CN103425360A - 用于温控器的电容性触摸屏 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于温控器和其他电子设备的触摸屏设备的示例性实施例。在一个示例性实施例中，电容性触摸屏设备包括具有触摸区域的触摸屏。每个触摸区域与至少一个第一电容器和至少一个第二电容器耦合。第二电容器并联连接且具有比第一电容器小的电容。电容性触摸屏设备可以被配置成以第二电容器被充电的待机模式和第一电容器被充电的激活模式操作。

Description

用于温控器的电容性触摸屏

技术领域

本公开涉及用于温控器（thermostats）的电容性触摸屏。

背景技术

本部分提供涉及本公开的背景信息，其不一定是现有技术。

传统地，电池供电的温控器包括用于操作温控器的机械按钮。但是在很多现今电子设备中，触摸屏技术变得十分流行。例如，很多现今的电子设备包括内置于显示器本身的电容性触摸屏，为用户提供非常炫彩的图形，因为它们经常与点阵型显示器一同使用。

发明内容

本部分提供本公开的一般描述，且并不是其全部范围或其全部特征的全面公开。

公开了用于温控器和其他电子设备的触摸屏设备的示例性实施例。在一个示例性实施例中，电容性触摸屏设备包括具有触摸区域的触摸屏。每个触摸区域与至少一个第一电容器和至少一个第二电容器耦合。第二电容器并联连接且具有比第一电容器小的电容。电容性触摸屏设备可以配置成以第二电容器被充电的待机模式和第一电容器被充电的激活模式操作。

另一示例性实施例提供用于操作包括具有多个触摸区域的触摸屏的电容性触摸屏设备的方法。每个触摸区域与至少一个第一电容器和具有比第一电容器小的电容的至少一个第二电容器耦合。该示例性方法包括在电容性触摸屏设备处于待机模式时对第二电容器进行充电且在电容性触摸屏设备处于激活模式时对第一电容器进行充电。该方法可以还包括响应于检测到的第二电容器中的一个或更多个电容器的电容的变化将电容性触摸屏设备从待机模式切换到激活模式。

从此处提供的描述将显见其他应用领域。该概述部分中的描述和特定示例仅旨在用于说明目的且并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

此处描述的附图仅用于所选实施例且并非所有可能实现方式的说明性目的，且并不旨在限制本公开的范围。

图1示出了使用根据一个示例性实施例的触摸屏的温控器的示例性实施例；

图2示出了用于根据一个示例性实施例的触摸屏的两层氧化铟钛（ITO）面板；以及

图3是说明根据一个示例性实施例的电容性触摸屏的基本操作处理的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更完整地描述示例实施例。

使用常规电容性触摸屏，显示器的每个部分或触摸区域由电容区组成，该电容区被充电到给定电压，且在用户触摸该区域时放电。此处发明人意识到需要鲁棒的电源方法以将显示器上的每个触摸区域充电到给定电压、维持该电压且然后在用户释放它之后对该区进行重新充电。尽管当设备以某种方式线供电时这不成问题，此处发明人进一步意识到在电池供电且采用电容性触摸屏的电子设备中，必须对功率管理给出某种考虑措施。

相应地，此处发明人公开了通过在每个触摸区域或按钮具有两个电容区帮助解决对采用电容性触摸屏的电池供电设备（例如，温控器或其他HVAC控制器等）中的功率管理的需要。如此处所公开，示例性实施例包括使用液晶显示器（LCD）的节能的两层（例如，氧化铟钛（ITO）等）电容性触摸屏。触摸屏包括彼此并联的多个小电容电容器。小电容电容器（广义地，第二电容器）之一和大电容电容器处于触摸屏上的一个或更多触摸区域、区或按钮中的每一个内。控制器配置成使得当小电容电容器中一个或更多个的电容变化时，控制器扫描大电容电容器（广义地，第一电容器）之一的电容中的变化。

仅举例而言，小电容电容器可以具有从约10皮法到约60皮法范围内的电容，而大电容电容器可以具有从约60皮法到约200皮法的范围内的电容。举另一个示例，控制器可以被配置成检测何时存在5皮法（pF）或更大的电容变化等。

