CN102483672B - 用于具有基于坐标确定的权重的投射电容式触摸屏的系统和方法 - Google Patents

用于具有基于坐标确定的权重的投射电容式触摸屏的系统和方法 Download PDF

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Abstract

通过接收响应于电通道的触摸的多个信号识别电容式触摸屏系统上的触摸位置，所述电通道连接到基板上设置的一个电极或一组半邻近电极。电极中的相邻电极具有在第一和第二方位之间相互交替的大致三角形形状以形成交错配置，从而使得所述触摸产生信号串，所述信号串包括由一组邻近电通道产生的多个信号。给来自所述一组邻近电通道的信号赋予具有至少两个不同数值的权重。所述至少两个不同数值是基于所述信号的电平。基于加权信号确定基板上的触摸的位置。

Description

用于具有基于坐标确定的权重的投射电容式触摸屏的系统和方法
背景技术
本文公开的主题大致涉及触摸屏和触摸屏系统，尤其涉及投射电容式触摸屏。
在投射电容式触摸屏中，外表面可以设置在具有敏感电极或传感器的一层或多层的上方。与普通的电阻式触摸屏相比，投射电容式触摸屏的外表面可以是耐用的玻璃表面，具有高光学透过性，用于观察下面的显示器显示的图像。触摸屏可以位于显示图表选择项，例如按钮和图标的显示器的上方。当用户用手指触摸外表面时，对应于显示器上显示的期望的选择，触摸屏系统检测与一个或多个电极相关的电容的变化。“投射电容式”触摸屏与具有覆盖整个触摸区域的单个检测电极的“表面电容式”触摸屏相反。如本文所使用的，“投射电容式触摸屏”概括为在触摸敏感区域内具有多个检测电极的任何电容式触摸屏。
一些投射电容式触摸屏使用用于电极的“西洋双陆棋”式结构。在该结构中，电极在单个表面上形成细长三角形。相邻电极的方位交替，其中第一电极的基部定位在表面的一个边缘附近，下一个或相邻电极的基部定位在表面的相对边缘附近。这种电极的几何形状是使人想起西洋双陆棋游戏板图案。这种设计具有成本上的优点：利用检测电极的单个平面提供两维触摸坐标。
西洋双陆棋触摸屏设计典型地具有大数量的狭窄电极，使得通过至少两个电极检测每个触摸。例如，在一些西洋双陆棋系统中，电极检测用于确定X和Y坐标的信号。如果每个触摸由非常大数量的电极检测，以相同方式定向的电极的总信号的一部分可以提供一个坐标的精确测量，例如Y或竖直坐标。然而，典型地，每个触摸通过更多中等数量的电极检测，结果，以相同方式定向的电极上的总信号的一部分可以不提供精确的或可靠的坐标测量值。因此，需要基于触摸引起的电极信号提高坐标测定。
发明内容
在一个实施例中，电容式触摸屏系统包括基板、电极、控制器和电通道。基板包括触摸敏感区域。电极设置在基板上的触摸敏感区域内，并且具有大致的三角形形状。所述电极以非重叠的图案在基板上相互交错并响应于基板上的触摸产生对应的信号。多个电通道在所述控制器内，并且每个电通道连接到一个电极或一组半邻近电极。所述控制器检测来自电通道的信号并且识别包括多个信号的信号串，所述信号串的多个信号来自一组至少两个邻近电通道。所述控制器识别该电通道组内的具有局部最大信号的电通道，并且所述控制器给来自具有局部最大信号的电通道的信号赋予具有第一数值的权重并且给来自该电通道组内的另一个电通道的信号赋予具有第二数值的权重。所述第一数值不同于第二数值，并且所述控制器基于加权信号确定触摸的位置。
在另一个实施例中，一种识别电容式触摸屏系统上的触摸位置的方法，包括如下步骤：响应于来自多个电通道的触摸，接收多个信号，所述多个电通道连接到设置在基板上的一个电极或一组半邻近电极。所述电极的相邻电极具有在第一和第二方位之间交替的大致三角形形状以形成交错配置，从而使得所述触摸产生信号串，所述信号串包括由一组邻近电通道产生的多个信号；给来自所述一组邻近电通道的信号赋予具有至少两个不同数值的权重，所述至少两个不同数值是基于所述信号的电平；和基于加权信号确定基板上的触摸的位置。
附图说明
图1显示根据本发明的实施例的西洋双陆棋触摸屏的触摸敏感区域；
图1A显示根据本发明的实施例的与图1的触摸屏上的触摸相关的几个触摸接触区域；
图2显示根据本发明的实施例的用于图1中所示的两个触摸的作为电极标号的函数的触摸信号；
图3显示用于传统的触摸位置识别方法的权重；
图4A和4B显示根据本发明的实施例的分别用于左中心一对加权法和右中心一对加权法的权重；
图5显示根据本发明的实施例的用于中心三个加权法的权重；
图6显示根据本发明的实施例的基于坐标计算的权重的流程图；
图7显示根据本发明的实施例的用于中心五个加权法的权重；
图8显示根据本发明的实施例的用于平衡加权法的权重；
图9显示根据本发明的实施例的用于有条件约束的加权计划的流程图；
图10显示具有根据本发明的实施例形成的成组的水平电极的西洋双陆棋电极几何形状。
具体实施方式
