专利名称：用于双指触摸坐标识别和旋转姿态识别的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及触摸屏系统，且特别地，涉及电阻式触摸屏系统。
背景技术：
电阻式触摸屏用于多种应用，包括小型手持应用，如移动电话和个人数字助理。当用户用两个手指触摸电阻式触摸屏时，产生两个触摸点或双触摸，常规系统将两个触摸点之间的某处的单点报告为选定点。在一些系统中，通过测量坐标从第一位置到新位置的突然移位，可以监测至多触摸的转变。然而，在是发生简单地快速移动至不同位置的单触摸还是发生多触摸状态之间可能会出现模棱两可的情况。在另一常规系统中，偏置电流片或偏置负荷电阻用来指示从一次触摸状态到两次或更多次触摸状态的转变。系统识别位于报告的单点之上的矩形的四个角，但系统不能确定该矩形的哪两个相对角构成实际触摸坐标。此外，系统不能确定是否存在多于两个的实际触摸。两次同时发生的触摸的位置的识别在多种应用中是有用的，例如与正在显示的数据(如图形和照片)或与程序(如在播放音乐时)相互作用。例如，采用两个同时发生的触摸实现双指姿态(如缩放和旋转)的能力将增加用户与电阻式触摸屏系统的交互能力。因此，存在对能够检测和识别两个同时发生的触摸的触摸屏系统和方法的需求。
发明内容
在一种实施方式中，一种电阻式触摸屏系统包括基板、盖板和控制器。盖板包括第一导电涂层，基板包括第二导电涂层。基板和盖板彼此邻近定位，使得第一导电涂层面对第二导电涂层，并且在不存在触摸的情况下基板和盖板彼此电分离。控制器构造为识别当基板和盖板在至少两个触摸位置处彼此电连接时的多触摸状态。控制器还构造为随着时间的过去检测多个视在触摸坐标。控制器还构造为识别与所述视在触摸坐标中的至少一个相关联的两个可能的X坐标和两个可能的Y坐标。控制器还构造为基于视在触摸坐标以及两个可能的X坐标和两个可能的Y坐标识别两个触摸的坐标位置。在另一种实施方式中，一种识别电阻式触摸屏系统上的两个触摸的坐标位置的方法，包括基于X和Y偏置负荷电阻值中的至少一个的减小识别触摸屏上的多触摸状态。识别至少N个连续的视在触摸坐标。当确定所述至少N个连续的视在触摸坐标大致限定一线段时，识别所述两个触摸的沿着所述线段定位的坐标位置。所述坐标位置基于X和Y偏置负荷电阻值以及视在触摸坐标。
图1图示了根据本发明的实施方式形成的4-线电阻式触摸屏系统。图2图示了图1的根据本发明的实施方式形成的触摸屏的剖面侧视图。图3图示了根据本发明的实施方式形成的触摸屏上的两个同时发生的触摸。
图4图示了等效电路，其表示当在图1的根据本发明的实施方式的触摸屏上存在两个触摸时盖板上的电极之间的电连接。图5图示了用于确定根据本发明的实施方式的触摸屏系统上的两个同时发生的触摸的坐标位置的位置。图6图示了根据本发明的实施方式的具有两个同时发生的触摸的触摸屏。图7图示了图6的根据本发明的实施方式的触摸屏，并图示了两个触摸相互之间的运动的检测。图8图示了反射根据本发明的实施方式的触摸屏上的触摸的运动的移动参考帧。图9图示了根据本发明的实施方式的与图8的触摸一起移动的参考帧。图10图示了关于根据本发明的实施方式的原始检测偏置电流数据的高通滤波过的偏置电流数据。
具体实施例方式当结合附图阅读时，将更好地本发明的前述发明内容以及某些实施方式的接下来的详细描述。到附示不同实施方式的功能块的示意图的程度，功能块没有必要表示硬件电路之间的分开。因此，例如，可以在单块硬件(如，通用信号处理器或随机存取存储器、 硬盘等等)中实现一个或多个功能块(如，处理器或存储器)。类似地，程序可以为单独的程度，可以结合操作系统中的子程序，可以为安装的软件包中的函数等。将会理解，各实施方式不限于附图中示出的配置和手段。如本文中使用的那样，以单数形式引用并以措词"a"或"an"开始的元件或步骤应当理解为不排除包括多个所述元件或步骤，除非明确指明这种排除。而且，对本发明的"一种实施方式"的引用不是要解释为排除也结合所引用的特征的其它实施方式的存在。而且，除了另外明确指明，“包括"或"具有"包括特定属性的元件或多个元件的实施方式可以包括不具有该属性的附加的这种元件。本发明的至少一种实施方式与具有常规结构的3-线，4-线，5-线，7-线，8-线和 9-线电阻式触摸屏传感器和/或系统中的至少一种相适应。大量4-线触摸屏用在手持装置中。因此，下文主要讨论4-线触摸屏。图1图示了 4-线电阻式触摸屏系统100。触摸屏系统100具有盖板102，其放置在基板104的上方，二者之间具有窄的气隙。盖板102可以为高分子膜，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，基板104可以包括玻璃。