除了触摸区域或按钮的小和大电容电容器，示例性实施例还可以包括在触摸屏的其他区上配置（例如，耦合、在其周围分布或布置等）的附加小电容电容器（广义地，第三电容器），该其他区域不同于触摸区域或按钮或位于其外部。例如，多个附加小电容电容器可以沿着触摸屏布置，使得用户可以通过触摸该触摸屏上的任意位置唤醒设备（将设备从待机或休眠模式切换到激活或唤醒模式以用于用户输入），所述任意位置不仅包括具有小和大电容器的触摸区域或按钮，还包括触摸屏上的任意其他地区。

现在参考附图，图1说明使用触摸屏20作为显示设备的温控器10的一个示例性实施例。触摸屏20显示布置在触摸屏20的表面上的多个用户交互开关30、32、34、36、38、40、42、44、46、48。另外，触摸屏20可以在表面上显示多个用户界面图标（在图1中未示出）。

图2说明用于采用本公开的一个或更多方面的触摸屏的面板的一个示例性实施例。如此处公开，面板可以帮助解决采用电容性触摸屏120的电池供电设备110中的功率管理的需求，所述电池供电的设备诸如是温控器（例如图1中示出的温控器10等）、其他供热通风与空气调节（HVAC）控制器以及采用电容性触摸屏120的其他设备。

如图2所示，该示例性实施例在每个触摸区域或按钮130（例如，限定的键区等）包括两个电容区。每个触摸区域或按钮130彼此相互隔离。对于每个触摸区域或按钮130，其两个电容性区域其中之一耦合到第一或大电容器140且连接到通往微处理器180的唯一输入端口160（例如，见图2中的C2、C3...Cn）。例如，当用户触摸具有大电容器140的触摸区域或按钮130时，大电容器140通过用户与设备110的交互而放电。大电容值帮助确保用户的触摸被微处理器或微控制器180正确解释为特定输入。触摸区域的其他电容区与远小于大电容器140的第二或小电容器150耦合且与通往微处理器180上的公共输入170（例如见图2中的C1）的若干其他较小电容区并联连接。

维持这些较小电容区上的电荷所需的电压（例如1.5伏特等）远小于维持较大电容区和较小电容区上的电荷所需的总电压（例如5伏特等）。为了保持设备中电池寿命，当设备（例如通过用户编程等）被使用时，或者在温控器的情况中，诸如当用户对温度设置点做出改变或改变供热通风与空气调节（HVAC）系统设置（例如从加热到冷却、从冷却到加热、从关到开、从开到关）时，可以仅对大电容区进行充电。

在剩余时间，触摸屏或面板120处于待机模式。在待机模式中，用于检测触摸屏120被触摸的目的，仅较小电容区被充电。但是微处理器180不检测触摸屏120的哪个特定区域或区被触摸。一旦在触摸屏120被触摸时微处理器或微控制器180接收信号，微处理器180则唤醒且导致大电容区被充电，使得大电容区能够产生用户输入。

以该示例性方式，通过非连续地而是仅当检测到屏幕触摸时对大电容器140进行充电，能够极大地延长用于对设备110进行供电的（一个或多个）电池的寿命。除了在非激活周期中仅利用较小电容区，微处理器或微控制器180还可以关闭背光或附加地去激励显示设备本身以进一步保持能量且因此保持电池寿命。

相应地，该示例性实施例因而提供节能的两层电容性触摸屏120。触摸屏120包括彼此并联连接的多个小电容性电容器150。小电容性电容器150其中之一和大电容性电容器140处于触摸屏120上的触摸区域或按钮130中的每一个内。相应地，触摸区域或按钮130彼此相互隔离，因为每个触摸区域或按钮130的大和小电容器140、150并不被其他触摸区域或按钮130共享。微控制器180被配置成使得当小电容性电容器150中的一个或更多个中出现电容性变化时，微控制器180扫描大电容性电容器140之一中的电容性变化。

一个示例性实施例提供通过仅扫描电容性感测引脚或传感器而节省能量的方法。氧化铟钛（ITO）用于设计用于每个触摸区域或按钮130的大电容器140和小电容器150。大电容器140和小电容器150例如在触摸屏120上的触摸区域或按钮130中的每一个内彼此十分靠近。当用户触摸任意触摸区域或按钮130时，因为小电容器150的电容性变化，微处理器180唤醒（将设备从待机或休眠模式切换到用于用户输入的激活或唤醒模式）。然后，微控制器180针对大电容器140之一中的电容性变化扫描所有电容性传感器以获得与大电容性电容器140的电容性变化相关的键码。

