CN102841705B - 用于触摸屏的电磁谐振感测装置 - Google Patents

Abstract

提供一种用于具有显示器和软键的触摸屏的电磁感测装置。所述电磁感测装置包括：印刷电路板（PCB），包括对应于所述显示器的显示区域和对应于所述软键的子区域；控制器，包括：多个通道，其控制所述电磁感测装置的电磁感测；和多个环路单元，从所述多个通道开始延伸并且输出由电磁场感应的电流。所述多个环路单元中的至少一个包括排列在所述显示区域中的第一子环路和排列在所述子区域中的第二子环路。所述多个环路单元中的至少一个包括排列在所述显示区域中的第一子环路并且不包括第二子环路。

Description

用于触摸屏的电磁谐振感测装置

技术领域

本发明一般涉及一种在触摸屏显示器中的电磁感测装置，且更具体地，涉及用于通过感测电磁谐振（EMR）感测来自用户的外部输入的电磁感测装置。

背景技术

一般，用户可以通过利用用户的身体部分（如手指）或EMR笔触摸屏幕来向包括触摸屏显示器的设备提供输入。

接收来自用户的手指的输入的触摸屏显示器通常称为电容型触摸屏。一般，电容型触摸屏包括透明电极和电容器。当用户触摸该触摸屏时，机械位移出现在电容器的区域中，从而可以基于引起的电容器的改变的电容值而感测该触摸。

可是，该电容型触摸屏总是要求由用户的触摸造成的特定压力或位移，这会造成用户的不便。

EMR类型的触摸屏通过经过布置在印刷电路板（PCB）上的环路线圈传递电流来控制电磁波的产生并且控制电磁波到EMR笔的吸收。例如，EMR笔包括电容器和环路（loop），并且发出吸收的特定频率的电磁波。具体来说，从EMR笔发出的电磁波再次被吸收到PCB的环路线圈从而能够基于吸收的电磁波确定接近EMR笔的位置。

图1A说明具有以传统EMR方案工作的电磁感测电路的通信设备。

参照图1A，通信设备100包括显示器110和软键盘120。显示器110向用户显示信息，并且可以以EMR方案或电容方案工作。

软键盘120是独立于显示器110提供的用户接口，其使得用户能够直观地执行基本功能，如后退、取消、菜单显示控制等。传统上，由于在容纳透明电极下排列的电容式传感器和EMR传感器方面的限制，软键盘120仅以电容方案工作。尚未规定具有内建的EMR传感器的软键。

图1B说明排列在图1A的通信设备的显示器中的多个环路。具体地，图1B说明在显示器110中排列的多个环路131至134。

参照图1B，多个环路131至134可互相重叠地排列。当用户将EMR笔放置成接近显示器110时，环路131至134可感测来自EMR笔的电磁场，从而识别在显示器110上的特定位置。

图1C是说明从图1B所示的多个环路输出的感应电流的图。

参照图1C，每个环路131至134可输出由感测的电磁场感应的电流。接近EMR笔的环路可以感测到大幅度的电磁波，并发出对应于感测的电磁波的感应电流。因此，可以输出具有不同幅度的感应电流，如图1C所示。

因此，通信设备100的微处理器（未示出）通过内插输出的感应电流的幅度确定峰值，并由此，可以确定在显示器上的用户输入位置。

如上所述，因为仅采用电容性方案用于软键盘120，所以用户应该通过利用他们的手指触摸软键盘120来输入命令。

另外，即使添加通道以感测在软键盘120上的EMR，通道和线圈的数量以及控制电路的尺寸也增加。可是，较大的控制电路和增加数量的线圈增加了制造成本。

发明内容

本发明设计来解决至少以上所述的问题和/或不足并且提供至少以下所述的优点。

因此，本发明的一方面提供一种在触摸屏中内建的电磁感测装置，用于通过将排列在显示区域中的线圈和排列在软键区域中的线圈集成来共享在所述显示区域和所述软键区域之间的单个控制电路通道。