当结合附图阅读时，前述发明内容以及下面的本发明的具体实施例的详细说明将会被更好地理解。为了达到附图显示各种实施例的功能块图的程度，功能块不必表示硬件电路之间的分隔。因此，例如，一个或多个功能块(例如处理器或存储器)可以以单个硬件实现(例如总目标信号处理器或随机读取存储器、硬盘等)。类似地，程序可以作为单独的程序，可以作为子程序结合在操作系统中，可以安装软件包中的函数等。可以理解的是，各种实施例不局限于附图所示的配置和方案。
如本文所使用，在以单数引用并且以单词“一”或“一个”限定的元件或步骤可以理解成不排除多个所述元件或步骤，除非这种排除有清楚的说明。此外，参照本发明的“一个实施例”不是指解释成排除还结合引用特征的其它实施例的存在。然而，对此有清楚的说明，实施例“包括”或“具有”具体特性的一个元件或多个元件可以包括不具有该特性的其它这种元件。
图1显示投射电容式触摸屏系统104中的投射电容式触摸屏102的触摸敏感区域100。触摸敏感区域100包括许多电极，这些电极具有大致三角形形状，并且在基板103上以非重叠的图案相互交错。电极可以利用从1到J的标记“j”顺序地编号，其中J是电极的总数量。例如图1所示，J等于42。j为奇数值的所有电极，例如标号j为7、9、11、35的电极107、109、111、135分别以相同方式定向，即具有在触摸敏感区域100的底部边缘150处的基部和在触摸敏感区域100的顶部边缘160处的顶点。电极，例如标号j为6，10，14，34，36的电极106，110，114，134，136具有偶数的标号j，并且还具有相同的定向，标号j为偶数的电极的定向与标号j为奇数的电极的定向相反。
如本文所使用，术语“邻近电极”是指相互最靠近的相邻电极并且具有相反的定向。例如，电极107与电极106和电极108两者相邻，电极108与电极107和109两者相邻。因此，邻近电极的定向在第一和第二方位之间相互交替，以形成交错配置。还如本文所使用，术语“半邻近电极”是指具有相同定向的最相邻电极。例如，电极107与电极109半邻近，并且电极109与电极107和111半邻近。
电容测量电通道254，256，258，260，262，264，266，268设置在控制器250内，并且每个电容测量电通道连接到一个电极或一组半邻近电极。如本文所讨论，“组”包括最少两个半邻近电极。多组电极可以经基板103上的、电缆252内的或控制器250内的导线连接在一起。控制器250内的组连接可以是硬件布线的，例如或者可以是动态变化的。可以理解的是，不同控制器250可以具有不同数量的电通道，并且电通道的数量不局限于任何具体数值。
如本文所使用，术语“邻近电通道”是指连接到相邻组的半邻近电极的电通道。组280可以包括由半邻近电极121，123，125产生的信号，同时组282可以包括由半邻近电极127，129，131产生的信号。然而另一组281可以包括由半邻近电极124，126，128产生的信号。组280和281彼此邻近，并且组281和282彼此邻近。组280和282彼此半邻近。组280可以连接到电通道254，同时组281可以连接到电通道256，并且因此电通道254和256彼此邻近。可以理解的是，邻近电通道不必在控制器250内物理地邻近。例如，如果组280连接到电通道254并且组281连接到电通道266，那么电通道254和266应当彼此邻近。
如参照图1-9所讨论，用于讨论的目的，每个电极一一对应地与一个电通道连接。在图10中，形成多组半邻近电极，并且每组一一对应地与一个电通道连接。
电通道254-268检测经由电缆252从电极来的信号，并且控制器250检测来自电通道254-268的信号。电缆252可以连接到基板103上的在触摸敏感区域100之外的导电迹线(未图示)。
利用物体或手指在触摸屏102上的触摸导致触摸接触区域210，由圆圈表示，这将在标号j为6-14的电极中产生电容信号，其中每个信号的幅度取决于触摸接触区域210和电极的重叠的区域。总之，较大的重叠区域导致对应的电极产生较大或较高幅度的信号，同时相对较小的重叠区域导致相对较小的幅度电平。在一个实施例中，在触摸接触区域210内具有最大的重叠区域的电极将导致与触摸相关的最大的信号电平。相对于触摸接触区域210，超过一半的触摸信号在偶数编号的电极中测量，因此表示：与底部边缘150相比，该触摸更靠近触摸敏感区域100的顶部边缘160。相反，触摸接触区域220的不同触摸将在偶数编号的电极中产生少于一半的触摸信号，因此表示更靠近触摸敏感区域100的底部边缘150的触摸。
图1A还显示触摸接触区域210和相对较小的触摸接触区域230。图1的控制器250可以基于彼此相邻的电极或电通道的信号电平来限定触摸接触区域210。在一个实施例中，触摸接触区域可以包括产生大于预定信号阈值的信号电平的至少两个邻近电极或至少两个邻近电通道。检测触摸接触区域210的电通道组不同于检测触摸接触区域230的电通道组。
