二维位置传感器制造技术

本发明专利技术提供一种二维位置传感器，其具有由布置于衬底的一侧上的单层电极图案界定的触敏面板。所述电极图案由在所述面板上逐行延伸的‘ｎ’个电极单元构成。每一电极单元由在所述面板的触敏区域上延伸的单个驱动电极以及多个‘ｍ’个感测电极构成，所述感测电极在所述触敏区域上共同地横向延伸且个别地各自仅占据横向范围的一部分。所述感测电极从其相关联的驱动电极纵向偏移，使得每一感测电极的一个边缘位于邻近于所述驱动电极的一个边缘处，这些耦合边缘以一间隙分隔，所述间隙经尺寸设计以使得在使用中每一对驱动和感测电极在所述间隙上具有有效的电容性耦合。此电极图案允许将每一电极单元的纵向范围制造得相对小，此对于感测多个同时的触摸又为较好的，因为这得益于在任何给定面板中具有较多的电极单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及2维位置传感器。更特定来说，本专利技术涉及基于电容性接近度感测技 术的类型的2维位置传感器。此些传感器可称为2维电容性变换(2DCT)传感器。2DCT传 感器是 基于检测由指向物体的接近引起的电容性耦合中的干扰。干扰的测得位置对应于指 向物体的测得位置。
技术介绍
2DCT传感器通常由人的手指或触笔致动。实例装置包含触摸屏和触敏键盘/小键 盘，例如用于控制消费者电子装置/家用电器，且可能接合下伏的显示器使用，所述显示器 例如为液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT)。可并入有2DCT传感器的其它装置包含例如 用于反馈控制目的的在机械中使用的笔输入平板和编码器。2DCT传感器能够借助于电容感 测机制报告与物体或人体部位的位置相关的至少一 2维坐标(笛卡儿或其它)。采用2DCT传感器的装置已变得日益流行且普通，不仅是接合个人计算机，而且是 以其它器具的所有方式，所述其它器具例如为个人数字助理(PDA)、销售点(POS)终端、电 子信息和售票亭、厨房器具等。2DCT传感器出于若干原因而常常优选作为机械开关。举例 来说，2DCT传感器不需要移动零件且因此没有其机械对应物那样容易磨损。2DCT传感器还 可以相对小的大小制成，使得可提供对应地小的且紧凑封装的小键盘阵列。此外，2DCT传感 器可提供于在环境上密封的外表面/覆盖面板下方。这使得其在潮湿环境中或在存在灰尘 或流体进入受控制装置的危险的情况下的使用变得有吸引力。再此外，制造商常常优选在 其产品中采用基于2DCT传感器的接口，因为此些接口常常被消费者认为是比常规机械输 入机制(例如，按钮)在美学上更令人愉快。2008年10月9日公开的US 2008/0246496描述了一种2DCT传感器，其包括具有 由电极图案界定的敏感区域的衬底。2DCT具有所谓的“主动”或“相互”类型，其中物体的 接近是通过物体在驱动电极与一个或一个以上邻近的感测电极之间的耦合中引起的改变 来感测的。耦合的测量是通过将瞬态电压施加于驱动电极且对所引起的驱动电极与相关联 感测电极之间的电容进行测量来实施的。在US 2008/0246496的具体现有技术设计中，驱动电极和感测电极是以单个层布 置于衬底的一侧上，通常是由玻璃或塑料材料制成的触摸面板的下侧。具有单个层电极图 案是大体上合意的特征，因为其提供了简单性、较低成本和低型面。附图的图8示意性说明US 2008/0246496的现有技术电极图案的代表部分。电极 12是驱动电极，其由在χ方向上延伸的纵向条表示。邻近的驱动电极12由三个感测电极群 组2、4、6间隔开，所述感测电极在χ方向上逐渐减少，使得所述3个群组中的2个群组的排 列在面板的横向范围的不同部分上共同延伸。每一中心感测电极4经由导电迹线5连接到 外部电路连接S2,导电迹线5将邻近的侧感测电极6划分为以一通道分隔的两个部分6A和 6B，其中额外的迹线3延伸以分隔电极2的左边部分2A和2B。侧电极2和4分别经由连接 S1和S3连接到外部电路。在使用中，物体的位置是在测量值获取循环中确定，其中条电极12由相应的驱动通道依序驱动，且从每一条电极转移到感测电极的电荷量由感测通道确定。在χ方向上提供良好分辨率的同时，此设计方法的结果在于每一感测电极群组具 有显著的垂直厚度，即，y方向上的尺寸。垂直重复周期尺寸P因此相当大，且由于感测电 极图案化的复杂性而难以减小。对于手指致动的装置，只要尺寸P与手指按压尺寸相当，便 不存在关于垂直分辨率的问题。然而，当需要在多触摸模式中操作2DCT时问题确实出现。 WO 2009/00704A1描述了能够检测多个同时触摸以及概括了 TO5，825，352的现有 技术多触摸方法的2DCT。