CN102812425B

CN102812425B - 投射式电容触摸感应

Info

Publication number: CN102812425B
Application number: CN201080059534.1A
Authority: CN
Inventors: D.E.斯洛伯丁; J.维斯修斯
Original assignee: Perceptive Pixel Inc
Current assignee: Microsoft Corp; Microsoft Technology Licensing LLC
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: KR101752940B1; WO2011053656A1; EP2494430A1; JP2013508887A; US20110096025A1; EP2494430A4; KR20120098749A; JP5681200B2; US9274654B2; EP2494430B1; CN102812425A

Abstract

关于被配置为测量从用户施加到感应器的输入的触摸感应器的方法、***和装置。一些实现方式涉及测量多对相邻的图案化电极之间的电容的改变来检测触摸感应器上的输入。

Description

投射式电容触摸感应

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年10月27日提交的美国临时申请NO.61/255,276的权益，在此针对所有目的通过引用以其整体并入。

技术领域

本公开涉及投射式电容触摸感应和投射式电容触摸感应器。

背景技术

触敏***对表面上的接触的一个或多个点进行检测和响应。可以以允许用户使用接触屏幕的一个或多个输入来观看和操作对象的触摸屏幕显示器的形式在电子装置内并入触敏***。

发明内容

描述了用于投射式电容触摸感应技术的技术。

在一个方面，一种投射式电容触摸感应***包括：公共平板电极和图案化的（patterned）电容触摸感应电极，所述图案化的电容触摸感应电极与公共平板电极分开，其被定向为与公共平板电极平行，并且被放置为使得在相邻的图案化电容触摸感应电极对之间经过（experience）电容。一对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容基于公共平板电极与该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的距离的改变而改变。投射式电容触摸感应***还包括：可变形的介电材料，其位于公共平板电极和图案化的电极之间；以及电子电路，其被配置为感应该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的改变并且基于感应到的该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的改变来确定输入。

实现方式还包括一个或多个以下特征。例如，图案化电容触摸感应电极可以包括一系列的列电极和一系列被定向为与列电极垂直的的行电极。在该示例中，一系列的列电极和一系列的行电极可以被放置为使得在相邻的行电极和列电极之间经过电容，并且在与特定的行电极相邻的特定的列电极之间的电容可以基于公共平板电极和该特定的列电极和该特定的行电极之间的距离的改变而改变。此外，在该示例中，电子电路可以被配置为感应该特定的列电极和该特定的行电极之间的电容的改变并且基于所感应的该特定的列电极和该特定的行电极之间的电容的改变来确定输入。

另外，电子电路可以被配置为，与特定的列电极和公共平板电极之间的电容无关地、并且与特定的行电极与公共平板电极之间的电容无关地，感应该特定的列电极和该特定的行电极之间的电容。该系列的列电极和该系列的行电极可以基本上共面。

在一些实现方式中，该系列的列电极可以具有菱形图案，该系列的行电极可以具有菱形图案，使得列电极和行电极中每一个具有位于列电极和行电极不重叠的位置处的、通过位于列电极和行电极重叠的位置处的相对窄的线连接的菱形形状的垫（pad）。在这些实现方式中，可以基于公共平板电极与特定的列电极和特定的行电极之间的距离的改变来改变特定的行电极的菱形形状的垫相邻的特定的列电极的菱形形状的垫之间的电容。此外，在这些实现方式中，电子电路可以被配置为感应特定的列电极的菱形形状的垫和特定的行电极的菱形形状的垫之间的电容的改变并且基于感应到的特定的列电极的菱形形状的垫和特定的行电极的菱形形状的垫之间的电容的改变来确定输入。

在一些示例中，电子电路可以包括：传送器，其每一个位于一个列电极处并且每一个被配置为向对应的列电极施加激励电压；接收器，其每一个位于一个行电极处并且每一个被配置为测量基于被施加给列电极的激励电压而耦合到对应的行电极的电流。在这些示例中，电子电路还可以包括处理器，其被配置为控制传送器以其中一次只向一个列电极施加激励电压的次序而向列电极施加激励电压，并且该处理器可以被配置为，每次在位于特定的列电极处的传送器正在向特定的列电极施加激励电压时，通过感应由位于特定的行电极处的接收器测量的电流的改变而感应特定的列电极和特定的行电极之间的电容的改变。

电子电路可以被配置为感应一对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的减少并且基于感应到的在该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的减少来确定输入。另外，电子电路可以被配置为感应该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的增加并且基于感应到的在该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的增加来确定输入。此外，位于公共平板电极和图案化的电极之间的可变形的介电材料可以包括弹性体、流体，诸如实质上是空气的流体，或者可压缩的介电材料片。