可以使用其它材料。在不存在触摸的情况下，间隔装置(未示出)防止盖板102和基板104之间接触。第一导电涂层106和第二导电涂层108分别形成在盖板102和基板104的相面对的表面上，暴露至气隙。第一导电涂层106和第二导电涂层108可以是透明的，并且可以由诸如氧化铟锡(ITO)、透明金属膜、包含薄膜的套纳米管、导电聚合物或其它导电材料之类的材料形成。第一组电极110和112设置在第一导电涂层106的左右侧(或相对侧)。类似地，第二导电涂层108设置有相对于第一组电极110和112垂直定向的第二组电极120和 122。在另一种实施方式中，第一组电极和第二组电极可以以其它角度相对于彼此定位。第一导电涂层106和第二导电涂层108中的每一个具有在对应的电极之间测量的相关电阻。 例如，可以在第一组电极110和112之间测量与第一导电涂层106相关的电阻，并且可以在第二组电极120和122之间测量与第二导电涂层108相关的电阻。第一组电极110和112 之间的电阻以及第二组电极120和122之间的电阻可以称为“偏置负荷电阻”，因为该电阻是负荷电阻，在负荷电阻上施加偏置电压，以产生用于坐标测量的电压梯度。当不存在触摸时，盖板102的第一导电涂层106和基板104的第二导电涂层108彼此电分离。与导电涂层相关的偏置负荷电阻是构成该导电涂层的电阻的参考值。在一种实施方式中，第一导电涂层106和第二导电涂层108的电阻可以在400-600欧姆的范围内，并且由于涂层电阻率以及触摸区域长宽比的差异，第一导电涂层106和第二导电涂层108的电阻在盖板102和基板104之间可以不同。在另一种实施方式中，不同的材料，或不同厚度的相同材料可以用来形成第一导电涂层106和第二导电涂层108，这会产生不同的电阻值。为了检测与每个触摸(如，触摸148或触摸150)相关的X坐标，控制器138在盖板102的第一导电涂层106的第一组电极110和112之间施加电压差。例如，正电压可以施加至电极110，而电极112接地，因此建立沿第一方向118的电压梯度。在另一种实施方式中，不同的电压电平可以施加至电极110和112。第一导电涂层106上触摸位置(如触摸 148)处的电压传递至第二导电涂层108，因此传递至电极120和122。控制器138通过测量电极120或122处的电压测量X坐标。在这种情况中，电极110和112之间的电阻是施加为偏置第一导电涂层106用于X坐标测量的电压的负荷电阻。因此，电极110和112之间的电阻可以称为“X偏置负荷电阻”。为了检测与所述一个触摸(如，触摸148)相关的Y坐标，控制器138在基板104 的第二导电涂层108的第二组电极120和122之间施加电压差，因此建立沿第二方向1 的电压梯度。第二导电涂层108上触摸位置(如，触摸148)处的电压传递至第一导电涂层 106，因此传递至电极110和112。控制器138通过测量电极110或112处的电压测量Y坐标。因此，电极120和122之间的电阻可以称为“Y偏置负荷电阻”。在操作之间，控制器138可以在第一循环中偏置第一组电极110和112，在第二循环中偏置第二组电极120和122。触摸引起盖板102偏转并接触基板104，因此在第一导电涂层106和第二导电涂层108之间进行定位电连接。控制器138在第一循环中测量沿一个方向的一个电压，并在第二循环中测量沿其它方向的另一个电压。这两个电压是原始触摸坐标数据(x，y)。多种校正和修正方法可以用来识别触摸感测区域116和124内的实际显示位置(X，Y)。例如，修正可以用来修正线性和/或非线性失真。图2图示了一种实施方式，其中两个触摸148和150同时存在，本文中也称为两个同时发生的触摸。两个同时发生的触摸在同一时间点处存在，但没有必要同步。因此，一个触摸可以在正存在的第二触摸之前存在。当在两个位置(如在触摸148和150处)同时在第一导电涂层106和第二导电涂层108之间进行接触时，出现两个同时发生的触摸。(当在一个位置(如在触摸148或150处)在第一导电涂层106和第二导电涂层108之间进行接触时，出现单个触摸。当在两个或多个位置处在第一导电涂层106和第二导电涂层108之间进行接触时，出现多触摸状态。)在其中与第一导电涂层106接触的电极110和112被偏压的第一循环期间，传递至第二导电涂层108的电极120和122是表示第一导电涂层106上的位于触摸148和150 之间的坐标的中间电压。例如，可以在电极120或电极122处测量上述传递电压，或者当测量所述电压时可以电连接电极120和122。因此，所产生的测量X坐标将位于触摸148和150的坐标位置之间的中间值处。同样地，当存在两个触摸时，测量的Y坐标将是为每个触摸单独测量的坐标位置之间的中间值。