单层传感器图案的制作方法
【专利说明】单层传感器图案
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2013年2月8日提交的美国临时申请N0.61/762,550的优先权，其被整体地通过引用结合到本文中。
技术领域
[0003]本公开涉及触摸传感器领域，并且具体地涉及电容性触摸传感器阵列中的电极的迹线图案。
【背景技术】
[0004]诸如笔记本计算机、个人数据助理(PDA)、柜员机以及移动手机之类的计算设备具有用户接口设备，其也称为人机接口设备(HID)。正在变得更加常见的一个用户接口设备是触摸传感器板(一般地也称为触控板)。基本的笔记本计算机触摸传感器板模仿个人计算机(PC)鼠标的功能。触摸传感器板通常被嵌入PC笔记本中以实现固有的便携性。触摸传感器板通过使用两个定义轴来复制鼠标X/Y移动，所述轴包含检测诸如手指之类的一个或多个导电对象的位置的传感器电极的集合。可以用位于触控板附近的两个机械按钮或者通过在触摸传感器板本身上面敲击命令来复制鼠标右/左按钮点击。触摸传感器板提供了一种用于执行诸如对指针进行定位或在显示器上选择项目之类的功能的用户接口设备。这些触摸传感器板可包括用于检测在多个轴上的移动的多维传感器阵列。该传感器阵列可包括检测一个轴上的移动的一维传感器阵列。该传感器阵列也可以是二维的，检测在两个轴上的移动。
[0005]已变得常见的另一用户接口设备是触摸屏。也称为触摸屏、触摸窗、触控板或触摸屏面板的触摸屏是透明显示器覆盖，其通常是压力敏感的(电阻或压电)、电敏感的(电容性)、声学敏感的(表面声波(SAW))或者光敏感的(红外线)。此类覆盖的效果允许使用显示器作为输入设备，去除键盘和/或使用鼠标作为用于与显示器的内容相交互的主要输入设备。此类显示器可以附着到计算机或者作为终端附着到网络。触摸屏在零售设置中、在销售点系统上、在ATM上、在移动手机上、在柜员机上、在游戏控制台上以及在其中有时使用触控笔来操纵图形用户界面(GUI)并输入数据的TOA上已变得常见。用户可以触摸触摸屏或触摸传感器板以操纵数据。例如，用户可以通过使用手指来触摸触摸屏的表面来施加单个触摸，以从菜单中选择项目。
【附图说明】
[0006]在附图中以示例的方式而非限制的方式图示出本公开。
[0007]图1是图示出处理触摸传感器数据的电子系统的实施例的框图。
[0008]图2是图示出处理触摸传感器数据的电子系统的实施例的框图。
[0009]图3A图示出使用双实心菱形电容传感器图案的电子触摸感测系统的实施例。
[0010]图3B图示出双实心菱形电容传感器图案的实施例。
[0011]图4A图示出根据实施例的触摸屏组件的部件。
[0012]图4B图示出根据实施例的触摸屏组件的部件。
[0013]图5A图示出根据实施例的传感器阵列图案的一部分。
[0014]图5B和5C图示出传感器阵列图案的实施例。
[0015]图6A图示出传感器阵列的实施例。
[0016]图6B图示出根据实施例的传感器阵列与电容传感器之间的电连接。
[0017]图7图示出传感器阵列的实施例。
[0018]图8A和8B图示出传感器阵列图案的实施例。
[0019]图9A、9B、9C和9D图示出传感器阵列图案的实施例。
[0020]图1OA和1B图示出具有一个或多个框的传感器阵列的实施例。
【具体实施方式】
[0021]以下描述阐述了许多特定细节，诸如特定系统、部件、方法等的示例，以便提供本发明的多个实施例的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是可在没有这些特定细节的情况下实践本发明的至少某些实施例。在其它情况下，未详细地描述或者以简单的框图格式呈现众所周知的部件或方法以避免不必要地使本发明含糊难懂。因此，所阐述的特定细节仅仅是示例性的。特定实施方式可不同于这些示例性细节，并且仍可预期为在本发明的精神和范围内。
[0022]在利用电容触摸传感器阵列的电容触摸感测系统中，通过用单层导电材料来构造触摸传感器阵列，可降低成本并增加制造产率。对于单层传感器阵列图案而言，该图案可包括单层铜、氧化铟锡(ITO)或其它导电材料，其没有任何重叠部分。在一个实施例中，此类单层导电材料可包括不同类型的导电材料。例如，该单层的一部分可由ITO构成，而另一部分可由铜构成。在一个实施例中，该单层导电材料的基本上所有部分可基本上位于单个平面或表面上。例如，该单层导电材料可与诸如玻璃或塑料之类的基底的表面相符。单层传感器阵列图案的实施例可通过使被将传感器电极连接到电容传感器阵列的边缘的布线通道占用的面积最小化来进一步使其对电容变化的灵敏度最大化。
[0023]在一个实施例中，单层传感器图案可具有减少数目的电极，以便减少被布线通道占用的空间；在此类实施例中，可通过将某些电极细分来保持传感器图案的分辨率。在一个实施例中，这得到包括每个由一个或多个大的子元件组成的第一组传感器电极和每个由一个或多个较小的子元件组成的第二组传感器电极的电容传感器阵列。在一个实施例中，每个大的传感器电极子元件可与较小的子元件中的两个或更多电容地耦合。因此，增加了传感器阵列的分辨力，因为可以在大的子元件与两个较小子元件中的任一个之间单独地测量互电容。