返回到触摸接触区域210，控制器250检测来自一组邻近电极106，107，108，109，110，111，112，113，114的超出信号阈值的信号。例如，信号阈值可以是最小幅度电平。因此，触摸接触区域210的尺寸在9个相邻的电极上延伸，触摸接触区域210的极端点196和198沿X方向170限定在外边缘处。当每个信号与触摸接触区域210相关时，来自相邻电极106-114的信号可以称作局部信号。可能具有与触摸接触区域210相关的一个局部最大信号，例如局部最大信号幅度。相反，来自一组邻近电极120，121，122的信号与触摸接触区域230相关。存在与触摸接触区域230相关的不同的局部最大信号。因此，在任意设定的时间，可能存在被控制器250检测的超过一个的局部最大信号，其中每个触摸接触区域具有不同的局部最大信号。可以理解的是，如果同时存在超过两个的触摸接触区域，控制器250可以同时检测超过两个的局部最大信号。如果在相同时间周期期间检测接触区域，可以考虑同时发生两个或更多个触摸接触区域。
电极110与触摸接触区域210具有最大的重叠，因此电极110是产生最大信号的电极。电极106和114的一个或两者与触摸接触区域210具有最小重叠，因此它们是产生最小信号的电极。关于横向或X方向，电极110靠近触摸接触区域210的中心200，并且可以与接触区域210的中心200重叠。在与接触区域210重叠的电极106至114中，电极110在Y方向上与触摸接触区域210的重叠最大或接近最大。与电极110相邻的电极109和111在Y方向上与接触区域210重叠的长度相同，但稍小于电极110。对于电极，例如位于触摸接触区域210的内部区域190中的电极109，110，111，在Y方向上的重叠的长度可以仅稍微变化。当计算坐标时，同与边界区域192和194中的电极或电极组相关的电通道的信号相比，给与内部区域190内的电极或电极组相关的电通道的信号赋给或赋予具有较大数值的权重的Y坐标计算，产生更可靠的Y坐标结果。换言之，在一些实施例中，当给在具有局部最大信号的电通道处或附近的电通道的电极信号赋予比远离具有局部最大信号的电通道的电通道更大的数值时，可以实现更可靠的Y坐标结果。
如上所讨论，极端点196和198位于触摸接触区域210的沿X方向170的极左和极右侧。电极106和114与触摸接触区域210之间在Y方向上的重叠长度远小于例如内部区域190中的电极109、110、111的Y方向的重叠距离。Y重叠距离在电极106和107之间急剧变化，类似地，在电极114和113之间急剧变化。边界区域192和194分别与极端点196和198相关，其中Y重叠距离从电极到电极急剧变化。边界区域192和194的每个可以包括一个或多个电极。在一个实施例中，淡化、赋予较小权重值或完全忽略与边界区域192和194中的电极相关的电通道的信号的Y坐标计算，产生更可靠的坐标结果。因此，当更靠近并且在某些情况中包括具有局部最大信号的电通道的信号被更重地加权(即赋予具有相对较大数值的权重)、并且与具有局部最大信号的电通道较远的电通道的信号被较轻地加权(即赋予具有相对较小数值的权重)时，Y坐标结果被提高。关于电极和电通道，如本文中所使用，“靠近”、“更靠近(较近)”和“更远离(较远)”是指电极彼此之间的几何距离。
返回到触摸接触区域230，触摸接触区域230小于触摸接触区域210，并且较少数量的电极产生触摸信号。仅三个电极120，121，122被触摸接触区域230至少部分地横跨。对于小的接触区域，例如接触区域230，该接触区域不能很好地分成内部区域和边界区域。对于接触区域230，与接触区域重叠并因此具有最大信号幅度的电极是电极122。即使较小的接触区域，例如接触区域230，当靠近和/或包括具有局部最大信号的电极的电极的信号被更重地加权、同时与具有局部最大信号的电极较远的电极的信号被较轻地加权时，Y坐标结果可以被提高。
方程式(1)和(2)表示用于根据在标号j的每个电极上检测的触摸引起的信号Qj的函数、计算沿方向170的水平坐标X和沿方向180的竖直坐标Y的传统方法。图2显示用于图1的两个触摸接触区域210和220的作为标号j的函数的触摸引起的信号Qj的标示图。触摸引起的信号表示被检测的与电极相关的信号的幅度或电平。如之前讨论，图2假设每个电极和电通道之间是一一对应的关系。存在与触摸接触区域210和220分别对应的非零信号的两个信号串(signal clusters)1210和1220。方程式(1)和(2)可以单独应用于信号串1210和1220，分别以确定触摸接触区域210和220的位置。方程式(1)和(2)中的和在包括该串的所有非零信号的标号j的范围内。例如，对于信号串1210，该和可以包括从6至14的j值。可选地，在仅单个触摸被期望的情况中，该和以及方程式(1)和(2)可以在电极标号j的整个范围内延伸。方程式(1)和(2)两者的分母中的和是用于电极标号j的范围内的触摸接触区域的总的触摸信号。
X＝(∑j·Qj)/(∑Qj)            (1)
Y＝(∑(-1)j·Qj)/(∑Qj)        (2)
