包括穿孔电极的电容式感测器件的制作方法

本发明涉及用于测量和感测应用或用于获得触摸和非接触式接口的电容式感测器件。

本发明的领域更具体地但不限于电容式测量系统。

背景技术：

电容式感测技术广泛用于各种应用中，例如在工业测量、碰撞感测系统或触摸和非接触式人机接口领域。

用于执行接近度测量(例如在碰撞感测应用中)的电容式传感器以及在多数情况下用于执行触摸和非接触式人机接口的电容式传感器通常实现直接测量耦合能力的原理(“自”模式)。该测量原理基于测量在构成传感器的每个电极与要感测的关注对象之间产生的电容。

在早期或远程感测方面，性能最好的传感器配备有被称为有源防护装置的防护装置，其防止由于电极及其环境之间的寄生耦合而引起的杂散电容。该有源防护装置的偏置电压为与测量电极相同的电压。因此，可以测量电极和关注对象之间的绝对电容(不受杂散电容干扰)，以及以最佳灵敏度推断传感器-对象绝对距离。

将测量能力转换为电信号常常使用诸如电荷放大器或电容-电压互感器之类的布置进行。实际上，这种类型的布置是在测量和电路简单性方面的高性能解决方案。

已知wo2004/023067公开了一种接近传感器，其旨在为例如医学成像设备配备用于检测患者的存在和位置的移动部件，并因此适应设备的移动。敏感部件由电容式电极的阵列组成，这些电容式电极的背面受到防护平面保护。

还已知wo2011/015794公开了一种控制接口器件，其用作检测接触和远距离移动的人机接口。该器件包括由电容式电极阵列组成的敏感表面，这些电容式电极的背面受到防护平面保护。电极和防护装置可以是透明的并且叠加在显示屏上，以提供能够同样感测附近手势的触摸屏。

在上述示例中，电极以交变激励电压通电，并且防护装置被偏置到实质上与该激励电压相同的防护电压。由于要感测的对象处于接地电压，因此可以测量在电极和这些对象之间建立的电容。处于电极电压的防护平面防止测量电极与处于接地电压的其他部件之间发生杂散电容。

此外，在这两个示例中，电子感测部件部分地使用防护电压作为参考(至少在用于测量的敏感部件的情况下)也能消除部件级的杂散电容。

还已知wo2011/015795公开了一种具有有源防护装置的电容式感测器件，其中防护原理被扩展到靠近电极放置的电子装置，并被设计成执行不同的功能。因此，这些其他电子装置不会产生杂散电容。

在上述示例中，感测输入级可以由具有基于运算放大器的电荷放大器的等效电路表示。测量电极连接到所述运算放大器的(-)端子，而防护部件连接到所述运算放大器的(+)端子。

即使这些部件处于相同电压，它们彼此也会发生电容式耦合。可通过放置在电荷放大器的(+)和(-)端子之间的寄生耦合电容cp来模拟这种耦合。

该寄生耦合电容cp影响电荷放大器的噪声性能及其能耗。具体地讲，它产生放大器的固有电压噪声增益并降低其开环增益。过高的寄生耦合电容cp可对电荷放大器造成饱和问题。

然而，在诸如接近传感器的应用中，需要使用大尺寸的电极以具有数十厘米的感测距离。因此，面向防护装置的电极表面区域相当大，并且所产生的寄生耦合电容可能造成问题。

在具有叠加在显示屏上的电极阵列的触摸界面型应用中，需要使电极和防护平面之间的距离最小化，以使触摸屏的厚度最小化。在这些条件下，所产生的寄生耦合电容也可能造成问题，特别是因为必须最小化这种类型应用的用电量。

