CN105814525A - 有识别力的电容式触摸面板 - Google Patents

Abstract

互电容触摸传感器包括基板和形成在基板上的电极元件的阵列。每个电极元件包括具有至少两个驱动电极和至少一个感测电极的第一电极组和具有至少两个感测电极和至少一个驱动电极的第二电极组中的至少一组。第一或第二组中的各电极设置为在不同的耦合距离上形成多个电容。控制器可操作地耦合到电极元件的阵列，控制器配置为当所述多个电容的测量随着输入物体接近触摸传感器而减小时将输入物体指定为导电物体，当所述多个电容中的至少一个的测量随着输入物体接近触摸传感器而增大时将输入物体指定为不导电物体。

Description

有识别力的电容式触摸面板

技术领域

本发明一般涉及触摸面板装置，尤其涉及电容式触摸面板。这种电容式触摸面板可以在例如包括移动电话、平板电脑和台式电脑、电子书阅读器和数字标牌产品的一系列消费电子产品中找到应用。

本申请要求2013年12月20日提交的美国专利申请14/135,639号的优先权，该申请的全部内容通过引用包含于此。

背景技术

触摸面板近来已经被广泛采用作为诸如智能手机和平板装置等高端便携式电子产品的输入装置。尽管大量的不同技术可被用于生产这些触摸面板，但是电容式***由于它们的准确性、耐用性和几乎不需要激活力来检测触摸输入事件的能力而被证明是最受欢迎的。

触摸面板的电容式感测的最基本方法是例如US4293734(Pepper，1981年10月6日；专利文献1)中公开的表面电容式方法，也称为自电容。表面电容式触摸面板的典型实施方式在图1中示出，并且包括透明基板100，透明基板100的表面覆盖有形成感测电极110的导电材料。一个或多个电压源120例如在每个角落连接到感测电极，并且被用于在基板上方产生静电场。当导电的输入物体130，如人的手指，接近感测电极时，在感测电极110和输入物体130之间动态地形成电容器140，并且该静电场被干扰。电容器140导致从电压源120引出的电流量变化，其中电流变化的大小与手指位置和电压源连接到感测电极的点之间的距离相关。电流传感器150被提供用于测量从每个电压源120引出的电流，然后通过比较在每个电压源测得的电流的大小来计算触摸输入事件的位置。尽管结构和操作简单，但是表面电容式触摸面板不能检测例如当两个以上的手指接触触摸面板时发生的多个同时触摸输入事件。

应用于触摸面板的另一个公知的电容式感测方法是投射电容式方法(projectedcapacitivemethod)，也称为互电容(mutualcapacitance)。在该方法中，如图2中所示，驱动电极200和感测电极210形成在透明基板(未示出)上。变化的电压或者激励信号从电压源220施加给驱动电极200。然后通过在驱动电极200和感测电极210之间形成的互耦合电容器230利用电容式耦合在邻近的感测电极210上产生信号。电流测量部240连接到感测电极210，并且提供互耦合电容器230的大小的测量。当输入物体130接近两个电极时，它与驱动电极270形成第一动态电容器，并且与感测电极280形成第二动态电容器。如果输入物体连接到地，例如人的手指连接到人体的情况，则这些动态形成的电容的影响表现为驱动电极和感测电极之间电容式耦合量的减小，并且由此表现为由装配到感测电极210的电流测量部240测得的信号大小的减小。

众所周知并且例如US7663607(Hotelling，2010年2月6日；专利文献2)中公开的，通过以网格阵列设置多个驱动电极和感测电极，该投射电容感测方法可被用于形成触摸面板装置。在这种***中，通过监控该阵列中驱动电极和感测电极的每个交叉点处的电容变化来确定触摸输入的位置。如果投射电容式触摸传感器的灵敏度足够高，则当输入物体接近但是没接触触摸面板表面时测得的电容可以显著变化。因此可以定义电容变化的阈值，使得当测得的变化超过该阈值时，认为输入物体接触到表面。投射电容感测方法优于表面电容方法之处是可以检测多个同时触摸输入事件。

上述传统上应用于触摸面板的电容测量技术的局限是它们不能检测来自例如由木材、塑料等制成的不导电或绝缘物体的输入。如果不导电物体具有不同于空气的介电常数，则当它接近触摸面板表面时将会导致测得的阵列电容改变。然而，得到的信号大小非常小，例如小于导电物体产生的信号大小的1％，并且依赖于制成该不导电物体的材料的类型和周围环境条件。由于受限于使用诸如手指或者金属笔或铁笔等导电输入物体来操作，这不利地降低了触摸面板的可用性。具体来说，使用者不能在戴着正常的(不导电的)手套或者拿着诸如塑料笔等不导电物体时可靠地操作触摸面板。

尽管触摸面板表面上的水滴可被认为是不导电物体，但是水滴不被认为是使用者控制下的输入物体，并且因此它们的影响不应当被检测到。例如，美国专利申请20040189617号(Gerpheide，2004年9月30日，专利文献3)描述了能够补偿触摸面板表面上水滴的影响的电容式触摸面板。该触摸面板阵列包括附加电极，该附加电极用于检测不导电水滴的存在，使得可以在潮湿条件下使用该触摸面板。然而该触摸面板不能检测正常的不导电输入物体的位置。

引用文献列表

专利文献

[专利文献1]US4293734(Pepper,1981年10月6日)

[专利文献2]US7663607(Hotelling,2010年2月6日)

[专利文献3]美国专利申请20040189617号(Gerpheide,2004年9月30日)。

发明内容

发明要解决的问题

因此，希望提供一种使用电容式触摸面板检测导电和不导电两种类型的输入物体的手段。此外，希望提供一种区分导电和不导电类型输入物体的手段。

用于解决问题的方案

根据本发明的电容式触摸面板提供一种可靠地检测不导电输入物体和导电输入物体并且区分导电和不导电输入物体的手段。

该触摸面板包括具有多个驱动电极和感测电极的电极元件的阵列。这些感测电极或者驱动电极可以设置成对，使得在该阵列中的每个交叉点提供两个感测电极(或者两个驱动电极)。这些电极被进一步设置为使得，例如，在传感器基板的平面中，一对感测电极中的第一感测电极比该对感测电极中的第二感测电极离驱动电极的距离近。第一感测电极与该驱动电极形成第一互电容器。第二感测电极与该驱动电极形成第二互电容器。

靠近触摸面板表面的不导电输入物体将导致第一互电容器和第二互电容器的电容变化。由于不导电输入物体的存在导致的电场分布的变化，第一互电容器和第二互电容器的电容将以第一互电容器的电容减小而第二互电容器的电容增加为特征的第一方式变化。另一方面，靠近触摸面板表面的导电输入物体将导致第一互电容器和第二互电容器的电容以第一互电容器和第二互电容器二者的电容都减小为特征的第二方式变化。该阵列中的每个电极元件处的第一互电容和第二互电容被测量并且被分析，以检测输入物体的位置，包括输入物体是否接触到表面以及输入物体是导电的还是不导电的。

可以在许多方面有利地使用根据本发明的电容式触摸面板，为使用者提供方便或者改进的体验。例如，电容式触摸面板可以是可运行应用程序(“app”)的装置(如智能手机、平板电脑或者公共信息装置)的一部分。电容式触摸面板向该应用程序提供输入，如指点、触摸、滑动、手势等。

例如，包括根据本发明的电容式触摸面板的装置可以配置为使得任何类型的输入物体，导电的或者不导电的，都可被用于以相同的方式操作该装置。其优点是，除了与传统电容式触摸面板交互的通常方法以外，即使戴着普通(不导电)手套或者用塑料笔指示，使用者也可以操作这种电容式触摸面板。

例如，包括根据本发明的电容式触摸面板的装置可以配置为根据所使用的输入物体的类型以不同的模式操作。例如，绘画应用可以配置为当使用导电输入物体时进行绘画，当使用不导电输入物体时进行擦除。这样，使用者能够使用铅笔尖(导电石墨)在该应用中进行传统的绘画，然后使用铅笔的另一端的橡皮在该应用中进行擦除，并且可以自动检测该模式而不需要使用者的任何附加动作。

因此，根据本发明的触摸面板有利地提供一种使用电容式触摸面板检测导电和不导电两种类型输入物体的手段。因此，提高了触摸面板的可用性，同时保留电容式触摸面板的其他优点。此外，根据本发明的触摸面板还提供一种区分导电类型和不导电类型输入物体并且使用该信息来提高使用者界面的可用性的手段。

根据本发明的一方面，一种互电容触摸传感器包括：基板；电极元件的阵列，其形成在所述基板上，每个电极元件包括具有至少两个驱动电极和至少一个感测电极的第一电极组和具有至少两个感测电极和至少一个驱动电极的第二电极组中的至少一组，其中所述第一电极组或所述第二电极组中的各电极配置为在不同的耦合距离上形成多个电容；以及控制器，其可操作地耦合到所述电极元件的阵列，所述控制器配置为根据输入物体接近所述接触传感器时所述多个电容的第一特征变化将所述输入物体指定为导电物体，并且根据所述输入物体接近所述接触传感器时所述多个电容的不同于所述第一特征变化的第二特征变化将所述输入物体指定为不导电物体。

根据本发明的一方面，所述第一特征变化是，随着所述输入物体接近所述接触传感器，所述多个电容的电容减小，并且所述第二特征变化是，随着所述输入物体接近所述接触传感器时，所述多个电容中的至少一个电容的电容增大。