例如，两个同时发生的触摸产生位于两个实际触摸位置之间的线段上的测量坐标(Χ，γ)。测量坐标(Χ，γ)在本文中称为视在触摸坐标(apparent touch coordinate)0图3图示了触摸屏300上的两个同时发生的触摸。第一循环表示位置(X1，Y1)处的第一触摸302，第二循环表示位置(Χ2，Υ》处的第二触摸304。实心点表示沿着线段310 定位的第一触摸302和第二触摸304之间的中点或质心306。视在触摸坐标308由“ X ”符号表示，并且也沿着线段310定位。当形成两个触摸302和304的环境相同时，如在触摸屏300上具有相同的接触面积和相同的压力，因此具有相同的接触电阻，则两个触摸302和304具有相同的电势。因此，视在触摸坐标308等于或接近两个触摸302和304之间的线段310的质心306，如图3 所示。将会理解，除接触面积和压力大小之外的因素会在触摸302和304之间的接触电阻
产生差异。然而，当第二触摸304处施加的电接触面积或压力与第一触摸302不同时，两个触摸的接触电阻将不同。例如，当第二触摸304处的电接触面积小于第一触摸302的电接触面积时，则相应地在第二触摸304产生较大的接触电阻。因此第二触摸304具有比第一触摸302小的电势，视在触摸坐标308沿着线段310定位为相对于第二触摸304更靠近第一触摸302。因此，第一触摸302或第二触摸302的接触电阻的任何变化将引起视在触摸坐标 308沿着线段310稍微变化或线段310起伏。所述变化或起伏也称为分散。当报告视在触摸坐标308且触摸302和304同时存在时，触摸屏系统不知道实际的，即真实的或有效的触摸是否位于触摸302和304处或位于坐标位置312和314处。在一些实施方式中，坐标位置312和314可以称为虚触摸位置。X和Y偏置负荷电阻值表示两个触摸之间的分量，但不能识别触摸相对于视在触摸坐标308所位于的方向(如，正或负X 和Y坐标方向)。因此，触摸屏系统需要能够解决模糊点以正确地识别实际触摸坐标。例如，触摸屏300可以具有原点316。将会理解，原点位置是示例性的。基于X和 Y偏置负荷电阻值以及视在触摸坐标308，控制器138可以确定相对于原点316的可能的X 和Y坐标。例如，一个可能的X坐标318可以沿着示出为延伸通过第一触摸302和坐标位置312的线定位，另一个可能的X坐标320可以沿着示出为延伸通过第二触摸304和坐标位置314的线定位。类似地，控制器138可以确定一个可能的Y坐标322可以沿着示出为延伸通过第二触摸304和坐标位置312的线定位，另一个可能的Y坐标3 可以沿着示出为延伸通过第一触摸302和坐标位置314的线定位。因此，可以基于视在触摸坐标308确定两个可能的X坐标318和320和两个可能的Y坐标322和324。在一些实施方式中，可以基于其它视在触摸坐标确定其它可能的X和Y坐标。图4示出了用于图1和2的触摸屏的示例性等效电路。两个触摸148和150在盖板102的第一导电涂层106和基板104的第二导电涂层108之间产生两个电接触点或位置，如图2所示。与触摸148相关的是图4中示出的等效电路中的接触电阻1148，同样地， 接触电阻1150与触摸150相关联。而且，在触摸148和150之间存在第二导电涂层108的电阻1108，在两个触摸148和150之间存在第一导电涂层106的电阻1106A。在盖板102上不存在任何触摸的情况中，在第一导电涂层106的电极110和112(在图4中示出为电路节点1110和1112)之间存在电阻1106。当存在触摸148和150 时，电极110和112之间的电阻由于通过电阻1108及接触电阻1148和1150的平行于通过电阻1106A的增加的电流通路而改变。并联电阻的这种增加降低了电极110和112之间的纯电阻。例如如果仅在触摸148或150处存在一个触摸，则不形成平行电路通路，电极110 和112之间的电阻与没有触摸时的一样。在这里假设第二导电涂层108的电极120和122 浮接或连接至高阻抗电压感测电路，因此达到非常好的近似，不流入或流出任何电流。因此电极110和112之间的电阻的降低发送从零或一个触摸状态到具有两个或多个触摸的多触摸状态的转变的信号。换句话说，电极110和112之间的盖板偏置负荷电阻的降低发送至多触摸状态的转变的信号。如图1的结构所示，盖板偏置负荷电阻为X偏置负荷电阻。同样地，基板偏置负荷电阻(如，Y偏置负荷电阻)的降低也发送至多触摸状态的转变的信号。“基板偏置负荷电阻”是盖板电极110和112浮接或连接至高阻抗电压感测电路时基板104上的电极120和122之间的电阻。在一种实施方式中，可能希望通过监测基板和盖板偏置负荷电阻二者检测至多触摸状态的转变。