继续进行，直到没有超过内部触摸阈值的元件为止。如果触摸面积Ai小于或等于Ath，该算法按步骤1250和1251进行。在步骤1250和1251中，如果触摸位置的集合P不为空，则将其存储在触摸控制器存储器102b中，然后算法终止于步骤1260。在本发明的一些实施例中，如图11所示，使用算法1可以检测3.5英寸对角线触摸传感器上的多达4个的触摸，但是由于算法1对于相邻触摸的相对较低分辨能力，触摸必须分开一定的程度，以便进行精确的位置确定。
例如，在图11的示例中，触摸TT2与触摸元件17具有最大重叠面积，并且因此使用等式1基于主触摸元件17及其8个周围触摸元件1C、18、12、16、1B、1D、13和11来确定其位置。然后，触摸TT1具有下一最大重叠面积，因此使用等式1基于主触摸元件16及其8个周围触摸元件15、11、17、1B、1A、19、12和1C来确定其位置。然后，对于具有下一最大重叠面积的触摸重复该过程，依次类推。注意：例如，当计算实质上以元件17为中心的触摸TT2的位置时，根据等式1和算法1，元件16将被过度加权，因为元件16是以不同位置为中心的触摸TT1的“主触摸元件”。这种相互作用对于触摸TT1也适用，其中元件16是“主触摸元件”，而元件17使TT1的位置朝着TT2的位置偏移。
算法2
由彼此靠近的两个手指引起的触摸导致沿一个方向长于沿另一个方向宽度的触摸区域。即，所触摸的区域是椭圆而不是圆的，并且因此在一个维度上比通常由单一触摸引起的要长。对图11所示触摸图案的仔细调查揭示了：(i)所有次触摸元件与主触摸元件相邻；(ii)不存在沿任意方向长度超过两个元件的单一触摸；以及(iii)所有次触摸元件都是主触摸元件的邻居，并且通常所有次触摸元件是所有其他次触摸元件的邻居。
再参考图10，假设从右向左从底部行扫描导电元件，首先检测到受触摸506影响的导电元件1006。然后查看元件1006的邻居，将导电元件1004确定为是主触摸元件。受触摸506影响的唯一其他元件是导电元件1002，这也是元件1006的邻居。本来应该受到影响(但是没有受到影响)的唯一其他元件是元件1010，其也是元件1004和1002的邻居。这允许基本规则的定义，以有助于将多个触摸彼此区分。受触摸(506)影响的所有元件(1002、1004和1006)彼此是邻居。上述规则很好地成立，并且在本发明的一些实施例中是图13所示的算法2的基础。
图13示出了在本发明的一些实施例中确定多个同时触摸的位置的一个示例性算法(算法2)的流程图。在算法2中，在步骤1310中，触摸控制器102扫描导电元件，以识别被触摸的所有导电元件，并且以这些元件创建集合D。利用迭代计数“i”，将“i”设置为i＝0，在下一个步骤1320中，选择导电元件集合Si：Si＝D。然后，在步骤1330中选择集合Si内的任意导电元件Ei(不必是具有最大触摸面积的元件)；元件Ei可以是也可以不是首先找到的次要元件。然后在步骤1340中，选择属于集合D的Ei的直接邻居以创建集合σi1。
接下来在步骤1341，扫描集合σi1以查找具有最大重叠面积的导电元件，所述导电元件是局部主触摸元件Eim。接下来在步骤1342中，触摸控制器102扫描集合D，以寻找元件Eim的直接邻居，并且建立新的集合σi2。然后在步骤1343中，控制器102寻找元件Ei的邻居和元件Eim的邻居之间的公共邻居，并且只使用这些公共邻居元件和局部主元件Eim来确定触摸位置。换句话说，触摸控制器查找新的集合σi3，该新集合σi3是集合σi1和集合σi2的交集，即σi3＝σi1∩σi2。
在步骤1344中，利用构成集合σi3的位置集合以及元件Eim，使用等式1，来得到新的触摸位置Ti。然后将所使用的元件标记为“部分已使用”。在本发明的一些实施例中，如图11所示的实施例，构成集合σi3的元件个数典型地可以是6。根据算法2，“部分已使用”的元件不能用于检测新触摸，但是可以用于计算通过另一元件所识别的触摸的位置，以防止将相同的触摸定位多次。换句话说，在确定新的触摸位置Ti并且将其添加到集合P(步骤1345)之后，本算法的一些实施例通过从集合Si中减去集合σi3来创建新的集合Si+1，即Si+1＝Si-σi3，如步骤1346所示。在步骤1347中，评估集合Si+1是否为空。如果不为空，那么对于新的集合Si+1重复步骤1330-1346，直到新的集合Si+1是空集合为止。还应该注意：一般而言，对于i≠0，集合Si是D的子集，具有较少的元件。一旦集合D中的所有元件已经用尽且集合Si+1为空，则将集合P(如果不为空)存储在存储器102b中(步骤1350和1351)，然后算法步骤1360终止。
算法2允许区分非常靠近的触摸，但是由于共享次触摸元件的可能性，它们的位置确定可能不会如所需要的那样精确。可以通过重复算法2中的上述过程来确定其他触摸的位置。