根据本发明的一方面，所述控制器配置为，基于所述多个电容的测量，确定所述输入物体相对于所述接触传感器的表面的位置和高度。

根据本发明的一方面，所述第二电极组中的所述至少两个感测电极设置成对，使得在所述阵列中的每个行列交叉点设置有两个感测电极。

根据本发明的一方面，在所述传感器基板的平面中，一对感测电极中的第一感测电极比该对感测电极中的第二感测电极离所述驱动电极的距离近。

根据本发明的一方面，所述第一电极组中的所述至少两个驱动电极设置成对，使得在所述阵列中的每个行列交叉点设置有两个驱动电极。

根据本发明的一方面，在所述传感器基板的平面中，一对驱动电极中的第二驱动电极比该对驱动电极中的第一感测电极离所述感测电极的距离远。

根据本发明的一方面，所述第一电极组中的所述至少两个驱动电极设置成驱动电极对，并且所述第一电极组中的所述至少一个感测电极设置成感测电极对，使得在所述阵列中的每个行列交叉点设置有两个驱动电极和两个感测电极。

根据本发明的一方面，所述感测电极对中的第一感测电极分成邻近所述感测电极对中的第二感测电极的侧面延伸的两部分。

根据本发明的一方面，所述驱动电极对中的第一驱动电极分成邻近所述驱动电极对中的第二驱动电极的侧面延伸的两部分。

根据本发明的一方面，所述第二电极组中的所述感测电极设置为多个感测电极对，每个感测电极对包括第一双功能感测电极和第二双功能感测电极，并且所述至少一个驱动电极包括一对驱动电极，或者其中所述第一电极组中的所述驱动电极设置为多个驱动电极对，并且所述至少一个感测电极包括一对感测电极，每对包括第一双功能感测电极和第二双功能感测电极。

根据本发明的一方面，所述感测电极对分成奇数编号感测电极对和偶数编号感测电极对，并且所述驱动电极对分成奇数编号驱动电极对和偶数编号驱动电极对。一对感测电极中的第一奇数编号双功能感测电极的大部分邻近一对驱动电极中的第一奇数编号双功能驱动电极，并且该对感测电极中的第二奇数编号双功能感测电极的大部分邻近该对驱动电极中的第一偶数编号双功能驱动电极。所述第一偶数编号双功能驱动电极驱动该对驱动电极中的电极。一对感测电极中的第二偶数编号双功能感测电极的大部分邻近一对驱动电极中的第二偶数编号双功能驱动电极，并且该对感测电极中的第二奇数编号双功能感测电极的大部分邻近该对驱动电极中的第一偶数编号双功能驱动电极。

根据本发明的一方面，所述感测电极对分成奇数编号感测电极对和偶数编号感测电极对，并且所述驱动电极对分成奇数编号驱动电极对和偶数编号驱动电极对。一对感测电极中的第一奇数编号双功能感测电极的大部分邻近一对驱动电极中的第一奇数编号双功能驱动电极，并且该对感测电极中的第二奇数编号双功能感测电极的大部分邻近该对驱动电极中的第一偶数编号双功能驱动电极。一对感测电极中的第一偶数编号双功能感测电极的大部分邻近一对驱动电极中的第二奇数编号双功能驱动电极，并且该对感测电极中的第二偶数编号双功能感测电极的大部分邻近该对驱动电极中的第一偶数编号双功能驱动电极。

根据本发明的一方面，感测电极对形成在第一透明导电层中，并且驱动电极对形成在第二透明导电层中，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层被绝缘层分开。

根据本发明的一方面，所述感测电极对分成奇数编号感测电极对和偶数编号感测电极对，并且所述驱动电极对分成奇数编号驱动电极对和偶数编号驱动电极对。一对感测电极中的第一奇数编号双功能感测电极的大部分邻近一对驱动电极中的第一奇数编号双功能驱动电极，并且该对感测电极中的第二奇数编号双功能感测电极的大部分邻近该对驱动电极中的第一偶数编号双功能驱动电极。一对感测电极中的第一偶数编号双功能感测电极的大部分邻近一对驱动电极中的第二奇数编号双功能驱动电极，并且该对感测电极中的第二偶数编号双功能感测电极的大部分邻近该对驱动电极中的第二偶数编号双功能驱动电极。

根据本发明的一方面，所述控制器配置为基于所确定的所述输入物体的类型选择动作。

根据本发明的一方面，提供一种用于确定至少一个输入物体相对于触摸面板的存在、类型或位置的方法，其中控制器电路从所述触摸面板提供电容测量。所述方法包括：将来自所述控制器电路的电容测量数据输入到数据帧；校正所述数据帧，使得其中表示的数据对应于相对于所述至少一个输入物体不存在时的状态的电容变化；分析所述数据帧中的数据，以确定所述至少一个输入物体是否在所述触摸面板的检测范围内；以及当所述至少一个输入物体在所述触摸面板的检测范围内时，基于所述数据帧中的数据确定所述至少一个输入物体的类型和位置。

根据本发明的一方面，确定所述至少一个输入物体的类型和位置包括：基于校正后子帧的组合计算第一合成子帧和第二合成子帧；分析所述第一合成子帧和所述第二合成子帧，以确定所述第一合成子帧和所述第二合成子帧中的至少一个中的有效峰位置；基于所述第一合成子帧和所述第二合成子帧中的至少一个的变化确定在所确定的有效峰位置的所述至少一个输入物体的类型；以及根据所述有效峰位置估计所述至少一个输入物体的位置。

根据本发明的一方面，通过对校正后子帧的加权和进行低通滤波来获得所述合成子帧。

根据本发明的一方面，所述方法包括将所述至少一个输入物体的位置估计为POS₁(P)，其中P是所述有效峰位置，POS₁被定义为在P附近并且用所测得的所述第一合成子帧或所述第二合成子帧中的电容变化加权的点位置的和。

根据本发明的一方面，所述估计包括定义所述校正后数据帧的模型，所述模型描述输入物体和所述输入物体相对于电极元件的对应位置，并且对于给定的子帧，所述模型可预测由于所述至少一个输入物体在所述对应位置而在与所述子帧对应的电极元件处测得的电容变化。

根据本发明的一方面，所述方法包括基于所确定的所述至少一个输入物体的类型选择动作。

根据本发明的一方面，所述方法包括独立于所确定的所述至少一个输入物体的类型选择动作。

为了实现上述及相关目的，本发明包括下文充分描述并且在权利要求中具体给出的特征。以下描述和附图详细给出本发明的特定示例性实施方式。然而，这些实施方式仅表示可以采用本发明的原则的各种方式中的几种。本发明的其他目的、优点和新颖特征将从以下结合附图对本发明的详细描述而变得明显。

附图说明

在附图中，相同的附图标记表示相同的部件或特征：

图1示出表面电容式触摸面板的典型实施。

图2示出投射电容式触摸面板的典型实施。

图3示出根据本发明的电极几何结构的一个例子的平面图。

图4示出根据本发明的第一实施方式的传感器基板的截面图。

图5示出该传感器基板的平面图。

图6示出与电极阵列的电极相关联的互电容。

图7示出由靠近本发明的触摸面板的导电和不导电输入物体导致的互电容器的电容变化。

图8示出能够测量本发明的触摸面板的互电容的变化的电路。

图9示出可以用于操作图6的电路的时序图。

图10示出可以使用触摸传感器的***。

图11示出根据本发明的第二实施方式的电极结构的平面图。

图12示出适合于使用第二实施方式的控制器电路的示意图。

图13示出图14A中所示电路的操作的一个可能的时序图。

图14示出根据本发明的第三实施方式的电极结构的平面图。

图15示出与第三实施方式的电极阵列的电极相关联的互电容。

图16示出根据本发明的第四实施方式的电极结构的平面图。

图17A和图17B示出根据本发明的第五实施方式的电极结构的平面图。

图18示出根据本发明的第六实施方式的电极结构的平面图。

图19示出根据本发明的第七实施方式的一系列处理步骤的视图。

图20较详细地示出用于实现输入物体检测算法的一个方法。

图21较详细地示出用于实现输入物体检测算法的另一个方法。

图22较详细地示出改进输入物体检测算法的方法。

图23示出根据本发明的第十实施方式的本发明的触摸面板装置的应用。

图24示出根据本发明的第十一实施方式的本发明的触摸面板装置的可选应用。

具体实施方式

本发明提供一种例如可以在触摸面板显示***等中使用的电容式触摸传感器。该触摸传感器包括传感器基板和形成在给传感器基板上面的电极元件的阵列。该阵列的每个电极元件包括包含至少两个驱动电极和至少一个感测电极的第一电极组和包含至少两个感测电极和至少一个驱动电极的第二电极组中的至少一个。第一电极组或第二电极组中的各电极配置为在不同的耦合距离上形成多个电容。这样，该多个耦合电容可以被组合使用以检测不导电输入物体和导电输入物体。例如，控制器可以可操作地耦合到电极元件的阵列并且配置为根据所述多个电容的变化判断输入物体是否接触到触摸传感器的表面以及判断输入物体是导电的还是不导电的。如果在触摸面板的工作频率物体对地的阻抗在1GOhm以下，则可以认为该物体是导电的。如果在触摸面板的工作频率物体对地的阻抗超过1GOhm，则可以认为该物体是不导电的。更具体来说，控制器可以配置为当输入物体接近触摸传感器时该多个电容的测量以第一特征方式变化时，将该输入物体指定为导电物体，并且当输入物体接近触摸传感器时该多个电容的测量以不同于第一特征方式的第二特征方式变化时将该输入物体指定为不导电物体。更进一步地，所述第一特征变化方式可被观测为全部所述多个电容的电容减小，并且所述第二特征变化可被观测为所述多个电容中至少一个电容的电容增加。

