专利名称：用于电容触摸传感器的力和真正电容触摸测量技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在电容触摸传感器中测量电容的技术，例如在传感器中同时测量力和真正电容触摸的技术。
背景技术：
诸如在用于便携式设备和用于监视器的触摸屏中使用的那些触摸传感器被构造成检测电容的改变，以基于检测到的改变产生电信号并将所产生的电信号发送给接收器用于进一步处理。
发明内容
本说明书描述了一般涉及被构造成测量从用户施加于触摸传感器的真正电容触摸和/或力的触摸传感器。一般而言，本说明书中描述的主题的某些方面可以体现在涉及传感器的方法中。此方面的其他实施例包括被构造成执行编码在计算机存储设备上的方法的动作的相应的系统、装置和计算机程序。一般而言，本说明书中所描述的主题的另一方面可被体现在包括涉及电容触摸传感器的动作的方法中。传感器包括按行排列的导体的第一阵列(例如，重复线图案或线的有序排列)，其中第一阵列中的导体基本上彼此平行排列。传感器包括以列排列的导体的第二阵列，其中第二阵列中的导体列基本上彼此平行排列。第二阵列中的导体列位于导体的第一阵列下方，第二阵列中的导体被排列在与第一阵列中的导体行的方向基本垂直的方向上。传感器包括具有电介质材料的薄片，其中薄片位于导体的第二阵列下方。传感器包括位于薄片下方的接地面。第一和第二阵列被构造成产生具有电场线的电场，这些电场线在朝向传感器的用户的第一方向和朝向接地面的第二方向上延伸。这些和其他实施例各自可选地包括以下特征中的一个或多个。在第一阵列中的单行上测量的导体的宽度可小于在第一阵列的两个相邻行的相邻边之间测量的间隔距离，且在第二阵列的单列上测量的导体的宽度可小于在第二阵列中的两个相邻列的相邻边之间测量的间隔距离。接地面可被安置以至少部分终止在第二方向上延伸的电场线中的一些。传感器可被构造成检测第一方向上的电场线的中断。传感器可被构造成检测第一方向的电场线内、因置于传感器的附近的物体导致的电场线的中断。物体可以是传感器的用户的手指或某个其它身体部位。传感器可包括发送器和接收器。传感器可被构造成执行以下操作:用发送器在导体的第一或第二阵列上以至少两个不同频率发送信号；用接收器在导体的第一或第二阵列中的另一个阵列上以至少两个不同频率接收信号；使用所接收的信号来在两个不同频率中的每一个上估算电容值；如果在两个频率上所估算的电容值差了两倍或更多，则确定该物体是用户的手指或某个其它身体部位；以及如果在两个频率上所估算的电容值没有差了两倍或更多，则确定该物体不是能够产生真正电容触摸信号的物体(例如，身体或某个其它人类身体部位)且传感器的致动是由于所测量的力。传感器可被构造成接收因触摸或按压传感器而产生的外力。传感器可被构造成在接收到外力时至少压缩朝向接地面的第一和第二阵列中的导体，且传感器还可被构造成当外力被施加到传感器时降低传感器的电容。传感器可包括其中从当一物体被置于传感器附近时到当该物体触摸并按压该传感器时所测量的电容水平单调降低的电容特性。接地面可包括铟锡氧化物(ITO)的薄片或透明导体。接地面可包括在液晶显示器(LCD)上形成的线或金属。传感器可被构造成使得或者接地面或者第二材料薄片中的任何一个被形成在具有电介质材料的薄片下方，其中第二材料薄片的介电常数高于可变形电介质材料的介电常数。传感器可被构造成使得或者接地面可被形成在具有可变形电介质材料的薄片下方，或者第二材料薄片可被形成在具有可变形电介质材料的薄片上方，对于此，第二材料薄片的介电常数可高于可变形电介质材料薄片的介电常数。传感器可包括聚酯薄片(PET)上的铟锡氧化物(ΙΤ0)。传感器可具有聚酯薄片(PET)或塑料物质上的不透明金属迹线。导体可包括排列成图案的透明导电材料，以便在导体的第一和第二阵列之间产生边缘电场。行和列可在第一和第二阵列的导体的不相交位置包括菱形图案。第二阵列中的导体可被置于导体的第一阵列和可变形电介质之间，而可变形电介质可被置于第二阵列中的导体和接地面之间。一般而言，本说明书中所描述的主题的另一方面可被体现在包括涉及电容触摸传感器的动作的方法中。传感器包括排列成行的导体的第一阵列，其中第一阵列中的导体行基本上彼此平行排列，且在第一阵列中的单行上测量的导体的宽度小于在第一阵列的两个相邻行的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离。传感器包括排列成列的导体的第二阵列，其中第二阵列中的导体列基本上彼此平行排列，且其中第二阵列中的导体位于第一阵列中的导体下方。第二阵列中的导体被排列在与导体的第一阵列的方向基本垂直的方向上，且在第二阵列中的单列上测量的导体的宽度大于在第二阵列中的两个相邻列的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离。传感器包括具有电介质材料的薄片，其中薄片位于导体的第二阵列下方。传感器包括排列成行的导体的第三阵列，其中第三阵列中的导体行基本上彼此平行排列，且其中第三阵列中的导体位于薄片下方。第三阵列中的导体被排列在与导体的第一阵列的方向基本垂直的方向上，且在第二阵列中的单列上测量的导体的宽度大于在第二阵列中的两个相邻列的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离。这些和其他实施例每个可选地包括以下特征中的一个或多个。传感器可包括力敏传感器和真正电容触摸传感器，其中真正电容触摸传感器可包括第一和第二阵列的导体，而力敏传感器可包括第二和第三阵列的导体以及具有电介质材料的薄片。力敏传感器可被构造用于第二和第三阵列的导体的交叉之间的平行板电容的第一电容的第一测量，而真正电容触摸传感器可被构造用于涉及导体的第一和第二阵列之间的边缘电场的第二电容的第二测量。传感器可被构造成通过边缘电场检测是否有一物体接近触摸传感器。传感器还可被构造成检测是否有一物体触摸传感器或向传感器施加力。传感器可被构造成当该物体朝着触摸传感器的趋势移动时降低第二电容的水平。传感器可被构造成当该物体触摸传感器并向传感器施加力时增加第一电容的水平。传感器可包括聚酯薄片(PET)上的铟锡氧化物(ΙΤ0)。传感器可包括聚酯薄片(PET)或塑料物质上的不透明金属迹线。导体可包括排列成图案的透明导电材料，以便在导体的第一和第二阵列之间产生边缘电场。第二阵列中的导体可被置于导体的第一阵列和可变形电介质之间，而可变形电介质可被置于第二阵列中的导体和导体的第三阵列之间。