根据本发明的一方面，具有显示器和软键的触摸屏的电磁感测装置，其中，所述电磁感测装置包括：印刷电路板（PCB），包括对应于所述显示器的显示区域和对应于所述软键的子区域；控制器，包括多个通道，用于控制所述电磁感测装置的电磁感测；和多个环路单元，从多个通道开始延伸，用于输出由所述电磁场感应的电流。所述多个环路单元中的至少一个单元包括排列在所述显示区域中的第一子环路和排列在所述子区域中的第二子环路。所述多个环路单元中的至少一个单元包括排列在所述显示区域中的第一子环路并且不包括第二子环路。

根据本发明的另一方面，具有显示器和软键的触摸屏的电磁感测装置，其中，所述电磁感测装置包括：印刷电路板（PCB），包括对应于所述显示器的显示区域和对应于所述软键的子区域；控制器，包括通道，用于控制所述电磁感测装置的电磁感测；和环路单元，从所述通道开始延伸并且包括排列在所述显示区域中的第一子环路和排列在所述子区域中的第二子环路，用于输出由电磁场感应的电流。第一子环路和第二子环路输出关于所述电磁场的具有不同幅度的感应电流。

附图说明

通过结合附图的以下详细描述，本发明的特定实施例的上述和其它方面、特征和优点将更加明了，其中：

图1A说明具有以传统EMR方案工作的电磁感测电路的通信设备。

图1B说明排列在图1A中所示的通信设备的显示器中的多个环路。

图1C是说明从图1B中所示的多个环路输出的感应电流的图。

图2A说明根据本发明的实施例的具有包括电磁感测装置的触摸屏的通信设备。

图2B说明根据本发明的实施例的电磁感测装置。

图3说明根据本发明的实施例的在电磁感测装置的PCB上的多个环路单元的布局。

图4说明根据本发明的另一实施例的在PCB上的多个环路单元的布局。

图5说明根据本发明的另一实施例的在PCB上的多个环路单元的布局。

图6说明根据本发明的再一实施例的在PCB上的多个环路单元的布局。

贯穿附图，相同附图参考数字应该被理解为指代相同的元件、特征和结构。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明的各种实施例。在以下说明中，诸如具体的配置和组件的特定细节仅是被提供来帮助对本发明的这些实施例的整体理解。因此，对本领域的技术人员来说显然在不背离本发明的范围和精神的情况下，可以对这里所述的实施例进行各种改变和修改。另外，出于清楚和简洁之故，公知的功能和结构的说明被省去。

图2A说明根据本发明的实施例的具有包括电磁感测装置的触摸屏的通信设备。

参考图2A，通信设备200包括显示器230和软键250。显示器230向用户显示信息，并可以以EMR方案或电容方案工作。软键250是独立于显示器230提供的用户接口，其使得用户能够直观地执行基本功能，如后退、取消、菜单显示控制等。不同于图1所示的软键120，软键250也可以以EMR方案或电容方案工作。

图2B说明根据本发明的实施例的电磁感测装置。

参考图2B，电磁感测装置包括PCB 240，其划分为对应显示器230的显示区域231和对应于软键250的至少一个子区域251。PCB 240还包括连接器270。

虽然图2B说明了PCB 240的输入值是通过连接器270从外部控制设备（例如，具有在其上安装的微处理器的主板）而不是布置在PCB 240上的控制器接收的，而PCB 240的输出值是通过连接器270向外部控制设备而不是布置在PCB 240上的控制器发送的，本领域的技术人员将很容易理解也可以在PCB 240上包括控制器（未显示），诸如微处理器。

另外，连接器270可以包括：信号收发器，用于接收/发送多个通道的输入/输出信号。例如，连接器270可以包括金手指(gold finger)。

另外，虽然在图2B中所示的连接器270具有八个通道，但是这仅仅是用于解释的目的，并且通道的数量可以根据设计目的来设置。

在电磁感测装置中，第一子环路可以排列在显示区域231中以感测施加于显示器的电磁场，而第二子环路可以排列在子区域251中以感测施加于软键的电磁场。另外，第一子环路和第二子环路可以串联连接成单个子环路，共享一个通道，并且可以总的称为环路单元。

图3说明根据本发明的实施例的在电磁感测装置的PCB上的多个环路单元的布局。

参考图3，PCB包括对应于显示器的显示区域231和对应于软键的子区域251以及连接器270。

如上所述，多个环路单元排列在PCB上。

连接到第一通道（Ch#1）的环路单元包括排列在显示区域231中的第一子环路311和排列在子区域251中的第二子环路321。对第一子环路311和第二子环路321中的线圈绕组的数量和面积没有特别的限制。

