專利名稱：二維位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及2維位置傳感器。更特定來說，本發(fā)明涉及基于電容性接近度感測技 術(shù)的類型的2維位置傳感器。此些傳感器可稱為2維電容性變換(2DCT)傳感器。2DCT傳 感器是 基于檢測由指向物體的接近引起的電容性耦合中的干擾。干擾的測得位置對應(yīng)于指 向物體的測得位置。
背景技術(shù)：
2DCT傳感器通常由人的手指或觸筆致動。實例裝置包含觸摸屏和觸敏鍵盤/小鍵 盤，例如用于控制消費者電子裝置/家用電器，且可能接合下伏的顯示器使用，所述顯示器 例如為液晶顯示器(LCD)或陰極射線管(CRT)?？刹⑷胗?DCT傳感器的其它裝置包含例如 用于反饋控制目的的在機械中使用的筆輸入平板和編碼器。2DCT傳感器能夠借助于電容感 測機制報告與物體或人體部位的位置相關(guān)的至少一 2維坐標(笛卡兒或其它)。采用2DCT傳感器的裝置已變得日益流行且普通，不僅是接合個人計算機，而且是 以其它器具的所有方式，所述其它器具例如為個人數(shù)字助理(PDA)、銷售點(POS)終端、電 子信息和售票亭、廚房器具等。2DCT傳感器出于若干原因而常常優(yōu)選作為機械開關(guān)。舉例 來說，2DCT傳感器不需要移動零件且因此沒有其機械對應(yīng)物那樣容易磨損。2DCT傳感器還 可以相對小的大小制成，使得可提供對應(yīng)地小的且緊湊封裝的小鍵盤陣列。此外，2DCT傳感 器可提供于在環(huán)境上密封的外表面/覆蓋面板下方。這使得其在潮濕環(huán)境中或在存在灰塵 或流體進入受控制裝置的危險的情況下的使用變得有吸引力。再此外，制造商常常優(yōu)選在 其產(chǎn)品中采用基于2DCT傳感器的接口，因為此些接口常常被消費者認為是比常規(guī)機械輸 入機制(例如，按鈕)在美學上更令人愉快。2008年10月9日公開的US 2008/0246496描述了一種2DCT傳感器，其包括具有 由電極圖案界定的敏感區(qū)域的襯底。2DCT具有所謂的“主動”或“相互”類型，其中物體的 接近是通過物體在驅(qū)動電極與一個或一個以上鄰近的感測電極之間的耦合中引起的改變 來感測的。耦合的測量是通過將瞬態(tài)電壓施加于驅(qū)動電極且對所引起的驅(qū)動電極與相關(guān)聯(lián) 感測電極之間的電容進行測量來實施的。在US 2008/0246496的具體現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計中，驅(qū)動電極和感測電極是以單個層布 置于襯底的一側(cè)上，通常是由玻璃或塑料材料制成的觸摸面板的下側(cè)。具有單個層電極圖 案是大體上合意的特征，因為其提供了簡單性、較低成本和低型面。附圖的圖8示意性說明US 2008/0246496的現(xiàn)有技術(shù)電極圖案的代表部分。電極 12是驅(qū)動電極，其由在χ方向上延伸的縱向條表示。鄰近的驅(qū)動電極12由三個感測電極群 組2、4、6間隔開，所述感測電極在χ方向上逐漸減少，使得所述3個群組中的2個群組的排 列在面板的橫向范圍的不同部分上共同延伸。每一中心感測電極4經(jīng)由導(dǎo)電跡線5連接到 外部電路連接S2,導(dǎo)電跡線5將鄰近的側(cè)感測電極6劃分為以一通道分隔的兩個部分6A和 6B，其中額外的跡線3延伸以分隔電極2的左邊部分2A和2B。側(cè)電極2和4分別經(jīng)由連接 S1和S3連接到外部電路。在使用中，物體的位置是在測量值獲取循環(huán)中確定，其中條電極12由相應(yīng)的驅(qū)動通道依序驅(qū)動，且從每一條電極轉(zhuǎn)移到感測電極的電荷量由感測通道確定。在χ方向上提供良好分辨率的同時，此設(shè)計方法的結(jié)果在于每一感測電極群組具 有顯著的垂直厚度，即，y方向上的尺寸。垂直重復(fù)周期尺寸P因此相當大，且由于感測電 極圖案化的復(fù)雜性而難以減小。對于手指致動的裝置，只要尺寸P與手指按壓尺寸相當，便 不存在關(guān)于垂直分辨率的問題。然而，當需要在多觸摸模式中操作2DCT時問題確實出現(xiàn)。 WO 2009/00704A1描述了能夠檢測多個同時觸摸以及概括了 TO5，825，352的現(xiàn)有 技術(shù)多觸摸方法的2DCT。WO 2009/00704A1使用US 6，993，607中描述的技術(shù)的開發(fā)來檢 測多個同時觸摸。WO 2009/00704A1的觸摸面板將電容信號值的集合遞送到處理器，處理器 計算觸摸面板上的單個或多個觸摸位置的坐標。每一集合的處理是通過以下方式執(zhí)行(i) 識別具有最大電容信號值的感測元件；(ii)界定圍繞所述感測元件的區(qū)；以及(iii)反復(fù) 地重復(fù)所述過程，其中每一后續(xù)識別步驟排除位于先前界定的區(qū)中的信號。因此提供多觸 摸傳感器，其中信號處理是基于觸摸面板中的區(qū)或子塊的連續(xù)界定。依據(jù)所實施的處理，為 了可分辯，同時的觸摸必須由一個或兩個清楚的子塊(使用W02009/00704A1的語言)或驅(qū) 動/感測電極單元(使用本申請案的語言)分隔。因此，為了在由在χ方向上延伸的多個驅(qū)動/感測電極單元構(gòu)成的2DCT中在多個 同時觸摸之間進行區(qū)分，觸摸需要在y方向上由至少2個，實際上可能至少3個驅(qū)動/感測 電極單元分隔。因此，例如，如果觸摸屏或觸摸面板具有比如60mm的有限垂直尺寸，且電極 單元具有IOmm的垂直尺寸，那么最多6個電極單元將配合于其中，因此屏幕將僅能夠檢測 多達2個或3個同時觸摸，這取決于其在屏幕上的位置。另一方面，如果電極單元具有比如 6mm的較小垂直尺寸，那么可提供其中的10個，且屏幕將能夠檢測多達3個或4個同時觸 摸。因此將需要提供適合于主動或相互類型的2DCT的單層電極圖案，其可以用于驅(qū) 動/感測電極單元的相對小的垂直重復(fù)周期尺寸來實施。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種二維位置傳感器，其具有由布置于襯底的一側(cè) 上的單層電極圖案界定的觸敏區(qū)域，所述電極圖案具有在第一方向上的橫向范圍和在橫越 所述第一方向的第二方向上的縱向范圍且包括多個‘η’個電極單元，其中η至少為3，所述 電極單元以彼此縱向偏移的方式在觸敏區(qū)域上逐行延伸，其中所述電極單元每一者包括一 在所述觸敏區(qū)域上橫向延伸的驅(qū)動電極以及多個‘m’個感測電極，其中m至少為3，所述感 測電極在所述觸敏區(qū)域上共同地橫向延伸且個別地每一者占據(jù)所述橫向范圍的一部分，每 一單元的所述感測電極從所述驅(qū)動電極縱向偏移，使得每一感測電極的一個邊緣位于鄰近 于所述驅(qū)動電極的一個邊緣處，這些耦合邊緣以一間隙分隔，所述間隙經(jīng)尺寸設(shè)計以使得 在使用中每一對驅(qū)動和感測電極在所述間隙上電容性耦合。每一單元的所述感測電極可具有不同的橫向范圍。所述不同的橫向范圍可針對橫 向鄰近的感測電極在第一與第二值之間交替。橫向范圍的由每一感測電極占據(jù)的部分可有益地對于所述電極單元是唯一的， 即，在給定電極單元中的任意兩個感測電極的第一方向上不存在共同延伸。橫向延伸的接地電極可布置于鄰近的電極單元之間以使所述鄰近的電極單元彼此屏蔽，且進而抑制鄰近的電極單元之間的電容性耦合。這用以從到達感測電極的連接性 軌道去耦驅(qū)動電極。
從所述觸敏區(qū)域的外圍延伸以連接到所述感測電極中的相應(yīng)者的軌道可經(jīng)布置 以鄰近于所述感測電極的與所述耦合邊緣相對的另一邊緣而延伸。在一些實施例中，所述 軌道具有在所述第一方向上延伸的延伸部部分，所述延伸部部分布置于所述電極單元的所 述感測電極與鄰近電極單元的驅(qū)動電極之間。延伸部部分可將其形成為一部分的電極單元 的驅(qū)動電極中的一者或一者以上屏蔽于鄰近電極單元的感測電極，進而抑制鄰近電極單元 之間的電容性耦合。延伸部部分還可用以局部調(diào)諧電場。如果提供此種延伸部部分，那么 可省略單獨的接地電極，但其可組合提供。在一個實施例中，來自所述感測電極的所述軌道全部連接到所述觸敏區(qū)域的一個 橫向側(cè)。在另一實施例中，來自所述感測電極的所述軌道中的一些連接到所述觸敏區(qū)域的 一個橫向側(cè)，且其它軌道連接到另一橫向側(cè)，其優(yōu)選呈相等或近似相等的數(shù)目。這減小軌道 所占據(jù)的縱向范圍，進而減小電極單元的縱向范圍。電極圖案可允許每一電極單元的較小縱向范圍。具體來說，每一電極單元可具有 不大于 15mm> 14mm> 13mm> 12mm>llmm> 1 Omm>9mm>8mm>7mm>6mm>5mm>4mm 或 3mm 的縱向范圍。 優(yōu)選地，每一電極單元可具有不大于7mm、6mm、5mm、4mm或3mm的縱向范圍。驅(qū)動和感測電 極可每一者具有不大于2mm、Imm或0. 5mm的縱向范圍。每一對驅(qū)動和感測電極之間的耦合 間隙優(yōu)選每一者具有不大于0. 5mm、0. 4mm、0. 3mm、0.2mm或0. Imm的縱向范圍。