一般而言，本说明书中所描述的主题的另一方面可被体现在包括涉及电容触摸传感器的动作的方法中。传感器包括排列成行的导体的第一阵列，排列成列的、与第一阵列中的导体行基本上垂直的导体的第二阵列，耦合于导体的第一或第二阵列之一内的导体的至少一个发送器以及耦合于导体的第一或第二阵列中另一个内的导体的至少一个接收器。用于在传感器中进行测量的方法涉及用该至少一个发送器以至少两个不同频率发送信号，这在第一阵列中的导体中的至少一个与第二阵列中的导体中的至少一个之间产生电场，对此第一和第二阵列被构造成产生在朝向传感器的用户的方向上延伸的边缘电场以及允许检测因置于传感器附近的物体而导致的电场的中断。该方法涉及用该至少一个接收器接收具有两个或更多个不同频率的信号，使用所接收的信号在这两个或更多个不同频率中的每一个频率上估算电容值，且确定在这两个或更多个频率中的每一个频率上所估算的电容值是否相差两倍或更多。该方法涉及计算所估算的电容值之间的比率，并将该比率与一阈值进行比较，对此该阈值包括大约为2的值。该方法还涉及计算所估算的电容值之间的差，并将该差与一阈值进行比较。该方法涉及基于这两个或更多个频率上所估算的电容值之间的比率或差的比较的结果，确定该物体是否能够产生真正电容触摸信号(例如手指或某个其它人类身体部位)以及传感器的致动是否是由于所测量的力。这些和其他实施例每个可选地包括以下特征中的一个或多个。该方法可涉及如果这两个频率上所估算的电容值相差大约两倍或更多，则确定该物体是触摸传感器的用户的手指或某个其它人类身体部位。第一阵列中的导体可基本上彼此并行排列，且第二阵列中的导体可彼此平行排列。第二阵列中的导体可位于第一阵列中的导体的下方。在第一阵列中的单行上测量的导体的宽度可小于在第一阵列的两个相邻行的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离，且在第二阵列的单列上测量的导体的宽度可小于在第二阵列中的两个相邻列的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离。传感器可包括具有电介质材料的薄片，其中该薄片可位于导体的第二阵列的下方；且传感器可包括位于薄片下方的接地面。至于频率，至少两个不同的频率的相差比率可大约为4比I。该传感器可包括真正电容触摸传感器。传感器可包括力敏传感器和真正电容触摸传感器，对此真正电容触摸传感器可包括第一和第二阵列的导体，而力敏传感器可包括第二阵列中的导体、第三阵列中的导体以及具有电介质材料的薄片。第一阵列中的导体可基本上彼此平行排列。在第一阵列中的单行上测量的导体的宽度可小于第一阵列的两个相邻行的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离。第二阵列中的导体可基本上彼此平行排列。第二阵列中的导体可位于第一阵列的导体的下方。在第二阵列中的单列上测量的导体的宽度可小于第二阵列中的两个相邻列的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离。薄片可位于第二阵列的导体的下方。第三阵列的导体可被排列成行，且第三阵列中的导体可基本上彼此平行排列。第三阵列中的导体可位于薄片下方。第三阵列中的导体被排列在与第二阵列中的导体的方向基本垂直的方向上，且在第三阵列中的单行上测量的导体的宽度可大于在第三阵列中的两个相邻行的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离。两个不同的频率可包括第一频率和第二频率，第一频率可高于第二频率。该方法还可包括在至少一个接收器处接收第二频率的信号，具有高于对第一频率接收的信号的电流。传感器可包括聚酯薄片(PET)上的铟锡氧化物(ΙΤ0)。传感器可具有聚酯薄片(PET)或塑料物质上的不透明金属迹线。导体可具有排列成图案的透明导电材料，以便在导体的第一和第二阵列之间产生边缘电场。行和列可在第一和第二阵列的导体的不相交位置包括菱形图案。附图和下面的描述阐述了本说明书中所描述的主题的一个或多个实施例的细节。从描述、附图和权利要求书中，本主题的其他特征和方面将变得显而易见。
图1描绘了用于触摸传感器的行和列的阵列的示意图。图2描绘了用于触摸传感器的行和列的阵列的另一示例的示意图。图3描绘了所测量的电容对比图2的触摸传感器所感测到的触摸力或接收到的邻近度信号的图表的示意图。
图4描绘了用于触摸传感器的行和列的阵列的示意图。图5描绘了例示存在于图4的触摸传感器的行和列周围的边缘场的示意图。图6描绘了所测量的电容对比传感器所感测到的触摸力或接收到的邻近信号的图表的不意图。图7描绘了混合触摸传感器的示意图。图8描绘了用于触摸传感器的行和列的阵列的示意图，其中行和列具有菱形图案。各附图中的相同的附图标记和指定指示相同的元素。
具体实施例方式在电容触摸屏中，传感器由导电性行和列制成，其中行和列可移动以接收从传感器的用户施加的力。行和列彼此交错，大致垂直，并形成二维矩阵。用于这样的触摸屏的电子控制器将测量每一交叉处从每一行到每一列的电容，产生对于具有m行和η列的矩阵的m*n个测量值。通过在每一导体(此处将任意假定为列)上施加时变激励电压并测量耦合到每一行的电流来测量电容。多行被并行测量，该过程对每一列顺序或部分并行地重复，在多列上使用正交激励波形。例如，正交激励波形可被用于多列上，如2010年7月16日提交的美国专利申请第12/838,419号中所述，该申请通过引用其整体被包含在此。如果用户的手指移动靠近交叉处之一，则该交叉处的电容将改变。用户的手指是导电的，具有不同于空气的介电常数，且在它是导电的意义上，用户的手指具有通过用户的身体到达控制器电路的接地节点的某种连接。这些效果的某种组合将导致电容的改变，电容会降低(当电流从发送器流入用户身体并至地面而非从发送器流向接收器时)或增加(当电流从发送器流入用户的手指，并从用户的手指流入接收器时；与空气相比，用户的手指的导电性更强且具有更高的介电常数)。用户的手指导致电容降低的模式在较高频率处发生，这允许在给定的积分周期中传输更多的总能量，这允许更高的信噪比(SNR)。因此在本发明中只要测量到真正电容触摸，就使用降低模式。“真正电容触摸”测量被使用是因为它具有零致动力。它响应于用户触摸的位置而非力，且因此响应于甚至非常轻的触摸。然而，在一些应用中，用户触摸力的模拟测量提供有用的附加自由度。例如，可通过构造在板之间具有可变形电介质的平行板电容器来将力映射到电容。当力被施加到电容器时，电介质材料形变并允许板移得更靠近在一起。这增加了所测量的电容。这样的传感器的矩阵可例如用宽的、重叠的行和列以及行和列之间的电介质材料来构造。该矩阵可按照相同方式来被扫描以测量真正电容触摸。力敏传感器设计还允许用除手指以外的物体致动设备，诸如用指示笔仪器，例如硬塑料杆。可用于施加力的任何东西(例如包括非导电塑料物体)可被用于提供与传感器的力相对应的信号。这样的传感器的示例如图1再现。在图1中所示的触摸传感器100的行和列的阵列中，触摸传感器100包括透明的导电行和列。触摸传感器100具有在可变形电介质110上形成的行导体130。可变形电介质110形成在列导体120之上。这些导体可以是用铟锡氧化物(ITO)制造的，但是也可以使用其他材料，诸如银纳米线、或者略微或较多地不透明但是足够小而相对不显眼的较大尺度的金属线。所示出的配置产生排列在二维正交矩形中的导体，例如，行导体与X-轴基本平行，而列导体与1-轴基本平行。触摸传感器100包括重叠的宽列和宽行，在行和列之间的重叠的区域处产生并行板电容。在图1中，电介质110是可变形的，行和列被例如置于聚酯薄片上的铟锡氧化物(ITO)的可弯曲片上。当触摸传感器100接收到诸如用户的手指等由外力施加的力时，电介质110变形并减少按压区域中行和列之间的间隔，导致在该区域中所测量的电容增加。行和列的矩阵的电容可被读出以在m*n个交叉的每一个处独立测量电容。在图1中，电场在行和列中内，使得传感器主要响应于施加于传感器的力。力可包括因来自用户手指或来自某个其它导电或非导电物体(诸如指示笔仪器或某个其它非导电物体)的触摸而导致的传感器中的物理按压。在另一架构中，代替测量从每一行到每一列的电容，有可能测量从每一行或列到地面的电容。在采用具有m行和η列的这种设计的系统中，进行m+n次而非m*n次测量。在这种情况中，平行板电容将会在行或列与接地面之间产生，而非在行与列之间产生。