当电容式电极集成到显示屏的组成层中(“盒内”型技术)和/或位于具有防护电压的部件附近时，存在产生过量寄生耦合电容的风险。

本发明的目的是允许在具有有源防护装置的电容式感测器件中限制电极-防护装置耦合电容。

本发明的另一个目的是允许使用大尺寸的电极而不降低此类器件的测量性能。

本发明的另一个目的是允许使用与测量电极距离非常近的有源防护部件而不降低测量性能。

技术实现要素：

本发明的目的由一种电容式感测器件实现，该电容式感测器件包括：

-至少一个电容式电极，该电容式电极具有布置成形成导电表面的实质上导电的材料；

-靠近所述至少一个电容式电极放置的至少一个防护部件；

其特征在于，所述电容式电极包括至少一个开口，所述开口没有布置在导电表面内部或边缘上的导电材料，以减小所述电容式电极与所述防护部件之间的耦合电容。

因此，根据本发明的电容式电极包括具有一个或多个开口的导电表面。这些“开口”是指导电表面层中没有导电材料的区域。这些开口可以是孔，即导电材料附近的区域，或导电表面的边缘上的凹口或缺口。

这些开口的功能是减小导电表面的面积，而不明显减小其外部尺寸。这些外部尺寸可以例如由导电表面沿着该导电表面平面上的参考点的参考轴的更大延伸或平均延伸来表示。

导电表面的外部尺寸决定了电容式电极的有效尺寸和有效表面，其主要影响该电极与其环境的相互作用。实际上，它们基本决定了其与环境的耦合图，或者换句话说，决定了可在电极与附近对象之间产生的场线的结构。

在周期性电极结构(例如电极线或电极阵列)的情况下，电极的有效尺寸以及结构间距(即，在所考虑的方向上，结构中的连续电极的中心之间的距离)决定了对象的移动测量的线性度。例如，对于给定的结构间距值，在该间距之前的小对象的移动测量在使用小尺寸电极的情况下可显示出比使用大尺寸电极的情况更加明显的阶梯效应。

导电表面的面积基本上决定了与设置在附近的防护部件或表面可能发生的寄生耦合电容。

这样，本发明允许减小或控制该寄生耦合电容的分布，而不会显著影响电极的有效尺寸，并且因此例如不会影响周期性电极结构的测量的线性度。

换句话说，本发明使得可以分别调节电极的耦合电容及其有效尺寸。

在本发明的一个方面，根据本发明的电容式传感器可以包括至少一个防护部件，该防护部件被设计成具有至少一个开口的导电防护表面，所述开口没有布置在面向至少一个电容式电极的所述导电防护表面的边缘内或边缘上的导电材料，以便减小所述电容式电极与所述防护部件之间的耦合电容。

在这一方面，根据具体实施例：

-电容式电极可以不具有在导电表面的边缘内或边缘上没有导电材料的开口；

-电容式电极可以包括在导电表面的边缘内或边缘上没有导电材料的开口；

-电容式电极可以包括在导电表面的边缘内或边缘上没有导电材料的开口，导电表面被设计成实质上面对开口而没有导电材料布置在导电防护表面内。该构造用于限制穿过防护装置的杂散电容。

然而，应该指出的是，这个方面不那么有利，因为这相当于降低防护效果以及产生杂散电容。然而，它允许例如以格子形式实现防护部件。

根据具体实施例，根据本发明的器件可以包括具有至少一个开口的至少一个电容式电极，所述开口被布置成使耦合电容减小以下因子中的至少一者：

-大于或等于1.5的因子；

-大于或等于2的因子；

耦合电容的这种减小显然是通过减小所考虑的防护部件附近的导电表面的面积来获得的，其中根据需要考虑了与防护部件的距离。

根据具体实施例，根据本发明的器件可以包括至少一个具有导电表面的电容式电极，所述导电表面几何地内接在有效电极表面区域中，所述有效电极表面区域具有以下类型中的至少一种的轮廓：凸包、凸多边形、平行四边形、椭圆形或圆形。

