电极测试设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及用于例如在制造环境中测试触摸面板特别是矩阵型透明互电容式触摸面板的装置。
【背景技术】
[0002]触敏装置通过减少或消除对机械按钮、小键盘、键盘和指向装置的需求而允许用户便利地与电子系统和显示器进行交互。例如，用户只需要在由图标所识别的位置处触摸即显触摸屏，即可执行一系列复杂的指令。触敏装置具有两种主要组件:触摸面板，其通常是用户与之接触的部分；和控制器，其耦合到触摸面板，以译解在其上进行的触摸。触摸面板通常包含彼此正交地布置并由电介质分离的透明电极的上部阵列和下部阵列。当电极中的任何一个上的电阻率超过了控制器可以适应的电阻率时，触摸面板可能发生故障。
【发明内容】
[0003]本发明公开了用于通过将信号经由电容耦合引入电极的激励点并且在该电极上的测量点处测量合成信号来推断电极的电阻的电路和装置。测量电路设有虚拟接地放大器电路，这种放大器电路被构造用于产生具有某些特征的信号，这种特征是在激励点与测量点之间的电极的电阻的线性函数。电子器件测量该特征，通常为振幅，并可以从其推断电极的电阻。
【附图说明】
[0004]图1是触摸装置的示意图；
[0005]图2是用于触摸装置中的触摸面板的一部分的示意性侧视图；
[0006]图3是电极测试设备的电路图；并且
[0007]图4是施加到电极的激励信号和在图3的电路中的各个点处的对应信号的图。
[0008]在这些附图中，类似的参考标号指示类似的元件。
【具体实施方式】
[0009]现代投射电容式透明触摸屏的构造细节以及通常用于覆盖电子显示屏并提供给用户基于触摸的交互性的类型使得在面板构造制造工艺的某些步骤之后难以评估和测试触摸面板组件。例如，投射电容式触摸屏叠堆通常可以包括彼此正交取向并且由电介质分离的上部电极阵列和下部电极阵列。通常通过涉及分离材料层的层合工艺来构造叠堆之后，上部阵列或下部阵列的电极中的仅一端可用于物理电连接。这限制了可以施加到触摸屏叠堆的测试的类型，这是不幸的，因为在此类电极中使用的材料类型可以以无数方式发生故障，并且其中的一些故障模式直到该面板与控制器耦合(在制造工艺中通常是晚的)才可检测到。
[0010]传统触摸面板测试的方法然后将涉及将面板的各个阵列耦合到测试系统，并且对于在激励电极与接收电极之间存在的某些基本故障情况进行测试(在它们彼此交叉的点(也称为节点)处施加到激励电极的信号电容耦合到接收电极)。此类现有的测试方法产生相当基本的数据，例如不管是电极具有间断性(“开路”)还是错误地与面板的另一个组件连接(“短路”)。如果检测到开路条件，则进一步的测试可给出间断性存在何处的指示，其可用于改善制造工艺。如果检测到短路条件，则所施加的信号将在激励电极(如果存在到此的访问)的另一端上或在接收电极上显著地衰减，或者所施加的信号可在多个接收电极上出现(如果短路条件存在于驱动电极与另一阵列的接收电极之一之间)。在激励电极上的短路可一定程度地更难以检测，但是激励电极可通过基本上轻击触摸面板并且激励先前与接收电极相关联的电极，并且在先前与被激励的相关联的电极上接收而作为接收电极。
[0011]诸如用于开路和短路的基本测试将不会显示出与面板中的电极相关联的某些条件(或电极结合到其中的引线，该引线然后将电子器件耦合到控制器)，这些条件可指示可能的后续故障或指示制造缺陷。此类条件可包括不寻常的电阻率值。例如，在包括细小微导线图案的面板中(例如，参见美国专利N0.8，179，381 “触摸屏传感器”)，各个电极可包括非常细小的特征结构。这些特征结构的故障模式可以为使得它们通过基本的开路/短路测试体系，但当查询特定的电极的电阻率值或电极部分时可存在异常。然而，这可回到前面提到的问题，其涉及当电极仅具有对此电极的一侧的物理连接触及时测量电极的电阻率的难度。
[0012]此公开呈现了一种推断具有到电极的一个点的物理电连接以及到另一个点的电容耦合连接的电极的电阻率的新型设备和方法。根据此类设备和方法，可以推断电容式触摸屏的电极的相对的或量化的电阻率值。这些值可以用于在故障前状态中识别具有电极的面板，其将通过传统的开路/短路型质量控制测试。另外，这些值可用于识别应解决的制造缺陷。虽然在测试触敏装置(该装置包括面板连同控制器电气系统两者)的面板组件的情况下呈现该设备和方法，但是存在将其自身呈现给本领域技术人员的其他非触摸应用，其中可需要电阻率值，但是其中物理地电耦合到待测电极的两端是不实际或不可行的。此类应用可包括:测量和量化串扰场耦合；测试其他类型的基于电容的传感器，诸如膜型电容式开关或触摸传感器；或测试任何应用中的电极，其中只存在到要测试的电极的一个部分的物理电耦合，并且只存在对另一个点的电容耦合触及。物理电耦合意味着通过物理连接而非通过电容耦合的电耦合。
[0013]在图1中，示出了示例性触摸装置110。该装置110包括连接至电子电路的触摸面板112，为了简便起见，将电子电路一起集合成标记为114且统称为控制器的单个示意框。
