本发明涉及位置敏感的电容式触控传感器，尤其是，但并不仅仅，涉及与显示器集成以形成触控屏的电容式触控传感器。
背景技术：
以下简称为触控传感器的电容式触控传感器可以在表面上检测物体(诸如用户的手指或触笔)的接近或触控的存在和位置。触控传感器通常与显示器组合以产生触控屏。在其它设备中，触控传感器不与显示器组合，例如，笔记本电脑的触控板。触控屏使用户能够通过图形用户界面(gui)直接与屏幕上显示的内容互动，而不是间接使用鼠标或触控板进行互动。例如，触控传感器可以附接到或者作为移动电话，平板电脑或笔记本电脑的一部分。
触控传感器可以分为网格和矩阵类型。在矩阵类型中，电极阵列被布置在彼此电隔离的表面上，使得阵列中的每个电极提供其自身的触控信号。因此，矩阵式触控传感器自然地适合于需要触敏按钮阵列的情况，例如在控制界面，数据输入界面或计算器中。在网格类型中，有两组一般配置为彼此正交的平行电极，通常称为x和y电极。多个节点由x和y电极对的交叉点(如平面图所示)所定义，其中节点的数量是x电极和y电极的数量的乘积。网格式触控传感器通常用于移动电话，绘图板等的触控屏。在早先的设计中，x和y电极被布置在介电层的两侧，因此它们彼此垂直地偏移了介电层的厚度，垂直的意义为正交于堆叠层的平面。在较近期的设计中，为了减小堆叠厚度，x和y电极被沉积在介电层的同一侧，即在单一层中，以在交叉点处局部沉积的介电材料薄膜来避免在x和y电极之间短路。在us2010/156810a1中公开了这种单电极层设计，其全部内容通过引用纳入了本文。
触控传感器还可以分为自电容和互电容类型。
在自电容的测量中，被测量的电容在介电触控面板下方的电极与触控手指，触笔等之间，或者更确切地说，所述触控增加所述电极的电容对形成该触控ic测量电路的一部分的测量电容器的充电的影响。因此，所述手指和电极可以被认为是作为以所述触控面板为介电的电容器的极板。
在互电容的测量中，相邻的电极对被布置在触控面板的下方，并形成名义上的电容器极板。触控者以触控物，其可以是有效的介电材料(例如干的手指或塑料触笔)，或在某些情况下可能是导电的(例如湿手指或金属触针)通过替换环境(即在大多数情况下是空气，但可能是水或某些其它气体或液体)来改变与电极对相关的电容。电极对中的一个由驱动信号(例如脉冲串)驱动，并且该对的另一个电极感测该驱动信号。触控的效应是衰减或放大在感测电极处接收到的驱动信号，即影响在感测电极处收集的电荷量。驱动电极和感测电极之间的互电容的变化提供了测量信号。要注意的是，在互电容网格传感器中，存在将驱动电极标记为x电极和感测电极作为y电极的惯例，尽管该选择是随意的。一个也许是较为清晰的经常使用的标记是类似于电信符号，将驱动电极标记为传输的“tx”，并将感应电极标记为“rx”，尽管该标签当然是特定于互电容的测量。
目前用于手机的工业标准触控屏依赖于操作相同的触控传感器以进行自电容和互电容测量，因为两者都有利于获得关于触控的可以用于后期处理的附加信息以提高诠释的可靠性。例如，互电容测量具有较高的抗噪声能力，而自电容测量更易于诠释，并可直接测量湿气的存在。
目前，最常见的与触控传感器集成以形成触控屏的显示技术是薄膜晶体管(tft)液晶显示器(lcd)和有机发光二极管(oled)显示器，并且触控传感器设计是网格设计，其被操作以进行自电容和互电容测量。x和y电极的网格设计图案以某些方式设计，以最合适地取捨竞逐的要求，例如位置灵敏度，横向场均匀性(互电容测量)，快速充电时间等。特别是，互电容在x和y线交叉处是最大的。为了使该电容尽可能地低，通常的做法是使x和y线交叉处变细，以便使交叉所形成的电容器的面积尽可能小。然而，这是有代价的，这些捏点形成最大的电阻元件，因此会成为充电时间速率的限制因素。远离xy交叉点，电极延伸至或多或少地覆盖与节点相关联的整个面板的子区域是有利的。这些电极的延伸区域可以被称为电极焊盘。具有较大面积的焊盘可提高自电容测量的信号强度，并且对于互电容测量，意味着可以通过节点子区域的触控获得信号。于是，电极图案惯常会结合了细的交叉点和在交叉点之间延伸的电极焊盘。
附图中的图30以平面图示出了当前流行的用于混合自/互电容传感器的电极图案设计，其在本领域中被称为菱形图案。us2010/156810a1公开了这种类型的菱形图案触控传感器。
该电极图案包括平行x线列x2，x3，x4，x5(阴影线)和与其正交的平行y线行y3，y4，y5，y6，y7(交叉阴影线)。x和y线在节点28处交叉，x线位于y线上方，其中x线和y线被修窄到相应的宽度wsx和wsy。在交叉点处x和y电极之间存在由介电层或膜提供的垂直分隔。该交叉点的面积就是wsx·wsy。每个x电极可以被看作具有脊30，每个y电极可以被看作具有脊32。远离桥梁，电极延伸成因与x和y成45度角的正方形而被称为菱形的正方形焊盘。于是，每个电极就是与短的桥接条相互连接的一系列菱形焊盘。一个特定的节点具有相关联的面板子区域，其在图中以框27所示的节点(x3，y5)。
在菱形图案中，用作性能测试中的基准的触控位置如下：
在节点上(onnode)：触控脊交叉点28；
在x上(onx)：触控以x电极脊30为据点的一个菱形的中间，即在x电极脊上距离两个相邻交叉点的最远点，图中标记为31；
在y上(ony)：触控以y电极脊32为据点的一个菱形的中间，即在y电极脊上距离两个相邻交叉点的最远点，图中标记为33；
在非节点上(offnode)：触控距离两个相邻的x脊和两个相邻的y脊的最远点，标记为图中的29。
对于菱形图案，“onx”或“ony”触控表示用于互电容测量的最低电场强度，即最低灵敏度的区域。对于其他图案，这个说法可以概括为远离成对的驱动和感测电极之间的间隙的触控在电极内部的电场强度，即灵敏度是最低的。
图31a是通过触控面板垂直于该堆叠平面的平面中的示意横截面，展示了涉及一对个别的x(驱动)和y(感测)电极：xn，yn的互电容测量。电场线以箭头曲线示意地展示。从示意图可以看出，接触表面的电场强度在与x电极和y电极之间的间隙邻近的区域中最高，并且朝向每个电极的内部减小。
图31b是通过与图31a相同的触控面板的同一平面中的示意横截面，展示了涉及同一对x和y电极xn，yn的自电容测量。电场线用箭头线示意地展示。从示意图可以看出，横跨节点区域的电场强度基本上是恒定的。换句话说，不存在或只有微小的横向电场不均匀。还要注意的是，在自电容模式中，完全局限在x电极焊盘(或y电极焊盘)其中之一之内的小面积触控onx(或ony)，例如在点31(或33)，将不会为任何y电极(或x电极)提供信号，因此该y方向(或x方向)的位置信息将完全不存在于信号中。
技术实现要素：
根据本公开的一个方面，提供了一种结合了电容式触控传感器的装置，所述装置包括：
触控面板，其于上侧具有触控表面、于下侧具有内表面，所述触控面板由介电材料制成；
一组x电极，布置于所述触控面板下方，具有沿x方向延伸的第零阶分支；
一组y电极，布置于所述触控面板下方，具有沿不同于x方向的y方向延伸的第零阶分支，使得所述x电极的第零阶分支和所述y电极的第零阶分支彼此交叉于交叉点，以形成二维节点阵列，其定义了所述触控面板上的触敏区域，其中，所述触敏区域的宽高比等于或大于4：3、3：2、8：5、16：9及8：3中的至少一个，
其中，每一所述x电极覆盖的面积与每一所述y电极覆盖的面积的比率被匹配为在所述触敏区域的宽高比的20％之内，使得所述每一x电极的自电容和每一所述y电极的自电容至少大致相同。
所述电极面积比，即所述x电极区域和所述y电极区域的比值，符合为所述触敏区域的宽高比的±2％、±4％、±6％、±8％、±10％、±12％、±14％、±16％和±18％中的至少一个。
要注意的是所述宽高比在大多数情况下等于x电极列和y电极行的数目比值。
在一些实施例中，每个节点与由相邻的第零阶x和y电极分支限定的子区域相关联，在每个子区域中，所述x电极覆盖的面积与所述y电极覆盖的面积的比值至少大致相同于所述触敏区域的宽高比的倒数。
所述x(y)电极覆盖的面积可以通过进行以下一个或多个步骤于所述y(x)电极覆盖的面积以绝对值或相对值而改变：使所述第零阶分支于x和y具有不同的宽度；使x和y第零阶分支中的至少一个设置有内部微结构，例如网线，所述内部微结构包括缺少导电材料的微区域，所述微区域被导电材料所包围；以及使x和y第零阶分支设置有内部微结构，例如网线，所述内部微结构包括缺少导电材料的微区域，所述微区域被导电材料所包围，其中，在第零阶x和y分支中的微区域的比例不同。
在一些实施例中，x电极和y电极各自还包括n阶的更高阶分支，其中每一分支限于其发展的子区域，其中阶数n为正整数，并且第n阶分支由第n-1阶分支发展而得，从而远离节点阵列的边缘，每个节点与四个子区域相关联。
通过适当的更高阶分支的设计，所述x(y)电极覆盖的面积可以通过进行以下一个或多个步骤于所述y(x)电极覆盖的面积以绝对值或相对值而改变：使所述更高阶分支于x和y具有不同的宽度；使所述更高阶分支的x和y具有不同的长度；使所述更高阶分支的x和y具有不同的数量；使所述x和y的更高阶分支中的至少一个设置有内部微结构，所述内部微结构包括缺少导电材料的微区域，所述微区域被导电材料所包围；以及使所述x和y的更高阶分支设置有内部微结构，所述内部微结构包括缺少导电材料的微区域，所述微区域被导电材料所包围，其中，在所述更高阶x和y分支中的微区域的比例不同。在每个子区域中，所述更高阶x和y分支的至少一些彼此并排地由间隙分隔延伸，其间隙适合于对一个碰击所述触控表面的触控物体进行互电容测量。所述共同延伸的更高阶x和y分支可分别包括x和y之一的第一阶、第二阶和第三阶等分支中的至少一个，以及y和x之一的第一阶、第二阶和第三阶等分支中的至少一个。
在一些实施例中，第零阶和更高阶分支表示了x和y电极在导电材料中形成的整体电极图案的宏观结构，其中所述导电材料的另外区域设置为填滿所述电极图案的间隙，使得所述导电材料的另外区域保持与x和y电极电隔离。这些所谓填充物的另外区域可以填满电极中的孔和/或电极之间的间隙。
在一些实施例中，所述电容式触控传感器与配置为与所述电容式触控传感器一起操作的显示器组合并由此形成触控屏。
根据本公开的另一个方面，提供了一种结合了电容式触控传感器的装置的制造方法，所述方法包括：
提供一种触控面板，其于上侧具有触控表面、于下侧具有内表面，所述触控面板由介电材料制成；
制造一组x电极于所述触控面板下方，所述x电极具有沿x方向延伸的第零阶分支；以及制造一组y电极于所述触控面板下方，所述y电极具有沿不同于x方向的y方向延伸的第零阶分支，使得所述x电极和y电极的第零阶分支彼此交叉于交叉点，以形成二维节点阵列，其定义了所述触控面板上的触敏区域，其中，所述触敏区域的宽高比等于或大于4：3、3：2、8：5、16：9及8：3中的至少一个，
其中，每一所述x电极覆盖的面积与每一所述y电极覆盖的面积的比率被匹配为在所述触敏区域的宽高比的20％之内，使得每一所述x电极的自电容和每一所述y电极的自电容至少大致相同。
