用于触敏装置的基线更新程序的制作方法

专利名称：用于触敏装置的基线更新程序的制作方法
用于触敏装置的基线更新程序
背景技术：
具有矩阵式传感器的一些互电容式触敏装置被连续地校正以适应环境操作条件中的变化。例如，当互电容、矩阵式触摸传感器升温时，传感器上的各个节点可对触摸事件的敏感度增高或降低。为了适应敏感度的这些变化，耦接至触摸传感器的控制器逐渐地调整与特定节点相关的基线值。理论上理想的基线为触摸事件和非触摸事件共用的触摸信号的部分。当然，该信号的非触摸部分在触摸事件期间为未知的，因此必须对其进行估计。可通过(例如)确定非触摸事件期间与节点相关的移动平均值来完成这种估计。另外，本领域中还已知更加复杂的方法。某些事件可引起导致异常行为的基线校正。例如，如果将水或一些其他导电性液体喷射到触摸屏上，则连续校正程序可调整至这种情况，以使得当移除水时错误地报告触摸事件。 这种异常情况可见于图I中，该图为示例性数据的时间图线，所述示例性数据表示可来自多触摸、互电容矩阵式触摸装置上的节点的数据。图I中的Y轴表示计数，但Y轴的数值可为如下任何值，所述值表示电压、时间、电流或者选定为给定节点处的电容水平的替代参数的任何其他属性。X轴指采样数，所述采样数表示通过控制器电子器件(例如)每隔5毫秒(ms)重复性地获取的采样。原始计数301则为每隔5ms采样的、与特定节点相关的计数数值。基线330大致遵循原始数据301的图线的趋势。基线330为原始计数301的函数，并且可为从移动平均值到滤波器(例如无限脉冲响应(IIR)滤波器)的输出值的任何值。在触摸装置启动后的初始校正之后，随时间推移来缓慢地调整基线330以补偿操作环境(例如温度)的变化。在同一图上，有效计数302为下述的图线(原始计数值301)-(基线330)。阈值305为触摸阈值，其在此实例中为大约300计数。当有效计数301超过阈值305时，通过相关控制器报告触摸。例如，触摸事件310示为影响原始计数值301，这对应于有效计数302上的触摸事件310A。应当注意，在此实施例中，触摸事件310引起计数原始计数值301降低，这种情况与节点处的互电容降低有关。这种降低为电子器件和固件的特定实施的人为结果；其他实施可导致Y轴数值的增加而非降低。在触摸事件310(并因此在触摸事件310A)的持续时间内，将通过控制器114报告触摸并且将不更新基线。水事件320可导致原始数据计数301上升或下降。在图I中，水事件320示为使原始数据计数301的数值增加，这表示该节点处的互电容增加。水事件可与例如清洁屏幕的用户有关。当原始数据计数301的移动位于背离触摸的方向上时，有效计数302从未超过阈值305，并且因此当施加水时无触摸被报告。另外，由于基线更新算法同样因触摸事件的识别而未受到抑制，则基线值会更新以将传感器表面上的水的情况接受为环境情况。这种基线更新有时在本行业中称为“背离触摸漂移”。如果水事件320已引起计数的有效降低并且类似地更新基线，则这将在本行业中称为“靠近触摸漂移”。由于基线330已进行调整以将水接纳为环境操作条件，则当用户擦干屏幕时，可立即使得有效计数值超过阈值，这样控制器可将该事件报告为错误触摸事件312。然后控制器114将连续地报告触摸，因为基线在触摸事件期间将不会进行更新。如果图I中所示的基漂已为“靠近触摸”，则将产生未必成问题的不同人为结果在适时调整基线之前擦拭屏幕时，屏幕可对触摸不太敏感，这样可接受用户较直接地按压在传感器的触摸表面上。

发明内容
因此，描述于本发明中的实施例的一个目标为提供下述改善装置，所述改善装置用于更新与给定节点相关的基线值，以使得当某些事件可能正发生时(例如清洁触摸屏、或者水或其他导电性液体接触触摸屏区域)有效地抑制更新基线。在一个实施例中，改善的基线更新程序可避免(例如)在从触敏装置的触敏表面已突然移除液体(例如清洁液体)之后由控制器报告错误触摸事件。
在一个实施例中，描述了进行确定以更新与互电容式触敏装置上的节点相关的基线值的方法，所述方法包括接收与触摸传感器上的多个节点处的电容耦合相关的多个测量周期的数据流；基于所述数据流来确定是否多个节点中的足够的部分已在足够的时间段上趋于靠近或背离触摸；基于此确定结果来更新与触摸传感器上的节点中的至少一些相关的基线值。在另一个实施例中，描述了触敏装置，所述装置包括触摸矩阵式触摸传感器，所述触摸矩阵式触摸传感器具有多个节点；电子器件，所述电子器件可通信地连接至节点并且被构造为测量触摸传感器的各个节点处的电容耦合；其中所述电子器件被构造为接收表征触摸传感器上的多个节点处的电容耦合的数据流；基于所述数据流来确定是否多个节点中的足够的部分已在足够的时间段上趋于靠近或背离触摸；并且基于此确定结果来更新与触摸传感器上的节点中的至少一些相关的基线值。本文还讨论了相关方法、系统和制品。本专利申请的这些方面和其他方面通过下文的具体描述将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对受权利要求书保护的主题的限制，该主题仅受所附权利要求书的限定，并且在审查期间可以进行修改。