從所述觸敏 區(qū)域的外圍延伸以連接到所述感測電極中的相應(yīng)者的軌道優(yōu)選每一者具有不大于0. 5mm、 0. 4mm、0. 3mm、0. 2mm或0. Imm的縱向范圍。電極單元的緊湊的縱向范圍意味著此些單元的 數(shù)目‘η，可大于原本可能的數(shù)目，例如至少6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或 20。而且，每電極單元的感測電極的數(shù)目可為例如至少4、5、6、7、8、9或10。任選的接地電 極可每一者具有不大于0. 5mm、0. 4mm、0. 3mm或0. 2mm的縱向范圍，且優(yōu)選大體上比驅(qū)動和 感測電極薄。為了實現(xiàn)多觸摸感測，傳感器將進一步包括合適的處理元件，例如(a)電容測量電路，其連接到所述電極且可重復(fù)操作以從所述觸敏區(qū)域獲取電容 信號值集合，每一集合由來自每一對驅(qū)動和感測電極的電容信號值構(gòu)成，每一對驅(qū)動和感 測電極構(gòu)成感測元件；以及(b)處理器，其經(jīng)連接以接收所述電容信號值集合且可操作以處理每一集合來計 算和輸出所述觸敏區(qū)域上的單個或多個觸摸位置的坐標，每一集合的所述處理通過以下方 式執(zhí)行(i)識別具有最大電容信號值的感測元件；(ii)界定所述觸敏區(qū)域的包含具有所述最大電容信號值的所述感測元件以及其 相鄰者中的選定者的區(qū)；(iii)分別識別和界定一個或一個以上另外的感測元件和區(qū)，其中每一反復(fù)在電 容信號值位于所述觸敏區(qū)域的先前界定區(qū)中的情況下排除所述電容信號值不予考慮；以及(iv)輸出指示每一所識別區(qū)中的所述觸摸位置的所述坐標的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第二替代方面，提供一種二維位置傳感器，其具有由布置于襯底的 一側(cè)上的單層電極圖案界定的觸敏區(qū)域，所述電極圖案具有在第方向上的橫向范圍和在橫越所述第一方向的第二方向上的縱向范圍且包括多個‘η’個電極單元，其中η至少為3，所述電極單元以彼此橫向偏移的方式在所述觸敏區(qū)域上逐列延伸，其中所述電極單元每一者 包括一在所述觸敏區(qū)域上縱向向下延伸的感測電極以及多個‘m’個驅(qū)動電極，其中m至少 為3，所述驅(qū)動電極在所述觸敏區(qū)域上共同地縱向向下延伸且個別地每一者占據(jù)所述縱向 范圍的一部分，每一單元的所述驅(qū)動電極從所述感測電極橫向偏移，使得每一驅(qū)動電極的 一個邊緣位于鄰近于所述感測電極的一個邊緣處，這些耦合邊緣以一間隙分隔，所述間隙 經(jīng)尺寸設(shè)計以使得在使用中每一對驅(qū)動和感測電極在所述間隙上電容性耦合。將了解，本發(fā)明的此第二方面在電極圖案的新穎幾何形狀方面在概念上類似于本 發(fā)明的第一方面，但圖案本質(zhì)上是通過交換驅(qū)動和感測電極來實施。橫向范圍的由每一驅(qū)動電極占據(jù)的部分可有益地對于所述電極單元是唯一的， 即，在給定電極單元中的任意兩個驅(qū)動電極的第二方向上不存在共同延伸。傳感器可進一步包括縱向延伸的接地電極，所述接地電極布置于鄰近的電極單元 之間以使所述鄰近的電極單元彼此屏蔽，且進而抑制鄰近的電極單元之間的電容性耦合。傳感器可進一步包括從所述觸敏區(qū)域的外圍延伸以連接到所述驅(qū)動電極中的相 應(yīng)者的軌道，其中所述軌道鄰近于所述驅(qū)動電極的與所述耦合邊緣相對的另一邊緣而延 伸。所述軌道可具有在所述第二方向上延伸的延伸部部分，所述延伸部部分布置于所述電 極單元的所述感測電極與鄰近電極單元的驅(qū)動電極之間。延伸部部分可將其形成為一部分 的電極單元的驅(qū)動電極中的一者或一者以上屏蔽于鄰近電極單元的感測電極，進而抑制鄰 近電極單元之間的電容性耦合。延伸部部分還可用以局部調(diào)諧電場。如果提供此種延伸部 部分，那么可省略單獨的接地電極，但其可組合提供。在一個實施例中，來自所述驅(qū)動電極的所述軌道全部連接到所述觸敏區(qū)域的一個 縱向側(cè)。在另一實施例中，來自所述驅(qū)動電極的所述軌道中的一些連接到所述觸敏區(qū)域的 一個縱向側(cè)，且其它軌道連接到另一縱向側(cè)。這減小軌道所占據(jù)的橫向范圍，進而減小電極 單元的橫向范圍。電極圖案可允許每一電極單元的較小橫向范圍。具體來說，每一電極單元可具有 不大于 15mm> 14mm> 13mm> 12mm>llmm> 1 Omm>9mm>8mm>7mm>6mm>5mm>4mm 或 3mm 的縱向范圍。 優(yōu)選地，每一電極單元可具有不大于7mm、6mm、5mm、4mm或3mm的縱向范圍。驅(qū)動和感測電 極可每一者具有不大于2mm、Imm或0. 5mm的橫向范圍。每一對驅(qū)動和感測電極之間的耦合 間隙優(yōu)選每一者具有不大于0. 5mm、0. 4mm、0. 3mm、0.2mm或0. Imm的橫向范圍。從所述觸敏 區(qū)域的外圍延伸以連接到所述驅(qū)動電極中的相應(yīng)者的軌道優(yōu)選每一者具有不大于0. 5mm、 0. 4mm、0. 3mm、0. 2mm或0. Imm的橫向范圍。電極單元的緊湊的橫向范圍意味著此些單元的 數(shù)目‘η，可大于原本可能的數(shù)目，例如至少6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或 20。而且，每電極單元的驅(qū)動電極的數(shù)目可為例如至少4、5、6、7、8、9或10。為了實現(xiàn)多觸摸感測，傳感器將進一步包括合適的處理元件，例如(a)電容測量電路，其連接到所述電極且可重復(fù)操作以從所述觸敏區(qū)域獲取電容 信號值集合，每一集合由來自每一對驅(qū)動和感測電極的電容信號值構(gòu)成，每一對驅(qū)動和感 測電極構(gòu)成感測元件；以及(b)處理器，其經(jīng)連接以接收所述電容信號值集合且可操作以處理每一集合來計 算和輸出所述觸敏區(qū)域上的單個或多個觸摸位置的坐標，每一集合的所述處理通過以下方式執(zhí)行 (i)識別具有最大電容信號值的感測元件；(ii)界定所述觸敏區(qū)域的包含具有所述最大電容信號值的所述感測元件以及其 相鄰者中的選定者的區(qū)；(iii)分別識別和界定一個或一個以上另外的感測元件和區(qū)，其中每一反復(fù)在電 容信號值位于所述觸敏區(qū)域的先前界定區(qū)中的情況下排除所述電容信號值不予考慮；以及(iv)輸出指示每一所識別區(qū)中的所述觸摸位置的所述坐標的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的第一方面還可本身表現(xiàn)為一種處理來自2D觸敏電容性位置傳感器的信 號的方法，所述2D觸敏電容性位置傳感器具有由布置于襯底的一側(cè)上的單層電極圖案界 定的觸敏區(qū)域，所述電極圖案具有在第一方向上的橫向范圍和在橫越所述第一方向的第二 方向上的縱向范圍且包括多個‘η’個電極單元，其中η至少為3，所述電極單元以彼此縱向 偏移的方式在所述觸敏區(qū)域上逐行延伸，其中所述電極單元每一者包括一在所述觸敏區(qū)域 上橫向延伸的驅(qū)動電極以及多個‘m’個感測電極，其中m至少為3，所述感測電極在所述觸 敏區(qū)域上共同地橫向延伸且個別地每一者占據(jù)所述橫向范圍的一部分，每一單元的所述感 測電極從所述驅(qū)動電極縱向偏移，使得每一感測電極的一個邊緣位于鄰近于所述驅(qū)動電極 的一個邊緣處，這些耦合邊緣以一間隙分隔，所述間隙經(jīng)尺寸設(shè)計以使得在使用中每一對 驅(qū)動和感測電極在所述間隙上電容性耦合，其中每一對驅(qū)動和感測電極構(gòu)成感測元件，所 述傳感器進一步包括電容測量電路，其連接到所述感測元件且可重復(fù)操作以獲取電容信 號值集合，每一集合由來自所述感測元件中的每一者的電容信號值構(gòu)成；以及處理器，其經(jīng) 連接以接收所述電容信號值集合且可操作以處理每一集合來計算和輸出所述觸敏區(qū)域上 的單個或多個觸摸位置的坐標，處理每一集合的方法包括(i)識別具有最大電容信號值的感測元件；(ii)界定所述觸摸面板的包含具有所述最大電容信號值的所述感測元件以及其 相鄰者中的選定者的區(qū)；(iii)分別識別和界定一個或一個以上另外的感測元件和區(qū)，其中每一反復(fù)在電 容信號值位于所述觸摸面板的先前界定區(qū)中的情況下排除所述電容信號值不予考慮；以及(iv)輸出指示每一所識別區(qū)中的所述觸摸位置的所述坐標的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的第二方面還可本身表現(xiàn)為一種處理來自2D觸敏電容性位置傳感器的信 號的方法，所述2D觸敏電容性位置傳感器具有由布置于襯底的一側(cè)上的單層電極圖案界 定的觸敏區(qū)域，所述電極圖案具有在第一方向上的橫向范圍和在橫越所述第一方向的第二 方向上的縱向范圍且包括多個‘η’個電極單元，其中η至少為3，所述電極單元以彼此橫向 