單層傳感器圖案的制作方法
【專利說明】單層傳感器圖案
[0001]相關申請
[0002]本申請要求于2013年2月8日提交的美國臨時申請N0.61/762,550的優(yōu)先權，其被整體地通過引用結合到本文中。
技術領域
[0003]本公開涉及觸摸傳感器領域，并且具體地涉及電容性觸摸傳感器陣列中的電極的跡線圖案。
【背景技術】
[0004]諸如筆記本計算機、個人數據助理(PDA)、柜員機以及移動手機之類的計算設備具有用戶接口設備，其也稱為人機接口設備(HID)。正在變得更加常見的一個用戶接口設備是觸摸傳感器板(一般地也稱為觸控板)?；镜墓P記本計算機觸摸傳感器板模仿個人計算機(PC)鼠標的功能。觸摸傳感器板通常被嵌入PC筆記本中以實現固有的便攜性。觸摸傳感器板通過使用兩個定義軸來復制鼠標X/Y移動，所述軸包含檢測諸如手指之類的一個或多個導電對象的位置的傳感器電極的集合?？梢杂梦挥谟|控板附近的兩個機械按鈕或者通過在觸摸傳感器板本身上面敲擊命令來復制鼠標右/左按鈕點擊。觸摸傳感器板提供了一種用于執(zhí)行諸如對指針進行定位或在顯示器上選擇項目之類的功能的用戶接口設備。這些觸摸傳感器板可包括用于檢測在多個軸上的移動的多維傳感器陣列。該傳感器陣列可包括檢測一個軸上的移動的一維傳感器陣列。該傳感器陣列也可以是二維的，檢測在兩個軸上的移動。
[0005]已變得常見的另一用戶接口設備是觸摸屏。也稱為觸摸屏、觸摸窗、觸控板或觸摸屏面板的觸摸屏是透明顯示器覆蓋，其通常是壓力敏感的(電阻或壓電)、電敏感的(電容性)、聲學敏感的(表面聲波(SAW))或者光敏感的(紅外線)。此類覆蓋的效果允許使用顯示器作為輸入設備，去除鍵盤和/或使用鼠標作為用于與顯示器的內容相交互的主要輸入設備。此類顯示器可以附著到計算機或者作為終端附著到網絡。觸摸屏在零售設置中、在銷售點系統(tǒng)上、在ATM上、在移動手機上、在柜員機上、在游戲控制臺上以及在其中有時使用觸控筆來操縱圖形用戶界面(GUI)并輸入數據的TOA上已變得常見。用戶可以觸摸觸摸屏或觸摸傳感器板以操縱數據。例如，用戶可以通過使用手指來觸摸觸摸屏的表面來施加單個觸摸，以從菜單中選擇項目。
【附圖說明】
[0006]在附圖中以示例的方式而非限制的方式圖示出本公開。
[0007]圖1是圖示出處理觸摸傳感器數據的電子系統(tǒng)的實施例的框圖。
[0008]圖2是圖示出處理觸摸傳感器數據的電子系統(tǒng)的實施例的框圖。
[0009]圖3A圖示出使用雙實心菱形電容傳感器圖案的電子觸摸感測系統(tǒng)的實施例。
[0010]圖3B圖示出雙實心菱形電容傳感器圖案的實施例。
[0011]圖4A圖示出根據實施例的觸摸屏組件的部件。
[0012]圖4B圖示出根據實施例的觸摸屏組件的部件。
[0013]圖5A圖示出根據實施例的傳感器陣列圖案的一部分。
[0014]圖5B和5C圖示出傳感器陣列圖案的實施例。
[0015]圖6A圖示出傳感器陣列的實施例。
[0016]圖6B圖示出根據實施例的傳感器陣列與電容傳感器之間的電連接。
[0017]圖7圖示出傳感器陣列的實施例。
[0018]圖8A和8B圖示出傳感器陣列圖案的實施例。
[0019]圖9A、9B、9C和9D圖示出傳感器陣列圖案的實施例。
[0020]圖1OA和1B圖示出具有一個或多個框的傳感器陣列的實施例。
【具體實施方式】