结合附图并参照下文中多个实施例的详细说明，可以更全面地理解和领会本发明，其中图I示出了与触敏装置上的示例性节点相关的示例性数据图线；图2示出了触敏装置和电子器件的示意图；图3示出了用于示例性触敏装置的触摸面板的一部分的截面图；图4示出了与触敏装置上的示例性节点相关的示例性数据图线；并且图5示出了下述流程图，所述流程图示出了用于选择性地更新与节点相关的基线值的方法。在以下对图示实施例的描述中，参照了附图，通过举例说明的方式在这些附图中示出在其中可以实施本发明的多种实施例。应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，可以利用这些实施例，并且可以进行结构上的修改。附图和图表用于对本发明进行举例说明，未按比例绘制，并且在一些附图中，会出于举例说明的目的而扩大尺寸。
具体实施例方式在图2中，示出了示例性触摸装置110。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。所示的触摸面板112具有列电极116a_e和行电极118a_e的5X5矩阵，但也可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，以使得用户能够透过面板112来观察物体，例如计算机、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的观察区域且还优选地表示此显示器(如果使用)的观察区域。从平面图的视角看，电极116a-e、118a_e在观察区域120上方做空间分布。为了易于说明，这些电极被示出为较宽且显眼，但实际上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处具有可变的宽度，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果。在示例性实施例中，电极可由铟锡氧化物(ITO)或其他合适的导电材料构成。从深度的角度看，列电极可与行电极位于不同的平面内(从图2的透视角度，列电极116a_e位于行电极118a_e的下面)，以使得列电极与行电极之间没有显著的欧姆接触，从而使得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。电极矩阵通常位于防护玻璃、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。此类防护玻璃、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，可在显示器与触摸面板112之间设置背屏蔽件。此背屏蔽件通常由玻璃或薄膜上的导电ITO涂层组成，并且可接地或由降低从外部电干扰源到触摸面板112中的信号耦合的波形来驱动。其他背屏蔽方法在本领域中是已知的。通常，背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(例如，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)来使用背屏蔽件。除这些技术之外，以下参考各种实施例来讨论处理噪声问题的其他方法。在给定的行电极和列电极之间的电容式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。此类区域对应电极矩阵的“节点”，图2中标出了其中的一些节点。例如,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，并且列电极116b与行电极118e之间的电容耦合主要发生在节点124处。图2的5X5矩阵具有25个此类节点，这些节点中的任一者均可由控制器114通过适当选择将各个列电极116a_e单独地连接到该控制器的控制线126中的一者以及适当选择将各个行电极118a_e单独地连接到该控制器的控制线128中的一者来寻址。当用户的手指130或其他触摸工具接触或接近于接触装置110的触摸表面时，如触摸位置131处所示，该手指电容地耦合至电极矩阵。该手指从矩阵，尤其从最靠近该触摸位置的这些电极吸引电荷，这样便可改变对应于(多个)最近节点的电极之间的耦合电容。例如，触摸位置131处的触摸最靠近对应于电极116c/118b的节点。采用(例如)名称为“High Speed Multi-touch Touch Device and Controller Therefor”(高速多触摸式触摸装置及其控制器)的美国专利申请No. 