在一些实现方式中，投射式电容触摸感应***可以包括显示器件，其被配置为显示图像并且位于公共平板电极、图案化的电容触摸感应电极和可变形的介电材料的下面。在这些实现方式中，公共平板电极可以由透明的导体材料制成，图案化的电容触摸感应电极可以由透明的导体材料制成，而可变形的介电材料可以具有与该透明的导体材料的折射率匹配的折射率，使得在显示器件上显示的图像穿过公共平板电极、图案化的电容触摸感应电极、和可变形的介电材料是可察觉的。另外，在这些实现方式中，电子电路可以被配置为确定所确定的输入的位置、将所确定的输入的位置与由显示器件显示的图像进行映射，并且基于所确定的输入的位置与由显示器件显示的图像的映射来控制应用。

电子电路可以被配置为基于感应到的在一对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的改变来确定触摸输入。该电子电路还可以被配置为感应该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的改变量并且基于在该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的改变量来确定所提供的力量。

在一些示例中，投射式电容触摸感应***可以包括：第一基板，公共平板电极位于其上；以及第二基板，图案化电容触摸感应电极位于其上。第一基板和第二基板可以被定向为使得公共平板电极面向图案化的电容触摸感应电极并且可以被配置为使得能够响应于触摸输入、在公共平板电极和图案化的电容触摸感应电极之间进行相对移动。在这些示例中，第一基板可以是相对柔性的，而第二基板可以是相对刚性的。另外，在这些示例中，第一基板可以具有接收触摸输入的表面并且可以被配置为响应于触摸输入施加的力而弯曲，由此在触摸输入的接触点附近移动公共平板电极靠近图案化的电容触摸感应电极。第一基板可以将隔离来自触摸感应***的外部的电场，来防止影响该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容。

上述的技术的实现方式可以包括硬件、至少部分在硬件上实现的方法或处理，或者利用在处理器执行时执行功能的可执行指令编码的计算机可读存储介质。

在以下的附图和描述中阐述了一个或多个实现方式的细节。从该描述和附图以及权利要求书种其他特征将明显。

附图说明

图1A、2A、2C、4A、4B、4C、5、6A和6B是示例性的投射式电容触摸感应器的图。

图1B和2B是与示例性投射式电容触摸感应器的电特性对应的有效电路图。

图2D图示相邻行和列电极之间的示例的场线。

图3图示示例性的投射式电容触摸感应器中的电极的示例的图案形成方案（patterningscheme）。

具体实施方式

投射式电容触摸感应器在顶部基板和底部基板之间并入了可变形的、绝缘的弹性体或者流体，顶部和底部基板之一或者这二者涂覆有透明的导体（例如，铟锡氧化物（ITO））电极膜。当通过输入机构（例如，手指或者触笔）与顶部基板进行接触时，顶部基板在进行接触的区域中至少部分地弯曲，使得在接触点处顶部和/或底部基板上的透明导体电极膜之间的距离改变，并且在其附近的点处可能是较小程度。因此，可以通过感应由距离的改变造成的电容的改变和分隔顶部和/或底部基板上的透明导体膜的材料来确定触摸的位置。此外，顶部基板和可变形的绝缘弹性体或者流体的弯曲提供了可能与响应于用户期望的压力的施加一致的符合的感觉（compliantfeel）。在典型的实现方式中，在显示装置（例如液晶显示器（LCD）装置、等离子显示面板（PDP）装置，或者有机发光二极管（OLED）显示装置）上形成投射式电容触摸感应器，使得用户能够与通过该显示装置显示的项目进行互动并且进行控制。

图1A是投射式电容触摸感应器的一部分的横截面的图。如图1A所图示的，投射式电容触摸感应器包括第一透明的和相对刚性的基板105，由诸如例如ITO之类的透明导体材料组成的图案化的电容感应电极110位于基板105上。第二透明和相对柔性的基板115位于第一透明基板105之上，并且由例如ITO组成的透明公共平板电极120位于面向第一基板105的第二基板115的表面上。第一基板105和第二基板115可以由例如玻璃和/或聚合体材料组成。在第一基板105和第二基板115之间形成的空腔由可变形的绝缘（或者半绝缘）弹性体或者流体125占据。通常选择该弹性体或者流体125使得其折射率与透明导体110和120以及透明的第一和第二基板105和115的折射率匹配，或者至少基本上与其类似，以便最小化对相关联的显示装置生成的显示的干扰。在一些示例中，流体125可以是空气。在这些示例中，在第一基板105和第二基板115之间形成的空腔可以基本上被空气所填充，利用广泛散布的隔板（spacer）来在公共平板电极120上不存在压力时，保持气隙。

图1B是与图1A图示的投射式电容触摸感应器的该部分的电特性对应的有效电路图。如图1B所图示的，电极（110，120）之间的间隔和第一基板（105）和第二基板（115）之间的空腔中的绝缘（或者半绝缘）弹性体或者流体（125）的存在使得在图案化的电极（110）和公共平板电极（120）间生成电容C₁,C₂,C₃和C₄。另外，还在相邻的图案化电极（110）之间形成电容C₁₂,C₂₃和C₃₄。