偏移的方式在所述觸敏區(qū)域上逐列延伸，其中所述電極單元每一者包括一在所述觸敏區(qū)域 上縱向向下延伸的感測電極以及多個‘m’個驅(qū)動電極，其中m至少為3，所述驅(qū)動電極在所 述觸敏區(qū)域上共同地縱向向下延伸且個別地每一者占據(jù)所述縱向范圍的一部分，每一單元 的所述驅(qū)動電極從所述感測電極橫向偏移，使得每一驅(qū)動電極的一個邊緣位于鄰近于所述 感測電極的一個邊緣處，這些耦合邊緣以一間隙分隔，所述間隙經(jīng)尺寸設(shè)計以使得在使用 中每一對驅(qū)動和感測電極在所述間隙上電容性耦合，其中每一對驅(qū)動和感測電極構(gòu)成感測 元件，所述傳感器進一步包括電容測量電路，其連接到所述感測元件且可重復(fù)操作以獲取 電容信號值集合，每一集合由來自所述感測元件中的每一者的電容信號值構(gòu)成；以及處理器，其經(jīng)連接以接收所述電容信號值集合且可操作以處理每一集合來計算和輸出所述觸敏 區(qū)域上的單個或多個觸摸位置的坐標，處理每一集合的方法包括(i)識別具有最大電容信號值的感測元件；(ii)界定所述觸摸面板 的包含具有所述最大電容信號值的所述感測元件以及其 相鄰者中的選定者的區(qū)；(iii)分別識別和界定一個或一個以上另外的感測元件和區(qū)，其中每一反復(fù)在電 容信號值位于所述觸摸面板的先前界定區(qū)中的情況下排除所述電容信號值不予考慮；以及(iv)輸出指示每一所識別區(qū)中的所述觸摸位置的所述坐標的數(shù)據(jù)。應(yīng)注意，在本發(fā)明的較窄定義中，電極單元的數(shù)目‘η’可為至少4或5。


為了更好地理解本發(fā)明且為了展示可如何實現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)在借助于實例來參看附 圖。圖IA展示根據(jù)本發(fā)明實施例的位置傳感器陣列，其中驅(qū)動和感測單元經(jīng)由通道 連接到控制器；圖IB展示根據(jù)本發(fā)明實施例的位置傳感器陣列，其劃分為離散的傳感器區(qū)域；圖IC是第一實施例的信號處理方法的流程圖；圖ID到IK是傳感器陣列的一系列示意圖，其用以描述圖IC的流程圖中所示的信 號處理方法的具體實例；圖IL示意性展示可用以測量從驅(qū)動電極中的一個被驅(qū)動的驅(qū)動電極轉(zhuǎn)移到感測 電極的電荷的電路；圖IM示意性展示圖IL的電路的操作的時序關(guān)系；圖2展示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的位置傳感器陣列，其中驅(qū)動和感測單元經(jīng)由通 道連接到控制器；圖3展示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的位置傳感器陣列，其中驅(qū)動和感測單元經(jīng)由通 道連接到控制器；圖4展示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的位置傳感器陣列，其中驅(qū)動和感測單元經(jīng)由通 道連接到控制器；圖5示意性展示并入有根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器的便攜式個人計算機；圖6示意性展示并入有根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器的洗衣機；圖7示意性展示并入有根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器的蜂窩式電話；圖8示意性說明現(xiàn)有技術(shù)電極圖案的代表部分。
具體實施例方式圖IA是根據(jù)本發(fā)明實施例的二維位置傳感器陣列10的正面的視圖。傳感器在下 文中分別稱為X和y方向的第一和第二方向上延伸。還采用涉及關(guān)于X和y方向以及范圍 的橫向和垂直以及橫向和縱向的慣例。還采用涉及關(guān)于在圖中觀看的χ方向的左邊和右邊 的慣例。將了解，此標記雖然是方便的，但卻是任意的，且對于設(shè)計來說沒有潛在的重要性。位置傳感器的正面通常是在傳感器或并入有傳感器的設(shè)備的正常使用期間面對用戶的一側(cè)。傳感器10包括襯底40，其支承界定傳感器的敏感區(qū)域的電極圖案30。耦合 到位置傳感器陣列的是控制器20?？刂破?0通過下文將描述的多個連接而耦合到二維位 置傳感器陣列內(nèi)的電極。電極圖案在襯底的一側(cè)上，通常在襯底的與可用以在正常使用期 間接收用戶觸摸的暴露正面相對的底側(cè)或背面上。圖IA所示的二維位置傳感器陣列10是本發(fā)明的未按比例的示意性表示。將了解， 控制器20可經(jīng)由例如邊緣連接器連接到傳感器陣列10。此外，將了解，在電極圖案30與邊 緣連接器之間制作的連接的布線可能使得可使用單個邊緣連接器。襯底40上的電極圖案30可使用常規(guī)技術(shù)(例如，平版印刷、沉積或者蝕刻或減活 技術(shù))來提供。襯底是電介質(zhì)材料，例如塑料膜，在此情況下是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。 構(gòu)成電極圖案的電極是透明導(dǎo)電材料，在此情況下是氧化銦錫(ITO)?；蛘?，電極可由例如 金屬(例如，銅)等不透明或非常薄的導(dǎo)電材料形成。襯底可使用合適的壓敏粘合劑 (PSA) 結(jié)合到上覆的面板(未圖示)，所述PSA可為透明的以允許光透射。因此，傳感器作為整體 的敏感區(qū)域是透明的。如果是透明的，那么傳感器層可在下伏的顯示器上使用而沒有暗淡 (obscuration)。在其它實施例中，如果傳感器層是不透明的，那么其可能包括常規(guī)的印刷 電路板或具有銅電極圖案的其它襯底，例如用于在移動電話小鍵盤中使用?？刂破?0提供以下單元的功能性驅(qū)動單元12，其用于將驅(qū)動信號供應(yīng)到電極圖 案30的若干部分；感測單元14，其用于感測來自電極圖案30的其它部分的信號；以及處理 單元16，其用于基于針對施加于電極圖案的不同部分的驅(qū)動信號所見的不同感測信號來計 算位置?？刂破?0因此控制驅(qū)動和感測單元的操作以及處理單元16中對來自感測單元14 的響應(yīng)的處理，以便確定鄰近于傳感器10的物體(例如，手指或觸筆)的位置。驅(qū)動單元 12、感測單元14和處理單元16在圖IA中示意性展示為控制器內(nèi)的單獨元件。然而，大體 上所有這些元件的功能性將由單個集成電路芯片提供，所述單個集成電路芯片例如經(jīng)合適 編程的通用微處理器、現(xiàn)場可編程門陣列、專用集成電路(尤其是以微控制器格式)。處理單元將可操作以例如根據(jù)WO 2009/00704A1中描述的方法中的任一者來實 施合適的對數(shù)據(jù)的多觸摸處理，所述方法即結(jié)合其圖3到5描述的方法和接合其圖7和8 描述的第二方法，兩種方法的圖的群組和隨附的描述性文字以引用的方式并入本文中，即 原始文檔的第13頁第30行到第23頁第2行以及第28頁第22行到第32頁第5行。此處 應(yīng)注意，在此文獻中稱為處理單元的器件在WO 2009/00704A1中稱為主機控制器。下文針 對圖IA所示的二維傳感器陣列描述使用處理單元16的多觸摸處理。參看圖1A，電極60、61、62、63和64是由在也稱為第一方向的χ方向上(或橫向) 延伸的縱向條表示的驅(qū)動電極。也就是說，驅(qū)動電極沿著χ方向上的軸延伸。每一驅(qū)動電 極由在X方向上延伸的多個感測電極54間隔開。每一感測電極與一驅(qū)動電極相關(guān)聯(lián)，使得 每一此驅(qū)動/感測電極配對具有彼此直接鄰近的邊緣或側(cè)面。此外，在一給定行中的每一 感測電極具有相同的縱向范圍。這是可能的，因為不同于介紹部分中描述的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計， 任何給定行的感測電極不在χ方向上共同延伸，而是形成占據(jù)χ方向上的唯一范圍的離散 單元。這還具有以下結(jié)果電極圖案不包含或需要在驅(qū)動/感測電極配對中的任一者的有 源邊緣之間放置連接軌道。在圖中所示的傳感器陣列10中，每一行中的感測電極在χ方向上(橫向)在寬條 與窄條之間交替。在圖中所示的傳感器陣列中，寬感測電極與窄感測電極的寬度的比率是2 1。然而將了解，可能使用1 1與3 1之間的比率，包含非整數(shù)比率，例如2. 5 1。 感測電極還在y方向上(垂直或縱向)在寬條與窄條之間交替。還將了解，感測電極可不 在y方向上(或垂直地)而是僅在χ方向上(橫向)在寬條與窄條之間交替。?？墒褂?1 1的比率。圖IA展示驅(qū)動電極如何經(jīng)由驅(qū)動通道53耦合到控制器20的驅(qū)動單元12。驅(qū)動 通道通常在邊緣處連接到驅(qū)動電極以減少電極之間的間距。感測電極展示為具有在所示的 定向上來自感測電極的下部邊緣(y方向上)的連接。連接或軌道因此沿著χ方向從每一感 測電極行進。在圖中所示的實例中，連接中的一些通向左邊且一些通向右邊。