除了触摸区域或按钮130内的大和小电容电容器140、150，图2还示出了在触摸区域或按钮130外部的触摸屏120的其他地区附近分布或布置的附加小电容电容器190。例如，还存在并联连接且布置在触摸区域或按钮130上方的多个附加小电容电容器190。附加小电容电容器190还可以并联连接且在触摸区域或按钮130下方提供。优选地，附加小电容器190沿着触摸屏120布置，使得用户可以通过触摸该触摸屏120上的任意位置唤醒设备，该任意位置不仅包括具有大和小电容器140、150的触摸区域或按钮130，还包括触摸屏120上的任意其他位置或区。因此，用户还可以通过触摸该触摸屏120以导致一个或更多附加小电容电容器190中的电容性变化来唤醒设备。

在一些示例性实施例中，小电容器150、190可以在设备处于激活模式时保持被充电。在其他示例性实施例中，设备可以配置成使得在设备处于激活模式中时，小电容器150、190不被充电而仅大电容器140被充电，这进而可以允许能耗中的进一步减小。

仅举例而言，小电容电容器150、190可以具有约10皮法至约60皮法的范围内的电容。大电容电容器140可以具有约60皮法至约200皮法的范围内的电容。举另一示例，微控制器180可以配置成检测是否存在5皮法（pF）或更大的电容器中的电容中的变化等。这些特定值和特定值范围仅作为示例提供，因为备选实施例可以具有更大或更小电容的电容器和/或配置成检测电容中的不同变化。

图3说明使用根据一个示例性实施例的电容式触摸屏的电池供电设备的基本操作。最初，在步骤200，仅并联连接的小电容器被充电。因而，在步骤210，当系统不被使用时，系统维持在待机模式。在步骤220，当用户触摸到触摸按钮或区域中的任意一个时，在步骤230，由用户触摸的按钮或区域耦合的小电容器中的一个或更多个被放电。因为小电容器被放电，在步骤240，控制器检测小电容器中的一个或更多个中的电容性变化，且在步骤250，指示大电容器被充电。然后，在步骤260，微控制器扫描大电容器中的每一个的任何电容性变化以判断哪个触摸按钮被使用。在步骤270，微控制器然后接收与经历电容性变化的大电容器中的每一个相关的键码。

有利地，此处描述了可以通过在待机模式仅对小电容电容器充电而节省能耗的示例性实施例，这些小电容电容器用作传感器或用于微控制器的唤醒按钮。另外，在示例性实施例中，唤醒按钮的位置不固定且可以有利地放置在触摸屏中的任意或所有区域中。

参考温控器描述本公开的各个示例性实施例。涉及不同于温控器的其他设备、控制器、控制和控制系统的其他或附加配置也是可行的。此处公开的功率管理系统、方法和机制可以与（除了温控器）还具有触摸屏的设备一起使用，该其他设备可以是电池供电的和/或通过电线供电。

另外，此处公开了具有使用液晶显示器（LCD）的氧化铟锡（ITO）电容性触摸屏的示例性实施例。但是其他示例性实施例可以包括具有不同配置的触摸屏（诸如使用其他材料形成的触摸屏等）的温控器或其他设备。

提供示例实施例，使得本公开将更加透彻且将完全覆盖本领域设计人员的范围。提出诸如特定组件、设备和方法的示例的各种特定细节以提供本公开的实施例的透彻的理解。本领域技术人员将显见，并不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同形式（例如不用于氧化铟锡的不同材料等）实施且不应解读为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，将不详细描述公知过程、公知装置结构以及公知技术。另外，提供可以使用本公开的一个或更多示例性实施例实现的优点和改进仅用于说明目的且并不限制本公开的范围，因为此处公开的示例性实施例可以提供全部上述优点和改进或不提供这样的优点和改进且仍将落在本公开的范围内。

此处公开的特定尺寸、特定材料和/或特定形状本质上是示例且不限制本公开的范围。此处针对给定参数的特定值或特定值范围的公开并不排除可以在此处公开的一个或更多实施例中有用的其他值或值的范围。此外，可以预见，用于此处陈述的特定参数的任意两个特定值可以限定可以适于给定参数的值的范围的端点（即，用于给定参数的第一值和第二值的公开可以解读为公开了针对给定参数也可以采用第一和第二值之间的任意值）。类似地，可以预见，用于参数的两个或更多值范围的公开（无论这种范围是否是嵌套的、交叠的或分立的）包含用于可以使用公开的范围的端点可能要求的值的所有可能范围的组合。