现在参考图2A，当输入机构205（例如手指或者触笔）接触第二基板115时，由输入机构205在接触点施加的压力使得第二基板115弯曲。另外，绝缘（或者半绝缘）弹性体或者流体125还由于输入机构205施加的压力而变形或者消除（evacuate）接触点附近的空间。结果，公共平板电极120的弯曲部分被移动地靠近图案化的电极110，使得在接触点附近的公共平板电极120和图案化的电极110之间的电容增加。例如，参照图2B，其图示了由输入机构205与第二基板115进行的接触导致的对图1B的有效电路图的改变，作为由输入机构205进行的接触的结果，电容C₂，C₃和C₂₃增加。

尽管由输入机构205与第二基板115进行的接触造成的电容的改变可能相对小，但它们可以被感应到，并且可以通过确定在哪里和是怎样的相对程度发生电容的改变来检测输入机构205接触第二基板115的位置。

特别地，用于检测触摸的电容的改变涉及在第一基板105和第二基板115之间形成的电场的改变。因为第二基板115将这些电场与外部环境绝缘，所以第二基板115可以被配置为至少部分地起到电磁干扰（EMI）屏蔽的作用，防止或者至少减少外部扰动对电场的不想要的干扰。此外，因为用于检测触摸的电容的改变可归因于公共平板电极120的移动，所以投射式电容感应器可能能够检测不是良好接地的输入机构或者甚至是绝缘的输入机构（例如，触笔）的接触。

另外，因为电容通常随两个带电板之间的位移线性地变化，所以在一些实现方式中，可以通过感应由输入机构205进行的与第二基板115的接触所导致的电容的改变量级来确定输入机构205施加的压力量。

图2C图示了投射式电容触摸感应器的另一实现方式。如在图2C中所示，投射式电容触摸感应器包括：第一透明且相对刚性的基板105、图案化的电容感应电极110、第二透明且相对柔性的基板115，以及透明的公共平板电极120。第一基板105、图案化的电容感应电极110、第二基板115，和透明的公共平板电极120类似于以上关于图1A和图2A图示和描述的相同的元件。投射式电容触摸感应器的实现方式与以上关于图1A和2A图示和描述的实现方式的不同在于，图案化的电极110和公共平板电极120是通过可压缩的介电材料片225而不是弹性体或者流体125分隔。可压缩的介电材料片不同于弹性体或者流体125，是因为其在被按压时进行压缩并且经历聚集体积（aggregatevolume）的改变，而弹性体或者流体125在被按压时不会经历聚集体积的改变。

片225可以包括介电材料，该介电材料在被按下时体积改变并且在力被移除时恢复其形状。例如，片225可以由具有气隙的柔性材料制成（例如，主要包括空气或者另一可压缩气体的泡沫塑料（foam），该泡沫塑料的剩余部分由柔性材料制成）。在该示例中，气隙可选地是透明的并且气隙中的空气是可压缩的。相应地，当用户利用输入机构（例如手指或者触笔）按压触摸感应器时，气隙中的空气压缩并且容纳由输入机构导致的按下产生的体积的改变。因为片225改变体积以容纳由输入机构导致的凹陷（depression），片225使得公共平板电极120和图案化的电容感应电极110之间的间隔在接触点处减少，而不引起由接触点附近的介电材料与远离接触点的区域的位移引起的、公共电极120和图案化的电容感应电极110之间的间隔在远离接触点的区域上的对应增加。考虑到这一点，检测输入所需要的处理可以更简单并且更精确，这是因为减少了对位移的介电材料的影响并且不需要考虑这种影响。

尽管图2C中示出的实现方式使用可压缩的介电材料片225而不是弹性体或者流体125，但触摸感应器的有效电路图和操作通常类似于以上关于图1A和图2A图示和描述的实现方式。具体地，图1B还表示了与图2C中图示的投射式电容触摸感应器的该部分的电特性对应的有效电路图。如以上在图1B中讨论和图示的，电极（110,120）之间的间隔和第一基板（105）和第二基板（115）之间的空腔中的可压缩介电材料的绝缘（或者半绝缘）的出现导致在图案化的电极（110）和公共平板电极（120）之间生成电容C1，C2，C3和C4。另外，还在相邻的图案化的电极（110）之间形成电容C12，C23，和C34。

可以以各种不同的图案来布局图1A，2A和2C中图示的图案化的电容感应电极110。例如，如图3图示的，在一些实现方式中，可以根据菱形图案化方案来布局图案化的电极110，其中以菱形图案形成重叠电极110的行和列。在该示例中，行电极和列电极位置共面（coplanar）或者尽可能地接近共面。在图3示出的示例中，不重叠的行电极和列电极的较大的菱形形状部分可以是共面的，重叠的行电极和列电极的较窄的连接部分可以以其间的薄介电层分隔。例如，行电极或者列电极的较窄的连接部分可以是使得行电极和列电极在重叠点彼此旁路的跳线。