根据本发明的第一和更一般的实施方式，电容式触摸面板(也称为触摸传感器)设置有可靠地检测不导电输入物体和导电输入物体并且区分导电和不导电输入物体的装置。该触摸面板包括包含形成在传感器基板上的多个驱动电极和感测电极的电极阵列。用电压刺激同时或顺序地激励驱动电极，并且测量由于驱动电极和感测电极之间的互耦合电容而从感测电极流出的最终电流。可以按对设置这些感测电极，使得在该阵列中的每个行列交叉点(例如，形成有包括至少两个感测电极和至少一个驱动电极的第一电极组的每个行列交叉点)设置有两个感测电极。这些电极被进一步设置为使得在传感器基板的平面中该对感测电极中的第一感测电极比该对感测电极中的第二感测电极到驱动电极的距离近。

靠近触摸面板表面的输入物体将导致互耦合电容器的电容变化。由于导电输入物体的存在导致的电场分布变化，两个互耦合电容器的电容都将减小。另一方面，靠近触摸面板表面的不导电输入物体将导致在第一感测电极处测得的互电容减小，但是在第二感测电极处测得的互电容增加。对这些电容变化的分析可被用于计算输入物体的位置、输入物体是否接触到触摸面板表面以及输入物体是导电的还是不导电的。

图3中示出驱动电极和感测电极的示例性结构，其中第一感测电极SA310和第二感测电极SB320对称地设置在矩阵的每个交叉点。在本文中使用的术语“对称”是指关于至少一个轴线对称。第二感测电极SB320被图案化为互连的菱形，在传统的投射电容传感器阵列中常见的类型。第一感测电极SA310被分成两部分，分别在SB320的两侧延伸。因此，SA310位置比SB320更靠近驱动电极330。该电极结构可以关于SB320的中心线对称。SA310的两部分在传感器基板上或者在外部控制器电路内电连接。第一感测电极SA310形成与驱动电极330形成第一互耦合电容CA。第二感测电极SB320与驱动电极330形成第二互耦合电容CB。在2012年3月30日提交的美国专利申请13/436,010号中描述了电容式触摸面板中的这种驱动电极和感测电极的结构，该申请的全部内容通过引用包含于此。菱形图案仅是互电容式触摸传感器中普遍采用的许多已知电极几何结构之一。本发明可以等同地应用于其他电极几何结构。

可以例如使用光刻技术或者印刷技术形成该电极阵列。图4示出交叉点340(见图3)处的驱动电极330、第一感测电极310和第二感测电极320的截面图，以说明触摸面板结构。这些电极形成在布置于传感器基板410上的透明导电层420中。透明导电层420可以被图案化为如上所述的驱动电极和感测电极的图案。例如可以在透明导电层420的顶上布置绝缘层460和导电桥层450，使得驱动电极和感测电极可以相互交叉而没有电接触。导电桥层450可以被图案化并且被用于连接同一电极的不同部分。在绝缘层460中，在导电桥层450和透明导电层420之间需要接触的位置形成接触孔470。传感器基板410可以由诸如剥离、塑料等透明绝缘材料制成。透明导电层420可以是透明导电材料，例如，氧化铟锡(ITO)或者氧化铟锌(IZO)。绝缘层460可以是绝缘材料，例如，二氧化硅、氮化硅或者丙烯酸树脂。导电桥层450可以是不透明的金属材料，例如，铝。

如图5中所示，多个这种驱动电极和感测电极可以排列成电极阵列400并且形成在传感器基板410上。感测信号线420可以在电极阵列400的一个边缘连接到第一感测电极310和第二感测电极320中的每一个。驱动信号线430可以在电极阵列400的另一个边缘连接到每个驱动电极330。

图6中示出该电极结构的工作原理，其中示出了穿过驱动电极和感测电极的交叉点340的传感器基板410的截面图。在传感器基板的平面中，第二感测电极SB320通过第一感测电极SA310的两个部分与第一邻近驱动电极530和第二邻近驱动电极540分开。在工作中，对第一邻近驱动电极530施加电压刺激，同时第二邻近驱动电极540保持在恒定电压。因此，在此将第一邻近驱动电极530称为主动驱动电极，并且将第二邻近驱动电极540称为消极驱动电极。因此，在主动驱动电极530和第一、第二感测电极SA310、SB320之间存在电位差，并且电场520从电极延伸到触摸面板表面上方。因此在主动驱动电极和第一感测电极310之间的第一耦合距离上形成第一互电容器CA560，并且在主动驱动电极530和第二感测电极320之间的第二耦合距离上形成第二互电容器CB550。因此与第二互耦合电容器CB550相比，在电极阵列的平面中，在较短的耦合距离上形成第一互耦合电容器CA560。第一耦合电容器CA和第二耦合电容器CB的电容可以因输入物体的存在而改变。在此分别用ΔCA和ΔCB表示第一互耦合电容器和第二互耦合电容器的电容偏离它们基准值(即，附近没有输入物体)的改变量。

图7中示出第一互电容器CA560和第二互电容器CB550的电容与输入物体510在触摸面板表面上方的高度Z_物体之间的关系。如果输入物体510，如人的手指，是导电的并且连接到地，则第一互电容器CA560和第二互电容器CB550的电容将以第一特征方式改变。如所示出的，第一特征变化可以被观测为当输入物体在触摸面板表面上方的高度减小时CA560和CB550二者都从初始值减小。为了方便，在图7中，将第一和第二互电容器的初始值示出为相同值C₀，但是不需要一定是这种情况。电容的这些变化是公知的现象，该现象是由于输入物体将来自驱动电极的位移电流的一部分从感测电极分流到地而发生的。如果输入物体510是不导电的，则电容CA560和CB550将以不同于第一特征方式的第二特征方式变化。如所示出的，第二特征变化可以被观测为当输入物体的高度减小时第一互电容器CA560的电容减小而第二互电容器CB550的电容增加。第二互电容器CB550的电容变化是由于与空气相比输入物体510的相电容率(介电常数)较大而发生的。当输入物体取代空气作为电容器介电材料时，第二互电容器的有效介电常数增加，从而导致电容增加。

通过比较测得的该阵列上第一和第二互耦合电容器的电容值，可以计算输入物体的位置、输入物体是否接触到触摸面板表面以及输入物体是导电的还是不导电的。在一个示例性方法中，针对该电极阵列中的每个交叉点计算第一和第二互耦合电容器变化之间的差值ΔC，即，ΔCA-ΔCB。如果该差值的大小超过预定的阈值，则确定为输入物体在该交叉点位置接触到触摸面板表面。如果该差值的符号为负(即，ΔC＝ΔCA-ΔCB<0)，则将输入物体确定为导电的，而如果该差值的符号为正(即，ΔC＝ΔCA-ΔCB>0)，则将输入物体确定为不导电的。

可以进一步检查电容的变化以确定输入物体在面板表面上方的高度。例如，差值ΔC的大小可以提供对输入物体高度的估量，并且该差值的符号可以提供对物体类型的估量。在2012年3月30日提交的美国申请13/541,423号中公开了计算输入物体在电容式触摸面板表面上方高度的方法，该申请的全部内容通过引用包含于此。

图8示出可被用于测量电容CA和CB的电路的示意图。其中描述的电路被提供作为使用本领域公知的电荷转移技术的电容测量电路的例子。作为选择，可以使用其他已知的电容测量电路和技术。该示意图示出与给定的一对环和中心感测电极相关的读出电路。电压脉冲产生器875向主动驱动电极530提供驱动电压脉冲，同时电荷积分电路880将感测电极SA710和感测电极SB730保持在恒定电压。该电荷积分电路880是本领域技术人员所熟知的，并且典型地包括运算放大器881、积分电容器882和复位开关883。电荷积分电路880另外具有第一输入开关884和第二输入开关885，它们用于在多个驱动电压脉冲过程中将电荷累积在积分电容器882上。每个积分电容器上累积的电荷量表示主动驱动电极和对应的感测电极SA或SB之间的互电容。

现在参考图9的波形图描述图8中所示的电容测量电路的操作。首先在复位开关控制信号RST的控制下将开关883闭合，使得输出电压VOUTA和VOUTB开始在已知的电压，如***地电位。然后在第一输入开关控制信号S1的控制下将第一输入开关884闭合。现在电压脉冲产生器875将驱动电极530的电压升高到高电压电平，并且电荷积分器的输入通过第一输入开关884保持在恒定电平。接下来，将输入开关884断开并且在第二输入开关控制信号S2的控制下将第二输入开关885闭合。现在电压脉冲产生器875将驱动电极530的电压返回到低电压电平，使电荷跨过电容器CA(或CB)被注入并累积在积分电容器882上。这使每个积分器电路的输出电压升高与主动驱动电极和相关感测电极之间的电容CA或CB对应的量。对驱动电极530施加电压脉冲和轮转第一和第二输入开关的该操作可以重复多次(例如20次)，以在每个积分电路的输出产生可测量的电压。

图10中示出采用上述电极结构和高度感测技术的电容式触摸面板***。包括上述触摸面板基板410的触摸面板1000可以安装在液晶显示装置1010上。在触摸面板1000和控制器电路1020之间进行电连接。包括如图8中所示电压脉冲产生器和电荷积分器电路的控制器电路1020对触摸面板驱动电极发出变化的电压刺激，同时在触摸面板感测电极保持恒定电压。控制器电路1020测量响应于该电压刺激从感测电极流出的电荷，因为该电荷表示驱动电极和感测电极之间的互电容。然后将测得的电容传送到主机电子设备1030，主机电子设备1030确定触摸传感器表面的输入物体的位置和类型。作为选择，输入物***置和类型的计算可以在控制器电路1020内完成，并且将计算结果传送到主机电子设备1030。主机电子设备可以响应于检测到的物体产生视频图像，并且可以将该视频图像传送到液晶显示装置1010。