此处使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的且并不旨在限制。当在此使用时，除非上下文明确声明，否则单数形式“一”、“一个”和“该”可以旨在也包括复数形式。术语“包括（动词）”、“包括（动名词）”、“包含（动名词）”和“具有（动名词）”是包括性的且因此指定陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或更多其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。除非特别指示为执行顺序，此处描述的方法步骤、过程和操作不应解读为必须以讨论或说明的特定顺序对其执行。还应当理解可以采用附加或备选步骤。

当元件或层被称为位于另一元件或层“上”、“啮合”、“连接”或“耦合”到另一元件或层时，它可以直接位于另一元件或层上、啮合、连接或耦合到另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。对照地，当元件被称为“直接”位于另一元件或层“上”、“直接啮合”、“直接连接”或“直接耦合”到另一元件或层时，可以不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他用词应当以类似方式（例如，“之间”与“直接之间”、“相邻”与“直接相邻”等）解读。当在此使用时，术语“和/或”包括相关列举项目中的一个或更多个的任意和所有组合。当应用于数值时术语“约”指示计算或测量允许数值中一些稍不精确性（大约接近值中的精确；大约或合理地接近值；几乎）。如果由于某一原因，“约”提供的不精确性在本领域中不理解为其普通意义，则当在此使用时“约”至少指示可以源于测量或使用这些参数的常规方法的变型。例如，术语“一般”、“约”和“基本”此处可以用于表示处于制造容差内。

尽管术语第一、第二、第三等此处可以用于描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语仅用于从其他区域、层或部分区分一个元件、组件、区域、层或部分。当在此使用时，除非上下文明确指示，诸如“第一”、“第二”的术语和其他数值术语并不暗示序列或顺序。因而，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被命名为第二元件、组件、区域、层或部分而不偏离示例性实施例的教导。

诸如“内”、“外”、“下方”、“下面”、“下”、“上方”、“上”等空间相对术语此处可以用于简化说明以描述如附图所述一个元件或特征相对于其他（多个）元件或（多个）特征的关系。空间相对术语可以旨在涵盖除图中示意的方向之外使用或操作中装置的不同方向。例如，如果附图中的装置倒置，诸如位于其他元件或特征“下面”或“下方”的元件则将被定向为处于其他元件或特征“上方”。因而，示例术语“下面”可以涵盖上方和下面两个方向。器件可以被不同定向（旋转90度或其他方向）且此处使用的空间相对描述符被相应地解释。

提供实施例的上述描述是用于说明和描述目的。其并不旨在排他或限制本公开。特定实施例的各个元件、意图或陈述的用途或特征一般不限于该特定实施例，而是即使没有特别示出或描述，在应用时可以互换且可以用在所选实施例中。同样可以以很多方式变化。这种变化不应视为对本公开的偏离，且所有这种修改旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (21)

1.一种电容性触摸屏设备，包括：

多个第一电容器；

并联连接且具有比第一电容器小的电容的多个第二电容器；以及

包括多个触摸区域的触摸屏，每个所述触摸区域与第一电容器中的至少一个和第二电容器中的至少一个耦合；

由此电容性触摸屏设备被配置成以第二电容器被充电的待机模式操作，并响应于检测到第二电容器中的一个或更多个的电容的变化，切换到第一电容器被充电的激活模式。

2.根据权利要求1所述的电容性触摸屏设备，其中所述电容性触摸屏设备被配置成响应于检测到当用户触摸所述触摸区域中一个或更多个时导致的第二电容器中的一个或更多个的电容的变化，从第一电容器不被充电的待机模式切换到激活模式，并且其中在激活模式中，第一电容器被充电以允许触摸区域用于用户输入。

3.根据权利要求1所述的电容性触摸屏设备，其中：

触摸区域相互隔离；和/或

每个触摸区域的第一和第二电容器不被其他触摸区域共享。

4.根据权利要求1所述的电容性触摸屏设备，还包括控制器，该控制器被配置成响应于检测到第二电容器中的一个或更多个的电容的变化，在第一电容器被充电之后扫描第一电容器中的电容性变化。