采用这种体系结构，在多于一个点施加的力可生成对力被施加的位置不唯一的结果。例如，在位置(I, 2)和(3，4)的力将在行I和3以及列2和4产生增加的电容；但在位置(I, 4)和(3，2)的力也将在这些同样的行和 列上产生增加的电容。可采用试探法以便在之后试图例如通过考虑点被触摸的次序来解决激励的力的竞争的潜在源位置。然而，以下讨论的m*n体系结构不必采用试探法来解决激励的力的竞争的潜在源位置。以下讨论的特征可提供当两个点被几乎同时触摸时或当点移动使得它们沿水平(与行平行)或垂直(与列平行)线展现时给出正确结果的m*n体系结构。在图2中，触摸传感器200被示为具有行和列的阵列。触摸传感器200具有透明的导电行和列。触摸传感器200具有置于可变形电介质110上的行导体230。可变形电介质110被置于在列导体120的上方。为以下所述的原因，图2的触摸传感器200具有相对较窄的行导体230以及在行导体的每一个之间具有相对较宽的空间。图2的结构产生以上所述的平行板电容以及可被用户的手指中断的边缘电容两者。当行和列之间的材料变形时，这样的结构既从边缘场测量真正电容触摸也从平行板电容测量力。这样的结构使顶部的导体朝向相对稀疏的相对方向，导体间之间的空间允许场到达边缘；这样的结构的示例如图2所示，但是对于这种性质也构想了其它结构。例如，如图8中所示的菱形图案800可被构造成具有这种性质，使用菱形和平行板电容之间的边缘场，其中行820和列830彼此交错或互相交叉的图案。在图2中，行导体230窄而非宽，使得在行导体230之间存在大的空间以减少行导体230和列导体120之间的平行板电容的量，并允许来自行导体230的边缘场形成，使得该边缘场的中断可由传感器检测到以便提供触摸(非力)信号的边缘电容。可类似于图2配置其它实现，例如图8的菱形图案800或互相交叉的图案。如所述地，图2的触摸传感器200可分别担当“真正电容触摸传感器”和“力敏传感器”两者，测量电介质中边缘场和电场的改变。例如，作为力敏传感器，触摸传感器200类似于图1的触摸传感器100操作，其中因施加于触摸传感器的力而测量平行板电容，提供附加的自由度。例如，使用用户的手指，由用户为触摸施加的力的量可提供附加的自由度，诸如令轻的触摸指示一个类型的指令，以及令较重的触摸指示另一类型的指令。力敏传感器设计也可允许触摸传感器200用除手指以外的物体致动，诸如用指示笔工具(例如，硬塑料杆或任何导电或非导电物体)以便提供对应于用于传感器的力的信号。对具有较小接触面积的所施加的力，例如力可完全在矩阵中的一个交叉点处测量，且该测量值可与所施加的力成比例。对具有较大接触面积的所施加的力，例如力可在矩阵中的多个交叉点处测量，且这些测量值可与该力在每一特定交叉点的区域上的积分成比例，因此与所施加的压力成比例。在本发明中，力和压力的术语可互换使用。在一些实现中，力在触摸传感器中产生的信号可以是对用户的触摸力的模拟测量值。作为对比，且如前所述，操作为“真正电容触摸传感器”，触摸传感器200即使在没有力的情况下也生成测量值。在这种意义上，真正电容触摸是在用户的手指进入传感器的边缘场附近或干扰传感器的边缘场时通过电场中的中断来测量的。因此，即使用户没有对传感器施加压力，真正电容触摸信号也会在触摸传感器200中产生，因为当用户的手指进入传感器的边缘场附近时电容中可测量的改变可被确定。由于用户不必施加力来致动传感器，因此在用户的手指在传感器的平面内移动的情况下不存在所产生的摩擦力，用户不会在用户的手指上感到这种不合需要的摩擦拖曳。相反，真正电容触摸传感器可响应于用户手指的位置而非力，因此可响应于来自用户的甚至非常轻的触摸。在图3中，所测量的电容310基于图2的触摸传感器200所接收的相应邻近度信号320而与所感测到的触摸力相关。具体地，如图3所示，当用户的手指靠近触摸传感器350时，使得所测量的电容310在用户的手指将中断从行到列的边缘场时递减。因边缘场而得到的电容在此例中是主导电容。当用户的手指触摸传感器360并开始施加增加的力370之后，随着平行板电容逐渐变为主导电容，电容增加。这表示从感测到的触摸力的测量值到电容的非单调传递函数。作为图3所描绘的非单调传递函数的结果，触摸并足够用力按压触摸传感器的用户可使得所测量的平行板电容增加到平行板电容抵消与该用户在边缘电容效应上的互动相对应的所测量的电容的降低的那一点，并得到使得用户是触摸还是试图触摸传感器不清楚的结果。存在在触摸传感器的其它实现中执行的其它测量。例如，在一些其它实现中，可测量从每一行和列到地面的电容，而不是从每一行到每一列的电容，从而进行m+n次测量而不是m*n次测量。在这种情况中，平行板电容将会在行或列与接地面之间产生，而非在行与列之间产生。这些采用m+n次测量的触摸传感器实现中的一些即使采用了复杂的建模和计算，有可能也不能当在多于一个点处施加力时独立地确定每一力(或其位置)。如前所述，当用户触摸电容触摸传感器时，观察到至少两个不同的效应。第一，从发送器流出的能量中的一部分可以流入用户中并通过用户到该节点的杂散电容返回到地面。例如，如果用户正在甚至通过非导电涂层或者在没有导电涂层的情况下通过用户的手指来持有该设备的金属外壳，则此杂散电容可能出现，因为传感器节距可能足够精细以使得他们的手指也能够靠近矩阵中的其他元件，为此某些元件将被接地。这第一个效应可降低流向接收器的总能量。第二，从发送器流出的能量中的一部分可能通过用户的肉体耦合到用户的手指中，并且随后流出用户的手指到达接收器。因为用户手指的介电常数(其与盐水大致相同)大于空气的介电常数，所以这能够增加耦合效应，并增加所接收的能量。这两个效应可能为能量流动带来不同的响应。例如，取决于哪种效应占主导，在所测量的信号和从用户的手指到传感器的距离之间可能存在非单调关系。考虑到此，为了改进传感器的性能，触摸传感器可被构造成要么在严格递增模式中要么在严格递减模式中操作，以具有单调关系。严格递减模式在一些实现中表现尤其良好，因为这种模式可在较高频率出现。与严格递减模式对应的效应也可在用户的手指和触摸传感器之间间隔较大时出现(因为，当用户的手指变为非常靠近传感器时，其中电流从发送器耦合到用户的手指然后通过用户耦合到接收器的效应占主导，并导致增加的电容)。这可允许用于传感器的覆盖的镜子的厚度较大。然而一些其他实现可使用严格递增模式。如下所述，在该模式上可能存在作为频率的函数的其它效应。如通过图4中所示的示例所示，在一些实现中，有可能安排传感器使得第一边缘电容受到力的影响，而第二且不同的边缘电容可受到用户手指的影响。这种安排可使用在传感器的前(朝向用户)和后(朝向显示器)两侧上产生显著边缘场的电极图案来完成。例如，具有窄线的图案可具有这种属性，如菱形800图案(图8)或互相交叉图案等。传感器可包括聚酯(PET)或其它塑料膜衬底上的柔性材料，例如金属或透明导电(例如，铟锡氧化物ΙΤ0)迹线。传感器可被置于接地面上，由可变形电介质材料间隔。具体地，在图4中，有窄的行导体420和窄的列导体430，行420中每一个之间和列430中每一个之间具有宽空间。触摸传感器400包括在列导体430上方的行导体420。在列导体430之下是可变形电介质110，其下方是接地面440。列导体430被置于行导体420和可变形电介质110之间，且可变形电介质100被置于列导体430和接地面440之间。按照图4所示的角度，行导体420被认为处于为传感器所示的其它层的顶部上，且接地面440被认为处于为传感器所示的其它层的下方。