在一些实现方式中，行电极可以位于基板105上、薄介电层可以位于行电极上，列电极可以位于薄介电层上。在这些实现方式中，薄介电层提供了行电极和列电极之间的间隔以防止行电极和列电极之间接触。薄介电层的厚度可以最小化，使得行电极和列电极可以大致共面（例如，行和列之间的间隔相对小）。

因为行电极和列电极是共面的或者大致共面，所以在图1A，2A和2C中已经将行电极和列电极（例如图案化的电极110）图示为共面的。具体地，图1A，2A和2C图示了作为图案化的电极110的共面（或者大致共面）的行电极和列电极的可替换的图案。当使用图3中示出的行电极和列电极的菱形图案时，可以沿图3中图示的图案的对角线取得图1A，2A和2C中图示的触摸感应器的横截面。具体地，在图1A，2A和2C中图示的触摸感应器中，第一图案化电极可以是第一行电极的较大的菱形形状部分，第二图案化电极可以是第一列电极的较大的菱形形状的部分，第三图案化电极可以是第二列电极的较大的菱形形状的部分，而第四图案化的电极可以是第二行电极的较大的菱形形状的部分。

因为行电极和列电极是共面的或者大致共面的（例如，行和列之间的间隔相对小），所以边缘场线（fieldline）在行电极和列电极的两侧上大致对称。图2D图示了图2C中图示的触摸感应器中的相邻行电极和列电极周围的示例性的边缘场线。类似于图2C，相邻行电极和列电极被图示为是共面的（其在行电极和列电极的重叠部分处使用跳线时可以发生），但是图2D还意图表示在相邻行电极和列电极是大致共面并且由薄介电层分隔时的场线。

在图2D中，公共平板电极被接地并且向公共电极（或者行电极）施加激励电压。在这种配置中，在行电极和列电极的两侧的边缘场线是对称的（或者大致对称），在一侧上，边缘场线朝着触摸感应器的前端延伸，在另一侧，边缘场线远离触摸感应器的前端向外延伸（例如，在触摸感应器所位于的显示器的背面和/或朝向该显示器）。触摸感应器的前侧上的边缘场被公共平板电极中断，这趋向于减少行电极和列电极之间的测量的电容。当利用物体（例如，导体或者非导体）按压触摸感应器时，公共平板电极朝向相邻的行电极和列电极移动，这使得在感应器的该前侧的边缘场的附加部分被缩短或者至少部分地被接地的公共平板电极所终止。这样，流过公共电极的电流至少部分地流入公共平板电极，相对于如果接地平板未被移动到靠近相邻行电极和列电极所测量的电容而言，这轻微地减少了相邻的行电极和列电极之间的测量的电容。可以通过测量基于施加到列电极的激励电压而耦合到行电极的电流来感应相邻行电极和列电极之间的电容的改变，在公共平板电极被移动到靠近相邻行电极和列电极时，这随着更多的电流流入到公共平板电极而减少。

图2D仅仅图示了单独的一对相邻的行电极和列电极（图2C中示出的第一图案化电极和第二图案化电极，或者在图3中示出的实现方式中，图3示出的第一列电极的较大的菱形形状的部分和第一行电极的较大的菱形形状部分）。然而，遍及触摸感应器的其它对相邻行电极和列电极经过类似的边缘场线并且电容测量可以针对遍及触摸感应器的每一对相邻行电极和列电极进行。当使用图3图示的菱形图案时，针对遍及触摸感应器的每一对相邻的行电极和列电极进行的电容测量在触摸感应器的表面上形成了电容测量的位图（bitmap）。相应地，可以使用行电极和列电极之间的电容测量的位图，通过确定位图中感应到一个或多个电容改变的位置来准确地确定一个或者多个触摸输入的位置。因为电容测量在触摸感应器的表面上形成了位图，所以即使在同时提供多个触摸输入时，也可以清楚地确定触摸输入的位置。

回到图2C，类似于以上关于图1A和2A图示和描述的投射式电容触摸感应器的操作，触摸感应器的电子电路可以通过感应由输入机构（例如，手指或者触笔）接触和按压第二基板115所导致的图案化的电极110和公共平板电极120之间的电容C1，C2，C3和C4和/或图案化的电极110之间的电容C12，C23，C24的改变来检测触摸感应器处的输入（例如，触摸输入）。例如，图案化的电容感应电极110可以被布置在具有一系列彼此平行的行电极和一系列彼此平行并且与行电极垂直的列电极的网格图案中（例如，可以使用如上讨论的图3中所示的图案）。在该示例中，传送器可以被放置在列电极上而接收器可以被放置在行电极上。传送器在每个列电极上施加随时间改变的激励电压，这使得电流耦合到每个行电极。在一些实现方式中，传送器可以依序向列电极施加电压，其中在任何给定的时间，将电压施加到仅仅单个列。在其它实现方式中，传送器可以部分地并行地向列电极施加电压，其中正交的激励波形用于多个列。例如，正交的激励波形可以用于多个列，如在2010年7月16日提交的美国专利申请NO.12/838,419中描述的，其全部内容通过引用被并入。