连接到第二通道（Ch#2）的环路单元包括排列在显示区域231中的第一子环路312。连接到Ch#2的环路单元不包括排列在子区域251中的子环路。在连接到Ch#2的环路单元中的第一子环路312的线圈绕组的数量和面积最好等于在连接到Ch#1的环路单元中的第一子环路311的线圈绕组的数量和面积。

连接到第三通道（Ch#3）的环路单元包括排列在显示区域231中的第一子环路313和排列在子区域251中的第二子环路323。在连接到Ch#3的环路单元中的第一子环路313和第二子环路323的线圈绕组的数量和面积最好等于在连接到Ch#1的环路单元中的第一子环路311和第二子环路321的数量和面积。

虽然图3示出连接到Ch#1、Ch#2和Ch#3的环路单元彼此分开，在实际实施中它们也可以彼此重叠地排列。

如上所述，根据本发明的实施例的电磁感测装置的特征在于至少一个环路单元不包括在子区域251中的第二子环路。

经由连接器270连接的控制器300基于作为来自连接环路单元的通道的输出的流经每个环路单元的感应电流的幅度来确定用户利用EMR笔选择的位置。具体地，控制器300确定连接最大幅度的感应电流流经的环路单元的通道，因此确定连接该通道的环路单元为接收用户的触摸输入。

例如，当电磁感测装置感测到来自Ch#1的具有最大幅度的感应电流时，控制器300确定对应于Ch#1的显示区域或软键被触摸。

为确定该感应电流是来自连接Ch#1的环路单元的第一子环路311还是第二子环路321，控制器300收集来自与最大幅度的感应电流的用户输入环路单元相邻的环路单元（即，连接Ch#2的环路单元）的感应电流的幅度。

当用户选择在连接Ch#1的环路单元中的第一子环路311时，某一幅度的电流被感应到连接Ch#2的第一子环路312（与连接Ch#1的第一子环路311相邻）。因此，从Ch#2输出具有该某一幅度的感应电流。

当用户选择连接Ch#1的环路单元的第二子环路321时，没有电流感应到连接Ch#2的环路单元，这是因为不存在与连接Ch#1的第二子环路321相邻的第二子环路。因此，不会从Ch#2输出具有特定幅度的感应电流。

因此，当从相邻环路输出的感应电流的幅度等于或大于预定值时，控制器300可以确定用户已经触摸用户输入环路单元的第一子环路。也即，控制器300基于从输出最大幅度的感应电流的通道相邻的通道输出的感应电流的幅度来确定是选择了用户输入环路单元的第一子环路还是选择了第二子环路。因此，控制器300可以确定用户是选择了对应于连接Ch#1的环路单元的显示区域还是软键。

为了解释方便，如图3中所示的提供的是在一系列环路单元中交替地包括或不包括第二子环路，因此可以添加不具有第二子环路的更多的环路单元。

此外，控制器300可在第一时间段中通过环路单元传递具有预定的幅度的电流，然后从环路单元接收感应电流，在第二时间段中中断电流流动。因此，电磁感测装置可以按时间划分将环路单元作为电流流动设备或感应电流输入设备使用。

电磁感测装置可进一步包括在PCB上的输出环路单元，其中，具有预定的幅度的电流流经该输出环路单元。因此，电磁感测装置可按空间划分来使用电流流动设备和感应电流输入设备。

按照本发明的另一实施例，电磁感测装置的控制器300可基于输出具有等于或大于预定值的幅度的感应电流的通道的数量来确定用户利用EMR笔选择的位置。

更具体地说，当用户选择连接Ch#1的环路单元的第二子环路321时，控制器300确定从Ch#1输出的感应电流具有最大幅度，这指示在连接Ch#1的环路单元中第一子环路311或第二子环路321被选择。

控制器300将从全部通道输出的感应电流的幅度与预定值比较。在此情况下，当用户选择了在连接Ch#1的环路单元中的第二子环路321时，电流不感应到连接Ch#2的环路单元（其不包括第二子环路）。因此，从Ch#2输出的感应电流的幅度小于预定值。因此，控制器300确定从每个通道输出的感应电流的幅度是否等于或大于预定值并且因此识别出单个通道（即Ch#1）输出具有等于或大于预定值的幅度的感应电流。