当对图1所示的结构使用方程式(1)和(2)时，其中三角形电极沿触摸屏102的Y轴线延伸，方程式(1)提供用于许多应用的具有足够品质的X坐标。然而，使用方程式(2)计算的Y坐标常具有大到不可接受的误差。
方程式(2)可以根据偶数编号的电极串上的触摸引起的信号之和Qeven以及奇数编号的电极串上的信号之和Qodd被重新写成方程式(3)。在图2中，对偶数电极信号和Qeven起作用的信号以实体阴影显示，以及对奇数电极信号和Qodd起作用的信号以线条阴影显示。
Y＝(Qeven-Qodd)/(Qeven+Qodd)    (3)
由方程式(2)和(3)限定的坐标Y被比例标示并且偏移，使得触摸屏的中心一对应于Y的零值，并且Y的数学可能范围从-1到+1(例如非零Qj)。由于总体上没有变化，通过初始偏移和标示幅度的变化，方程式(2)和(3)的形式可以改变。例如，重新标示的和偏移的竖直坐标Y’＝(Y+1)/2可以限定具有从0至1的范围，方程式(3)采取方程式(4)的方式。本领域熟练技术人员可以理解的是，X和Y坐标可以任意地偏移并且标示成移动初始点(x，y)＝(0，0)，并且调节坐标距离的单位以最好地适合感兴趣的应用。在一些实施例中，可以使用这样的Y坐标定义：其中初始点是对称地放置在触摸敏感区域100的中心，如方程式(2)和(3)表示。
Y’＝Qeven/(Qeven+Qodd)    (4)
方程式(2)给与触摸接触区域相关的信号串内的所有信号相等地加权。在一个实施例中，可以通过给来自一个或多个电通道的较重地加权的电极信号赋予具有较大数值的权重来计算Y坐标，例如前述电通道与图1A中讨论的内部电极110相关，其位于触摸接触区域210的中心200附近，例如在内部区域190中。具有较小数值的权重可以赋予与触摸接触区域210的极端点196和198中的一个附近的电极相关的电通道的较轻地加权的电极信号，和/或赋予与远离触摸接触区域210的中心200的电极相关的电通道的较轻地加权的电极信号，前述远离触摸接触区域210的中心200的电极可以在内部区域190内和/或边界区域192和194内。例如，可以通过加权和替换方程式(2)的和(Qj)来形成方程式(5)，其中wj是与电极j相关的权重的。对于具体情况，所有权重的数值为1，wj＝1，方程式(5)减小到方程式(2)，并且因此传统的方法可以描述成给信号串中的所有信号赋予具有相等数值的权重。
Y＝(∑(-1)j·wj·Qj)/(∑wj·Qj)    (5)
为了给与触摸接触区域相关的信号提供非均匀或非相等加权，设“k”是信号串的具有局部最大信号的电极的标号。例如，参照图2，对于信号串1210，k的值是10，对于信号串1220，k的值是35。对于图2的信号串1210，图3显示通过使用方程式(2)的传统的Y计算实施的wj＝1的相等加权法3210。在该示例中，相等加权法3210应用于标号j从6至14的电极的信号。
在一些实施例中，触摸的位置可以通过选择不相等权重wj来确定，其中选择较大权重用于更靠近k的j值，并且选择较小权重用于离k较远的j值。下面讨论应用该加权方案的几个加权计划。
如上所限定，“k”是与最大触摸引起信号(本文也称作局部最大信号)对应的标号j的值。方程式(6)以数学形式重复该声明。电极k与中心重叠，例如图1A的中心200，或接近触摸接触区域的中心。着重于触摸接触区域的内部处的信号的两个加权计划在本文中称作“左中心一对”和“右中心一对”加权计划，并且分别由方程式(7)和(8)限定。左中心一对加权法4210和右中心一对加权法4211分别在图4A和4B中显示，用于图2的触摸信号串1210的示例。
Qk＝Max{Qj}＝Qj的串中在所有j的范围内的最大值    (6)
wk＝1；wk-1＝1；所有其它的wj＝0                 (7)
wk＝1；wk+1＝1；所有其它的wj＝0                 (8)
将方程式(7)和(8)的权重取代到方程式(5)中，分别得到方程式(9)和(10)，用于基于左和右中心一对加权法来计算竖直坐标。根据偏移和标示的竖直坐标Y’＝(Y+1)/2，方程式(9)和(10)等同于方程式(11)，其中取“±”的负号对应于方程式(9)，并且取正号对应于方程式(10)。
Y＝{(-1)k-1·Qk-1+(-1)k·Qk}/(Qk-1+Qk)        (9)
Y＝{(-1)k·Qk+(-1)k+1·Qk+1}/(Qk+Qk+1)        (10)
Y’＝Qk/(Qk+Qk±1)对于k为偶数；Qk±1/(Qk+Qk±1)对于k为奇数  (11)
在一些实施例中，Y的左和右中心一对加权估计值可以用作更加复杂的算法(包括条件逻辑和/或多个Y估计值的平均)的结构中的构造块。然而，在左和右中心一对加权法之间存在一些模糊选择，因此在一些实施例中，额外的考虑可以用于确定该加权计划。