接收器测量基于被施加到列电极的激励电压而耦合到每个行电极的电流。处理器监视由接收器测量的电流并且基于检测电流中的改变来检测电容的改变。处理器然后基于检测的电容的改变来检测触摸输入并且通过确定哪一个行电极经历了电流的改变以及确定在感应到电流的改变时正在向其施加电压的列电极来确定触摸输入的位置。

具体地，类似于图2A示出的示例，当输入机构（例如手指或者触笔）接触图2C中示出的触摸感应器中的第二基板115时，输入机构在接触点处施加的压力使得第二基板115弯曲。由于输入机构施加的压力，可压缩的介电材料片225在接触点附近变形或者压缩。结果，公共平板电极120的弯曲部分被移动地靠近图案化的电极110，使得基于公共平板电极120对相邻图案化的电极之间的边缘场线的中断而在相邻的图案化电极之间的电容改变。电容的改变使得电流被耦合到接触点附近的一个或多个行电极中。处理器检测被耦合到一个或多个行电极中的电流的改变并且因此感应电容的改变。处理器然后使用感应的电容的改变来确定已经向触摸感应器提供了输入并且基于哪一对行电极和列电极经历了电容的改变而确定输入的位置。

在一些实现方式中，图2C示出的触摸感应器保持图案化的电极110和公共平板电极120之间的电压恒定并且使用具有低阻抗的电流感应器。利用这种结构，多数（例如，全部）电流通过低阻抗路径流到电流感应器，而不是通过一路径漏出（escape）到公共平板电极120。相应地，电流感应器进行的电流测量受到相邻的图案化电极110之间的电容的改变的影响，但是受到图案化电极110和公共平板电极120之间的电容的相对小（例如零）的影响。考虑到这一点，可以独立于图案化的电极110和公共平板电极120之间的电容来测量相邻图案化的电极110之间的电容。

在这些实现方式中，图2C示出的触摸感应器可以仅仅感应相邻的图案化的电极110之间的电容C12，C23和C24的改变以检测对触摸感应器的输入。在这些实现方式中，触摸感应器可以周期性/连续地感应相邻的图案化的电极110之间的电容C12，C23和C34并且监视感应到的电容C12，C23和C34的改变。例如，类似于图2A的示例中示出的，当用户向图2C中示出的触摸感应器提供输入时，响应于该输入，对应的图案化的电极对（例如相邻的行电极和列电极）之间的电容C23改变。具体地，如图2A所示，当输入机构在接触点接触并且开始按压第二基板115时，电容C23随着输入机构将公共平板电极120朝向相邻的图案化的电极110按下而减少并且使得公共平板电极120中断相邻的图案化电极110的更多场线。在公共平板电极120被按压地更靠近相邻的图案化电极110时，电容C23的减少继续，这使得电容的改变量用于确定由输入机构对触摸感应器施加的力。通过检测电容C23的这种改变，触摸感应器可以检测到在对应于电容C23的位置处对触摸感应器的输入。

例如，触摸感应器可以监视多对相邻的图案化电极110（例如相邻的行电极和列电极）之间的电容的减少并且在触摸感应器检测到特定对的相邻图案化电极110（例如，特定对的相邻的行电极和列电极）之间的电容的减少时检测对触摸感应器的输入（例如触摸输入）。因为在开始提供触摸输入时电容减少并且在施加附加的力时继续减少，所以感应器可以基于检测到电容的减少来检测触摸输入并且基于电容的减少量来确定施加的力量。

在一些实现方式中，可以监视和使用电容测量的历史来确定正在向触摸感应器提供的输入的类型。在这些实现方式中，当输入机构接触并且开始在接触点按压第二基板115，随着输入机构将公共平板电极120朝向一对相邻的图案化电极（例如，相邻的行电极和列电极）按压，接触点附近的该对相邻图案化电极之间的电容减少。当用户移除通过输入机构施加的力时（例如释放按压），随着公共平板电极120移动远离该对相邻的图案化电极（例如，相邻的行电极和列电极），接触点附近的该对相邻的图案化电极之间的电容增加。通过监视电容减少和随后增加的历史，触摸感应器可以能够检测不同类型的触摸输入。例如，当触摸感应器检测到该对相邻的图案化电极之间的电容的初始减少时，触摸感应器可以监视该对相邻的图案化电极之间的电容的随后的增加。在该示例中，当触摸感应器在初始的减少之后的阈值时间段内检测到该对相邻的图案化电极之间的电容的随后增加时，触摸感应器可以确定用户已经向触摸感应器提供了触摸输入并且释放了输入。当触摸感应器在初始的减少之后的阈值时间段内没有检测到该对相邻的图案化电极之间的电容的随后增加时，触摸感应器可以确定用户已经向触摸感应器提供了触摸输入并且保持输入。触摸感应器控制的应用可以基于用户是否提供了触摸输入并释放输入或者提供了触摸输入并保持输入来执行不同的操作。