根据图11中所示的本发明的第二实施方式，电极阵列包括多个驱动电极和感测电极，其中驱动电极按对设置，使得在该阵列中的每个交叉点设置两个驱动电极。每个驱动电极对包括第一驱动电极DA1110和第二驱动电极DB1120。第二驱动电极DB1120可以具有菱形几何结构，第一驱动电极DA1110可以分成在第二驱动电极DB1120的两侧延伸的两部分。该电极结构可以关于第二驱动电极DB1120的中心线对称。这样，第二驱动电极DB1120比第一驱动电极DA1110离每个感测电极更远。因此，第一驱动电极DA1110和感测电极之间的互耦合电容器类似于上述电容CA，并且第二驱动电极DB1120和感测电极之间的互耦合电容器类似于电容CB。

如图12的示意图和图13的波形图所示，第二实施方式针对每对驱动电极以两个不同的阶段操作。在第一阶段，第一电压源1210以变化的电位(VA)激励第一驱动电极DA1110，并且第二电压源1220将第二驱动电极DB1120保持在恒定电位(VB)，同时测量从每个感测电极1130流出的电荷。在第二阶段，相同的第一驱动电极DA1110保持在恒定电位，并且以变化的电位激励相同的第二驱动电极DB1120，同时再次测量从每个感测电极1130流出的电荷。对于每个操作阶段，开关883、884和885的定时与上文针对第一实施方式的描述一样，并且在图9中示出。在与上文的描述类似的过程之后，通过比较来自第一和第二阶段，即与CA和CB的电容对应的，测量结果，可以确定输入物体是否接触到触摸面板表面以及输入物体是导电的还是不导电的。

根据本发明的第三实施方式，电极阵列包括设置为驱动电极对和感测电极对的多个驱动电极和感测电极。图14示出根据本实施方式的电极几何结构的平面图。与第一实施方式相同，感测电极对包括第一感测电极SA1410和第二感测电极SB1420。第一感测电极SA1410分成在第二感测电极SB1420的两侧延伸的两部分。另外，驱动电极对包括第一驱动电极DA1430和第二驱动电极DB1440。如第二实施方式中所述，第一驱动电极DA1430分成在第二驱动电极DB1440的两侧延伸的两部分。驱动电极对中的每个电极与感测电极对中的每个电极形成互耦合电容器。在传感器基板的平面中，第一驱动电极DA1430的一部分位置靠近第一感测电极SA1410的一部分。这些电极位于第二驱动电极DB1440和第二感测电极SB1420之间。如图15的截面图中所示，在第一驱动电极DA和第一感测电极SA之间的第一耦合距离上形成第一互耦合电容器CAA1510，并且在第二驱动电极1440和第二感测电极1420之间的第二耦合距离上形成第二互耦合电容器CBB1520。因此，与第二互耦合电容器CBB1520相比，在电极阵列的平面中，在较短的耦合距离上形成第一互耦合电容器CAA1510。还形成两个附加的互耦合电容：在第二驱动电极DB1440和第一感测电极SA1410之间形成的第三互耦合电容器CBA1530；以及在第一驱动电极DA1430和第二感测电极1420之间形成的第四互耦合电容器CAB1540。

该电极阵列可以以两个不同的阶段操作。在第一阶段，对第一驱动电极DA施加电压刺激(变化的电位)，并且将第二驱动电极DB保持在恒定电位。测量响应于该刺激从第一感测电极SA流出的电荷和从第二感测电极SB流出的电荷。在第二阶段，第一驱动电极DA保持在恒定单位，同时对第二驱动电极DB施加电压刺激。再次测量从每个感测电极流出的电荷。因此，通过该方法测得四个互电容器CAA1510、CBB1520、CBA1530和CAB1540的电容值。在此分别用ΔCAA、ΔCBB、ΔCBA和ΔCAB表示互耦合电容器CAA、CBB、CBA和CAB的电容变化。可以分析第一和第二互耦合电容器ΔCAA和ΔCBB的电容变化来确定输入物体是否接触到触摸面板表面，并且确定输入物体是导电的还是不导电的。驱动电极和感测电极的该结构的优点是，与前面的实施方式相比，第一互电容器的电容变化ΔCAA与第二互耦合电容器的电容变化ΔCBB之间的差值更大。因此可以更准确地测量接触位置和更清楚地区分输入物体类型。

图16示出根据本发明的第四实施方式的电极结构。本实施方式的电极阵列包括多个感测电极对1600，每对包括第一双功能感测电极1610和第二双功能感测电极1620，以及多个驱动电极1630、1650。第一连接线1612连接到第一双功能感测电极1610并且第二连接线1622连接到第二双功能感测电极1620。驱动电极1630、1650和第一、第二双功能感测电极1610、1620的形状可以形成在透明导电层420中，并且第一、第二连接线1612、1622可以形成在导电桥层450中。由透明导电层420和导电桥层450之间的绝缘层460来实现电极与连接线的电隔离。在电绝缘层460中形成有接触孔1626，以将第一、第二连接线1612、1622分别连接到第一、第二双功能电极1610、1620。第一、第二连接线1612、1622可以是窄的，使得它们对触摸面板的透明度的影响可以忽略。在2012年3月30日提交的美国申请13/435,898号中描述了该电极结构，该申请的全部内容通过引用包含于此。

第一双功能电极1610邻近奇数编号驱动电极1650，而第二双功能电极1620紧邻偶数编号驱动电极1630。因此当奇数编号驱动电极1650中的一个被激励时，它在短距离上与第一双功能电极1610形成耦合电容并且在较长距离上与第二双功能电极1620形成耦合电容。对于奇数编号驱动电极1650和感测电极对1600的交叉点，第一双功能电极1610可被认为是如上所述的第一感测电极SA并且第二双功能电极1620可被认为是如上所述的第二感测电极SB。相反，对于偶数编号驱动电极和感测电极的交叉点，第一双功能电极1610可被认为是如上所述的第二感测电极SB并且第二双功能电极1620可被认为是如上所述的第一感测电极SA。因此，通过适当解读电荷积分器电路输出电压，可以测量该阵列中所有交叉点处的第一和第二互电容CA和CB。

这种驱动电极和感测电极结构的优点是可以提高电极填充因子。也就是说，增加被驱动电极和感测电极占据的电极阵列的面积百分比。因此，可以提高触摸面板的信噪比，并且可以更准确地计算物***置。

根据本发明的第五实施方式，电极阵列包括如下配置的感测电极对和驱动电极对。感测电极对被分成奇数编号感测电极对1700和偶数编号感测电极对1702。驱动电极对被分成奇数编号驱动电极对1704和偶数编号驱动电极对1706。感测电极对由第一和第二双功能感测电极形成，驱动电极对由第一和第二双功能驱动电极形成。如图17A中所示，第一奇数编号双功能感测电极，感测电极A11710，邻近第一奇数编号驱动电极，驱动电极A11730。第二奇数编号双功能感测电极，感测电极B11720，邻近第一偶数编号驱动电极，驱动电极A21735。第一偶数编号双功能感测电极，感测电极A21715，邻近第二奇数编号驱动电极，驱动电极B11740。第二偶数编号双功能感测电极，感测电极B21725，邻近第二偶数编号驱动电极，驱动电极B21745。连接线1760可被用于连接每个电极的不同部分。各电极部分可以通过通孔1750物理连接到连接线。

可以例如使用标准光刻或者印刷技术形成本实施方式的电极阵列。图17B示出在交叉点1770穿过第二奇数编号双功能感测电极，感测电极B1720的截面，以示出触摸面板结构。这些电极形成在布置于传感器基板1780上的透明导电层1782中。透明导电层1782可被图案化为如上所述的驱动电极和感测电极的图案。例如可以在透明导电层1782的顶上布置绝缘层1784和导电桥层1786，使得驱动电极和感测电极可以相互交叉而没有电接触。该导电桥层1786可以被图案化并且被用作连接线1760以连接同一电极的不同部分。在导电桥层1740和透明导电层1720之间需要接触的位置，在绝缘层1784中产生接触孔1788以产生通孔1750。传感器基板1780可以由诸如玻璃、塑料等透明绝缘材料制成。透明导电层1782可以是诸如氧化铟锡(ITO)或者氧化铟锌(IZO)等透明导电材料。绝缘层1784可以是诸如二氧化硅、氮化硅或者丙烯酸树脂等绝缘材料。导电桥层1786可以是诸如铝等不透明金属材料。

可以在本实施方式的电极阵列中的每个电极元件处测量四个不同耦合电容器的电容。例如，对于与奇数编号感测电极对和奇数编号驱动电极对对应的电极元件，第一奇数编号双功能感测电极，感测电极A11710，和第一奇数编号双功能驱动电极，驱动电极A11730，形成电容器CAA。第一奇数编号双功能感测电极，感测电极A11710，和第二奇数编号双功能驱动电极，驱动电极B11740，形成电容器CAB。第二奇数编号双功能感测电极，感测电极B11720，和第一奇数编号双功能驱动电极，驱动电极A11730，形成电容器CBA。第二奇数编号双功能感测电极，感测电极B11720，和第二奇数编号双功能驱动电极，驱动电极B11740，形成电容器CBB。因此在短距离上形成每个交叉点处的电容器CAA并且在较长距离上形成电容器CBB。可以使用上述方法测量四个不同的耦合电容器CAA、CAB、CBA和CBB的电容。可以通过使用上述方法中的一种计算这些电容由于输入物体的存在而从基准值的变化来计算物体的位置和类型。本实施方式的电极阵列的优点是：提高电极图案的填充因子，并且电容器CAA和CBB的耦合距离之间存在大的差异。因此在信噪比增加的同时还观察到由于输入物体的存在测得的电容更明显的变化。

根据本发明的第六实施方式，提供一种具有改进的光学性能的电极阵列。前一实施方式的电极阵列可能具有如下缺点：当与显示器一起使用时连接线可能是可见的并且不利地影响所显示的图像的质量。因此，希望用第二透明导电层代替导电桥层1786。然而，透明导电材料典型地呈现比不透明金属材料低得多的导电性。因此，用透明导电材料形成连接线1760将增加电极的电阻并且导致触摸面板的信噪比减小。如图18中所示，本实施方式的电极阵列允许在使每个电极的总电阻最小化的同时实现前一实施方式的电极结构而不会不离地影响电容测量。

