CN1739083A - 触摸模拟系统和方法 - Google Patents

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Abstract

披露一种适用于模拟咱触摸屏传感器上有效触摸的系统和方法。触摸屏传感器(22)包括第一表面(72)，相对的第二表面(73)，以及一个或多个设置在第二表面上或接近于第二表面的电极(74、76、78和80)。信号施加于第一和第二表面上，以此模拟在触摸屏传感器的指定位置上的触摸。在另一方法中，多个电压驱动信号施加于触摸屏传感器的各个触摸表面区域。检测由于电压驱动信号施加所引起的电流，作为所模拟的触摸。触摸模拟可以本机初始化或者远程初始化，作为自动监测、测试、校准和/或服务流程中的一部分。触摸模拟流程的结果可以收集并且可以用于本机或者远程评估触摸屏传感器随着时间的操作适应性。

Description

触摸模拟系统和方法
发明领域
本发明一般涉及触摸屏传感器，尤其涉及适用于模拟在触摸屏传感器上有效人体触摸的系统和方法。
发明背景
典型的触摸屏一般都是采用一片玻璃，它具有诸如氧化铟锡之类导电涂层并采用四角端点连接。触摸屏可以配置成电容式或者电阻式触摸屏，并具有导电材料所制成的电极图形。手指、钢针或者导电的尖端都可以在接触点上吸取或注入电流。随后，该电流以相对于接触点位置成比例的方式分布到触摸平面的端点。
由于许多系统和环境因素，例如，在超期使用过程中的磨损，触摸屏的触摸检测精度是随着时间而变化的。触摸屏系统的监测、测试和维修通常只包含通过定点技术人员对可疑系统的人工评估。这种常规的评估和修理都是成本和时间的效率很差的。
发明概要
本发明涉及一种适用于模拟触摸屏传感器上有效触摸的系统和方法。根据一例实施例，触摸屏传感器包括：第一表面，相对于第一表面的第二表面，以及一个或多个设置在第二表面上或者接近于第二表面的电极。信号施加于第一和第二表面，这样就会在触摸屏传感器的指定位置上产生一种模拟的触摸。根据另一例实施例，可以将多个电压驱动信号施加于触摸屏传感器的多个触摸表面区域。检测由于电压驱动信号施加所产生的电流，作为模拟的触摸。
根据又一例实施例，触摸屏传感器包括：一个基板，它具有第一表面以及相对于第一表面的第二表面；以及一个导电结构，它耦合着或者位置接近于基板并且位置接近于第二表面。第一和第二信号可以分别施加于触摸屏传感器的第一表面和导电结构。通过第一和第二信号中的一个信号相对于第一和第二信号中的另一个信号的变化，就可以模拟出在触摸屏传感器上的触摸。例如，第一和第二信号分别施加于第一表面和导电结构，以便于在第一表面和导电结构之间形成电位差。检测对电位差的响应，作为模拟的触摸。
根据另一例实施例，触摸屏传感器包括：第一表面，相对于第一表面的第二表面，以及多个设置在第二表面上或者接近于第二表面的电极。第一信号施加于触摸屏传感器的第一表面。多个第二信号中的一个信号施加于设置在或者接近于触摸屏传感器的第二表面上的多个电极中的各个电极。通过变化多个第二信号中至少一个信号相对于第一信号的特征，就可以模拟出在触摸屏传感器上的触摸。
根据又一例实施例。触摸检测系统包括：一个触摸屏传感器，它是由具有第一表面和相对于第一表面的第二表面的基板所构成的。该系统还包括一个导电结构，它耦合着或者定位接近于基板并且位置接近于第二表面。一个控制器，与触摸屏传感器相耦合。该控制器可以配置成将第一信号和第二信号分别施加于触摸屏传感器的第一表面和导电结构。通过第一和第二信号中的一个信号相对于第一和第二信号中的另一个信号的变化，控制器就可以模拟出在触摸屏传感器上的触摸。
根据另一例实施例，触摸检测系统包括一个触摸屏传感器，它包括第一表面，相对于第一表面的第二表面，以及多个设置在第二表面上或者接近于第二表面的电极。一个控制器，与触摸屏传感器相耦合，并可以配置成将第一信号施加于触摸屏传感器的第一表面，以及将多个第二信号中的一个信号施加于设置在或者接近于触摸屏传感器的第二表面上的多个电极中的各个电极。通过变化多个第二信号中至少一个信号相对于第一信号的特征，控制器就可以模拟出在触摸屏传感器上的触摸。
根据还有一例实施例，触摸检测系统包括一个触摸屏传感器，它是由具有第一表面和相对于第一表面的第二表面的基板所构成的。一个控制器，与触摸屏传感器相耦合，并配置成将多个电压驱动信号施加于触摸屏传感器的多个区域。控制器检测多个电压驱动信号施加所引起的电流，作为模拟的触摸。
触摸模拟可以本机启动或者远程启动，作为自动监测、测试、校对和/或维修流程中的一部分。触摸模拟流程的结果，例如，电流和历史触摸检测精度的数据，都可以收集起来并可以本机或远程使用，以便于评估触摸屏传感器长时期的操作适用性。
以上所述本发明概述并不是旨在讨论本发明的各个实施例或者每一个实施方法。通过参考以下结合附图的详细讨论以及权利要求，本发明的优点、成就以及更加完整的理解都将变得更加清晰和显见。
附图说明
图1图示说明了根据本发明一实施例采用触摸模拟功能的触摸屏传感器系统；
图2图示说明了根据本发明另一实施例采用触摸模拟功能的触摸屏传感器系统；
图3图示说明了根据本发明又一实施例采用包括远程触摸模拟功能的触摸模拟功能的触摸屏传感器系统；
图4显示了根据本发明一实施例采用触摸模拟功能的触摸屏传感器系统；