61/231471中所述的系统和方法，这种耦合电容变化可通过控制器114进行检测并且可解释为116a/118b处或附近的触摸。用于确定耦合电容变化的其他系统和方法在本领域中为已知的。优选地，控制器被构造为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，在一个实施例中，控制器114被设计为检测同时或在重叠的时间内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触摸装置110触摸表面的触摸位置133，或者如果各次触摸至少在时间上重叠，则控制器能够检测这两次触摸的位置131、133，并且在触摸输出端114a上提供这些位置。控制器114能够检测的不同的同时的或时间上重叠的触摸的次数并不必限制为2，例如，它可以为3、4或更多，这取决于电极矩阵的大小和控制器114的能力。控制器114采用使其能够快速确定电极矩阵中一些或全部节点处的耦合电容的各种电路模块和元件。例如，控制器优选包括至少一个信号发生器或驱动单元。驱动单元将驱动信号传输至一组电极，该组电极被称为驱动电极。在图2的实施例中，列电极116a_e可用作驱动电极，或者可如此使用行电极118a_e。驱动信号优选地一次传送至一个驱动电 极，如按照从第一个驱动电极到最后一个驱动电极的扫描顺序。当此类电极中的每一个被驱动时，控制器监测被称为接收电极的另一组电极。控制器114还可包括下述电路，所述电路接收和处理接收电极上的信号并且将这些信号转换成特定节点处的电容耦合的数字表示。此附加电路可包括一个或多个模数转换器(ADC)，以将模拟振幅转换为数字格式。一个或多个多路复用器还可用于避免电路元件的不必要重复。当然，控制器还优选地包括其中存储各种参数的一个或多个存储装置、以及执行必要的计算和控制功能的微处理器。现转到图3，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。面板210包括前层218、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212、以及后层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。现转到图4，示出了类似于图I所示的时间图线。其使用相同的示例性原始计数值301数据，所述数据表示可来自装置(例如装置110)上的节点的数据。然而，与图4相关的实施例执行改善的基线更新程序，如下文所讨论的。在图4中，同一触摸事件310当超过阈值305时，记录为触摸事件310a。然而，在图4中，基线430并未在水事件320期间或者因水事件320而以任何显著的方式进行更新。因此，当水事件320停止时(如(例如)当用户擦干正在被清洁的屏幕时将发生的)，有效计数值402从未超过阈值305，因而不存在由控制器114报告的错误触摸。现转到图5，示出了描述用于触敏装置的基线更新程序的流程图。在一些实施例中，基线更新程序将避免在基线已漂移背离触摸之后与环境条件的突然变化相关的错误触摸，如在已将导电性液体从电容式触摸屏的表面擦除之后可能产生的。相同的程序可易于适用于漂移靠近触摸的情况，如将要讨论的。首先，接收触敏装置上的各个节点的原始计数值(510)。如相对于前述附图所述，这些原始计数值可根本不是计数值(这取决于实施)，但可取代为如下某数值触摸传感器上的给定节点处的互电容的替代值。例如，计数值可实际上为电压电平。在步骤520中，控制器确定在背离触摸(或靠近触摸)的方向上原始计数值超过趋势误差阈值的节点数。在一个实施例中趋势误差阈值为恒定值，并且为了举例说明此处为4个计数。在实施时，趋势误差阈值需要为低的，以使得实际基线和控制器估计的基线不会相差太多，相差太多将导致触摸位置误差和触摸敏感度变化。如果与计算中的其他因素共同起作用的触摸误差阈值过低，则所述程序将较频繁地使基线更新至环境条件。因此，在步骤520中，控制器确定出比相关节点的基线值高4个计数的节点总数。为了举例说明，假设2600个节点比基线值低4个计数，并且1000个节点不低于基线值(触敏装置上共计3600个节点)。对此数量进行滤波(步骤530 )。在通常的环境中，样本噪声可以是适当的趋势误差阈值的十倍高。得自通常的全节点数据集的一个或多个样本将几乎确定具有(例如)55%的在任一方向上均超过趋势阈值的合格节点。因此对此数量进行适当滤波(无限 脉冲响应(IIR)或其他低通滤波器)，以便识别出在一段时间上一直处于阈值以上的误差。滤波器输出数量，此处为了举例说明称该数量为2610。将滤出数量(2610)与节点总数(3600)进行比较。如果滤出数量未超过总节点的55% (在决策框540处为“否”)，则将趋势间期计数变量复位为零，并且该过程重复进行下一个测量周期。