CN106933429B - 电容式触摸敏感装置和感测触摸的方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电容式触摸敏感装置和感测触摸的方法。根据本公开的一个实施例，该电容式触摸敏感装置包括：包含触摸中心的触摸表面；第一触摸感测器，被布置在触摸表面的触摸中心下方，并且被配置为生成与其感测区域的电容大小相对应的第一信号；第二触摸感测器，被布置在触摸表面下方比第一触摸感测器更远离触摸中心的位置，并且被配置为生成与其感测区域的电容大小相对应的第二信号，其中第一触摸感测器和第二触摸感测器彼此电绝缘；以及触摸检测电路，被配置为根据第一信号和第二信号来检测物体对触摸表面的触摸。该电容式触摸敏感装置和感测触摸的方法能够实现对戴手套触摸的感测。

Description

电容式触摸敏感装置和感测触摸的方法

技术领域

本公开总体上涉及触摸感测领域，具体地，涉及一种电容式触摸敏感装置和感测触摸的方法。

背景技术

目前，触摸按键作为触摸感应输入装置被广泛应用于手机、电视及其他多媒体载体。按触摸感测原理，现有触摸按键包括电阻式触摸按键、电容式触摸按键等。其中，电容式触摸按键具有透光率高、耐磨损、耐环境温度变化、耐环境湿度变化、寿命长、可实现多点触摸等特点，因而受到业界的更多关注。

电容式触摸按键可透过绝缘材料(玻璃、塑料等)来检测人体手指触摸动作，不需要传统按键的机械触点即可判断出有效的按键动作。其工作原理为：利用手指触摸按键感应区时新增加的电容量与原触摸按键装置的固有电容量相叠加，将叠加信号送到触摸检测控制电路处理后产生相应控制指令，达到控制目的。

当用户在使用电容式触摸按键时，一般戴手套情况下按键无效，在一些比较冷的地方，为了保护用户的手指不被冻伤又必须戴手套操作。因此，需要对现有的电容式触摸按键作出改进，以能够实现戴手套操作。

发明内容

在下文中将给出关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图确定本公开的关键或重要部分，也不是意图限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于上述现有技术的缺陷，本公开提供了一种电容式触摸敏感装置和感测触摸的方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种电容式触摸敏感装置，包括：包含触摸中心的触摸表面；第一触摸感测器，被布置在触摸表面的触摸中心下方，并且被配置为生成与其感测区域的电容大小相对应的第一信号；第二触摸感测器，被布置在触摸表面下方比第一触摸感测器更远离触摸中心的位置，并且被配置为生成与其感测区域的电容大小相对应的第二信号，其中第一触摸感测器和第二触摸感测器彼此电绝缘；以及触摸检测电路，被配置为根据第一信号和第二信号来检测物体对触摸表面的触摸。

根据本公开的另一方面，提供了一种感测触摸的方法，包括：接收第一信号和第二信号；确定是否第一信号和第二信号中的每个都大于第一阈值；当确定结果为否时，确定第一信号和第二信号的之间的差是否小于第二阈值；当第一信号和第二信号的之间的差小于第二阈值并且第一信号和第二信号中的每个都大于第三阈值时，输出指示发生了触摸的触摸指示信号；其中，第一信号和第二信号来自以下电容式触摸敏感装置，电容式触摸敏感装置包括：包含触摸中心的触摸表面；第一触摸感测器，被布置在触摸表面的触摸中心下方，并且被配置为生成与其感测区域的电容大小相对应的第一信号；第二触摸感测器，被布置在触摸表面下方比第一触摸感测器更远离触摸中心的位置，并且被配置为生成与其感测区域的电容大小相对应的第二信号，其中第一触摸感测器和第二触摸感测器彼此电绝缘；以及触摸检测电路，被配置为根据第一信号和第二信号来检测物体对触摸表面的触摸。

根据本公开的电容式触摸敏感装置和感测触摸的方法，其能够实现对戴手套触摸的感测。

附图说明

本公开可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。在附图中：

图1是图示普通电容式触摸敏感装置的信号的示意图；

图2a是图示根据本公开的一个实施方式的电容式触摸敏感装置的结构的示意图；

图2b是图示根据本公开的另一个实施方式的电容式触摸敏感装置的结构的示意图；

图3是图示图2a中的触摸感测器层的一种示例结构的俯视图；

图4是图示图2a中的电容式触摸敏感装置的信号的示意图；

图5a是图示图2a中所示的电容式触摸敏感装置的一种工作流程的图；以及

图5b是图示图2a中所示的电容式触摸敏感装置的另一种工作流程的图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本公开的示例性实施方式进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施方式的过程中可以做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施方式的不同而有所改变。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开，在附图中仅仅示出了与根据本公开的方案密切相关的装置结构，而省略了与本公开关系不大的其他细节。

