用于确定使用者的手与电子设备的壳体之间的关系的触摸屏控制器的制作方法

本披露总体上涉及触摸屏并且更具体地涉及用于确定使用者的手与电子设备的壳体之间的关系的技术。

背景技术：

触摸屏存在与许多不同类型的常见现代电子设备中，诸如智能电话、平板、智能手表、可穿戴设备、膝上计算机等等。在这些电子设备中，触摸屏充当输出设备和输入设备。触摸屏通常包括显示层和感测层。触摸屏控制器联接到感测层并且操作以便处理来自其的信号从而检测使用者的输入。感测层包括触摸传感器并且附接到或形成为显示层的组成部分，该显示层可以是例如lcd、ips或amoled显示器。

触摸屏的典型的感测层是包括多条电力线或驱动线以及正交安排的感测线的电容传感器阵列。这些线由合适的导电材料制成，驱动线形成在感测层的一个子层上，并且感测线形成在另一个子层上，其中这些子层由透明的绝缘材料(诸如绝缘介质层)分开。之间有绝缘材料的驱动线与正交安排的感测线的重叠形成电容传感器阵列。在操作中，通常是周期性波形(诸如脉冲串)的驱动信号被相继地施加到驱动线。当驱动信号被施加到给定的驱动线时，该驱动线和感测线之间的电容耦合产生驱动信号到感测线的电容耦合，由此响应于驱动信号在感测线上生成感测信号。

在每一条感测线上生成的感测信号的值是该感测线与接收到驱动信号的驱动线之间的电容耦合的函数。这个电容耦合响应于使用者的手接近形成在驱动线和感测线的重叠处的传感器节点而改变。驱动信号到感测线的电容耦合的这种改变将导致在感测线上生成的感测信号的改变，并且以此方式，感测信号指示使用者的手指或其他触摸设备邻近触摸板中的给定传感器节点。

在操作中，使用者对触摸板的表面进行触摸或者将他或她的手指悬停在触摸板上方，并且电容传感器生成被提供给触摸屏控制器的相应电子传感器信号。从这些传感器信号，触摸屏控制器确定触摸数据值(被称为强度值)、从这些强度值确定使用者输入到触摸屏的触摸事件或悬停事件的类型、并且然后将此信息提供给电子设备中的处理电路(诸如主机控制器)。

随着并入了触摸屏的设备在所提供的功能性方面越来越复杂，向使用者提供附加输入范例是令人期望的。因为使用者现在习惯使用基于触摸的接口，令人期望的是开发使用触摸板中的电容传感器形成新的使用者接口范例的新方式并且同样令人期望的是向处理电路提供有关使用者与设备接口连接(例如，握持设备、将设备平放在表面上等)的方式的信息。

技术实现要素：

本文中描述的一种电子设备包括用于由便携式壳体承载的触敏显示器的触摸屏。该电子设备被配置成用于在高检测阈值模式下操作以便确定物体是否与该触敏显示器接触并且在低检测阈值模式下操作以便基于没有检测到该物体与该触敏显示器接触来确定该物体是否邻近该触敏显示器。该电子设备被进一步配置成用于：基于检测到该物体邻近该触敏显示器，通过确定该物体是否邻近该触敏显示器的相反侧来确定该物体与该便携式壳体的外围边缘接触。

另一方面涉及一种包括便携式壳体的电子设备，该便携式壳体带有由该便携式壳体承载的触敏显示器，该触敏显示器包括多条感测线。触摸屏控制器联接至该多条感测线并且被配置成用于在屏幕触摸检测模式下操作以根据从该多条感测线中的至少一些感测线读取强度值来检测使用者的手与该触敏显示器接触。在该屏幕触摸检测模式下，根据所读取的强度值大于第一阈值检测到该使用者的手与该触敏显示器接触。

该触摸屏控制器被配置成用于在便携式壳体触摸检测模式下操作以便基于没有检测到该使用者的手与该触敏显示器接触并且根据从该多条感测线中的至少一些感测线读取强度值来检测该使用者的手邻近该触敏显示器。在该便携式壳体触摸检测模式下，根据所读取的强度值大于第二阈值检测到该使用者的手邻近该触敏显示器，其中，该第二阈值小于该第一阈值。该触摸屏控制器还被配置成用于：基于检测到该使用者的手邻近该触敏显示器，通过检测该使用者的手是否邻近该触敏显示器的相反侧来确定该使用者的手与该便携式壳体接触。

