[发明专利]设置在三维物体上时使行和列节点对齐的电容式传感器

说明书

本发明涉及一种用于制造平面电容式触摸传感器的系统和方法，该平面电容式触摸传感器可以在三维物体上折叠，而不需要对功能进行实质性修改，其中电容测量节点的列和行遵循基本上线性的设计，并且其中用于检测和跟踪物体的算法与用于平面触摸传感器设计的算法基本相同。

技术领域

本发明总体涉及触摸和接近传感器。更具体地，本发明涉及一种用于制造平面电容式传感器的系统和方法，当被设置在诸如半球形物体或球形物体的三维物体(three-dimensional object)上时，如果物体是平面的，则行和列将足够对齐以在不修改使用的算法的情况下能够实现对物体(object)的检测和跟踪。

背景技术

存在针对可以被用于本发明的触摸传感器的若干设计。检查触摸传感器的底层技术对更好地理解任何电容敏感的触控板可以如何利用本发明的优点是有用的。

公司的触控板是一种互电容感测装置并且示例如图1中的框图所示。在该触控板10中，使用具有X(12)和Y(14)电极的网格(grid)以及感测电极16来限定触控板的触敏区域18。通常，触摸板10是具有大约16×12电极的矩形网格，或者当有空间限制时，触摸板10是具有8×6电极的矩形网格。与这些X(12)和Y(14)(或行和列)电极交织的是单个感测电极16。所有位置测量都通过感测电极16来进行。

公司的触控板10测量感测线16上的电荷不平衡。当触控板10上没有指示物体(pointing object)或没有指示物体接近触控板10时，触控板电路20处于平衡状态，并且在感测线16上不存在电荷不平衡。当指示物体由于当物体接近或触摸触摸表面(触控板10的感测区域18)时的电容耦合而产生不平衡时，在电极12、14上发生电容变化。测量的是电容的变化，而不是电极12、14上的绝对电容值。触控板10通过测量必须注入到感测线16上的电荷量来确定电容的变化，以重新建立或恢复感测线上的电荷平衡。

以上系统被用于确定手指在如下触控板10上或接近触控板10的位置。该示例描述了行电极12，并且以相同的方式对列电极14重复。从行和列电极测量获得的值确定指示物体的质心在在触控板10上或接近触控板10的交点。

在第一步骤中，用来自P、N发生器22的第一信号驱动第一组行电极12，并且用来自P、N发生器的第二信号驱动不同但相邻的第二组行电极。触控板电路20使用指示哪个行电极最接近指示物体的互电容测量装置26从感测线16获得值。然而，在一些微控制器28的控制下的触控板电路20尚不能确定指示物体位于行电极的哪一侧，触控板电路20也不能确定指示物体距离电极有多远。因此，系统将待驱动的电极组12移位一个电极。

换言之，在组的一侧上的电极被添加，而在组的相对侧上的电极不再被驱动。然后新的组由P、N(正-负)发生器22驱动，并且进行对感测线16的第二次测量。

从这两个测量，可以确定指示物体位于行电极的哪一侧，以及距离多远。然后使用将测量的两个信号的大小进行比较的等式来执行指示物体位置确定。

公司触控板的灵敏度或分辨率远高于具有行电极和列电极为16×12的网格表现出的灵敏度或分辨率。分辨率通常在每英寸960计数或更大的数量级上。确切的分辨率由部件的灵敏度、相同行上的电极12和列上的电极14之间的间隔以及对本发明不重要的其它因素决定。使用P、N发生器24对Y或列电极14重复以上过程。

虽然上述的触摸传感器使用X电极12和Y电极14的网格以及单独的单个感测电极16，但是通过多路复用，感测电极还可以是X电极12或Y电极14。

难以创建容易地设置在诸如半球或球体的三维物体上的电容式传感器。一个原因可能在于，当被设置在三维形状上，难以找到可以以平面设计的方式、然后折叠来制造并且仍然用作触摸传感器的形状。

第二个原因可能在于，执行确定触摸传感器上是否存在物体的算法的软件通常是仅用于特定的触摸传感器的专用设计。