如上所述，有效电极表面积及其轮廓因此是电极的有效尺寸的代表性要素。

导电表面被称为“几何内接”在有效电极表面区域中，其含义是它被包括在该电极表面区域中，并且其轮廓至少部分地叠加在有效电极表面积的轮廓上或与其相切。

凸包或凸多边形是其轮廓没有“凹陷”的几何表面。在凸多边形的情况下，如果各段之间的角度都小于180度，则满足该条件。

根据具体实施例，根据本发明的器件可以包括至少一个具有导电表面的电容式电极，所述导电表面的面积满足以下标准中的至少一个：

-导电表面积小于有效电极表面积；

-导电表面积比有效电极表面积小等于或大于1.5倍的因子；

-导电表面积比有效电极表面积小等于或大于2倍的因子；

根据具体实施例，根据本发明的器件可以包括至少一个电容式电极，所述电容式电极具有布置在导电表面的周边内或周边上的开口，使得满足以下标准中的至少一个：

-开口的表面密度实质上均匀；

-开口的表面密度局部取决于到位于附近的一个或多个防护部件的距离。

-开口的表面密度在导电表面边缘附近比在其中心附近高；

-由于与附近的测量对象的电容式耦合而导致的电极的表面上的平均电荷密度实质上均匀。

开口的表面密度被定义为：在给定邻域中，存在于该邻域中的导电表面的面积与导电材料中同样存在于该邻域中的开口的累加面积之比。

如果开口的表面密度局部取决于到位于附近的一个或多个防护部件的距离，那么实现这样的表面密度允许例如通过将开口优选地接近于对寄生耦合电容贡献最大的那些防护部件设置，来有效地限制该耦合电容，同时使导电(电极)表面积损失最小化。

如果开口的表面密度在导电表面边缘附近比在其中心附近高，那么实现这样的表面密度允许通过纠正电荷倾向于集中在电极的导电表面边缘这一事实，特别地将电极测量传递函数相对于对象位置(投影在电极的平面中)线性化和均匀化。

根据具体实施例，根据本发明的器件可以包括具有至少一个开口的至少一个电容式电极，所述开口为以下形状中的一种：圆形、长圆形、正方形或矩形。

在本发明的范围内，其他开口形状显然也是可能的。

当使用诸如用于透明电极的ito(铟锡氧化物)沉积法或用于不透明电极的金属化层光刻法的平面技术来获得导电表面时，可以例如通过掩蔽来获得这些开口。

根据具体实施例，根据本发明的器件可以包括至少一个电容式电极，其具有布置成格子形式的导电表面。

该格子可以包括例如金属线和微线的网络。在这种情况下，开口的表面密度由导电部件(导线)所覆盖的面积与没有这些部件的面积之间的局部比率决定。

该格子也可以通过平面技术获得。

根据具体实施例，根据本发明的器件可以包括分布在至少一个测量表面上的多个电容式电极。

这些电极可以在对应于测量表面的平面中例如以矩阵布置分布。它们也可以采用行和列的形式分布，例如在两个叠加的平面中，或者在与交叉点的导电桥相同的平面中。

根据具体实施例，根据本发明的器件可以包括至少一个防护部件，其被布置成靠近至少一个电容式电极侧面放置的表面或平面的形式。

根据具体实施例，根据本发明的器件可以包括偏置电压为接地电压的至少一个防护部件。

在其他实施例中，根据本发明的器件可以包括由交变激励电压激励的至少一个电容式电极，以及至少一个防护部件，防护部件的偏置电压为与至少一个激励频率的所述激励电压相同或实质上相同的交变防护电压。

根据所实现的感测模态，防护电压可与交变激励电压不同，并且可以包括在不同于激励频率的频率处的其他分量。实际上，例如，如果电容测量包括在激励频率下的同步解调，则这些其他部件被弃用并且不对感测做出贡献。

其中还可以包括：

-具有电荷放大器的电容式激励和测量装置；

-至少部分地参考防护电压的电容式激励和测量装置。

另一方面提出了一种接口器件，其包括显示屏和根据本发明的电容式感测器件，该电容式感测器件具有多个电容式电极，这些电容式电极由布置在所述显示屏上或所述显示屏内部的实质上透明的材料制成。