图5图示说明了根据本发明一实施例采用单一背面电极的触摸屏传感器结构；
图6图示说明了根据本发明一实施例采用多个背面电极的触摸屏传感器结构；
图7图示说明了根据本发明一实施例采用位置接近于触摸屏传感器背面表面的导电结构的触摸屏传感器结构；
图8图示说明了根据本发明一实施例采用位置接近于触摸屏传感器背面表面并且与触摸屏传感器的侧表面相接触的导电框架的触摸屏传感器结构；
图9是根据本发明一实施例适用于模拟在触摸屏传感器上触摸的方法的流程图；
图10是根据本发明又一实施例适用于模拟在触摸屏传感器上触摸的方法的流程图；
图11是根据本发明另一实施例适用于模拟在触摸屏传感器上触摸的方法的流程图；
图12是根据本发明又一实施例适用于模拟在触摸屏传感器上触摸的方法的流程图；
图13是根据本发明一实施例适用于模拟在触摸屏传感器上触摸的方法的流程图；
图14是根据本发明又一实施例适用于远程或本机启动在触摸屏传感器上触摸模拟方法的流程图；
图15是根据本发明一实施例适用于自动触摸模拟而配置在近场成像(NFI)电容性触摸屏传感器的简化示意图；以及，
图16是根据本发明一实施例适用于自动触摸模拟而配置在栅格状电容性触摸屏传感器的简化示意图。
在本发明服从于各种不同的改进和替换形式的同时，籍助于附图中的实例显示了细节并进行详细地讨论。但是，应该理解的是，其目的并不是将本发明局限于所讨论的特殊实施例。相反，目的是覆盖在所附权利要求所定义的本发明范围内的所有改进、等效和替换。
具体实施方式
在下列图示实施例的讨论中，可以参考附图，附图也构成了讨论的一部分并且也显示了说明内容，附图所示的各种不同实施例都可以实现本发明。应该理解的是，实施例的采用和结构变化都没有脱离本发明的范围。
本发明涉及一种适用于模拟在触摸屏传感器上触摸的系统和方法。模拟在触摸屏传感器(TSS)上的触摸会涉及到来自远程位置所产生的或者所执行的处理，例如，初始化、监测、分析或者控制触摸模拟处理。触摸模拟方法可以根据本发明的原理来实施，具有增强诊断、校正和维护等功能，并且可以用于多种不同的触摸屏传感器技术，包括，例如，电容式、电阻式，以及混合电容/电阻式TTS技术。
已经发现，在给定触摸屏传感器的超期使用的过程中会产生触摸检测精度的变化。例如，在给定触摸屏传感器所检测的坐标中发生变化就会引起触摸检测不准确，这是由于磨损、环境因素或者在实现触摸屏传感器的特殊应用或系统的特征所引起的。因此，很重要的是，检测在TSS检测精度中的任何这类变化和整个TSS的性能，以便于在需要时可以启动队触摸屏系统的重新校准和维护。传统的方法是，一般由熟练的技术人员通过对触摸屏系统执行定点服务来收集这类数据，这通常是在TSS性能已经明显下降到对系统的应用产生负面影响的水平之后。
根据本发明的触摸模拟方法提供了对触摸屏传感器性能的增强监测，这样就可以在许多情况下消除熟练技术人员的定点测试和服务的需要。本发明的某些实施例提供了触摸屏传感器诊断和校正测试的本机启动，它包括由TSS控制器或者结合触摸屏传感器的主机计算机系统所产生的触摸模拟。本发明的其它实施例提供了触摸屏传感器诊断和校正测试的远程启动，它包括由TSS控制器或者结合触摸屏传感器的主机计算机系统所产生的触摸模拟。
根据本发明的触摸模拟可以由结合触摸屏系统的主机计算机系统可执行的软件来启动或者可以由TSS控制器可执行的软件/固件来启动。触摸模拟软件可以通过网络连接进行本机控制或者远程控制，例如，较佳的是在避峰时间、在TSS空闲的周期中，或者在正常日程安排维护的周期中。每一次触摸都可以，触摸的检测位置可以本机记录，例如，记录在主机计算机系统中，并且可以存储于文件或者数据库。随着时间周期的变化，可以追踪在记录的触摸数值中的变化。可以监测变化的趋势，并在需要时，可以发布维护变更的信息。在TSS监测、评估和修理中所涉及到的各种操作都可以本机执行、远程执行或者通过本机和远程资源协同执行。
本发明的自动触摸模拟方法提供了可以高精度模拟指定屏幕位置上的高度重复的触摸。以高精度模拟在指定位置上的触摸的能力提供了高分辨率的触摸检测精度。应该意识到的是，例如，在触摸屏的指定校正位置上所产生的人体触摸会呈现成明显的位置不精确，因为重复的人体触摸很难在同一位置上产生。
会负面影响常规TSS监测和测试方法的另一不精确的来源包括对配属于触摸屏传感器的显示器(例如，阴极射线管CRT)的视频位置、尺寸以及水平和垂直维度的有意或无意的调整。如果这些参数发生变化，则在显示器上的触摸目标就会移动。当人使用显示器的预定触摸目标来测试触摸坐标移动时，实际上是不可能重复的。
本发明的触摸模拟方法可以在广泛的多种应用中获得效用。例如，娱乐系统可以安装在公共场合，例如，在拱廊、娱乐场和酒吧间，在这些场合触摸的精度是很重要的。在避峰时间，或者在系统启动或者关闭过程中或者在其它预定时间，可以运行包括模拟触摸的背景维护程序，并且可以记录在触摸位置中的任何变化。可以监测触摸位置随时间的变化，并且可以向操作者或者服务的主人报告明显的变化。例如，服务工程师可以通过计算机网络或者定点远程点播启动背景维护。这种背景维护例程也可以根据日程维护程序本机启动或者远程启动，这可以是在，例如，监测到系统空闲的周期中，或者是在系统启动或关闭的过程中。