這經(jīng)完成以減 少y方向上電極之間的間距。然而將了解，為了減少將傳感器陣列10連接到控制器20的 復(fù)雜性，所有軌道連接可能通向左邊或通向右邊。應(yīng)注意，不存在沿著其主要耦合邊緣劃分 驅(qū)動/感測對的軌道，這具有使成對的驅(qū)動與感測電極之間的電容性耦合最大化的效果。圖IA所示的位置傳感器進一步包括在驅(qū)動電極與本文稱為接地電極的連接軌 之間交錯的電極58。接地電極58中的每一者是使用共同連接軌道59連接的。連接軌道 59隨后連接到控制器20的處理單元16。在操作期間，電極58通過處理單元16連接到合 適的接地連接。接地連接提供屏蔽效果，其抑制了從驅(qū)動電極到與其配對的感測電極之外 的感測電極的電場的耦合。換句話說，一個驅(qū)動電極和多個感測電極的每一單元與其鄰近 的單元隔離。概括來說，2DCT的電極圖案由多個單元(在所說明的實例中為5個)形成，每一單 元包括單個驅(qū)動電極和多個感測電極(在所說明的實例中為10個)。而且，每一單元由接 地電極(在所說明的實例中為4個)分隔以將每一單元屏蔽于鄰近的單元。在此實例中，使用具有適當?shù)亩嗦窂?fù)用的單個驅(qū)動單元，使得所有驅(qū)動電極由一 個驅(qū)動電路驅(qū)動，但也可使用用于每一驅(qū)動通道的單獨驅(qū)動單元。感測電極耦合在一起，使 得沿著y方向上的線(如點線55指示)的個別感測電極耦合在一起。在圖IA所示的實例 中為十個的每一感測電極群組經(jīng)由感測或接收通道56中的一者連接到控制器20的感測單 元14，如圖IA所示。感測通道還由控制器20控制以接收來自相應(yīng)感測電極的信號。本發(fā)明的傳感器10因此包括多個被驅(qū)動電極和多個感測電極，其在傳感器的敏 感區(qū)域上構(gòu)成互連電極網(wǎng)絡(luò)。每一相鄰成對的驅(qū)動元件與感測元件(例如，對57)可被視 為對應(yīng)于可根據(jù)US 6，452，514中描述的技術(shù)操作的離散傳感器區(qū)域，US 6，452，514的內(nèi) 容以引用的方式并入本文中。在使用中，物體的位置是在測量值獲取循環(huán)中確定，其中條 電極由相應(yīng)的驅(qū)動通道依序驅(qū)動，且從每一條電極轉(zhuǎn)移到感測電極的電荷量由感測通道確 定。在下文中，術(shù)語“事件”將用以描述將驅(qū)動脈沖或脈沖集合施加于驅(qū)動電極且隨后感測 轉(zhuǎn)移到配對的感測電極的電荷的動作。觸摸或其它致動的χ位置是通過在χ方向上具有最高信號的兩個鄰近感測電極的 信號強度的比率內(nèi)插而獲得的。一旦從驅(qū)動五個驅(qū)動電極收集到完整的感測信號集合，便 選擇曾產(chǎn)生最強信號的兩個鄰近事件，且通過這兩個信號的信號強度的比率內(nèi)插而確定X 位置。觸摸或其它致動的y位置也是通過信號強度的比率內(nèi)插獲得。一旦從驅(qū)動五個驅(qū) 動電極收集到完整的感測信號集合，便選擇產(chǎn)生最強信號的兩個鄰近驅(qū)動事件，且通過這 兩個信號的信號強度的比率內(nèi)插而確定y位置。舉例來說，如果鄰近信號的最強對從電極61和62的驅(qū)動獲得，且在驅(qū)動電極62時獲得的信號比在驅(qū)動電極63時獲得的信號大兩 倍，那么觸摸確定為在從驅(qū)動電極62朝向驅(qū)動電極63的途中的1/3處發(fā)生。
將了解，可使用替代的內(nèi)插方法，且上文描述的方法僅是可用以對鄰近于二維觸 摸傳感器的任何觸摸或物體的χ和y位置進行內(nèi)插的一種方法。下文描述另一內(nèi)插方法。已描述圖IA所示的二維位置傳感器陣列10和伴隨的處理器20的布局和功能。現(xiàn) 使用圖IB到IK來描述使用處理器20來確定2D 二維位置傳感器陣列10上的觸摸位置的 方法。圖IB展示移除了處理器和連接電線的圖IA所示的二維位置傳感器陣列10。這經(jīng) 完成以較容易地說明可如何確定鄰近于傳感器陣列10的任何觸摸的位置。在圖中，驅(qū)動電 極70和感測電極72成灰色陰影。傳感器陣列10已劃分為若干離散的傳感器區(qū)或感測元 件，每一者包括鄰近于驅(qū)動電極70中的一者的感測電極72。離散的傳感器區(qū)在圖中由點線 矩形74展示。圖中展示10X5離散區(qū)的陣列。離散區(qū)在本文稱為鍵或離散鍵。圖中還展 示由點線圓形76、78表示的兩個觸摸。下文將描述可用來確定鄰近于二維傳感器陣列的兩 個觸摸的位置的處理或方法。圖IC是展示在含有處理單元16的控制器20中以硬件、固件或軟件實施的信號處 理方法的步驟的流程圖。圖ID到IK在針對一實例集合的觸摸輸入的處理中在各個點處依 序展示二維位置傳感器陣列10的離散鍵的10X5陣列。圖ID展示具有在圖IC的步驟S301中的單個獲取中獲取的信號的原始數(shù)據(jù)值的 10X5網(wǎng)格。信號的獲取是以上文所述的方式實施。網(wǎng)格方塊中的每一者表示二維位置傳 感器陣列10的離散鍵中的一者。圖IB所示的兩個同時的手指觸摸也在圖ID中說明，其由 虛線76、78指示。原始數(shù)據(jù)值是以任意單位來陳述。在面板的頂部中心附近存在一個手指 觸摸，且在面板的底部中心附近存在另一手指觸摸。圖IE展示在從原始信號值減去本底信號值Vb的預(yù)處理步驟之后的信號值。在此 實例中，本底信號具有值Vb = 3。在此實例中，將在本底信號電平減法之后的閾值信號值取 為 Vt = 12。圖IF將已返回高于閾值的信號的離散鍵(S卩，檢測中的鍵)的位置展示為陰影面 板。離散鍵中的每一者由K(a，b)表示，其中‘a(chǎn)’是列位置，從網(wǎng)格左邊的‘1’開始，且其中 ‘b，是行位置，從網(wǎng)格頂部的‘1，開始(即，圖IE中的陰影元素80是K(4，l))。檢測中的 鍵的位置是 K (4，1)、K (5，2)、K (6，4)、K (5，5)和 K (6，5)。將了解，獲取時間可為固定或可變的。固定獲取時間將由處理單元設(shè)定?？勺儷@取 時間的實例將是當感測通道中的一者已積累到某一閾值時針對整個面板終止電荷積累時， 所述某一閾值可為檢測中的閾值的倍數(shù)，例如檢測中的閾值的兩倍。在步驟S301中，離散鍵中的每一者的信號值由處理單元16獲取，其指示對二維位 置傳感器陣列10施加的電容性負載。在步驟S302中，確定是否存在任何高于閾值的信號。如果從處理單元16獲取的 信號中沒有一者是在檢測中，那么算法返回到步驟S301且獲取一新的離散鍵信號值集合。 這將繼續(xù)，直到離散鍵信號值中的至少一者大于或等于Vt或者循環(huán)由適當?shù)目刂菩盘柦K 止為止。將了解，信號獲取之間的時間間隔可在沒有接收到高于閾值的信號的情況下隨著 時間而增加，以便節(jié)省功率。另一選擇是觸摸面板裝置在沒有接收到高于閾值的信號歷時某一時期之后完全減活(需要單獨的控制輸入來重新激活)，即進入休眠模式。在步驟303中，測試在獲取的信號集合中是否存在至少一個信號處于或低于本底 電平。為了實現(xiàn)此準則，必須存在離散鍵信號值中的小于或等于預(yù)定本底電平信號或‘零’ 信號的至少一者。零信號值代表當沒有物體鄰近于二維位置傳感器陣列10時的本底信號 電平。在步驟S303中將二維位置傳感器陣列10的離散鍵信號值中的每一者與預(yù)定零信號 值進行比較。此測試的結(jié)果用以在過程流程中稍后做出決策。在步驟S304中，將所有的檢測中信號值彼此比較以找到具有最高信號值的鍵。圖IH展示最高檢測中信號值是在位置K(4，l)處的離散鍵82的信號值。為了找 到在位置K(4，l)處的離散鍵82處或附近的物體的位置(即，最高檢測中離散鍵信號值)， 使用鄰近鍵抑制(AKS)的經(jīng)修改實施方案。常規(guī)AKS在US 6，993，607中描述。此處使用 的經(jīng)修改AKS方法在下文中稱為局部化AKS (LAKS)。在常規(guī)AKS中，分析中包含所有鍵。然 而，在本版本的AKS中，將迭代方法用于傳感器陣列，其中將AKS局部地應(yīng)用于傳感器陣列 的子塊或區(qū)的連續(xù)部分。每一子塊的位置是相對于選定的檢測中元素而界定，且包含最近 相鄰和下一最近相鄰元素，即，直接鄰近于選定檢測中位置的離散鍵位置和鄰近于直接鄰 近位置的離散鍵位置。在本實例中執(zhí)行LAKS算法的邊界在圖中由虛線邊 界84說明。此實 例的子塊的大小由傳感器陣列的大小限制。然而，根據(jù)以上的定義，如果傳感器陣列含有較 多的離散鍵，那么子塊將在大小上較大。在步驟S305中，在由邊界84界定的鍵的子塊內(nèi)應(yīng)用AKS以確定子塊中的哪些 鍵是可能與觸摸相關(guān)聯(lián)(即鄰近于物體)的鍵。應(yīng)注意，這將常常是具有最高信號值的 鍵，但情況不一定是這樣。其中可能選擇一不同鍵的情形的實例是AKS方法考慮了如 ΕΡ1335318Α1中描述的手影效應(yīng)的情形。舉例來說，如果垂直的一行鍵在檢測中，那么AKS 方法的鍵輸出將是最頂部的鍵，即使所述鍵不是具有最高信號值的鍵。在所說明的實例中， AKS確定位置K(4，l)處的離散鍵是鄰近于觸摸的鍵，此鍵還是具有最高信號的鍵。此選定 的鍵標記為Tl。