参照图2，如果触摸148和触摸 150处的电压相等，则将不存在任何电压差来驱动电流通过增加的电阻通路，且因此偏置负荷电阻没有任何改变。当触摸148和150具有相同的X坐标时，对于X偏置负荷电阻会发生同样的情况，当触摸148和150具有相同的Y坐标时，对于Y偏置负荷电阻会发生同样的情况。然而，两个不同的触摸148和150不会同时具有相同的X坐标和相同的Y坐标，因此两个偏置负荷电阻中的至少一个存在降低。因此，同时监测X和Y偏置负荷电阻在单触摸 (或无触摸)状态和多触摸状态之间可靠地进行区分。如在图3中讨论的那样，如由压力或电接触面积引起的接触电阻1148和1150中任一个的任何变化将引起在电极Iio和112以及电极120和122之间测量的X和Y偏置负荷电阻值改变。这些改变导致视在触摸坐标308变化或起伏。可以多种方式测量偏置负荷电阻。欧姆定律表明，电阻上的电压差“V”等于通过该电阻的电流乘以电阻“R”本身，即V = IR。欧姆定律也可以表述为R = V/I，因此如果知道电压和通过电阻的电流，则知道电阻。例如，如果已知电压施加在偏置负荷电阻上，则所产生的电流的测量构成偏置负荷电阻值的测量。因此，通过测量X和Y电流值并确定X和 Y电流值中的一个或二者已经增加，也可以检测到至多触摸状态的转变。在一些实施方式中，不需要以欧姆为单位确定偏置负荷电阻的值。因此，偏置负荷电阻的测量将被宽泛地解释，且可以采用多种方法实现。例如，如采用电流测量电路(未示出)测量电流并测量偏置负荷电阻上的电压降是测量偏置负荷电阻的例子。图5图示了当检测两个同时发生的触摸时用于检测触摸屏系统100上的实际触摸的坐标位置的方法。图6图示了具有两个同时发生的触摸的触摸屏600。将一起讨论图5 和6。在步骤500，控制器138检测或测量X和Y偏置负荷电阻值。在其它实施方式中， 如上所述，控制器138可以检测X和Y电流或X和Y电压值。在步骤502，控制器138确定 X和Y偏置负荷电阻值中的至少一个是否已经增加，表示基板104和盖板102在一系列坐标位置处彼此电连接。在一种实施方式中，X和Y偏置负荷电阻值可以与阈值进行比较。如果偏置负荷电阻值低于阈值，则已经出现多触摸状态。如果是是(yes)，则多触摸状态已经出现，该方法转到步骤504。在另一种实施方式中，如果X和Y电流中的至少一个已经增加，如高于阈值，则控制器138确定已经出现多触摸状态。在步骤504，控制器138例如基于常规电压感测方法确定视在触摸坐标602的位置 (如在图6上由“X”符号表示)。可以采用其它方法。在步骤506，控制器138基于X和Y 偏置负荷电阻值以及视在触摸坐标602确定实际触摸的四个可能的坐标位置。如前所述， 在多触摸状态中，X和Y偏置负荷电阻值表示实际触摸点的分开。例如，可以确定如在坐标位置608和610处以及在坐标位置612和614处两对触摸。在步骤508，控制器138再次检测或测量X和Y偏置负荷电阻值，并确定下一个视在触摸坐标604。在步骤510，控制器138确定是否已经检测至少N个视在触摸坐标。在一种实施方式中，N可以为至少两个。在另一种实施方式中，控制器138可以在最小时间周期内检测视在触摸坐标，如可以数毫秒内测量。在一种实施方式中，可以在约十分之一秒内检测视在触摸坐标。视在触摸坐标也可以称为连续视在触摸坐标。如果将检测更多个视在触摸坐标，则该方法返回步骤508。在一种实施方式中，则该方法可以返回步骤506，且在另一种实施方式中，该方法也可以连续地检查正在出现多触摸状态，如在步骤500和502实现的那样。如果已经检测至少N个视在触摸坐标，则该方法从步骤510转到步骤512，在步骤512 中，控制器138绘图和/或将连续获得的视在触摸坐标相互比较。例如，图6示出了视在触摸坐标602，604和606。可以首先检测视在触摸坐标602， 随后检测视在触摸坐标604，随后检测视在触摸坐标606。在一种实施方式中，已经彼此相互连续地获得视在触摸坐标602，604和606。当用户触摸触摸屏600时，触摸压力的任何微小变化影响每个触摸处的接触电阻。接触电阻的微小变化导致视在触摸坐标602，604和 606的对应的微小变化。在步骤514，控制器138确定视在触摸坐标，如视在触摸坐标602-606，是否沿着或大致限定连接或指向四个可能的坐标位置608，610，612和614中的两个。线段616可以具有宽度或厚度618，其例如可以由或以多个像素或坐标或可以以距离测量的任何适合地缩放的坐标限定或测量。在一种实施方式中，厚度618可以为两点，如两个坐标位置608和 610之间的位置的函数。当用户按压在盖板102上时，厚度618适应视在触摸坐标的由电子噪声或不期望的小的运动量引起的坐标位置的小变化。