该电极阵列包括形成在第一透明导电层中的感测电极对和形成在第二透明导电层中的驱动电极对。第一和第二透明导电层被绝缘层分开并且可以构造为如图18中所示。第一和第二导电层使用的材料可以是透明导电材料，如氧化铟锡(ITO)或者氧化铟锌(IZO)。感测电极对被分成奇数编号感测电极对1800和偶数编号感测电极对1802。驱动电极对被分成奇数编号驱动电极对1804和偶数编号驱动电极对1806。感测电极对由第一和第二双功能感测电极形成，驱动电极对由第一和第二双功能驱动电极形成。第一奇数编号双功能感测电极，感测电极A11810，邻近第一奇数编号驱动电极，驱动电极A11830。第二奇数编号双功能感测电极，感测电极B11820，邻近第一偶数编号驱动电极，驱动电极A21835。第一偶数编号双功能感测电极，感测电极A21815，邻近第二奇数编号驱动电极，驱动电极B11840。第二偶数编号双功能感测电极，感测电极B21825，邻近第二偶数编号驱动电极，驱动电极B21845。

因此，如前一实施方式中，可以在该阵列中的每个电极元件处形成四个耦合电容器CAA、CBB、CAB和CBB，可以测量或考察它们的电容以确定物***置和高度。可以有利地减小形成在第一和第二透明导电层中的连接线的电阻而不会不离地影响电容测量。例如，可以增加连接线的宽度以补偿透明导电材料较低的导电性而不会影响电容测量的信噪比。

描述图19中总结的本发明的第七实施方式以更详细地解释从本发明的电容式触摸面板的电极元件读取的电容可如何被用于确定一个或多个输入物体的存在、类型或者位置。

为了简化本公开，假定所有处理都在主机电子设备1030中进行。可以使用数字、模拟或者组合手段来处理来自电容式触摸面板的电容数据。本领域的技术人员将会理解，对于算法有许多等同的实施方式，例如，作为控制器电路1020的一部分的嵌入式硬件，如可编程门阵列、FPGA或者微处理器；作为主机电子设备1030的一部分的连接到硬件的软件平台，如CPU或GPU；或者这些或类似单元的某种组合。另外，计算中的一些步骤可以适应于控制器电路1020内的模拟硬件实施方法(例如，用于校正1910的时间平均和减去偏移)。还将会理解，实施方法的选择不会影响处理步骤的本质特性。此外，将处理步骤作为明确步骤的有序序列给出仅是为了容易理解。本领域的技术人员将会意识到，根据被提供的数据以及可利用的计算资源，处理步骤可以按不同顺序进行或者同时进行，而不会改变它们的本质特征；并且可以用以相同的精神实现类似结果的不同步骤来替换处理步骤。

在此假定控制器电路1020将来自触摸面板1000的电容测量提供为未校正的数据帧F’。该数据帧包括S个子帧F’₁…F’_s，在典型的电极元件每个测得的电容对应一个子帧。例如，如果在每个电极元件有两个测得的电容，例如图6中的CA560和CB550，则有两个子帧。一般来说，如果在每个电极元件有S_d个驱动电极和S_s个感测电极，则有多达S_s×S_d个子帧(并且注意，控制器电路1020不需要返回所有可能的子帧，因为有些驱动和感测组合可能被判断为低信息含量并且可能被忽略)。每个子帧包括标量值，每个电极元件一个标量值，并且每个标量值代表在对应的电极元件测得的电容。如果电极元件以矩形J×K网格排列，则方便将每个子帧F’_s表示为标量值的2DJ×K阵列F’_s(j,k)。为了容易讲解，假定是这种情况。(如果电极元件碰巧不在方便的矩形网格上，在下面作为例子给出的算法中也不需要本质的改变，只是每个邻域中的子帧值需要更复杂的索引，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。作为选择，可以使用公知的重采样技术将非矩形网格上的数据数学上重采样到矩形网格，然后使用当前的算法而不对重采样的数据进行修改。)为了计数方便，假定位于阵列外的任何子帧Ф_s(j,k)的请求值返回值0是有用的。

典型地，输入物体在电极元件上或附近的位置对应于该装置上的操作***或应用程序的内部空间中的位置。例如，电极元件(j,k)可以对应于相关的视频显示器LCD1010上的像素位置(x,y)。为了方便，假定函数POS返回电极元件的(x,y)位置，即POS(j,k)＝(x,y)。

进一步假定，F’₁代表来自在第一耦合距离上形成的每个第一互耦合电容器，例如电容器CA560或电容器CAA1510的数据的子帧，F’_s代表来自在第二耦合距离上形成的每个第二互耦合电容器，例如电容器CB550或电容器CBB1520的数据。如果S大于2，则中间的一个或多个场F’₂…F’_s-1代表来自电极元件中的其它互耦合电容器的数据。

图19示出处理数据帧的示例性步骤序列。首先从控制器电路1020输入足够的数据(1900)来创建数据帧。接下来对该帧进行校正1910，使得它包含的数据反映相对于不存在输入物体时面板状态的电容变化ΔC。检测器1920考察输入的子帧，以在面板的检测范围内检测是否存在输入物体，如果存在，则检测其类型和位置，然后将它们输出1930，供装置的操作***或者应用程序使用。位置信息还可以表示输入物体是否被认为与面板接触。输出的具体机理当然取决于操作***或应用程序的选择，这是众所周知的，因此不再描述。应当理解，这些信息可允许装置的使用者以具有触摸面板输入的装置的通常方式进行指点、触摸、拖拽、缩放、转动或者做手势等。

与其它触摸面板装置一样，只要***被加电并且有帧数据来自控制器电路1020，则图19的算法就正常地被无限制地重复。此外，与许多传统触摸面板装置一样，并且众所周知，物体存在和位置的输出数据可以任选地通过一个或多个基于时间的物***置滤波器1925，以去除抖动并且为使用者提供更平滑更可靠的体验。例如，可以对检测附加一些迟滞，使得在一些情况下指针不快速出现和消失(类似于将机械开关去抖)；并且对检测器检测到的坐标施加平滑滤波器，如公知的卡尔曼(Kalman)滤波器，1920。这种滤波器的选择和调整是公知技术，其参数取决于每个具体实施的确切特征(特别是其精确度和采样率)以及精确度、平滑度和响应性之间所需的权衡。

可以如下进行校正步骤1910。当知道没有输入物体存在时，例如在制造期间或者通过向使用者指示，从控制器电路1020收集数据帧N^<1>…N^<n0>的个数n₀，其中根据测量的信噪比n₀可能是20以上。由于没有信号，这种数据一定包括基准电容加上随机噪声。可以简单地使用以下标准等式计算每个子帧s的每个位置(j,k)的平均噪声帧并且可选地计算数据噪声帧方差V：

[表达式]

${\stackrel{\&OverBar;}{N}}_s(j,k)=\frac{1}{n_0}\underset{l=1}{\overset{l=n_0}{\mathrm{\&Sigma;}}}{N}_s^{<l>}(j,k)---\left(1\right)$

可以存储这些值，从而在运行时，校正1910简单地从原始帧F’减去平均基准电容以获得校正后帧数据F。

[表达式]

$F_s(j,k)=F_s^{\&prime;}(j,k)-{\stackrel{\&OverBar;}{N}}_s(j,k)---\left(3\right)$

注意，F_s(j,k)的值代表在电极元件(j，k)的子帧s的电容相对于没有输入物体时的基准电容的变化。例如，F_s(j,k)的值可以代表如上所述的第一或第二互耦合电容器CA或CB的电容变化ΔCA或ΔCB。

众所周知，如果需要，可以可选择地对帧数据进行基于时间的滤波(如时间平均)以增加信噪比。这可以作为校正步骤1910的一部分方便地进行，并且因此可以减小方差估计V_s(j,k)。

图20更详细地示出用于实施输入物体检测器1920的一个方法。计算两个合成子帧C和N(2000)并且考察这些子帧以寻找与C或N中的峰对应的候选输入物***置P(2010)。可以使用该信息来确定输入物体的类型(2020)，并且可以估计其位置(2030)。当所有峰都已考察时(2040)，检测器结束。现在更详细地解释这些步骤。

将校正后子帧合并(2000)以产生新的合成子帧C和N。C和N被设计用于分别检测导电和不导电的输入物体。意图是C和N中的局部最大值(峰)的位置应当对应于靠近或接触面板的输入物体的位置。另外，C和N包含尽可能多的电容信号是有利的，以减小噪声影响。一个可能的定义是：

[表达式]

$C(j,k)=-\underset{s=1}{\overset{s=S}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{CW}}_s.F_s(j,k)---\left(4\right)$

$N(j,k)=-{\mathrm{NW}}_1.F_1(j,k)+\underset{s=2}{\overset{s=S}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{NW}}_s.F_s(j,k)---\left(5\right)$

其中数字CW_s和NW_s是正的每个子场加权因子，其可以被调整以提高信噪比。

注意，导电输入物体导致所有子帧电容减小，所以在所有校正后子帧中，在导电输入物体周围区域中F_s将是负的(忽略噪声)，因此在这样的区域中C将具有正的峰。不导电输入物体导致除了第一个以外的所有子帧中电容增加，所以在所有校正后子帧中，在不导电输入物体周围的区域中，对于s＝1，F_s将是负的，对于s>1，F_s将是正的，因此在这样的区域中N将具有正的峰。