在步驟S306中，位于LAKS子塊的邊界84 (S卩，虛線)內(nèi)的另一 ‘檢測中，鍵K (S， 2)現(xiàn)在在特定針對LAKS的方法的后續(xù)步驟中忽略，即，其信號在后續(xù)LAKS步驟中被抑制。 其因此可被視為已被“排除出”檢測。圖IH展示具有LAKS子塊的邊界84 ( S卩，虛線)的選定鍵86標記為Tl的鍵。被 “排除出”檢測的鍵在圖IH中還通過K(S，2)處的網(wǎng)格方塊88的“無陰影”來說明。雖然由 LAKS排除出檢測的任何檢測中的鍵不再包含于檢測算法的此部分中，但其可包含于方法的 稍后部分中，如下文將進一步了解。在步驟S307中，如果在步驟S303中確定不存在具有零信號的鍵，那么過程流程跳 到步驟S313。此跳躍消除了檢測到另外觸摸的可能性，其基礎(chǔ)是如果沒有具有零信號的鍵， 那么沒有可靠的最小值，且因此無法將多個觸摸可靠地區(qū)別于大的區(qū)域上(也許在整個面 板上)存在單個觸摸的情形。另一方面，如果在步驟S303中確定存在至少一個高于本底電 平的鍵，那么過程流程行進到步驟S308，因為保留有能夠可靠地分辨多個觸摸的可能性。在步驟S308中，將剩余離散鍵的信號值與閾值Vt進行比較。如果剩余鍵信號中 沒有一者大于或等于閾值Vt，那么過程流程跳到步驟S313。另一方面，如果存在具有大于 或等于閾值Vt的信號值的檢測中陣列鍵，那么基于具有次最高信號值的鍵而重復(fù)LAKS過程。
圖II展示位置K (5，5)、K (6，5)和K (6，4)處的剩余檢測中離散鍵信號值。在步驟S309中，將來自剩余檢測中的鍵的信號值彼此比較以找到最高信號值。最 高信號值位于離散鍵位置K (6，5) 90處。在步驟S310中，對位于在鍵K (6，5)周圍形成的LAKS子塊中的離散鍵(S卩，圖II 中展示的邊界內(nèi)在虛線邊界92內(nèi)含有的鍵)實施LAKS。LAKS區(qū)包含位于虛線邊界92內(nèi) 的所有鍵。LAKS處理確定子塊中的哪些鍵是最可能最靠近觸摸的鍵。在下文中，我們假定 位置K (6，5)處的離散鍵90是由AKS選定的鍵。此鍵90標記為T2，因為其是在LAKS處理 的第二迭代中選定的鍵。在步驟S311中，將由LAKS界定的邊界(S卩，虛線92)內(nèi)的所有其它檢測中的鍵排 除出檢測，如圖IJ中由現(xiàn)在無陰影的離散位置K(5，5)和Κ(6，4)94所示。在步驟S312中，將任何剩余的離散鍵信號值與閾值Vt進行比較。如果剩余鍵信 號中沒有一者大于或等于閾值Vt (如所說明的實例中)，那么執(zhí)行算法的步驟S313。然而， 如果存在任何剩余鍵具有高于閾值的信號值，那么從步驟S309到S312重復(fù)算法以指派另 一離散鍵Τ3。重復(fù)此過程，直到步驟S312返回空值為止。在過程中的此點處，LAKS處理結(jié)束，且過程移動到另一階段，即步驟S313。在步驟S313中，確定觸摸Τ1、Τ2...ΤΝ中的每一者的坐標，其中N可為一(單個觸 摸)或一以上(多個觸摸)。每一觸摸的坐標是使用內(nèi)插方法確定的。內(nèi)插能夠存取所有 信號值，無論是高于還是低于閾值。換句話說，來自LAKS處理期間被抑制的鍵中的任一者 的信號值在需要時被使用。在所述實例中，可用于內(nèi)插的信號值是圖IE所示的信號值，即， 在本底減法之后的原始信號值。對于每一觸摸Τη，所述方法使用來自鍵Tn及其鄰近鍵的信 號值來進行內(nèi)插。存在可使用的各種可能的內(nèi)插方法，但我們在下文中僅描述一種。使用兩個不同的等式來計算經(jīng)指派觸摸的χ和y坐標。這些等式是下文所示的等 式1和等式2。這兩個等式中的項具有以下定義。‘Max’是界定為Tl... Tn的離散鍵的信 號值?！甅id’是具有鄰近于‘Max’的最高信號值的離散鍵的信號值?！甅in’是先前界定的 ‘零’信號值。Ptl是對應(yīng)于每一感測元件的中心的偏移量。針對χ方向和y方向的Ptl的值 在圖IK上沿著傳感器陣列的頂部和側(cè)面展示。Q是一數(shù)字，其表示每一離散鍵內(nèi)的預(yù)定義 離散位置的數(shù)目。當‘Mid，信號值在‘Max，信號值的左邊或下方時使用等式1。當‘Mid，信號值在 ‘Max’信號值的右邊或上方時使用等式2。
用于內(nèi)插第一經(jīng)指派觸摸Tl的位置的程序如下。為了內(nèi)插Tl的χ和y坐標86，將使用等式2，因為在χ坐標的情況下‘Mid’信號值在‘Max’信號值的右邊，且在y坐標的情況下‘Mid，信號值在‘Max，信號值的上方。圖IE展示在已減去本底信號電平Vb(Vb = 3)之后來自離散鍵的信號值。將使用 圖IE中的信號值以找到Tl的χ和y坐標86 (離散鍵位置K (4，1))。隨后的離散鍵信號值 用以找到二維傳感器陣列10的χ坐標?！甅ax’值等于位置K(4，l)處的離散鍵的信號值， Max = 22?！甅id，值等于位置K(5，l)處的離散鍵的信號值，Mid = 8?！甅in，值等于位置 K(3,1)處的離散鍵的信號值，Min = 0。在Tl的實例中，將離散鍵中的每一者分離為10(Q =10)個離散位置。在Tl的實例中，Ptl = 30，因為檢測到的觸摸在第一 X傳導(dǎo)線Xl的右 邊。針對Tl的所計算的X坐標是‘2.6’。此過程現(xiàn)在重復(fù)以找到鄰近于二維傳感器陣列 10的檢測到的觸摸的y坐標。隨后的離散鍵的信號值用以找到二維傳感器陣列10的y坐標?！甅ax’值等于位置 K(4,1)處的離散鍵的信號值，Max = 22?！甅id’值等于位置K(4，2)處的離散鍵的信號值， Mid = 6。‘Min’值等于位置K(4，3)處的離散鍵的信號值，Min = 0。在Tl的實例中，將離 散鍵中的每一者分離為10(Q = 10)個離散位置。在Tl的實例中，Ptl = 0，因為檢測到的觸 摸在第一 y傳導(dǎo)線Yl的下方。針對Tl的所計算的y坐標是‘2. 1’。因此經(jīng)指派觸摸Tl的 坐標是(32. 6,2. 1),或者在舍入到最近整數(shù)值Q時是(33，2)。圖IJ中所示的剩余觸摸位置T2是使用上文所述的內(nèi)插方法來計算。然而，使用等 式1，因為X坐標的‘Mid，信號值在‘Max，信號值的左邊，且y坐標的‘Mid，信號值在‘Max， 信號值的上方。針對經(jīng)指派觸摸T2的所計算坐標在舍入到最近整數(shù)值Q時是(56，35)。圖IK展示傳感器陣列10上的兩個觸摸Tl和T2的經(jīng)內(nèi)插位置。在此實例中，位 置傳感器已劃分為360個可能位置。替代的內(nèi)插方法可并入有加權(quán)因數(shù)，例如鄰近的鍵具有比鍵Tn低的加權(quán)。另一實 例可為根據(jù)預(yù)期手影效應(yīng)進行加權(quán)。內(nèi)插無需以如上所述的逐行和逐列方式完成。舉例來 說，內(nèi)插可在所有最近的相鄰鍵之間或先前針對鍵Tn界定的LAKS子塊區(qū)中的所有鍵之間。 將設(shè)想內(nèi)插方法的許多其它變型。圖IL示意性展示可用以測量從驅(qū)動電極中的一個被驅(qū)動的驅(qū)動電極轉(zhuǎn)移到感測 電極的電荷的電路，所述驅(qū)動電極是在給定時間被驅(qū)動且所述感測電極具有自電容。這主 要是由其幾何形狀確定，尤其是在其最靠近的區(qū)中。因此，被驅(qū)動的驅(qū)動電極示意性展示為 電容器105的第一板100，且感測電極示意性展示為電容器105的第二板104。圖IM所示 類型的電路在US 6，452，514中更完整地描述。所述電路是部分基于US 5，730，165中揭示 的電荷轉(zhuǎn)移(“QT”)設(shè)備和方法，US 5，730，165的內(nèi)容以引用的方式并入本文中。如上所述，圖IA所示的實例包括單個電路，其分別使用適當?shù)亩嗦贩纸夂投嗦窂?fù) 用技術(shù)在驅(qū)動電極與感測電極中的每一者之間切換。與當前被驅(qū)動電極100相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動通道、與感測電極104相關(guān)聯(lián)的感測通道以 及傳感器控制器的元件在圖IL中展示為經(jīng)組合處理電路400。處理電路400包括取樣開關(guān) 401、電荷積分器402 (此處展示為簡單電容器)、放大器403和復(fù)位開關(guān)404，且還可包括任 選的電荷消除構(gòu)件405。圖IM示意性展示來自驅(qū)動通道101的被驅(qū)動電極驅(qū)動信號與開關(guān)401的取樣時 序之間的時序關(guān)系。驅(qū)動通道101和取樣開關(guān)401具備合適的同步構(gòu)件以維持此關(guān)系，所述同步構(gòu)件可為微處理器或其它數(shù)字控制器408。在所示的實施方案中，復(fù)位開關(guān)404初 始閉合以便將電荷積分器402復(fù)位到已知的初始狀態(tài)(例如，零伏)。復(fù)位開關(guān)404隨后 斷開，且在隨后某個時間，取樣開關(guān)401經(jīng)由開關(guān)的端子1連接到電荷積分器402歷時一間 隔(期間驅(qū)動通道101發(fā)射正躍遷)，且隨后重新連接到端子0，端子0是電接地或其它合 適的參考電位。驅(qū)動通道101隨后返回到接地，且過程再次重復(fù)總共‘η’個循環(huán)(其中η 可為1(即，0次重復(fù)))、2(1次重復(fù))、3(2次重復(fù))等等)。可有幫助的是，驅(qū)動信號在電 荷積分器從感測電極斷開之前不返回到接地的情況，因為否則相等且相反的電荷將在正向 邊緣和負向邊緣期間流入/流出感測通道，因此導(dǎo)致沒有凈電荷轉(zhuǎn)移進入電荷檢測器。在 所需數(shù)目的循環(huán)之后，取樣開關(guān)401保持在位置0，同時電荷積分器402上的電壓由測量構(gòu) 件407測量，測量構(gòu)件407可包括可適合于當前應(yīng)用的放大器、ADC或其它電路。在進行測 量之后，復(fù)位開關(guān)404再次閉合，且循環(huán)重新開始，但其中下一驅(qū)動通道和被驅(qū)動電極依序 替代圖IL中示意性展示的驅(qū)動通道101和被驅(qū)動電極100。針對給定的被驅(qū)動電極進行測 量的過程在此處稱為具有長度‘η’的測量‘突發(fā)’，其中‘η’的范圍可為從1到任何有限數(shù) 字。電路的靈敏度與‘η’成正比且與電荷積分器402的值成反比。