如果视在触摸坐标大致限定线段616，则在步骤516，控制器138识别真实的，即实际的触摸。在图6的例子中，真实的触摸对应于两个坐标位置608和610。控制器138随后可以启动按钮与实现与所识别的实际触摸坐标位置相关的多种动作。在一种实施方式中， 控制器138可以发送、传送、报告或提供两个触摸中的每一个的信息(如X和Y坐标)至另一个控制器、处理器、操作系统、系统接口等等(都未示出)，其随后可以基于X和Y坐标采取进一步的动作。在另一种实施方式中，显示控制器(未示出)可以从控制器138接收确定两个触摸的位置的信息。显示控制器可以例如在定位在触摸屏600后面或与触摸屏600 分开的显示器上显示点630和632或其它指示，以指示真实触摸坐标位置。控制器138可以继续确定是否仍在出现多触摸状态，和/或验证视在触摸坐标继续沿着线段616变化。返回514，控制器138可以确定视在触摸坐标以任意方式而不是沿着线段616变化。例如，如图6所示的视在触摸坐标620不沿着线段616变化，因此没有大致限定线段 616。在一种实施方式中，控制器138可以将视在触摸坐标之间的差异与阈值(如，像素或缩放形式的坐标)进行比较。如果所述差异中的至少一个大于阈值，则所述视在触摸坐标中的至少一个已经变化到线段616之外。这可以是一个或多个附加触摸(如，在坐标位置 622处)的指示。因此，在步骤518，控制器138可以确定存在多于两个的触摸。在一种实施方式中，控制器138可以放弃触摸信息或报告已经出现错误。应当理解，图5中的方法可以重复，如继续确定彼此之间的视在触摸坐标和对视在触摸坐标进行绘图，和/或确定它们之间的差异。该方法的合理变化，如要求附加数据和重新测试(如用于确认之前的结果)的循环指令是可以预期的。任选地，图5中的方法可以重复以检查或追踪已经进行触摸的正确的触摸分配。一旦已经确定真实触摸的线段616以及坐标位置608和610，控制器138可以监测视在触摸坐标以及X和Y偏置负荷电阻值，以识别坐标位置608和610的顺时针(CW)和逆时针(CCW)旋转运动(分别对应于CW和CCW旋转姿态)。例如，控制器138可以确定线段616的斜率。在一种实施方式中，斜率可以确定为相对于触摸屏600 —侧的角度。参照图6，虚线6 示出为平行于触摸屏600的X-轴线626。控制器138因此可以确定作为线段616和虚线6 之间的角度的角度628。将会理解，可以采用确定线段616的斜率或确定视在触摸坐标的变化趋势的其它方法。控制器138可以监测线段616随着时间变化的斜率或趋势，以确定斜率的变化。例如，斜率的变化可以由角度628的连续增加或减小指示，表示沿一个方向的运动趋势。控制器138还监测X和Y偏置负荷电阻值的变化。例如，如果X和Y偏置负荷电阻值中的一个正随着时间增加，而另一个电阻值随着时间减小，则控制器138可以将该信息与关于斜率变化趋势的信息联系起来，以确定用户是否正在进行CW或CCW旋转姿态。例如，如果用户正在进行CW旋转姿态，所述两个触摸中的每一个处的接触电阻将随着用户沿着盖板102移动他们的手指而变化，导致视在触摸坐标沿着具有沿一个方向改变的斜率的线段变化或起伏。参照图6，控制器138可以检测角度628随着时间减小。同时，连续检测到的X和Y偏置负荷电阻值中的一个随着时间减小，而另一个随着时间增力口。 由于角度6 减小并基于X和Y偏置负荷电阻的变化，因此控制器138可以确定坐标位置 608处的触摸大致沿着箭头A的方向移动，坐标位置610处的触摸大致沿着箭头B的方向移动，因此识别CW旋转姿态。控制器138随后可以基于CW旋转姿态启动某种动作，如旋转正在显示的图形或图片。在另一种实施方式中，控制器138可以基于线段616的斜率变化并结合仍然存在多于一个的触摸的确认识别旋转姿态。例如，在一些应用中，一旦已经识别触摸的初始坐标位置，可能不需要跟踪触摸屏600上的触摸的精确位置。因此，控制器138可以基于线段 616的斜率变化激活CW或CCW旋转命令。控制器138还可以基于X和Y偏置负荷电阻并通过跟踪视在触摸坐标而识别触摸同时相对于彼此移入或移出。这些姿态可以在用户向着彼此或彼此远离移动两个手指时出现。图7图示了触摸屏600以及坐标位置608和610处的触摸。控制器138可以检测在中心坐标位置710 (由点表示)附近变化的视在触摸坐标700，702，704，706和708，每个视在触摸坐标由“X”符号表示。在一种实施方式中，可以基于预定数量的连续视在触摸坐标将中心坐标位置710确定为平均坐标位置。视在触摸坐标700-708也沿着线段712变化。