以下借助附图更为详细地阐述根据本公开的电容式触摸敏感装置。在附图中，相同的附图标记指示相同的单元。应理解的是，本公开并不会由于如下参照附图的描述而只限于所描述的实施形式。

为了清楚的理解本公开的电容式触摸敏感装置的结构和工作流程特点，首先介绍普通电容式触摸敏感装置的工作原理。

普通电容式触摸敏感装置通常包括“上面板/触摸感测器/触摸检测电路”的叠层结构，其中，触摸感测器可以为导电材料图案。该触摸敏感装置被触摸后，触摸检测器的感测区域的电容大小发生变化，产生电容变化信号，该电容变化信号被触摸检测电路接收。

图1图示了该普通电容式触摸敏感装置的信号的示意图。

如图1中所示，扫描采样信号中，手指(假定触摸上面板的物体为手指)触摸信号具有最高的计数，手套触摸信号和悬停手指信号的计数大小相当，其中手套触摸信号是指戴手套的手指触摸电容式触摸敏感装置时所产生的信号。在确定是否发生触摸时，可以设定手指触摸阈值、手套触摸阈值。当计数大于手指触摸阈值时，触摸敏感装置的触摸检测电路输出指示发生了触摸的触摸指示信号，与该触摸敏感装置耦接的控制器或处理器响应于收到该触摸指示信号而执行与触摸相关联的处理，即确定感测到手指触摸，输出触摸指示信号，相应的触发与触摸相关联的处理，如指示与触摸敏感装置相关联的显示器显示某参数；当计数不大于手指触摸阈值且大于手套触摸阈值时触摸检测电路输出指示发生了触摸的触摸指示信号(即确定发生了“手套触摸”)，与该触摸敏感装置耦接的控制器或处理器接响应于收到该触摸指示信号而执行与触摸相关联的处理；但是，此时，可能实际发生的是手指悬停，因为手套触摸信号和悬停手指信号大小相当，触摸敏感装置无法区分感测到的信号是手套触摸信号，还是悬停手指信号。

在该普通电容式触摸敏感装置中，计数随人手触摸玻璃时的电容的变化而变化，电容的变化正比于接触面积、玻璃的介电常数，反比于玻璃的厚度，当玻璃太厚，信噪比会变得很低。当戴手套的手指触摸该电容式触摸敏感装置时，手套增加了一个厚度，信号可能过于微弱不能被感知。

一种能让手套信号被感知的方法是提高电容式触摸敏感装置的灵敏度，但是灵敏度一旦提高，一些噪声信号也同样被感知，容易产生误触发。

在图1中，手套触摸信号和悬停手指信号计数相差不大，悬停手指信号可能会被误当作(手套)触摸信号，导致误触发与触摸相关联的处理。

鉴于此，本公开提供一种具有分离触摸感测器的电容式触摸敏感装置及其感测触摸的方法。

图2a是图示根据本公开的一个实施方式的电容式触摸敏感装置200的结构的示意图。

如图2a中所示，电容式触摸敏感装置200包括：包含触摸中心的触摸表面；第一触摸感测器203，被布置在触摸表面的触摸中心下方，并且被配置为生成与其感测区域的电容大小相对应的第一信号；第二触摸感测器205，被布置在触摸表面下方比第一触摸感测器更远离触摸中心的位置，并且被配置为生成与其感测区域的电容大小相对应的第二信号，其中第一触摸感测器和第二触摸感测器彼此电绝缘；以及触摸检测电路209，被配置为根据第一信号和第二信号来检测物体对触摸表面的触摸。其中，上面板201的上表面具有包含触摸中心的触摸表面。该触摸中心为预定的手指触摸区域的中心。为了向用户指示该中心，可在该中心设置标识，例如凸起、凹陷、文字。上面板201优选由玻璃构成。