將了解，指定為402的電路元件提供也可由另一構(gòu)件完成的電荷積分功能，且此 類型的電路不限于使用如402所示的接地參考電容器。還應(yīng)明了的是，電荷積分器402可 為基于運算放大器的積分器以對流動通過感測電路中的電荷進行積分。此些積分器還使用 電容器來存儲電荷?？勺⒁獾?，雖然積分器增加了電路復(fù)雜性，但其提供了用于感測電流 的較理想的求和接合點負載以及較動態(tài)的范圍。如果采用低速積分器，那么在402的位置 中可能必須使用單獨電容器來臨時以高速存儲電荷，直到積分器可及時地吸收所述電荷為 止，但此電容器的值與并入到基于運算放大器的積分器中的積分電容器的值相比變得相對 不關(guān)鍵。可為有幫助的是，取樣開關(guān)401在具有所選極性(在此情況下為正向)的驅(qū)動 信號的改變期間當不連接到電荷積分器402時將傳感器的感測電極連接到接地。這是 因為這樣可產(chǎn)生人工接地平面，因此減少RF發(fā)射，且還(如上所述)準許具有與電荷 積分器402正感測的極性相反的極性的耦合電荷適當耗散且中和。還可能使用電阻器 來對感測電極進行接地以完成驅(qū)動通道101的躍遷之間的相同效果。作為對單刀雙擲 (single-poledouble-throw, SPDT)開關(guān)401的替代，如果以適當方式定時，那么可使用兩 個獨立的開關(guān)。如US 5，730，165中描述，存在許多信號處理選擇可用于操縱和確定信號振幅的 檢測或測量。US 5，730，165還描述圖IL中描繪的布置的增益關(guān)系，雖然是依據(jù)單個電極系 統(tǒng)來描述。當前情況中的增益關(guān)系是相同的。信號消除構(gòu)件405的實用性在US 4，879，461 以及US 5，730，165中描述。US 4，879，461的揭示內(nèi)容以引用的方式并入本文中。信號消除 的目的是在每一突發(fā)產(chǎn)生(驅(qū)動通道的正向躍遷)的同時減少電荷積分器402上建立的電 壓(即，電荷)，以便準許被驅(qū)動電極與接收的感測電極之間的較高耦合。此方法的一個益 處是以相對低的成本允許大的感測區(qū)域，所述大的感測區(qū)域?qū)﹄姌O之間的耦合的小偏差敏 感。此些大的感測耦合存在于例如可能在人觸摸感測墊中使用的實體上相對大的電極中。 電荷消除準許以較大的線性度測量耦合量，因為線性度取決于從被驅(qū)動電極100到感測電 極104的耦合電荷在突發(fā)的過程中被吸收到‘虛擬接地’節(jié)點中的能力。假如允許電荷積分器402上的電壓在突發(fā)的過程期間明顯上升，那么所述電壓將會以逆指數(shù)方式上升。此指數(shù)分量對線性度且因此對可用的動態(tài)范圍具有有害的影響。驅(qū)動通道可為簡單的CMOS邏輯門，其從常規(guī)經(jīng)調(diào)節(jié)電源供電且由傳感器控制器 20控制以提供周期性的多個具有選定持續(xù)時間的電壓脈沖(或者在簡單實施方案中，從低 到高或從高到低電壓的單個轉(zhuǎn)變，即，一個脈沖突發(fā))?；蛘?，驅(qū)動通道可包括正弦產(chǎn)生器 或具有另一合適波形的循環(huán)電壓的產(chǎn)生器。改變的電場因此在施加于被驅(qū)動電極的電壓循 環(huán)串的上升沿和下降沿上產(chǎn)生。被驅(qū)動電極和感測電極被假定充當具有電容CE的電容器 的相對板。因為感測電極電容性耦合到被驅(qū)動電極，所以其接收或吸收由被驅(qū)動列電極產(chǎn) 生的改變的電場。這導(dǎo)致被驅(qū)動電極上的改變的電壓通過改變的電場的電容性差分而引起 的感測電極中的電流流動。電流將朝向(或者依據(jù)極性從)感測單元14中的感測通道流 動。如上所述，感測通道可包括電荷測量電路，電荷測量電路經(jīng)配置以測量由在感測電極中 引起的電流造成的進入/退出(依據(jù)極性)感測通道的電荷流動。電容性差分通過控制通過電容器的電流流動的等式而發(fā)生，即
Γ _廣 dV“其中Ie是流動到感測通道的瞬態(tài)電流，且dV/dt是施加于被驅(qū)動電極的電壓改變 的速率。在邊緣躍遷期間耦合到感測電極(且因此進入/退出感測通道)的電荷量是以上 等式隨著時間的積分，即Qe = Ce X V。每一躍遷上耦合的電荷Qe與V的上升時間(S卩，dV/dt)無關(guān)，且僅取決于被驅(qū)動 電極處的電壓擺動(其可容易固定)和被驅(qū)動電極與感測電極之間的耦合電容Ce的量值。 因此響應(yīng)于施加于被驅(qū)動電極的驅(qū)動信號的改變而確定耦合進入/退出包括感測通道的 電荷檢測器的電荷是被驅(qū)動電極與感測電極之間的耦合電容Ce的量度標準。常規(guī)的平行板電容器的電容幾乎與板(至少對于與其分隔度相比在范圍上較大 的板來說)之間的空間外的區(qū)的電性質(zhì)無關(guān)。然而，對于在一平面中包括相鄰電極的電容 器來說，情況不是這樣。這是因為連接于被驅(qū)動電極與感測電極之間的電場中的至少一些 從襯底“溢出”。這意味著被驅(qū)動電極與感測電極之間的電容性耦合(即，Ce的量值)在某 種程度上對電極附近的“溢出”電場延伸到其中的區(qū)的電性質(zhì)敏感。在不存在任何鄰近物體的情況下，Ce的量值主要由電極的幾何形狀以及傳感器襯 底的厚度和介電常數(shù)確定。然而，如果一物體存在于電場溢出到襯底外而進入的區(qū)中，那么 此區(qū)中的電場可被所述物體的電性質(zhì)修改。這致使電極之間的電容性耦合改變，且因此耦 合進入/來自包括感測通道的電荷檢測器的測得電荷改變。舉例來說，如果用戶將手指放 置于由溢出電場的一些所占據(jù)的空間的區(qū)中，那么電極之間的電荷的電容性耦合將減少， 因為用戶將具有實質(zhì)的到接地(或其它附近的結(jié)構(gòu)，其路徑將完成到控制感測元件的電路 的接地參考電位)的電容。此減少的耦合發(fā)生，因為正常耦合于被驅(qū)動電極與感測電極之 間的溢出電場部分地從電極轉(zhuǎn)向到地。這是因為鄰近于傳感器的物體用以將電場分流遠離 電極之間的直接耦合。因此通過監(jiān)視被驅(qū)動電極與感測電極之間耦合的電荷量，其間耦合的電荷量的改 變可被識別且用以確定物體是否鄰近于傳感器(即，溢出電場延伸到其中的區(qū)的電性質(zhì)是否已改變)。圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的二維位置傳感器陣列200的正面的視圖。圖2所 示的二維位置傳感器200在構(gòu)造和操作上類似于圖IA所示的二維位置傳感器陣列10。傳感 器200包括襯底202，其支承界定傳感器的敏感區(qū)域的電極圖案204。耦合到位置傳感器陣 列的是控制器206?？刂破?06通過下文將描述的多個連接而耦合到二維位置傳感器陣列 內(nèi)的電極?？刂破?06提供以下單元的功能性驅(qū)動單元212，其用于將驅(qū)動信號供應(yīng)到電 極圖案204的若干部分；感測單元208，其用于感測來自電極圖案204的其它部分的信號； 以及處理單元210，其用于基于針對施加于電極圖案的不同部分的驅(qū)動信號所見的不同感 測信號來計算位置。控制器206因此控制驅(qū)動和感測單元的操作以及處理單元210中對來 自感測單元208的響應(yīng)的處理，以便確定鄰近于傳感器200的物體(例如，手指或觸筆)的 位置。參看圖2，電極216是驅(qū)動電極，其由在 χ方向上延伸的五個縱向條表示。也就是 說，驅(qū)動電極沿著X方向上的軸延伸。鄰近的驅(qū)動電極由在X方向上延伸的多個(五個) 感測電極214間隔開。在圖中所示的感測陣列200中，感測電極具有相同寬度。如圖中所 示，還存在鄰近于y方向上的最終驅(qū)動電極的在χ方向上延伸的多個感測電極。此外，連接 或軌道218全部沿著χ方向從感測電極行進到圖中的右邊。這經(jīng)完成以減少將控制器206 連接到感測電極214的復(fù)雜性。