技术人员可以通过网络或者拨号连接的方式远程访问TSS系统。举例来说，可以通过在远程计算机系统和TSS系统的控制器之间所建立的通讯链路来方位TSS系统，并假定TSS系统包括一个合适的通讯接口。可替换的，或者另外，可以通过在远程计算机系统和结合TSS系统的主机计算机系统的通讯接口之间所建立的通讯链路来访问TSS系统。
现在，参见图1，该图显示了根据本发明一实施例采用触摸模拟功能的触摸屏传感器(TSS)系统的实施例。图1所示的TSS系统20包括与控制器通信耦合的触摸屏传感器22。在典型的展开结构中，TSS 22是与主机计算机系统28的显示器24组合使用的，用于提供用户和主机计算机系统28之间的视觉和触觉交互。
应该理解的是，TSS 22可以器件单独的方式来实现，但是要与主机计算机系统28的显示器24一起进行操作。另外，TSS22也可以作为包括显示器件的整个系统中的一部分来实现，例如，等离子体显示器，液晶显示器(LCD)、后者能够结合TSS 22使用的其它类型显示技术。应该进一步理解的是，在定义只包括TSS 22和控制器26的系统中所能发现的效用都可以一起显示本发明的触摸模拟方法。
在图1所示的示例性结构中，在TSS 22和主机计算机系统28之间的通信是通过控制器26来实施的。值得注意的是，一个或多个TSS控制器26可以与一个或多个触摸屏传感器22和主机计算机系统28进行通信耦合。控制器26一般可构成执行适用于施加于TSS 22触摸监测而提供的固件/软件，各种校准和诊断例程的执行，以及根据本发明原理的对TSS 22触摸的模拟。应该理解的是，控制器26所执行的功能和例程也可以由主机计算机系统28的处理器或控制器来执行。
在一个特殊的结构中，例如，主机计算机系统28可以构成支持操作系统和触摸屏驱动软件。该主机计算机系统28还可以支持效用软件和硬件。例如，软件可以存储于主机计算机系统28，执行该软件可以校准触摸屏传感器22以及配置和设置TSS 22。应该意识到的是，各种用于实现根据本发明原理的触摸屏传感器处理和功能的软件/固件和处理器件都可以是物理上或者逻辑上与TSS控制器26、主机计算机系统28、远程处理系统或者在两个或多个控制器26、主机计算机系统28、远程处理系统之间的分布相关联。
控制器26，可以直接装配在一个单独的卡上和可卸载地安装在主机计算机系统的机箱中，一般都包括处理器和存储器器件，用于存储和执行TSS操作固件和与主机计算机系统28通信的通信固件。TSS 22可以附属在显示器24上，并且包括用于连接控制器26的连接接口。
在图2中，显示了较为健状的系统环境，在该环境中，本发明的触摸屏传感器系统和触摸模拟方法可以发挥出效用。根据该实施例，主机计算机系统28包括用户接口23，这一接口合并了TSS 22和显示器24。值得注意的是，图2所示的用户接口23可以包括其它用户输入或交互器件，例如，可以包括麦克风和扬声器。所示的控制器26与用户接口23相耦合。正如以上所述，控制器26可以在主机计算机系统或者用户接口23中实现。
主机计算机系统28还包括一个或多个媒介驱动器38，该媒介驱动器可以构成访问(读取和/或写入)适当的便携式媒介40。例如，媒介驱动器38可以包括一个或多个CD-ROM读写器、DVD驱动器、软盘驱动器、存储卡读写器、或者其它类型的媒介驱动器。主机计算机系统28还包括大容量存储设备36，例如，直接访问的存储设备(例如，硬盘)或者非易失性数字存储器，以及系统存储器34。
在图2所示的结构中，主机计算机系统28包括一个通信接口32，该通信接口提供一个可以通过通信链路与远程系统通信的接口。通信接口32可以，例如，构成包括网路接口卡(NIC)或者其它适用的接口，可用于和一个或多个网路42进行通信。例如，通信接口32可以连接着能够提供访问一个或多个公众的局域网或者用于和远程系统46进行通信的私密网路。在这一方面，通信接口32可以采用与公知的有线或无线网路协议相兼容的方法与一个或多个网路进行通信，这些协议包括，例如，IP(即，IPv4或Ipv6)、GSM、UMTS/IMT、WAP、GPRS、ATM、SNMP、SONET、TCP/IP、ISDN、FDDI、Etherent或100Base-X协议。在远程系统46和主机计算机系统28的通信接口32之间的通信也可以通过直接连线或者无线通信链路44来建立，例如，陆上线路。
远程系统46可以根据指定应用所需服务和功能的要求水平采用各种不同的方式与主机计算机系统28进行交互。这种服务和功能可以包括一种或多种主机计算机系统28和/或控制器26的远程控制、例如，远程触摸模拟、远程监测、远程诊断、远程校准、以及远程服务/修理。在大多数的结构中，在远程系统46和通信接口32之间可以应用双向的通信。然而，应该理解的是，这在某些系统结构中，仅仅只需要或者只要求在远程系统46和主机计算机系统28之间提供单向的通信。
现在，参见图3，显示了一个局域的主机计算机系统28，它结合触摸屏传感器22，并构成了与远程系统46的通信。在图3所示的系统结构中，为了说明的目的显示多种远程系统46。图3所示的远程系统46，例如，可以是设置在远离主机计算机系统28的控制台56。处理系统和/或在控制台56上的操作人员都可以通过适当的通信链路与TSS 22的控制器26和/或主机计算机系统28进行交互远程系统46叶可以是网路42中的一个结点52。此外，远程系统46可以是中央系统54中的一个结点。