在一个实施例中，在方程式(12)中设定的中心三个加权法可以用于消除图4A和4B所示的左和右中心一对加权法4210和4211的左/右模糊性。图5显示用于与图1的触摸接触区域210对应的图2的信号串1210的中心三个加权法5210。例如，在这些实施例中，触摸接触区域与五个或更多个检测电极重叠，中心三个加权法5210可以用于计算竖直坐标。
wk-1＝1；wk＝2；wk+1＝1；所有其它的wj＝0    (12)
因此，在中心三个加权法中，控制器250对内部电极110(其也是产生局部最大信号的电极)加权，内部电极110的权重是与其相邻的电极109和111的权重的两倍。换言之，控制器250给具有局部最大信号的电通道的信号赋予具有相对较大数值的权重，并且给与具有局部最大信号的电通道相邻的电通道的信号赋予具有相对较小数值的权重。在一个实施例中，相对较大数值可以是相对较小数值的大约两倍。在图1A的示例中，形成产生图2的信号串1210的一组邻近电极的其它相邻电极106-108和112-114的权重设定为零。在一些实施例中，其它相邻电极106-108和112-114的权重可以不设定为零，但是要小于前述相对较小数值。可以理解的是，权重的数值，例如图5中所示的为0、1、2的wj仅是示例，也可以采用其它数值。
图6的流程图600显示使用权重的实例，例如方程式(12)的权重。在610处，测量触摸引起信号Qj，例如通过控制器250测量。在620处，控制器250确定具有最大触摸信号的电极的标号k。由于知道标号k，因此在630处，控制器250可以分配权重wj，例如通过方程式(12)来分配，从而与远离标号k的电极的电极相比，与位于标号k的电极附近的电极对应的信号被较重地加权或被分配具有较大数值的权重。利用分配的权重，在640处，控制器250可以使用方程式(5)或它的偏移和标示形式来计算数值坐标Y。
权重wj可以乘以常数因子，这对通过方程式(5)计算的坐标没有影响，因为分子和以及分母和都乘以相同的常数因子。因此方程式(12)的一组权重[wk-1＝1；wk＝2；wk+1＝1]与一组权重[wk-1＝1/2；wk＝1；wk+1＝1/2]以及一组权重[wk-1＝10；wk＝20；wk+1＝10]之间没有本质区别。可以理解的是，权重wj可以以任何期望的倍数标示，以便于编码的目的。
图4A、4B和5所示的实例的权重是二项式加权法的具体情况。可以通过如在方程式(13)中扩展N阶二项式并取掉系数来确定二项式权重。表1显示选择二项式阶数N从1至5所获得的权重。
(1+α)N＝1·α0+N·α1+{N(N-1)/2}·α2+…+[(N！)/{(n！)·(N-n)！}]·α2+…+1·αN    (13)
  N   权重
  1   1，1
  2   1，2，1
  3   1，3，3，1
  4   1，4，6，4，1
  5   1，5，10，10，5，1
表1
对于N＝1，表1再现了图4A和4B的中心一对的权重，N＝2的权重再现了图5的中心三个权重。(在表1中仅显示非零权重)，对于为奇数值的N，存在两个相等的最大权重，因此出现了图4A和4B中的左/右模糊性。对于偶数值的N，存在单个最大权重(N！)/((N/2)！)2，其能够明确地分配给标号k的电极(其是具有局部最大信号的电极)的信号Qk。数值N＝4导致用于图2的信号串1210的、方程式(14)的如图7所示的中心五个加权法7210。
wk-2＝1；wk-1＝4；wk＝6；wk+1＝4；wk+2＝1；所有其它的wj＝0  (14)
二项式权重的特性(包括表1中的所有示例)为权重在电极标号j的偶数值和奇数值之间被平衡或基本平衡。即，奇数j(具有第一方位的电极)的wj的和等于偶数j(具有第二方位的电极，第二方位与第一方位相反)的wj的和。可以理解的是，权重的和之间的小的变化是可以预期的。换言之，赋予与具有第一方位的电极相关的电通道的、具有第一组数值的第一组权重的和与赋予与具有第二方位的电极相关的电通道的、具有第二组数值的第二组权重的和相同或基本相同。(这可以通过将方程式(13)中的α设定为-1来数学地证明，请注意，左边的表达式为零，并且右边的扩展式减小到偶数和与奇数和的差。)
在数学极限中，编号J到无限大，并且电极的宽度到零，方程式(2)的传统Y坐标计算的误差也如期望地到零。然而，这对于方程式(5)的加权的Y坐标计算的情况是不需要的。对于权重wj有许多选择，Y坐标计算的误差仍将保持非零，即使在电极与触摸接触区域相比为无限狭窄的理想情况中。然而，如果权重wj被平衡，那么在无限精确的三角形电极的理想数学限制中，方程式(5)将达到没有Y坐标误差的理想极限。
方程式(15)提供不是二项式加权法的平衡加权法的实例。图8显示这种加权法8210的示例，用于图2的信号串1210的示例。如同中心具有孔的环状物，具有最大信号电平的信号(对应于j等于10)的中心权重wk为零。图5和图7的中心三个和中心五个加权计划可以产生Y的估计值，该Y的估计值在标号k的电极的基部的方向上被偏重，同时环状物加权法可以在朝向标号k的电极的顶点的相反方向上被偏重。因此，如下所讨论，基于环状物加权法的Y估计值可以形成感兴趣的构造块，用于基于不同Y估计值的平均计算竖直坐标。