根据电极和传感器设计，通过针对每个s使CW_s＝NM_s＝1，可以实现合理的结果。这是最简单的情况，其中每个子帧的噪声方差类似。一般来说，将子帧F_s根据它们的噪声方差将它们结合使得具有较大噪声方差的帧对整体贡献相对较小是有利的。还可以调节相对权重使得与接触面板的导电和不导电输入物体相对应的C和N中的最高值是可比较的大小，这也是有利的。也可以创建不是简单线性组合的合成帧：例如子帧的有理函数。

考虑每个子帧的平均方差噪声和合成子帧的方差噪声是有用的：

[表达式]

${\stackrel{\&OverBar;}{V}}_s=\frac{1}{JK}\underset{j=1}{\overset{j=J}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{k=1}{\overset{k=K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{V}_s(j,k)---\left(6\right)$

$\stackrel{\&OverBar;}{V^N}=\underset{s=1}{\overset{s=S}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{NW}}_s^2{\stackrel{\&OverBar;}{V}}_s---\left(7\right)$

$\stackrel{\&OverBar;}{V^C}=\underset{s=1}{\overset{s=S}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{NW}}_s^2{\stackrel{\&OverBar;}{V}}_s---\left(8\right)$

对于传感器元件阵列中的位置P＝(j,k)，将集合L_o(P)定义为它的四个正交相邻位置，将L_d(P)定义为它的四个斜线相邻位置，并且将L₈(P)定义为它的八个最近相邻位置：

[表达式]

L₈(P)＝L_o(P)∪L_d(P)(9)

L_o(P)＝{(j-1，k)，(j+1，k)，(j，k-1)，(j，k+1)}(10)

L_d(P)＝{(j-1，k-1)，(j-1，k+1)，(j+1，k-1)，(j+1，k+1)}(11)

如果传感器元件的间隔比预期的输入物体尺寸细得多，则对于发现一个或多个有效峰、低通滤波、将峰位置精确化以及计算匹配误差来说，使用较大集合的相邻位置可能是有利的，稍后将描述这些步骤。修改该方法以适应这种变化是简单的。

将子帧Φ的有效峰候选SPC(Φ,θ)定义为该子帧中的一组位置P，其中θ为阈值

[表达式]

通过枚举子帧中的所有位置并且检查条件(通过公知的更有效的方法)可以简单地计算出SPC。

为了确定有效峰位置，C中的P_C或者N中的P_N，通过搜索明显大于预期噪声的峰候选来开始2010。

[表达式]

P_C＝SPC(C,θ₁)(13)

P_N＝SPC(N,θ₁)(14)

其中阈值θ₁可以被选择为例如即，偏离平均值三个标准偏差，以减小将随机噪声检测为峰的可能性。

将峰位置P的质量Q(P)的粗糙量度定义为其信号的最大高度：

[表达式]

Q(P)＝max(C(P),N(P))(15)

如下所述，去除矛盾的或者太靠在一起的峰也是有利的。如果在P_N和P_C中都发现点P，即，P∈P_N∩P_C，则可以将其剔除，即从P_N和P_C中去除。此外，如果点P₁∈P_N，点P₂∈P_C并且P₁∈L₈(P₂)，则P₁和P₂中具有较低质量Q(P₁)或Q(P₂)的那一个应该被剔除。根据传感器元件的间隔，可以剔除比L₈相邻位置间隔更宽的峰，这也是有利的。

剩余的位置P_N∪P_C是有效峰的位置。

靠近P的输入物体的输入物体类型被定义为布尔值c，其中P∈P_N∪P_C，如果P∈P_C，则c为“真”。因此，如果c为“真”，则将P处的输入物体类型确定为“导电的”，如果c为“假”，则将其确定为“不导电的”(2020)。

在本实施方式的简单版本中，对于有效峰位置P，可以将大致的输入物***置估计为POS(P)(2030)。

每个峰可以表示为三元组<P,c,q>，其中P是位置；c是布尔值，如果P∈P_C，则c为“真”，并且q＝Q(P)是质量。将S定义为以这种方式表示的一组有效峰。

在本实施方式的一个变体中，只输出单个输入物体的类型。在此情况下，确定具有最大q值的有效峰<P,c,q>∈S。如果c是“真”，则峰检测器1920输出“导电的”，否则输出“不导电的”。如果S是空的，则输出是“没有输入物体”。之后，峰检测器1920结束。

在本实施方式的另一个变体中，输出单个输入物体的类型和大致位置。在此情况下，确定具有最大q值的有效峰<P,c,q>∈S。峰检测器1920输出POS(P)，并且如果c是“真”，则是“导电的”，否则是“不导电的”。如果S是空的，则输出“没有输入物体”。之后，峰检测器1920结束。

在本实施方式的另一个变体中，输出多达N_SP>1个输入物体的类型和大致位置。这适用于多输入***。在此情况下，确定具有多达N_SP个最大q值的那些有效峰<P,c,q>∈S。峰检测器1920针对每个峰输出POS(P)，并且对于每个峰，如果c是“真”，则是“导电的”，否则是“不导电的”。如果S是空的，则输出是“没有输入物体”。之后，峰检测器1920结束。

在本实施方式的另一个变体中，有效峰的检测扩展为考虑不具有高峰值但是覆盖宽范围的更广泛的峰。然后还可以有利地考虑空间低通滤波后版本的C或N中的峰。换言之，通过对校正后子帧的加权和进行低通滤波可以获得合成子帧。许多适当的可能的低通空间滤波器。例如，将子帧Φ的空间低通滤波器LPF(Φ,a,b,c)定义为由下式给出的新子帧

$LPF(\mathrm{\&Phi;},a_{r}b,c)\left(P\right)=a.\mathrm{\&Phi;}\left(P\right)+b.\underset{p\&Element;L_n\left(p\right)}{\mathrm{\&Sigma;}}\mathrm{\&Phi;}\left(p\right)+c.\underset{p\&Element;L_n\left(p\right)}{\mathrm{\&Sigma;}}\mathrm{\&Phi;}\left(p\right)---\left(16\right)$

标量参数a、b和c可以被选择为例如高斯滤波器的参数，如a＝0.6193，b＝0.0838，c＝0.0113。然后可以将滤波后子帧中的该组有效峰候选与P_C和P_N中的那些组合，以给出

[表达式]

P’_C＝P_C∪SPC(LPF(C,a,b,c),θ₂(17)

P’_N＝P_N∪SPC(LPF(N,a,b,c),θ₂(18)

然后分别用P′_C和P′_N代替P_C和P_N。阈值θ₂可以被选择为即，两个标准偏差。对于两个等式，参数a,b,c,θ₂不需要完全相同。

在第八实施方式中，如图21中所示，前一实施方式的输入物体检测器1920增加了额外步骤2140以在输出位置估计POS(P)之前，改善位置估计POS(P)，如下所述。对于有效点<P,c,q>，代替输出POS(P)，改为输出POS₁(P)，其中POS₁被定义为用在C或N测得的电容变化的函数适当地加权靠近P的点位置的加权和。对于下面的例子，我们将P的“靠近”点取为它的8个相邻点L₈(P)。如果预期指示物体很大并且如果计算资源足够，则可以使用更多的点。对于测得的电容的函数，可以使用简单的指数幂。在此，w_p,w_o和w_d是不同距离的相邻点的加权因子，w_e是加权指数，Ф＝Cifc,Nif～c。

[表达式]

$\begin{array}{c}{\mathrm{POS}}_1\left(P\right)=w_{p}POS\left(P\right).\mathrm{\&Phi;}{\left(P\right)}^{w_e}\\ +w_o\underset{p\&Element;N_o\left(P\right)}{\mathrm{\&Sigma;}}POS\left(p\right).\mathrm{\&Phi;}{\left(p\right)}^{w_e}+w_d\underset{p\&Element;N_d\left(P\right)}{\mathrm{\&Sigma;}}POS\left(p\right).\mathrm{\&Phi;}{\left(p\right)}^{w_e}\end{array}---\left(19\right)$

例如，通过选择w_e＝2，w_p＝0.6193，w_o＝0.0838和w_d＝0.0113(即，高斯空间加权因子)可以实现合理的结果。

在第九实施方式中，如图22中所示，通过增加模型拟合步骤来精确化第八实施方式的改善估计步骤2140。

校正后数据的模型M被定义为某种类型的函数：它将输入物体的描述和输入物体相对于电极元件的位置作为输入，并且对于给定的子帧s，它预测由于该输入物体在该给定位置而在对应于子帧s的电极对测得的电容变化ΔC(即，校正后电容)。这样

[表达式]

M(s；x,y,z,w,e)＝ΔC(20)

其中s是子帧索引，(x,y)是水平像素位移(为了解释的清晰和简单，假定它与POS(P)函数返回的同轴并且同单位)，z是输入物体在面板上方的垂直高度，w代表输入物体的物理形状，e代表它的电性质。模型也可以预测合成子帧(例如，N和C或者F₁..F_S的某种其他算术组合)。必须具有两个模型，用于导电输入物体的M_C和用于不导电输入物体的M_N。

通过将w选择为圆形输入物体的直径，并且对于M_C(导电输入物体的情况)将e选择为对地的电导或者对于M_N(不导电输入物体的情况)将e选择为输入物体的平均介电常数，已经发现了好的结果。

通过在大量的不同(已知)位置对大量的不同输入物体的直接实验性测量，并且使用标准差值和外推技术获得其他值(即，不进行实验的那些值)，可以构建由模型返回的值ΔC。例如，利用该方法，使用在变量的以下范围的所有组合获得的测量数据，获得了很好的结果：

x和y：从电极开始在两个轴的每一个的正方向上移动七步的电极元件空间的四分之一空间。假定由于电极元件在x和y方向上是对称的，所以在负方向上的测量与正方向相同(即，对于所有有效的参数值，M(s；x,y,z,w,e)＝M(s；-x,y,z,w,e)＝M(s；x,-y,z,w,e)＝M(s；-x,-y,z,w,e))。因此，对于s,z,w和e的每个配置，在x和y上进行49个测量。

z：从零(接触面板)到面板前方(上方)24mm的26个值，在零周围间隔更近

w：直径为3mm，5mm和10mm的三个圆柱形输入物体，使用金属的接地物体(用于导电模型)或者塑料物体(用于不导电模型)。

e：认为假定每个模型对e是线性的就足够了

[表达式]