第一触摸感测器203和第二触摸感测器205之间具有第一绝缘区207，以将第一触摸感测器和第二触摸感测器彼此电绝缘。

第一触摸感测器203和触摸检测电路209电连接。第二触摸感测器205和触摸检测电路209电连接。

第一触摸感测器203、第二触摸感测器205和第一绝缘区207构成触摸感测器层。

触摸感测器层的一种示例结构如图3所示。图3是图2a中的触摸感测器层的示例结构的俯视图(在基本平行于触摸表面的平面内)。其中，第一触摸感测器203为圆形，第二触摸感测器205为环形，并且第二触摸感测器205位于第一触摸感测器203的外围，将第一触摸感测器203和第二感测器205彼此电绝缘的第一绝缘区207为环形。设圆形的半径为r，第二触摸感测器的环形的宽度为w1，第一绝缘区207的宽度为w2。优选，r≥w1，更优选的，4w1≥r≥2w1，进一步的，2.8w1≥r≥2.4w1，例如r＝2.6w1。第一绝缘区207的宽度w2可以为0.2mm≤w2≤2mm，优选1mm≤w2≤2mm。触摸感测器层的结构不限于图3所示的形状。例如，第二触摸感测器和第一绝缘区为环形的一部分，部分地包围第一触摸感测器。第一触摸感测器的形状也不限于圆形，如可以设计为具有圆角的四边形，进一步的可以设计为具有圆角的梯形。

在图2a中，对于触摸感测器层，第一触摸感测器203和第二触摸感测器205可以为导电材料层。

在另一实施方式中，触摸感测层可以为多层复合结构。图2b是图示根据本公开的另一个实施方式的电容式触摸敏感装置200'的结构的示意图。

和电容式触摸敏感装置200不同的是：电容式触摸敏感装置200'的触摸感测层为多层复合结构。电容式触摸敏感装置200'包括第一触摸感测器203、第二触摸感测器205、第一绝缘区207以及触摸检测电路209。第一触摸感测器203包括：第一上衬垫203a；第一下衬垫203b，其位于触摸检测电路209之上，并且位于第一上衬垫203a下方；以及第一弹性构件211，其位于第一上衬垫203a和第一下衬垫203b之间。第二触摸感测器205包括：第二上衬垫205a；第二下衬垫205b，其位于触摸检测电路209之上，并且位于第二上衬垫205a下方；以及第二弹性构件213，其位于第二上衬垫205a和第二下衬垫205b之间。第一绝缘区207将第一触摸感测器203和第二触摸感测器205彼此电绝缘，并且第一绝缘区207包括上绝缘区207a和下绝缘区207b，上绝缘区207a将第一上衬垫203a和第二上衬垫205a彼此电绝缘，下绝缘区207b将第一下衬垫203b和第二下衬垫205b彼此电绝缘。第一弹性构件211将第一上衬203a垫和第一下衬垫203b导电连接，第二弹性构件213将第二上衬垫205a和第二下衬垫205b导电连接。第一弹性构件211和第二弹性构件213可以选择为弹簧。第一下衬垫203b和触摸检测电路209电连接。第二下衬垫205b和触摸检测电路209电连接。第一上衬垫203a、第二上衬垫205a、上绝缘区207a的形状和尺寸优选分别和第一下衬垫203b、第二下衬垫205b、下绝缘区207b的形状和尺寸相同。具体形状和尺寸的选择可以与图3的描述相同。

图4是图示图2a中的电容式触摸敏感装置200的信号的示意图。图5a、5b是图示图2a中所示的电容式触摸敏感装置200的工作流程500、500'的图。需要说明的是，图4中的示意图、图5a、5b中的工作流程也适用于电容式触摸敏感装置200'。

