消除具有嵌入式近场通信天线的触摸传感装置中的感应电流制造方法及图纸

一种用于使得近场通信天线能够靠近触摸传感装置的电极设置的方法和系统，该近场通信天线被操作，并且使在电极和近场通信天线之间耦合的磁场感应以及电场最小化，以便基本上减小或者消除电极上的感应电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】消除具有嵌入式近场通信天线的触摸传感装置中的感应电/JlL
本专利技术一般涉及近场通信天线和触摸传感装置的使用，其中天线和触摸传感装置彼此非常靠近地使用以至近场通信天线可干扰触摸传感装置的操作。
技术介绍
本专利技术描述了与近场通信(NFC)天线相结合的触摸传感装置的使用。术语〃触摸传感装置〃的应用将被认为是与术语〃触摸板、触摸屏〃以及〃触摸敏感装置〃可互换的。同样地，术语近场通信天线应被认为是与术语〃非接触读卡器〃、RFID读取机〃以及〃蓝牙天线〃是互换的。此外，〃系统〃指的是使用全部可互换术语的包括触摸传感装置和近场通信天线的组合。存在电容敏感触摸板的一些设计。检查基础技术有助于更好的理解可以如何改进任何电容敏感触摸板以与本专利技术一起工作。CIRQUE?公司的触摸板是一种互电容传感装置，并且一个示例图释为图1中的框图。在该触摸板10中，X (12)和Y (14)电极的格栅以及传感电极16被用于限定触摸板的触摸敏感区域18。典型地，触摸板10是大约16X12个电极的矩形格栅，或者在存在空间限制时是8X6个电极的矩形格栅。与这些X (12)和Y (14)(或行和列)电极相交错的是单个传感电极16。全部位置测量是通过传感电极16进行的。CIRQUE?公司的触摸板10测量传感线路16上电荷的不平衡。当无指点物体处于触摸板10上或者附近的时候，触摸板电路20处于平衡状态，并且传感线路16上不存在电荷不平衡。当指点物体因物体接近或者接触触摸表面(触摸板10的传感区域18)时的电容耦合而产生不平衡时，电极12、14上出现电容变化。所测量的是电容变化，而不是电极12,14上的绝对电容值。触摸板10通过测量必须注入到传感线路16上以重建或者恢复传感线路上的电荷平衡的电荷量，而确定电容变化。采用上面的系统来确定触摸板10上或附近的手指的位置，如下所述。该示例描述了行电极12，并且以同样的方式再次描述了列电极14。从行和列电极测量所获得的值确定了触摸板10上或者附近的指点物体面心的交叉点。在第一步骤中，第一组行电极12通过来自P，N发生器22的第一信号所驱动，并且不同但相邻的第二组行电极通过来自P，N发生器的第二信号所驱动。触摸板电路20使用互电容测量装置26从传感线路16获得值，该装置指示哪行电极靠近指点物体。然而，处于一些微控制器28的控制之下的触摸板电路20还不能确定指点物体位于该行电极的哪侧，同样触摸板电路20也不能确定指点物体位于远离电极的多远处。因此，该系统将被驱动的该组电极12位移一个电极。换句话说，增加该组一侧上的电极，同时该组相对侧上的电极不再被驱动。然后通过P，N发生器22驱动新的组，并且进行传感线路16的第二测量。从这两个测量结果，能够确定指点物体位于该行电极的哪侧，以及距离多远。通过使用比较所测量的两个信号的量级的等式，之后进行指点物体的位置确定。CIRQUE?公司的触摸板的灵敏度或者分辨率比16X 12格栅的行列电极表示要高得多。分辨率典型的大约每英寸960点的数量级，或者更高。精确地分辨率是通过这些元件的灵敏度、相同行和列上的电极12、14之间的间距，或者对于本专利技术非实质性的其他因素而确定的。对于使用P，N发生器24的Y或者列电极14重复上面的过程。尽管如上所述的CIRQUE?的触摸板使用了X和Y电极12、14的格栅以及分离开的单个传感电极16，但是传感电极可实际上通过使用多路技术而成为X或者Y电极12，14。将近场通信天线与触摸传感装置集成的一个问题是干扰。例如，强磁场对于给近场通信天线提供功率是必需的，该近场通信天线用作非接触读卡器，该强磁场可产生触摸传感装置的电极内部的强涡电流，从而导致操作处于规定之外，且导致故障或者无法操作。同样地，近场通信天线可电耦合到触摸传感装置的电极。因而，近场通信天线可导致与触摸传感装置耦合的磁场电感以及电场。在相关的干扰问题中，触摸板产生了强静电场，该强静电场对于检测手指是必需的。