wk-2＝1；wk-1＝1；wk＝0；wk+1＝1；wk+2＝1；所有其它的wj＝0  (15)
在一个实施例中，两个或更多个加权计划可以组合用于确定触摸的位置。如果Y1，Y2，…YM是基于不同加权计划的方程式(2)的竖直坐标Y的M个不同估计值，那么这些估计值的加权平均可以如方程式(16)所示地提供。方程式(16)的和是标号m从1至M的数值范围的和。在一个实施例中，加权系数Cm的和等于1，从而使得在具体的情况中，不同估计值的所有值Ym是正确的，因此获得通过方程式(16)计算的Y值。
Y＝∑Cm·Ym    (16)
例如，如果M＝2，C1和C2都是二分之一，Y1和Y2是分别使用左和右中心一对加权法计算的竖直坐标估计值，那么方程式(16)的Y变为来自左和右中心一对加权法的结果的平均。这是一种解决图4A和4B的左/右模糊性的方案。
在另一个实施例中，Y估计值平均法可以通过计算利用方程式(12)的中心三个加权法计算的竖直坐标和利用方程式(15)的环状物加权法计算的竖直坐标的加权平均来确定。方程式(12)的中心三个加权法5210通常导致在具有最大信号且标号k的电极的基部的方向上的误差，同时方程式(15)的环状物加权法通常导致在相反方向上的误差，因此该平均法用于消除这些误差。两个估计值的误差的幅度典型地不同，从而使得在一些情况中可以通过如方程式(16)的估计值的加权平均来实现误差的消除，而不是简单的非加权平均。此外，模拟研究表明，随着触摸接触区域210的增加，与中心三个加权法和环状物加权法相关的误差以不同的速率达到零，因此这对于方程式(16)的系数Cm是有利的，前述方程式(16)的系数Cm将为相关可测量的参数(例如总触摸信号∑Qj)的函数。
方程式(5)中使用的权重的选择可以基于与触摸信号数据Qj相关的各种条件通过控制器250来选择，例如通过运行时间编码。图9的流程图900显示应用一个加权计划的条件加权的示例。在已经测量到触摸引起信号Qj之后，在910处，控制器250可以确定具有最大信号的电通道的标号k。在920处，控制器250可以使与具有最大信号的电通道半邻近的电通道的信号与信号阈值比较。如果半邻近电通道的信号都大于信号阈值，那么流程进行到930，并且竖直坐标计算基于中心三个加权法5210。因此，在一个实施例中，如果触摸接触区域210相对地大，例如至少包括五个或更多个电极的部分，那么可以使用中心三个加权法5210。在另一个实施例中，相对地大的接触区域还可以限定为包括至少五个邻近电通道，其中每个电通道连接到两个或更多个半邻近电极，如前所述。
返回到920，如果与具有最大信号的电通道半邻近的电通道产生的信号的至少一个小于信号阈值，那么触摸接触区域可以相对地小，例如覆盖小于五个电极，如图1A的触摸接触区域230所示。在另一个实施例中，相对小的触摸接触区域可以包括少于五个邻近电通道。在该示例中，方法进行到940。
在940处，与具有最大信号的电通道邻近的电通道产生的信号与信号阈值比较。如果邻近电通道的信号都不超过信号阈值，那么可能信息不足以可靠地构造触摸坐标，并且流出进行到950，其中控制器250可以拒绝与触摸接触区域相关的信号并且不报告坐标。
如果至少一个邻近电通道的信号在信号阈值之上，那么流程进行到960，以便判断是否可以使用左或右中心一对加权法4210和4211。在960处，控制器250对邻近电通道的信号进行相互比较。然后流程进行到基于左中心一对加权的竖直坐标计算970或基于右中心一对加权的竖直坐标计算980，这取决于左邻近电通道或右邻近电通道是否具有较大触摸引起信号。
还考虑具有负数值的权重以及方程式(16)的可能负的系数Cm。可选的负值的使用为具体应用提供更自由的调整算法。可以理解的是，在比较权重的“较大”和“较小”值中，“较大”和“较小”是指权重的数值的幅度或绝对值。
如下所述，上述示例可以以各种方式实现。
如果电极的纵向轴线水平地定向(如图10所示的电极图案1100所示)，而不是如图1所示的以设计的水平无变化地竖直地定向。然而，在该情况中，方程式(2)-(5)和(9)-(11)中在方向1180上的竖直坐标“Y”被在方向1170上的水平坐标“X”代替。
在一个实施例中，三角形形状电极的数量可以超出可获得的电通道254-268的数量，并且控制器250内的每个电通道254-268可以对应于一组半邻近电极。例如，参见图10，三个半邻近电极1002、1004、1006的组1020可以电连接到导电迹线1010，然后该导电迹线1010连接到测量触摸信号Q5的电通道260(如图1所示)。在另一个实施例中，五个半邻近电极的组可以电连接在一起，其中每组连接到一个电通道。在其它实施例中，其它数量的半邻近电极可以电连接在一起以形成组。对于这种成组的电极设计，j解释为电通道的标号，并且J为可获得的电通道的总数量。除了概要地解释j为电通道的标号而不是必须的单独的检测电极之外，方程式(5)以相同方式继续使用以便根据触摸信号Qj的函数计算平行于检测电极的纵向轴线的坐标。