图3还图示了两种可能的通信路径，通过这些路径，远程信号可以在远程系统46和TSS控制器26之间通信。根据一种结构，远程信号50通过主机计算机系统28在远程系统46和TSS控制器26之间通信。远程信号50可以由主机计算机系统28通过链路50A发送和/或接收。主机计算机系统28可以通过链路50C向TSS控制器26发送远程信号50或远程信号50的处理格式以及/或者接收来自TSS控制器26的远程信号50或远程信号50的处理格式。正是如此，根据这一结构，TSS控制器26可以通过主机计算机系统28与远程系统46间接连接。
根据另一结构，远程信号50可以在远程系统46和TSS控制器26之间直接通信。远程信号50可以由TSS控制器26通过链路50B来发送和/或接收。在这一结构中，TSS控制器26可以通过链路50B直接连接远程系统46。TSS 26可以通过适当的连接(例如，链路50C)与主机计算机系统28进行通信，只要是需要或者要求这一结构能够支持TSS服务和功能即可。在另外一个结构中，远程信号50可以通过链路50A和50B选择性地连接主机计算机系统28和TSS控制器26中的一个或者两个，但这取决于远程信号50的属性以及其它考虑。
现在，参见图4，显示了根据本发明一实施例触摸屏传感器70电性能耦合控制器75。根据这一实施例，TSS 70可以电容式触摸屏传感器方式来实施。TSS 70包括一个基板72，例如，玻璃且在其上面72和背面73分别具有导电性涂层。上表面72是用于检测触摸的主要表面。该上表面72一般是采用AC电压驱动，该电压的范围为大约2.5V至大约5V。背面73，该表面时常被称之为“后屏蔽”(即，电学噪声的屏蔽)，通常是采用与上表面72相同的电压驱动，使得在上表面72和背面73之间所产生的电容可减小道几乎为零。
所示的TSS 70包括四个角端点74、76、78和80且各个角端点上附属在一根引线74a、76a、78a和80a。各根引线74a、76a、78a和80a都与TSS控制器74相耦合。引线74a、76a、78a和80a将它们各自所对应的角端点74、76、78和80与控制器75中所提供的各个驱动/检测电路74b、76b、78b和80b相连接。另外一根引线73a将设置在背面73上的端点(未显示)与控制器75中的驱动/检测电路73b相连接。
控制器75通过各个驱动/检测电路74b、76b、78b、80b和73b控制在各个角端点74、76、78和80以及背面端点上的电压，以便于使表面72和背面73保持所需的电压。在正常的操作过程中，控制器75保持上表面和背面的电压为大致相同的电压。施加于上表面72的手指或钢针的触摸力可以作为施加于上表面72所感应的小电容来检测。采用本领域所熟知的方法，由控制器75通过对角驱动/检测电路74b、76b、78b和80b进行电流测量就能够确定在上表面72的触摸位置。
根据本发明的原理，控制器75可以各种方式来控制驱动/检测电路74b、76b、78b、80b和73b，以便于模拟在触摸屏传感器70上的触摸。正如所要详细讨论的那样，触摸模拟可以进行初始化、监测，以及本机控制和/或远程控制。
根据一种方法，控制器75可以通过调整上表面和背面表面电压以便于在上表面72和背面表面73之间形成电位差来模拟度TSS 70的触摸效应。这种方式所形成的电位差势必在上表面72和背面表面73之间产生电容效应，这就可以通过控制器75在四个角端点74、76、78和80所进行的电流测量来检测。
例如，上表面72可以保持着一正常的操作电压，而背面表面73的电压可以从正常操作电压减小，例如，可以减小至大约0V。在上表面72和背面73之间形成的电位差所产生的电容效应就可以作为在上表面72中央附近的有效触摸或者模拟触摸来检测。当随着时间重复这种触摸模拟处理过程时，在模拟触摸的检测位置上的变化就可以表示成在触摸屏检测系统的精度中的变化。
在图5中，显示了根据本发明一实施例所构成的触摸屏传感器。根据这一结构，TSS 130包括连接着上电阻层144的线性电极图形132，其中，该线性电极图形分别设置在TSS 130的上表面140上。线性电极图形132的结构一般都具有矩形形状，所具有的四个角端点134、135、136和137分别通过引线134a、135a、136a和137a连接着TSS控制器(未显示)。背面电极142与分别设置在TSS 130的背面表面141上的背面电阻层143电性能接触。
在正常的操作中，驱动信号通过在控制器中的各个驱动电路施加于角端点134、135、136和137，并且控制器通过在控制器中的各个检测电路来测量流过角端点134、135、136和137的电流。随后，可以使用众所周知的方法从测量到的电流中计算出触摸的位置。
角端点134、135、136和137一般都是采用AC电压驱动，而线性电极132分布在上电阻层144两端的电压。背面的电极142和背面的电阻层143一般都采用AC电压驱动，其幅度和香味等于驱动角端点134、135、136和137的电压。正是如此，背面电阻层143可以用于屏蔽噪声以及也可以最小化寄生电容的效应，因为忽略了从上面电阻层144流向背面电阻层143的电容性电流。如果在背面电阻层143上的电压不等于在上表面电阻层144上的电压，则在角端点134、135、136和137上流过的电流中的相等变化将会产生对TSS 130上表面140中心的明显触摸。这一模拟触摸就可以用于诊断、校准和修理的目的，正如本文所讨论的。