[0024]在一个实施例中，可使用如上所述的与电容传感器阵列耦合的电容传感器通过测量与每个传感器电极相关联的自电容或传感器电极对之间的互电容来扫描电容传感器阵列。该电容传感器然后可将测量的电容值发射到主机，在那里可进一步处理电容值以确定例如在电容传感器阵列的表面附近或触摸该表面的手指或其它导电对象的位置。在一个实施例中，主机补偿具有不同图案的导电迹线的区域之间的电容差。
[0025]图1图示出包括处理器件110的电子系统100的一个实施例的框图，该处理器件110可被配置成测量来自包括如上所述的电容传感器阵列的触摸感测表面116的电容。电子系统100包括被耦合到处理器件110和主机150的触摸感测表面116(例如，触摸屏或触控板)。在一个实施例中，触摸感测表面116是使用传感器阵列121来检测表面116上的触摸的二维用户接口。
[0026]在一个实施例中，传感器阵列121包括设置为二维矩阵(也称为XY矩阵)的传感器电极121(1)-(N)(其中N是正整数)。传感器阵列121经由传送多个信号的一个或多个模拟总线115被耦合到处理器件110的引脚113(1)-113(N)。在本实施例中，将每个传感器电极121
(1)-121(N)表示为电容器。
[0027]在一个实施例中，电容传感器101可包括弛豫振荡器或用以将电容转换成测量值的其它装置。电容传感器101还可包括用以测量振荡输出的计数器或定时器。处理器件110还可包括用以将计数值(例如，电容值)转换成传感器电极检测判定(也称为开关检测判定)或相对量值的软件部件。应注意的是存在用于测量电容的各种已知方法，诸如电流对比电压相移测量、电阻器-电容器充电定时、电容桥分压器、电荷转移、逐次近似、Σ-Λ调制器、电荷累积电路、场效应、互电容、频移或其它电容测量算法。然而，应注意的是，作为评估相对于阈值的原始计数的替代，电容传感器101可评估其它测量以确定用户交互。例如，在具有Σ -Λ调制器的电容传感器1I中，电容传感器1I评估输出的脉冲宽度的比，替代在某个阈值以上或以下的原始计数。
[0028]在一个实施例中，处理器件110还包括处理逻辑102。处理逻辑102的操作可用固件来实现;替选地，其可用硬件或软件来实现。处理逻辑102可从电容传感器101接收信号，并确定传感器阵列121的状态，诸如在传感器阵列121上面或附近是否检测到对象(例如，手指)(例如，确定对象的存在)、在传感器阵列上的哪里检测到对象(例如，确定对象的位置)、跟踪对象的运动或与在触摸传感器处检测到的对象有关的其它信息。
[0029]在另一实施例中，作为在处理器件110中执行处理逻辑102的操作的替代，处理器件110可将原始数据或部分处理数据发送到主机150。如图1中所示，主机150可包括执行处理逻辑102的某些或所有操作的判定逻辑151。可用固件、硬件、软件或其组合来实现判定逻辑151的操作。主机150可包括在应用152中的高级应用编程接口(API)，该应用152对接收数据执行例程，诸如补偿灵敏度差、其它补偿算法、基线更新例程、启动和/或初始化例程、内插操作或缩放操作。相对于处理逻辑102描述的操作可在判定逻辑151、应用152中实现或者用在处理器件110外部的其它硬件、软件和/或固件来实现。在某些其它实施例中，处理器件110是主机150。
[0030]在另一实施例中，处理器件110还可包括非感测动作块103。此块103可用来处理和/或向和从主机150接收/发射数据。例如，可实现附加部件以用处理器件110以及传感器阵列121—起进行操作(例如，键盘、键区、鼠标、轨迹球、LED、显示器或其它外围设备)。
[0031]处理器件110可驻留于公共载体基底上，诸如集成电路(IC)管芯基底或多芯片模块基底。替选地，处理器件110的部件可以是一个或多个单独集成电路和/或分立部件。在一个实施例中，处理器件110可以是可编程片上系统(PSoCtm)处理器件，由加利福尼亚州圣胡塞市的Cypress Semi conductor公司开发。替选地，处理器件110可以是本领域的技术人员已知的一个或多个其它处理器件，诸如微处理器或中央处理单元、控制器、专用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程器件。在替选实施例中，例如，处理器件110可以是具有包括核单元和多个微引擎的多个处理器的网络处理器。另外，处理器件110可包括通用处理器件和专用处理器件的任何组合。
[0032]在一个实施例中，电子系统100是在包括作为用户接口的触摸感测表面116的设备中实现的，诸如手持式电子设备、便携式电话、蜂窝式电话、笔记本计算机、个人计算机、个人数据助理(PDA)、柜员机、键盘、电视、遥控器、监视器、手持式多媒体设备、手持式视频播放器、游戏设备、家庭或工业设备的控制面板或其它计算机外围设备或输入设备。
[0033]替选地，可在其它类型的设备中使用电子系统100。应注意的是电子系统100的部件可