在图5a中，在步骤501处，通过传感器扫描而接收来自第一触摸感测器203和第二触摸感测器205第一信号Sin和第二信号Sout。在步骤503处，确定是否Sin和Sout中的每个都大于第一阈值Thf。当确定结果为是时，执行步骤505。在步骤505处，输出指示发生了触摸的触摸指示信号，即确定发生触摸，且触摸类型为手指触摸，因此发出触摸指示信号，以使与触摸敏感装置耦接的控制器或处理器响应于收到该触摸指示信号而执行与触摸相关联的处理(如指示与触摸敏感装置相关联的显示器显示某参数)；此时，Sin和Sout的大小关系如图4中中间的触摸信号所示；然后返回到步骤501。当确定结果为否时，执行步骤507。在步骤507处，计算Sin和Sout之间的差Delta。在步骤509处，确定Delta是否小于第二阈值Thd，当确定结果为否时，返回到步骤501(此时，Sin和Sout的大小关系如图4中右侧的触摸信号所示，即发生悬停)，当确定结果为是时，执行步骤511。在步骤511处，确定Sin和Sout是否都大于第三阈值Thg，其中Thg<Thf。当确定Sin和Sout都大于第三阈值Thg时，执行步骤513，当确定结果为否时，返回至步骤501。在步骤513处，输出指示发生了触摸的触摸指示信号，即确定发生触摸，且触摸类型为手套触摸，因此发出触摸指示信号，以使与触摸敏感装置耦接的控制器或处理器响应于收到该触摸指示信号而执行与触摸相关联的处理(如指示与触摸敏感装置相关联的显示器显示某参数)，然后返回到步骤501。上述流程可以由触摸检测电路209执行，也可以由接收第一、二信号的接收电路和与接收电路耦接的处理器一起来执行。需要说明的是，虽然步骤513和505都是输出指示发生了触摸的触摸指示信号，但步骤513中所涉及的触摸对应的是手套触摸，步骤503中所涉及的触摸对应的是手指触摸。因此，步骤513和503输出的触摸指示信号可以相同也可以不同，不同时，虽然输出信号都指示发生了触摸，但一个是指示发生了手套触摸，一个是指示发生了手指触摸。

当步骤513和503输出的触摸指示信号相同(即不管实际发生的触摸是手套触摸还是手指触摸，都输出相同的信号，从该信号不能区分触摸的类型)时，可以将图5a中的工作流程500简化为图5b中的工作流程500'。相对于工作流程500，工作流程500'在步骤511'的确定结果为是后，执行步骤505'，即输出指示发生了触摸的触摸指示信号。

从上述流程描述可知，作为示例，触摸检测电路209可以包括：第一比较电路，用于确定是否第一信号和第二信号中的每个都大于第一阈值；差计算电路，用于响应于第一比较电路的确定结果为否而计算第一信号和第二信号的之间的差；第二比较电路，用于确定该差是否小于第二阈值；第三比较电路，用于响应于第二比较电路的确定结果为是而确定是否第一信号和第二信号中的每个都大于第三阈值；以及输出电路：用于在第一比较电路或第二比较电路的确定结果为是时，输出指示发生了触摸的触摸指示信号。

图5中的第一阈值、第二阈值和/或第三阈值可调，以提高对触摸信号类型的判定准确度；通常将第一阈值设计为大于第三阈值。阈值的调节会该变电容式触摸敏感装置的灵敏度。阈值的调节可以通过软件实现。

图2a、2b中示出的电容式触摸敏感装置是一种分离的电容式触摸敏感装置，其能区分手套触摸信号和悬停信号是因为虽然两种信号的强度都远小于手指触摸信号，但是手套触摸信号是当手套接触到内外按键区域是产生的，因此内外按键区域都能感应到微弱的信号，而产生悬停信号时手指在按键上方，因此信号更趋向于按键中心分布，只有内部按键可以感应到悬停信号，而外部按键感应到悬停信号更加微弱。

电容式触摸敏感装置200、200'可被配置为按键。

上述实施方式中的电容式触摸敏感装置能够用于实现戴手套操作。上述实施方式中的感测触摸的方法能够用于实现戴手套操作。

尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露，但是，应该理解，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。涉及序数的术语“第一”，“第二”等并不表示这些术语所限定的特征、要素、步骤或组件的实施顺序或者重要性程度，而仅仅是为了描述清楚起见而用于在这些特征、要素、步骤或组件之间进行标识。

此外，本发明的各实施例的方法不限于按照说明书中描述的或者附图中示出的时间顺序来执行，也可以按照其他的时间顺序、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本发明的技术范围构成限制。

Claims (16)

1.一种电容式触摸敏感装置，包括：

包含触摸中心的触摸表面；

第一触摸感测器，被布置在所述触摸表面的所述触摸中心下方，并且被配置为生成与其感测区域的电容大小相对应的第一信号；

第二触摸感测器，被布置在所述触摸表面下方比所述第一触摸感测器更远离所述触摸中心的位置，并且被配置为生成与其感测区域的电容大小相对应的第二信号，其中所述第一触摸感测器和所述第二触摸感测器彼此电绝缘；以及

触摸检测电路，被配置为根据所述第一信号和所述第二信号来检测物体对所述触摸表面的触摸。

2.根据权利要求1所述的电容式触摸敏感装置，其中，在基本平行于所述触摸表面的平面内，所述第一触摸感测器为圆形，所述第二触摸感测器为环形，并且所述第二触摸感测器位于所述第一触摸感测器的外围。