在一种实施方式中，如果视在触摸坐标700-708沿着同一线段712随着时间起伏或变化并相对于同一中心坐标位置710随着时间变化，同时X和Y偏置负荷电阻二者随着时间连续地或几乎连续地增加，则坐标位置608处的触摸沿着箭头C的方向移动，坐标位置 610处的触摸沿着箭头D的方向移动。因此，两个触摸都在移动并彼此靠近移动。在另一种实施方式中，如果视在触摸坐标700-708沿着同一线段712随着时间起伏或变化并相对于同一中心坐标位置710随着时间变化，同时X和Y偏置负荷电阻二者随着时间连续地或几乎连续地减小，则坐标位置608处的触摸沿着箭头D的方向移动，坐标位置610处的触摸沿着箭头C的方向移动。因此，两个触摸都在移动并彼此远离移动。控制器138还可以基于X和Y偏置负荷电阻并通过跟踪视在触摸坐标识别仅一个触摸在彼此靠近或远离移动。在该例子中，用户可以仅移动一个手指而将另一个手指保持在合适的位置。如果对应于坐标位置610的触摸沿着箭头D的方向移动，而对应于坐标位置608的触摸保持在相同的坐标位置，则视在触摸坐标将沿着同一线段712起伏或变化。然而，视在触摸坐标将在移动靠近坐标位置608的中心坐标位置附近变化。例如，视在触摸坐标700-708可以在中心坐标位置710附近变化。当坐标位置610 处的触摸沿着箭头D的方向移动时，检测到视在触摸坐标714，716和718，其在中心坐标位置720附近变化同时仍沿着线段712变化。随着时间的过去，检测到视在触摸坐标722，724 和726，其在中心坐标位置730附近变化。同时，控制器138将检测到X和Y偏置负荷电阻二者都连续或几乎连续增加。在另一种实施方式中，如果用户沿箭头C的方向移动对应于坐标位置610的触摸， 而将对应于坐标位置608的触摸保持在相同的位置，则视在触摸坐标将沿着线段712变化， 并将在沿着坐标位置610的方向移动的中心坐标位置附近变化。在这种情况中，控制器138 将检测到X和Y偏置负荷电阻二者都连续或几乎连续减小。一旦确定所述触摸的坐标位置608和610，则希望基于接触电阻变化(其引起X和 Y偏置电阻值变化)防止坐标位置608和610快速地到处移动。然而，坐标位置608和610 可能仍需要调整以反映沿着盖板102的实际触摸的任何运动。例如，当一个或两个触摸正移动时，触摸的大致运动趋势与起伏或变化(如，连续视在触摸坐标之间的随机变化)叠加或结合。当与反映触摸屏600上的一个或多个触摸的运动的视在触摸坐标的变化相比时，与接触电阻的变化相关的变动大。因此，在所述变动大于阈值时，控制器138可滤出触摸的坐标位置608和610的变化。在一些实施方式中，大于阈值的变化的过滤可以称为低通滤波。在一种实施方式中，可以以像素、毫米、微米和任何随意缩放的几何坐标或距离等测量阈值。因此，控制器138可以基于接触电阻变化防止触摸的坐标位置608和610变化，同时仍然允许基于触摸的实际坐标变化的变化。因此触摸的坐标位置608和610反映由用户沿着触摸屏600进行的运动，而不反映手指的压力和/ 或接触面积的变化。在某些情况中，在图5的步骤512处分析的视在触摸坐标的变动或分散中占主要的是接触电阻噪声。这是图6中示出的情况，其中假设视在触摸坐标602，604和606的分散受触摸坐标位置608和610的位置在步骤508和510期间的变化的影响小。相反，在其中手指可以沿随意方向快速移动或其中接触电阻噪声可以相对小的某些应用中，视在触摸坐标分散的重要的或主要的贡献可能来自步骤508和510期间手指的秩序井然的运动。然而，如下文参照经历前述运动的情况说明的那样，采用合适的算法，可以根据视在触摸坐标的分散或变动获得正确的触摸位置。
图8图示了一个例子，其中触摸屏600上的两个同时发生的触摸800和802以45 度角度沿向右方向804和向下方向806平行移动。平移运动是示例性的，其它旋转成分也是可预期的。质心808、810、812、814和816示出为位于触摸800和802之间的中心点的实心点，且在不存在接触电阻时将表示视在触摸坐标。然而，如果接触电阻如之前讨论的那样变化，则检测到具有起伏或变化的测量的视在触摸坐标818、820、822、拟4和826。还示出了类似于图3中的坐标位置312和314的虚触摸位置828和830。在该例子中，视在触摸坐标818-拟6的变动未直接解决模糊性并识别实际触摸800和802，因此除了之前讨论的算法和/或方法之外，还可以采用辅助移动帧算法。随着时间的过去检测多个视在触摸坐标，如五个视在触摸坐标818-826，虽然可以采用更多或更少的坐标，如三个坐标。可以以818、随后820、随后822等的顺序检测视在触摸坐标818-826。视在触摸坐标818、820、822、拟4和826中的每一个分别在帧834、836、 838,840和842内被检测。因此，图8图示了触摸屏参考帧中的视在触摸坐标818-826，其中视在触摸坐标818-拟6如图示的那样彼此实际位于触摸屏600上。