这些强电场经常导致近场通信天线具有不足的信号完整性。静电场耦合和磁场传感这两者的副作用可能具有以下结果:1)由于足够大以触发接触传感装置电路中ESD 二极管的噪音/干扰信号程度，近场通信天线信号导致了非线性效应，2)对于触摸传感装置前端电子元件或者模数转换器(ADC)难于跟踪该干扰，同时导致了非线性效应和测量误差，以及3)近场通信的调幅频率通常非常接近触摸传感激励频率，从而产生带内地弹(ground bounce)。将近场通信天线的电路和触摸传感装置布置的彼此足够近的另一优点是防止对他们之间的信号的窃听或分接，从而提供了比现有集成系统更安全的集成系统。此外，移除他们之间的电和磁的相互作用是有益的。最后，同样有益的是，将电子元件集成到单个封装中，以解决触摸传感装置和近场通信天线的非常有限空间，以及当前电子器件的典型的相关的布线空间。
技术实现思路
在第一实施方式中，本专利技术是用于使得近场通信天线能够布置得靠近触摸传感装置的电极的方法和系统，对该近场通信天线进行操作，并且电极与近场通信天线之间耦合的磁场传感和电场被最小化，以便基本上减小或者消除电极上的感应电流。对于本领域技术人员来说，本专利技术的这些和其他目的、特征、优点和可替换方面将根据下列结合所附的附图的【具体实施方式】而变得明显。【附图说明】图1是电容敏感触摸板的元件的框图，其是由CIRQUE?公司所制造的，并且可成功的与近场通信天线相结合的操作。图2是图释了用于近场通信天线和触摸传感装置的电极的布局的图。图3是图释了用于触摸传感装置的电极的不同布局的图。图4是近场通信天线和信号源的图，其将电流耦合到触摸传感装置的电极。图5是示出了近场通信天线的另一实施方式的图。图6是示出了电极格栅的附加细节的图，该电极格栅与可替换的近场通信天线相结合。图7是示出了电极格栅的附加细节的图，该电极格栅与可替换的近场通信天线相结合。【具体实施方式】现在将参照附图，在附图中将对本专利技术的不同元件给出附图标记，并且对本专利技术进行描述，以便使得本领域技术人员制造和使用本专利技术。可以理解的是，下列描述仅仅是本专利技术原理的示范，并且将并不视为限制所附的权利要求。图2是近场通信天线的电极以及触摸传感装置的电极的图。本专利技术可以在靠近近场通信天线50的触摸传感装置42的电极40中实施。对于本文件的目的，术语靠近表示近场通信天线50的操作可通过在电极中感应出电流流动来影响电极40的操作。在该第一实施方式中，近场通信天线50设置在与电极40相同的平面中。然而，近场通信天线50可在不同的，但是基本与电极40平行的在电极40之上或之下的平面中。此外，电极40可以是触摸板、触摸屏或本领域技术人员所知晓的任何其他触摸传感装置的一部分。近场通信天线50被示出为导线环，其在电极40周围缠绕两次。对于近场通信天线50的这种具体的布局或者结构仅仅是为了图释的目的，且并不应认为是限制。近场通信天线50可形成为电极40周围的部分环、单个环或者多个环。第一实施方式目的是最小化、减小或者基本上消除当操作近场通信天线的时候近场通信天线与触摸传感装置42的电极40之间的干扰。减小、最小化或基本上消除的干扰被限定为太小而无法妨碍近场通信天线50或者触摸传感装置42的电极40的操作的干扰。在第一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减小触摸传感装置的电极中的感应电流的方法，所述触摸传感装置靠近近场通信天线操作，所述方法包括：1）提供多个电极，所述多个电极形成在触摸传感装置中使用的传感区域；2）提供靠近所述多个电极设置的近场通信天线；以及3）通过配置所述电极来减小由所述近场通信天线的操作所致的所述多个电极中的感应电流，从而减小由所述近场通信天线产生的电磁场的作用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.07 US 61/505,3501.一种用于减小触摸传感装置的电极中的感应电流的方法，所述触摸传感装置靠近近场通信天线操作，所述方法包括: 1)提供多个电极，所述多个电极形成在触摸传感装置中使用的传感区域； 2)提供靠近所述多个电极设置的近场通信天线；以及 3)通过配置所述电极来减小由所述近场通信天线的操作所致的所述多个电极中的感应电流，从而减小由所述近场通信天线产生的电磁场的作用。