3.根据权利要求1所述的电容式触摸敏感装置，其中，所述电容式触摸敏感装置为按键。

4.根据权利要求1所述的电容式触摸敏感装置，还包括第一绝缘区，所述第一绝缘区将所述第一触摸感测器和所述第二触摸感测器彼此电绝缘，并且在基本平行于所述触摸表面的平面内，所述第一绝缘区为环形。

5.根据权利要求2所述的电容式触摸敏感装置，其中，r≥w1，其中

r为所述圆形的半径，

w1为所述环形的宽度。

6.根据权利要求5所述的电容式触摸敏感装置，其中，4w1≥r≥2w1。

7.根据权利要求4所述的电容式触摸敏感装置，其中，所述第一绝缘区的宽度w2为1mm≤w2≤2mm。

8.根据权利要求1所述的电容式触摸敏感装置，其中，

所述第一触摸感测器包括：

第一上衬垫；

第一下衬垫，其位于所述触摸检测电路之上，并且位于所述第一上衬垫下方；以及

第一弹性构件，其位于所述第一上衬垫和所述第一下衬垫之间；

所述第二触摸感测器包括：

第二上衬垫；

第二下衬垫，其位于所述第二上衬垫下方；以及

第二弹性构件，其位于所述触摸检测电路之上，并且位于所述第二上衬垫和所述第二下衬垫之间。

9.根据权利要求8所述的电容式触摸敏感装置，其中，所述第一弹性构件将所述第一上衬垫和所述第一下衬垫导电连接，所述第二弹性构件将所述第二上衬垫和所述第二下衬垫导电连接。

10.根据权利要求9所述的电容式触摸敏感装置，还包括第一绝缘区，所述第一绝缘区将所述第一触摸感测器和所述第二触摸感测器彼此电绝缘，并且第一绝缘区包括上绝缘区和下绝缘区，所述上绝缘区将所述第一上衬垫和所述第二上衬垫彼此电绝缘，所述下绝缘区将所述第一下衬垫和所述第二下衬垫彼此电绝缘。

11.根据权利要求1所述的电容式触摸敏感装置，其中，所述触摸检测电路包括：

第一比较电路，用于确定是否所述第一信号和所述第二信号中的每个都大于第一阈值；

差计算电路，用于响应于所述第一比较电路的确定结果为否而计算第一信号和所述第二信号的之间的差；

第二比较电路，用于确定所述差是否小于第二阈值；

第三比较电路，用于响应于所述第二比较电路的确定结果为是而确定是否所述第一信号和所述第二信号中的每个都大于第三阈值；以及

输出电路，用于在所述第一比较电路或所述第二比较电路的确定结果为是时，输出指示发生了触摸的触摸指示信号。

12.根据权利要求11所述的电容式触摸敏感装置，其中，所述第一阈值、所述第二阈值和/或所述第三阈值可调。

13.一种感测触摸的方法，包括：

接收第一信号和第二信号；

确定是否所述第一信号和所述第二信号中的每个都大于第一阈值；

当确定结果为否时，

确定所述第一信号和所述第二信号的之间的差是否小于第二阈值；

当所述第一信号和所述第二信号的之间的差小于所述第二阈值并且所述第一信号和所述第二信号中的每个都大于第三阈值时，输出指示发生了触摸的触摸指示信号；

其中，所述第一信号和所述第二信号来自以下电容式触摸敏感装置，所述电容式触摸敏感装置包括：

包含触摸中心的触摸表面；

第一触摸感测器，被布置在所述触摸表面的所述触摸中心下方，并且被配置为生成与其感测区域的电容大小相对应的所述第一信号；

第二触摸感测器，被布置在所述触摸表面下方比所述第一触摸感测器更远离所述触摸中心的位置，并且被配置为生成与其感测区域的电容大小相对应的所述第二信号，其中所述第一触摸感测器和所述第二触摸感测器彼此电绝缘；以及

触摸检测电路，被配置为根据所述第一信号和所述第二信号来检测物体对所述触摸表面的触摸。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

当确定所述第一信号和所述第二信号中的每个都大于所述第一阈值时，输出所述触摸指示信号。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一阈值大于所述第三阈值。

16.根据权利要求13所述的方法，还包括调节第一阈值、第二阈值和/或所述第三阈值。

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