在一些示例中，公共平板电极120可以具有相对高的电阻。在这些示例中，公共平板电极120朝向一对相邻的图案化电极（例如相邻的行电极和列电极）的移动可以使得在该对相邻的图案化电极之间的电容增加。相应地，在这些示例中，触摸感应器可以监视多对相邻的图案化之间的电容的增加并且当触摸感应器检测到在特定对的相邻图案化电极之间的电容的增加时，其检测到对触摸感应器的输入（例如，触摸输入）。

参照图4A和图4B，在一些实现方式中，投射式电容触摸包括：第一透明基板405，图案化的透明电极410位于第一透明基板405；以及第二透明基板415，图案化的透明电极420位于第二透明基板415之下；第二透明基板415与第一透明基板405通过可变形的绝缘（或者半绝缘）弹性体或者流体425占据的空间分隔。如在图4A和图4B中图示的，图案化的电极410可以以基板405上的平行线的图案来形成，图案化的电极420可以以基板415上的平行线的图案来形成，使得图案化的电极410基本上与图案化的电极420正交。

如同图1A和2A的投射式电容触摸感应器的透明基板105和115，图4A和4B的投射式电容触摸感应器的透明基板405和415可以由玻璃或者聚合物材料组成。同样，图案化的透明电极410和420可以由诸如例如ITO之类的透明导体形成。

当输入机构接触第二基板415时，由输入机构在接触点施加的压力使得第二基板415弯曲。另外，由于输入机构施加的压力，绝缘（或者半绝缘）弹性体或者流体425还变形或者消除接触点附近的空间。结果，第二基板415上的图案化电极420被移动到靠近第一基板405上的图案化电极410，使得在接触点的附近的第二基板415上的图案化电极420与第一基板上的图案化电极410之间的电容增加。可以通过例如顺序地寻址第一基板405上的电极410同时感应第二基板415上的电极420中的电流的改变来感应电容的这种改变，并且可以通过检测电容的改变在哪儿发生来确定进行接触的位置。

如图4C中图示的，作为在图4A和4B中图示的配置的轻微变形，在图案化电极410上沉积高介电常数薄膜430。在这些实现方式中，当输入机构向第二基板415施加压力时，第二基板415和图案化的电极420可以在高介电常数薄膜430上降至最低点（bottomout）而不使得与图案化的电极410短路。将图案化的电极420和图案化的电极410之间的间隔减少至高介电常数薄膜430的量级的距离允许作为与第二基板415的接触的结果的非常显著的电容增加，这可以显著地提高感应器的信噪比。

在一些实现方式中，依赖于使用LCD器件的公共电极作为电容感应的电压基准面的方式，可以将投射式电容感应器集成到LCD器件。

例如，参照图5，LCD器件可以包括透明的基板505，在透明的基板505之下是滤色器层510和公共电极515。如在图5中图示的，可以通过以下方式在这种LCD器件内部分地集成投射式电容感应器：在透明的基板505、滤色器板510和公共电极515之上添加基板520，在基板520上形成图案化的电极525；并且通过由绝缘（或者半绝缘）的弹性体或者流体530占据的空间将基板520与透明的基板层505、滤色器板510和公共电极515隔开。在这种配置中，当输入机构与基板520接触时，输入机构对基板520施加的压力使得基板520弯曲，局部地减低了在基板520上形成的图案化电极525和LCD器件的公共电极515之间的距离。在基板520上形成的图案化电极525和LCD器件的公共电极515之间的距离的这种局部改变产生可以被检测的电容改变，使得能够定位输入机构接触基板520的点。

参照图6A，在另一实现方式中，投射式电容感应器包括：第一透明基板605，图案化的电容感应电极610和光-电容（photo-capacitive）层（例如光-电容半导体）或者光导体层614位于第一透明基板605之上；第二透明基板620，图案化的透明电极625位于第二透明基板620之下，第二透明基板620与第一透明基板605通过气隙分隔。在一些实现方式中，该气隙可以由可变形的、绝缘的（或者半绝缘的）弹性体或者流体取代。透明的基板605和620可以由玻璃或者聚合物材料组成，并且图案化的透明电极610和625可以由诸如例如ITO之类的透明导体形成。

另外，被配置为在期望的波长范围（例如，红外线（IR））内发射电磁辐射的电磁辐射源635（例如，发光二极管）与第二基板620相邻，使得由电磁辐射源635发射的至少一些电磁辐射耦合到第二基板620。如在图6A中图示的，至少一部分被发射到第二基板620的电磁辐射在第二透明基板620内经过全内反射（TIR）并且向下传播到第二透明基板620。

当输入机构640（例如手指）接触第二基板620时，输入机构在接触点施加的压力使得第二基板620弯曲，这又使得一个或多个图案化的电极625与一个或多个图案化电极610之间的距离减小。这导致可以被检测并且用于确定与第二基板620进行接触的位置的电容的改变。