所述x和y电极可以被制造在共同衬底上，其中x和y电极被布置在该共同衬底的同一面或对面。或者，所述x和y电极可以被制造在各自的衬底上，其中一个可以是触控面板。
根据本公开的另一个方面，提供了一种用于设计电容式触控传感器电极图案的计算机自动化方法，所述方法包括：
选择与电极图案相关的电极图案模板，所述电极图案包括：
(a)一组x电极，其具有沿x方向延伸的第零阶分支和多个更高阶分支；以及
(b)一组y电极，其具有沿不同于x方向的y方向延伸的第零阶分支，使得x和y电极的第零阶分支交叉于交叉点，以形成二维节点阵列，其定义了触敏区域，该组y电极还包括多个更高阶分支，
其中，所述更高阶的x和y分支中的至少一些彼此并排地由间隙分隔延伸；
为所需的电极图案产生规格，其规定：
(a)所述触敏区域在x和y方向的横向尺寸；
(b)所述触敏区域在x和y方向有多个节点，分别对应y和x电极的数量；以及
(c)x和y电极的至少一个面积参数；以及
通过改变电极图案模板内的尺寸参数来产生电极图案，所述电极图案模板影响x和y电极中的至少一个的第零阶和更高阶分支中的至少一个，以使所产生的电极图案符合所述规格。
所述规格可定义所需的x和y电极的面积比率作为一个面积参数，例如为一，和/或x和y电极中的至少一个的所需的绝对面积值或面积的范围。
所述触敏区域的宽高比等于或大于，例如，4：3、3：2、8：5、16：9及8：3中的至少一个。
用所述计算机自动化方法设计电极图案之后可接着制造结合了具有所产生的电极图案的电容式触控传感器的装置。
可提供一种结合了根据采用所述设计方法设计的电极图案生产的电容式触控传感器的装置。
根据本公开的另一个方面，提供了一种结合了连接到触控传感控制器的电容式触控传感器的装置，
其中所述电容式触控传感器包括：
触控面板，其于上侧具有触控表面、于下侧具有内表面，所述触控面板由介电材料制成；
一组x电极，布置于所述触控面板下方，具有沿x方向延伸的第零阶分支；
一组y电极，布置于所述触控面板下方，具有沿不同于x方向的y方向延伸的第零阶分支，使得所述x电极和y电极的第零阶分支彼此交叉于交叉点，以形成二维节点阵列，其定义了所述触控面板上的触敏区域，其中，所述触敏区域的宽高比等于或大于4：3、3：2、8：5、16：9及8：3中的至少一个，
其中所述触控传感控制器包括：
连接到x电极的多个x传感器输入和连接到y电极的多个y传感器输入，所述x传感器输入可操作到最大的x自电容，所述y传感器输入可操作到最大的y自电容，其中每一x电极覆盖的面积与每一y电极覆盖的面积与各自的x和y自电容相关联，所述x和y自电容等于或小于x和y传感器输入的最大的x和y自电容。
通过共同延伸，交叉或交织x和y电极的多个更高阶分支可以在与每个节点相关联的子区域上产生更多均匀的电场分布(即是没有如在的菱形图案设计里出现的死点)。触控对电场扰动的大小变为该触控的表面积的单调函数，即单值的函数，从而简化了为确定触控位置和尺寸而执行的后期处理。
通过共同延伸，交叉或交织x和y电极的多个更高阶分支还可以为边缘带来显著的益处，因为灵敏度和线性度可以保持直到触敏区域的边缘(即在位于节点阵列的边缘的节点中)从而允许无边框触控屏设备实现具有直到边缘大致线性的触控灵敏度。
通过共同延伸，交叉或交织x和y电极的多个更高阶分支可以造出使得x和y节点彼此重合的电极图案(例如不像在菱形图案中那样偏移)。尤其是x和y节点可以被布置为形成正方形节点区域阵列。这使得可以在x和y轴中各自独立地考虑触控对x和y电场的扰动(即避免例如在菱形图案中发生的x和y轴扰动的耦合)。这进一步简化了通过位置查找算法执行的后期处理，从而改善触控确定的线性度，精度和速度。此外，对于自电容测量，当触控尺寸小于节点区域时，总会有位置信息在x轴和y轴二者之上(不像具有盲点的菱形图案，轴上的小面积的触控会引致其中一个轴上的触控位置信息缺失)。另外，使x和y节点彼此重合意味着与互电容和自电容测量相关联的信号居中在相同的位置(不像在菱形图案里自电容信号位于菱形的中间而互电容信号集中在x和y菱形之间的间隙)。
高度的共同延伸，交叉或交织也意味着在每个节点区域中，电极图案具有许多间隙，即该共同延伸，交叉或交织的更高阶电极分支之间的间隙。这从而导致了浮动触控所需的良好的接地耦合。对于浮动触控，触控屏主要的地将会是与显示驱动电极相关联的导电材料。在触控传感器电极图案中具有许多间隙意味着如果存在浮动触控(例如来自非手持着设备的用户，因而不会接地到设备底盘或外壳)，该触控仍然可以接地到显示电极。(菱形图案与此相反，接近其中一个菱形焊盘中间的小面积的接地不良的触控会被该菱形焊盘屏蔽，因此找不到一条良好的接地路线。)
共同延伸的更高阶x和y分支的数量和大小，尤其是x和y之间的共同延伸，交叉或交织电极分支的数量，因应特定的堆叠配置可自由选择作为设计参数来优化在横向电场均匀性，灵敏度和电容负载方面的规格。在设计最佳的交叉时要考虑的参数包括：触控面板厚度，触控屏所需的电极图案层和相关显示层之间的距离。交叉的程度和类型成为触控传感器的电场均匀性，触控灵敏度，有效电极阻抗(充电时间)和电容负载之间的权衡。至于电极的充电时间，将有效地与电极面积成比例。例如，这意味着如果x和y电极具有相同的充电时间(这是所需的)，则x和y电极区域应该是相同的。此外，为了赋予传感器更快的自电容测量循环时间(这有时是需要的)，电极面积应该更小。
x和y更高阶分支的共同延伸，交叉或交织也允许电极图案，其由x电极(例如互电容的驱动电极)提供y电极(例如互电容的感测电极)的屏蔽，从而改善抗噪性能。
在下文中，我们会更详细地描述电容式触控传感器装置的包括x和y电极交叉组合的各种设计，其交叉点形成定义触敏区域的二维节点阵列。在这些设计中，通过改变电极分支的诸如宽度和长度的尺寸和它们之间的间隙，x和y电极的总面积可以相对独立地改变。因此，可以制造其中x和y电极的自电容具有一定比例(例如为一)的电极图案，并且从而补偿触敏区域的宽高比和/或具有一定的绝对值(例如以免使传感器要连接的触控传感控制器过载)。
附图说明
在下文中，将仅通过参考附图中示出的示例性实施例进一步描述本发明。
图1示出了具有示例性控制器的示例性触控传感器。
图2a示出了on-stack触控屏的框图，其中与传感器功能相关联的层在物理上与显示功能相关联的层分开和功能上独立。
图2b示出了in-cell触控屏的框图，其中与传感器功能和显示功能相关联的层被交织和/或共享。
图3是根据本公开的实施例的示例性触控传感器的平面示意图。
图4是根据本公开的若干实施例的通过触控面板的示意性横截面图，示出了在高度交错的电极图案的互电容测量期间的电场分布。
图5是许多后续实施例所基于的实施例电极图案的平面示意图。
图6a更详细地示出了图5的其中之一节点区域。
图6b示出了与图6a相同的节点区域，其中标记了作为图案设计中的变量的几何参数。
图7是展示符合上述参照图6b描述的图案用于5.6英寸(14.2厘米)传感器区域的十个不同示例图案的表格。
图8示出了图7的10个示例图案#1到#10。
图9是展示符合上述参照图6b描述的图案用于7.3英寸(18.5厘米)传感器区域的十个不同示例图案的表格。
图10示出了图9的10个示例图案#1到#10。
图11a和图11b是不同实施例的平面示意图。
图11c是图11a和图11b的实施例的变型，其中电极之间的间隙用导电材料的填充物填滿。
图12a和图12b是不同实施例的平面示意图。
图12c是图12a和图12b的实施例的变型。
图13a和图13b是另一实施例的平面示意图。
图14a，图14b和图14c是具备拥有细网线结构的电极另一实施例的平面示意图。
图15a和图15b示出了具有细网线结构的示例性电极分支的部分。
图16是实施例电极图案的节点区域的平面图，其中电极由导电材料网线制成，其宏观层面的整体图案与图5，6a和6b所示相同。
图17示出了两个共同延伸的更高阶x和y电极分支通过填充物分开的部分和示例结构，其电极分支和填充物都具有细网线结构。
图18示出了图6a的电极图案的变型。
图19是表示结合了电容式触控传感器的装置的制造方法的流程图。
图20是用于设计电容式触控传感器的电极图案的计算机自动化方法的流程图。
图21示出了本公开的on-stacklcd实施例的传感器和显示器堆叠。
图22示出了本公开的on-celllcd实施例的传感器和显示器堆叠。
图23示出了本公开的混合式in-celllcd的实施例的传感器和显示器堆叠。
图24示出了本公开的另一个混合式in-celllcd的实施例的传感器和显示器堆叠。
图25示出了本公开的on-stackoled的实施例的传感器和显示器堆叠。
图26示出了本公开的混合式in-celloled的实施例的传感器和显示器堆叠。
图27示出了本公开的另一个混合式in-celloled的实施例的传感器和显示器堆叠。
图28a是根据本公开的实施例的手持式触控屏计算装置的前部的示意图。
图28b是图28a的手持式触控屏计算装置的后部的示意图。
图29是图28a和图28b的计算装置的功能组件的框图。
图30在平面图中示意性地示出了根据现有技术设计的菱形电极图案的一部分，例如，us2010/156810a1中所公开的。
图31a是显示在互电容测量期间的电场分布的触控面板的示意横截面图。
图31b是显示在自电容测量期间的电场分布的触控面板的示意横截面图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，为了说明而非限制，阐述了具体细节以便更好地理解本公开。对于本领域技术人员显而易见的是，本公开可以在脱离这些具体细节的其它实施例中实践。
图1示出了具有示例性触控传感控制器12的示例性触控传感器10，其在本领域中通常被称为触控集成电路(触控ic)或触控传感器/屏幕控制器/芯片(tsc)。触控传感器10和触控传感控制器12可以检测在触控传感器10的触敏区域内的触控的存在和位置或物体的接近度。触控传感器10可以包括一个或多个触敏区域。触控传感器10可以包括可以单层或多层布置的电极阵列。该电极阵列通常是导电材料，其每一层都沉积在形成衬底的介电材料上，该衬底用于例如支撑和/或提供合适的沉积表面。
每个电极可以是所需布图形式的导电材料区域。作为示例而非限制，电极可以由因在可见光区域是透明的而被选择用于显示器应用的氧化铟锡(ito)制成。由导电材料覆盖的电极面积的比例可以根据设计而变化，这个百分比在本领域中有时被称为填充百分比。作为示例而非限制，电极可以由金属或金属材料或其它导电材料制成，例如铜，银或铜基或银基材料或硅化物。在金属中产生所需布图的必要精细结构有时称为细线金属(flm)。除了布图形状之外，导电材料还可以被细网线化，其中网线中的孔的尺寸被设置为于垂直于触控传感器的平面的方向，与下层的显示器(例如oled显示器)的发光体重合。虽然本公开内容描述或示出了由特定导电材料制成的，由具有特定图案的特定填充物形成特定形状的特定电极，本公开涵盖由任何合适的导电材料制成的，由任何合适图案的填充百分比形成的任何合适的形状的任何合适的符合规格的电极。
