[发明专利]基于力形状确定有效触摸

说明书

本申请目的在于检测在耦合到电容感测阵列和一个或更多个力传感器的触摸感测表面上的触摸事件。电容感测阵列包括被配置为提供多个电容感测信号的多个感测电极。力传感器被配置为提供一个或更多个力信号。根据多个电容感测信号，一个或更多个候选触摸在触摸感测表面上被确定，并用于确定预期力形状。从一个或更多个力信号确定由候选触摸在触摸感测表面上引起的实际力形状。比较实际和预期力形状以确定与一个或更多个候选触摸中的每一个相关联的力的大小，从而确定一个或更多个候选触摸中的每一个是否是有效触摸。

技术领域

所公开的实现通常涉及触摸检测设备，包括但不限于用于在触摸检测设备中集成触摸检测和力感测的方法和系统。

背景

利用电容感测阵列的触摸屏广泛应用在当今的工业和消费品市场中。电容感测阵列可以在蜂窝电话、GPS设备、机顶盒、照相机、计算机屏幕、MP3播放器、数字平板电脑等中找到，取代机械按钮、旋钮和其他传统用户界面控件。电容感测阵列常常布置在触摸屏的触摸感测表面下方，并且包括电容感测元件的阵列。当物体(例如手指、手、触笔或另一物体)与触摸感测表面接触或悬停在触摸感测表面上方时，这些电容感测元件的电容改变。耦合到电容感测阵列的处理设备然后测量电容感测元件的电容和/或识别电容感测元件的电容变化，用于确定与触摸感测表面相关联的物体的触摸或存在。电容感测阵列的使用提供了在许多苛刻条件下是可行的一种方便和可靠的用户界面解决方案，因此由电容感测元件制成的电容感测阵列已经广泛用在许多工业和消费品中。

在一些情况下，当在触摸检测中涉及一个或更多个不需要的因素时，不能从电容感测阵列有效和高效地确定触摸位置。例如，在触摸感测表面上存在的水可能干扰与正常触摸相关联的触摸信号。手指温度也可能危害与手指的触摸相关联的触摸信号。在一些情况下，当用户用在触摸感测表面的边缘上或附近的抓握握着触摸感测表面时或者当触摸信号被噪声破坏时，假触摸需要被抑制。克服来自这些不需要的因素中的一些或全部的有害影响的新的触摸感测设备是合乎需要的。

概述

对于使用电容触敏表面(例如触摸屏)的系统来说，暴露于影响触摸信号数据的各种环境因素例如内部电噪声、外部电噪声、温度变化和湿度是典型的。这些列出的因素以及其他未列出的因素影响触摸屏控制器正确地跟踪电容触摸阵列的基线(无触摸存在)值的能力。在一些实现中，通过在力值存在的时刻设置有效触摸的基线来改进对电容触摸传感器的基线值的跟踪。

虽然触摸数据可能被各种环境因素危害，但是使用来自力传感器的信号数据可以解决一些问题。在一些实现中，改进了对电容触摸传感器的基线值的跟踪。在一些实现中，通过使用力传感器数据来降低温度对触摸屏子系统的影响。当在感测模式之间切换时，例如当从屏幕上方的手指(悬停)转变到放置在屏幕上的手指(触摸)时，触摸数据也可能被危害。在一些实现中，结合触摸位置使用力值降低了控制器在手指已经被放置在屏幕上之后继续报告悬停信号的可能性。

一些启用触摸的设备使用第三方硬件来执行额外的信号调节。对额外的信号调节使用力传感器的实现具有使用在启用3D触摸的设备中已经可用的硬件的益处。

在一些情况下，电容触摸传感器的信号和基线水平是温度相关的，并且通过使用力传感器，相关性可以被抑制。力传感器通常在触摸系统的更深层中，且因此被隔离而抵抗一些环境影响。因此，根据一些实现，力传感器用于检查触摸阵列中的变化。在一些实现中，力传感器用于检测温度变化并应用适合于触摸信号的补偿。

此外，对于使用电容触摸传感器阵列的系统来说，有改善用户体验的广泛的一组特征是典型的。这些特征中的许多得益于将一个或更多个力传感器集成到系统中。力传感器和电容触摸传感器的组合有时被称为3D触摸传感器。

在典型的触摸屏系统中，朝着屏幕移动的手指可能被检测为悬停，并且在它被放置在屏幕上之后继续被错误地检测为悬停。这种错误的行为对小触摸物体或在具有低信号电平的系统中很常见。通过使用力数据区分开触摸和悬停，“卡住悬停”信号从系统中被消除。