[0014]虽然触摸面板112示出为具有包含列电极116a_e的下部阵列和行电极118a_e的上部阵列的5X5矩阵，但是也可以使用其他数量的电极和其他矩阵尺寸。面板112通常是大致透明的，使得用户能够透过面板112来观察对象，诸如计算机、手持装置、移动电话或其他外围设备的像素化显示器。边界120表示面板112的观察区域且另外优选地表示此显示器(如果使用)的观察区域。从平面图的角度来看，电极116a-e、118a-e在观察区域120上为空间分布。为了便于例证，这些电极被示出为较宽且显眼，但在实施过程中电极可较窄且用户不易察觉。此外，这些电极可设计为在矩阵的节点附近具有可变的宽度，如以菱形垫或其他形状的垫形式增加的宽度，以便增大电极之间的边缘场，从而增强触摸对于电极间电容式耦合的效应。在示例性实施例中，电极可以由氧化铟锡(ITO)、细小微导线的网状物或其他合适的导电材料构成。从深度的角度来看，列电极可位于与行电极不同的平面内(从图1的角度，列电极116a-e位于行电极118a_e的下面)，使得在列电极与行电极之间不进行显著的欧姆接触，并且使得在给定列电极与给定行电极之间的唯一显著的电耦合为电容耦合。在其他实施例中，行电极和离散的列电极组件可布置在相同的基底上，在相同的层中，然后跨接跳线电极被构造用于连接离散的列电极组件(通过电介质而与列电极间隔开)，从而使用基本上单层结构而形成X电极和y电极。电极矩阵通常位于盖玻璃、塑料薄膜等的下面，使得电极受到保护而不与用户的手指或其他触摸相关工具发生直接物理接触。此类盖玻璃、薄膜等的暴露表面可被称为触摸表面。另外，在显示型应用中，背部屏蔽件可设置在显示器与触摸面板112之间。此背部屏蔽件通常由玻璃或薄膜上的导电ITO涂层组成，并且可接地或由波形来驱动，该波形降低从外部电干扰源到触摸面板112中的信号耦合。其他背部屏蔽方法在本领域中是已知的。通常，背部屏蔽件减少由触摸面板112感测的噪声，这在一些实施例中可提供改善的触摸灵敏度(如，能够感测较轻的触摸)和更快的响应时间。当来自(例如)LCD显示器的噪声强度随距离而快速降低时，有时结合其他噪声降低方法(包括使触摸面板112与显示器隔开)来使用背部屏蔽件。除这些技术之外，以下还参考各种实施例来讨论处理噪声问题的其他方法。
[0015]在给定的行电极与列电极之间的电容耦合主要取决于电极彼此最靠近的区域中的电极的几何形状。此类区域对应于电极矩阵的“节点”，图1中标记了其中的一些节点。例如，在列电极116a与行电极118d之间的电容耦合主要发生在节点122处，而在列电极116b与行电极118e之间的电容耦合主要发生在节点124处。图1的5X5矩阵具有25个此类节点，这些节点中的任一者可通过以下方法由控制器114来寻址:经由适当选择将各个列电极116a_e单独地耦合到该控制器的控制线126中的一者，并且适当选择将各个行电极118a_e单独地耦合到该控制器的控制线128中的一者。
[0016]当用户的手指130或其他触摸工具接触或几乎接触装置110的触摸表面时，如在触摸位置131处所示，该手指电容耦合到电极矩阵。该手指电容耦合到矩阵，并且使电荷远离矩阵，尤其是远离最靠近触摸位置的那些电极，并且这样的话，它改变了对应于最接近节点的电极之间的耦合电容。例如，在触摸位置131处的触摸最靠近对应于电极116c/118b的节点。如以下进一步所述，耦合电容的这种变化可由控制器114检测且被解释为在116a/118b节点处或附近的触摸。优选地，控制器被构造用于快速检测矩阵所有节点的电容变化(如果有的话)，并且能够分析相邻节点的电容变化大小，从而通过内插法准确确定节点之间的触摸位置。此外，控制器114有利地被设计为检测同时或以重叠时间施加至触摸装置的不同部分的多次不同触摸。因此，例如，如果在手指130触摸的同时，另一个手指132在触摸位置133处触摸装置110的触摸表面，或者如果各次触摸至少在时间上重叠，则控制器优选地能够检测这两次触摸的位置131、133，并且在触摸输出114a上提供此类位置。控制器114优选地采用多种电路模块和组件，这些模块和组件允许控制器在电极矩阵中的一些节点或全部节点处迅速确定耦合电容，并从其中确定对触摸面板的表面接触的发生率。
[0017]现转到图2，我们从中可看到用于触摸装置中的触摸面板210的一部分的示意性侧视图。该面板210包括前部层212、包括第一组电极的第一电极层214、绝缘层216、包括优选地正交于第一组电极的第二组电极218a-e的第二电极层218以及后部层220。层212的暴露表面212a或层220的暴露表面220a可为或包括触摸面板210的触摸表面。
[0018]图3是电极测试系统300的示意图。其示出触摸面板303的代表性节点，该部分包括驱动电极301和接收电极302，其中电容耦合Ccoup在它们之间。驱动电极301物理地电耦合到提供激励信号的信号发生器(在图3中未示出)。激励信号电容耦合到接收电极302，以提供Vtrace信号到放大器电路310。放大器电路310可从德克萨斯仪器公司(TexasInstruments)商购获得(产品号0PA4134:超低失真，低噪声。
[0019]通常，另外的电阻器(有时称为输入电阻器)将在虚拟接地节