三个半邻近电极1026，1028，1030电连接到导电迹线1032而形成组1022，该组1022可以连接到电通道262。此外，三个半邻近电极1034，1036，1038电连接到导电迹线1040而形成组1024，该组1024可以连接到电通道264。因此，组1022与组1020和1024均邻近，并且组1020半邻近组1024。在一些实施例中，每组可以具有超过三个电极，并且在其它实施例中，与其它组相比，至少一组可以具有不同数量的电极。
触摸接触区域1050可以产生信号串(未图示)，该信号串包括来自一组邻近电通道260，262和264的信号。
通过将方程式(5)的每个应用的标号和限制到触摸信号的信号串，限制到包含触摸引起信号的信号串的区域，单个触摸和多个触摸操作可以均被上述方法支持。
在传到操作系统之前，如在前述各种实施例中所述的计算坐标还可以利用时间滤波器或时间决策处理。例如，五个计算坐标(X1，Y1)，(X2，Y2)，(X3，Y3)，(X4，Y4)和(X5，Y5)的时间序列可以通过时间滤波器处理，以产生时间平滑坐标(X，Y)，其中X＝(X1+2X2+2X3+2X4+X5)/8并且Y＝(Y1+2Y2+2Y3+2Y4+Y5)/8。可选的时间滤波器可以使用更长或更短时间序列的计算坐标、使用不同加权系数、或基于递归公式。仅如果在所有前五个检测的信号Qj中如图9所示成功地计算坐标时，时间决策的示例用于报告坐标到操作系统。时间决策还包括拒绝与高度不可能的手指运动对应的计算坐标；例如，如果计算的触摸坐标(x，y)的时间序列形成平滑的轨线，除了在远离的位置处的一个假的计算位置(x，y)，这种假的计算位置可以被拒绝。许多其它时间过滤器和时间决策方法可以应用于根据触摸引起信号Qj计算的坐标的时间序列。
将会理解，上述描述的目的是说明性的，而不是限制性的。例如，上述实施方式(和/或其多个方面)可以彼此组合使用。此外，在不偏离本发明的范围的情况下可以进行多种修改以使特定情况或材料适合本发明的教导。该书面描述采用多个示例公开本发明，包括最佳示例，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和利用任何装置或系统以及进行任何结合方法。虽然本文中描述的材料的尺寸和类型是要限定本发明的参数，但它们决不是限制性的并且是示例性实施方式。在回顾上述描述之后，多种其它实施方式对本领域技术人员来说将是明显的。因此，本发明的范围应当参考随附的权利要求以及这种权利要求具有的等同物的全部范围确定。在随附的权利要求中，术语″包括(including)″和″其中(inwhich)″用作对应的术语″包括(comprising)″和″其中(wherein)″的通俗英语等同物。而且，在接下来的权利要求中，术语″第一″、″第二″和″第三″等仅仅用作标记，并且不是要要求对它们的目标强加数值要求。

Claims (20)

1.一种电容式触摸屏系统，包括：
基板，包括触摸敏感区域；
多个电极，设置在基板上的触摸敏感区域内，所述电极具有三角形形状，所述电极以非重叠的图案在基板上相互交错，所述电极每个具有纵向轴线，所述纵向轴线限定了平行于所述纵向轴线的坐标轴，所述电极被配置成响应于基板上的触摸产生对应的信号；
控制器；和
多个电通道，在所述控制器内，每个电通道连接到一个电极或一组半邻近电极，所述控制器被配置成检测来自电通道的信号并且识别包括多个信号的信号串，所述信号串的多个信号来自至少两个邻近电通道的电通道组，所述控制器识别该电通道组内的具有局部最大信号的第一电通道，所述控制器给来自具有局部最大信号的第一电通道的第一信号赋予具有第一数值的第一权重以产生第一加权信号并且给来自该电通道组内的第二电通道的第二信号赋予具有第二数值的第二权重以产生第二加权信号，所述第一数值不同于所述第二数值，所述控制器基于第一和第二加权信号确定沿着所述坐标轴的触摸的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置成给来自该电通道组内的相对地比第二电通道更远离具有局部最大信号的第一电通道的第三电通道的第三信号赋予具有比所述第二权重相对较小数值的第三权重。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置成通过识别具有在信号阈值之上的信号的邻近电通道，来识别所述电通道组。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一数值大于所述第二数值。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置成给该电通道组内的位于具有局部最大信号的第一电通道的任一侧上的电通道的至少一个赋予具有第二数值的第二权重，并且其中所述控制器还被配置成给该电通道组内的电通道的至少一个其它的电通道的信号赋予具有第三数值的第三权重，其中所述第一数值大于所述第二数值，并且所述第二数值大于所述第三数值。