一旦已经检测到最小数量的视在触摸坐标，则如通过采用最小二乘法处理视在触摸坐标818-826，以确定视在触摸坐标818-拟6是否可以拟合为直线，如图8中所示近似延伸通过质心808-816(质心808-816仅用作参考且不是可直接测量的)的线832。线832表示随着时间的大致趋势，而视在触摸坐标818-拟6围绕线832的变动表示噪声。表示视在触摸坐标818-826的大致趋势和与线832的关系的线832随后可以用来近似两个触摸800和802之间随着时间的诸如真实中心和位移方向之类的参数，所述参数随后可以用来限定运动帧。换句话说，可以为两个触摸800和802中的每一个计算近似方向和运动速度。图9图示了如果根据与触摸800和802 —起移动的参考帧呈现视在触摸坐标 818-826。该例子中的移动参考帧图示了五个帧834、836、838、840和842的汇集。因此图 9图示了分散而不是图8中示出的大致运动趋势。所述变动或分散沿着在触摸800和802 之间延伸的线段850。相反，如果与在虚触摸位置拟8和830之间延伸的线段852的公差或宽度相比，如之前在图5的步骤514处讨论的那样，视在触摸坐标818-拟6可以位于线852 的公差之外。因此，如果移动帧的分散沿着两个触摸800和802之间的线段850变化，则移动帧算法可以解决模糊性，并确定哪个坐标对表示真实触摸。因此，包括多个帧(如基于视在触摸坐标818-826的相对运动移动的帧834-84 的移动参考帧可以用来识别两个触摸 800和802的坐标位置。在另一种实施方式中，除了视在触摸坐标818_拟6之外，偏置电流可以用来重构两个触摸800和802的近似位置。这可以导致平移的，在一些实施方式中可以是旋转或同时平移和旋转的，移动帧的识别。在另一种实施方式中，随着时间的变动的变化可以用来解决模糊性并识别真实触摸，而不管触摸位置。如前所述，当变动大于预定阈值时，所述变化可以与接触电阻变化而不是与触摸的坐标变化相关联。换句话说，偏置电流的相对低的变化或低频变化可能由做姿势或移动手指运动引起，而偏置电流的相对高频的波动可能由接触电阻波动引起。此外， 偏置电流的高通滤波过的噪声与测量的X和Y电压(如，原始触摸坐标数据(X，y))的高通滤波过的噪声相关联，因为二者都是由相同的原因，即接触电阻波动引起的。
图10图示了相对于原始检测到的偏置电流数据的低通和高通滤波过的偏置电流数据的例子。在该例子中，为X或Y坐标中的每一个绘制偏置电流随着时间的变化曲线。然而，下文同样适用于检测X和Y测量电压坐标数据并绘制X和Y测量电压坐标数据随着时间的变化曲线。原始数据750表示以时间绘制的偏置电流。高通滤波过的数据752表示原始数据 750通过高通滤波器的结果，以便可以识别大于频率阈值的频率波动。低通滤波过的数据 754表示原始数据750通过低通滤波器的结果(如，低于频率阈值的频率波动，频率阈值可以基于来自时域的信息，如在处理时收集数据的时间长度)，随后如通过采用最小二乘法将该数据拟合成线。可以采用数字信号处理或滤波(如RC低通滤波器的数字滤波器等同物) 在时域中实现频率滤波。在可替换实施方式中，在图5的步骤512，进行对原始数据750的最小二乘法拟合，以确定低通滤波过的数据754。在确定了低通滤波过的数据7M之后，可以将高通滤波过的数据752确定为原始数据750和低通滤波过的数据7M之间的差。高通滤波过的数据752的波动可以用来解决关于哪个可能的触摸位置对应于实际触摸的模糊性。在下述等式中，假设ΔΙΧ(、)和AIY(ti)为作为时间、的函数的高通滤波过的X和Y偏置电流数据，ΔΧ(、)和AY(ti)为高通滤波过的测量的坐标数据或X和Y 电压。四个函数的乘积对时间的总和为S = E㈦
i在一种实施方式中，随着时间的过去可以检测电压和偏置电流中的每一个的10 个采样，虽然将会理解，可以采用多于或少于10个的采样。例如，如果四函数相关和是正的，则一个触摸的X和Y坐标都比另一个触摸的X和Y坐标大。然而，如果四函数相关和是负的，则一个触摸具有比另一个触摸大的X坐标和小的Y坐标。因此，可以解决当确定四个可能的触摸位置中的哪一个是实际触摸时的模糊性。图5-10中的图示的方法也适用于3-线、5-线、7_线、8_线和9_线电阻式触摸屏传感器。因此，通过这些触摸屏构造中的任一个都可以解决检测两个同时发生的触摸时经历的模糊性，因为触摸屏也具有检测视在触摸坐标并跟踪和测量偏置电阻值、偏置电流、电压等的能力。将会理解，上述描述是说明性的，而不是限制性的。例如，上述实施方式(和/或其多个方面)可以彼此组合使用。此外，在不偏离本发明的范围的条件下，可以进行多种修改，以使特定情况或材料适合本发明的教导。虽然本文中描述的材料的尺寸和类型是要限定本发明的参数，但它们决不是限制性的，而是示例性实施方式。一旦回顾上述描述，多种其它实施方式对本领域技术人员将会是明显的。因此应当参考随附权利要求以及这种权利要求授权的等同物的全部范围确定本发明的范围。在随附的权利要求中，术语"包括" 和"在其中"用作对应的术语"包含"和"其中"的通俗英语等同物。而且，在接下来的权利要求中，术语"第一"、“第二"和"第三"等仅仅用作标号，而不是要在它们的对象上施加数字要求。