附图说明

图1是可以在其上实现本文中描述的技术的电子设备的框图。

图2是图1的触摸屏的触敏显示器的剖视图，示出了该触敏显示器的部件。

图3是图1的触摸屏控制器及其与图2的触敏显示器的触摸感测层的感测线和驱动线的互连的示意框图。

图4是描述根据本披露的用于确定使用者的手与电子设备(诸如图1中所示的电子设备)的便携式壳体之间的关系的技术的操作的流程图。

图5a至图5c展示了用于确定使用者的手握紧电子设备的便携式壳体的第一技术。

图6a至图6d展示了用于确定使用者的手握紧电子设备的便携式壳体的技术，其中使用者最初用两个手指握紧壳体并且随后加上另一个手指来握紧。

图7a至图7d展示了用于检测使用者已经轻触电子设备的便携式壳体的第一技术。

图8a至图8c展示了用于检测使用者已经轻触电子设备的便携式壳体的第二技术。

图9a至图9c展示了用于检测使用者已经在电子设备的便携式壳体上做出手势的技术。

图10展示了当使用者握紧电子设备的便携式壳体时从电子设备的感测线确定的强度值的分布图。

图11展示了当使用者将手指悬停在电子设备的触摸屏上方时从电子设备的感测线确定的强度值的分布图。

图12展示了用于确定使用者是否握紧电子设备的便携式壳体或者使用者是否将手指悬停在电子设备的触摸屏上方的第一技术。

图13展示了用于确定使用者是否握紧电子设备的便携式壳体或者使用者是否将手指悬停在电子设备的触摸屏上方的第二技术。

具体实施方式

参照附图进行本描述，其中示出了示例实施例。然而，可以使用许多不同的实施例，并且因此本描述不应被解释为被限制到在此列出的实施例。而是，这些实施例被提供从而使得本披露将是透彻的和完整的。贯穿全文相同的附图标记是指相同的元件。

首先参照图1至图3，现在描述电子设备100。电子设备100可以是智能电话、智能手表、可穿戴设备、平板、膝上计算机或其他合适的便携式电子设备。电子设备100包括从触摸屏控制器106接收输入的主机控制器102，该触摸屏控制器本身从触摸屏104接收输入。触摸屏控制器106提供给主机控制器102的作为输入的输出包括信息，诸如触摸屏104上的触摸位置、触摸屏104是否被轻触以及在触摸屏104上做出的手势的位置和类型等。

触摸屏104包括显示层114，该显示层带有与其邻近的触摸感测层116。触摸感测层116包括在一些位置与感测线s1-s4相交的驱动线d1-d4。感测线s1-s4联接至触摸屏控制器106，而驱动线d1-d4联接至驱动电路118。在驱动线d1与感测线s1-s4之间的每一个相交点处，形成电容。

在操作中，驱动电路118用周期性信号(诸如正弦波或方波)驱动驱动线d1-d4。在驱动线d1-d4和感测线s1-s4之间的某些相交点处，形成触摸传感器，对应的感测线s1-s4引发与驱动线d1-d4处的电压成比例的电荷注入，并且在对应的感测线s1-s4与驱动线d1-d4之间的电容在该相交点的传感器处。这些电容在接近导电物体(诸如人类手指或触控笔)时变化，并且由触摸屏控制器106测量并被处理为触摸数据值，这些触摸数据值存储在具有与驱动线d1-d4与电力线s1-s4的各个相交相对应的项的矩阵中。

在某些场景下，可能令人期望的是主机控制器102接收有关使用者的手与电子设备100的便携式壳体101之间的关系的信息。为此，本披露的触摸屏控制器106能够在高检测阈值模式和低检测阈值模式下操作。在高检测阈值模式下，感测线上的引起记录触摸的强度测量结果大于在低检测阈值模式下感测线上的引起记录触摸的强度测量结果。换言之，在低检测阈值模式下，触摸屏控制器106的增益或灵敏度增加从而使得能够检测到使用者的手(或触控笔，在一些应用中)在电子设备100的便携式壳体101附近但是不与其接触；在高检测阈值模式下，该增益或灵敏度降低从而使得能够精确检测到使用者的手在触摸屏104上的触摸位置。

现在将首先参照图4描述这个触摸屏控制器106的操作。在此，触摸屏控制器106进入增益/灵敏度降低的高检测阈值模式(框202)并且然后扫描感测线s1-s4以获得强度值(框204)。当检测到触摸时(框206)，触摸屏控制器则处理这些强度值(框208)并且最终生成数据以供主机控制器102使用。当未检测到触摸时，触摸屏控制器106则进入增益/灵敏度增加的低检测阈值模式(框210)。

一旦在低检测阈值模式下，触摸屏控制器106就扫描邻近触摸屏104的各侧的一条或多条感测线s1、s4(框212)，但是不扫描不邻近触摸屏104的各侧的感测线s3、s4。触摸屏控制器106然后处理所得强度值以确定是否已经触摸电子设备100的便携式壳体101的那一侧(框214)。该信息然后被传送到主机控制器102，并且触摸屏控制器106然后返回高检测阈值模式(框202)。然后重复所描述的这个过程。

因此，如已经描述的，触摸屏控制器106在高检测阈值模式和低检测阈值模式之间来回切换。应当理解的是，触摸屏控制器106可能在这些模式中的每一种模式下花费相等的时间量(或时钟周期)或者可能在一种模式下比在另一种模式下花费更多的时间(或时钟周期)。