图4中的主导电容可以是各个行420和列430之间的边缘电容。由于行420和列430可以是大致共面(例如，行和列之间的间隔相对较小)，边缘场可以是大致对称的。图5示出了围绕图4的触摸传感器400的行导体420和列导体430的示例性边缘场线540。在图5中，边缘场线540可以在行导体420和列导体430的两侧上是对称的，其中在一侧上，边缘场线540从触摸传感器400朝向用户延伸出去，而在另一侧，边缘场线540朝远离用户的方向延伸出去(例如，在后侧和/或朝向显示器)。触摸传感器前侧上的边缘场可被用户的手指中断，并提供真正电容触摸信号，这往往会降低所测量到的电容。传感器后侧上的边缘场可被可变形电介质110和接地面440利用。如果触摸传感器用非导电物体按压，于是导体420、430朝向接地面440移动，导致边缘场在传感器后侧上的部分被缩短或至少部分被接地面440终止。流入发送器的电流从而至少部分流入接地面440，相对于如果接地面不存在则会测量到的电容而言，这稍微降低了所测量到的电容。在图6中，所测量的电容610基于触摸传感器所接收的相应邻近度信号620而与所感测到的触摸力相关。当用户的手指靠近触摸传感器640时，所测量到的电容630降低。当用户开始触摸传感器650时，电容降低，而当用户的手指施加增加的力660时，电容随着传感器移得靠近接地面而进一步降低。具体地，如果用户的手指按压得非常轻，电容降低，因为从传感器的发送器流出的电流可基于到用户的电路接地的至少部分连接至少部分通过用户的手指流到地面，而非流入传感器的接收器。如果用户的手指用增加的力按压，则所测量到的电容进一步降低，因为传感器的行和列可移得更靠近接地面，这导致使电流中的一些流入接地面而非接收器的单独但是额外的效应。图6所示的对电容的测量从而对于用户感知到的触摸力是单调的。单调电容特性可允许电容的函数到用户手指移动和/或压力测量值的映射。采用频率的技术可用于在从用户手指得到的电容和从某个其它物体(例如，指示笔仪器、导电或非导电物体)施加的力得到的电容的感测之间进行区分。例如，对于用户的手指的电容可随频率变化，而由于可变形电介质内的场的电容可相对于频率保持大致恒定。通过估算不同频率的电容测量值，可作出关于触摸传感器是由用户的手指还是非导电物体触摸的判断。更具体地，在用户的触摸的情况下，存在可被利用于进行这种区分以确定是从用户的手指得到的电容的感测(于确定是从由诸如指示笔仪器等某个其它对象施加的力得到的电容相对)的多个效应。由于用户手指而导致的所测量到的电容改变可随着频率改变超过实际范围而剧烈改变(例如，大约两倍或更多)。例如，一个效应从用户和控制器电路的接地节点之间的阻抗得到，其不为零且在所关注的频率处可被建模为电容。用户还可作为处于接地触摸屏的附近的结果而被电容耦合到地面。用户可例如通过大约IOOpF电容被电容接地。在一些情形中，电容可例如取决于用户是光脚站在金属盖板上方的水泥地板上还是穿着厚底鞋站在干燥木质托梁上由胶合板制成的地板上而显著变化，增加到至少三倍或减少到至少三分之一。首先，用户对地面的耦合可被建模为电容。因此，与在较低频率相比，在较高频率用户可被更有效地接地，至少是因为电容阻抗往往随增加的频率而降低。而且，在高频率，可用阻抗有效地使用户接地，由于高频率处的小电容允许电流从触摸传感器的发送器流出，通过用户，并最终流向地面。因此，当用户的手指靠近矩阵中的交叉点时，导致所测量的电容的相对大幅度降低，电容的大幅度降低可被观察到。在较低频率，用户可能不能被如此有效地接地。如果用户较不有效接地，则代替电流从发送器、通过用户的手指流向地面，电流中的一些可从发送器、通过用户的手指然后流回发送器，因为这一阻抗通路低于到地面的阻抗通路。一般而言，这导致电容中相对较小的增加，该增加结合上述降低的电容，产生较小的净改变。由于人类肉体的介电常数大致为水的介电常数，且因此大于自由空间的介电常数，这种效应在一些实现中甚至在用户的手指存在时导致所测量到的电容增加而非降低。由于这些效应，测量可在不同的激励频率处执行，当用户在高频率处相对良好接地时产生较小的电容，当用户在较低频率处没有良好接地时产生较大的电容。对于力敏传感器信号，力敏传感器电容更多地与传感器电介质内的场相关。可变形电介质的介电常数可关于频率而被考虑，使得电容不会随频率有大改变。可变形电介质内的电容可相对理想，在合理频率范围上改变不会超过几个百分点，合理频率范围例如是从大约IOkHz到IMHz或更多的频率范围。在一些实现中，为电介质选择的材料可具有不会随频率改变超过该数量的介电常数。由于导电迹线的电阻而可观察到一副作用，该副作用与测试下的电容结合形成频率选择电阻电容(RC)电路，且改变了所测量的电容。如果迹线电阻已知，则该RC效应可被计算并被修正。在真正电容触摸和力信号之间区分的某些技术可涉及在两个频率测量电容，使得如果两个频率处测量的电容相当不同，则可假定有可能存在手指触摸，且如果两个频率处测量的电容相当接近，则可存在有可能有从物体(例如，指示笔仪器)施加的力的假设。例如，通过在两个相隔很大的频率(例如，30kHz和120kHz)处扫描，并注意到由于力而生成的信号的改变不会超过百分之十，而由于真正电容触摸生成的信号会剧烈改变，例如两倍或更多，可区分由于力而生成的信号与由于真正电容触摸生成的信号。在一些实现中，这两个不同的频率相差比率大约为4:1。在一些实现中，任何m*n (从行到列的电容)电容力敏传感器可被用于将真正电容触摸(由于电流通过用户的手指)与力信号区分开，其中电容在多个频率被测量。在图7中，混合触摸传感器700在宽列导体730的顶上具有稀疏间隔的、窄行导体720。列导体730被置于可变形电介质110上，而可变形电介质110被置于行导体740上。图7的实现示出了将力敏传感器堆叠在真正电容触摸传感器的顶部上的实现的示例。图7的真正电容传感器部分包括彼此宽间隔的窄行导体720，其在宽列导体730的顶上。图7的力敏传感器部分具有置于可变形电介质110顶上的宽列导体730,电介质110被置于宽行导体740上，对此宽行导体740是密集的。混合触摸传感器700的力敏传感器部分可被用于在宽列导体730和行导体740之间测量力，而混合触摸传感器700的真正电容触摸传感器部分可被用于测量行导体720和宽列导体730之间的边缘场。宽列导体730在力敏传感器和真正电容触摸传感器之间共享。对于混合触摸传感器700的力敏传感器和真正电容触摸传感器部分，在各个行导体720、740和列导体730的每一个交叉点处可以有两个分开的测量值。在一些实现中，混合触摸传感器700是底部为密集行导体740、然后在行导体740的顶部上是可压缩可变形电介质110、然后在电介质110的顶部上是密集列导体730、然后在列导体730的顶部上是稀疏行导体720的堆。列导体730被置于行导体720和可变形电介质100之间，且可变形电介质100被置于列导体730和行导体740之间。按照图7所示的角度，行导体720被认为处于为传感器所示的其它层的顶部上，且行导体740被认为处于为传感器所示的其它层的下方。通过测量从密集行到密集列的平行板电容，可获得力度量，且通过测量从密集列到稀疏行的边缘电容，可获得真正电容触摸信号，其中用户的触摸可导致力测量值中所测量的电容的增加，以及真正电容触摸值中所测量的电容的降低。上述各个实现可由以下所述的材料或技术中的一种或多种构成。例如，电介质可以是可变形的，例如可以是软塑料材料、软硅树脂、弹性体或具有当使之变形的力被移除时恢复其性质的能力的另一种材料。