M(s；x,y,z,w,e)＝e.M(s；x,y,z,w,1)(21)

另外，已知当输入物体远离电极元件移动时，或者当输入物体尺寸接近零时，电容变化降到零。这为外推提供了好的边界条件。使用线性插值获得了好的结果，其他已知的插值方法同样可以是好的。

作为选择，可以使用本领域技术人员公知的其他建模技术(例如，基于理论计算的模型)来构件M。例如，使用有限元模型通过插值或者不通过插值来预测给定的输入物***置的电容。对于进一步的例子，可以通过封闭形式等式或者这些技术的组合来近似该模型。

接下来解释如何使用模型M_C和M_N计算输入物***置，如图22中所示。对修正后改进估计块2140的输入是候选峰位置P＝(j,k)、峰类型以及当前校正后数据帧F。根据峰类型、导电或不导电选择(2220)适当的模型M_C或M_N(2210)。对相对于POS(P)的输入物体的参数进行最初猜测g＝(x,y,z,w,e)(2230)。将在P和P附近的帧的测量值与所选模型M的预测值进行比较，以获得误差项(2240)。如果该误差太大，则改进猜测(2260)，并且正常重复该处理，直到误差足够小或者进行的时间太长。假定给出最小误差项的猜测g＝(x,y,z,w,e)是相对于P的正确输入物***置，并且因此将位置POS(P)+(x,y)准备为盖块的结果(2270)。另外，将一些或全部z、w和e作为结果返回可能是有利的。具体来说，通过比较z值与阈值可以判断出输入物体是否与面板接触，其中通过用已知的输入来测试面板的行为来确定该阈值。

优化一组参数使误差函数最小化的方法是公知的，并且有许多方法用于此。对本领域技术人员来说，图22显然仅是代表一个可能方法的概要。

误差函数E(F,P,M,g)代表靠近检测到的峰P的被测量帧F的值与由于猜测的一组参数g＝(x,y,z,w,e)而由模型M对这些值的预测之间差值的量度。通常在这些情况中，误差函数被构造为总是正，并且仅当猜测正确时才具有最小值0(即，对应于导致测得的帧值的输入物体的位置和参数)。然而，由于测量中的噪声，可能无法实现0；或者对于错误的猜测实现E的最小值；或者通过最小化程序找不到对应于最小值的猜测。假定这种误差是小的或者是***的使用者可忽略的。当使用该方法时，可以将峰的质量Q(P)重新定义为最小误差项的某个减函数，例如Q(P)＝-E₀，其中E₀是通过最小化程序找到的最小误差。

使用如下误差函数E(F,P,M,g)实现了合理的结果。在点P及其八个相邻点L₈(P)的帧ΔC值被用于计算E。针对F的每个位置p∈{(0,0)}∪L₈(0,0)和每个子帧F_S选择，定义误差权重函数r(s,p)≥0。然后定义

[表达式]

$\begin{array}{c}E(F,P,M,g)=\underset{s\&Element;S}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{p\&Element;P\&cup;L_s\left(P\right)}{\mathrm{\&Sigma;}}r(s,p\\ -P).{\left(M\right(s;p-P-\left(x,y\right),z,w,e)-F_s(p_i\left)\right)}^2\end{array}---\left(22\right)$

为了明确，可以将权重选择为高斯平方(squaredGaussians)，使得在p＝P，r(s,p-P)为1，如果p∈L_o(P)，则为，0.0838²，如果p∈L_d(P)，则为0.0113³。总的思路是距离峰越近的点具有绝大的权重。也可以调节它们，使得具有较高信噪比的子帧具有较大的权重。

作为选择，使用M的结构减小搜索的维度可能是有利的。具体来说，由于在一个模型中假定M(s；x,y,z,w,e)是e的线性函数，所以可以将e从搜索空间中去除，并且改为按给出最小误差的一个来计算。为此，定义M’(s；x,y,z,w)＝M(s；x,y,z,w,e)/e以及对应的E’(F,P,M,g’)，其中g’＝(x,y,z,w)

[表达式]

$\begin{array}{c}{E}^{\&prime;}(F,P,M,g^{\&prime;})={\min }_{e>0}{\mathrm{\&Sigma;}}_{s\&Element;S}{\mathrm{\&Sigma;}}_{p\&Element;P\&cup;L_s\left(P\right)}r(s,p).(e.M^{\&prime;}(s;p-P-\left(x,y\right),z,w)-\\ F_s\left(p_i\right){)}^2\end{array}---\left(23\right)$

由于min内的项仅是e的正二次函数，所以对于最小值以封闭形式解决是简单的。搜索的缩小范围可以潜在地允许使用较少的计算资源应用该程序。

根据第十实施方式，并且如图23中所示，该装置的应用程序或操作***根据检测到的输入物体的类型和形状中的一个选择动作。在图23中，该***接收已经在单元1900中检测到的输入物体类型和形状(2300)。该形状可以由参数w来描述。该类型可以是“导电”或者“不导电”，并且这另外是与输入物体的位置或者输入物体是否被判断为接触或未接触面板有关的信息。该信息被用于选择(2310)动作。根据类型，该动作可以是A2320或B2330，并且另外可以由w参数化。

因此，例如，绘画程序在使用者用导电笔、铅笔或者手指接触面板时，以第一颜色绘画，在使用者用不导电笔接触面板时，以第二颜色绘画。作为选择，绘画程序在使用者用导电笔接触面板时绘画，或者在使用者用不导电笔接触面板时擦除。不导电笔可以例如是在许多铅笔的末端看到的物理橡皮。

应用程序或者操作***可以将与导电笔的接触看作等同于左鼠标点击，将与不导电笔接触看作是右鼠标点击。反之亦然。

通过使用较早实施方式中的w参数，操作***或者应用程序可以根据输入物体的尺寸或形状或者导电性来改变或选择动作。例如，使用者可以使用铅笔或者铁笔画细线，并且使用手指画粗线。或者将与细铁笔接触理解为左点击，将与粗铁笔接触理解为右点击。

根据第十一实施方式，并且如图24中所示，该装置的应用程序或者操作***选择不依赖于检测到的输入物体的类型的动作。在图24中，该***接收输入物体类型和形状，如图23中的2300。该形状可以由参数w描述。该类型可以是“导电”或者“不导电”，并且这另外是与输入物体的位置或者输入物体是否被判断为接触或没接触面板有关的向下。不依赖于该另外信息的动作2330被采用。

这样，例如，使用者可以用单一的方式，即，用一种触摸操作，来操作应用程序，这不依赖于所使用的铁笔是否导电；并且如果使用者用裸露的手指或者戴手套的手指指点也都起作用；用细的或粗的铁笔也都起作用。

应用程序或者操作***可以自动在上述各种互动模式中选择。作为选择，该装置的应用程序或者操作***可以为使用者提供接口元件，该接口元件允许使用者在各种互动模式中进行选择。

工业应用性

本发明在工业或者消费电子产品的触摸面板和触摸屏装置中找到应用。本发明理想地适合于移动电话、平板电脑、“电子阅读器”和交互式公共信息终端等产品。

附图标记说明

100透明基板

110感测电极

120电压源

130输入物体

140电容器

150电流传感器

200驱动电极

210感测电极

220电压源

230互耦合电容器

240电流测量部

270驱动电极

280感测电极

310第一感测电极SA

320第二感测电极SB

330驱动电极

340交叉点

400电极阵列

410传感器基板

420透明导电层

430传感器电极

440驱动电极

450导电桥层

460绝缘层

470接触孔

510输入物体

520电场线

530主动驱动电极

540无缘驱动电极

550第二互耦合电容器CB

560第一互耦合电容器CA

875电压脉冲产生器

880电荷积分电路

881运算放大器

882积分电容器

883复位开关

884第一输入开关

885第二输入开关

1000触摸面板

1010LCD

1020控制器电路

1030主机电子设备

1110第一驱动电极

1120第二驱动电极

1130感测电极

1210第一电压源

1220第二电压源

1410第一感测电极

1420第二感测电极

1430第一驱动电极

1440第二驱动电极

1450交叉点

1510第一互耦合电容器CAA

1520第二互耦合电容器CBB

1530第三互耦合电容器CBA

1540第四互耦合电容器CAB

1600感测电极对

1610第一双功能感测电极

1612第一连接线

1620第二双功能感测电极

1622第二连接线

1626接触孔

1630驱动电极

1650奇数编号驱动电极

1660偶数编号驱动电极

1700奇数编号感测电极对

1702偶数编号感测电极对

1704奇数编号驱动电极对

1706偶数编号驱动电极对

1710第一奇数编号双功能感测电极

1715第一偶数编号双功能感测电极

1720第二奇数编号双功能感测电极

1725第二偶数编号双功能感测电极

1730第一奇数编号双功能驱动电极

1735第一偶数编号双功能驱动电极

1740第二奇数编号双功能驱动电极

1745第二偶数编号双功能驱动电极

1750通孔

1760连接线

1770交叉点

1780传感器基板

1782透明导电层

1784绝缘层

1786导电桥层

1788接触孔

1800奇数编号感测电极对

1802偶数编号感测电极对

1804奇数编号驱动电极对

1806偶数编号驱动电极对

1810第一奇数编号双功能感测电极

1815第一偶数编号双功能感测电极

1820第二奇数编号双功能感测电极

1825第二偶数编号双功能感测电极

1830第一奇数编号双功能驱动电极

1835第一偶数编号双功能驱动电极

1840第二奇数编号双功能驱动电极

1845第二偶数编号双功能驱动电极

1900从控制器输入数据

1910校正

1920检测输入物体

1925过滤物体类型和位置

1930输出物体类型和位置

2000计算C和N

2010寻找C或N中的有效峰位置

2020确定P处的输入物体类型

2030估计大概的输入物***置

2040所有峰完成

2140改进估计

2210型号

2220选择型号

2230得到最初猜测

2240评估误差

2250足够好？

2260改进猜测

2270准备结果

2300输入物体类型和形状

2310选择动作

2320动作A

2330动作B

2400动作A

s＝1..S子帧索引

Ф,Ф_s普通帧或子帧

P＝(j,k)J×K矩形阵列中电极元件的索引

F’,F_s’(j,k)未校正帧，子帧F_s’和电极元件(j,k)