又一方面提出了一种包括根据本发明的接口器件的装置。

该装置可明显地是智能手机或平板电脑类型。

附图说明

通过阅读以下对非限制性具体实施和实施例的详细描述以及附图，本发明的其他优点和特征将变得显而易见：

-图1描绘了根据本发明的电容式感测面板，

-图2描绘了电容式感测电子电路的第一实施例，

-图3描绘了电容式感测电子电路的第二实施例，

-图4示出了寄生耦合电容对使用等效电路的防护装置的影响，

-图5(a)至图5(d)描绘了根据本发明的电极的实施例，

-图6(a)和6(b)分别描述了根据本发明的电极实施例的前视图和侧视图，其中考虑到紧邻的防护部件的存在，

-图7在图7(a)中描绘了根据本发明的电极，该电极的开口的表面密度在导电表面边缘附近比其中心附近高，并且在图7(b)中描绘了穿过该电极的电荷密度分布。

具体实施方式

很明显，下面将要描述的实施例决不是限制性的。本发明的其他方面是可能的，其仅包括在下述特征中选择的一些特征，孤立于其他所述特征隔离的下述特征，条件是所选择的特征足以提供技术优点或区分本发明与现有技术的说明。该选择包括至少一个特征，其优选地在没有结构细节或者仅具有结构细节的一部分的情况下提供功能，条件是该部分足以赋予技术优点或区分本发明与现有技术的说明。

具体地讲，所述的所有方面和实施例可以彼此组合，条件是该组合在技术上可行。

在附图中，几个附图中共同的部件保持相同的参考标号。

首先参考图1，将公开根据本发明的电容式测量器件的构造，该电容式测量器件实现了在测量表面或面板11上以矩阵布置分布的电容式测量电极12。

该构造明显是作为示例详细说明的，并且决不是限制性的。

电容式电极12允许通过检测区中的电容式耦合来检测关注对象10的存在。

根据应用，所述电极允许测量关注对象10相对于测量表面11的位置。

在所示的实施例中，该测量器件还包括防护表面13形式的防护部件13，该防护表面被放置在测量电极12的与检测区域相对的侧面。该防护表面13防护电极12免受外部电干扰，尤其是防止引起杂散电容。

根据本发明，电极12包括具有开口的导电表面。这些电极的各种实施例在下文进一步详细描述。

图1中所描绘的构造是代表性的电容式测量器件，诸如被实现以例如达到以下目的的电容式测量器件：

-获得接近或碰撞感测系统，例如在具有移动部件的医学成像设备的应用中或机器人中。在这种情况下，具有防护装置13的测量表面或面板11可以柔性或刚性双面印刷电路的形式获得；

-获得能够检测与测量表面的接触以及可选地在感测区域中执行的手势的控制接口。这些控制接口可以是焊盘形式。它们还叠加在显示屏上或与显示屏集成，以形成诸如智能电话或平板电脑的设备的触摸界面。在这种情况下，电极12和防护部件13可以由诸如ito的实质上透明的材料制成。

参考图2和图3，现在将公开电容式测量的电子实施例的示例。

图2描绘了该电容式测量电子电路的第一实施例。

在本实施例中实现的电子电路基于电荷放大器27，该电荷放大器以具有负反馈电容25的运算放大器24的形式示出。

它允许测量处于系统通用接地电压22的控制对象10与电容式测量电极12之间的电容。例如，如上所述，该电容的值可以用于推断对象10和测量电极12之间的距离。

测量电极12连接到电荷放大器24的(-)输入端。

电荷放大器24的(+)输入端由振荡器21激励，该振荡器供应交变激励电压。因此测量电极12的偏置电压为实质上相同的激励电压。

电荷放大器27的输出端连接到差动放大器26，该差动放大器在输出端提供代表电荷放大器24输入端的电容的电压。

该器件还包括防护部件13，其用于保护测量电极12以及连接电极12和电子电路的部件。这些防护元件13的偏置电压为实质上对应于由振荡器21产生的激励电压的防护电压20。因此，在与测量电极12实质上相同的电压下产生了有源防护装置。