按照本发明的实施例，如果两个或更多通道输出具有等于或大于预定值的幅度的感应电流，则控制器300确定用户已经选择了用户输入环路单元的第一子环路311。否则，控制器300确定用户已经选择了用户输入环路单元的第二子环路321。

当用户选择在连接Ch#1的环路单元中的第一子环路311时，控制器300确定从Ch#1输出的感应电流具有最大幅度。但是，如上所述，控制器300不能立即确定在连接Ch#1的环路单元中是选择了第一子环路311还是选择了第二子环路321。

因此，控制器300把从全部通道输出的感应电流的幅度与预定值进行比较。在此情况下，当用户选择了在连接Ch#1的环路单元中的第一子环路311时，电流感应到连接Ch#2的环路单元，并因而从Ch#2输出的感应电流的幅度等于或大于预定值。因此，控制器300确定是否从每个通道输出的感应电流的幅度等于或大于预定值并且因此确定两个通道（即Ch#1和Ch#2）输出具有等于或大于预定值的幅度的感应电流。

如上所述，当两个或更多通道输出具有等于或大于预定值的幅度的感应电流时，控制器300确定用户已经选择用户输入环路单元的第一子环路311。

图4说明根据本发明的另一实施例的在PCB上的多个环路单元的布局。

参考图4，PCB包括对应于显示器的显示区域231、对应于软键的子区域251和连接器270。

多个环路单元排列在PCB上。其中连接Ch#1的环路单元包括排列在显示区域231中的第一子环路411和排列在子区域251中的第二子环路421。再次，对第一子环路411和第二子环路421中的线圈绕组的数量和面积没有特别的限制。

连接Ch#2的环路单元包括排列在显示区域231中的第一子环路412和排列在子区域251中的第二子环路422。优选地，第一子环路412和第二子环路422的线圈绕组的数量和面积等于连接到Ch#1的环路单元的第一子环路411和第二子环路421的线圈绕组的数量和面积。

连接Ch#3的环路单元包括排列在显示区域231中的第一子环路413和排列在子区域251中的第二子环路423。优选地，第一子环路413和第二子环路423的线圈绕组的数量和面积等于连接到Ch#1的环路单元的第一子环路411和第二子环路421的线圈绕组的数量和面积。

虽然图4示出连接到Ch#1、Ch#2和Ch#3的环路单元彼此分开，实际上它们也可以彼此重叠地排列。在第一子环路411、412和413之间的距离可以小于在第二子环路421、422和423之间的距离。

当用户选择了连接Ch#1的环路单元的第二子环路421时，控制器400确定从Ch#1输出的感应电流具有最大的幅度。可是，如上所述，控制器400不能立即确定在连接Ch#1的环路单元中是选择了第一子环路411还是选择了第二子环路421。

因为第二子环路421、422和423彼此分离的距离大于第一子环路411、412和413，所以即使用户选择了在连接Ch#1的环路单元中的第二子环421，感应到在连接Ch#2的环路单元中的第二子环路422的电流会具有小于预定值的幅度。

控制器400将从全部通道输出的感应电流的幅度与预定值比较。在此情况下，当用户选择了在连接Ch#1的环路单元中的第二子环路421时，从Ch#2输出的感应电流的幅度小于预定值。因此，当控制器400确定从每个通道输出的感应电流的幅度是否等于或大于预定值时，其确定单个通道已经输出具有等于或大于预定值的幅度的感应电流。

根据本发明的实施例，当两个或更多通道输出具有等于或大于预定值的幅度的感应电流时，控制器400确定用户已经选择用户输入环路单元的第一子环路411。否则，控制器400确定用户已经选择用户输入环路单元的第二子环路421。

当用户选择在连接Ch#1的环路单元中的第一子环路411时，控制器400也可以以如上参考图3描述的类似方式确定用户选择的位置。因此，这里将不提供具体的说明以避免冗余的描述。