根据图5所示触摸屏传感器结构的变化，TSS 130可以包括一个背面电极142，该电极没有包括背面电阻层143。在这种结构中，背面电极142可以用于在线性电极图形132之下的局部屏蔽，这是触摸屏传感器130的高灵敏区域。模拟在没有背面电阻层143条件下的触摸是通过变化施加于背面电极142驱动电压的效应。
图6图示说明了适用于实现本发明触摸模拟方法的触摸屏传感器壁的另一实施例。根据这一实施例，触摸屏传感器TSS 250包括连接着上表面电阻层244的线性电极图形232，该电极图形分别设置在TSS 250的上表面240上。线性电极232包括四个角端点234、235、236和237且分别通过引线234a、235a、236a和237a连接着TSS控制器(未显示)。在图6所示实施例中的背面电极布局包括多个分离背面电极，这些电极分布在TSS 250的背面表面241上。在图6所示的特殊结构中，四个背面电极251、252、253和254都设置在背面表面241的四周，一个背面电极的位置是沿着一个TSS 250的背面表面241的边缘区域。应该理解的是，背面电极的数量和位置可以根据特殊的TSS设计而改变。如图所示，背面电极251、252、253和254分别与TSS 250背面表面241上所设置的背面电阻层243电性能相接触。
在采用多层背面电极的结构中，如同图6所示的实施例，控制器(未显示)采用AC电压驱动背面电极251、252、253和254，其电压幅度等于在角端点234、235、236和237尚所施加的电压幅度。当采用这种控制方式时，多层背面电极251、252、253和254可以有效地执行如同图5所示TSS实施例中单一背面电极142的相同功能。
在诊断模式中，触摸模拟可以通过改变多个驱动信号的参数，例如，相互之间的幅度、相位和频率，来实现。根据一种方法，以及正如图13所示，控制器可以向触摸屏传感器的第一表面施加第一信号270。控制器向设置在TSS的第二表面上或者位置接近于TSS的第二表面的多个电极施加第二信号272。控制器通过变化至少一个第二信号相对于第一信号的特征就可以模拟出对TSS的触摸274。
例如，并且可参考图6，背面电极251、252、253和254可以采用在幅度上不同于施加于TSS 250的其它背面电极和/或上表面240的角端点234、235、236和237的电压进行。背面电极251、252、253和254可以采用在相位上不同于施加于其它背面电极和/或上表面240的角端点234、235、236和237的电压进行。背面电极251、252、253和254可以采用在频率上不同于施加于其它背面电极和/或上表面240的角端点234、235、236和237的电压进行。
举例说明，背面电极252和254没有驱动，背面电极251采用相位反相于施加于上表面240的角端点234、235、236和237的电压进行驱动，而背面电极253采用相位同相于施加于上表面240的角端点234、235、236和237的电压进行驱动。在该图示说明的实例中，所模拟的触摸位于在图6所示的点260。举另一例说明，控制器可以采用DC电压或者采用相同频率和等幅电压来驱动背面电极251、252、253和254，而采用不等于施加于背面电极251、252、253和254的电压来驱动在上表面240上的角端点234、235、236和237。该模拟的触摸使用这一方法将位于上表面240的中心点261。
独立的背面电极，例如，如图6所示的背面电极251、252、253和254，可以用于模拟存在背面电阻层243或不存在背面电阻层243条件下的触摸。如果是不存在着背面电阻层243，则为了能够模拟触摸，一般就必须将更高的驱动电压施加于背面电极。
根据另一种方法，可以采用非电容技术来模拟对触摸屏传感器的触摸。在图5和图6所示的这类系统中，在存在着或者不存在着背面电阻层和背面电极之一或者两者的情况下，可以使用该非电容的模拟触摸技术。根据这一方法，且参见图11，电压驱动信号可以施加于TSS触摸背面的多个区域。检测电压驱动信号施加所产生的电流282，作为所模拟的触摸。
举例说明，且特别参考图6和图12，控制器(未显示)可以改变施加于上表面240的角端点234、235、236和237驱动信号290的相互电平292，并且测量在角端点234、235、236和237各自所产生的电流。控制器随后测量从各个角端点234、235、236和237相互间所产生的电流。这样，就可以产生所模拟的触摸296。
例如，控制器可以增加在上表面240上的所有四个角端点234、235、236和237的驱动电压，以便于模拟对在TSS 250中心上的点260的触摸。控制器也可以增加对角端点235和236相对于施加于角端点234和237驱动信号的驱动电压，同时保持恒定的触摸检测阈值。这就会在点260上产生模拟的触摸。
现在，参见图7和图8，显示了触摸屏传感器的两个实施例，其中一个实施例结合一个导电结构，该结构耦合或者定位接近于触摸屏传感器的基板。在图7和图8所示的布局中，导电结构，是与触摸屏传感器基板电性能绝缘的，可以用于和触摸屏传感器基板组合在一起，以便于实现根据本发明原理的触摸模拟。该导电结构也可以有效的用于背面屏蔽，以必要实现电学噪声的屏蔽。