如果滤出数量确实超过总节点的55% (在决策框540处为“是”)，则递增趋势间期计数变量。趋势间期计数阈值为时间型阈值，因为其可在每个测量周期仅可递增一次。例如，其可为5秒且测量周期为5ms，由此相除可得其为5000的数值。在决策框560处检测趋势间隔计数，并且如果该计数超过阈值，则利用基漂滤波器来更新所有节点的基线值(步骤570)。在另一个实施例中，允许更新仅在步骤520中识别为合格节点的节点的基线值。实际上，考虑到经由图5中所提供的逻辑的阈值的相互影响，屏幕的超过55%必须充分地趋于背离触摸多于5秒以便利用基漂更新程序来更新基线。反之，如果低于55%的节点数背离触摸(或靠近触摸)漂移或者漂移持续低于5秒，则不存在通过基漂滤波器对触摸屏上的节点的基线更新。然后返回图4，基线430在水事件320期间未进行更新。根据图5所述的逻辑，这可能源于两个原因中的一个。首先，原因可能为将水引至过于集中的区域，由此从未导致55%或更多节点在一个方向上的足够趋势(在决策框540处为“否”)。第二，原因可能为水事件确实使得超过55%的节点漂移大于靠近触摸的阈值(在决策框540处为“是”)，但这种情况持续低于5秒的时间段(在决策框560处为“否”)。这可为足够的时间(例如)以供用户利用液体型清洁剂来清洁触摸屏。应当注意，水对触摸传感器上的节点的影响，在任一方向(靠近或背离触摸)上，可为高度可变的。有效的是，参照图5所述的逻辑通过下述方式来限制连续校正程序对环境条件变化的敏感度，所述方式为避免基漂滤波器更新与节点相关的基线值，除非满足某些条件。第一条件为程度和面积(超过4个计数，经记录超过55%的节点)之一，并且第二条件为时间(超过5秒)。根据实施，可通过仅实现与程度和面积、或时间相关的阈值来调整敏感度。应当注意，图5特定地处理背离触摸的漂移(参见步骤520)。可同时实施相同的基本操作以用于通过下述方式来处理靠近触摸的漂移，所述方式为检查是否超过55%的节点在背离触摸或靠近触摸的情况下漂移足够的程度、然后应用步骤550和之后的相同时间型阈值检查。
尽管本文所述的实施例已参照互电容式触敏装置进行描述，但相同的理念将适用于电容接地式触敏装置。另外，本文所述的实施例已参照与各个节点相关的基线值进行描 述。技术人员将认识到，基线可与节点的分组相关，并且这涵盖在本发明的范围内。此外，技术人员将认识到，代替更新基线，可使用节点专用阈值来作为基线的替代物。在这种实施例中，将基于环境条件来更新各个节点的阈值。本文所论述的相同基本理念适用于这种方法，并且涵盖在本发明的范围内。
权利要求
1.一种进行确定以更新与互电容式触敏装置上的节点相关的基线值的方法，包括 接收与触摸传感器上的多个节点处的电容耦合相关的多个测量周期的数据流； 基于所述数据流来确定是否所述多个节点中的足够的部分已在足够的时间段上趋于靠近或背离触摸； 基于所述确定结果来更新与所述触摸传感器上的所述节点中的至少一些相关的基线值。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述触敏装置具有透明的传感器子部件。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述足够的部分为超过50%的所述节点。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述足够的时间段为至少一秒。
5.根据权利要求I所述的方法，其中所述节点中的一些包括全部节点。
6.根据权利要求I所述的方法，其中所述基线值为阈值，所述阈值指示触摸条件。
7.一种触敏装置，包括 具有多个节点的触摸矩阵式触摸传感器； 电子器件，所述电子器件可通信地连接至所述节点并且被构造为测量所述触摸传感器的各个节点处的电容耦合； 其中所述电子器件被构造为 接收表征所述触摸传感器上的多个节点处的所述电容耦合的数据流； 基于所述数据流来确定是否所述多个节点中的足够的部分已在足够的时间段上趋于靠近或背离触摸；并且 基于所述确定结果来更新与所述触摸传感器上的所述节点中的至少一些相关的基线值。
8.根据权利要求7所述的触敏装置，其中所述触摸传感器为透明的。
9.根据权利要求7所述的触敏装置，其中所述足够的时间段为至少一秒。
10.根据权利要求7所述的触敏装置，其中所述足够的部分为超过50%的所述节点。
11.根据权利要求7所述的触敏装置，其中所述基线值为阈值，所述阈值指示触摸条件。
全文摘要
本发明涉及触敏装置和相关方法，所述触敏装置执行一程序，所述程序控制所述装置在某些情况下的基线更新过程。
文档编号G06F3/03GK102822783SQ201180017627
公开日2012年12月12日 申请日期2011年3月29日 优先权日2010年3月31日
发明者克雷格·A·科代罗 申请人:3M创新有限公司