例如，参考图11解释算法2，扫描触摸传感器以识别被触摸的任意元件。例如，将元件08识别为被触摸TT6触摸。对首先找到的次触摸元件08的直接邻居元件0D、07、09和03进行扫描以识别局部主元件07。首先找到的次元件08的邻居的邻居集合S1是：S1＝{07，OC，OD，OE，09，04，03，02}。局部主元件07的邻居的邻居集合S2是：S2＝{06，OB，OC，OD，08，03，02，01}。集合S1和S2之间的公共邻居的公共邻居集合S3是：S3＝S1∩S2＝{OC，OD，08，03，02}。将公共邻居的该公共集合S3以及局部主元件07标记为“部分已使用”，使得它们本身不能用于检测新的触摸。最后，基于公共导电元件S3＝{OC，OD，08，03，02}和局部主元件07，使用等式1来确定触摸TT6的位置。可以通过重复算法2中的上述处理来确定其他触摸的位置。
作为算法2的另一使用示例，参考图11和触摸元件TT2和TT1，假设在第i次迭代期间，上述算法选择元件18；即Ei＝18。那么集合σi1将是σi1＝{12，17，1C}；在下一个步骤中，上述算法将选择17∈σi1作为σi1中的局部主元件；即Eim＝17。接下来构建集合σi2，结果是σi2＝{12，18，1C，16，11}。接下来得到集合σi3：σi3＝σi1∩σi2＝{12，1C}。使用σi3(＝{12，1C})和元件17，根据它们的触摸权重，来得到触摸TT2的位置。应该注意的是TT2将精确地位于非常靠近元件17的中心。
按上述示例继续进行，将σi3(＝{12，1C})中的元件和元件17标记为“部分已使用”，将迭代计数增加为i+1，然后算法2选择另一元件，比如说元件11：即Ei+1＝11。构建集合σ(i+1)1：σ(i+1)1＝{12，16，10，0C}；于是，选择元件16为σ(i+1)1中的局部主元件，即E(i+1)m＝16；并将集合σ(i+1)2构建为：σ(i+1)2＝{1B，17，11，10，15}。接下来，构建结合σ(i+1)3＝{10}，并且通过σ(i+1)3＝{10}中元件和元件16的触摸权重来确定TT1的位置。应该注意的是，所得到的TT1的位置将沿着连接TT5和TT1的线，但是更靠近TT1。在这种情况下，所计算的TT1位置的精度无论如何都优于图5所示实施例的十字形元件504的总长度的1/2。
根据本发明一些实施例的触摸传感器的导电元件的交替互补图案，可以将单层导电材料用于检测多个同时触摸，其中受触摸影响的面积随着触摸位置的变化而沿两个正交方向线性地改变。利用这种图案可以精确地确定触摸位置。尽管这里使用包括交替的星形导电元件和十字形导电元件的图案作为触摸元件图案，也可以使用与本发明相一致的其他交替互补形状。尽管这里将单层导电材料用于触摸传感器的实施例，所述形状可以位于两个或更多导电层上，可以单独地相连(如这里所述)，或者可以按照矩阵组织相连。矩阵组织将触摸传感器元件组连接在一起。
在阅读该公开时，本领域技术人员应该认识到触摸传感器用的导电触摸元件的附加替代设计或者形状。因此，尽管已经说明和描述了本发明的具体实施例和应用，应该理解的是，本发明不局限于这里公开的具体结构和部件，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以在本发明的方法和设备的设置、操作和细节上实现对于本领域技术人员而言清楚明白的各种修改、改变和变化。

Claims (20)

1.一种触摸传感器，用于确定区域中的触摸位置，包括：
多个互补形状的导电元件，所述导电元件设置为形成该区域的镶嵌式平面，并配置用于实质上填充传感器的该区域；
触摸控制器，包括处理器电路和存储器电路；
包括导电元件的连接器，将所述触摸控制器耦合至每一个导电元件，
其中，通过测量所述多个导电元件中每一导电元件的电容变化，并执行所述多个导电元件中每一导电元件的中心位置的加权平均，来确定该区域上的触摸位置，针对给定导电元件的加权平均中的权重依赖于针对该给定导电元件所测量的电容变化。
2.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，导电元件具有交替的互补形状。
3.根据权利要求2所述的触摸传感器，其中，交替的导电元件可以具有至少两种互补形状中的任一形状，
所述至少两种互补形状具有近似相同的面积；以及
其中每一具有第一形状的导电元件与具有互补的第二形状的导电元件相邻。
4.根据权利要求3所述的触摸传感器，其中，通过触摸控制器补偿所述至少两种互补形状之间的面积差。
5.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，导电元件具有相同的形状。
6.根据权利要求5所述的触摸传感器，其中，导电元件的形状是通过两个互锁的四边形图形形成的十字形，两个四边形图形实质上彼此正交。