通过分析在使用者的手邻近但是不对触摸屏104进行触摸时获得的强度值，触摸屏控制器106或主机控制器102可以确定使用者是否握紧便携式壳体101、使用者是否已经轻触便携式壳体101、或者使用者是否已经在便携式壳体101上做出手势。

尽管在进行这个分析或处理阶段之前，可能有助于确定使用者的手是否实际上与便携式壳体101接触或者使用者是否将手指悬停在触摸屏104上方。

如从图10可见，当握紧便携式壳体101时，使用者通常在相反侧握紧，这产生所展示的强度分布图。然而，当使用者仅仅将手指悬停在触摸屏104上方时，所得强度分布图如图11所示。通过确定触摸屏控制器106读取哪一个强度分布图，可以由此确定握紧和悬停之间的差异。

一种确定哪个强度分布图(感测线s1-s4的读数)匹配最佳的方式是通过对最邻近给定侧的两条感测线的强度进行比较。如果最邻近给定侧的感测线的强度在给定的阈值(如图12所示，值80)之上，而邻近该感测线的感测线的强度在给定的阈值(如图12所示，值50)之下，并且这个强度保持持续给定的时间段，则触摸屏控制器106或主机控制器102可以确定使用者正握紧电子设备100的便携式壳体101。同样，如果最邻近给定侧的感测线的强度在给定的阈值之上，而邻近该感测线的感测线的强度在给定的阈值之下，并且如果相反侧存在相似的图案，则触摸屏控制器106或主机控制器102可以确定使用者握紧电子设备100的便携式壳体101。然而，如果这两条感测线(s3-s4)的强度相似，且两者都在其对应的阈值之上，则触摸屏控制器106或主机控制器102可以确定使用者将手指悬停在触摸屏104上方。

不是将第二阈值作为设定值，第二阈值而是可以作为最邻近触摸屏104的那一侧的感测线的最大可能强度读数的设定百分比，如图13所示。

在任一种情况下，当检测到悬停时，表示悬停手指在触摸屏104上方的位置的数据值可以由触摸屏控制器106确定并且发送到主机控制器102。可替代地，可以不发送这些数据值。

参照图5a至图5c中示出的序列，现在描述用于确定使用者握紧电子设备100的便携式壳体101的第一技术。在此，一旦触摸屏控制器106检测到感测线的可以指示使用者的手握紧便携式壳体101的强度值时(图5a)，其在那些强度值指示使用者的手的各部位可能位于的位置周围限定边界(图5b)。如果手的那些部位停留在那些边界内持续给定的时间段，则确定以下事实：使用者握紧便携式壳体101(图5c)。

在一些情况下，使用者可以最初用第一多个手指握紧便携式壳体101并且然后加上一个或多个手指来握紧。在图6a至图6d的序列中描绘了这种场景，其中，使用者最初用第一手指集合抓住便携式壳体101(图6a)，然后稍后加上另一个手指(图6b)。在这种情况下，触摸屏控制器106于是可以为新添加的手指限定新的边界(图6c)，并且如果该新添加的手指停留在新边界内持续给定的时间段，则握紧检测可以改变为包括新添加的手指的握紧(图6d)。

现在参照图7a至图7d中示出的序列描述轻触检测。在此，一旦触摸屏控制器106检测到感测线的可以指示使用者的手握紧便携式壳体101的强度值时，其在那些强度值指示使用者的手的各部位可能位于的位置周围限定边界(图7a)。如果从这些边界中的一个边界内移开手指(图7b)，并且然后返回到正确的边界持续给定的时间(图7c)，并且然后再次从该边界移开，则检测到轻触(图7d)。在一些应用中，用于检测轻触的边界可以不同于用于握紧检测的边界。

参照图8a至图8c的序列描述了用于轻触检测的另一种技术。在此，一旦触摸屏控制器106检测到感测线的可以指示使用者的手握紧便携式壳体101的强度值时，其在那些强度值指示使用者的手的各部位可能位于的位置周围限定边界(图8a)。如果然后如强度值所指示的那样添加手指，触摸屏控制器106为所添加的手指添加边界(图8b)。如果该手指存在持续给定的时间段，并且然后离开这一侧，则检测到轻触或侧边轻触(图8c)。

如以上所解释的，手势检测还可以由触摸屏控制器106执行。现在参照图9a至图9c中示出的序列描述这个检测。在此，一旦触摸屏控制器106检测到感测线的可以指示使用者的手握紧便携式壳体101的强度值时，其在那些强度值指示使用者的手的各部位可能位于的位置周围限定边界(图9a)。

如果手指离开限定的边界(图9b)，并且然后在给定的时间段内返回所限定的边界(图9c)，则检测到手势或侧边手势(在此是滑动运动)。

许多修改和其他实施例对于受益于前面的描述和附图中呈现的教导的本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，理解的是各种修改和实施例旨在被包括在所附权利要求书的范围之内。