在本公开的实施例中，触控传感器被制造为包括以特定顺序沉积或以其他方式制造的多个层的分层结构。该分层结构在本领域中被称为堆叠。在触控屏实施例中，该堆叠还可以包括显示层以提供集成的显示器和触控传感器，即集成式触控屏。或者，触控屏可以由传感器堆叠和显示器堆叠制成，其中两个堆叠以一些合适的方式合一为独立的子组件，例如，通过合适的粘合。该堆叠可以包括衬底(或多个衬底)和形成触控传感器10的电极的导电材料。
显示器堆叠的层使显示屏幕能够产生多色或单色图像。层的数量，类型和并列取决于显示屏的类型。例如，lcd将具有与oled显示器不同的层和层序列。为了形成触控屏，通常会将触控传感器放置在显示器堆叠之上，在它们各自的制成之后被布置在一起集成为一个堆叠或两个分开的堆叠。
作为示例而非限制，该堆叠可以包括在显示器堆叠的触控面板下方的第一层光学透明粘合剂(oca)。该触控面板可以是透明的并且由适于重复触碰的弹性材料制成，例如玻璃材料或塑料材料。合适的玻璃来自碱铝硅酸盐族。合适的塑料材料包括聚碳酸酯(pc)和聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。本公开预期了由任何合适的材料制成的任何合适的触控面板。第一层oca可以被布置在显示器堆叠的层或衬底与形成电极的具有导电材料的衬底之间。具有导电材料的衬底可以在制造图像中提供益处或特征(例如，其可以是在典型的，非接触的显示器堆叠中找到的层或衬底)，或者可以是专门添加的层以提供形成有电极的衬底。在一些实施例中，该堆叠还可以包括第二层oca。在一些实施例中，该堆叠还可以包括介电层(其可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)，或其它合适的材料制成，类似于形成电极的导电材料的衬底)。作为替代，在适当的情况下，可以施加介电材料的薄涂层来代替第二层oca和/或介电层。可以将第二层oca设置在构成电极的具有导电材料的衬底和介电层之间，并且该介电层可以设置在第二层oca和显示器堆叠的另一层之间。作为示例而非限制，该触控面板可以具有约0.15至1毫米的厚度；该第一层oca可以具有约0.05毫米的厚度；该形成电极的具有导电材料的衬底可以具有约0.05毫米的厚度；该第二层oca可以具有约0.05毫米的厚度；以及该介电层可以具有约0.05毫米的厚度。虽然本公开描述了由特定材料制成且具有特定厚度的特定层和层的次序的特定示例性堆叠，但是本公开涵盖具有任何合适数量，由任何合适材料制成并且具有任何合适厚度的任何合适的层的任何合适堆叠。
在特定实施例中，触控传感器10的电极可以全部或部分由ito制成。在特定实施例中，触控传感器10的电极可以由金属或其它导电材料的细线制成。作为示例而非限制，导电材料的一个或多个部分可以是铜或铜基，并且具有大约5微米或更小的厚度和大约10微米或更小的宽度。作为另一示例，导电材料的一个或多个部分可以是银或银基，并且类似地具有大约5微米或更小的厚度和大约10微米或更小的宽度。本公开涵盖由任何合适的材料制成的任何合适的电极。
在实施或使用自电容模式中，触控传感器10具有单独形成电容节点的单一型电极阵列。当物体接触或接近电容节点时，该电容节点可能会发生自电容的变化，并且触控传感控制器12可以测量电容的变化，例如，因应将该电容节点处的电压提高一个预定量所需的电荷量的变化。与实施互电容一样，通过测量整个阵列中的电容的变化，触控传感控制器12可以确定触控传感器10的触敏区域内的触控或接近的位置。
在实施或使用互电容模式中，触控传感器10具有至少两种用于驱动和感测的不同类型的电极阵列，彼此交叉(在平面图中)形成电容节点阵列。形成电容节点的一对特定的驱动电极和感测电极彼此交叉而不会发生电接触，但具有跨过位于它们之间的固体介电的电容耦合。施加到驱动电极(由触控传感控制器12)的脉冲或交流电压可在感测电极上感应电荷，并且所感应的电荷量可能受外部影响(例如触控或物体的接近)。当物体接触或接近电容节点时，在该电容节点可发生电容变化，并且触控传感控制器12可以测量该电容变化。通过测量整个阵列中的电容变化，触控传感控制器12可以确定触控传感器10的触敏区域内的触控或接近的位置。在特定实施例中，一个或多个驱动电极可以一起在水平或垂直或任何合适的方向运行形成驱动线。类似地，一个或多个感测电极可以一起在水平或垂直或任何合适的方向运行以形成感测线。在特定实施例中，驱动线可以基本上垂直于感测线运行，尽管其他交叉角度也是可能的。这里，所提到的驱动线可以包括构成驱动线的一个或多个驱动电极。类似地，所提到的感测线可以包括构成感测线的一个或多个感测电极。
将会进一步理解的是，特定的触控传感器10可以使用相同的电极在自电容和互电容模式中操作，其中触控传感控制器12被配置为根据需要在这些模式之间切换。
为了实现互电容测量，触控传感器10具有在介电材料的两侧或介电材料的一侧上形成为网格图案的两种类型的电极(例如x和y)。一对各来自每一种类型，跨过它们之间的空间进行电容耦合的电极，可以形成一个电容节点。至于自电容的实现，通常会使用两种类型的电极(尽管原则上可以仅使用单一类型进行自电容测量)。例如，为了进行自电容测量，可以将所有x电极和y电极驱动到一定的电位，然后通过模拟积分器放电。每个引脚具有三态输出架构和模拟积分器(或连接以允许每个引脚复用到模拟积分器)，以状态为：驱动，浮动，切换到积分器，测量和放电。于是，相同的触控传感器能够以互电容和自电容模式工作。
在两种不同类型的电极交叉(如平面图所示)并因而最接近彼此的情况下会形成电容节点。在它们交叉的地方，电极不会彼此电接触，而是横跨在相交处的介电彼此电容耦合。尽管本公开内容描述了形成特定节点的特定电极的特定配置，但是本发明涵盖形成任何合适节点的任何合适电极的任何合适配置。此外，本公开涵盖以任何合适的图案设置在任何合适数量的任何合适的衬底上的任何合适的电极。
如上所述，触控传感器10的电容节点处的电容变化可以標示在电容节点的位置的触控或接近输入。触控传感控制器12可以检测并处理该电容变化以确定触控或接近输入的存在和位置。然后，触控传感控制器12可以将触控或接近输入的信息传送到包括触控传感器10和触控传感控制器12的设备的一个或多个其他组件(诸如一个或多个中央处理单元(cpu))，其可以通过启动与其相关联的设备(或在设备上运行的应用)的功能来响应触控或接近输入。虽然本公开内容描述了具有关于特定设备和特定触控传感器的特定功能的特定触控传感控制器，但本发明涵盖任何具有关于任何合适的设备和任何合适的触控传感器的任何合适的功能的任何合适的触控传感控制器。
在特定实施例中，触控传感控制器12包括模拟电路，数字逻辑和数字易失性或非易失性存储器。触控传感控制器12可以包括一个或多个集成电路(ic)，例如通用微处理器，微控制器，可编程逻辑器件或可编程逻辑阵列(pla)或专用集成电路(asic)。触控传感控制器12的存储器可以是随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编程只读存储器(eprom或闪速存储器)，静态随机存取存储器(sram)，以及上述的任何合适的组合。触控传感控制器12可以用计算机可读程序指令来编程，该指令可以经由网络(例如，互联网，局域网，广域网络和/或无线网络)从计算机可读存储媒体或外部计算机或外部存储设备下载。所述网络可以包括铜线传输电缆，光传输光纤，无线传输，路由器，防火墙，交换机，网关计算机和/或边缘服务器。用于执行本公开的操作的计算机可读程序指令可以是汇编器指令，指令集架构(isa)指令，机器指令，机器相关指令，微代码，固件指令，状态设置数据或者源代码或用一种或多种编程语言的任何组合编写的目标代码，其中编程语言包括诸如smalltalk，c++等的目标导向编程语言，以及诸如“c”编程语言或类似的编程语言之类的常规程序性编程语言。触控传感控制器12包括电子电路，并且可以用例如可编程逻辑电路，现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla)进行编程，其可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息执行该计算机可读程序指令来个性化该电子电路，以便执行本公开的各个方面。
在特定实施例中，触控传感控制器12被设置在粘合到触控传感器10的衬底的柔性印刷电路(fpc)上。在适当的情况下，该fpc可以是有源的或无源的。在特定实施例中，多个触控传感控制器12被设置在该fpc上。触控传感控制器12可包括处理器13，驱动单元15，感测单元17和存储器19。驱动单元15可向触控传感器10的驱动电极提供驱动信号，以进行互电容测量。感测单元17可以在互电容和自电容测量中检测触控传感器10的电容节点处的电荷，并向处理器13提供表示电容节点处的电容的测量信号。处理器13可以通过驱动单元15控制向驱动电极的驱动信号的供应，并处理来自感测单元17的测量信号，以检测和处理在触控传感器10的触敏区域内的触控或接近输入的存在和位置。处理器13还可以跟进触控传感器10的触敏区域内的触控或接近输入的位置的变化。存储器19可以存储由处理器13执行的程序，包括用于控制驱动单元15向驱动电极提供驱动信号的编程，用于处理来自感测单元17的测量信号的编程以及其它合适的编程。虽然本公开内容描述了具有特定部件的特定实施方案的特定触控传感控制器，但是本发明涵盖任何具有任何合适部件的任何合适实施方案的任何合适的触控传感控制器。
在触控传感器10的衬底上，设置多个导电材料轨道14，以将触控传感器10的x和y电极中的每一个连接到设置在触控传感器10的衬底上的连接焊盘16。连接焊盘16有助于将轨道14(并故此x和y电极线)耦合到触控传感控制器12。轨道14可以延伸到触控传感器10的触敏区域之中或周围(例如，在边缘处)。轨道14的特定子集可以提供用于将触控传感控制器12耦合到触控传感器10的驱动电极的驱动连接，触控传感控制器12的驱动单元15可通过该驱动连接提供驱动信号到驱动电极。其他轨道14可以提供用于耦合触控传感控制器12到触控传感器10的感测电极的感测连接，触控传感控制器12的感测单元17可以通过该感测连接感测触控传感器10的电容节点处的电荷。轨迹14可以由金属或其他导电材料的细线制成。作为示例而非限制，轨道14的导电材料可以是铜或铜基，并且具有大约100微米或更小的宽度。作为另一示例，轨道14的导电材料可以是银或银基，并且具有大约100微米或更小的宽度。在特定实施例中，轨道14可以全部或部分地由ito制成，作为附加或者替代金属或其它导电材料细线。虽然本公开内容描述了由具有特定宽度的特定材料制成的特定轨道，但是本发明涵盖由具有任何合适宽度的任何合适材料制成的任何合适轨道。除了轨道14之外，触控传感器10可以包括终止于触控传感器10的衬底的边缘处的接地连接器(其可以是连接焊盘16)的一个或多个接地线(类似于轨道14)。
