本发明专利技术涉及一种二维位置传感器，其包括具有传感区的基片，该传感区由包括用于确定ｘ位置的电极和用于确定ｙ位置的电极的电极的图案限定。ｘ电极和ｙ电极总体上沿ｘ方向延伸并且在ｙ方向上交错。ｘ电极包括至少第一、第二和第三组的元件，形成为使得不同的ｘ电极组的元件的相邻元件沿ｘ方向共同延伸，使得ｘ电极可以提供比率制电容性信号，从而提供在整个传感区内的准连续的ｘ位置传感。此外，可以将ｙ电极电阻性地连接起来或者排列成比率制的对，以提供准连续的ｙ位置传感。作为替换，ｘ电极组可以是交指形的，以形成面积不同的沿ｘ方向相邻的块，以与ｙ电极所提供的阶梯式ｙ位置传感相组合，提供阶梯式的ｘ位置传感。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及典型由人的手指或触笔驱动的二维电容式位置传感器。示例器件包括触摸屏和触摸垫，特别是蒙在用于反馈控制用途的设备中的液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT)和其他类型的显示器、触笔输入书写板、或编码器之上的那些触摸屏和触摸板。
技术介绍
对机器的触笔或触摸输入的记述可以追溯到至少1908年，如在专利DE 203,719[1]中所体现的。触摸屏和指点器越来越流行和普遍，不仅用于个人计算机，而且还用于诸如个人数字助理(PDA)、销售点(POS)终端、电子信息和售票亭、厨房用具之类的各种其他设备。这些设备持续发展为价格更低的产品，结果就要求不断在保持高的质量和稳定性水平的同时降低生产成本。触摸屏通常分成电容式和电阻式这两类。对于电容式器件来说，术语“2维电容式传感器”或者“2DCT”用来不做限制地通指具有能通过电容传感机制报告与物体或人体部分的位置有关的至少二维坐标(笛卡尔坐标或其他坐标)的表面或体积，且对机械装置或反馈系统进行位置传感的触摸屏、触摸传感垫、接近传感区；蒙在LCD、等离子屏、或CRT屏之类上的显示屏覆盖触摸屏；或其他类型的控制表面，等等。对于电阻式器件来说，术语“2维电阻式传感器”或“2DRT”用来通指基于纯直流电(galvanic)原理的触摸屏或触笔输入器件。术语“2DxT”是指2DCT或2DRT类型的元件。术语“触摸”意味着强度足以产生所需输出的电容性信号的人体部分或机械部件的接触或接近。在“接近”的意义上，在2DCT能对由于对象接近得足以引起适当反应而产生的电容进行响应的情况下，触摸还可以意味着“指向”2DCT而没有直接物理接触。术语“元件(element)”是指2DCT或2DRT的有源传感元件。术语“电极”是指在元件外围的连接点。术语“条带(stripe)”是指作为元件的组成部分并且具有两个端的电线导体。条带可以是导线。条带可以具有有意安排的相当大的电流电阻(galvanic resistance)，而导线具有最小的电阻。如果它所属的元件物理上是弯曲的，条带也将是物理上弯曲的。术语“枕形畸变(pin cushion)”是指来自2DCT的信号的任何畸变，无论是抛物线形、桶形还是其他形状的2维变形。许多类型的2DCT已知都遭受被刻画为“枕形畸变”或“双曲线形”或“抛物线形”的几何畸变，从而所报告的接触坐标由于传感表面上的电效应而有误差。这些效应在各个其他专利中，例如在列作参考予以引用的Pepper的US 4,198,539[2]中，有更深入的说明。在列作参考予以引用的Babb等人的US 5,940,065[3]和US 6,506,983[4]中可以看到对几何畸变的已知原因、解决方案和解决方案的问题的杰出总结。US 5,940,065[3]简要地说明了主要的两类校正1)涉及传感表面或连接电极的设计或修改的机电方法；2)用数学算法校正畸变的建模方法。机电方法平面元件的边缘处理Küpfmüller等人在US 2,338,949[5](1940年申请)中使用在X和Y上很长的矩形拖尾围绕很小的可用区来解决在2DRT电子图中的边缘失真问题。Küpfmüller采取进一步措施将这四个拖尾槽切为各条带；这些条带不侵入用户输入区，但确实起着以非均匀方式沿着与电流平行的各边提高对电流的电阻的作用。这个想法在几乎50年后Yaniv等人的US 4,827,084[6]中以稍有不同的形式重新出现。Küpfmüller仍然是与本专利技术最类似的现有技术。Becker在US 2,925,467[7]中首先描述了2DRT电子图，从而通过使用电阻比元件固有的片电阻低许多的边缘材料来消除非线性边缘效应。这种方法也可以用来构成2DCT。Pepper在专利US 4,198,539[2]、US 4,293,734[8]和US 4,371,746[9]中描述了通过控制元件的边缘电阻结构使2DCT线性化的方法。Talmage在US 4,822,957[10]中描述了一种结合2DRT元件和感测片(pick-off sheet)的与Pepper的类似的边缘图案。业已发表了众多的其他这样的专利，使用了各种方法，而这方面至今仍然是能产生新专利的沃土。业已发现，这些方法很难发展和复现，而且它们容易遭受差分加热引起的误差以及生产问题的影响。非常少量的局部性误差或漂移可以导致坐标响应有相当大的改变。