5.根据权利要求4所述的电容性触摸屏设备，其中：

第二电容器具有通往控制器的公共输入端口；并且

第一电容器中的每个具有通往控制器的唯一输入端口。

6.根据权利要求4所述的电容性触摸屏设备，其中控制器被配置成在用户触摸该触摸区域中一个或更多个时检测第二电容器中的一个或更多个中的电容性变化。

7.根据权利要求6所述的电容性触摸屏设备，其中：

控制器被配置成检测5皮法或更大的电容性变化；和/或

第一电容器具有从60皮法到200皮法的电容；和/或

第二电容器具有从10皮法到60皮法的电容。

8.根据权利要求1所述的电容性触摸屏设备，还包括耦合到触摸屏上不同于触摸区域的区的多个第三电容器，该第三电容器具有比第一电容器小的电容。

9.根据权利要求8所述的电容性触摸屏设备，其中所述电容性触摸屏设备被配置成使得：

当所述电容性触摸屏设备处于待机模式时，第一电容器不被充电，而第二和第三电容器被充电以允许对用户触摸到触摸屏进行检测；

当电容性触摸屏设备处于激活模式时，第一电容器被充电，以允许触摸区域用于用户输入；并且

响应于检测到当用户触摸到触摸屏上耦合到任意一个或更多个第二和第三电容器的区时导致的第二和第三电容器中的所述一个或更多个的电容中的变化，电容性触摸屏设备从待机模式切换到激活模式。

10.根据权利要求9所述的电容性触摸屏设备，其中第二和第三电容器被配置成使得在用户触摸到所述触摸屏上的任意位置时存在用于将电容性触摸屏设备从待机模式切换至激活模式的可检测的电容变化。

11.根据权利要求1所述的电容性触摸屏设备，其中每个触摸区域与第一电容器中仅一个以及与第二电容器中仅一个耦合。

12.根据权利要求1所述的电容性触摸屏设备，其中电容性触摸屏设备包括两层氧化铟钛（ITO）面板。

13.一种温控器，包括前述权利要求中任一项所述的电容性触摸屏设备。

14.一种用于供热通风与空气调节（HVAC）系统的控制器，该控制器包括权利要求1至12中任一项所述的电容性触摸屏设备。

15.一种用于操作包括具有多个触摸区域的触摸屏的电容性触摸屏设备的方法，每个所述触摸区域与多个第一电容器中至少一个以及具有比第一电容器电容小的多个第二电容器中的至少一个耦合，该方法包含：

在电容性触摸屏设备处于待机模式时对第二电容器进行充电；

在电容性触摸屏设备处于激活模式时对第一电容器进行充电；以及

响应于检测到第二电容器中的一个或更多个的电容的变化将电容性触摸屏设备从待机模式切换到激活模式。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述方法包括响应于当用户触摸触摸区域中的一个或更多个时导致的检测到的第二电容器中的一个或更多个的电容的变化，从第一电容器不被充电的待机模式切换到第一电容器被充电以允许触摸区域用于用户输入的激活模式。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述方法包括在电容性触摸屏设备处于待机模式时对第二电容器进行充电而不对第一电容器进行充电，使得第一电容器不被充电，直到检测到第二电容器中的一个或更多个的电容的变化。

18.根据权利要求15所述的方法，还包含：

对耦合到触摸屏上不同于触摸区域的区的多个第三电容器进行充电，该第三电容器具有比第一电容器小的电容；以及

响应于检测到第二和第三电容器中的任意一个或更多个的电容的变化对第一电容器进行充电。

19.根据权利要求18所述的方法，其中第二和第三电容器被配置成使得当用户触摸所述触摸屏上的任意位置时存在可检测的电容变化。

20.根据权利要求18所述的方法，其中所述方法包括：

在电容性触摸屏设备处于待机模式时对第二和第三电容器进行充电而不对第一电容器进行充电，使得第一电容器不被充电，直到检测到第二和第三电容器的任意一个或更多个的电容的变化；以及

响应于检测到第二和第三电容器中的任意一个或更多个的电容的变化，从第一电容器不被充电的待机模式切换到第一电容被充电以允许触摸区域用于用户输入的激活模式。

21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，还包括：

扫描第一电容器中的电容性变化；和/或

接收与具有电容性变化的第一电容器相关的键码。

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