连接焊盘16可以沿着触控传感器10的一个或多个边缘，位于触敏区域之外。如上所述，触控传感控制器12可以在fpc上。连接焊盘16可以由与轨道14相同的材料制成，并且可以使用异方性导电膜(acf)粘合到fpc。连接18可以包括fpc上的导线，其将触控传感控制器12耦合到连接焊盘16，从而将触控传感控制器12耦合到轨道14和触控传感器10的电极。本公开涵盖在触控传感控制器12和触控传感器10之间的连接18的任何适当形式或类型。
图2a示出了根据包括被布置在显示器堆叠21上的触控传感器堆叠20的特定实施例的on-stack触控屏的框图。在on-stack设计中，与传感器功能相关联的层在物理上与显示器功能相关联的层分开并且很大程度在电功能上独立(尽管触控传感器将不可避免地与显示器堆叠的导电部分，主要是tft驱动电极，有一些电容耦合)。
图2b示出了根据包括组合触控传感器和显示器堆叠20，21的特定实施例的in-cell触控屏的框图。在in-cell设计中，与传感器功能和显示器功能相关联的层被交织和/或共享。
显示器堆叠21可以包括被配置为产生彩色图像的多个层。显示器堆叠21中的层的类型和数量可以根据显示器堆叠21的类型和/或显示堆叠的预期应用而变化。例如，lcd显示器堆叠21通常会需要至少两个偏振器在液晶层之上和之下，而oled显示器堆叠21则不需要，但可以包括一个或两个偏振器。每个层可以包括在显示器堆叠21中使用的用于产生图像的特定特征或特点。在一些实施例中，这些层可被配置为提供彩色图像。特定实施例涵盖了显示器堆叠21，其包括用于任何类型的显示器的任何数量和/或类型的层。在一些实施例中，显示器堆叠21可以是柔性显示器堆叠。在一些实施例中，显示器堆叠21可以在其表面的一个或多个部分(例如，三星(商标)移动电话)或其整个表面(例如，大屏幕电视)上弯曲。在另外的实施例中，显示器堆叠21可以是柔性的，使得其可以是平坦的，或者根据其环境采用各种复杂的曲线。要注意的是，对于非平坦堆叠，即使该平面在实际的空间中是弯曲或非平面的，对x和y或x和y的引用应被理解为位于堆叠层的平面中。
取决于操作需要或特定实施例，触控传感器10的一个或多个组件可以各种不同方式中的任何一种集成到显示器堆叠21中。触控传感器10可以位于显示器堆叠21内的各种不同位置的任何一个。触控传感器10的位置可以根据显示器堆叠21的类型而变化(例如，lcd显示器，oled显示器，e-ink显示器等)。例如，在其显示器堆叠21包括至少两个偏振器的lcd显示器中，触控传感器10可以位于显示器堆叠21之内，免得改变光的偏振。例如，在lcd显示器堆叠21中，如果触控传感器10包括由双折射材料制成的衬底，则触控传感器10不被布置在lcd的两个偏振器之间，而是在它们之上。如果触控传感器10包括由非双折射材料制成的衬底，触控传感器10可以位于显示器堆叠21的偏振器之间。另一方面，在oled显示器堆叠21中，触控传感器10是否包括双折射材料层可以是无关紧要的，因此有更大设计自由度去布置所需的触控传感器层，例如一些触控传感器层与显示器堆叠21的层交织(或组合)。例如，在一些实施例中，触控传感器10可以使用显示器堆叠21的现有的层(例如，在典型的非触控显示器堆叠中找到的层，例如滤色层或偏振层之一等等)作为衬底。
触控传感器10可以类似于如上文相对于图1描述的触控传感器10，以及包括其类似的部件和功能。根据实施例和/或操作需要，触控传感器10可以是显示器堆叠21内的一层夹层或者触控传感器10的一个或多个部件(例如，用于感测触控输入的细线金属电极)可以沉积在显示器堆叠21的现有层上。这可以允许在显示器堆叠21的制造期间把触控感测功能包括在内。在把触控传感器10沉积在显示器堆叠21的现有层上的实施例中，显示器堆叠21的现有层可以用作触控传感器10的衬底。在其他实施例中，触控传感器10可以包括放置在显示器堆叠21内自己的衬底。根据显示器的类型和/或触控传感器10在显示器堆叠内的所需位置，用于触控传感器10的衬底可以由双折射材料或非双折射材料制成。在某些实施例中，在显示器堆叠21内设置触控传感器10容许具有触控感测能力的显示器堆叠在触控传感器10和显示器堆叠21之间基本上不存在气隙。因此，在某些实施例中，在显示器堆叠21内设置触控传感器10容许具有触控感测能力的显示器堆叠比具有添加在显示器堆叠顶部的触控传感器的传统显示器堆叠更薄。
图3是根据本公开的实施例的网格类型的示例性触控传感器10的示意平面图。存在有两组平行电极，x电极24和y电极26。由图所示所述x和y电极彼此正交延伸，但是只要x和y电极交叉以形成适当的节点25的数量和总体密度，其中节点由x和y电极对的交叉点限定(如平面图所示)，亦可以使用其他角度。图中标出了示例节点(x3，y3)。节点25的数量通常是x电极和y电极的数量的乘积-在所示的示例中，有m×n个节点，其中m是x电极线的数量，n是y个电极线的数量。每个节点25，即交叉点25与触控传感器的子区域27相关联，x和y电极图案可以延伸到该子区域27中，使得触控会产生与该节点相关联的信号(图3中没有示出电极图案；只有x和y电极的所谓的脊)。例如，在图中，节点(x3，y6)具有用粗体影线标记的可能关联的子区域27。假设除了主交点25之外，x和y电极之间没有其它交叉点(这是通常情况)，则电极xn和yn之间的任意一个交叉点的子区域的延伸范围由在电极xn-1和xn+1以及yn-1和yn+1之间形成的区域所限定，即图3中的四个正方形的块。在一些电极图案中，在子区域内任何地方的触控将产生与该节点相关联的信号。然而，对于其他电极图案，仅一部分子区域将与该节点相关联。x和y电极被布置在介电层的两侧(图中不可见)，因此它们彼此垂直地偏移了介电层的厚度，垂直的意义为正交于堆叠层的平面，即在该图垂直于纸张的平面。如有需要，可以将x和y电极沉积在介电衬底层的同一侧上，以在交叉点处局部沉积的介电材料薄膜来避免在x和y电极之间短路。在us2010/156810a1中公开了这种单电极层设计，其全部内容通过引用并入本文。在该图中，示出了一个用户的手h的手指的示意触控t。从图示可以看出，单一触控经常可以覆盖到多个节点上-在该图示中，该触控覆盖在两条相邻x线和两条相邻y线上延伸过来的四个节点上。拥有来自至少两个相邻x电极和至少两个相邻y电极的信号能够对触控信号分别在x和y方向上进行插值，以便推断出x，y触控坐标。应当理解的是，交叉点实际上不是几何意义上的点，而是一个区域，因为在x和y电极交叉的交叉点将会是x电极和y电极重叠所在的一个限定的面积，如在平面图中所认为的那样。在各自宽度为wxc和wyc的直线x和y电极部分的正交交叉的情况下，该重叠面积将是wxc和wyc的乘积。
图4是根据本公开的若干实施例的通过触控面板的示意性横截面图，示出了用于高度交错的电极图案在互电容测量期间的电场分布。该示意性横截面在一个垂直于堆叠平面的面中，示出了涉及x(驱动)和y(感测)电极的多个交错电极分支：xn，yn的互电容测量。电场线用箭头线示意地展示。从示意图可以看出，与x和y电极之间的间隙“g”相邻的区域中的电场强度最高，并且朝向每个电极的内部减小，间隙“g”的尺寸适合于对触控物体在触控表面上的触碰进行互电容测量。在电极图案的平面中的横截面上横向于相关电极分支的伸展方向的，分别具有较窄的宽度“wx”和“wy”的x和y电极分支之间的高度交叉或交错的结果是，在每个节点区域内的触控表面的平面中，亦跨越所有节点，即整个传感器区域提供高度均匀的电场分布。
对于交错的x和y电极具有不同的横截面宽度“wx”和“wy”是在整个触控敏感区域令整个x电极覆盖的面积可以与y电极覆盖的面积匹配的一种方法，从而弥补了触敏区域是非正方形的，即矩形或基本上是矩形的事实，例如在一个典型的情况下具有圆角。下面进一步讨论其他方式，诸如具有不同长度的x和y电极分支。
在下文中，在电极图案平面中的横向于电极分支的伸展方向的一个电极分支的横截面尺寸通常被称为宽度，其中应当理解的是，这尺寸是在电极分支的xy平面中，即是在正交于作为构建层堆叠的方向的z方向的平面中。
触控对电场扰动的大小变为该触控的表面积的单调函数，即单值的函数，从而简化了为确定触控位置和尺寸而执行的后期处理。每个节点区域的电场均匀性和良好的灵敏度也意味着在节点阵列的边缘(或角)处的节点的灵敏度或其横向电场均匀性的性能没有显著的劣化。由于电场强度随着电极平面的垂直距离而减小，所以通常对应于交织电极分支的数量，交叉电极的平面横截面的宽度可以在任何特定设计中选择以确保在触控表面上所需的横向电场均匀性。这意味着通过将电极图案设计成具有更多数量的和/或更窄的交叉分支，可以适应更薄的触控面板同时仍然保持横向电场均匀性。
图5是其中许多后续实施例所基于的特定电极图案的示意图。图5示出了包括具有相关联的轨道和连接焊盘的标称的3×3节点阵列的电极图案。
图6a和6b示出了图5的其中一个节点的紧邻的放大部分。图6a用附图标记标注了特征。图6b标注了可以用作图案设计中的变量的某些几何参数。应当意识到，一个商业装置通常会具有更大的节点阵列，但是3×3阵列足以显示图案的所有方面，尤其是在x和y边缘和角落以及远离边缘的内部。
对于互电容测量，我们将被连接为可操作的x电极作为驱动电极，并且将被连接为可操作的y电极作为感测电极。(但是，也可以是相反的设置，即x为感测，y为驱动。)该x电极可以被布置在该y电极的下面，使得y电极比x电极更靠近触控面板。(但是，相反的排序也是可能的)。
如在本文其它地方所述，该电极图案形成一个或多个电容式触控传感器层。该电极图案位于一个触控面板的下面，该触控面板的上侧具有触控表面，下侧具有内表面。该触控面板由介电材料制成。该电极图案可以被嵌入介电材料中(例如合适的粘合剂)和/或设置在非导电衬底的一侧上。
基本结构的元件如上文相对于图1和图3所述。参考图5，三行x电极24被连接到各自的x电极轨道14x，其中x电极轨道14x通向连接焊盘16x將每行x电极欧姆耦合到触控传感控制器。类似地，三列y电极26被连接到各自的y电极轨道14y，其中y电极轨道14y通向连接焊盘16y将每列y电极欧姆耦合到触控传感控制器。在图中x电极被显示为较浅，y电极被显示为较深的灰色阴影。
每个电极有一个分支结构，具有形成节点的电极的一部分的中心脊或躯干，以及由该脊分支出来的分支，其又可以具有来自它们自己的分支。因此，我们将脊称为第零阶分支，来自脊的分支为第一阶分支，来自第一阶分支的分支为第二阶分支等等。对比于第零阶分支该第二，三，四阶等分支被统称为更高阶分支。
因此，该电极图案包括一组x电极24，每个x电极24具有在x方向上延伸的第零阶分支(即x-脊)和一组y电极26，每个y电极26具有第零阶分支(即y-脊)在横向于x方向的y方向上延伸。通常，x和y方向会彼此成直角，尽管这在技术上是不必要的。x和y电极的第零阶分支在交叉点25处彼此交叉以形成二维节点阵列。在x与y正交的情况下，任何两个相邻的x电极和任何两个相邻的y电极的第零阶分支围成了一个正方形或矩形的子区域。应当意识到，在商业装置中，该子区域通常为正方形以在x和y方向上提供相同的触控分辨率。