当软塑料材料在一区域中被按压时，它可从两侧挤出。这些材料尽管软，但不是特别可压缩(例如，其体积不会随所施加的压力显著改变)。这可意味着，板之间间隔的任何减少可导致电介质体积的位移而不是该体积的实际减少。这可导致例如在按压区域周围形成环形。这种“水床效应”可意味着，减少的间隔的任何区域可被增加的间隔的区域抵消，以便为所位移的材料提供体积。例如，当电介质被按压时，被按压的区域可具有减少电介质厚度(例如，行和列导体之间减少的间隔)以及被按压区域周围的区域可具有增加的电介质厚度(例如，行和列导体之间增加的间隔)，体积可被保持。取决于区域和性质，某些其它实现可具有颠倒的增加或降低的电容的区域。在一些实现中，可使用软件来确定真正电容触摸，软件也可查看其周围有电介质材料的环形的被按压区域，来确定力。在一些实现中，降低电容的点周围的增加电容的环形可被用于区分从力得到的信号和从真正电容触摸得到的信号。对这些实现中的一些，传感器可以是采用不可压缩的可变形电介质的m*n (从行到列的电容)电容力敏传感器。在其它实现中，可使用当它们被按压时体积改变的电介质材料(例如，主要由空气或另一可压缩气体构成的泡沫，泡沫的其余部分由柔性材料制成)。其它实现可使用绝缘隔点。气隙中的空气可被用作可变形电介质，而触摸力可受到传感器的刚性而非电介质的刚性的限制。气隙也是光学透明的，气隙中的空气是可压缩的。具有气隙的绝缘隔点可例如类似于电阻触摸屏中使用的那些。由于空气可以是高度可压缩的，采用绝缘隔点的触摸传感器可感测非常轻的力，仅受到传感器层的刚性的限制。在一些实现中，接地面可以是ITO薄片或其它透明导体。例如，图4的触摸传感器可具有作为可被连接至电路接地的ITO的薄片的接地面。接地面在一些实现中可能没有形成图案，使得对于给定薄片电阻，接地面中两点之间的电阻可比薄片按照行和列的方式形成图案的情况要小。这样的接地面可在其它(刚性或不是力敏的)系统中使用，以便屏蔽触摸传感器免遭液晶显示器(LCD)产生的电气噪音的影响。如果触摸传感器在LCD前面使用，则也有可能使用LCD本身作为接地面。例如，在一些实现中，为了避免向触摸传感器的堆添加另一层(例如，接地层)，LCD本身可被用作接地面，LCD可在显示器表面上包括铝或其它金属线，这可被建模成接地面。如果LCD和触摸传感器共享电路接地，则LCD上的迹线可被认为是接地的。IXD迹线可在具有DC分量和AC分量两者的某一电压致动，其中DC分量不被考虑，因为耦合到接地面是电容性的。AC分量可能是重要的，至少因为它可将噪声引入到接收的信号。例如，金属线上信号的AC分量可耦合到接收器内，尽管采用某些噪声消减技术它可被拒绝。例如，可采用噪声消减技术可消减耦合噪声的影响，诸如均于2010年7月16日提交的美国专利申请第12/838，419和12/838，422号中所述，这两个申请均通过引用其整体被包含在此。在一些实现中，接地面可用具有高介电常数的材料的薄片来替换。例如，如果可变形间隔层是泡沫或是带有绝缘隔点的空气，则塑料材料(例如，聚酯或丙烯酸)可具有较高的介电常数。在这些变型实现中，所测量的电容可在边缘场被推入具有高介电常数的材料中时增加(而非降低)。由于场不能被电介质薄片屏蔽，这些变型实现可允许电介质薄片或者如在接地面实现中的某些中那样被置于触摸传感器后方，或者被置于触摸传感器前方，朝向用户。在一些实现中，这些系统中的电容可被构造成电容大约为lpF。较大的电容可对应于较高的信号电平，但也可有助于进行针对行和列导体的电阻的测试的每一电容的RC乘积。该RC乘积可被构造成使得系统操作与激励电压的频率相比不缓慢，且激励信号将不会沿导体迹线衰减并在测量中产生大(且在空间上变化)的误差。例如，对带有大约每平方50欧姆的薄片电阻的使用ITO构造的传感器，电容可大约为 lpF。对用较低电阻材料例如用细金属线制成的传感器，可最佳利用较大电容值(大于 lpF)。如图1、2或7的触摸传感器中，当力相关电容是平行板电容时，电容的值可用C= ε *A/d来逼近，其中A是电容器的面积(稍微小于平方的矩阵节距(pitch))，d是行和列导体之间的间隔，而ε是电介质材料的介电常数。电容的值C从而可被确定为可变形电介质材料的厚度的函数。矩阵可例如具有大约5_的节距，这对应于手指接触的大致尺寸。这可意味着0.1mm和Imm之间的间隔可产生 IpF的电容。对电容值的更准确估算可依赖于矩阵的节距以及可变形材料的相对介电常数，矩阵的节距确定板的面积，介电常数可非常接近具有绝缘隔点的空气的1，或弹性体的3到4。例如参考图4所述，当力相关电容是边缘电容时，可能存在除逼近电容值的简单闭式表达式以外的逼近该电容值的其它方式。行和列导体之间的面内距离可确定场所延伸的到该面的距离法线。例如，对空开2mm的细线的网格，场的重要部分可延伸出大约 2_。这可意味着，当传感器层移得更靠近该接地面时，接地面可开始影响主要围绕2_的距离的电容。可变形电介质的厚度从而可被配置为大约该数量级(例如，在约0.2_和2_之间)。触摸传感器可 在任何数量的柔性、非导电衬底上制成。一个这样的材料包括聚酯(PET)薄片。例如，触摸传感器可通过带有行导体的顶部薄片层压到带有列导体的底部薄片来制成。在一些实现中，这两个薄片可使用透明压敏粘合剂(例如，明尼苏达州圣保罗市的3M 的“光学透明胶”(OCA))或使用液体紫外光(UV)固化粘合剂来层压。在一些实现中，导电行和列导体可使用ITO或另一透明导电材料的宽迹线形成。在一些实现中，因为这些材料的电阻可能较高，为了达到可接受的电阻，迹线可被构造成宽的，大约至少 1_。行和列导体之间的间隔可被选择，使得迹线重叠的平行板电容不会变得过大，并通过增加线的RC乘积来限制激励频率。在实践中，这可对应于例如大约 0.1mm的间隔。在一些实现中，行和列导体还可使用足够窄(( IOum)而不显眼的不透明金属线来形成。在这种情况下，电容的平行板组件可以忽略，两个薄片可在机械上实际的情况下被安置地尽量靠近在一起。当行和列导体是由窄金属线制成的时候，可配置一图案，其中行和列导体对矩阵中的每一点彼此交错超过一次。例如，每一行和每一列导体可具有三根分开的线，它们均被电气连接在一起。例如，对矩阵中的每一点，这可意味着线可彼此交错3*3=9次。这可具有增加总电容，并减少边缘场从触摸传感器延伸出去的距离(并因此减少可变形电介质的合适厚度)的效果。在一些实现中，传感器和接地面之间的间隔可大约为 1mm。行和列导体之间的间隔可与图案的几何形状有关，且可根据一阶逼近大致共面。在一些实现中，用于电容触摸传感器的顶层的行导体可被形成得足够窄大约为6um，使得在这些窄行导体下方的区域处的平行板电容可忽略，且这些窄行导体和底层列导体之间的间隔可被制造得很小。例如，如果使用了 ΙΤ0，则在行导体和底层列导体之间可能存在大约-0.1mm的间隔。在一些实现中，稀疏行导体可通过聚酯衬底(例如，厚度大约为-0.1mm)的顶部上的薄膜(大约数百纳米的ΙΤ0)形成图案。列可用类似方式来制造。行和列导体可用透明粘合剂彼此层压。在本公开中描述了其中对电容的测量是从每一行到每一列的实现。可能存在被构造成执行此类测量的电路，其中电路在各个列和行上包括发送器和接收器。在此电路的一实现中，可以用发送电压对列进行激励以使得能量从发送器流入列中，而接收器可以测量行上的电流以使得能量流出行并流入接收器中。