因此，本领域的技术人员将容易理解也能够基于在图4的实施例中从与用户输入环路单元相邻的环路单元输出的感应电流的幅度来实现用于确定用户选择的位置的结构。

图5说明根据本发明的另一实施例的在PCB上的多个环路单元的布局。

参考图5，PCB包括对应于显示器的显示区域231、对应于软键的子区域251和连接器270。

同样，多个环路单元排列在PCB上，其中连接Ch#1的环路单元包括排列在显示区域231中的第一子环路511和排列在子区域251中的第二子环路521。第一子环路511和第二子环路521可以占据相同的绕组面积。可是第二子环路521的线圈绕组的数量优选为第一子环路511的数量的两倍大。

连接Ch#2的环路单元包括排列在显示区域231中的第一子环路512和排列在子区域251中的第二子环路522。优选地，第一子环路512和第二子环路522的线圈绕组的数量和面积分别等于连接到Ch#1的环路单元的第一子环路511和第二子环路521的线圈绕组的数量和面积。

连接Ch#3的环路单元包括排列在显示区域231中的第一子环路513和排列在子区域251中的第二子环路523。优选地，第一子环路513和第二子环路523的线圈绕组的数量和面积分别等于连接到Ch#1的环路单元的第一子环路511和第二子环路521的线圈绕组的数量和面积。

虽然图5示出连接到Ch#1、Ch#2和Ch#3的环路单元彼此分开，在实际实施中它们也可以彼此重叠地排列。

由电磁场感应的电流的幅度可以和线圈绕组的数量成比例。因此，在其他变量受控的条件下，如果第二子环路的线圈绕组的数量是第一子环路的线圈绕组的数量的两倍，则对于相同的电磁场，对第二子环路感应的电流具有的幅度两倍于第一子环路。

因此，控制器500可以通过读取预先存储的感应电流幅度数据库（例如，所述感应电流幅度数据库可以存储在电磁感测装置包括的存储器（未示出）中）来确定用户是选择了第一子环路还是选择了第二子环路。更具体地，控制器500依靠在输出具有最大幅度的通道的感应电流的幅度和数据库的值之间的差是否小于预定的值来确定用户是选择了第一子环路还是选择了第二子环路。

图6说明根据本发明的另一实施例的在PCB上的多个环路单元的布局。

参考图6，PCB包括对应于显示器的显示区域231、对应于软键的子区域251和连接器270。

同样，多个环路单元排列在PCB上，其中连接Ch#1的环路单元包括排列在显示区域231中的第一子环路611和排列在子区域251中的第二子环路621。第一子环路611和第二子环路621可以具有相同数量的线圈绕组。可是第二子环路621的线圈绕组的面积优选为第一子环路611的面积的两倍大。

连接Ch#2的环路单元包括排列在显示区域231中的第一子环路612和排列在子区域251中的第二子环路622。优选地，第一子环路612和第二子环路622的线圈绕组的数量和面积分别等于连接到Ch#1的环路单元的第一子环路611和第二子环路621的线圈绕组的数量和面积。

连接Ch#3的环路单元包括排列在显示区域231中的第一子环路613和排列在子区域251中的第二子环路623。优选地，第一子环路613和第二子环路623的线圈绕组的数量和面积分别等于连接到Ch#1的环路单元的第一子环路611和第二子环路621的线圈绕组的数量和面积。

虽然图6示出连接到Ch#1、Ch#2和Ch#3的环路单元彼此分开，在实际实施中它们也可以彼此重叠地排列。

由电磁场感应的电流的幅度可以和线圈绕组的面积成比例。因此，在其他变量受控的条件下，如果第二子环路的线圈绕组的面积是第一子环路的线圈绕组的面积的两倍，则对于相同的电磁场，对第二子环路感应的电流具有的幅度是对第一子环路感应的电流的两倍大。

因此，控制器600可以通过读取预先存储的感应电流幅度数据库来确定用户是选择了第一子环路还是第二子环路。更具体地，控制器600依靠在输出具有最大幅度的通道的感应电流的幅度和数据库的值之间的差是否小于预定的值来确定用户是选择了第一子环路还是选择了第二子环路。

如从本发明的以上描述的实施例中显然的，提供一种电磁感测装置，其中排列在显示区域中的线圈和排列在软键区域中的线圈被集成来共享单个控制电路通道。这减少了控制电路需要的通道的数量和控制电路的尺寸以及线圈的数量。