该x和y电极24和26各自还包括n阶的更高阶分支，每一分支限于其发展或分支的子区域中。阶数n为正整数(即1，2，3...)。第n阶分支由第n-1阶分支发展而得。在远离节点阵列边缘的地方，每个节点从而与四个子区域相关联。
每个x电极24具有从其第零阶分支240分支的第一阶分支241和从其第一阶分支241分支的第二阶分支242。该第零阶分支240沿x方向延伸。该第一阶分支241沿y方向延伸。该第二阶分支242沿x方向延伸。每个y电极26具有从其第零阶分支260分支的第一阶分支261。该第零阶分支260沿y方向延伸。该第一阶分支261沿x方向延伸。
该第零阶x和y分支240，260保持恒定的宽度，即在交叉点25处不修窄。如在平面图中所示，该y分支260分别以桥梁和河流的方式跨过x分支240。(或者，该第零阶x分支可以跨过该第零阶y分支)。
该x电极24的第零阶分支240的宽度大于至少共同延伸的更高阶x电极分支的宽度。在某些实施方案中，该第零阶x分支240宽了1.5，2，2.5，3，4，5，6，7，8，9和10中的至少一个的因子。在某些实施方案中，该x分支的所述因子不超过20，18，16，14，12，10，9，8，7，6和5中的至少一个。
该y电极26的第零阶分支260的宽度大于至少共同延伸的更高阶y电极分支的宽度。在某些实施方案中，该第零阶y分支260宽了1.5，2，2.5，3，4，5，6，7，8，9和10中的至少一个的因子。在某些实施方案中，该y分支的所述因子不超过20，18，16，14，12，10，9，8，7，6和5中的至少一个。
该x和y电极都可以被制成较宽的并且可以具有彼此大致相同的宽度或不同的宽度。该触控敏感区域的x：y宽高比可以等于或大于4：3，3：2，16：9和8：3中的至少一个。该第零阶x电极宽度可以因应宽高比来选择，使得该第零阶x电极宽度大约比该第零阶y电极宽度大至少该x：y宽高比。
在每个子区域中，该更高阶x和y分支的某些分支彼此并排地由间隙“g”分隔延伸，该间隙“g”适合于对一个碰击所述触控表面的触控物体进行互电容测量。在所示图案中，共同延伸的更高阶x和y分支是：第一阶x和y分支241，261；第二阶x分支242与第一阶y分支261；以及第二阶x和y分支242，262。该共同延伸分支全部以与x和y方向成斜角延伸；在所示图案中，该角度大约x与y成45度。该图案可以被更改以转变该共同延伸的较更高阶分支的倾斜角度。该共同延伸是以手指的交叉形式，所述手指是指上述更高阶分支。当滑动或其他手势精确地或大致沿着x或y方向，共同延伸的更高阶分支不在x和y方向上延伸但与其成一定角度，可以具有提高对这些手势的敏感度的优点。
每个子区域的共同延伸的更高阶分支的确切数目可以根据需要而改变。例如，可以存在彼此并排地延伸的4，5，6，7，8，9，10或更多的更高阶x分支和4，5，6，7，8，9，10或更多的更高阶y分支。
该第零阶分支的边缘和x-和y-延伸的第一阶分支的边缘被示为锯齿状。在一个变型中，它们可以是平滑的。
参考图6b，标签如下：
如下所述，通过选择所需的节点宽度和节点高度，然后改变以上表格中列出的其他参数来进行设计，以使整个x电极面积和整个y电极面积相等，或为满足规格所必需的接近相等。应当意识到，与电极的几何形状有关的其它参数也可以变化以实现相等的x和y电极面积，尽管上述的已足以证明实现该目标。例如，节点周边的第一阶分支的宽度并不需要固定为第零阶分支宽度的一半。此外，共同延伸的更高阶x和y分支的相对长度也可以改变。
图7是示出了符合上述图5，6a和6b的图案用于5.6英寸(14.2厘米)传感器区域的十个不同示例图案的表格，该传感器区域具有相同的3.76毫米的节点宽度和节点高度的方形节点，以及于x和y为32x20，即宽高比为8：5的节点阵列。该垂直和水平脊宽保持不变，并且也应用了上述的脊宽减半的限制。可以看出，所有的图案都实现了使x和y电极整体面积几乎完全相同的目标。该十个实施例中的x电极和y电极区域之间的百分比差在百分之0.005和0.3之间。然而，存在有宽范围的电极区域，即宽范围的填充因子，其中填充因子为被电极占据的整个节点区域的百分比。(注意，在本文中，填充因子不包括不是x或y电极的一部分的任何电极材料，例如隔离岛的填充物。)所述填充因子在百分之42和87之间。根据应用，可能需要更高或更低的填充因子。高的填充因子将促进自电容测量，而较低的填充因子将导致更快的充电时间。
图8示出了图7的#1到#10的十个示例图案。
图9是示出了符合上述图5，6a和6b的图案用于7.3英寸(18.5厘米)传感器区域的十个不同示例图案的表格，该传感器区域具有相同的5.45毫米的节点宽度和节点高度的方形节点，以及于x和y为32x12，即宽高比为8：3的节点阵列。该垂直和水平脊宽保持不变，并且也应用了上述的脊宽减半的限制。可以看出，所有的图案都实现了使x和y电极整体面积几乎完全相同的目标。该十个实施例中的x电极和y电极区域之间的百分比差在百分之0.12和0.86之间。然而，存在有宽范围的电极区域，即宽范围的填充因子，其中填充因子为被电极占据的整个节点区域的百分比。(注意，在本文中，填充因子不包括不是x或y电极的一部分的任何电极材料，例如隔离岛的填充物。)所述填充因子在百分之29和65之间。根据应用，可能需要更高或更低的填充因子。高的填充因子将促进自电容测量，而较低的填充因子将导致更快的充电时间。
图10示出了图9的#1到#10的十个示例图案。
我们现在描述适合于实现在任何特定节点区域内改变x电极与y电极材料的比例(或x电极材料或y电极材料的绝对量)的想法的若干替代的电极图案，以实现在x和y电极整体面积之间的平衡(或使x电极或y电极或两者的绝对面积值都在一定的期望值内)。
图11a和11b是一个实施例的示意图。图11a示出了包括具有相关联的轨道和连接焊盘的标称为3×3节点阵列的电极图案，而图11b示出了图11a的其中一个节点的紧邻的放大部分。应当意识到，一个商业装置通常会具有更大的节点阵列，但是3×3阵列足以显示图案的所有方面，尤其是在x和y边缘和角落以及远离边缘的内部。
对于互电容测量，我们将被连接为可操作的x电极作为驱动电极，并且将被连接为可操作的y电极作为感测电极。(但是，也可以是相反的设置，即x为感测，y为驱动。)该x电极可以被布置在该y电极的下面，使得y电极比x电极更靠近触控面板。(但是，相反的排序也是可能的)。
如在本文其它地方所述，该电极图案形成一个或多个电容式触控传感器层。该电极图案位于一个触控面板的下面，该触控面板的上侧具有触控表面，下侧具有内表面。该触控面板由介电材料制成。该电极图案可以被嵌入介电材料中(例如合适的粘合剂)和/或设置在非导电衬底的一侧上。
基本结构的元件如上文相对于图1和图3所述。参考图11a，三行x电极24被连接到各自的x电极轨道14x，其中x电极轨道14x通向连接焊盘16x將每行x电极欧姆耦合到触控传感控制器。类似地，三列y电极26被连接到各自的y电极轨道14y，其中y电极轨道14y通向连接焊盘16y将每列y电极欧姆耦合到触控传感控制器。在图中x电极被显示为较浅，y电极被显示为较深的灰色阴影。
每个电极有一个分支结构，具有形成节点的电极的一部分的中心脊或躯干，以及由该脊分支出来的分支，其又可以具有来自它们自己的分支。因此，我们将脊称为第零阶分支，来自脊的分支为第一阶分支，来自第一阶分支的分支为第二阶分支等等。对比于第零阶分支该第二，三，四阶等分支被统称为更高阶分支。
因此，该电极图案包括一组x电极24，每个x电极24具有在x方向上延伸的第零阶分支(即x-脊)和一组y电极26，每个y电极26具有第零阶分支(即y-脊)在横向于x方向的y方向上延伸。通常，x和y方向会彼此成直角，尽管这在技术上是不必要的。x和y电极的第零阶分支在交叉点25处彼此交叉以形成二维节点阵列。在x与y正交的情况下，任何两个相邻的x电极和任何两个相邻的y电极的第零阶分支围成了一个正方形或矩形的子区域。应当意识到，在商业装置中，该子区域通常为正方形以在x和y方向上提供相同的触控分辨率。
该x和y电极24和26各自还包括n阶的更高阶分支，每一分支限于其发展或分支的子区域中。阶数n为正整数(即1，2，3...)。第n阶分支由第n-1阶分支发展而得。在远离节点阵列边缘的地方，每个节点从而与四个子区域相关联。
每个x电极24具有从其第零阶分支240分支的第一阶分支241和从其第一阶分支241分支的第二阶分支242。该第零阶分支240沿x方向延伸。该第一阶分支241沿y方向延伸。该第二阶分支242沿x方向延伸。每个y电极26具有从其第零阶分支260分支的第一阶分支261。该第零阶分支260沿y方向延伸。该第一阶分支261沿x方向延伸。
该第零阶x和y分支240，260在交叉点25处被修窄，以减少交叉点25处的x和y第零阶分支各自宽度的乘积所代表的交叉面积。如在平面图中所示，该y分支260分别以桥梁和河流的方式跨过x分支240。(或者，该第零阶x分支可以跨过该第零阶y分支)。
在远离交叉点25附近的修窄的区域，该x电极24的第零阶分支240的宽度大于至少共同延伸的更高阶x电极分支的宽度。在某些实施方案中，该第零阶x分支240宽了1.5，2，2.5，3，4，5，6，7，8，9和10中的至少一个的因子。在某些实施方案中，该x分支的所述因子不超过20，18，16，14，12，10，9，8，7，6和5中的至少一个。
在远离交叉点25附近的修窄的区域，该y电极26的第零阶分支260的宽度大于至少共同延伸的更高阶y电极分支的宽度。在某些实施方案中，该第零阶y分支260宽了1.5，2，2.5，3，4，5，6，7，8，9和10中的至少一个的因子。在某些实施方案中，该y分支的所述因子不超过20，18，16，14，12，10，9，8，7，6和5中的至少一个。
该x和y电极都可以被制成较宽的并且可以具有彼此大致相同的宽度或不同的宽度。该触控敏感区域的x：y宽高比可以等于或大于4：3，3：2，16：9和8：3中的至少一个。该第零阶x电极宽度可以因应该宽高比来选择，使得该第零阶x电极宽度大约比该第零阶y电极宽度大至少该x：y宽高比。
保持厚的第零阶分支，即电极脊，就保持了高的整体电极导电性，使得可以容许在更高阶分支中具有高度的交叉，即是窄的更高阶分支。
在每个子区域中，该高阶x和y分支的某些分支彼此并排地由间隙“g”分隔延伸，该间隙“g”适合于对一个碰击所述触控表面的触控物体进行互电容测量。在所示图案中，共同延伸的更高阶x和y分支是在x-方向延伸的第一阶y分支261和第二阶x分支242。该共同延伸是以手指的交叉形式，所述手指是指上述更高阶分支。