尽管大致任意地将一个轴指定为行而将另一个轴指定为列，然而在此实现中，行一般可附接于接收器而列一般可附接于发送器。在各个实现中，可以按照增加或最大化边缘电容并使行和列之间的任何附加电容(例如，平板电容)最小化的图案构造传感器中的导体，边缘电容可以被用户的手指中断来提供期望的信号，平板电容可提供恒定偏移。矩阵中的行和列可以近似共面，以使得在相应平板电容器的面积相对小时，间隔距离也相对小，且其电容值可能很大。还可以按照对于给定节距使线宽尽可能大以最小化迹线的电阻的方式来设计电极的图案，否则如果使用大面积的传感器的话，迹线的电阻可能很大。可通过例如将图案设计为能使得所得到的边缘电容尽可能大来使边缘电容最大化。在这些触摸传感器的一些实现中，通过使得导体迹线在它们彼此交错处较窄来减少或最小化不合需要的平行板电容，可通过使得电极迹线在其它区域相对较宽来减少和最小化电阻。其他实现可具有其它导体图案。例如，在一个实现中，一个图案可涉及具有在与该电矩阵相同的节距处的均匀间隔的直线，在该电矩阵中的手指节距处的直线(其中相邻线按组连接在一起)，以及互相交叉的图案来增加给定行和列之间的周界以便增加边缘场。本主题的所描述的实施例中的一些和操作可在数字电子电路中实现，或在计算机软件、固件、或硬件中实现，包括在本说明书中描述的结构及其等同结构，或其中一个或多个的组合。本说明书中描述的主题的实施例可被实现为计算机程序，即，编码在计算机存储介质上以由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的计算机程序指令的一个或多个模块。替代地或附加地，程序指令可被编码在人工生成在传播信号上，例如，机器生成的电、光或电磁信号，所述信号被生成以编码信息以传输到适当的接收器装置上以供数据处理装置执行。数据处理装置可包括传感器、可以是传感器的一部分、可以是带有传感器的系统的一部分、可以被集成在该系统和/或传感器内、可以是接收器、发送器、与传感器或接收器和/或发送器相关联的组件或逻辑的一部分、或其任何组合。计算机存储介质可以是计算机可读存储介质、计算机可读存储基底、随机或串行访问存储器阵列或设备、或其中一个或多个的组合，或可以被包括在其中。而且，尽管计算机存储介质不是传播信号，然而计算机存储介质可以是编码在人工生成的传播信号中的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质还可以是一个或多个分开的物理组件或介质(例如，多个CD、盘或其他存储设备)或可被包括在其中。此说明书中描述的操作可以被实现为由数据处理装置对存储在一个或多个计算机可读存储设备上或从其他源接收的数据执行的操作，用于处理数据的各装置、设备和机器可被用作“数据处理装置”，包括例如可编程处理器、计算机、片上系统、或以上中的多个或组合。该装置可包括专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC (专用集成电路)。除了硬件，该装置还可包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机、或其中一个或多个的组合的代码。该装置和执行环境可实现各种不同计算模型基础结构，诸如web服务、分布式计算和网格计算基础结构。计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以任何形式的编程语言(包括编译或解释语言、声明性或程序性语言)撰写，并能以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子例程、对象、或适于在计算环境中使用的其他单元。计算机程序可以但不必对应于文件系统中的文件。程序可被存储在保持其他程序或数据的文件的一部分中(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)、存储在专用于所讨论的程序的单一文件中、或存储在多个协同文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。计算机程序可被部署以在一个站点处的一个计算机或多个计算机上执行或跨多个站点分布并通过通信网络相互连接。本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由一个或多个可编程处理器执行，所述可编程处理器执行一个或多个计算机程序来通过对输入数据进行操作并生成输出执行动作。该过程和逻辑流程还可通过专用逻辑电路(例如，FPGA (现场可编程门阵列)或ASIC (专用集成电路))来执行，并且装置也可被实现为该专用逻辑电路。适于执行计算机程序的处理器可包括，作为示例，通用和专用微处理器以及任何类型的数字计算机的任意一个或多个处理器。一般地，处理器接收来自只读存储器或随机存取存储器或两者的指令和数据。计算机的必要元件是用于根据指令执行动作的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。—般地，计算机还将包括或可被操作地耦合以接收来自一个或多个大容量存储设备(例如，磁性、磁光盘、或光盘)的数据或将数据发送到大容量存储设备以供存储数据或两者。然而，计算机不必具有这些设备。而且，计算机可以被嵌入在另一设备(例如，移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏控制台或便携式存储设备(例如，通用串行总线(USB)闪存致动器)，这些仅是几个示例)中。适于存储计算机程序指令和数据的设备包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，包括例如，半导体存储设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内置硬盘或可移动盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或被合并到专用逻辑电路中。为了提供与用户的交互，在本说明书中描述的主题的实施例可被实现在计算机上，该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备(例如，阴极射线管(CRT)或液晶显示器(IXD)监视器)，以及用户可用来向计算机提供输入的键盘以及指点设备(例如鼠标或追踪球)。其他类型的设备也能被用以提供与用户的交互；例如，向用户提供的反馈可以是任何形式的传感反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且来自用户的输入能以任何形式接收，包括声音、语音或触觉输入。此外，计算机可通过向用户所使用的设备发送文档以及从该设备接收文档来与该用户交互；例如，通过响应于从用户的客户端设备上的web浏览器接收的请求向该web浏览器发送网页。尽管此说明书包含许多具体实现细节，然而，这些细节不应当被解释为对任何发明或所要求保护的范围的限制，而是作为对专用于特定发明的特定实施例的特征的描述。本说明书中在分开的实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单一实施例中组合地实现。反过来，在单一实施例的上下文中描述的各个特征也可以在多个实施例中分开地实现或以任何适当子组合实现。而且，尽管特征可能在上面被描述为以特定组合动作并且甚至一开始要求如此保护，然而来自所要求保护的组合的一个或多个特征在某些情况下可以从该组合中剥离，而所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变型。类似地，尽管在附图中以特定次序描绘了操作，然而这不应当被理解为要求这些操作以所示的特定次序或以顺序次序执行，或者所示的所有操作均被执行来实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。而且，上面描述的实施例中的各系统组件的分离不应当被理解为在所有实施例中均要求这种分离，而且应当理解，所描述的程序组件和系统一般可被一起集成在单一软件产品中或打包到多个软件产品中。从而，描述了本主题的特定实施例。其他实施例在以下权利要求书的范围内。在某些情况下，权利要求书中所记载的动作可以按不同次序执行并仍旧能够实现期望的结果。此外，在附图中描绘的过程不一定需要所示的特定次序或顺序次序来实现期望的结果。在某些实现中，多任务和并行处理可能是有用的。