电子电路还包括允许选择电极12的扫描装置或开关23。这些开关23被布置成使得电极12要么连接到电荷放大器并且是测量部件，要么连接到防护电压20以有助于防护部件13。

在本实施例中，具有电荷放大器27和差动放大器26的电容式感测电子电路全部使用通用接地电压22作为参考。

然而，该实施例的缺点是允许在电极12和/或电荷放大器27输入端与处于通用接地电压22的部件之间存在杂散电容。

图3描绘了该电容式测量电子电路的第二实施例。

该实施例还允许测量处于系统通用接地电压22的控制对象10与电容式测量电极12之间的电容。例如，如上所述，对该电容的测量可以用于推断对象10和测量电极12之间的距离。

在该实施例中，电子电路包括所谓的“浮动”部分30，其总体参考由振荡器21产生的交变参考电压20(或防护电压20)。因此，杂散电容可能不会发生，因为包括电极12和感测电子电路的敏感部分的所有部件都处于相同的防护电压。因此可以获得高灵敏度，并且可以远距离感测控制对象10。

这种类型的感测电子电路也被称为具有“浮动参考”或“浮桥”的电路，例如在上文引用的wo2011/015794中详细公开。另外，为了简洁起见，这里只重申其本质特征。

如在前述实施例中那样，在本实施例中实现的电子电路基于电荷放大器27，该电荷放大器以具有负反馈电容25的运算放大器24的形式示出。

作为感测电子电路的所有敏感部分，电荷放大器27使用防护电压20作为参考，并且因此是该电路的浮动部分30的组成部分。

该浮动部分30可以显然包括其他信号处理和调节装置，包括基于数字或微处理器的装置，其也使用防护电压20作为参考。这些处理和调节装置允许例如从电容式测量计算距离和位置信息。

浮动部分30的电源由浮动电能输送装置31提供，该装置包括例如dc/dc转换器。

浮动电子电路30的输出端被与参考电压的差异相容的连接部件32连接到使用通用接地电压22作为参考的装置的电子电路。这些连接部件32可以包括例如差动放大器或光耦合器。

在所示的实施例中，测量电极12连接到电荷放大器27的(-)输入端。

电荷放大器27的(+)输入端由振荡器21激励，该振荡器供应交变参考电压20或防护电压20。因此测量电极12的偏置电压为实质上相同的参考电压20。

该器件还包括防护部件13，其用于保护测量电极12以及连接电极12和电子电路的部件。这些防护部件13的偏置电压为由振荡器21产生的防护电压20，该防护电压也是浮动电子电路30的参考电压。

该器件还包括允许选择电极12的扫描装置或开关23。这些开关23被布置成使得电极12要么连接到电荷放大器27并且是测量部件，要么连接到防护电压20以有助于防护部件13。

开关23也使用防护电压20作为参考。

结合图4，现在将公开寄生耦合电容对在结合图2和图3所公开实施例中实现的类型的电荷放大器27中防护装置的影响。

如上所述，电荷放大器27也可以被认为是电容-电压转换器，其基于具有值c的负反馈电容25的运算放大器24。

它允许测量对应于测量电极12和关注对象10之间的耦合电容的电容cx。

用于测量cx的电容由例如由振荡器21产生的周期性交变激励信号(正弦波、方波等)激励。振幅v的此激励信号通过要测量的电容cx产生电流i。

该电流i入射在运算放大器24的(-)输入端。鉴于该运算放大器24的输入端的输入阻抗可被视为无穷大，因此(-)输入端的电压可被视为与(+)输入端的电压相等，电流i的值因此等于流过值c的负反馈电容25的电流ic。因此，，电流i由于负反馈电容c转换成输出电压vs(相对于通用接地电压22)。电容c和激励电压产生了电容-电压转换器的增益。更具体地讲：