从图11b可以看出，在每个子区域中，最外面的第二阶x分支242(即距离y-方向上的第零阶分支的任一侧最远的)包围最外层的(也是在y-方向)第一阶y分支261。这些最外面的第二阶x分支被给予了附图标记242e。因此，第二阶x分支和第一阶y分支之间的互电容基本上被限制为，即封装在，如图11b所示的子区域的部分中。在y-方向上，提供电场封装的最外层的第二阶x分支242e与邻近的x电极直接相邻，即是它们之间没有部分的y电极。这些图案区域中的其中一个在图11a中用标记为“e”的虚线框标注。
特别地，可以看出交叉的x分支比y分支多了一个(图中为5对4)，使得所有交叉的y分支被交叉的x分支包围。
每个子区域的共同延伸的更高阶分支的确切数目可以根据需要而改变。例如，可以存在彼此并排地延伸的4，5，6，7，8，9，10或更多的更高阶x分支和4，5，6，7，8，9，10或更多的更高阶y分支。
图11c是图11a和图11b的实施例的变型，其中在x和y电极之间的间隙，包括间隙g，以导电材料的填充物35填充。以图11b与图11c进行比较。该填充物35包括导电材料的区域，优选地与用于制造电极的导电材料相同，被布置为填充x和y电极之间的电极图案中的间隙，却使得该填充区域保持与x和y电极电隔离，即通过保持与其周边相邻的没有导电材料的适当间隙。
图12a和12b是一个实施例的示意图。图12a示出了包括具有相关联的轨道和连接焊盘的标称为3×3节点阵列的电极图案，而图12b示出了图12a的其中一个节点的紧邻的放大部分。应当意识到，一个商业装置通常会具有更大的节点阵列，但是3×3阵列足以显示图案的所有方面，尤其是在x和y边缘和角落以及远离边缘的内部。
对于互电容测量，我们将被连接为可操作的x电极作为驱动电极，并且将被连接为可操作的y电极作为感测电极。(但是，也可以是相反的设置，即x为感测，y为驱动。)该x电极可以被布置在该y电极的下面，使得y电极比x电极更靠近触控面板。(但是，相反的排序也是可能的)。
如在本文其它地方所述，该电极图案形成一个或多个电容式触控传感器层。该电极图案位于一个触控面板的下面，该触控面板的上侧具有触控表面，下侧具有内表面。该触控面板由介电材料制成。该电极图案可以被嵌入介电材料中(例如合适的粘合剂)和/或设置在非导电衬底的一侧上。
基本结构的元件如上文相对于图1和图3所述。参考图12a，三行x电极24被连接到各自的x电极轨道14x，其中x电极轨道14x通向连接焊盘16x將每行x电极欧姆耦合到触控传感控制器。类似地，三列y电极26被连接到各自的y电极轨道14y，其中y电极轨道14y通向连接焊盘16y将每列y电极欧姆耦合到触控传感控制器。在图中x电极被显示为较浅，y电极被显示为较深的灰色阴影。
每个电极有一个分支结构，具有形成节点的电极的一部分的中心脊或躯干，以及由该脊分支出来的分支，其又可以具有来自它们自己的分支。因此，我们将脊称为第零阶分支，来自脊的分支为第一阶分支，来自第一阶分支的分支为第二阶分支等等。对比于第零阶分支该第二，三，四阶等分支被统称为更高阶分支。
因此，该电极图案包括一组x电极24，每个x电极24具有在x方向上延伸的第零阶分支(即x-脊)和一组y电极26，每个y电极26具有第零阶分支(即y-脊)在横向于x方向的y方向上延伸。通常，x和y方向会彼此成直角，尽管这在技术上是不必要的。x和y电极的第零阶分支在交叉点25处彼此交叉以形成二维节点阵列。在x与y正交的情况下，任何两个相邻的x电极和任何两个相邻的y电极的第零阶分支围成了一个正方形或矩形的子区域。应当意识到，在商业装置中，该子区域通常为正方形以在x和y方向上提供相同的触控分辨率。
该x和y电极24和26各自还包括n阶的更高阶分支，每一分支限于其发展或分支的子区域中。阶数n为正整数(即1，2，3...)。第n阶分支由第n-1阶分支发展而得。在远离节点阵列边缘的地方，每个节点从而与四个子区域相关联。
每个x电极24具有从其第零阶分支240分支的第一阶分支241和从其第一阶分支241分支的第二阶分支242。该第零阶分支240沿x方向延伸。该第一阶分支241沿y方向延伸。该第二阶分支242沿x方向延伸。每个y电极26具有从其第零阶分支260分支的第一阶分支261。该第零阶分支260沿y方向延伸。该第一阶分支261沿x方向延伸。
该第零阶x和y分支240，260在交叉点25处被修窄，以减少交叉点25处的x和y第零阶分支各自宽度的乘积所代表的交叉面积。如在平面图中所示，该y分支260分别以桥梁和河流的方式跨过x分支240。(或者，该第零阶x分支可以跨过该第零阶y分支)。
在远离交叉点25附近的修窄的区域，该x电极24的第零阶分支240的宽度大于至少共同延伸的更高阶x电极分支的宽度。在某些实施方案中，该第零阶x分支240宽了1.5，2，2.5，3，4，5，6，7，8，9和10中的至少一个的因子。在某些实施方案中，该x分支的所述因子不超过20，18，16，14，12，10，9，8，7，6和5中的至少一个。
在远离交叉点25附近的修窄的区域，该y电极26的第零阶分支260的宽度大于至少共同延伸的更高阶y电极分支的宽度。在某些实施方案中，该第零阶y分支260宽了1.5，2，2.5，3，4，5，6，7，8，9和10中的至少一个的因子。在某些实施方案中，该y分支的所述因子不超过20，18，16，14，12，10，9，8，7，6和5中的至少一个。
该x和y电极都可以被制成较宽的并且可以具有彼此大致相同的宽度或不同的宽度。该触控敏感区域的x：y宽高比可以等于或大于4：3，3：2，16：9和8：3中的至少一个。该第零阶x电极宽度可以因应该宽高比来选择，使得该第零阶x电极宽度大约比该第零阶y电极宽度大至少该x：y宽高比。
在每个子区域中，该高阶x和y分支的某些分支彼此并排地由间隙“g”分隔延伸，该间隙“g”适合于对一个碰击所述触控表面的触控物体进行互电容测量。在所示图案中，共同延伸的更高阶x和y分支是在x-方向延伸的第一阶y分支261和第二阶x分支242。该共同延伸是以手指的交叉形式，所述手指是指上述更高阶分支。
从图12b可以看出，在每个子区域中，最外面的第二阶x分支242(即距离y-方向上的第零阶分支的任一侧最远的)包围最外层的(也是在y-方向)第一阶y分支261。这些最外面的第二阶x分支被给予了附图标记242e。因此，第二阶x分支和第一阶y分支之间的互电容基本上被限制为，即封装在，如图12b所示的子区域的部分中。在y-方向上，提供电场封装的最外层的第二阶x分支242e与邻近的x电极直接相邻，即是它们之间没有部分的y电极。这些图案区域中的其中一个在图12a中用标记为“e”的虚线框标注。
特别地，可以看出交叉的x分支比y分支多了一个(图中为5对4)，使得所有交叉的y分支被交叉的x分支包围。
每个子区域的共同延伸的更高阶分支的确切数目可以根据需要而改变。例如，可以存在彼此并排地延伸的4，5，6，7，8，9，10或更多的更高阶x分支和4，5，6，7，8，9，10或更多的更高阶y分支。
在这个实施例中，x和y电极中的至少一个的第零阶和更高阶分支中的至少一些被挖空以形成不具有制造x和y电极的导电材料的中空区域‘h’。(在下文中，我们有时将这些挖空区域称为宏区域，以便将它们与在下面进一步描述的网线电极产生的我们称之为微区域的孔分开。)与具有相同周长的实心电极相比，引入中空部分具有减小了受影响电极的覆盖面积的效果。于是在每个子区域中，与具有相同周长的实心电极相比，由x和y电极共同覆盖的面积减小了。例如，x和y电极共同覆盖的面积，包括它们的第零阶和更高阶分支，可以被制成小于该子区域的80％，70％，60％，50％，40％，30％，20％和10％的其中之一。由x和y电极共同覆盖的面积可以大于1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，15％和20％的至少其中之一。要注意的是，对于任何特定的噪声水平，低于某个填充因子自电容测量可能变得实际上是不可能的，因此在一些实施例中，这种类型的电极图案仅适用于进行互电容测量。在图示中，x和y第零阶电极240，260都具有中空部分。所有第一阶y分支261具有中空部分。此外，对于第二阶x电极242，除了最外面封装的部分之外，所有的都具有中空部分。该封装的第二阶x电极242e保持实心。应当意识到，该设计可以根据需要改变，使得中空部分在任何阶的x或y电极分支存在。
这种设计在显示器电极层非常靠近触控传感器电极层的显示器堆叠中是有利的。在这些情况下，触控传感器电极和显示器电极之间的自电容可以大到使得它清除任何在传感器电极和触控之间的自电容。换句话说，显示器的接近意味着没有足够的灵敏度来允许对触控进行自电容测量。如果能接受不进行自电容触控测量，则该电极图案可以仅根据互电容触控测量进行优化。其中，这意味着在触控电极上有大导电面积的理由不再存在，从而可以减小该电极面积。减少电极面积增加电阻，但也可以减少电极的自电容，从而充电时间可以保持足够短以使其可接受。降低整体电极面积也适用于实现高数量的交叉的更高阶电极分支。
图12c是图12a和图12b的实施例的变型，其中该中空区域‘h’以导电材料的岛狀填充物35填充。以图12b与图12c进行比较。该岛狀填充物35为导电材料的区域，优选地与用于制造电极的导电材料相同，被布置为填充电极图案中的间隙，却使得该岛状区域保持与x和y电极电隔离，即通过保持与其周边相邻的没有导电材料的适当间隙。
图13a和13b是一个实施例的示意图。图13a示出了包括具有相关联的轨道和连接焊盘的标称为3×3节点阵列的电极图案，而图13b示出了图13a的其中一个节点的紧邻的放大部分。应当意识到，一个商业装置通常会具有更大的节点阵列，但是3×3阵列足以显示图案的所有方面，尤其是在x和y边缘和角落以及远离边缘的内部。
对于互电容测量，我们将被连接为可操作的x电极作为驱动电极，并且将被连接为可操作的y电极作为感测电极。(但是，也可以是相反的设置，即x为感测，y为驱动。)该x电极可以被布置在该y电极的下面，使得y电极比x电极更靠近触控面板。(但是，相反的排序也是可能的)。
如在本文其它地方所述，该电极图案形成一个或多个电容式触控传感器层。该电极图案位于一个触控面板的下面，该触控面板的上侧具有触控表面，下侧具有内表面。该触控面板由介电材料制成。该电极图案可以被嵌入介电材料中(例如合适的粘合剂)和/或设置在非导电衬底的一侧上。
基本结构的元件如上文相对于图1和图3所述。参考图13a，三行x电极24被连接到各自的x电极轨道14x，其中x电极轨道14x通向连接焊盘16x將每行x电极欧姆耦合到触控传感控制器。类似地，三列y电极26被连接到各自的y电极轨道14y，其中y电极轨道14y通向连接焊盘16y将每列y电极欧姆耦合到触控传感控制器。在图中x电极被显示为较浅，y电极被显示为较深的灰色阴影。
每个电极有一个分支结构，具有形成节点的电极的一部分的中心脊或躯干，以及由该脊分支出来的分支，其又可以具有来自它们自己的分支。因此，我们将脊称为第零阶分支，来自脊的分支为第一阶分支，来自第一阶分支的分支为第二阶分支等等。对比于第零阶分支该第二，三，四阶等分支被统称为更高阶分支。