在图7和图8所示的实施例中，触摸屏传感器300包括一个基板305，其上表面302具有导电涂层。角端点304、306、308和310电性能连接着上导电表面302并且通过引线304a、306a、308a和320a连接着控制器(未显示)。TSS 300可以包括一个或者多个背面表面电极，并且还可以包括或者不包括背面电阻层，如同图5和图6所示结构。可替换，或者另外，导电结构可以包括一个或多个电极(例如，4个电极)，各个电极通过各自引线与控制器相耦合。
在图7所示的实施例中，导电结构312a，例如，薄的导电平板或者薄箔，位于保持相对于基板305分开关系的空间中。例如，导电结构312a可以定位在离开TSS基板305大约1/8”的位置上。导电结构312a通过引线314电性能耦合控制器。
图8显示了一例实施例，在该实施例中，导电结构312b呈现出一个提供TSS 300结构支撑的框架。该框架312b可以，例如，可以构成用于将TSS 300装配在系统的机箱中，该机箱结合了TSS 300。该框架312b与TSS基板305的边缘部分相耦合，基板305具有适当地涂层或材料，以提供框架312b的导电部分与TSS基板305的电性能绝缘框架312b的导电平面表面313位于保持相对于基板305分开关系的空间中。框架312b的平面表面313通过引线314与控制器电性能耦合。
根据一种触摸模拟的方法，以及正如图9的流程图所示，控制器向触摸屏传感器300的上表面302施加第一信号350。控制器向接近于或者耦合于触摸屏传感器300的导电结构312a/b施加第一信号352。通过第一和第二信号之一相对于第一和第二信号中的另一个信号的变化，控制器就可以模拟出在触摸屏传感器上的触摸354。
正如以上所讨论的，通过变化第一和第二信号中的一个或多个参数，包括，驱动信号的一个或多个幅度、相位和频率，控制器就可以模拟出在TSS基板305的中心或非中心的触摸。例如，且参考图10，控制器将驱动信号施加于TSS基板305和导电结构312a/b，以便于形成两者之间的电位差306。检测对电位差的响应，作为所模拟的触摸362。
正如图14图示说明实施例中所显示的，触摸模拟可以进行初始化、监测，以及本机控制、远程控制或者本机和远程两者控制。正如图14所示，可以由触摸屏传感器的控制器接受远程或者本机所产生的触摸模拟控制信号402和404。可以上述所讨论的方法来产生所模拟的触摸。可以检测和存储一个或多个与所模拟的触摸相关联的参数408。一张这类参数是不十分详尽列表包括在电流、阻抗、相位、电压或频率中的变化，在电流、阻抗、相位、电压或频率的关系(即，比率)之间的变化。参数可以本机存储业可以远程存储410。
可以在一个时间周期中收集与触摸模拟相关的参数。在一个方法中，TSS控制器或主机计算机系统的处理器分析所存储的触摸模拟参数，并且如果这类参数有变化的话，就检测其变化。值得注意的是，这种分析也可以远程执行。在给定触摸模拟参数中超出预定限制或者范围的变化表示触摸屏传感器存在着问题，例如，在触摸检测精度中的变化。TSS参数的分析和检测可以本机412、远程414，或者在本机和远程协同进行。
例如，在指定TSS参数中所检测到的变化可以与预定限定或者由预先所测量到的触摸模拟限定或结构所建立的结果进行比较416。该项比较操作可以在本机、远程418，或者在本机和远程协同进行。在触摸屏传感器上所进行的诊断流程的结果可以存储，并且可以本机和/或远程产生报告420。
正如以上所讨论的，本发明的触摸模拟方法可以在触摸屏传感器技术的广泛范围内实施。举另一例说明，根据本发明的触摸模拟方法可以近场成像(NFI)电容触摸屏传感器实现。图15图示说明了NFI电容触摸屏传感器的简化示意图
NFI电容触摸屏传感器包括导电ITO(氧化铟锡)条515至534，其沉积在基板501上，从而定义触摸敏感表面。条连接540至548将ITO条与电子控制器(未显示)相连接。
触摸可以通过采用AC信号激励条515至534来进行检测，并且测量由于从一条或者多条与接近于条的手指或者钢针而耦合电容所引起在连接540至548中流动电流中的变化。通过在条中电流变化的相对幅度就可以确定垂直位置。通过测量在它的左边连接(540-543)和右边连接(544-548)之间的条中的电流变化的比率就可以确定水平位置。图15所示的这类NFI电容触摸屏传感器的其它细节在美国专利No.5,650,597，以及共同拥有的美国专利序列号No.09/998,614(2001年10月30日提交)中披露。通过增加模拟电极505、506、507和508且使之接近于所选中条的左右端点或者接近于条的连接端，如图所示，该系统就可以模拟触摸。这些增加的电极可以设置在基板501的背面表面上或者接近于该背面表面，还可以设置在条的端点或连接540-548的前面。所增加的电极连接着电子控制器(未显示)。为了简化，在图15中只显示了四个模拟电极，并且只在各个连接540-548的端点上设置了一个模拟电极。在正常的触摸操作过程中，模拟电极可以电性能断开，或者采用信号驱动，该信号在幅度和相位上都等于驱动连接540-548的信号。