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置成给该电通道组内的邻近具有局部最大信号的第一电通道的电通道的至少一个的信号赋予具有第一数值的第一权重。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置成给来自该电通道组内的信号电平低于信号阈值的电通道的信号赋予具有零数值的第三权重。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述信号串还包括来自至少三个邻近电通道的电通道组的多个信号，其中所述第一数值大于所述第二数值，并且其中具有第二数值的第二权重被赋予位于具有局部最大信号的第一电通道的任一侧上的电通道。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一数值为零，并且所述第二数值大于所述第一数值。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一数值是所述第二数值的两倍大。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一和第二数值基于二项式加权法确定。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述电极的至少一部分电连接到至少三个半邻近电极的组，所述控制器被配置成检测来自至少三个半邻近电极的组中的每组的一个信号。
13.一种识别电容式触摸屏系统上的触摸位置的方法，包括如下步骤：
响应于来自多个电通道的触摸接收信号，所述多个电通道中的每个电通道连接到设置在基板上的一个电极或电极的一组半邻近电极，所述电极的相邻电极具有在第一和第二方位之间交替的三角形形状以形成交错配置，从而使得所述触摸产生第一信号串，所述第一信号串包括由一组邻近电通道产生的多个信号，所述电极每个具有纵向轴线，所述纵向轴线限定了平行于所述纵向轴线的坐标轴；
给来自所述一组邻近电通道的信号赋予具有至少两个不同数值的权重以产生加权信号，所述至少两个不同数值基于来自所述一组邻近电通道的所述信号的电平；和
基于加权信号确定沿着所述坐标轴的基板上的触摸的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中赋予权重的步骤还包括如下步骤：
给来自该一组邻近电通道内的具有最大信号电平的第一电通道的第一信号赋予具有较小数值的第一权重，并且给来自该一组邻近电通道内的信号电平小于最大信号电平的第二电通道的第二信号赋予具有较大数值的第二权重。
15.根据权利要求13所述的方法，其中赋予权重的步骤还包括如下步骤：
给该一组邻近电通道内的具有第一方位的第一电极中的至少第一部分赋予具有第一组数值的第一组权重，并且给该一组邻近电通道内的具有第二方位的第二电极中的至少第二部分赋予具有第二组数值的第二组权重，并且其中所述第一组数值之和与所述第二组数值之和相同。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述具有至少两个不同数值的权重包括第一组权重，所述方法还包括如下步骤：
给来自该一组邻近电通道的信号赋予具有至少两个不同数值的第二组权重以产生第二加权信号，所述第二组权重不同于所述第一组权重；和
还根据基于第一组权重的平均加权信号和基于第二组权重的第二加权信号来确定沿着所述坐标轴的所述位置。
17.根据权利要求13所述的方法，还包括如下步骤：
将来自该一组邻近电通道内的电通道的信号的电平与信号阈值相比较；和
基于所述比较结果选择权重的数值。
18.根据权利要求13所述的方法，还包括如下步骤：
识别来自该邻近电通道组的具有最大信号的电通道；和
当来自与具有最大信号的电通道相邻的两个电通道的信号的电平都小于信号阈值时，抛弃来自该邻近电通道组内的电通道的信号。
19.根据权利要求13所述的方法，还包括如下步骤：
识别来自该一组邻近电通道的、相对于该一组邻近电通道内的其它电通道的信号电平具有最大信号电平的电通道；
将该一组邻近电通道内的其它电通道的信号电平与至少一个信号阈值相比较；和
基于所述比较结果确定至少两个不同数值的权重。
20.根据权利要求13所述的方法，还包括如下步骤：
响应于产生第二信号串的第二触摸接收第二信号，所述第二信号串包括由与产生所述第一信号串的一组邻近电通道不同的第二组邻近电通道产生的多个信号，所述第二信号串与所述第一信号串被同时检测；
给与第二信号串相关联的第二信号赋予具有至少两个不同数值的权重以产生第二加权信号；和
至少基于与第二触摸相关联的第二加权信号确定在基板上沿着所述坐标轴的第二触摸的位置。
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