vs＝vcx/c。

测量误差尤其取决于运算放大器24的开环增益与激励频率下的闭环增益之比。

该方法实现了极高的灵敏度，前提条件是放大器的(+)输入端上的参考电压被适当地设计成使用激励电压作为参考(不注入寄生或定义不清的信号)，并且增益与放大器带宽的乘积相对于激励信号的频率具有合适的大小。

然而，电荷放大器的天然热力学噪声限制了分辨率。

模拟线性放大器有两种类型的噪声：电流噪声和电压噪声。具有高输入阻抗的运算放大器通常是fet、jfet、bifet、difet、mos、mosfet、cmos等类型。当这种类型的部件作为电荷放大器安装时，与电压噪声相比，电流噪声通常可以忽略不计。

对于所考虑的应用，在放大器24的输入端总是存在寄生耦合电容41，该寄生耦合电容是由电容式传感器12和该传感器与电子电路之间的连接线产生的。值cp的寄生电容41会影响放大器的固有特性，更具体地讲，产生电压噪声增益并降低放大器的开环增益。该增益使得与放大器24的电流噪声相比，电压噪声非常强。

放大器输入端的电压噪声在图4中通过将振幅en的电压源40与放大器的(-)输入端与被测电容cx串联布置而示出。

引入到电荷放大器输入端的寄生耦合电容cp对应于并联寄生电容之和，特别地：

-在防护电压20下，电极12与屏蔽或防护装置13之间的耦合电容cpe；

-在防护电压20下，在将电极12连接到电子电路的路径与屏蔽或防护装置之间的耦合电容cpl；

-放大器24的输入电容cpi。

电荷放大器输出端的对应电压噪声为：

bs＝encp/c。

在我们的情况下，可忽略由连接路径的电阻产生的热力学噪声。该噪声通常远低于放大器的电压噪声en。

输入噪声en的值取决于放大器的特性和所述噪声的降低，例如通过增大偏置电流，可使用功率。实际上，对于便携式应用(智能手机、平板电脑等的触摸屏)，功率使用是一个重要的标准，并且在功率使用和噪声之间的折衷仍然是需要非常高分辨率电容式测量的应用的一个不利因素。

寄生耦合电容cp也会对增益与放大器频带的乘积造成影响。实际上，cp的值越高，为了保持传感器的相同激励频率所需的放大器的开环带宽就越大。然而，增加该带宽会导致电荷放大器所使用的功率增加。如上所述，增加使用对于便携式设备应用而言可能至关重要。

降低电压噪声的一个解决方案是通过增加电极12的激励电压的振幅来改善放大器的灵敏度。然而，像以前一样，功率使用迅速带来限制。此外，最近的集成电路技术不接受高于几伏的电压。

降低测量噪声的另一个解决方案是减小电容cp的值。

在一方面，该电容大部分源于电极12与其连接路径之间的耦合(cpe+cpl)，在另一方面，源于电极与屏蔽和防护装置13之间的耦合。

这两个电容cpe和cpl的值与电极覆盖的面积se加上连接路径sl覆盖的面积之和与防护装置13的电极路径组件之间的电介质的介电常数ε的乘积成正比，与该电介质的厚度d成反比：

cpe+cpl＝ε(se+sl)/d。

对于小尺寸的传感器(具有集成电子电路的接近传感器、便携式触摸屏设备等)，通常可以通过使连接路径的宽度和长度最小化来显著降低该连接路径的耦合电容cpl的值。

相比之下，电极12的面积取决于计量参数，并且其尺寸更难减小。事实上，关于场线在目标对象10上的积分表面、电容式测量的灵敏度、电极12的表面积与目标对象10之间的重叠，经常出现约束情况。