权利要求
1.一种电容触摸传感器,包括: 排列成行的导体的第一阵列，其中所述第一阵列中的导体基本上彼此平行排列；排列成列的导体的第二阵列，其中所述第二阵列中的导体列基本上彼此平行排列，其中所述第二阵列中的导体位于所述导体的第一阵列的下方，且其中所述第二阵列中的导体列被排列在与所述第一阵列中的导体行的方向基本垂直的方向上； 可变形电介质材料构成的薄片，其中所述薄片位于所述导体的第二阵列下方；以及 位于所述薄片下方的接地面， 其中所述第一和所述第二阵列被构造成产生具有电场线的电场，所述电场线在朝向所述传感器的用户的第一方向和朝向所述接地面的第二方向上延伸。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于: 在所述第一阵列中的单行上测量的所述导体的宽度小于所述第一阵列的两个相邻行的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离，并且 在所述第二阵列中的单列上测量的所述导体的宽度小于所述第二阵列中的两个相邻列的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离。
3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述接地面被安置成至少部分终止在所述第二方向上延伸的电场线中的一些。
4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器被构造成检测所述第一方向上的电场线的中断。
5.如权利要求4所 述的传感器，其特征在于，所述传感器被构造成检测所述第一方向的电场线内、因置于所述传感器的附近的物体而导致的所述电场线的中断。
6.如权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述物体包括所述传感器的用户的人体部位。
7.如权利要求6所述的传感器，其特征在于，所述物体包括所述传感器的所述用户的手指。
8.如权利要求6所述的传感器，其特征在于，所述传感器包括发送器和接收器，其中所述传感器被构造成: 用所述发送器在所述导体的所述第一或第二阵列上以至少两个不同频率发送信号；用所述接收器在所述导体的所述第一或第二阵列中的另一个阵列上以至少所述两个不同频率接收所述信号； 使用所接收的信号在所述两个不同频率的每一个上估算电容值； 如果在所述两个频率上所估算的电容值差了两倍或更多，则确定所述物体是所述用户的身体部位；以及 如果在所述两个频率上所估算的电容值没有差了两倍或更多，则确定所述物体不是能够产生真正电容触摸信号的物体且所述传感器的致动是由于所测量的力。
9.如权利要求1所述的传感器，其特征在于: 所述传感器被构造成接收因触摸或按压所述传感器而产生的外力， 所述传感器被构造成在接收所述外力时至少压缩朝向所述接地面的所述第一和第二阵列中的导体，且 所述传感器还被构造成当所述外力被施加到所述传感器时降低所述传感器的电容。
10.如权利要求9所述的传感器，其特征在于，所述传感器包括其中从当一物体被置于所述传感器附近时到当所述物体触摸并按压所述传感器时所测量的电容水平单调降低的电容特性。
11.如权利要求10所述的传感器，其特征在于，所述接地面包括铟锡氧化物(ITO)的薄片或透明导体。
12.如权利要求1所述传感器，其特征在于，所述接地面包括在液晶显示器(LCD)上形成的线或金属。
13.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器被构造成使得或者所述接地面或者第二材料薄片中的任何一个被形成在由所述电介质材料构成的所述薄片的下方，其中所述第二材料薄片的介电常数高于所述可变形电介质材料的介电常数。
14.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器被构造成使得或者所述接地面被形成在由所述可变形电介质材料构成的所述薄片的下方，或者第二材料薄片被形成在由所述可变形电介质材料构成的所述薄片的上方，其中所述第二材料薄片的介电常数高于所述可变形电介质材料的薄片的介电常数。
15.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器包括聚酯薄片(PET)上的铟锡氧化物(I T0)。
16.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器包括聚酯薄片(PET)或塑料物质上的不透明金属迹线。
17.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述导体包括排列成图案的透明导电材料，以便在导体的所述第一和第二阵列之间产生边缘电场。
18.如权利要求17所述的传感器，其特征在于，所述行和列在所述第一和第二阵列中的导体的不相交位置包括菱形图案。
19.如权利要求1所述传感器，其特征在于，所述第二阵列中的所述导体被置于所述导体的第一阵列和所述可变形电介质之间，其中所述可变形电介质被置于所述第二阵列中的导体和所述接地面之间。
20.—种电容触摸传感器,包括: 排列成行的导体的第一阵列，其中所述第一阵列中的导体行基本上彼此平行排列，其中在所述第一阵列中的单行上测量的所述导体的宽度小于在所述第一阵列的两个相邻行的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离； 排列成列的导体的第二阵列，其中所述第二阵列中的导体列基本上彼此平行排列，其中所述第二阵列中的导体位于所述第一阵列中的导体的下方，其中所述第二阵列中的导体列被排列在与所述第一阵列中的导体行的方向基本垂直的方向上，且其中在所述第二阵列中的单列上测量的所述导体的宽度大于在所述第二阵列中的两个相邻列的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离； 由可变形电介质材料构成的薄片，其中所述薄片位于所述导体的第二阵列下方；以及 排列成行的导体的第三阵列，其中所述第三阵列中的导体行基本上彼此平行排列，其中所述第三阵列中的导体位于所述薄片的下方，其中所述第三阵列中的导体行被排列在与所述第二阵列中的导体列的方向基本垂直的方向上，且其中在所述第三阵列中的单行上测量的所述导体的宽度大于在所述第三阵列中的两个相邻行的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离。