因此，该电极图案包括一组x电极24，每个x电极24具有在x方向上延伸的第零阶分支(即x-脊)和一组y电极26，每个y电极26具有第零阶分支(即y-脊)在横向于x方向的y方向上延伸。通常，x和y方向会彼此成直角，尽管这在技术上是不必要的。x和y电极的第零阶分支在交叉点25处彼此交叉以形成二维节点阵列。在x与y正交的情况下，任何两个相邻的x电极和任何两个相邻的y电极的第零阶分支围成了一个正方形或矩形的子区域。应当意识到，在商业装置中，该子区域通常为正方形以在x和y方向上提供相同的触控分辨率。
该x和y电极24和26各自还包括n阶的更高阶分支，每一分支限于其发展或分支的子区域中。阶数n为正整数(即1，2，3...)。第n阶分支由第n-1阶分支发展而得。在远离节点阵列边缘的地方，每个节点从而与四个子区域相关联。
.每个x电极24具有从其第零阶分支240分支的第一阶分支241和从其第一阶分支241分支的第二阶分支242。该第零阶分支240沿x方向延伸。该第一阶分支241沿y方向延伸。该第二阶分支242沿x方向延伸。每个y电极26具有从其第零阶分支260分支的第一阶分支261。该第零阶分支260沿y方向延伸。该第一阶分支261沿x方向延伸。
该第零阶x和y分支240，260在交叉点25处被修窄，以减少交叉点25处的x和y第零阶分支各自宽度的乘积所代表的交叉面积。如在平面图中所示，该y分支260分别以桥梁和河流的方式跨过x分支240。(或者，该第零阶x分支可以跨过该第零阶y分支)。
在远离交叉点25附近的修窄的区域，该x电极24的第零阶分支240的宽度大于至少共同延伸的更高阶x电极分支的宽度。在某些实施方案中，该第零阶x分支240宽了1.5，2，2.5，3，4，5，6，7，8，9和10中的至少一个的因子。在某些实施方案中，该x分支的所述因子不超过20，18，16，14，12，10，9，8，7，6和5中的至少一个。
在远离交叉点25附近的修窄的区域，该y电极26的第零阶分支260的宽度大于至少共同延伸的更高阶y电极分支的宽度。在某些实施方案中，该第零阶y分支260宽了1.5，2，2.5，3，4，5，6，7，8，9和10中的至少一个的因子。在某些实施方案中，该y分支的所述因子不超过20，18，16，14，12，10，9，8，7，6和5中的至少一个。
该x和y电极都可以被制成较宽的并且可以具有彼此大致相同的宽度或不同的宽度。该触控敏感区域的x：y宽高比可以等于或大于4：3，3：2，16：9和8：3中的至少一个。该第零阶x电极宽度可以因应该宽高比来选择，使得该第零阶x电极宽度大约比该第零阶y电极宽度大至少该x：y宽高比。
在每个子区域中，该高阶x和y分支的某些分支彼此并排地由间隙“g”分隔延伸，该间隙“g”适合于对一个碰击所述触控表面的触控物体进行互电容测量。在所示图案中，共同延伸的更高阶x和y分支是在x-方向延伸的第一阶y分支261和第二阶x分支242。该共同延伸是以手指的交叉形式，所述手指是指上述更高阶分支。
从图13b可以看出，在每个子区域中，最外面的第二阶x分支242(即距离y-方向上的第零阶分支的任一侧最远的)包围最外层的(也是在y-方向)第一阶y分支261。这些最外面的第二阶x分支被给予了附图标记242e。因此，第二阶x分支和第一阶y分支之间的互电容基本上被限制为，即封装在，如图13b所示的子区域的部分中。在y-方向上，提供电场封装的最外层的第二阶x分支242e与邻近的x电极直接相邻，即是它们之间没有部分的y电极。这些图案区域中的其中一个在图13a中用标记为“e”的虚线框标注。
特别地，可以看出交叉的x分支比y分支多了一个(图中为5对4)，使得所有交叉的y分支被交叉的x分支包围。
每个子区域的共同延伸的更高阶分支的确切数目可以根据需要而改变。例如，可以存在彼此并排地延伸的4，5，6，7，8，9，10或更多的更高阶x分支和4，5，6，7，8，9，10或更多的更高阶y分支。
在本实施例中，更高阶x和/或y分支中的至少一些被修窄，从而减少其覆盖面。该第零阶x和/或y分支也可以被修窄。使电极修窄具有减小受影响电极的覆盖面积的效果。于是在每个子区域中，与常规的旨在尽可能地填充具有电极图案的子区域设计相比，由x电极和y电极共同覆盖的面积减小了。例如，x和y电极共同覆盖的面积，包括它们的第零阶和更高阶分支，可以被制成小于该子区域的80％，70％，60％，50％，40％，30％，20％和10％的其中之一。由x和y电极共同覆盖的面积可以大于1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，15％和20％的至少其中之一。要注意的是，对于任何特定的噪声水平，低于某个填充因子自电容测量可能变得实际上是不可能的，因此在一些实施例中，这种类型的电极图案仅适用于进行互电容测量。在图示中，修窄电极在x和y电极24，26中进行。其它实施例可以仅修窄x和y中的一个。此外，可以根据所需在x和y中类似地或不同地进行修窄。
图14a和14b是实施例的示意图。在宏观层面该总体图案与图11a和图11b的实施例相同。然而，该电极由导电材料网线制成，取代了实心的，即由连续毯子状的导电材料所制成的电极。將图14a与图11b进行比较，其拥有相同的宏观层面图案，但具有网线而不是实心的电极。应当理解为，该实施例的较大规模结构将在宏观层面看起来像图11a。图14b示出了图14a的其中之一的电极网线的细节，例如y电极，其中明显的是，该网线包括具有间隙“g”(微间隙)的纵横交错的导电材料连续线37，其间没有导电材料。
图14c是图14a和14b的实施例的变型的示意图，其中并非所有构成网线的纵横交错的导电材料线都是连续的。此变型被展示来说明了任何特定的电极或电极分支的网线需要具有连续导电路径以便成为同一电极的一部分的原则，然而可以包括通过除去形成该网线结构的纵横交错的导电线的个别长度部分而形成的断裂或中断39。
更概括地，应该注意的是，本文所述的任何宏观层面电极图案可以具有由诸如图14b和图14c所示的网线取代的部分或全部结构。此外，如果在特定结构中存在任何隔离的岛状导电材料，这些也可以由诸如图14b和图14c所示的网线形成。
图15a和15b示出了具有细网线结构的示例性电极分支的部分。在图15a中，网线中的断裂被应用到电极分支(或填充物)的横向边缘。在图15b中，网线中的断裂被应用到电极分支(或填充物)的两个横向边缘，以及远离该横向边缘的电极分支内部。
图16是一个电极图案实施例的节点区域的平面图，其中该电极由导电材料网线制成，但是在宏观层面该整体图案与图5，6a和6b所示的相同。与图6a相同的附图标记被用来标记相应的特征。
图17示出了三个共同延伸的网线部分的细节的示意性平面图。它们被标记为x，填充和y，因为它们可以是具有在它们之间共同延伸的填充物的共同延伸的更高阶x和y分支。因此，对于本领域技术人员来说是显而易见的是，在一些实施例中，在共同延伸的更高阶x和y电极对之间的间隙(即，与互电容测量相关的参数)可以部分地由电极材料的填充物所填充，却仍然保留与相邻的x和y电极分支电隔离。
另外，如图17所示的相同的网线结构可以表示为没有填充的交叉电极，即x-y-x或y-x-y。类似地，对于诸如图11a和图11b的封装节点设计，这三个共同延伸的网线部分可以表示为在节点边界处的序列x-x-y。
图18示出了图6a的电极图案的变型，其具有在类似于图11a和图11b的实施例的节点边界处封装的y电极部分262e。其它附图标记可参考前面的实施例来理解。
图19是示出根据本公开的实施例的结合了电容式触控传感器的装置的制造方法的流程图。在步骤s1中，提供了一种触控面板，其于上侧具有触控表面、于下侧具有内表面，所述触控面板由介电材料制成。在步骤s2中，制造一组x电极，其中x电极被布置在触控面板下方，并具有沿x方向延伸的第零阶分支。在步骤s3中，制造一组y电极，其中y电极被布置在触控面板下方，并且具有沿不同于x方向的y方向延伸的第零阶分支。这样的制造使得所述x电极和y电极的第零阶分支彼此交叉于交叉点，以形成二维节点阵列，其定义了所述触控面板上的触敏区域，其中，所述触敏区域的宽高比等于或大于4：3、3：2、8：5、16：9及8：3中的至少一个。所述x和y电极可以制造在相同的层中或由介电材料层分隔的不同层中。所述x电极覆盖的面积至少与所述y电极覆盖的面积大致相同，使得所述x电极的自电容和所述y电极的自电容至少大致相同。
图20是一种用于设计电容式触控传感器电极图案的计算机自动化方法的流程图。在步骤s1中，选择与电极图案相关的电极图案模板。该图案模板限定了具有以下特征的图案：(a)一组x电极，其具有沿x方向延伸的第零阶分支和多个更高阶分支；(b)一组y电极，其具有沿不同于x方向的y方向延伸的第零阶分支，使得x和y电极的第零阶分支交叉于交叉点，以形成二维节点阵列，其定义了触敏区域，该组y电极还包括多个更高阶分支，其中，所述更高阶的x和y分支中的至少一些彼此并排地由间隙分隔延伸。在步骤s2中，为所需的电极图案产生规格。该规格规定：(a)所述触敏区域在x和y方向的横向尺寸；(b)所述触敏区域在x和y方向各自有多个节点，分别对应y和x电极的数量；和(c)x和y电极的至少一个面积参数；以及可选的(d)所需的x和y电极的面积比率。在步骤s3中，该方法通过改变电极图案模板内尺寸参数来产生电极图案，例如迭代地影响x和y电极中的至少一个电极的第零阶和更高阶分支中的至少一个，以使所产生的电极图案符合所述规格，所述所需的x和y电极的面积比率可以是1或其他的值。该方法可以产生满足所述规格的多个备选图案，这样设计者可以基于他或她的专业知识在它们之间进行手动选择。
应当理解的是，上述不同的实施例中的元件可以用任何所需的方式组合以获得所公开的电极图案的变型。
堆叠配置
作为例子，我们现在描述lcd和oled触控屏的各种特定的堆叠的实施方案。在这些实施方案中，应当意识到，一个或多个粘合层(例如，oca)可以用于将显示器和触控传感器堆叠层结合在一起，尽管这些未被展示出来。此外，在这些实施方案中，应当理解的是，所述触控面板在可见光频谱区为光学透明以适用于显示应用，并且以适合作为触控表面的弹性材料例如合适的玻璃或塑料材料所制成。合适的塑料材料包括聚碳酸酯(pc)和聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。另外，应当理解的是，实施例也可以通过其他堆叠实施方案来实现，例如在us2014/0226089a1(atmelcorporation)和us2016/259481a1(lgelectronicsinc.)中所描述的实施方式，其全部内容通过引用并入了本文。