F,F_s(j,k)校正后帧

ΔC电容变化(即，校正后)

测量的平均校正噪声

C,N合成子帧(用于导电和不导电检测)

CW_s,NW_s用于构建C和N的权重

V_s(j,k)测量的方差校正噪声

合成子帧的方差

L_d(P)P的斜线相邻位置

L_o(P)P的正交相邻位置

L₈(P)P的八个相邻位置

SPC(Φ,θ)阈值为θ的子帧Φ的有效峰候选

Q(P)＝q峰质量

c估计的输入物体类型(真＝导电，假＝不导电)

S＝{<P,c,q>}有效峰

LPF空间低通滤波器

x,y,z输出的空间坐标，(x,y)在平面内，z垂直高度

POS(P)＝(x,y)输出的空间坐标中电极元件的位置

w输入物体的实体特征(直径)

e输入物体的电学特征(电导率/介电常数)

M_C,M_N,M(s；x,y,z,w,e)电容变化的模型

g＝(x,y,z,w,e)猜测的一组模型参数

E(F,P,M,g)给定峰模型和猜测时的帧F中的误差函数

r(s,p)对相对点p处的子帧s的误差加权

Claims (23)

1.一种互电容触摸传感器，其特征在于，包括：

基板；

电极元件的阵列，其形成在所述基板上，每个电极元件包括具有至少两个驱动电极和至少一个感测电极的第一电极组和具有至少两个感测电极和至少一个驱动电极的第二电极组中的至少一组，其中所述第一电极组或所述第二电极组中的各电极设置为在不同的耦合距离上形成多个电容；以及

控制器，其可操作地耦合到所述电极元件的阵列，所述控制器配置为根据输入物体接近所述触摸传感器时所述多个电容的第一特征变化将所述输入物体指定为导电物体，并且根据所述输入物体接近所述触摸传感器时所述多个电容的不同于所述第一特征变化的第二特征变化将所述输入物体指定为不导电物体。

2.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述第一特征变化是，随着所述输入物体接近所述触摸传感器，所述多个电容的电容减小，并且所述第二特征变化是，随着所述输入物体接近所述触摸传感器，所述多个电容中的至少一个电容的电容增大。

3.根据权利要求1或2所述的触摸传感器，其中所述控制器配置为，基于所述多个电容的测量，确定所述物体相对于所述触摸传感器的表面的位置和高度。

4.根据权利要求1或2所述的触摸传感器，其中所述第二电极组中的所述至少两个感测电极设置成对，使得在所述阵列的每个行列交叉点设置有两个感测电极。

5.根据权利要求4所述的触摸传感器，其中，在所述传感器基板的平面中，一对感测电极中的第一感测电极比该对感测电极中的第二感测电极离所述驱动电极的距离近。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的触摸传感器，其中所述第一电极组中的所述至少两个驱动电极设置成对，使得在所述阵列中的每个行列交叉点设置有两个驱动电极。

7.根据权利要求6所述的触摸传感器，其中在所述传感器基板的平面中，一对驱动电极中的第二驱动电极比该对驱动电极中的第一驱动电极离所述感测电极的距离远。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的触摸传感器，其中所述第一电极组中的所述至少两个驱动电极设置成驱动电极对，并且所述第一电极组中的所述至少一个感测电极设置成感测电极对，使得在所述阵列中的每个行列交叉点设置有两个驱动电极和两个感测电极。

9.根据权利要求4或8所述的触摸传感器，其中所述感测电极对中的第一感测电极分成邻近所述感测电极对中的第二感测电极的侧面延伸的两部分。

10.根据权利要求6或8所述的触摸传感器，其中所述驱动电极对中的第一驱动电极分成邻近所述驱动电极对中的第二驱动电极的侧面延伸的两部分。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的触摸传感器，其中所述第二电极组中的所述感测电极设置为多个感测电极对，每个感测电极对包括第一双功能感测电极和第二双功能感测电极，并且所述至少一个驱动电极包括一对驱动电极，或者

其中所述第一电极组中的所述驱动电极设置为多个驱动电极对，并且所述至少一个感测电极包括一对感测电极，每对包括第一双功能感测电极和第二双功能感测电极。

12.根据权利要求11所述的触摸传感器，其中

所述感测电极对分成奇数编号感测电极对和偶数编号感测电极对，并且所述驱动电极对分成奇数编号驱动电极对和偶数编号驱动电极对，

一对感测电极中的第一奇数编号双功能感测电极的大部分邻近一对驱动电极中的第一奇数编号双功能驱动电极，并且该对感测电极中的第二奇数编号双功能感测电极的大部分邻近该对驱动电极中的第一偶数编号双功能驱动电极，并且

一对感测电极中的第二偶数编号双功能感测电极的大部分邻近一对驱动电极中的第二偶数编号双功能驱动电极，并且该对感测电极中的第二奇数编号双功能感测电极的大部分邻近该对驱动电极中的第一偶数编号双功能驱动电极。

13.根据权利要求11所述的触摸传感器，其中

所述感测电极对分成奇数编号感测电极对和偶数编号感测电极对，并且所述驱动电极对分成奇数编号驱动电极对和偶数编号驱动电极对，

一对感测电极中的第一奇数编号双功能感测电极的大部分邻近一对驱动电极中的第一奇数编号双功能驱动电极，并且该对感测电极中的第二奇数编号双功能感测电极的大部分邻近该对驱动电极中的第一偶数编号双功能驱动电极，并且

一对感测电极中的第一偶数编号双功能感测电极的大部分邻近一对驱动电极中的第二奇数编号双功能驱动电极，并且该对感测电极中的第二偶数编号双功能感测电极的大部分邻近该对驱动电极中的第一偶数编号双功能驱动电极。

14.根据权利要求11至13中的任一项所述的触摸传感器，其中感测电极对形成在第一透明导电层中，并且驱动电极对形成在第二透明导电层中，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层被绝缘层分开。

15.根据权利要求14所述的触摸传感器，其中

所述感测电极对分成奇数编号感测电极对和偶数编号感测电极对，并且所述驱动电极对分成奇数编号驱动电极对和偶数编号驱动电极对，

一对感测电极中的第一奇数编号双功能感测电极的大部分邻近一对驱动电极中的第一奇数编号双功能驱动电极，并且该对感测电极中的第二奇数编号双功能感测电极的大部分邻近该对驱动电极中的第一偶数编号双功能驱动电极，并且

一对感测电极中的第一偶数编号双功能感测电极的大部分邻近一对驱动电极中的第二奇数编号双功能驱动电极，并且该对感测电极中的第二偶数编号双功能感测电极的大部分邻近该对驱动电极中的第二偶数编号双功能驱动电极。

16.根据权利要求1至15中的任一项所述的触摸传感器，其中所述控制器配置为基于所确定的所述输入物体的类型选择动作。

17.一种用于确定至少一个输入物体相对于触摸面板的存在、类型或位置的方法，其中控制器电路从所述触摸面板提供电容测量，其特征在于，所述方法包括：

将来自所述控制器电路的电容测量数据输入到数据帧；

校正所述数据帧，使得其中表示的数据对应于相对于所述至少一个输入物体不存在时的状态的电容变化；

分析所述数据帧中的数据，以确定所述至少一个输入物体是否在所述触摸面板的检测范围内；以及

当所述至少一个输入物体在所述触摸面板的检测范围内时，基于所述数据帧中的数据确定所述至少一个输入物体的类型和位置。

18.根据权利要求17所述的方法，其中确定所述至少一个输入物体的类型和位置包括：

基于校正后子帧的组合计算第一合成子帧和第二合成子帧；

分析所述第一合成子帧和所述第二合成子帧，以确定所述第一合成子帧和所述第二合成子帧中的至少一个中的有效峰位置；

基于所述第一合成子帧和所述第二合成子帧中的至少一个的变化确定在所确定的有效峰位置的所述至少一个输入物体的类型；以及

根据所述有效峰位置估计所述至少一个输入物体的位置。

19.根据权利要求18所述的方法，其中通过对校正后子帧的加权和进行低通滤波来获得所述合成子帧。

20.根据权利要求18或19所述的方法，还包括将所述至少一个输入物体的位置估计为POS₁(P)，其中P是所述有效峰位置，POS₁被定义为在P附近并且用所测得的所述第一合成子帧或所述第二合成子帧中的电容变化加权的点位置的和。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述估计包括定义所述校正后数据帧的模型，所述模型描述输入物体和所述输入物体相对于电极元件的对应位置，并且对于给定的子帧，所述模型可预测由于所述至少一个输入物体在所述对应位置而在与所述子帧对应的电极元件处测得的电容变化。

22.根据权利要求17至21中的任一项所述的方法，还包括基于所确定的所述至少一个输入物体的类型选择动作。

23.根据权利要求17至21中的任一项所述的方法，还包括独立于所确定的所述至少一个输入物体的类型选择动作。