触摸可以通过驱动左边模拟电极505和506中的一个和右边模拟电极507和508中的一个来进行模拟，所采用的驱动信号不同于驱动线540-548的信号。模拟电极可以接地，或者采用Ac信号驱动，该AC信号与驱动线540-548的信号幅度不同或者相位相反。例如，接地的电极505和507会产生在条515中心的模拟触摸。驱动电极517采用AC信号，其信号与线540-548上的信号在幅度相等和相位同相；而接地电极505则产生在条515左端附近的模拟触摸。接地电极505和508可以模拟对调531中心的触摸。
可实现自动触摸模拟技术的另一触摸屏传感器是栅格状电容式触摸屏传感器。图16显示了根据本发明一实施例的栅格状电容式触摸屏传感器。可以采用AC信号依次激励电极652-667。手指或钢针接近于一个或多个电极652-667就会将它们电容耦合，并与电容耦合的幅度成比例地改变电极的阻抗。测量在各个电极上的该阻抗的变化，并使用相对变化来计算位置。类似于图16所示的栅格状电容式触摸屏传感器的其它细节在美国专利No.4,686,332和5,844,506中进行了披露。对这类触摸屏参观其的触摸模拟类似于NFI电容触摸屏传感器有关的模拟，其中，接近于触摸电极652-667或者接近于电极连接670-685的模拟电极700、701、702和703可以接地或者采用耦合于触摸电极的信号进行驱动和变化电极的阻抗来模拟触摸。在图16中仅仅只显示了4个模拟电极，这是为了简化。可以对于每一维只使用一个模拟电极，或者对于每一个触摸电极使用尽可能多的模拟电极。
当变化构成在触摸传感器上或者接近于触摸传感器的模拟电极时，与触摸电极652-667或者电极连接670-685相耦合的电容就可以通过将一个标准电容器连接着电极连接670-685来实现。这类电容器可以位于传感器上或者在它的电缆中，或者在产生驱动传感器信号的电子控制器上。
为了说明和讨论的目的，已经提出了本发明各个实施例的上述讨论。但是这并不意味着完全或者限制本发明在所讨论的形式中。根据上述教导，许多改进和变形都是可能的。这就意味着本发明的范围并不受上述详细讨论的限制，而是由本文所附的权利要求所定义。

Claims (41)

1.一种适用于触摸屏传感器使用的方法，所述触摸屏传感器由基板所组成，所述基板包括：第一表面和相对于第一表面的第二表面，以及一个与所述基板相耦合或位置接近于所述基板且位置接近于所述第二表面的导电结构；所述方法包括：
将第一信号施加于所述触摸屏传感器的第一表面；
将第二信号施加于所述触摸屏传感器的导电结构；以及，
通过第一和第二信号中的一个信号相对于第一和第二信号中的另一个信号的变化来模拟在触摸屏传感器上的触摸。
2.如权利要求1所述的方法，其特制在于，还包括使用所述导电结构来屏蔽电学噪声。
3.如权利要求1所述的方法，其特制在于，所述模拟触摸包括变化相对于所述第二信号幅度的所述第一信号幅度。
4.如权利要求1所述的方法，其特制在于，所述模拟触摸包括变化所述相对于所述第二信号相位的第一信号相位。
5.如权利要求1所述的方法，其特制在于，所述模拟触摸包括变化相对于所述第二信号频率的所述第一信号频率。
6.如权利要求1所述的方法，其特制在于，还包括接受初始化信号，且根据所接受到的初始化信号来初始化所述的各个施加和模拟处理。
7.如权利要求6所述的方法，其特制在于，所述初始化信号是在预定的所述触摸屏传感器例程运行过程中产生的。
8.如权利要求6所述的方法，其特制在于，所述初始化信号是在所述触摸屏传感器的启动和关闭过程中产生的。
9.如权利要求6所述的方法，其特制在于，所述初始化信号是在所述触摸屏传感器没有使用的延长周期中而所述触摸屏传感器处于操作模式的过程中产生的。
10.如权利要求1所述的方法，其特制在于，还包括产生与所述模拟触摸相关联的信息信号。
11.如权利要求10所述的方法，其特制在于，还包括将所述信息信号与远程位置相通信。
12.一种适用于触摸屏传感器使用的方法，其特征在于，所述触摸屏传感器是由基板所组成，所述基板包括：第一表面和相对于第一表面的第二表面，以及一个与所述基板相耦合或位置接近于所述基板且位置接近于所述第二表面的导电结构；所述方法包括：
在所述触摸屏传感器的第一表面和导电结构之间形成电位差；以及，
检测对所述电位差的响应，作为所述模拟的触摸。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，形成所述电位差包括：
在所述触摸屏传感器的操作模式的过程中，将幅度基本相等的第一和第二电压信号分别施加于所述的第一表面和导电结构；以及，
变化所述第一和第二电压信号中的一个信号或者两个信号，以便于在所述第一表面和导电结构之间形成电位差。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括所述检测电位差的响应与在所述触摸屏传感器上的模拟触摸相关联。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括接受初始化信号，且根据所接受到的初始化信号来初始化所述的形成和检测的处理。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述初始化信号可以从远程位置和接近于所述触摸屏传感器的位置中的一个位置接受。