換句話說，所有連接可使用單個連接來制成?；蛘撸壍肋B 接可通向左邊和右邊以減少驅(qū)動電極216與感測電極214之間的間距。類似的軌道或連接 222從驅(qū)動電極216行進到驅(qū)動單元212。圖2所示的位置傳感器陣列200進一步包括在 驅(qū)動電極與連接軌道之間交錯的多個電極220 (本文稱為接地電極)。圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的二維位置傳感器陣列300的正面的視圖。圖3所 示的二維位置傳感器陣列300在構(gòu)造和操作上類似于圖IA所示的二維位置傳感器陣列10。 然而，電極圖案302已經(jīng)旋轉(zhuǎn)90度以使得驅(qū)動電極和感測電極的操作現(xiàn)在顛倒。換句話說， 在y方向上延伸的連續(xù)條電極304現(xiàn)在用作感測電極，且與連續(xù)條電極304交錯的多個電 極318用作驅(qū)動電極。在同一行(例如χ方向上的點線310)上的驅(qū)動電極306全部連接 在一起，使得在操作期間沿同一 χ行布置的所有驅(qū)動電極同時被驅(qū)動。將了解，電極圖案的 相對定向不影響二維傳感器陣列的操作。參看圖3，耦合到位置傳感器陣列300的是控制器308?？刂破?08通過下文將描 述的多個連接而耦合到二維位置傳感器陣列內(nèi)的電極?？刂破?08提供以下單元的功能 性驅(qū)動單元312，其用于將驅(qū)動信號供應(yīng)到電極圖案302的若干部分；感測單元314，其用 于感測來自電極圖案302的其它部分的信號；以及處理單元316，其用于基于針對施加于電 極圖案302的不同部分的驅(qū)動信號所見的不同感測信號來計算位置?？刂破?08因此控制 驅(qū)動單元312和感測單元314的操作以及處理單元316中對來自感測單元314的響應(yīng)的處 理，以便確定鄰近于傳感器300的物體(例如，手指或觸筆)的位置。電極304是感測電極， 其由在y方向上延伸的五個縱向條表示。也就是說，驅(qū)動電極沿著χ方向上的軸延伸。鄰 近的感測電極304由多個(六個)驅(qū)動電極318間隔開。如圖中所示，還存在鄰近于χ方 向上的最終驅(qū)動電極的在y方向上延伸的多個感測電極318。此外，連接或軌道322從定位 于驅(qū)動電極與感測電極之間的沿著y方向向上和向下的驅(qū)動電極行進到驅(qū)動單元312。類 似的軌道或連接320從感測電極行進到感測單元312。圖3所示的位置傳感器陣列300進一步包括在驅(qū)動電極與連接軌道之間交錯的多個電極306(本文稱為接地電極)。所有接地 電極306耦合在一起且經(jīng)由連接324連接到處理單元316。圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的二維位置傳感器陣列400的正面的視圖。圖4所 示的二維位置傳感器陣列400在構(gòu)造和操作上類似于圖3所示的二維位置傳感器陣列300。 然而，電極圖案412的連接軌道414進一步包含軌道的越過其耦合到電極的點的延伸部 416，如圖4所示。將了解，連接軌道的延伸部或延伸部部分可結(jié)合如先前描述的接地電極 418或在沒有接地電極418的情況下使用。相同的想法可應(yīng)用以修改圖1和2的實施例。將了解，分別在圖2、3和4中展示的二維位置傳感器陣列200、300和400可結(jié) 合 處理單元使用以使用上文所述的方法確定鄰近于位置傳感器的一個或一個以上觸摸(即， 多個觸摸)或物體的位置。將進一步了解，本發(fā)明的傳感器適用于許多類型的裝置/器具。舉例來說，傳感器 可用于烤箱、烤架、洗衣機、轉(zhuǎn)筒式干燥機、洗碗機、微波爐、食物攪合器、制面包機、飲料機、 計算機、家庭視聽設(shè)備、個人計算機、便攜式媒體播放器、PDA、手機、計算機、游戲控制臺等寸。圖5展示移動個人計算機(PC) 120的實例。根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的觸摸傳感器可用以 形成筆記型PC 120的輸入控制面板的部分或整體。在圖中，展示PC 120，其包含附接到基 底124的顯示裝置122，基底124容納通常與PC相關(guān)聯(lián)的處理器和其它組件。輸入控制面 板126包含鍵盤128。輸入控制面板126進一步包含觸敏鼠標墊130。鼠標墊可使用根據(jù) 本發(fā)明的觸摸傳感器來實施。此外，顯示裝置122也可以根據(jù)本發(fā)明的觸摸傳感器實施，所 述觸摸傳感器上覆于其頂部上以提供觸摸屏幕。這對于平板PC可尤其有用。圖6示意性展示并入有控制面板93的洗衣機91，所述控制面板93并入有根據(jù)本 發(fā)明的傳感器。圖7示意性展示可并入有一個或一個以上根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器的蜂窩式 電話95。根據(jù)本發(fā)明的二維傳感器98可用以提供具有按鈕的按鈕面板99，或可為與按鈕 面板共同延伸的單獨傳感器。舉例來說，按鈕面板可保持為機械組合件，且提供傳感器以允 許用戶在按鈕面板區(qū)域上執(zhí)行繪畫、書寫或命令手勢，例如以用漢語或其它亞洲字符創(chuàng)作 文本消息。屏幕97也可上覆有根據(jù)本發(fā)明的傳感器。更一般地，本發(fā)明可結(jié)合具有人機接口的任何器具使用。還可能提供類似于上文 所述的傳感器的傳感器，所述傳感器是與其可用來控制的裝置/器具分離地提供(例如) 以提供對預(yù)先存在的器具的升級。還可能提供可經(jīng)配置以操作某一范圍的不同器具的一般 傳感器。舉例來說，可提供具有可編程鍵的傳感器，裝置/器具提供者可通過適當配置(例 如，通過重新編程)使所述可編程鍵與所需功能相關(guān)聯(lián)。
權(quán)利要求
一種二維位置傳感器，其具有由布置于襯底的一側(cè)上的單層電極圖案界定的觸敏區(qū)域，所述電極圖案具有在第一方向上的橫向范圍和在橫越至所述第一方向的第二方向上的縱向范圍且包括多個‘n’個電極單元，其中n至少為3，所述電極單元彼此縱向偏移地在觸敏區(qū)域上逐行延伸，其中所述電極單元各自包括一在所述觸敏區(qū)域上橫向延伸的驅(qū)動電極以及多個‘m’個感測電極，其中m至少為3，所述感測電極在所述觸敏區(qū)域上共同地橫向延伸且個別地各自占據(jù)所述橫向范圍的一部分，每一單元的所述感測電極從所述驅(qū)動電極縱向偏移，使得每一感測電極的一個邊緣位于鄰近于所述驅(qū)動電極的一個邊緣處，這些耦合邊緣以間隙分隔，所述間隙經(jīng)尺寸設(shè)計以使得在使用中每一對驅(qū)動和感測電極在所述間隙上電容性耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中每一單元的所述感測電極具有不同的橫向范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器，其中所述不同的橫向范圍針對橫向鄰近的感測電極 在第一與第二值之間交替。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其進一步包括橫向延伸的接地電極，所述接地電極 布置于鄰近的電極單元之間以使所述鄰近的電極單元彼此屏蔽，且進而抑制鄰近的電極單 元之間的電容性耦合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其進一步包括從所述觸敏區(qū)域的外圍延伸以連接到 所述感測電極中的相應(yīng)者的軌道，其中所述軌道鄰近于所述感測電極的與所述耦合邊緣相 對的另一邊緣而延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器，其中所述軌道具有在所述第一方向上延伸的延伸部 部分，所述延伸部部分布置于所述電極單元的所述感測電極與鄰近電極單元的驅(qū)動電極之 間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器，其中來自所述感測電極的所述軌道中的一些連接到 所述觸敏區(qū)域的一個橫向側(cè)，且其它軌道連接到另一橫向側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中每一電極單元具有不大于7mm的縱向范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述驅(qū)動和感測電極每一者具有不大于Imm的 縱向范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其進一步包括(a)電容測量電路，其連接到所述電極且可重復(fù)操作以從所述觸敏區(qū)域獲取電容信號 值集合，每一集合由來自每一對驅(qū)動和感測電極的電容信號值構(gòu)成，每一對驅(qū)動和感測電 極構(gòu)成一感測元件；以及(b)處理器，其經(jīng)連接以接收所述電容信號值集合且可操作以處理每一集合來計算和 輸出所述觸敏區(qū)域上的單個或多個觸摸位置的坐標，對每一集合的所述處理通過以下方式 執(zhí)行(i)識別具有最大電容信號值的感測元件；( )界定所述觸敏區(qū)域的包含具有所述最大電容信號值的所述感測元件以及其相鄰 者中的選定者的區(qū)；(iii)分別識別和界定一個或一個以上另外的感測元件和區(qū)，其中每一次反復(fù)在電容 信號值位于所述觸敏區(qū)域的先前界定區(qū)中的情況下排除所述電容信號值不予考慮；以及(iv)輸出指示每一所識別區(qū)中的所述觸摸位置的所述坐標的數(shù)據(jù)。