当向第二基板620施加足够的压力以使得第二基板620接触光电电容或者光电导体层615时，第二基板中的电磁辐射的全内反射被抑制（frustrate）使得第二基板620内捕获的至少一些电磁辐射漏出并且被耦合到光电-电容或者光电-导体层615。这造成了电容或者电导的非常显著的增加，这也可以被检测并且用于确定输入机构640接触第二基板620的点的位置。在该情形下，第一透明基板605和第二透明基板620之间的间隔的改变与电容或者电导的改变之间的关系是高度非线性的，这是由于电容或者电导的改变可归因于光电-电容或者光电导体层615，这可以在器件中产生改进的信噪比。尽管未进行同样的图示，在一些实现方式中，第二基板620可以被涂覆有光电滤波层以便在第二基板620未被按压下时提升第二基板620内的TIR。

在一些实现方式中，图6B的图案化的电极625可以用公共电极代替，并且例如可以依据以上关于图1A-1B和2A-2B描述的技术，通过感应该公共电极与图案化的电极610之间的电容的改变来检测与第二基板620的接触点。在这些实现方式中，可以以各种不同的图案来布局图案化的电极610。例如，在一些实现方式中，可以根据菱形图案化的方案来布局图案化的电极610，其中以类似于图3图示的电极图案的菱形图案来形成重叠电极610的行和列。

可以在数字电子电路、计算机硬件、固件、软件或者这些元素的组合来实现所述的***、方法和技术。实现这些技术的装置可以包括合适的输入和输出设备、计算机处理器，以及在机器可读的存储设备上有形体现的、由可编程的处理器执行的计算机程序产品。可以通过可编程的处理器执行程序指令来执行实现这些技术的处理以便通过操作输入数据和生成合适的输出来执行期望的功能。可以以可编程的***上可执行的一个或多个计算机程序来实现的所述技术，所述可编程的***包括：被耦接的至少一个可编程的处理器、数据存储***、至少一个输入设备和至少一个输出设备，所述可编程的处理器用于接收来自数据存储***、至少一个输入设备和至少一个输出设备的数据和指令，并且向其传送数据和指令。每个计算机程序可以以高级程序或者面向对象编程语言，或者以汇编或者机器语言来实现（如果期望）；并且在任何情形下，该语言可以是编译的或者解释的语言。合适的处理器包括，例如，通用的和专用的微处理器二者。通常，处理器将从只读存储器和/或随机存取存储器接收指令和数据。适合于有形地体现计算机程序语言指令和数据的存储设备包括所有形式的非易失性存储器，包括例如半导体存储设备，诸如可擦除可编程只读存储器（EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM），以及闪存存储器器件；磁盘，诸如内部硬盘和可移除盘；磁光盘；以及致密盘只读存储器（CD-ROM）。前述中的任一种可以通过特殊设计的ASIC（应用专用集成电路）来补充，或者与该特殊设计的ASIC合并。

将理解，可以进行各种修改。例如，如果以不同的顺序来执行所公开的技术的步骤和/或如果以不同的方式来组合和/或通过其他组件来替代或者补充所公开的***中的组件，可以实现其他有用的实现方式。相应地，其他实现方式在以下权利要求的范围内。

Claims

1.一种投射式电容触摸感应***，包括：

第一基板；

位于所述第一基板上的公共平板电极；

电磁辐射源，所述电磁辐射源被配置成发射耦合到所述第一基板中的电磁辐射，使得所发射的电磁辐射的至少一部分在所述第一基板内经过全内反射；

第二基板；

位于所述第二基板上的图案化的电容触摸感应电极，其与公共平板电极分开，被定向为与公共平板电极平行，并且被放置为使得在相邻的图案化电容触摸感应电极对之间经过电容，其中一对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容基于公共平板电极所位于的所述第一基板和该对相邻的图案化电容触摸感应电极所位于的第二基板之间的距离的改变而改变；

位于所述第二基板上的光-电容或者光导体层，其中所述光-电容或者光导体层导致电容或电导响应于所述第一基板和所述光-电容或者光导体层所位于的所述第二基板之间的距离的改变而改变；

可变形的介电材料，位于公共平板电极和图案化的电极之间；以及

电子电路，被配置为感应在该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的改变以及所述光-电容或者光导体层的电容或电导响应于所述公共平板点击所位于的所述第一基板和所述光-电容或者光导体层所位于的所述第二基板之间的距离的改变而发生的改变，并且基于感应到的该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的改变以及所述光-电容或者光导体层的电容或电导的改变来确定输入。

2.如权利要求1所述的投射式电容触摸感应***，其中

图案化电容触摸感应电极包括一系列的列电极和一系列被定向为与列电极垂直的行电极，该系列的列电极和该系列的行电极被放置为使得在相邻的行电极和列电极之间经过电容，其中在与特定的行电极相邻的特定的列电极之间的电容基于公共平板电极和该特定的列电极和该特定的行电极之间的距离的改变而改变；以及