[0021]以下描述闡述了許多特定細節(jié)，諸如特定系統(tǒng)、部件、方法等的示例，以便提供本發(fā)明的多個實施例的透徹理解。然而，對于本領域的技術人員而言將顯而易見的是可在沒有這些特定細節(jié)的情況下實踐本發(fā)明的至少某些實施例。在其它情況下，未詳細地描述或者以簡單的框圖格式呈現眾所周知的部件或方法以避免不必要地使本發(fā)明含糊難懂。因此，所闡述的特定細節(jié)僅僅是示例性的。特定實施方式可不同于這些示例性細節(jié)，并且仍可預期為在本發(fā)明的精神和范圍內。
[0022]在利用電容觸摸傳感器陣列的電容觸摸感測系統(tǒng)中，通過用單層導電材料來構造觸摸傳感器陣列，可降低成本并增加制造產率。對于單層傳感器陣列圖案而言，該圖案可包括單層銅、氧化銦錫(ITO)或其它導電材料，其沒有任何重疊部分。在一個實施例中，此類單層導電材料可包括不同類型的導電材料。例如，該單層的一部分可由ITO構成，而另一部分可由銅構成。在一個實施例中，該單層導電材料的基本上所有部分可基本上位于單個平面或表面上。例如，該單層導電材料可與諸如玻璃或塑料之類的基底的表面相符。單層傳感器陣列圖案的實施例可通過使被將傳感器電極連接到電容傳感器陣列的邊緣的布線通道占用的面積最小化來進一步使其對電容變化的靈敏度最大化。
[0023]在一個實施例中，單層傳感器圖案可具有減少數目的電極，以便減少被布線通道占用的空間；在此類實施例中，可通過將某些電極細分來保持傳感器圖案的分辨率。在一個實施例中，這得到包括每個由一個或多個大的子元件組成的第一組傳感器電極和每個由一個或多個較小的子元件組成的第二組傳感器電極的電容傳感器陣列。在一個實施例中，每個大的傳感器電極子元件可與較小的子元件中的兩個或更多電容地耦合。因此，增加了傳感器陣列的分辨力，因為可以在大的子元件與兩個較小子元件中的任一個之間單獨地測量互電容。
[0024]在一個實施例中，可使用如上所述的與電容傳感器陣列耦合的電容傳感器通過測量與每個傳感器電極相關聯的自電容或傳感器電極對之間的互電容來掃描電容傳感器陣列。該電容傳感器然后可將測量的電容值發(fā)射到主機，在那里可進一步處理電容值以確定例如在電容傳感器陣列的表面附近或觸摸該表面的手指或其它導電對象的位置。在一個實施例中，主機補償具有不同圖案的導電跡線的區(qū)域之間的電容差。
[0025]圖1圖示出包括處理器件110的電子系統(tǒng)100的一個實施例的框圖，該處理器件110可被配置成測量來自包括如上所述的電容傳感器陣列的觸摸感測表面116的電容。電子系統(tǒng)100包括被耦合到處理器件110和主機150的觸摸感測表面116(例如，觸摸屏或觸控板)。在一個實施例中，觸摸感測表面116是使用傳感器陣列121來檢測表面116上的觸摸的二維用戶接口。
[0026]在一個實施例中，傳感器陣列121包括設置為二維矩陣(也稱為XY矩陣)的傳感器電極121(1)-(N)(其中N是正整數)。傳感器陣列121經由傳送多個信號的一個或多個模擬總線115被耦合到處理器件110的引腳113(1)-113(N)。在本實施例中，將每個傳感器電極121
(1)-121(N)表示為電容器。