21.如权利要求20所述的传感器，其特征在于: 所述传感器包括力敏传感器和真正电容触摸传感器，所述真正电容触摸传感器包括所述导体的第一和第二阵列， 所述力敏传感器包括所述导体的第二和第三阵列以及由所述可变形电介质材料构成的所述薄片， 所述力敏传感器被构造用于所述第二和第三阵列的导体的交叉之间的平行板电容的第一电容的第一测量，且 所述真正电容触摸传感器被构造用于涉及所述导体的第一和第二阵列之间的边缘电场的第二电容的第二测量。
22.如权利要求20所述的传感器，其特征在于: 所述传感器被构造成通过边缘电场检测是否有一物体接近触摸所述传感器， 所述传感器还被构造成检测是否有一物体触摸所述传感器或向所述传感器施加力，所述传感器被构造成当所述物体朝着触摸所述传感器的趋势移动时降低所述第二电容的水平，以及 所述传感器被构造成当所述物体触摸所述传感器并向所述传感器施加力时增加所述第一电容的水平。
23.如权利要求20所述的传感器，其特征在于，所述传感器包括聚酯薄片(PET)上的铟锡氧化物(I TO)。
24.如权利要求20所述的传感器，其特征在于，所述传感器包括聚酯薄片(PET)或塑料物质上的不透明金属迹线。
25.如权利要求20所述的传感器，其特征在于，所述导体包括排列成图案的透明导电材料，以便在导体的所述第一和第二阵列之间产生边缘电场。
26.如权利要求20所述传感器，其特征在于，所述第二阵列中的所述导体被置于所述导体的第一阵列和所述可变形电介质之间，且其中所述可变形电介质被置于所述第二阵列中的导体和所述导体的第三阵列之间。
27.一种在电容触摸传感器中进行测量的方法，所述传感器包括排列成行的导体的第一阵列，排列成列的、与所述第一阵列中的导体行基本上垂直的导体的第二阵列，耦合于所述导体的第一或第二阵列之一内的导体的至少一个发送器以及耦合于所述导体的第一或第二阵列中另一个内的导体的至少一个接收器，所述方法包括: 用所述至少一个发送器以至少两个不同频率发送信号，这在所述第一阵列中的导体中的至少一个与所述第二阵列中的导体中的至少一个之间产生电场，其中所述第一和第二阵列被构造成产生在朝向所述传感器的用户的方向上延伸的边缘电场以及允许检测因置于所述传感器附近的物体而导致的所述电场的中断； 用所述至少一个接收器接收具有至少所述两个不同频率的所述信号； 使用所接收的信号在所述两个或更多个不同频率的每一个上估算电容值； 确定在所述两个或更多个频率上所估算的电容值是否差了大约两倍或更多； 计算所估算的电容值之间的差或比率； 将所述差或比率与一阈值进行比较；以及基于所述两个或更多个频率上所估算的电容值之间的比率或差与所述阈值的比较的结果，确定所述物体是否能够产生真正电容触摸信号以及所述传感器的致动是否是由于所测量的力。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法包括如果在所述两个频率上所估算的电容值相差大约两倍或更多，则确定所述物体是所述触摸传感器的用户的人类身体部位。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述人类身体部位是手指。
30.如权利要求27所述的方法，其特征在于: 所述第一阵列中的所述导体基本上彼此平行排列， 所述第二阵列中的所述导体基本上彼此平行排列， 所述第二阵列中的所述导体位于所述第一阵列中的所述导体的下方，在所述第一阵列中的单行上测量的所述导体的宽度小于所述第一阵列的两个相邻行的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离，且 在所述第二阵列中的单列上测量的所述导体的宽度小于所述第二阵列中的两个相邻列的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述传感器还包括: 由可变形电介质材料构成的薄片，其中所述薄片位于所述导体的第二阵列下方；以及 位于所述薄片下方的接地面。
32.如权利要求27 所述的方法，其特征在于，所述两个不同的频率相差比率大约为4比1
33.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述传感器包括真正电容触摸传感器。
34.如权利要求27所述的方法，其特征在于: 所述传感器包括力敏传感器和真正电容触摸传感器，所述真正电容触摸传感器包括所述第一和第二阵列中的导体，且 所述力敏传感器包括所述第二阵列中的导体、所述第三阵列中的导体以及由可变形电介质材料构成的薄片。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于: 所述第一阵列中的所述导体基本上彼此平行排列， 在所述第一阵列中的单行上测量的所述导体的宽度可小于所述第一阵列的两个相邻行的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离； 所述第二阵列中的所述导体基本上彼此平行排列， 所述第二阵列中的所述导体位于所述第一阵列的导体的下方， 在所述第二阵列中的单列上测量的所述导体的宽度大于所述第二阵列中的两个相邻列的相邻边之间测量的所述列中各个导体之间的间隔距离； 所述薄片位于所述第二阵列的导体的下方； 所述第三阵列的所述导体被排列成行， 所述第三阵列中的所述导体基本上彼此平行排列， 所述第三阵列中的导体位于所述薄片下方， 所述第三阵列中的所述导体被排列在与所述第二阵列中的导体的方向基本垂直的方向上，以及 在所述第三阵列中的单行上测量的所述导体的宽度大于所述第三阵列的两个相邻行的相邻边之间测量的各个导体之间的间隔距离。
36.如权利要求27所述的方法，其特征在于: 所述两个不同频率包括第一频率和第二频率，且 所述第一频率高于所述第二频率，且 所述方法还包括在至少一个接收器处接收所述第二频率的信号，所述信号具有高于对所述第一频率接收的信号的电流。
37.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述传感器包括聚酯薄片(PET)上的铟锡氧化物(I TO)。
38.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述传感器包括聚酯薄片(PET)或塑料物质上的不透明金属迹线。
39.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述导体包括排列成图案的透明导电材料，以便在所述第一和第二阵列之间产生边缘电场。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述行和列在所述第一和第二阵列的导体的不相交位置包括菱形 图案。
全文摘要
方法、系统和装置涉及被构造成测量从用户施加于传感器的真正电容触摸和力的触摸传感器。一些实现涉及在触摸电容传感器中同时测量力和真正电容触摸。
文档编号G06F3/041GK103221911SQ201180045911
公开日2013年7月24日 申请日期2011年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者J·韦斯特许斯, J·Y·韩 申请人:感知像素股份有限公司