7.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，导电元件在单层中形成。
8.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，导电元件配置为使得当触摸区域从第一导电元件的中心移向相邻的第二导电元件的中心时，触摸所覆盖的与第一导电元件重叠的面积比例从约1()()％单调地减小到约0％，同时与相邻的第二导电元件重叠的面积比例从约0％单调地增加到约1()()％。
9.根据权利要求8所述的触摸传感器，其中，当第一导电元件和相邻的第二导电元件相对于彼此沿两个不同方向中任一方向位移时，出现触摸重叠面积在第一导电元件和第二导电元件之间的单调变化；以及所述两个不同方向实质上彼此正交。
10.根据权利要求9所述的触摸传感器，其中，使得连接器穿过其它导电元件，以便到达选定的导电元件。
11.根据权利要求3所述的触摸传感器，其中，第一形状是星形形状，以及互补的第二形状是十字形形状；以及
所述星形形状和所述十字形状彼此紧贴并且配合，在导电元件之问留有少量未覆盖的空间。
12.一种确定触摸传感器上的触摸位置的方法，包括：
提供预先选择的实质上为凹形的导电元件，所述导电元件设置为形成触摸传感器的区域的镶嵌式平面；
提供触摸控制器，所述触摸控制器包括处理器电路和存储器电路；
提供包括导电元件的连接器，所述连接器将所述触摸控制器连接至导电元件；
使用所述触摸控制器测量由于用户与传感器接触而导致的每一个导电元件的电容变化；
基于所述触摸控制器的测量，选择与触摸重叠的一组导电元件；
使用每一个所述导电元件的中心坐标来评估所述坐标的加权平均，其中所述加权平均基于该组导电元件中导电元件的电容变化；以及
将触摸位置与所选择的重叠导电元件组的评估的加权平均相关联。
13.根据权利要求12所述的方法，其中：
根据针对所选择的与触摸重叠的导电元件组中的每一导电元件所测量的电容变化，相对于所选择的与触摸重叠的导电元件组中所有导电元件的总表面面积，来确定所述加权平均。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，触摸位置对应于施加到触摸传感器的单一触摸。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括：
在与触摸重叠的导电元件组中选择具有最大重叠面积的第一导电元件；
选择针对灵敏度的阈值面积；
确定所述最大重叠面积是否大于预先选择的阈值；
选择所选择的第一导电元件的第一组周围元件；
使用第一组导电元件中每一导电元件的中心坐标来评估所述坐标的加权平均；以及
将触摸位置与所评估的第一组导电元件的加权平均相关联；
将所选择的第一组中的第一导电元件标记为“已使用”，并且在测量中不再考虑所述第一导电元件；以及
对重叠元件组中的其余导电元件重复上述步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
根据针对第一组导电元件中的每一导电元件所测量的电容变化，相对于所选择的第一组导电元件中所有导电元件的总表面面积，来确定所述加权平均。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括：
获得触摸敏感传感器上的多个同时触摸的触摸位置。
18.根据权利要求12所述的方法，还包括：
在与触摸重叠的导电元件组中选择第一导电元件；
选择所述第一导电元件的第一组紧邻元件；
从所选择的与触摸重叠的第一组导电元件中选择第一主触摸元件，所述第一主触摸元件在所选择的第一组中具有最大重叠面积；
选择所述第一主触摸元件的第二组紧邻元件；
选择包括所述第一组和所述第二组所共有的导电元件的第三组；
使用第三组导电元件中的每一导电元件的中心坐标来评估所述坐标的加权平均；以及
向触摸位置分配对所选择的第三组导电元件所评估的加权平均；
将第三组中的导电元件标记为“已部分使用”，使得在另外的步骤中不会将其用作第一导电元件；
对重叠元件组中的其余导电元件重复上述步骤，直到没有元件可以选择为第一导电元件为止。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：
根据针对第三组导电元件中的每一导电元件所测量的电容变化，相对于第三组导电元件中所有导电元件的总表面面积，来执行加权平均。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括：
获得触摸敏感传感器上的多个同时触摸的触摸位置。
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