为了降减小电容cpe，还可以增大电极12与防护装置13之间的电介质的厚度d，和/或可以降低该电介质的相对介电常数值。然而，由于与空间相关的约束和对介电材料的选择，可行方案常常非常有限。

根据本发明，减小耦合电容cp的一种特别有效的解决方案是将电极12穿孔，或者换句话说，在这些电极12的导电表面中布置或引入开口。

事实上，将电极12穿孔减小了它们的等效表面积se，这相应地减小了寄生耦合电容cpe。

优选的是，开口的尺寸(例如，其侧面或直径的长度)大于电极12与屏蔽或防护装置13之间的距离d或至少与该距离为相同数量级。实际上，如果开口的尺寸明显小于该间隔距离d，则开口在静电平面中的面积不如其几何面积那么大。这种现象是由于当间隔距离d与小开口的尺寸相比较大时，场线正在努力穿过小开口。

电极的等效表面积se的减小导致电容式测量系统灵敏度降低，以及噪声电压增益直接降低。这两种效应彼此抵消，使得电容式测量系统的信噪比实质上保持不变。

此外，当存在开口时，数字模拟显示，随着等效表面积se减小，寄生耦合电容cpe比通过使用上文详细描述的平面电容器公式计算该电容cpe所示更快地减小。因此，利用等效表面积se更适度的减小，可以实现寄生耦合电容cpe的大幅减小，从而实现有限的灵敏度损失。

与完整电极相比，根据本发明的穿孔电极具有以下优点：

-它保持相同的总体尺寸，因此具有相同的场线空间分布特性；

-它减小了电荷放大器输入端所看到的寄生电容cp；

-通过允许使用具有较低开环带宽的放大器，它能够降低电荷放大器所使用的功率，或者能够在恒定功率使用时增大激励频率的值；

-它允许以较低的开环带宽降低噪声en，同时限制功率使用。

根据本发明的穿孔电极还具有以下优点：

-至少从平均上而言，它们允许为透明触摸表面获得更大的透明度；

-它们允许减小电极12与屏蔽或防护装置13之间的距离d，以便优化传感器在尺寸和厚度为重要因素的器件中的集成。这个优点主要涉及透明触摸屏或将电容式触摸传感器集成到显示器上或集成到显示器中(“盒上”或“盒内”)的解决方案；

-它们允许获得非常精细的传感器，特别是通过使用薄层沉积技术或丝网印刷、真空沉积等来获得。由电极层、电介质绝缘件和防护装置叠堆组成的传感器可因此具有微米甚至亚微米厚度。由于电介质的非常小的厚度d导致的电容cpe的增大通过在电极中增加开口来抵消；

-它们允许在低噪声下增大这些电极的尺寸，并且不使用极快的放大器。这个优点主要涉及工业应用，诸如需要大尺寸电极的防撞系统。因此，可以利用低成本的集成式测量电子电路来控制大尺寸的电极。

图5描绘了根据本发明的电容式电极12的实施例的示例。

这些电极12包括导电表面51，具有布置在该导电表面51内的开口(即，没有导电材料的区域)52。

这些开口被分布为使得电极12的整体或有效表面积50实质上保持不变。该有效表面积50对应于不存在开口的电极12的表面积。它决定了电极12的空间广度。

保持有效表面积50很重要，因为它决定了可以利用电极12获得的电容式测量的空间分辨率特性，因为它决定了在电极12与其环境(包括关注对象10)之间建立的电场线的结构。