[0027]在一個實施例中，電容傳感器101可包括弛豫振蕩器或用以將電容轉換成測量值的其它裝置。電容傳感器101還可包括用以測量振蕩輸出的計數器或定時器。處理器件110還可包括用以將計數值(例如，電容值)轉換成傳感器電極檢測判定(也稱為開關檢測判定)或相對量值的軟件部件。應注意的是存在用于測量電容的各種已知方法，諸如電流對比電壓相移測量、電阻器-電容器充電定時、電容橋分壓器、電荷轉移、逐次近似、Σ-Λ調制器、電荷累積電路、場效應、互電容、頻移或其它電容測量算法。然而，應注意的是，作為評估相對于閾值的原始計數的替代，電容傳感器101可評估其它測量以確定用戶交互。例如，在具有Σ -Λ調制器的電容傳感器1I中，電容傳感器1I評估輸出的脈沖寬度的比，替代在某個閾值以上或以下的原始計數。
[0028]在一個實施例中，處理器件110還包括處理邏輯102。處理邏輯102的操作可用固件來實現;替選地，其可用硬件或軟件來實現。處理邏輯102可從電容傳感器101接收信號，并確定傳感器陣列121的狀態(tài)，諸如在傳感器陣列121上面或附近是否檢測到對象(例如，手指)(例如，確定對象的存在)、在傳感器陣列上的哪里檢測到對象(例如，確定對象的位置)、跟蹤對象的運動或與在觸摸傳感器處檢測到的對象有關的其它信息。
[0029]在另一實施例中，作為在處理器件110中執(zhí)行處理邏輯102的操作的替代，處理器件110可將原始數據或部分處理數據發(fā)送到主機150。如圖1中所示，主機150可包括執(zhí)行處理邏輯102的某些或所有操作的判定邏輯151?？捎霉碳⒂布?、軟件或其組合來實現判定邏輯151的操作。主機150可包括在應用152中的高級應用編程接口(API)，該應用152對接收數據執(zhí)行例程，諸如補償靈敏度差、其它補償算法、基線更新例程、啟動和/或初始化例程、內插操作或縮放操作。相對于處理邏輯102描述的操作可在判定邏輯151、應用152中實現或者用在處理器件110外部的其它硬件、軟件和/或固件來實現。在某些其它實施例中，處理器件110是主機150。
[0030]在另一實施例中，處理器件110還可包括非感測動作塊103。此塊103可用來處理和/或向和從主機150接收/發(fā)射數據。例如，可實現附加部件以用處理器件110以及傳感器陣列121—起進行操作(例如，鍵盤、鍵區(qū)、鼠標、軌跡球、LED、顯示器或其它外圍設備)。
[0031]處理器件110可駐留于公共載體基底上，諸如集成電路(IC)管芯基底或多芯片模塊基底。替選地，處理器件110的部件可以是一個或多個單獨集成電路和/或分立部件。在一個實施例中，處理器件110可以是可編程片上系統(tǒng)(PSoCtm)處理器件，由加利福尼亞州圣胡塞市的Cypress Semi conductor公司開發(fā)。替選地，處理器件110可以是本領域的技術人員已知的一個或多個其它處理器件，諸如微處理器或中央處理單元、控制器、專用處理器、數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程器件。在替選實施例中，例如，處理器件110可以是具有包括核單元和多個微引擎的多個處理器的網絡處理器。另外，處理器件110可包括通用處理器件和專用處理器件的任何組合。
[0032]在一個實施例中，電子系統(tǒng)100是在包括作為用戶接口的觸摸感測表面116的設備中實現的，諸如手持式電子設備、便攜式電話、蜂窩式電話、筆記本計算機、個人計算機、個人數據助理(PDA)、柜員機、鍵盤、電視、遙控器、監(jiān)視器、手持式多媒體設備、手持式視頻播放器、游戲設備、家庭或工業(yè)設備的控制面板或其它計算機外圍設備或輸入設備。
[0033]替選地，可在其它類型的設備中使用電子系統(tǒng)100。應注意的是電子系統(tǒng)100的部件可