尽管已经参考本发明的具体实施例具体示出和描述本发明，但是本领域的普通技术人员将理解：在不背离由以下所附权利要求及其等价物限定的本发明的精神和范围的情况下，这里可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (15)

1.一种包括显示器和软键的触摸屏的电磁感测装置，所述电磁感测装置包括：

印刷电路板PCB，包括对应于所述显示器的显示区域和对应于所述软键的子区域；

控制器，包括多个通道，用于控制所述电磁感测装置的电磁感测；和

多个环路单元，从所述多个通道开始延伸，用于输出由电磁场感应的电流，

其中，所述多个环路单元中的至少一个包括排列在所述显示区域中的第一子环路和排列在所述子区域中的第二子环路，以及

其中，所述多个环路单元中的至少一个包括排列在所述显示区域中的第一子环路并且不包括第二子环路。

2.根据权利要求1所述的电磁感测装置，其中，所述控制器比较来自所述多个环路单元的每一个的感应电流，并且将具有最大幅度的感应电流的环路单元确定为用户输入环路单元。

3.根据权利要求2所述的电磁感测装置，其中，如果来自与所述用户输入环路单元相邻的环路单元的感应电流的幅度大于或等于预定值，则所述控制器确定与所述用户输入环路单元的第一子环路对应的显示区域已被选择。

4.根据权利要求2所述的电磁感测装置，其中，如果来自与所述用户输入环路单元相邻的环路单元的感应电流的幅度小于预定值，则所述控制器确定与所述用户输入环路单元的第二子环路对应的软键已被选择。

5.根据权利要求2所述的电磁感测装置，其中，如果预定数量的环路单元输出具有大于或等于预定值的幅度的感应电流，则所述控制器确定与所述用户输入环路单元的第一子环路对应的显示区域已被选择。

6.根据权利要求2所述的电磁感测装置，其中，如果少于预定数量的环路单元输出具有大于预定值的幅度的感应电流，则所述控制器确定与所述用户输入环路单元的第二子环路对应的软键被选择。

7.根据权利要求1所述的电磁感测装置，其中，所述控制器在第一时间段通过所述多个环路单元传递具有预定幅度的电流并且从所述多个环路单元接收感应电流，并且在第二时间段中断电流流动。

8.根据权利要求1所述的电磁感测装置，还包括：排列在所述PCB上的输出环路单元，其中，具有预定幅度的电流流经所述输出环路单元。

9.一种包括显示器和软键的触摸屏的电磁感测装置，所述电磁感测装置包括：

印刷电路板PCB，包括对应于所述显示器的显示区域和对应于所述软键的子区域；

控制器，包括通道，用于控制所述电磁感测装置的电磁感测；和

环路单元，从所述通道开始延伸，并且包括排列在所述显示区域中的第一子环路和排列在所述子区域中的第二子环路，用于输出由电磁场感应的电流，

其中，所述第一子环路和所述第二子环路输出关于电磁场的具有不同幅度的感应电流。

10.根据权利要求9所述的电磁感测装置，其中，当经由所述环路单元输入用户输入时，所述控制器确定感应电流的幅度，并且根据所述感应电流的幅度确定在所述环路单元中是已经选择了对应于所述第一子环路的显示区域还是已经选择了对应于所述第二子环路的软键。

11.根据权利要求10所述的电磁感测装置，还包括：存储器，用于预先存储感应电流幅度数据库，

其中，如果在来自所述环路单元的感应电流的幅度和所述感应电流幅度数据库之间的差的绝对值小于预定值，则所述控制器确定已经选择了与所述环路单元的所述第一子环路对应的显示区域。

12.根据权利要求9所述的电磁感测装置，其中，所述第一子环路和所述第二子环路具有不同数量的线圈绕组。

13.根据权利要求9所述的电磁感测装置，其中，所述第一子环路和所述第二子环路具有不同面积的线圈绕组。

14.根据权利要求9所述的电磁感测装置，其中，所述控制器在第一时间段通过所述环路单元传递具有预定幅度的电流并且从所述环路单元接收感应电流，并且在第二时间段中断电流流动。

15.根据权利要求9所述的电磁感测装置，还包括：排列在所述PCB上的输出环路单元，其中具有预定幅度的电流流经所述输出环路单元。