图21示出了本公开的on-stacklcd实施例的传感器和显示器堆叠。on-stack设计是指触控传感器是被布置在显示器的顶部并且与显示器分离的子组件，与显示器各自独立有效地操作。lcd显示器堆叠以背光单元开始，然后是底部偏振器和用作薄膜晶体管(tft)衬底的玻璃层。tft与其定址和其它电极，称为金属，一起被布置在所述tft玻璃的顶部。应当理解的是，被称为金属的包括任何合适的金属导电材料，通常是使用ito(即非金属)的情况，因为它是透明的并因此适用于显示应用。对于其他应用，电极材料可以是不透明的。下一层是液晶层，随后是滤色层。应当意识到，合适的间隔将被提供以保持液晶层的设计厚度。接下来有一个用于增强对比度的黑色矩阵层，滤色玻璃，最后是顶部偏振器。应当意识到，还可以根据需要包括额外的层，例如粘合剂，涂层等。此外，可以省略一些所述的层，例如黑色矩阵层。如果显示器为单色，则也会导致更简单的结构。该触控传感器堆叠被布置在显示器堆叠的顶部，并且以x电极沉积在其上的由诸如玻璃材料(例如碱性铝硅酸盐玻璃)或塑料材料(例如pet)的材料制成的衬底开始。该x电极可以被嵌入诸如粘合剂层的介电矩阵中。在该x电极顶部有一个介电材料，然后是y电极。应当意识到，在单层设计中，所述衬底会是该介电材料，并且x和y电极会被布置在其上，从而省去所示出的两个层。然后是可选的装饰层，随后是触控面板。所述触控面板可以是玻璃或塑料材料。此外，所述触控面板可以用例如具有用于增加硬度和/或耐磨性的抗刮材料涂覆。
图22示出了本公开的on-celllcd实施例的传感器和显示器堆叠。术语on-cell是指触控传感器使用最上面的显示器堆叠的层，亦即是滤色玻璃，作为传感器堆叠的初始层，即x电极的衬底。与图21的on-stack堆叠设计相比，其他的变化只是顶部偏振器已被移动到用于x和y电极的触控传感器层之上，这降低了触控传感器电极图案的可视性。
图23示出了本公开的混合in-celllcd的实施例的传感器和显示器堆叠。术语in-cell是指触控传感器更完全地集成在显示器堆叠中的事实，其中至少一个触控传感器的层被布置在显示器的滤色器下方。特别是，一些显示驱动电极(为tft提供参考电压的vcom电极)可以实现作为触控传感器电极(x电极)的双重功能，它们功能上的分离通过时间复用实现，即所述电极在部分周期用于显示和在周期的另一部分用于触控感测。所述双重功能是通过对vcom电极层进行图案化实现的，而在没有触控传感器的lcd中，vcom电极层只是为没有结构的覆盖层。对于in-cell设计，存在两种可能性：“单面”in-cell-如果x和y传感器电极层都在滤色玻璃下面；“双面”或“混合”in-cell-如果只有x和y传感器电极层的其中一个被移到滤色玻璃下面。在混合in-cell设计中，最接近触控面板的滤色玻璃上方的电极层会是在互电容测量中用于感测的层(即，y电极)。应当意识到，在in-cell设计中，驱动显示器和触控传感器的电子器件需要被协调，以便一个单一的ic提供用于共同控制显示器和触控传感器，或者如果专用显示器ic和触控传感控制器ic被保留的话，他们需要交换数据以确保协调。
图24示出了本公开的另一个混合in-celllcd的实施例的传感器和显示器堆叠。与图23的堆叠相比，x电极不与vcom集成，使得电容式感测测量可以与驱动显示器并行发生。该x电极被布置在滤色器之上。虽然该x电极是被显示为配置在滤色器的上侧，但其也可以被配置在下侧。此外，可以提供用于支撑x电极的单独的衬底层。
图25示出了本公开的on-stackoled实施例的传感器和显示器堆叠。该oled显示器堆叠以用作薄膜晶体管(tft)衬底的玻璃层开始。该tft与其定址和其它电极，称为金属，一起被布置在所述tft玻璃的顶部。此层中的金属包括用于驱动oled的阳极电极的金属。接下来的是oled层和用于oled阴极的另一金属层。应当意识到，阳极和阴极层可以被颠倒。最后，该显示器堆叠以偏振器完成。对于oled，应注意的是通常不需要滤色器和滤色玻璃。然而，对于白光oled，这些层会被布置在oled的上方并且在金属(阴极)层的下方。还应当意识到，还可以根据需要包括额外的层，例如粘合剂，涂层等。该触控传感器堆叠被布置在显示器堆叠的阴极电极层的顶部，并且以x电极沉积其上的衬底开始。所述x电极可以被嵌入诸如粘合剂层的介电矩阵中。在x电极顶部有一个介电材料，然后是y电极。然后是可选的装饰层，随后是触控面板。所述触控面板可以是玻璃或塑料材料。此外，所述触控面板可以用例如具有用于增加硬度和/或耐磨性的抗刮材料涂覆。
图26示出了本公开的混合in-celloled实施例的传感器和显示器堆叠。该oled显示器堆叠以用作薄膜晶体管(tft)衬底的玻璃层开始。该tft与其定址和其它电极，称为金属，一起被布置在所述tft玻璃的顶部。此层中的金属包括用于驱动oled的阳极电极的金属。接下来是oled层和用于oled阴极的另一金属层。应当意识到，阳极和阴极层可以被颠倒。该显示器堆叠以偏振器完成，但是在这个实施例中，偏振器被布置在触控传感器电极上方。将偏振器放置在触控传感器电极之上的优点在于，偏振器部分地遮蔽了触控传感器电极的图案，否则在更多各式各样的照明条件和视角下，将更有机会让用户见到。还应意识到，可以根据需要包括额外的层，例如粘合剂，涂层等。如果显示器是单色的，也会导致稍微不同的结构。触控传感器堆叠层被布置在显示器堆叠的阴极层的顶部。触控传感器堆叠第一层是衬底。然后将x和y电极形成在单层中，并且可以将其嵌入诸如粘合剂层的介电矩阵中。接着是上述用于显示器堆叠的偏振器，可选的装饰层，随后是触控面板。所述触控面板可以是玻璃或塑料材料。此外，所述触控面板可以用例如具有用于增加硬度和/或耐磨性的抗刮材料涂覆。以下会描述该堆叠的一些常见变型。我们还注意到，关于上述混合in-celllcd实施例进行的对in-cell设计的一般性评论也适用于这个in-celloled实施例。
图27示出了本公开的另一混合in-celloled的实施例的传感器和显示器堆叠。该层结构开始于用作后续tft层的衬底的玻璃层，其包括tft以及其驱动电极，该驱动电极包括为tft提供参考电压的用于oled的vcom电极和用于触控感应的x电极的双功能电极。然后是oled层。然后接下来的是用作另一金属层的衬底的介电层，该金属层包括用作oled的阴极和在触控传感器中用与感测的y电极的双目的电极。该堆叠以：显示器的偏振器，可选的装饰层和触控面板完成。我们还注意到，关于上述混合in-celloled实施例和in-celllcd实施例进行的对in-cell设计的一般性评论也适用于这个in-celloled实施例。
应当意识到，任何on-stack触控传感器堆叠的实施例可以作为不包括显示器的其它实施例的基础(即独立的触控传感器)，例如膝上型计算机的触控板，或移动电话的触敏背壳面板。
此外，在任何示例性堆叠中，x和y电极层可以被置换。另外，在任何示例性堆叠中，x和y电极层可以被布置在单一层中。
本文呈现的触屏计算设备(或无屏的触控传感器设备)可以是例如移动电话(智能电话)，平板手机，平板电脑(包括专业绘图平板电脑)，笔记本电脑，个人计算机，智能电视，媒体播放器，卫星导航设备，游戏机，售卖亭电脑或销售点设备。该设备可以是由一个或多个电信标准定义的用户设备。该设备可以是便携式的，例如手持式计算设备，或固定的。该触控屏(或无屏的触控传感器)可构成家用电器或其他设备的一部分。
设备前后关系说明
图28a和图28b是手持式触控屏计算设备的前面和后面的示意性透视图。
图29是图28a和图28b的该计算设备的功能组件的框图。
参考图28a，计算设备100具有智能电话或平板电脑格式。计算设备100被布置在壳体中，该壳体具有正面(从图28a面向外)，背面和形成大致上为直线物体的边缘的边框。该正面大部分是由触控屏显示器占据，其结合了显示器102(正在显示场景包括房屋，烟雾和太阳)和触敏区域103(用阴影线示出)。该触控屏使用户能够通过手势将指令输入到运行在计算设备上的应用程序，这些手势可由在本技术中被称为敲击，即在显示器上的一点的轻微单一触控作选择，以及其他单一触控手势，例如滑动，到多点触控手势，例如通常用于放大和缩小和旋转的双指捏合。我们注意到，在本文中，所谓手势是指触控屏上的触控手势。该正面还安装了机械键(或按钮)104和处于机械键104的任意一侧的两个触控传感器键(或按钮)106，108。该壳体的边缘安装了用于音量控制的机械摇杆开关110，和on/off开关112。还有一个嵌入在触控屏102中以提供触觉反馈(未被示出)的触觉层。
一个用于捕获静止图像或视频图像的前置相机101被布置在靠近面向前的壳体顶部的正面上，还有与其相邻的用于捕获音频的麦克风105和用于输出音频的扬声器107。
参考图28b的后视图，一个用于捕获静止图像或视频图像的后置相机114被布置在靠近面向后的壳体的顶部的位置。电池116被安装在壳体内并构成电源(用虚线示出)。该电源还包括外部电源输入插座118，其可以用于为设备供电以及为电池充电。与设备底部的电源输入插座118并排的还有一个用于音频输出的音频插孔形式的外部连接器120。可以提供更多的外部接口，包括用于物理连接的各种端口，支架和插座。我们使用虚线显示了两个内部支架122，124，它们可以用于sim卡和存储卡或其他sim卡。该存储卡为一种数据存储设备。
参考图29，其示出了计算设备100所选择的功能组件。计算设备100具有无线电组件130，输入/输出(i/o)组件140，与一个或多个处理器160相关联的一个或多个控制器150和一个或多个存储器170，电源180，传感器组件190和外部接口200。存储器170可操作以存储包括软件代码部分的计算机应用程序(“apps”)162，该软件代码部分可加载到处理器160以及被其执行。控制器150可以包括触控传感控制器和显示控制器，或组合的触控和显示控制器。
所述处理器可以包括用于诸如触控感测，显示驱动，视频处理，语音/音频分析和/或语音/音频合成之类的专用任务的单独处理单元。控制器和相关联的处理器和存储器具有控制计算设备和执行存储在存储器中的计算机程序的任务。存储器可以存储用于在计算设备上运行的计算机应用程式以及从各种i/o设备收集数据。除了与应用程序相关联的操作之外，控制器通常用于控制计算设备的整体操作。控制器通过上述组件处理信号，数据，信息等输入或输出，和/或运行存储在存储器中的应用程序，从而处理或向用户提供适当的信息和/或功能。
无线电组件130包括wlan收发器，lte收发器和gps模块。i/o组件140包括能够显示内容和用作图形用户界面的一部分的显示器，其中该显示器可以基于合适的技术，例如液晶或有机发光二极管，以及覆盖在显示器上或形成为显示器的组成部分的位置感应的触控传感器区域，作为与可选地具有其他触控传感器区域或按钮(例如在显示器壳体的反面或边缘(边框)上)的显示器结合的图形用户界面的一部分。如前所述，其他i/o组件是用于捕获静止图像或视频图像的前置和后置相机，用于捕获音频的麦克风，用于输出音频的扬声器和嵌入在触控屏中提供触觉反馈的触觉输出。感测部件包括例如陀螺仪，加速度计，环境光传感器，磁性传感器和温度传感器。外部接口可以包括各种用于物理连接的端口和插座，例如sim卡，有线lan连接器，存储卡，音频插孔插座，usb端口等等。
本领域技术人员应当清楚的是，在不背离本公开的范围的情况下，可以对前述示例性实施例进行许多改进和修改。