其中所述电子电路被配置为感应该特定的列电极和该特定的行电极之间的电容的改变并且基于所感应的该特定的列电极和该特定的行电极之间的电容的改变来确定输入。

3.如权利要求2所述的投射式电容触摸感应***，其中所述电子电路被配置为，与在该特定的列电极和公共平板电极之间的电容无关地、并且与在该特定的行电极与公共平板电极之间的电容无关地，感应在该特定的列电极和该特定的行电极之间的电容。

4.如权利要求2所述的投射式电容触摸感应***，其中该系列的列电极和该系列的行电极实质上是共面的。

5.如权利要求2所述的投射式电容触摸感应***，其中，该系列的列电极具有菱形图案并且该系列的行电极具有菱形图案，使得列电极和行电极中每一个具有位于列电极和行电极不重叠的位置处的并且通过位于列电极和行电极重叠的位置处的相对窄的线连接的菱形形状的垫；

其中，基于公共平板电极与该特定的列电极和该特定的行电极之间的距离的改变来改变与该特定的行电极的菱形形状的垫相邻的该特定的列电极的菱形形状的垫之间的电容；以及

其中，所述电子电路被配置为感应该特定的列电极的菱形形状的垫和该特定的行电极的菱形形状的垫之间的电容的改变并且基于感应到的该特定的列电极的菱形形状的垫和该特定的行电极的菱形形状的垫之间的电容的改变来确定输入。

6.如权利要求2所述的投射式电容触摸感应***，其中，所述电子电路包括：

传送器，每一个位于一个列电极处并且每一个被配置为向对应的列电极施加激励电压；

接收器，每一个位于一个行电极处并且每一个被配置为测量基于被施加给列电极的激励电压而耦合到对应的行电极的电流；以及

处理器，其被配置为控制传送器以其中一次只向一个列电极施加激励电压的次序而向列电极施加激励电压，

其中该处理器被配置为，每次在位于该特定的列电极处的传送器正在向该特定的列电极施加激励电压时，通过感应由位于该特定的行电极处的接收器测量的电流的改变来感应该特定的列电极和该特定的行电极之间的电容的改变。

7.如权利要求1所述的投射式电容触摸感应***，其中，所述电子电路被配置为感应一对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的减少并且基于感应到的在该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的减少来确定输入。

8.如权利要求1所述的投射式电容触摸感应***，其中，所述电子电路被配置为感应一对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的增加并且基于感应到的在该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的增加来确定输入。

9.如权利要求1所述的投射式电容触摸感应***，其中，位于公共平板电极和图案化的电极之间的可变形的介电材料包括弹性体。

10.如权利要求1所述的投射式电容触摸感应***，其中，位于公共平板电极和图案化的电极之间的可变形的介电材料包括流体。

11.如权利要求10所述的投射式电容触摸感应***，其中，位于公共平板电极和图案化的电极之间的可变形的介电材料实质上包括空气。

12.如权利要求1所述的投射式电容触摸感应***，其中，位于公共平板电极和图案化的电极之间的可变形的介电材料包括可压缩的介电材料片。

13.如权利要求1所述的投射式电容触摸感应***，其中还包括：

显示器件，被配置为显示图像并且位于公共平板电极、图案化的电容触摸感应电极和可变形的介电材料的下面。

14.如权利要求13所述的投射式电容触摸感应***，其中，公共平板电极由透明的导体材料制成，图案化的电容触摸感应电极由透明的导体材料制成，可变形的介电材料具有与该透明的导体材料的折射率匹配的折射率，使得在显示器件上显示的图像穿过公共平板电极、图案化的电容触摸感应电极、和可变形的介电材料是可察觉的。

15.如权利要求14所述的投射式电容触摸感应***，其中，所述电子电路被配置为确定所确定的输入的位置、将所确定的输入的位置与由显示器件显示的图像进行映射，并且基于所确定的输入的位置与由显示器件显示的图像的映射来控制应用。

16.如权利要求1所述的投射式电容触摸感应***，其中，所述电子电路被配置为基于感应到的在该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的改变来确定触摸输入。

17.如权利要求1所述的投射式电容触摸感应***，其中，所述电子电路被配置为感应该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的改变量并且基于在该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容的改变量来确定所提供的力量。

18.如权利要求1所述的投射式电容触摸感应***，其中所述第一基板和第二基板被定向为使得公共平板电极面向图案化的电容触摸感应电极，并且被配置为使得能够响应于触摸输入、在公共平板电极和图案化的电容触摸感应电极之间进行相对移动。

19.如权利要求18所述的投射式电容触摸感应***，其中，第一基板是相对柔性的，而第二基板是相对刚性的。

20.如权利要求19所述的投射式电容触摸感应***，其中，第一基板具有接收触摸输入的表面并且被配置为响应于该触摸输入施加的力而弯曲，由此在触摸输入的接触点附近移动公共平板电极靠近图案化的电容触摸感应电极。

21.如权利要求20所述的投射式电容触摸感应***，其中，第一基板隔离来自触摸感应***的外部的电场，来防止影响该对相邻的图案化电容触摸感应电极之间的电容。