有效表面积50通常可被认为是由凸包限定边界，即没有“凹陷”。

因此，可以限定由有效表面50的面积给定的电极12的面积与导电层51的面积之间的比率。

优选地，在本发明的上下文中，选择小于1.5的比率。例如，可以选择2的比率，这意味着导电表面51的面积对应于电极12的面积或有效表面50的面积的50％。

如果电极12平行于防护平面13，则利用相同比率(例如，50％，即表面比率为2)的防护装置13实现了寄生耦合电容41的减小。

开口52可以具有不同的类型。它们可包括，例如：

-布置在导电表面51中的开口52，如图5(a)所示的圆形开口，以及图5(b)所示的长圆形开口；

-布置在导电表面51的周边上的凹口52形式的开口，如图5(c)所示。在这种情况下，导电表面51和有效表面50的轮廓不匹配，因为有效表面50包括这些凹口52；

电极12也可网孔或格子形式实现，如图5(d)所示。在这种情况下，导电表面51由导电部件构成，并且开口52由这些导电元件之间的间隙构成。

图5(a)至图5(d)描绘了电极12，其中开口52实质上均匀地分布在该电极的整个表面50上。换句话说，在这些实施例中，开口的表面密度(被定义为开口52的面积与导电表面51的面积之间的局部比)在电极12的整个表面上实质上均匀。

这种均匀分布适合于例如当电极实质上平行于防护表面13时。

参考图6，由于预期要限制的寄生耦合电容是电极12的总耦合电容，所以开口52可以有利地分布在电极12的表面上，使得开口的表面密度在防护部件13更靠近电极12的区域较高并因此对耦合电容41有更大的贡献。因此，通过导电表面51的有限的减小，使防护部件的寄生耦合电容41由此被最小化，这允许保持高的测量灵敏度。

因此，可以例如基于存在于电极12下方的特定防护部件13的位置来调节开口的表面密度。

在图6(a)和图6(b)所描绘的示例中，防护部件13包括位于离电极12相对较远距离的防护平面13a和靠近该电极并且仅面向其表面的一部分的第二防护部件13b。

第二防护部件13b可以是例如使用防护电压作为参考的诸如控制液晶显示器的tft晶体管的电子部件，如wo2011/015795中公开。

在所示的示例中，电极12包括非常近地面向第二防护部件13b的开口或凹口52，并且没有最远地面向的防护平面13a的开口。因此，对防护装置的寄生耦合电容41将减小，而导电表面51不会过度地减小；非常近地定位的第二防护部件13b对该寄生耦合电容将有很大的贡献。

显然，所示开口的形状仅仅是示例性的，并且可利用例如适合面向第二防护部件13b和防护平面13a的开口的密度的任何局部调制(如果需要)获得类似的结果。

参考图7，在本发明的范围内，还可以调节电极12表面上的开口52的表面密度，以便当对象位于所述电极上方时，在导电表面51上获得更好的电荷分布。这有助于优化对对象移动的测量的线性度。

在整个电极都没有开口52的情况下，电荷倾向于积聚在其边缘上，并且用于例如接口控制应用的多电极传感器的响应在线性度方面不会优化，特别是对平行于传感器表面的移动而言。具体地讲，在一组固体电极上方以直线(平行于传感器表面)移动的对象倾向于在一系列所测量的电容中产生波动，这系列测量值的间距等于两个连续电极的中心之间的距离，即使在对测量值进行内插之后。

在本发明的范围内，还可以在导电表面51上获得非常特定的电荷分布以实现特定的灵敏度分布，或者由于存在连接路径或电极附近的任何其他导电部件来校正缺陷。

为了进行示意性的说明，图7(a)示出了开口52的分布的示例，其开口密度在电极12周边附近比在其中心附近高。图7(b)描绘了沿图7(a)的x轴的电荷密度q的分布图，分别表示没有开口的电极(曲线70)，以及在电极12周边附近的开口密度比在其中心附近高的电极12(曲线71)。这产生更均匀的电荷密度分布。

至少在优化方面，可明显地独立于减小与防护装置13的耦合电容的问题来实现开口密度的分布从而实现更好的电荷分布。在电极中引入开口52明显还降低了与防护装置13的耦合电容。

本发明显然不限于上述示例，并且可以在不超出本发明的范围的情况下对这些实施例进行许多修改。