权利要求
1.一种电阻式触摸屏系统，包括盖板，包括第一导电涂层；基板，包括第二导电涂层，基板和盖板彼此邻近定位，使得第一导电涂层面对第二导电涂层，在不存在触摸的情况下基板和盖板彼此电分离；和控制器，构造为(a)识别当基板和盖板在至少两个触摸位置处彼此电连接时的多触摸状态，(b)随着时间的过去检测多个视在触摸坐标，(c)识别与所述视在触摸坐标中的至少一个相关联的两个可能的X坐标和两个可能的Y坐标，以及(d)基于视在触摸坐标以及两个可能的X坐标和两个可能的Y坐标识别两个触摸的坐标位置。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括第一组电极，形成在基板上并配置为建立沿第一方向的电压梯度；和第二组电极，形成在盖板上并配置为建立沿第二方向的电压梯度，第一方向和第二方向不同。
3.根据权利要求1所述的系统，其中控制器还构造为确定视在触摸坐标何时沿着线段变化，并还构造为在视在触摸坐标沿着所述线段变化时基于所述线段识别所述两个触摸的坐标位置。
4.根据权利要求1所述的系统，其中控制器还构造为确定视在触摸坐标之间的差异， 并且在视在触摸坐标之间的差异的一部分大于阈值时放弃视在触摸坐标。
5.根据权利要求1所述的系统，其中控制器还构造为检测与所述多触摸状态相关联的 X和Y偏置负荷电阻值，并基于所述X和Y偏置负荷电阻值以及视在触摸坐标识别所述两个可能的X坐标和所述两个可能的Y坐标。
6.根据权利要求1所述的系统，其中控制器还构造为识别视在触摸坐标变化所沿着的线段，控制器还构造为确定所述线段的斜率并且当所述线段的斜率随着时间变化时识别顺时针和逆时针旋转运动中的一种。
7.根据权利要求1所述的系统，其中控制器还构造为，随着时间的过去检测与所述多触摸状态相关联的X和Y偏置负荷电阻值，并且当所述X和Y偏置负荷电阻值中的一个减小而另一个增加时识别顺时针和逆时针旋转运动中的一种。
8.根据权利要求1所述的系统，其中控制器还构造为检测与所述多触摸状态相关联的 X和Y偏置负荷电阻值，并且其中控制器还构造为当视在触摸坐标随着时间的过去相对于中心坐标位置变化且所述X和Y偏置负荷电阻值随着时间的过去同时增加或减小时、识别两个触摸是移动靠近在一起和移动远离中的一种。
9.根据权利要求1所述的系统，其中控制器还构造为，随着时间的过去检测与所述多触摸状态相关联的X和Y偏置电流、和与所述多触摸状态相关联的X和Y电压，其中控制器还构造为对X和Y偏置电流、以及X和Y电压进行高通滤波，并且其中控制器还构造为基于高通滤波过的X和Y偏置电流以及高通滤波过的X和Y电压识别所述两个触摸的坐标位置。
10.根据权利要求1所述的系统，其中控制器还构造为基于视在触摸坐标的相对运动确定包括多个帧的移动参考帧，并且其中控制器还构造为基于移动参考帧识别所述两个触摸的坐标位置。
11.一种识别电阻式触摸屏系统上的两个触摸的坐标位置的方法，包括下述步骤基于X和Y偏置负荷电阻值中的至少一个的减小识别触摸屏上的多触摸状态；识别至少N个连续的视在触摸坐标；确定所述至少N个连续的视在触摸坐标何时大致限定一线段；以及基于X和Y偏置负荷电阻值以及视在触摸坐标识别所述两个触摸的沿着所述线段定位的坐标位置。
全文摘要
本发明公开了一种电阻式触摸屏系统(100)，包括基板(104)、盖板(102)和控制器(138)。盖板包括第一导电涂层(106)，基板包括第二导电涂层(108)。基板和盖板彼此邻近定位，使得第一导电涂层面对第二导电涂层，并且在不存在触摸的情况下基板和盖板彼此电分离。控制器构造为(a)识别当基板和盖板在至少两个触摸位置处彼此电连接时的多触摸状态，(b)随着时间的过去检测多个视在触摸坐标，(c)识别与所述视在触摸坐标中的至少一个相关联的两个可能的X坐标和两个可能的Y坐标，以及(d)基于视在触摸坐标以及两个可能的X坐标和两个可能的Y坐标识别两个触摸的坐标位置。
文档编号G06F3/045GK102326138SQ201080008543
公开日2012年1月18日 申请日期2010年2月1日 优先权日2009年2月20日
发明者亨利·M·德苏扎, 约珥·C·肯特 申请人:泰科电子公司