构图的边缘条带的低电阻导致驱动电路的问题，迫使驱动电路消耗更多的功率，比别的措施昂贵得多。有很多的专利参考了Pepper的专利，而且这些专利声称做的是类似的事。Pepper等人所给出的改善并不一定大大超过Becker，因为至少Becker的方案对于生产来说比较容易而且重复性好一些。具有导线元件的边缘电阻Kable在US 4,678,869[11]中公开了一种用于触笔输入的2维阵列，在两个轴上使用电阻分压链，高导电性的电极连接到这些链上，用于检测的电极具有某些非故意的电阻(uninteded resistance)，检测信号根据在两个相邻电极之间产生的信号而进行内插。非故意的电阻导致响应中有少量枕形畸变。这个专利还描述了一种补偿这种技术所引起的轻微枕形畸变的算法措施。除非使用所连接的触笔，否则Kable方法无法工作，即它没有描述可对人的手指进行响应。Kable的专利需要在导体之间跨接，因此需要至少三个结构层(导体层、绝缘层、导体层)。多个有源边缘电极Turner在US 3,699,439[12]中公开了一种具有有源探头的均匀电阻式屏幕，该有源探头在所有四边具有多个电极连接，以对结果进行线性化。Yoshikawa等人在US 4,680,430[13]中以及Wolfe在US5,438,168[14]中提出使用多个处于各边(与角部相反)的电极点，以便有助于通过减小来自一个轴上的电极的电流与其他轴上的电极的相互作用来减小枕形畸变。虽然该元件是一个简单的片电阻，但这个措施涉及在非常接近这个元件的每个连接点处的大量有源电子连接(诸如二极管或MOSFET的线性阵列之类)。Nakamura在US 4,649,232[15]中所提出的与Yoshikawa和Wolfe的类似，但带有电阻式的传感触笔。被顺序扫描的条带元件Greanias等人在US 4,686,332[16]和US 5,149,919[17]中、Boie等人在US 5,463,388[18]中、以及Landmeier在US 5,381,160[19]中提出沿X和Y轴被交替独立驱动和检测的各条带导体的元件传感的方法，据此解释出手指接触或者用传感器件、触笔接触的位置。这种结构涉及多层材料和特殊处理。Greanias提出使用条带之间的内插来获得两个轴上的更高的分辨率。这两者都需要三个或以上的层，以允许元件内导体的跨接。这两者都依赖于对每个条带的电容的测量，而不依赖于从一个条带到另一个条带的交叉耦合量。Boie还提出了一种特殊的保护面。Binstead在US 5,844,506[20]和US 6,137,427[21]中提出一种以与Kable、Allen、Gerpheide和Greanias所提出的类似的方式使用离散细导线的触摸屏。Binstead使用非常细的行和列导线来达到透明。这个专利还提本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二维位置传感器，包括具有传感区的基片，该传感区由包括用于确定ｘ位置的电极和用于确定ｙ位置的电极的电极的图案限定，其中ｘ电极和ｙ电极总体沿ｘ方向延伸并且在ｙ方向上交错，以及其中ｘ电极包括第一、第二和第三组的元件，所述元件形成为使得第一和第二组的元件的相邻元件在传感区的一部分上沿ｘ方向共同延伸，而第二和第三组的元件的相邻元件在传感区的另一部分上沿ｘ方向共同延伸，使得ｘ电极提供沿ｘ方向横跨传感区的相应比率制电容性信号。
【技术特征摘要】
GB 2006-5-31 0610770.01.一种二维位置传感器，包括具有传感区的基片，该传感区由包括用于确定x位置的电极和用于确定y位置的电极的电极的图案限定，其中x电极和y电极总体沿x方向延伸并且在y方向上交错，以及其中x电极包括第一、第二和第三组的元件，所述元件形成为使得第一和第二组的元件的相邻元件在传感区的一部分上沿x方向共同延伸，而第二和第三组的元件的相邻元件在传感区的另一部分上沿x方向共同延伸，使得x电极提供沿x方向横跨传感区的相应比率制电容性信号。2.权利要求1的传感器，其中x电极还包括第四组的元件，第三和第四组的元件的相邻元件在传感区的又一部分上共同延伸，使得x电极提供沿x方向横跨传感区的相应比率制电容性信号。3.权利要求2的传感器，还包括在传感区的外围与电极连接的多条外部电线线路，这些外部电线线路包括分别与每个x电极组的元件连接的相应各电线线路；以及与y电极连接的多条电线线路。4.权利要求1的传感器，还包括从传感区的外围沿y方向延伸的中脊，用来互连从中脊的两侧延伸的第三组x电极的元件，从而使第三组x电极的元件可以从传感区的外围外部接触。5.权利要求4的传感器，还包括在传感区的外围与电极连接的多条外部电线线路，这些外部电线线路包括与中脊连接从而与第三组x电极的接触的电线线路，中脊象征性地将传感区分成左侧和右侧；与第一组x电极中的处...
【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德菲利普，鲁本赫里斯托福，
申请(专利权)人：哈拉尔德菲利普，
类型：发明
国别省市：IE[爱尔兰]
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