11.一種二維位置傳感器，其具有由布置于襯底的一側(cè)上的單層電極圖案界定的觸敏 區(qū)域，所述電極圖案具有在第一方向上的橫向范圍和在橫越至所述第一方向的第二方向上 的縱向范圍且包括多個‘η’個電極單元，其中η至少為3，所述電極單元彼此橫向偏移地在 所述觸敏區(qū)域上逐列延伸，其中所述電極單元各自包括一在所述觸敏區(qū)域上縱向向下延伸 的感測電極以及多個‘m’個驅(qū)動電極，其中m至少為3，所述驅(qū)動電極在所述觸敏區(qū)域上共 同地縱向向下延伸且個別地各自占據(jù)所述縱向范圍的一部分，每一單元的所述驅(qū)動電極從 所述感測電極橫向偏移，使得每一驅(qū)動電極的一個邊緣位于鄰近于所述感測電極的一個邊 緣處，這些耦合邊緣以一間隙分隔，所述間隙經(jīng)尺寸設(shè)計以使得在使用中每一對驅(qū)動和感 測電極在所述間隙上電容性耦合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其進一步包括縱向延伸的接地電極，所述接地電 極布置于鄰近的電極單元之間以使所述鄰近的電極單元彼此屏蔽，且進而抑制鄰近的電極 單元之間的電容性耦合。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其進一步包括從所述觸敏區(qū)域的外圍延伸以連接 到所述驅(qū)動電極中的相應(yīng)者的軌道，其中所述軌道鄰近于所述驅(qū)動電極的與所述耦合邊緣 相對的另一邊緣而延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器，其中所述軌道具有在所述第二方向上延伸的延伸 部部分，所述延伸部部分布置于所述電極單元的所述感測電極與鄰近電極單元的驅(qū)動電極 之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器，其中來自所述驅(qū)動電極的所述軌道中的一些連接 到所述觸敏區(qū)域的一個縱向側(cè)，且其它軌道連接到另一縱向側(cè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其中每一電極單元具有不大于7mm的橫向范圍。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其中所述驅(qū)動和感測電極每一者具有不大于Imm 的橫向范圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其進一步包括(a)電容測量電路，其連接到所述電極且可重復(fù)操作以從所述觸敏區(qū)域獲取電容信號 值集合，每一集合由來自每一對驅(qū)動和感測電極的電容信號值構(gòu)成，每一對驅(qū)動和感測電 極構(gòu)成一感測元件；以及(b)處理器，其經(jīng)連接以接收所述電容信號值集合且可操作以處理每一集合來計算和 輸出所述觸敏區(qū)域上的單個或多個觸摸位置的坐標，對每一集合的所述處理通過以下方式 執(zhí)行(i)識別具有最大電容信號值的感測元件；( )界定所述觸敏區(qū)域的包含具有所述最大電容信號值的所述感測元件以及其相鄰 者中的選定者的區(qū)；(iii)分別識別和界定一個或一個以上另外的感測元件和區(qū)，其中每一次反復(fù)在電容 信號值位于所述觸敏區(qū)域的先前界定區(qū)中的情況下排除所述電容信號值不予考慮；以及(iv)輸出指示每一所識別區(qū)中的所述觸摸位置的所述坐標的數(shù)據(jù)。
19.一種處理來自2D觸敏電容性位置傳感器的信號的方法，所述2D觸敏電容性位置 傳感器具有由布置于襯底的一側(cè)上的單層電極圖案界定的觸敏區(qū)域，所述電極圖案具有在第一方向上的橫向范圍和在橫越至所述第一方向的第二方向上的縱向范圍且包括多個‘n’ 個電極單元，其中n至少為3，所述電極單元彼此縱向偏移地在所述觸敏區(qū)域上逐行延伸， 其中所述電極單元各自包括一在所述觸敏區(qū)域上橫向延伸的驅(qū)動電極以及多個‘m’個感測 電極，其中m至少為3，所述感測電極在所述觸敏區(qū)域上共同地橫向延伸且個別地各自占據(jù) 所述橫向范圍的一部分，每一單元的所述感測電極從所述驅(qū)動電極縱向偏移，使得每一感 測電極的一個邊緣位于鄰近于所述驅(qū)動電極的一個邊緣處，這些耦合邊緣以一間隙分隔， 所述間隙經(jīng)尺寸設(shè)計以使得在使用中每一對驅(qū)動和感測電極在所述間隙上電容性耦合，其 中每一對驅(qū)動和感測電極構(gòu)成一感測元件，所述傳感器進一步包括電容測量電路，其連接 到所述感測元件且可重復(fù)操作以獲取電容信號值集合，每一集合由來自所述感測元件中的 每一者的電容信號值構(gòu)成；以及處理器，其經(jīng)連接以接收所述電容信號值集合且可操作以 處理每一集合來計算和輸出所述觸敏區(qū)域上的單個或多個觸摸位置的坐標，處理每一集合 的方法包括(i)識別具有最大電容信號值的感測元件；(ii)界定所述觸摸面板的包含具有所述最大電容信號值的所述感測元件以及其相鄰 者中的選定者的區(qū)；(iii)分別識別和界定一個或一個以上另外的感測元件和區(qū)，其中每一次反復(fù)在電容 信號值位于所述觸摸面板的先前界定區(qū)中的情況下排除所述電容信號值不予考慮；以及(iv)輸出指示每一所識別區(qū)中的所述觸摸位置的所述坐標的數(shù)據(jù)。
20. 一種處理來自2D觸敏電容性位置傳感器的信號的方法，所述2D觸敏電容性位置傳 感器具有由布置于襯底的一側(cè)上的單層電極圖案界定的觸敏區(qū)域，所述電極圖案具有在第 一方向上的橫向范圍和在橫越至所述第一方向的第二方向上的縱向范圍且包括多個‘n’個 電極單元，其中n至少為3，所述電極單元彼此橫向偏移地在所述觸敏區(qū)域上逐列延伸，其 中所述電極單元各自包括一在所述觸敏區(qū)域上縱向向下延伸的感測電極以及多個‘m’個驅(qū) 動電極，其中m至少為3，所述驅(qū)動電極在所述觸敏區(qū)域上共同地縱向向下延伸且個別地各 自占據(jù)所述縱向范圍的一部分，每一單元的所述驅(qū)動電極從所述感測電極橫向偏移，使得 每一驅(qū)動電極的一個邊緣位于鄰近于所述感測電極的一個邊緣處，這些耦合邊緣以一間隙 分隔，所述間隙經(jīng)尺寸設(shè)計以使得在使用中每一對驅(qū)動和感測電極在所述間隙上電容性耦 合，其中每一對驅(qū)動和感測電極構(gòu)成一感測元件，所述傳感器進一步包括電容測量電路， 其連接到所述感測元件且可重復(fù)操作以獲取電容信號值集合，每一集合由來自所述感測元 件中的每一者的電容信號值構(gòu)成；以及處理器，其經(jīng)連接以接收所述電容信號值集合且可 操作以處理每一集合來計算和輸出所述觸敏區(qū)域上的單個或多個觸摸位置的坐標，處理每 一集合的方法包括(i)識別具有最大電容信號值的感測元件；(ii)界定所述觸摸面板的包含具有所述最大電容信號值的所述感測元件以及其相鄰 者中的選定者的區(qū)；(iii)分別識別和界定一個或一個以上另外的感測元件和區(qū)，其中每一次反復(fù)在電容 信號值位于所述觸摸面板的先前界定區(qū)中的情況下排除所述電容信號值不予考慮；以及(iv)輸出指示每一所識別區(qū)中的所述觸摸位置的所述坐標的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種二維位置傳感器，其具有由布置于襯底的一側(cè)上的單層電極圖案界定的觸敏面板。所述電極圖案由在所述面板上逐行延伸的‘n’個電極單元構(gòu)成。每一電極單元由在所述面板的觸敏區(qū)域上延伸的單個驅(qū)動電極以及多個‘m’個感測電極構(gòu)成，所述感測電極在所述觸敏區(qū)域上共同地橫向延伸且個別地各自僅占據(jù)橫向范圍的一部分。所述感測電極從其相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動電極縱向偏移，使得每一感測電極的一個邊緣位于鄰近于所述驅(qū)動電極的一個邊緣處，這些耦合邊緣以一間隙分隔，所述間隙經(jīng)尺寸設(shè)計以使得在使用中每一對驅(qū)動和感測電極在所述間隙上具有有效的電容性耦合。此電極圖案允許將每一電極單元的縱向范圍制造得相對小，此對于感測多個同時的觸摸又為較好的，因為這得益于在任何給定面板中具有較多的電極單元。
文檔編號G06F3/044GK101866250SQ20101014612
公開日2010年10月20日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者埃薩特·伊爾馬茲 申請人:愛特梅爾公司