WO 2009/00704A1使用US 6，993，607中描述的技术的开发来检 测多个同时触摸。WO 2009/00704A1的触摸面板将电容信号值的集合递送到处理器，处理器 计算触摸面板上的单个或多个触摸位置的坐标。每一集合的处理是通过以下方式执行(i) 识别具有最大电容信号值的感测元件；(ii)界定围绕所述感测元件的区；以及(iii)反复 地重复所述过程，其中每一后续识别步骤排除位于先前界定的区中的信号。因此提供多触 摸传感器，其中信号处理是基于触摸面板中的区或子块的连续界定。依据所实施的处理，为 了可分辩，同时的触摸必须由一个或两个清楚的子块(使用W02009/00704A1的语言)或驱 动/感测电极单元(使用本申请案的语言)分隔。因此，为了在由在χ方向上延伸的多个驱动/感测电极单元构成的2DCT中在多个 同时触摸之间进行区分，触摸需要在y方向上由至少2个，实际上可能至少3个驱动/感测 电极单元分隔。因此，例如，如果触摸屏或触摸面板具有比如60mm的有限垂直尺寸，且电极 单元具有IOmm的垂直尺寸，那么最多6个电极单元将配合于其中，因此屏幕将仅能够检测 多达2个或3个同时触摸，这取决于其在屏幕上的位置。另一方面，如果电极单元具有比如 6mm的较小垂直尺寸，那么可提供其中的10个，且屏幕将能够检测多达3个或4个同时触 摸。因此将需要提供适合于主动或相互类型的2DCT的单层电极图案，其可以用于驱 动/感测电极单元的相对小的垂直重复周期尺寸来实施。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种二维位置传感器，其具有由布置于衬底的一侧 上的单层电极图案界定的触敏区域，所述电极图案具有在第一方向上的横向范围和在横越 所述第一方向的第二方向上的纵向范围且包括多个‘η’个电极单元，其中η至少为3，所述 电极单元以彼此纵向偏移的方式在触敏区域上逐行延伸，其中所述电极单元每一者包括一 在所述触敏区域上横向延伸的驱动电极以及多个‘m’个感测电极，其中m至少为3，所述感 测电极在所述触敏区域上共同地横向延伸且个别地每一者占据所述横向范围的一部分，每 一单元的所述感测电极从所述驱动电极纵向偏移，使得每一感测电极的一个边缘位于邻近 于所述驱动电极的一个边缘处，这些耦合边缘以一间隙分隔，所述间隙经尺寸设计以使得 在使用中每一对驱动和感测电极在所述间隙上电容性耦合。每一单元的所述感测电极可具有不同的横向范围。所述不同的横向范围可针对横 向邻近的感测电极在第一与第二值之间交替。横向范围的由每一感测电极占据的部分可有益地对于所述电极单元是唯一的， 即，在给定电极单元中的任意两个感测电极的第一方向上不存在共同延伸。横向延伸的接地电极可布置于邻近的电极单元之间以使所述邻近的电极单元彼此屏蔽，且进而抑制邻近的电极单元之间的电容性耦合。这用以从到达感测电极的连接性 轨道去耦驱动电极。从所述触敏区域的外围延伸以连接到所述感测电极中的相应者的轨道可经布置 以邻近于所述感测电极的与所述耦合边缘相对的另一边缘而延伸。在一些实施例中，所述 轨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电极单元的所 述感测电极与邻近电极单元的驱动电极之间。延伸部部分可将其形成为一部分的电极单元 的驱动电极中的一者或一者以上屏蔽于邻近电极单元的感测电极，进而抑制邻近电极单元 之间的电容性耦合。延伸部部分还可用以局部调谐电场。如果提供此种延伸部部分，那么 可省略单独的接地电极，但其可组合提供。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维位置传感器，其具有由布置于衬底的一侧上的单层电极图案界定的触敏区域，所述电极图案具有在第一方向上的横向范围和在横越至所述第一方向的第二方向上的纵向范围且包括多个’ｎ’个电极单元，其中ｎ至少为３，所述电极单元彼此纵向偏移地在触敏区域上逐行延伸，其中所述电极单元各自包括一在所述触敏区域上横向延伸的驱动电极以及多个’ｍ’个感测电极，其中ｍ至少为３，所述感测电极在所述触敏区域上共同地横向延伸且个别地各自占据所述横向范围的一部分，每一单元的所述感测电极从所述驱动电极纵向偏移，使得每一感测电极的一个边缘位于邻近于所述驱动电极的一个边缘处，这些耦合边缘以间隙分隔，所述间隙经尺寸设计以使得在使用中每一对驱动和感测电极在所述间隙上电容性耦合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃萨特伊尔马兹，
申请(专利权)人：爱特梅尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]