17.如权利要求15所述的方法，其特制在于，所述初始化信号是在预定的所述触摸屏传感器例程运行过程中产生的。
18.一种适用于模拟在触摸屏传感器上触摸的方法，所述触摸屏传感器是由基板所组成，所述基板包括第一表面和相对于第一表面的第二表面；所述方法包括：
将多个电压驱动信号施加于所述触摸屏传感器的多个区域上，以及，
检测多个电压驱动信号施加所产生的电流，作为所模拟的触摸。
19.如权利要求18所述的方法，其特制在于，所述电压驱动信号具有基本相等的幅度。
20.如权利要求18所述的方法，其特制在于，所述电压驱动信号中至少一个所具有的幅度不同于多个电压驱动信号中的其它驱动信号的幅度。
21.如权利要求18所述的方法，其特制在于，所述检测电流包括检测在所述第一表面的多个角端点中的各个角端点上的电流变化。
22.如权利要求18所述的方法，其特制在于，还包括检测在所述第一表面的一个角端点相对于所述第一表面的其它角端点之间的阻抗变化。
23.如权利要求18所述的方法，其特制在于，所述电压驱动信号分别施加于所述第一表面的第一、第二、第三和第四角端点，其中所述第一和第二角相对于所述第三和第四角；所述方法还包括将各个电压驱动信号调整到预定的幅度，并且检测对于所调整电压驱动信号的阻抗响应。
24.如权利要求23所述的方法，其特制在于，所述电压驱动信号的预定幅度分别施加于所述第一和第二角的电压驱动信号的预定幅度不同于所述电压驱动信号的预定幅度分别施加于所述第三和第四角的电压驱动信号的预定幅度。
25.如权利要求18所述的方法，其特制在于，所述施加和检测处理可以随着时间而重复，所述方法还包括检测电流随着时间的变化。
26.如权利要求18所述的方法，其特制在于，所述施加和检测处理可以随着时间而重复，所述方法还包括检测所述模拟触摸的位置随着时间的变化。
27.如权利要求26所述的方法，其特制在于，还包括所产生的信息信号与模拟触摸位置中所检测到的变化相关联，并且所述信息信号与远程位置相通信。
28.如权利要求18所述的方法，其特制在于，还包括接受初始化信号，且根据所接受到的初始化信号来初始化所述的各个施加和检测处理。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述初始化信号可以从远程位置和接近于所述触摸屏传感器的位置中的一个位置接受。
30.如权利要求28所述的方法，其特制在于，所述初始化信号是在预定的所述触摸屏传感器例程运行过程中产生的。
31.如权利要求18所述的方法，其特制在于，所述模拟触摸的结果与一个或多个预定限制相比较，并且超过一个或多个预定限制的结果用于评估所述触摸屏传感器的操作适用性。
32.如权利要求18所述的方法，其特制在于，所述模拟触摸的当前结果与一个或多个所述模拟触摸的预先测量结果相比较，并且偏离预先测量结果达到预定量的当前结果用于评估所述触摸屏传感器的操作适用性。
33.如权利要求18所述的方法，其特制在于，所述模拟触摸的结果用于补偿所述触摸屏传感器或者结合所述触摸屏传感器系统的不准确度。
34.一种触摸检测系统，其特征在于，该系统包括：
触摸屏传感器，它是由基板所组成，所述基板包括第一表面和相对于第一表面的第二表面；
导电结构，它与所述基板相耦合或位置接近于所述基板且位置接近于所述第二表面；以及，
控制器，它与所述触摸屏传感器相耦合，所述控制器构成将第一和第二信号分别施加于所述触摸屏传感器的第一表面和导电结构，所述控制器构成通过所述第一和第二信号中的一个信号相对于所述第一和第二信号中的另一个信号的变化来模拟在所述触摸屏传感器上的触摸。
35.如权利要求34所述的系统，其特征在于，所述导电结构具有屏蔽电学噪声的作用。
36.如权利要求34所述的系统，其特征在于，还包括具有显示器的主机计算机系统，其中所述触摸屏传感器与显示器相耦合，且所述控制器与所述主机计算机系统通信耦合。
37.如权利要求36所述的系统，其特征在于，所述控制器接受来自所述主机算机系统的初始化信号，并且响应所接受到的初始化信号分别初始化施加和模拟处理。
38.如权利要求37所述的系统，其特征在于，所述主机计算机系统接收来远程源的触摸模拟命令信号，且所述主机计算机系统响应所述触摸模拟的命令信号产生所述初始化信号。
39.如权利要求34所述的系统，其特征在于，构成了通过通信链路与远程位置通信所述信息信号。
40.一种触摸检测系统，其特征在于，该系统包括：
触摸屏传感器，它具有第一表面，相对于第一表面的第二表面，以及多个设置在所述第二表面上或接近于所述第二表面的电极；以及，
控制器，它与所述触摸屏传感器相耦合，所述控制器构成将第一信号施加于所述触摸屏传感器的第一表面以及将多个第二信号中的一个信号施加于设置在所述第二表面上或接近于所述第二表面的多个电极中的各个电极，所述控制器构成通过变化多个第二信号中的至少一个信号相对于所述第一信号的特征来模拟在所述触摸屏传感器上的触摸。
41.如权利要求40所述的系统，其特征在于，所述控制器通过变化多个第二信号中的至少一个信号的幅度来模拟所述触摸。
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