2.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括: 1)布置所述多个电极以形成所述传感区域，所述传感区域具有从所述传感区域的顶部边缘延伸到所述传感区域的底部边缘的一系列平行的电极行，所述多个电极中的每一个彼此电隔离，所述多个电极中的每一个遵循第一路径，所述第一路径从所述传感区域的第一边缘开始且在所述传感区域的相对的第二边缘终止；以及 2)通过沿平行于所述第一路径的第二路径增加从所述第二边缘开始并朝向所述第一边缘向后延伸的长度，增加受所述电磁场影响的所述多个电极中的至少一个电极的长度，从而减小所述多个电极中的所述至少一个电极中感应出的电流。3.如权利要求2所述的方法，其中所述方法还包括增加最靠近所述传感区域的所述顶部边缘和所述底部边缘的所述多个电极的长度，因为这些电极将被所述电磁场最大地影响。4.如权利要求3所述的方法，其中所述方法还包括增加多个电极中任意电极的长度，所述任意电极具有由所述电磁场在它们中感应出的电流，从而减小所述多个电极中全部电极中的感应电流。5.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括减小所述感应电流，以便基本消除所述电极中的感应电流。6.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括将所述近场通信天线形成为围绕所述传感区域的外部边缘布置的至少一个环。7.如权利要求6所述的方法，其中所述方法还包括将所述近场通信天线设置在基本平行于所述多个电极的平面的平面内。8.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括布置所述多个电极以形成具有多个同心对准的电极环的传感区域，所述电极环全部在第一位置电开路，并且在相对的第二位置处具有到触摸传感电路的连接，从而每个所述电极环具有长度基本相同的两个臂，所述多个同心对准的电极环中每一个的第一臂中的感应电流与所述多个同心对准的电极环中每一个的第二臂中的感应电流相等并相反，从而导致所述多个同心对准的电极环中每一个中的感应电流减小。9.如权利要求8所述的方法，其中所述方法还包括对准所述多个同心对准的电极环，以使电开路的第一位置被对准，并且相对的第二位置被对准。10.如权利要求8所述的方法，其中所述方法还包括提供第一信号源以及第二信号源，所述第一信号源耦合到近场通信天线的第一端，所述第二信号源耦合到近场通信天线的第二端，所述第一信号源与所述第二信号源大约异相180度，其中耦合到所述多个电极的静电场从而在所述多个电极中基本上不产生电压的净变化。11.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤:1)提供在第一平面中的所述多个电极和在第二平面中的所述近场通信天线；以及 2)提供四个三角形环以形成近场通信天线，所述环是非重叠的并且在平行于所述第一平面的第二平面内。12.一种用于减小触摸传感装置的电极中的感应电流的系统，所述触摸传感装置靠近近场通信天线操作，所述系统包括: 多个电极，其形成在触摸传感装置中使用的传感区域； 近场通信天线，其靠近所述多个电极设置，所述多个电极被构造以减小由所述近场通信天线产生的电磁场的作用，并由此减小由近场通信天线的操作所导致的所述多个电极中的感应电流。13.如权利要求12所述的系统，其中所述系统还包括: 从传感区域的顶部边缘延伸到传感区域的底部边缘的一系列平行的所述多个电极的行，所述多个电极中的每一个彼此电隔离开，所述多个电极中的每一个遵循第一路径，所述第一路径开始于所述传感区域的第一边缘并且终止于所述传感区域的相对的第二边缘；以及 通过增加沿平行于所述第一路径的第二路径从所述第二边缘开始并朝向所述第一边缘向后延伸的长度，而延伸受所述电磁场影响的所述多个电极中至少一个电极的长度，以减小所述多个电极中所述至少一个电极中感应出的电流。14.如权利要求13所述的系统，其中所述系统还包括最靠近...

【专利技术属性】
技术研发人员：基思·L·保尔森，
申请(专利权)人：瑟克公司，
类型：
国别省市：